(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一個又は複数個のウェブ機の２つのコンポーネント間のスパンを通過するウェブを安定化するように適応されたウェブ安定化装置において、
移動しているウェブに面して近接している表面、および
安定化装置の表面の少なくとも１つの遷移部を備え、遷移部が、ウェブ移動の方向に面する安定化装置のリーディングエッジと安定化装置のトレーリングエッジとの間の表面の凸部または凹部であり、
安定化装置の表面とウェブ面との間のギャップに空気を供給して空気流を形成する手段を備えない
ことを特徴とするウェブ安定化装置。
【請求項２】
前記遷移部が、リーディングエッジとトレーリングエッジとの間に配置された複数の遷移部であることを特徴とする請求項１のウェブ安定化装置。
【請求項３】
前記遷移部が、ウェブの移動の方向に平行な方向には短く、ウェブの移動の方向に直交する方向には長いことを特徴とする請求項１のウェブ安定化装置。
【請求項４】
前記遷移部が、少なくともウェブ幅まで下面に延びていることを特徴とする請求項１のウェブ安定化装置。
【請求項５】
前記遷移部が、安定化装置の表面の第一領域と第二領域の間の段差であり、第一領域がウェブの移動の方向に沿って第二領域の上流に位置することを特徴とする請求項１のウェブ安定化装置。
【請求項６】
前記第一と第二の領域が、平面であり、互いに平行であることを特徴とする請求項５のウェブ安定化装置。
【請求項７】
前記第一と第二の領域が、凸面状または凹面状であることを特徴とする請求項５のウェブ安定化装置。
【請求項８】
前記遷移部が、直角コーナーを有する段差であることを特徴とする請求項１のウェブ安定化装置。
【請求項９】
前記遷移部が、カーブ状またはフィレット状の内部コーナーを有する段差であることを特徴とする請求項１のウェブ安定化装置。
【請求項１０】
前記遷移部が、安定化装置の表面の溝または凹部であり、その溝または凹部がウェブの幅までに延びていることを特徴とする請求項１のウェブ安定化装置。
【請求項１１】
前記遷移部が、表面とウェブの間のギャップから空気を受容するための空気入口と、受容された空気をギャップから放出するための空気排出口を備えることを特徴とする請求項１のウェブ安定化装置。
【請求項１２】
前記遷移部が、安定化装置下側表面の長さの１／２または１／３の長さだけウェブの移動方向に関して下流に配置されることを特徴とする請求項１のウェブ安定化装置。
【請求項１３】
前記遷移部が、表面の凸部または凹部のアレイであることを特徴とする請求項１のウェブ安定化装置。
【請求項１４】
スパンを通過して移動するウェブを安定化するように適応されたウェブ安定化装置において、
移動しているウェブに面し、平行で、近接している表面を具備する安定化装置本体、および
安定化装置の表面の少なくとも１つの遷移部を備え、遷移部が、ウェブ移動の方向に面する安定化装置のリーディングエッジと安定化装置のトレーリングエッジとの間の表面の凸部または凹部であり、
安定化装置の表面とウェブ面との間のギャップに空気を供給して空気流を形成する手段を備えない
ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
前記遷移部が、５〜２０ミリメートル（ｍｍ）の範囲で安定化装置の表面から凸状になっているか、または凹状になっていることを特徴とする請求項１４のウェブ安定化装置。
【請求項１６】
前記遷移部が、表面上の突起物を備え、この突起物が、ウェブ移動に平行方向に５０ｍｍ〜５００ｍｍの幅と、２０ｍｍ〜２００ｍｍのウェブ移動方向に平行に延びる長さと、ウェブに垂直方向に５〜２０ｍｍの高さとを有することを特徴とする請求項１４のウェブ安定化装置。
【請求項１７】
前記遷移部が、リーディングエッジとトレーリングエッジの間に配置された複数の遷移部であることを特徴とする請求項１４のウェブ安定化装置。
【請求項１８】
前記遷移部が、ウェブの移動の方向に平行な方向には短く、ウェブの移動の方向に直交する方向には長いことを特徴とする請求項１４のウェブ安定化装置。
【請求項１９】
前記遷移部が、安定化装置の表面の第一領域と第二領域の間の段差であり、第一領域がウェブの移動の方向に沿って第二領域の上流に位置することを特徴とする請求項１４のウェブ安定化装置。
【請求項２０】
前記第一と第二の領域が、凸状または凹状であることを特徴とする請求項１９のウェブ安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェブに近接した表面に遷移部を有する移動ウェブ安定化装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェブ材（ティシュペーパー、タオルペーパー、他のペーパー、ボード、プラスチック、およびポリマーを含むが、これらに限定されない）は、スパンを通過して輸送されるが、スパンには、普通、米国特許第４，３２１，１０７号明細書に示されるようなウェブ安定化装置が備えられる。ウェブは、比較的高速度でスパンを通過し、ウェブ安定化装置を横切って移動する。
【０００３】
安定化装置は、従来、一般に平坦な表面またはプレーンを有し、ウェブがスパンを横切って移動すると、ウェブは、その表面に相対して移動する。安定化装置は、ウェブに近接して位置し、ウェブはウェブの平坦な表面から短い距離だけ離れている。ウェブは、高速で、例えば、４，０００〜７，０００フィート／分（１，２００〜２，１００ｍ／分）で移動する。ウェブ移動により、ウェブの上面と下面の両面に空気の流れが引き起こされる。この空気の流れは、ウェブと同じ速度で動く傾向がある。
【０００４】
ウェブには、ウェブの片面または両面の空気流れ乱れのために波打ち現象が生じ得る。乱れは、ウェブに直に近接した空気の層流、例えば、気流境界層がウェブから分離されることで引き起こされ、乱された空気の流れがウェブに近接して存在する。
【０００５】
ウェブに直に近接した表面を有するウェブ安定化装置を用いると、ウェブが波打つ傾向は小さくなる。米国特許第４，３２１，１０７号と第４，９０６，３３３号の各明細書にはウェブ安定化装置の実施例が開示されている。ウェブが安定化装置の表面を通過して移動するとき、安定化装置は、ウェブが安定化装置の方向に波打つのに対して物理的障壁となり、安定化装置とウェブの間の気流を滑らかに整える傾向となる。気流を滑らかに整えることによって、層流境界層気流がウェブに近接して維持されるので、ウェブの波打ちが少なくなる。
【０００６】
従来の安定化装置の問題点は、ウェブが、安定化装置の表面から離れ易いということである。特に、安定化装置表面がウェブ移動の方向に長めで、ウェブが安定化装置の底部を移動する場合は、そうである。安定化装置のリーディングエッジに突起バーを加えることによって波打ちを低減することが行われている。突起バーは、パイプまたはバー（断面は円形）であり、安定化装置のリーディングエッジに溶接され、安定化装置の下側に（ウェブの方向に）延びているので、ウェブは、安定化装置の低面の下を通過して移動する前に、最初に突起バーを通過する。
【０００７】
安定化装置の底部で生ずるウェブ波打ちの問題を克服する別のアプローチの一つは、米国特許第６，３２５，８９６号明細書に開示されているように、安定化装置表面とウェブの間のギャップに高速度の空気の流れを注入することである。高速度空気は、ウェブと安定化装置の間の空気圧を下げる。空気圧が下がると、ウェブは、安定化装置の方向に引っ張られる。しかし、高速度空気流を注入するには、空気の供給源と空気の導管と空気の噴出口またはスロットが必要となり、従って安定化装置を製作・作動するコストが増大する。さらに、空気注入のノズルやスロットには、目詰まりが生じ易い。
【０００８】
もう一つ別のアプローチは、米国特許第６，３２５，８９６号明細書に開示されているように、安定化装置をエーロフォイル翼形状として、安定化装置とウェブの間に低圧域が形成されるようにすることである。しかし、エーロフォイル翼形状の安定化装置は、ウェブ移動方向に対して相対的に長めになるので、安定化装置の下流域の波打ちを低減するのは難しくなる。長い安定化装置表面で発生するウェブ波打ちを抑制し、製造・作動コストが低廉で、空気注入のノズルやスロットの目詰まりが起こり難いウェブ安定化装置に対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００９】
ウェブに面する表面に１個以上の遷移部を有するウェブ安定化装置が開発された。これらの遷移部は、ウェブ移動の方向に直交して、安定化装置の幅に延びる畝または段差、あるいは安定化装置の表面に形成された凹部と凸部から構成されるアレイとし得る。この遷移部とウェブ移動の作用によって、低圧領域が、ウェブ移動方向で各遷移部の直ぐ下側に形成される。これらの低圧域は、安定化装置の表面に向かってウェブを引っ張る（バイアスする）圧力差をウェブの相対する面の間に生じさせる。
【００１０】
ウェブ安定化装置の表面の遷移部は、ウェブと安定化装置の間に低圧域を、好ましくは遷移部に高速度空気流の注入を行うことなく生じさせる。安定化装置の表面の様々な位置に遷移部を配置することによって、遷移部で形成された低圧域が、ウェブを安定化装置の長さに沿って安定化装置方向に引っ張る。ウェブ上に長い表面を有する安定化装置上の遷移部は、安定化装置の全長に沿ってウェブの波打ちを少なくする役目を果たす。
【００１１】
安定化装置上の遷移部の様々な形状と配置、例えば、本明細書に開示のようなものは、本発明に基づくものである。遷移部の形状としては、以下のものが挙げられる。安定化装置の表面の幅に延び、ウェブ移動の方向に直交する段差、畝、および溝。ウェブに面する安定化装置の表面から大気圧に空気を排出する排気口まで、または集塵機のような吸い込み装置まで延びる空気通路であって、好ましくは、ウェブ移動の方向から離れるよう傾斜している空気通路。安定化装置の表面に形成された凹部と凸部から構成されたアレイであって、凸部と凹部がウェブ移動の方向に直交する方向に好ましくは最も広くなっている凹部と凸部から構成されたアレイ。
【００１２】
さらに、遷移部と遷移部の間の安定化装置の表面は、リニア状、カーブ状、起伏状、または他の形状で差し支えない。遷移部と遷移部の間の安定化装置の表面上で遷移部を多様な形状と配置にすることによって、安定化装置の表面とウェブの間に低圧域が促進され、ウェブ波打ちが少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】段差遷移部を具備する安定化装置を通過して移動するウェブを示す図である。
【００１４】
【図１Ｂ】段差遷移部を有する表面を具備する安定化装置を通過して移動するウェブを示す図である。
【００１５】
【図２】段差（スクエア）遷移部と段差間の平坦な表面域を有する表面を具備するウェブ安定化装置の概略側部断面図である。この図では、各平坦な表面域は、互いに対して、かつウェブ移動の方向に対して実質的に平行である。
【００１６】
【図３】段差（凹状またはフィレット状）遷移部と、段差間の平坦な領域とを有する表面を具備するウェブ安定化装置の概略側部断面図である。この図では、各平坦な表面域は、互いに対して、かつウェブ移動の方向に対して実質的に平行である。
【００１７】
【図４】段差（スクエア）遷移部と、段差間の平坦な表面域を有する表面を具備するウェブ安定化装置の概略側部断面図である。この図では、各平坦な表面域は、互いに対して実質的に平行であるが、ウェブ移動の方向に関しては傾斜している。
【００１８】
【図５】安定化装置の幅に延びる段差（スクエア）遷移部を有する表面を具備するウェブ安定化装置の概略側部断面図である。この図では、安定化装置は各遷移部の間に凹状表面を具備している。
【００１９】
【図６】ウェブ移動の方向に対して一般に平行な平坦な表面を具備するウェブ安定化装置の概略側部断面図である。この図では、表面は、表面の長さに沿って間隔をもって表面の幅に延びる溝状または凹状の遷移部を有している。
【００２０】
【図７】ウェブ移動の方向に対して一般に平行な平坦な表面を具備するウェブ安定化装置の概略側部断面図である。この図では、表面は、ウェブ移動の方向に好ましくは直交して延びるスロットまたは通路を有し、スロットまたは通路からは、ウェブと安定化装置の表面の間にある空気が排出され、その結果として、表面に設けられたスロットまたは通路の入口の箇所に低圧域が形成される。
【００２１】
【図８】凹部と凸部から構成されるアレイを有する表面を具備するウェブ安定化装置の概略側部断面図である。
【００２２】
【図９】図８に示される安定化装置の表面の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１Ａと図１Ｂは、ティシュ製造機１０の一部を示す。ウェブ１２は、同機械の２つのコンポーネント１１、例えば、カレンダーとロールとの間のスパン１３を通過して移動する。固定位置にある安定化装置１は、ウェブのすぐ上のスパン間に固定されており、ウェブは、一般にウェブに平行な下面１４の下を通過して移動する。
【００２４】
安定化装置の下面１４は、安定化装置の幅（Ｗ）に広がる遷移部１６を有する。遷移部１６は、下面１４の箇所に段差を形成する。ウェブ１２が、下面１４と遷移部１６の前方域１５を超えて移動すると（移動方向１９）、ウェブは、下面の後方域１７に引き上げられる。ウェブが引き上げられるのは、下面とウェブの間のギャップの箇所で遷移部１６のすぐ下流に低圧域が形成されるからである。ウェブが下面１４の箇所に引き上げられ、ウェブが波打つ傾向が小さくなる。
【００２５】
遷移部１６は、安定化装置の下面の長さに沿って様々な位置に設け得る。例えば、遷移部１６は、下面の長さの１／３の間隔に配置し得る。好ましくは、少なくとも１個の遷移部１６が、ウェブ移動の方向１９で安定化装置の下面１４の長さの１／２または１／３の箇所の上流側に置かれ、もう一つ別の遷移部が、安定化装置の下面の長さの１／２または１／３の箇所の下流側に置かれる。安定化装置の１／２または１／３の箇所の下流側に置かれた遷移部は、ウェブが安定化装置を通過して移動するとき、ウェブの波打ちを少なくするのに役立つ。
【００２６】
図２は、一般に、平面であり、ウェブ移動の方向１９に沿って配置される実質的に平行な表面２、３、および４を有する下面１４を具備する安定化装置２１を示す。表面２、３、および４は、互いに対して、かつウェブ移動方向に対して実質的に平行である。表面２、３、および４は、ウェブと安定化装置の下面の幅に延び得る。
【００２７】
平行な表面２、３、および４の各々を分離するのは、実質的にスクエアの段差遷移部５であり、これらは、好ましくは、安定化装置の幅に延び、ウェブ移動の方向１９に対して直交している。これらのスクエアの遷移部５は、表面２と３の間と表面３と４の間とに直角のコーナーを有する段差を形成する。段差は、例えば、０．２５インチ〜０．７５インチ（６．３〜１９ｍｍ）の範囲の高さの寸法を有し得る。段差は、この範囲より短かく、例えば、０．０６インチ（１．５ｍｍ）の高さでもよい。また、段差は、この範囲より大きく、例えば、１．５インチ（３８ｍｍ）の高さででもよい。
【００２８】
段差遷移部５の高さは、ウェブとの干渉を避けるように、例えば、ウェブを引き裂いてしまわないように、そして段差のすぐ下流と安定化装置の表面とウェブとの間で低圧域を形成するように決定し得る。遷移部５は、実質的に安定化装置の全幅一杯またはウェブの幅一杯に延び得る。
【００２９】
遷移部５は、ウェブ移動の方向に実質的に直角とし得る。別法としては、遷移部５は、ウェブ移動の方向に斜めにしてもよい。例えば、ウェブ移動の方向に対して７５°〜８９°の角度としてもよい。さらに、遷移部は、直線を形成しなくともよく、ある部分がウェブ移動方向に直角で、他の部分がウェブ移動方向に斜めになるようにしてもよい。
【００３０】
遷移部は、安定化装置の下面にコーナーまたは傾斜表面を作ることによって、または下面でプレートを重ね合わせ、プレートが狭いギャップで離れているようにすることによって、または安定化装置の下面に何か他の不規則形状のものを設けることによって形成され得る。
【００３１】
スクエアの遷移部５は、安定化装置の下面１４に、固定、例えば溶接または締結された一本または複数本のバーまたは他の機械加工されたピースで形成し得る。スクエアの遷移部５は、表面２、３および４を形成するパネルに対する構造サポートとして形成し得る。スクエアの遷移部５と表面２、３および４を形成するパネルの間の連結部分は、空気が安定化装置の内部に入ったり、あるいは内部から逃げたりするのを避けるために密封し得る。別法としては、連結部分は、密封しないで済ませることもでき、この場合、各遷移部のすぐ下流の域の空気圧は、安定化装置の本体内の空気圧、例えば、周囲の大気圧と均圧化される。
【００３２】
図３は、安定化装置の下面１４上に実質的に平行な平坦な表面２、３および４を具備する安定化装置２３を示す。図２に示される安定化装置２１と同様に、平坦な表面２、３および４は、遷移部で分離されるが、この遷移部は、安定化装置の幅に延び、ウェブ移動方向１９に対して一般に直交している。遷移部１６は、表面２と３の間と表面３と４の間に段差を形成する。
【００３３】
遷移部１６は、表面２、３および４の間の連結箇所で凹状の段差２４、フィレット形状の段差、または他のカーブした形状の段差である。遷移部１６は、一本または複数本のピース、例えば、バーから形成され、これは機械加工されて、凹状部、フィレット形状部、またはカーブ形状部２４を成す。遷移部１６のピースは、製造され、安定化装置にアセンブリされ、例えば、溶接または締結されて、表面２、３および４を形成するパネルに対する構造サポートを提供し得る。遷移部１６が凹状またはフィレット状段差２４であると、図２に示されるスクエアの遷移部５と比較して、遷移部の箇所のオープンコーナー容積が少なくなるので、遷移部１６のカーブ状段差２４のすぐ下流で近接した箇所の遷移部コーナーの容積部に蓄積するダストや汚染物が最小限に抑えられる。
【００３４】
図４は、実質的に平坦な下部表面３１、３２および３３とこれらの表面の間に設けられたスクエアの段差遷移部３４とを具備する安定化装置３０を示す。下部表面は、ウェブ方向に必ずしも平行でなくてもよいが、互には平行としてもよい。下部表面３１、３２および３３は、２〜１０°の角度でウェブ方向に対して傾斜させ、表面がウェブ移動の方向１９に対してウェブの方向に傾斜するようにし得る。遷移部３４は、安定化装置３０の実質的に全幅のサイズとし、ウェブ移動の方向に実質的に直交とし得る。
【００３５】
図５は、段差遷移部４４で分離された、凹状面４１、４２および４３を有する下面を具備する安定化装置４０を示す。凹状面は、ウェブ移動の方向に対して平行でも、平行でなくてもよい。遷移部４４は、安定化装置４０またはウェブの実質的に全幅のサイズとし、ウェブ移動の方向１９に対して実質的に直交とし得る。遷移部４４は、図２〜図４に示される遷移部と同じように形成し得る。凹状面４１、４２および４３は、凹状を形成するように弓形に曲げられたパネルとし、安定化装置の遷移部４４で内部支持材４５（図４と図５に示される）によって支持し得る。内部支持材４５は、例えば、内部リブや支持格子である。これらの内部支持材は、本明細書に開示された他の安定化装置にも使用得る。さらに、表面４１、４２および４３は、図５に示される凹状表面でなく、むしろ凸状表面ともし得る。
【００３６】
図６は、実質的に凹状遷移部４８、例えば、溝で分離された平行な表面４７で形成された下面を具備する安定化装置４６である。表面４７は、ウェブ方向に対して実質的に平行である。遷移部４８は、安定化装置の実質的に全幅一杯に延び、ウェブ移動の方向に実質的に直交とし得る。表面４７は、相互に実質的に平面であるが、凹んだ遷移部スロット４８によって隔てられている。遷移部スロット４８は、一個または複数個のピース、例えば、バーから成り、遷移部スロットを形成する溝となるように機械加工して得られる。これらのピースは、安定化装置に取り付けられ、表面４７を形成するパネルの構造サポートを提供し得る。
【００３７】
図７は、下面を具備する安定化装置５０を示し、この下面は、スロット、他の空気通路またはオープン領域５４によって分離された実質的に平行な下部表面５１、５２および５３で形成し得る。表面（複数を含む）５１、５２および５３は、ウェブ方向に実質的に平行な面とし得るし、相互に平行ともし得る。
【００３８】
スロット、空気通路またはオープン領域（遷移部と総称する）５４は、安定化装置の幅（またはウェブの幅）に延び、ウェブ移動の方向に対して一般に直交（または斜交）とし得る。遷移部５４は、適切な形状に機械加工され、アセンブリ、例えば、溶接または締結された一個または複数個のピース、例えばバーによって安定化装置内に形成され、スロット、空気通路、またはオープン領域を形成し得る。
【００３９】
遷移部５４は、下面の部分５１、５２および５３に近接して空気入口を備える。遷移部５４には出口５５があり、空気が下面５１、５２および５３から離れている安定化装置の表面から排出されたり、あるいは安定化装置の内部空気導管へ排出されたりする。出口５５は、常圧で大気へ排出したり、別の装置、例えば、真空のような集塵システム６へ排出したりし得る。真空のような集塵システム６は、出口５５と遷移部５４に吸引力を加えることによって、入口から遷移部へ空気を引っ張り込むのである。遷移部５４の導管は、下面５１、５２および５３に関して、例えば、３０〜５５°の角度に傾斜させ、入口が、ウェブ移動方向にある出口３６の上流となるようにする。遷移部５４の作用によって、ウェブと共に、かつウェブと下面５１、５２および５３の間を移動する空気の一部が、遷移部に流れるようにされ、その結果、ウェブと下面との間に低圧域が生まれる。
【００４０】
図８と図９は、ウェブと実質的に平行な平面とし得る下面６２を具備する安定化装置６０を示す。下面は、図２〜図７に示されているように、凸状または凹状の領域と段差遷移部を備え得る。
【００４１】
下面６２は、アレイ構成の遷移部８を備え、このアレイは、表面がウェブから緩やかに上下する起伏域を備え得る。例えば、この遷移部８は、凹部または凸部８を備え、凹部または凸部８は、ウェブ移動の方向に直交する幅を有するが、その幅寸法は、長さ寸法より実質的に大きい。例えば、遷移部８は、下面６２に設けられた一般に長方形の、５０ｍｍ〜５００ｍｍの幅と２０ｍｍ〜２００ｍｍの長さ（ウェブ移動に対して平行方向）と５〜２０ｍｍの高さとを有する突起物とし得る。これらの遷移部８は、ウェブ移動の方向１９に面する傾斜リーディングエッジと鋭いコーナー、例えば、９０°コーナーのトレーリングエッジとを備え、空気に対する邪魔部を形成するとともに遷移部のすぐ下流に低圧域を形成する。
【００４２】
遷移部８は、アレイ様式に配置し得る。遷移部は、ウェブ移動の方向に平行に列状に配置され、図９に示されているように、これらの列は互い違いになるように配置される。
【００４３】
以上、本発明は、現在最も実用的で、好ましい態様であると考えられるものに関して記載されたけれども、理解されなければならないことは、本発明は、開示された態様に限定されることなく、むしろ反対に、その精神内に含まれ、かつ特許請求の範囲に含まれる多岐にわたる部分修正や均等の配置もカバーするということである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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