专利名称：用于稳定移动的幅材的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于稳定移动的幅材的设备和方法。
背景技术：
材料的幅材(包括但是不限于薄织物、纸巾、纸、纸板、塑料和聚合物 )运送通过通 常具有幅材稳定器的跨距，所述幅材稳定器如美国专利4，321，107中所示。幅材以相对高 速移动通过稳定器跨距，并且横越稳定器。当幅材横越稳定器的平直表面时，幅材的侧边倾向于卷曲。卷曲可能增加施加到 幅材，特别是幅材边缘处的应力。卷曲可导致横跨该幅材宽度的幅材的非均勻拉伸，并且增 加幅材撕裂的风险。由于幅材张力、重力、材料性能差异、外部影响，例如气流，并且由于幅 材端部上的材料仅在幅材一面与其他幅材材料相连，因此侧边最常从稳定器卷曲离开。存 在对减少幅材侧边缘处卷曲的装置和方法的需要。
发明内容
为了最小化幅材卷曲，力施加到稳定器的薄板边缘区域外部来将幅材的侧边吸到 稳定器。通过将幅材的侧边吸到稳定器，幅材的边缘保持与移动经过稳定器的幅材的其他 部分共线。由于侧端受到较小的应力并且展开，因此最小化侧边的卷曲有助于稳定幅材、减 小幅材材料中的应力、减少幅材破裂，并且可改善幅材材料的性能。施加到幅材边缘的力可通过沿着稳定器的面向幅材的表面的薄板边缘区域外部 并且从其离开的空气流动形成。例如，压缩空气或真空(总称为“加压”空气)可施加在薄 板边缘区域处或附近，以从稳定器表面和幅材边缘之间抽吸空气来在所述幅材和稳定器之 间产生吸力，将幅材边缘朝向稳定器推动。为了形成吸力，可将空气驱动或抽吸经过与薄板 边缘相邻并且位于薄板边缘区域外部和空气流动导向装置之间的间隙。该间隙通常平行于 所述幅材的侧边，并且与所述幅材侧边相邻。当空气流经所述间隙时，压降形成在幅材侧 边，将侧边朝向稳定器的薄板边缘区域抽吸。为了产生施加到幅材侧边的力，在薄板边缘区域上方的空气流动优选沿基本上垂 直于幅材边缘，例如关于幅材边缘为65度到125度的方向流动离开幅材，并且与期望的幅 材高度例如平面重合。另外或可替代地，空气流动可沿其他方向导向，包括朝向或离开稳定 器。气流应在幅材和稳定器的薄板边缘区域之间形成低压，以使低压将幅材侧边朝向薄板 边缘拉动。本发明可实现为幅材稳定器，所述幅材稳定器包括与移动的幅材相邻的表面，其 中，所述表面包括与幅材的每一个侧边相邻的薄板边缘区域；和安装到薄板边缘区域或附 近的流体流动装置，其中，所述流体流动装置使流体与薄板边缘区域相邻沿从幅材侧边流动离开的方向流动，幅材的侧边与薄板边缘区域对准。在另一个实施例中，本发明可以是幅材稳定器，包括与移动的幅材相邻的表面， 其中，所述表面包括与所述幅材的每一个侧边相邻的薄板边缘区域；间隙形成装置，安装到 薄板边缘区域或附近；间隙，与所述幅材的侧边相邻，并且形成在所述间隙形成装置和表面 之间；以及加压流体源，设置用于驱动流体沿从所述幅材侧边离开的方向经过间隙。本发明可实现为用于减少移动幅材侧边中的卷曲的方法，包括将幅材沿稳定器 表面移动；当幅材沿稳定器表面移动时，使空气从幅材侧边流动离开；通过由空气从侧边 流动离开形成的力使幅材边缘朝向稳定器表面移动。
图1是以剖视图显示的幅材稳定器和在稳定器下面沿垂直于附图纸面方向移动 的幅材的示意图。图2是以剖视图显示的幅材稳定器和在稳定器下面移动的幅材的示意图，其中幅 材的侧边已经卷曲，并且空气(以虚线箭头显示)从薄板边缘并且经过间隙流动离开。图3是以剖视图显示的幅材稳定器和在所述稳定器下面移动的幅材的示意图，其 中幅材的侧边由流经间隙的空气吸到稳定器的薄板边缘。图4A是稳定器的仰视图，显示了幅材和沿多个可能方向从幅材侧边流动离开的空气。图4B是以剖视图显示的示意图，显示了一侧的幅材稳定器和用于产生例如与幅 材边缘相邻并且从幅材边缘流动离开的空气流动的力的设备。图5是以剖视图显示的幅材稳定器和在稳定器下面移动的幅材的示意图，其中凹 部或突出部形成在与幅材侧边相邻的稳定器表面中，以提供和引导空气流动。图6A是以剖视图显示的幅材稳定器和在稳定器下面移动的幅材的示意图，其中 空气喷嘴布置在稳定器中，与幅材侧边相邻，并且在幅材侧边外。图6B是以剖视图显示的幅材稳定器和在稳定器下面移动的幅材的示意图，其中 空气喷嘴布置在稳定器中，与幅材侧边相邻，并且在幅材侧边内。图7A是以剖视图显示的一侧的幅材稳定器的示意图，并且示出空气流动经过间 隙时与稳定器的康达效应。图7B是以剖视图显示的一侧的幅材稳定器和流经间隙的空气的示意图，其中空 气从间隙中或附近的空气源流出。图8示出用于在幅材侧边附近形成间隙并且将空气流动施加经过间隙的装置的安装。图9是以剖视图显示的作为空气流动装置的风刀，其与稳定器和幅材相邻，其中 仅示出稳定器和幅材的一部分。
具体实施例方式图1和2为幅材稳定器1和在该稳定器下面沿垂直于附图页面方向移动的幅材或 薄片4(总称为幅材)的示意性剖视图。流动的流体，优选为例如空气的气体，沿带状区域， 例如稳定器底面17的薄板边缘区域16，并且仅在移动幅材4的边缘5处或外部引入。流动的流体，例如空气9，产生使幅材边缘5稳定并且减少或消除边缘5卷曲的力。图1和2显 示了幅材的卷曲的边缘。减少卷曲将减少薄片破裂，并且改善性能和提高幅材机器的提速 空间，所述幅材机器可以是薄织物、纸、纸板或其他幅材加工机。不动的幅材稳定器1可以是大体矩形形状的装置，具有基本上平直的底面17。幅 材4以例如4000到7000英尺每分(1200到2100米每分)的高速移动。幅材移动使与幅 材相邻的空气流动，并且特别使空气在幅材和稳定器之间的间隙中流动。由于流动空气，与 幅材相对侧的空气相比较，间隙处于较低的静压。该遍及幅材相对侧的压差将幅材朝向稳 定器的底面17抽吸。幅材4的中部可与稳定器的底部相邻。幅材的侧边5可能从稳定器 底部17的薄板边缘区域16卷曲离开。期望消除卷曲，将侧边5驱入于幅材4的中部相同 的平面内。图3示出具有侧边5的移动幅材4，该侧边5由于从侧边流动离开的流动的流体， 例如气流9而展开。为了消除幅材4的侧边5的卷曲，将流动的流体9，例如空气从侧边5 导向离开，以产生施加到侧边的力。该力使幅材的侧边5朝向薄板边缘区域16移动，该薄板 边缘区域16为稳定器的平直底面17的带状区域，其与幅材的侧边5的期望位置相邻。由 于例如气流9的从幅材边缘5离开并且沿着稳定器底部的薄板边缘16或与其相邻的流体 流动产生所述力。术语“空气”用于指流动的流体，其优选为加压的大气空气，但是可以是 其他气体和液体，包括使用真空或其他装置来施加与大气压力相比较的正或负压。
空气可流经空气流动或空气导向装置3和稳定器底面之间的间隙2，该空气流动 或空气导向装置3例如为中空梁，其可具有空气喷嘴，与薄板边缘相邻，并且略超出幅材的 侧边。空气流动或导向装置3可连接到稳定器的底面，以使空气间隙2形成在所述梁和稳 定器的底面17之间。将流动的流体9从幅材4的边缘5沿优选垂直于幅材移动的方向导向离开。流体 可沿其他方向11流动，如图4A和4B中所示。气流通常从薄板边缘区域16和幅材的侧边5 导向离开。优选的方法为沿垂直或基本上垂直于幅材移动路径的方向导向流体，并且从幅 材离开。流体流动9在幅材边缘5和稳定器的薄板边缘区域16之间产生低压区。该低压 区将幅材边缘5吸向薄板。空气流动和导向装置3和流体9的流动将气流阻挡在机器外，以防进入靠近幅材 侧边5和稳定器底部17的薄板边缘区域16的区域。这样，空气流动装置3和空气流动9 防止外部气流扰动幅材4的侧边5。空气流动和导向装置3可以是一排一个或多个具有内部空气通道和空气喷嘴的 风刀、管、梁或杆，所述空气通道和空气喷嘴通过沿装置3的长度钻出孔或槽形成。空气流 动和导向装置3优选安装在稳定器1的底面上或附近，具体地，安装在底面17的薄板边缘 区域16处或外部。或者，稳定器1可设置在幅材下面，并且具有与幅材相邻的上表面，其中 空气流动装置安装在上表面的顶部上。稳定器的与幅材相邻的面向幅材的底面17可以是 平直的、拱形的、波状外形的或具有其他形状。间隙2可形成在稳定器的基本上平直的底面17的区域16和空气流动或导向装置 3之间，以提供用于空气流动的间隙2，该空气流动将幅材4的侧边5驱向平面表面的薄板 边缘区域16。间隙2可以与空气流动或导向装置3相邻、一体化到稳定器1中或一体化到 空气流动装置3和稳定器1两者中。
一个或多个空气流动或导向装置3可使空气流经稳定器的侧边区域16，并且通过 侧边区域16和装置3之间的间隙2。空气流动采用足够影响幅材边缘5的位置和方向并且 产生将幅材边缘移动来与例如幅材4的中部的相同平面重合的减小的压力的速度。间隙2也可位于实心杆间隙形成装置3a和稳定器的薄板边缘区域16之间，该实心杆间隙形成装置3a是一种空气导向装置。该间隙与经过该间隙抽吸空气的真空源20相 邻。该真空源紧邻稳定器，如图3中所示。间隙形成装置3a可以不是流体流动装置，并且 形成阻止将气流导向经过间隙的障碍物。该间隙形成装置3a可以是具有矩形、圆形、椭圆 形、翼型、机翼或其他形状横截面的实心杆。优选地，间隙形成装置3a的横截面形状促使气 流经过稳定器和间隙形成装置之间的间隙。流动经过间隙的空气的空气源，例如真空源20 可以是来自稳定器的加压空气或使空气流经间隙的单独的流体流动装置，例如真空源20。稳定器1的与幅材相邻的底面17可以是光滑的或粗糙的底部(或顶部)表面或 平直表面。稳定器1的底面17的薄板边缘区域16与幅材边缘5对准，并且可延伸经过幅 材边缘5 (如图1，2，3，4a，5，6a，6b，7a和7b)或终止在幅材边缘处(如图4b中所示)。一个或多个空气流动或导向装置3，3a可安装在稳定器的一个或两个薄板边缘区 域16附近。一个或多个装置3，3a可使空气流动开始于幅材边缘5处或外，并且使空气流 动从幅材边缘流动离开，如图4a和4b、5和6a中所示。所述一个或多个装置3，3a还可设 置在稳定器和幅材边缘5之间，如图6b中所示。在图6B中，空气流动装置包括稳定器的薄 板边缘区域16中的凹槽或狭槽，其中凹槽或狭槽具有用于将空气喷出稳定器或将空气抽 吸到稳定器中的气孔。空气流动装置3，3a可延伸稳定器1的部分或全部长度，并且固定到 稳定器或关于稳定器可动。从空气流动装置3流出的空气不需要直接冲击到幅材的边缘5上，如图2和4中 所示。虽然空气直接冲击在边缘5上可将边缘驱向稳定器，但是空气直接冲击可能产生应 力，并且拉伸幅材。将气流从幅材边缘导向离开而不直接将空气冲击到边缘上可在卷曲的 幅材边缘5和稳定器的薄板边缘区域16之间产生吸力。该吸力将幅材边缘吸到稳定器表 面。如图3，4a，4b，5，6a，6b，7a和7b中所示，空气可直接导向经过间隙2而不将空气直接 冲击到边缘5上。空气(见箭头9)可沿空气流动装置3的面向幅材边缘5的内表面6(图1)引出。 当沿该装置的内表面6引出时，康达效应导致空气9沿空气流动装置3的上表面7流动，该 表面面向间隙2，如图7a中所示，或到达稳定器的表面16，如图9中所示。图5显示了稳定器1，在该稳定器的底面17的薄板边缘区域16中具有一个或多 个凹入(或突出)带状区域13 (或狭槽、间隙或凹槽)。凹入带状区域13提供用于使空气 流动从幅材边缘5离开的通道。空气9沿稳定器1的带状区域13的流动在幅材边缘5和 薄板边缘区域16之间形成低压区，以使幅材边缘5朝向稳定器1的薄板边缘区移动。表面 13可与稳定器的底面平行、凹入底面或从底面略突出。图6A和6B显示了稳定器1，其中空气流动装置3为将气流12沿稳定器底面导向 并且从幅材边缘5导向离开的一排气孔、喷嘴、气管、气槽或空气通道(总称为空气导向器 14)。该排空气导向器14可连续布置，或以等间距或不规则间距，优选以短间距沿稳定器底 面17的薄板边缘区域16布置。空气导向器14可将空气仅从幅材边缘5的外部(如图6A 中所示)或幅材边缘5的内部(如图6B中所示)喷射到薄板边缘区域16中。空气导向器14可通过稳定器内部的导管接纳加压空气(图8中27)，或可连接到将空气抽吸经过导向器的吸气装置。空气导向器14可嵌入导向器1中，或嵌入空气流动装置3中，以提供用于 空气流动的实际的或有效的间隙2。流经间隙2的空气流动9使得幅材边缘5朝向稳定器 1移动8，并且由此消除或减少幅材边缘5中的卷曲。图8是显示了与稳定器底部平面表面17的薄板边缘区域16相邻设置的空气流动 装置，风刀19的位置的示意图。空气流动装置3，例如用于空气的导管，和幅材边缘5之间 的间隙10优选在0到4英寸的范围内，但是可以是2英寸。间隙2形成在空气流动装置3 和薄板边缘区域之间。间隙沿垂直方向优选小于1英寸(例如25毫米)，并且可小于1/4 英寸(例如6毫米)。风刀19和空气流动装置3可以是中空的，并且端对端连接到其他风刀或装置。风 刀或装置的组件连接到加压空气源27。加压空气流经风刀(或装置3)的组件，并且流出布 置在内壁6上的风刀中的气槽。当空气从风刀19中的槽流出时沿着风刀表面，并且空气流 经间隙2。图9以剖视图显示了作为空气流动装置3的风刀19，其与稳定器1的薄板边缘区 域16和幅材4相邻。空气23，例如加压空气，从风刀中的气槽22排出。气槽22布置在风 刀的通常面向幅材4的内表面6上。气槽22可位于风刀上的拐角24附近，在风刀的内表 面6和面向间隙2的表面25之间。加压空气23从槽22以比薄板边缘区域和幅材边缘5附近的流动空气更快的速度 排出。由风刀排出的空气从风刀中的导管28流出，其由风刀外部的加压空气源提供。空气 从管道28流到由风刀的主体19和板30形成的槽22中。当空气23从槽22排出时，空气沿风刀的表面6，24和25流动，并且流经间隙2。由 于康达效应，空气沿着表面流动，康达效应中，流体流倾向于附着到弯曲表面，例如拐角24。高速空气23流经间隙2在间隙2中形成减压区，该减压区从幅材边缘5和薄板边 缘区域16附近吸入空气。空气26的吸入还将力31施加到幅材边缘5，用于使边缘展开，并 且保持幅材边缘5在与其余幅材相同的平面中。用于附图中的附图标记的示范说明1幅材稳定器2间隙(该间隙大于零，高达4英寸，优选实施例为0. 001英寸到1英寸)3空气流动或导向装置3，与稳定器1 一起形成间隙2，该装置3可以是例如·风刀或具有用于通过空气的一个或多个孔的中空通道·可用于形成间隙的单独的部件，例如实心杆或板3a。压缩空气或真空源可用于 使空气流动间隙2，相同的或空气流动装置3用于形成间隙。·间隙2形成设备可以是稳定器1的一体部分·由该装置形成的间隙可位于间隙形成空气流动装置3 (制成具有狭槽、一系列孔 等的杆或板)中，因此装置3与稳定器1接触，但是间隙2以空气流动装置3的一体部分存在。·空气流动装置3可包括一个或多个装配来形成间隙2的组件3a间隙形成装置(也称为空气导向装置)4 幅材
5幅材侧边(也称为幅材端部)6空气流动或导致装置的面向幅材边缘的内表面7空气流动或导向装置的面向稳定器的表面8幅材边缘的展开方向9空气或流体流动方向10幅材边缘和空气流动或导向装置之间的沿空气流动方向的间隙11空气流动方向范围12稳定器的凹入或突出区域13用于空气流动装置的稳定器上、中或附近的排气孔(图6a，6b)14空气导向器15康达气流16稳定器底面处的薄板边缘区域17稳定器的底面18压缩空气出口和喷嘴19 风刀20真空源21控制器22风刀中用于排出空气的槽23由风刀排出的空气24风刀上的拐角25风刀上面向稳定器的表面27加压空气源28风刀中的空气导管30风刀板31施加到幅材边缘的力本文公开的设备和方法通过使流体从幅材边缘5流动离开来产生将该边缘吸向稳定器表面的力，可用于展开幅材边缘5或防止卷曲。该设备可以是结合到稳定器中的空 气流动装置3 (见图6a和6b)或与稳定器相邻并且与幅材边缘间隔优选不小于4英寸的水 平距离的空气流动装置3。该空气流动装置3可从加压空气源喷射空气，加压空气源例如为 压缩机或风机，或次大气压空气源，如真空源。该空气流动或导向装置3可包括第一装置， 例如杆，其形成吸入的空气流经的间隙2 ；和第二装置，提供空气源，例如真空或压缩空气。 这些装置可以是单独的，例如图3，7A和7B中所示，或一体的，如图4B，6A和6B中所示。空 气可在幅材和稳定器之间的高度处(图6A)、凹入稳定器内的高度处(图5和6B)、与幅材 相同的高度处(图6A)或幅材和稳定器(图3，4B，7A和7B)下面的高度处施加。而且，来自空气流动装置的空气可以超过边缘5的水平尺寸引入，例如在距离幅 材的0到4英寸的范围中。根据康达效应，空气可引入使得气流15沿着稳定器或空气流动 装置3的表面。空气从幅材边缘5沿基本上平行于稳定器表面的方向流动离开。该设备可 使用康达效应来使空气从幅材经过间隙2流动离开。另外，控制器21 (图4B)，例如计算机或手动控制器，可具有调节来自空气流动装置3的气压或真空水平、流经间隙2的空气速率和间隙宽度距离以及间隙和幅材边缘之间 的水平距离的能力。例如，气压、真空度、经过间隙的空气流动速率和间隙尺寸可根据以下 因素手动调节在幅材中观察到或通过卷曲传感器，例如光束和光传感器检测到过多的卷 曲；幅材速度、幅材张力或幅材皱纹；和间隙中或稳定器的薄板边缘区域16中的压力传感器。 虽然本发明已经关于目前被认为是最实用和优选的实施例进行了描述，但是应可 理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范 围内的多种修改形式和等同布置。
权利要求
一种幅材稳定器，包括与移动幅材相邻的表面，其中，所述表面包括与所述幅材的每一个侧边相邻的薄板边缘区域，和流体流动或导向装置，安装到薄板边缘区域或附近，其中，所述流体流动装置使流体与所述薄片区域相邻沿从所述幅材侧边流动离开方向流动，所述幅材侧边与所述薄板边缘区域对准。
2.根据权利要求1所述的幅材稳定器，其特征在于位于所述流体流动或导向装置和 平直表面之间设有一间隙，并且流体流动经过所述间隙。
3.根据权利要求1所述的幅材稳定器，其特征在于所述流体流动或导向装置具有用 于例如压缩空气或真空的正或负加压空气的通道，并且所述流动装置具有沿所述薄板边缘 区域布置的用于使流体流动的至少一个孔。
4.根据权利要求3所述的幅材稳定器，其特征在于所述孔为出口、洞、狭槽和喷嘴中 的至少一个。
5.根据权利要求1所述的幅材稳定器，其特征在于所述流体流动或导向装置沿所述 薄板边缘区域的至少一个布置。
6.一种用于减少移动幅材侧边中卷曲的方法，包括使所述幅材沿稳定器表面移动；使空气在所述幅材沿所述稳定器的表面移动时从所述幅材侧边流动离开，和通过由于空气从所述侧边流动离开形成的力使所述幅材的边缘朝向所述稳定器表面 移动。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述空气流动包括使空气流过大体平行 于所述幅材侧边的间隙。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于根据康达效应，经过所述间隙的空气沿所 述稳定器的表面或排气装置流动。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于由于由压缩空气或真空源横跨所述间隙 产生的压差，空气流经所述间隙。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于空气被真空源抽吸经过间隙。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述间隙具有在0.001英寸到4英寸范 围内的宽度。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述间隙在所述幅材边缘的沿水平方向 的12英寸内。
13.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述空气源包括空气出口、孔、狭槽或喷 嘴的至少一个。
14.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述间隙沿所述稳定器的长度连续。
15.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述间隙沿所述稳定器的长度包括一系 列开口。
16.根据权利要求6所述的方法，其特征在于还包括根据幅材速率、幅材侧边中卷曲 的数量和幅材的组成中的至少一个来调节流动空气的速率或方向。
17.一种幅材稳定器，包括与移动幅材相邻的表面，其中，所述表面包括与所述幅材的每一个侧边相邻的薄板边 缘区域；间隙形成装置，安装到所述薄板边缘区域或附近；间隙，与所述幅材的侧边相邻，并且形成在所述间隙形成装置和表面之间，和 加压流体源，设置用于将流体沿从所述幅材的侧边离开的方向驱动经过所述间隙。
18.根据权利要求17中所述的幅材稳定器，其特征在于所述加压流体源为将空气从 所述间隙抽出的真空源。
19.根据权利要求17中所述的幅材稳定器，其特征在于所述间隙形成装置为沿所述 幅材侧边延伸的杆。
20.根据权利要求17中所述的幅材稳定器，其特征在于所述间隙沿垂直方向不大于1英寸。
全文摘要
一种用于使空气沿机器横向方向并且基本上平行于与移动幅材相邻的稳定器表面流动的设备，所述设备与所述稳定器相邻设置在所述稳定器的薄板边缘处或外部，所述设备将流体流动沿从所述移动幅材侧边流动离开的方向导向，以稳定所述幅材的边缘。
文档编号D21G1/00GK101818462SQ2010101235
公开日2010年9月1日 申请日期2010年2月26日 优先权日2009年2月26日
发明者E·布罗萨德, G·克雷默 申请人:安德里兹有限公司