(57)【要約】連続して移動する材料のウェブ（３８）の非接触支持用の装置（１０）は、コアンダの溝（１８）と、コアンダの溝（１８）から広がる空気流の方向の下流側に位置するバックステップ（１６）とを含む空気クランプ安定器（１０）を使用する。この構成は、コアンダの噴射を膨張させ、かつ追加の吸引力を生み出すことを可能にする。吸引力の強さにさらに寄与する渦の形成が起こることもあり得る。ウェブ（３８）が安定器を通るとき、ウェブ材料の領域が、安定器表面（１２Ａ、１２Ｂ、１４）の上方でかつバックステップ（１６）の下流側で維持される空気支承に載る。
2005507034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下流方向に移動する連続したウェブ（３８）の非接触支持用の装置（１０）において、
（ａ）前記ウェブ（３８）に面する操作表面（１２Ａ、１２Ｂ、１４）を備える本体（３２Ａ、３２Ｂ、３４）であって、前記操作表面（１２Ａ、１２Ｂ、１４）が上部分（１２Ａ、１２Ｂ）と、前記上部分（１２Ａ、１２Ｂ）の下流側の下部分（１４）とを有し、前記本体（３２Ａ、３２Ｂ、３４）が、気体源（２４）と連通し前記上表面（１２Ａ、１２Ｂ）に開口（１８）を備える溝（１８）を画定し、前記溝（１８）が前記開口（１８）の下流側に曲線状の凸曲面（２２）を有する本体（３２Ａ、３２Ｂ、３４）と、
（ｂ）前記気体源（２４）から前記溝（１８）を介して気体（２６、２８）を導き、気体の噴射が前記開口（１８）を介して前記下部分（１４）に向かって移動し、それによって、前記気体が前記上部分（１２Ａ、１２Ｂ）から前記下部分（１４）に移動するとき、低い圧力場が確立され、それによって、前記移動するウェブ（３８）の部分を、前記操作表面（１２Ａ、１２Ｂ、１４）に対しほぼ固定した距離に維持する手段とを含む装置（１０）。
【請求項２】
前記上部（１２Ａ、１２Ｂ）が、前記下部（１４）から垂直に間隔を置いて配置される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記上部分（１２Ａ、１２Ｂ）および前記下部分（１４）が互いに平行であり、
前記上部分（１２Ａ、１２Ｂ）を前記下部分（１４）につなぐ前記表面（１６）が、前記上部分（１２Ａ、１２Ｂ）および下部分（１４）に垂直な平面を画定する請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記溝（１８）が、前記移動するウェブ（３８）の方向に対して横向きの長さをもつ細長い開口（１８）を含む請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記開口（１８）の幅を調整する手段（６６）をさらに含む請求項４に記載の装置。
【請求項６】
下流方向にかつ参照位置に対して所定の向きに移動する連続したウェブ（３８）を維持する方法において、
（ａ）ウェブ安定器（１０）を前記移動するウェブ（３８）の下方に位置付けるステップであって、前記安定器が、前記ウェブ（３８）に面する操作表面（１２Ａ、１２Ｂ、１４）を備える本体（３２Ａ、３２Ｂ、３４）を含み、前記操作表面（１２Ａ、１２Ｂ、１４）が上部分（１２Ａ、１２Ｂ）と、前記上部分（１２Ａ、１２Ｂ）の下流側の下部分（１４）とを有し、前記本体（３２Ａ、３２Ｂ、３４）が、気体源（２４）と連通し前記上表面に開口（１８）を備える溝（１８）を画定し、前記溝（１８）が前記開口（１８）の下流側に曲線状の凸曲面（２２）を有するステップと、
（ｂ）前記気体源（２４）から前記溝（１８）を介して気体を導き、気体の噴射が前記開口（１８）を介して前記下部分（１４）に向かって移動し、それによって、前記気体が前記上部分（１２Ａ、１２Ｂ）から前記下部分（１４）に移動するとき、低い圧力場が確立され、それによって、前記移動するウェブ（３８）の部分を、前記操作表面（１２Ａ、１２Ｂ、１４）に対しほぼ固定した距離に維持するステップとを含む方法。
【請求項７】
前記上部分（１２Ａ、１２Ｂ）が、前記下部分（１４）から垂直に間隔を置いて配置される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記上部分（１２Ａ、１２Ｂ）および前記下部分（１４）が互いに平行であり、
前記上部分（１２Ａ、１２Ｂ）を前記下部分（１４）につなぐ前記表面（１６）が、前記上部分（１２Ａ、１２Ｂ）および下部分（１４）に垂直な平面を画定する請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記溝（１８）が、前記移動するウェブ（３８）の方向に対して横向きの長さをもつ細長い開口（１８）を含む請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記本体（３２Ａ、３２Ｂ、３４）が、前記開口（１８）の幅（６６）を調整する手段をさらに含む請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する連続した材料のウェブを非接触で支持するための空気式安定装置に関する。空気式安定器は連続したウェブに力を与え、それによって、ウェブが空気式安定器の上を通るとき、ウェブ材料を比較的平坦な断面で維持する。これによって、平坦な断面でのウェブの特性の正確な測定が可能になる。この装置は、紙製品の製造および加工における使用に特に適している。
【背景技術】
【０００２】
現代の高速機械で紙を作る技術では、シートの品質を保証しかつ破棄される完成品の量を最小限に抑えるために、シートの特性を連続して監視し制御しなくてはならない。頻繁に測定されるシート変数には、製造工程の様々な段階における紙の坪量、含水量、およびキャリパ、すなわち厚さが含まれる。これらの工程変数は、工程の最初で、供給原料の供給速度を調整することによって、工程の中間近くで、紙に加える蒸気を調節することによって、かつ／または工程の最後で、カレンダ加工ローラ間のニップ圧を変動させることによって通常制御される。製紙装置は、当技術分野でよく知られており、例えば、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｆｏｒ  Ｐｕｌｐ  ＆  Ｐａｐｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｓｔｓ」２ｎｄ  ｅｄ．，Ｇ．Ａ．Ｓｍｏｏｋ，１９９２，Ａｎｇｕｓ  Ｗｉｌｄｅ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．に記載されている。製紙システムは、例えば、すべてが本願の譲受人に譲渡されている、米国特許第５，８５３，５４３号「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ  ｃｏｎｔｅｎｔ  ｉｎ  Ｐａｐｅｒ  Ｓｔｏｃｋ  ｉｎ  ａ  Ｐａｐｅｒ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ」、米国特許第５，８９１，３０６号「Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｏｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ  Ｃｏｎｔｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｓｈｅｅｔｍａｋｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」および米国特許第６，０８０，２７８号「Ｆａｓｔ  ＣＤ  ａｎｄ  ＭＤ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  ａ  Ｓｈｅｅｔｍａｋｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ」にさらに記載されている。
【０００３】
連続製紙機での紙の製造では、紙のウェブが、移動するメッシュワイヤまたは織物上の繊維の水性懸濁（ウェット紙料）、および重力による排水、および織物を介した真空吸引から形成される。次に、ウェブは圧搾区画に移され、そこで乾いたフェルトと圧力によって水がさらに除去される。次にウェブは乾燥器区画に入り、蒸気加熱乾燥器および熱風が乾燥工程を完了させる。製紙機は、本質的に脱水、すなわち水を取り除くシステムである。製紙技術では、機械方向（ＭＤ）という用語は、製造工程中にシート材料が移動する方向を指し、一方、交差方向（ＣＤ）という用語は、機械方向と直交するシートの幅を横切る方向を指す。
【０００４】
製造された紙の品質、例えば坪量を制御する従来の方法は、紙料、例えば化学組成および／または量を製紙機のウェットエンドで調節することを含む。例えば、ドライエンドで紙の厚さを監視して、ヘッドボックスの弁を通ってメッシュワイヤに達するウェット紙料の流量を制御することができる。
【０００５】
紙の特性のいくつかを正確に測定するために、高速で移動する紙のウェブが測定点のところで安定し、したがって安定した平坦な断面をもたらすことが必須である。というのは、多くの測定技術の精度は、ウェブが、平坦さ、高さ変動および揺動についてある限度内にあることを必要としているからである。さらに、紙の劣化を避けるために、安定装置に接触することなく、安定化が実現されなくてはならない。紙などのウェブ材料を製造する高速において、このことは非常に重要である。
【０００６】
現在の非接触の安定器は、その特徴的な操作に基づいて２つの一般的な種類に分かれる。第１の種類は、ウェブ材料にある程度の吸引をもたらして、装置の表面にウェブ材料を押し付ける空気流だけを使用する様々な空気クランプを含む。これらの空気クランプは傷跡を残し、あるいは他の形で移動するウェブを損傷する傾向がある。第２の種類は、吸引をもたらすだけでなく、装置の表面とウェブ材料の間で空気支承も発生させる空気流を使用する空気クランプを含む。後者の種類の安定器は、ウェブが装置の上を移動するとき、移動するウェブ材料を空気支承で和らげるボルテックス、コアンダおよびベルヌーイ型の空気クランプによって例示されている。ボルテックス型の空気クランプは、適切な空気支承の支持をもたらすが、ウェブ材料上の有効領域の中心で「ソンブレロ型」の断面を作り出し、したがって、十分に平坦な断面を生成しない。窪んだ開口から水平に表面上に空気を噴き出すベルヌーイ型の空気クランプは、ウェブ材料を表面に接触させ、揺動させる。最後に、単純なコアンダの溝型の空気クランプは、コアンダの溝に隣接して空気支承および平坦な断面をもたらすが、コアンダの溝から離れる流れの方向に沿って十分なシートの平坦さを保持する能力に欠ける。コアンダ効果は、狭い溝から出る液体の高速の噴射が、それを横切る表面に吸着し、かつその表面の輪郭に従う現象である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
明らかなように、この技術が、解析のためにウェブの平坦な断面を提供でき、ウェブ（機械）速度および／または重量の変化に応じて丈夫である高速移動のウェブ材料用の非接触空気クランプに必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、コアンダの溝を画定する操作表面と、コアンダの溝から広がる空気流の方向の下流側に位置する「バックステップ」とを備える空気クランプ安定器を対象とする。この新しい構成は、特に、コアンダ噴射を膨張させ、かつ追加の吸引力を作り出すことを可能にする。ある状況では、さらに吸引力に寄与する渦も生成される。結果として、ウェブが空気クランプの表面上を通るとき、ウェブ材料の画定された領域が、空気支承に載ることになる。ウェブのこの領域は、平坦なままであり、空気クランプの表面に平行である。
【０００９】
一実施形態では、本発明は、下流方向に移動する連続したウェブの非接触支持用の装置において、
（ａ）ウェブに面する操作表面を備える本体であって、操作表面が上部分と、上部分の下流側の下部分を有し、本体が、気体源と連通し上表面に開口を備える溝を画定し、溝が開口の下流側に曲線状の凸曲面を有する本体と、
（ｂ）気体源から溝を介して気体を導き、気体の噴射が開口を介して下部分に向かって移動し、それによって、気体が上部分から下部分に移動するとき、低い圧力場が確立され、それによって、移動するウェブの部分を、操作表面に対しほぼ固定した距離に維持する手段とを含む装置を対象とする。
【００１０】
別の実施形態では、本発明は、下流方向にかつ参照位置に対して所定の向きに移動する連続したウェブを維持する方法において、
（ａ）ウェブ安定器を移動するウェブの下方に位置付けるステップであって、安定器が、ウェブに面する操作表面を備える本体を含み、操作表面が上部分と、上部分の下流側の下部分を有し、本体が、気体源と連通し上表面に開口を備える溝を画定し、溝が開口の下流側に曲線状の凸曲面を有するステップと、
（ｂ）気体源から溝を介して気体を導き、気体の噴射が開口を介して下部分に向かって移動し、それによって、気体が上部分から下部分に移動するとき、低い圧力場が確立され、それによって、移動するウェブの部分を、操作表面に対しほぼ固定した距離に維持するステップとを含む方法を対象とする。
【００１１】
ウェブ材料の断面の安定性または平坦性が、広い範囲にわたってウェブ材料の速度に依存しないことを示した。創意に富む安定器を使用して、様々な非接触の測定技術でウェブ材料特性の測定値を得ることができる、非接触の比較的平坦な断面へウェブ材料を操作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に示す空気クランプ安定器１０の実施形態は、上流側の上表面１２Ａおよび下流側の上表面１２Ｂおよび下表面１４に分けられた操作表面をもつ本体を含む。上表面１２Ａおよび１２Ｂは、コアンダの溝１８によって分離されている。上表面１２Ｂが、下表面１４の上方に配置され、したがって壁またはバックステップ１６は、通常は同一平面にある上表面１２Ｂと下表面１４の両方に対して垂直になる。安定器は、安定器に対して左から右に移動している材料のウェブ３８の下方に配置される。この方向を下流方向と言い、反対方向を上流方向と言う。
【００１３】
この明細書でさらに説明するように、安定器で支持されているウェブは、下表面１４の上方でかつバックステップ１６の下流の位置で実質的に平面の断面を示す。好ましくは、センサがこの位置で測定するようにウェブの特定の特性を測定する測定器を配置する。センサを正確に配置するために、この位置のすぐ下方の下表面１４を、磨いたセラミックなど光学的反射材料で作ることができる。このようにして、必要ならば、移動するウェブの操作の前にセンサの位置を適切に調整することができる。しかし、測定器を安定器の操作表面の上方のどこでも、または望むならばその下流側もしくは上流側に配置できることが理解される。
【００１４】
用語「バックステップ」は、好ましくは渦を生成するのに十分なコアンダの溝１８から下流側に距離を置いて配置された安定器の表面上に窪みを含むことを意味する。ここで説明するように、コアンダの溝とバックステップを組み合わせることによって、拡大された吸引力および広範囲な空気支承が発生する。具体的には、バックステップ１６は、コアンダの噴射を膨張させ、追加の吸引力を作り出すことを可能にする。噴射の膨張は吸引力を作り出すのに必要であるが、渦の形成は必要条件ではないことに留意されたい。実際、渦の形成はバックステップの下流側に発生するとは限らず、空気クランプ安定器の操作に必要ではない。安定器の吸引力は、ウェブが安定器に近づくとき、ウェブを安定器に最初引き寄せる。次に空気支承がウェブを支持しその形を作り直し、したがってバックステップ上を通るときウェブは比較的平坦な断面を示す。バックステップ１６は、最も好ましくは、図１に示すように９０度の垂直な壁として構成されるが、バックステップがより緩やかな輪郭を示し、したがって上表面および下表面を滑らかな凸状曲面によってつなぐことができる。
【００１５】
安定器の本体は、上表面１２Ａと１２Ｂの間に開口またはコアンダの溝１８を備えるチャンバ３０も含む。コアンダの溝１８は下流側に曲面２２をもつ。好ましくは、この表面は約１．０ｍｍから約１０ｍｍの範囲の曲率半径（Ｒ）をもつ。チャンバ３０はプレナムチャンバ２０に連結され、次いでプレナムチャンバ２０は導管３６を介して気体源２４に連結される。プラナム２０に流入する気体の体積を、流量計２６および圧力計２８を含む従来の手段によって調節することができる。交差方向に沿って測ったチャンバ３０の長さは、好ましくはコアンダの溝１８の長さに合致する。プレナム２０は、本質的に、チャンバ３０を介してコアンダの溝１８の長さに沿って均等に分配される前に、高圧気体が平衡に達する空気溜として働く。導管３６は、気体源２４をプレナム２０に連結する単一のチャネルを含むことができ、あるいは、安定器の下表面に開けられた複数の穴を使用することもできる。プレナム２０中に気体を均等に分配するために、複数の穴を本体の交差方向に沿って間隔をあけて配置することが好ましい。
【００１６】
安定器の本体は、好ましくは、非腐食性の金属または硬いプラスチックから構成される。図１に示すように、この実施形態では、安定器の本体は上部分３２Ａ、３２Ｂが取り付けられた下部分３４を含む。コアンダの溝１８は、好ましくは、ほとんど上表面の幅全体を横切る。好ましくは、溝１８は、約７６μｍ（３ミル）から約１０２μｍ（４ミル）の幅（ｂ）をもつ。上表面から下表面までの距離（ｄ）は、好ましくは、約１００μｍと１０００μｍの間である。好ましくは、バックステップの位置（Ｌ）は、コアンダの溝１８から約１ｍｍから約１０ｍｍである。
【００１７】
例えば空気、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素を含めたどんな適切な気体でも、気体源２４内で使用することができる。ほとんどの応用例の場合、溝１８のところで気体を放出するのに十分な使用される気体の量は、約５０ｍ／秒から約８０ｍ／秒の速度である。これによって、ウェブが安定器の操作表面の上方約４００μｍから約８００μｍの範囲の距離に維持されることになる。明らかなように、溝１８を出る気体の噴射速度を調節することによって、移動するウェブを安定器の操作表面の上方で維持する距離を調整することができる。
【００１８】
この明細書でさらに説明するように、安定器の機械方向における平坦な紙の断面を、本発明の空気クランプ安定器によって確立することができる。紙の断面の平坦さは、安定器の表面の構成がこの次元で対称であるので、空気クランプ安定器によって流れに交差する方向にも維持されることに留意されたい。１つの利点は、紙の断面の平坦さを流れに交差する方向で任意に調整して定められることである。実際、空気クランプ安定器の寸法を、大きさ、重量、速度および移動ウェブに関連する他の変数に合わせるために容易に調整して定めることができる。具体的には、例えば、空気クランプ安定器の（ｉ）溝幅（ｂ）、（ｉｉ）曲率半径（Ｒ）、（ｉｉｉ）バックステップの深さ（ｄ）、および（ｉｖ）溝からのバックステップの距離（Ｌ）を特定の応用例に対し系統的に最適化でき、ウェブ材料の特性、例えば速度および重量に応じて適合できることが理解されよう。同様に、コアンダの溝を介した気体噴射速度を調整することができる。
【００１９】
動作中、安定器は、図１に示す安定器の構成に対して左から右へ移動する連続して移動する材料のウェブの下方に配置される。気体、例えば空気がプレナム２０に供給され、気体の噴射がコアンダの溝１８を通って押し出され、次に曲面２２の付近で偏向させられる。次に、空気の噴射の曲率が上表面１２Ｂに吸着し、上表面１２Ｂに平行に続く。噴射は、表面１２Ｂおよび空気支承に垂直な吸引力を生成させる、より低い圧力を作り出す。コアンダの溝１８から広がる空気流の方向の下流側に位置するバックステップ１６は、第１に噴射膨張によって、また第２に渦の形成が起こるときにはその渦の形成によって、追加の吸引力を作り出すことを促進する。ウェブ材料は安定器の上を平行に移動し空気支承の上に載る。
【００２０】
図２および３は、側面支持体４４および４６を側面に配置した中央本体部材４２を含む空気クランプ安定器４０の別の実施形態を示す。中央本体部材はコアンダの溝４８と随伴するバックステップ５０とを含む。第１側部支持体４４は、穴７４および７２にねじ込まれるねじ５２によって、中央本体の一方の側面に固定される。同様に、第２側部支持体４６は、ねじ切りされた穴７６および中央本体の穴（図示せず）であるねじ５８によって、他方の側面に固定される。側部支持体は、この明細書でさらに説明するように、内部プレナムおよびチャンバを密封する働きをする。安定器は好ましくはステンレス鋼から構成される。
【００２１】
この実施形態では、中央本体４２は図４に示す中央本体の側面図に示すように単一の単体構造として構成される。操作表面は上表面８６Ａ、８６Ｂと下表面５４とを含む。内部に、中央本体４２は、コアンダの溝５６を形成する開口を備えるより狭いチャンバ８８と連通する細長いプレナム６４を含む。明らかなように、プレナム６４およびチャンバ８８は、中央本体内部の２つの別の空洞ではなく、中央本体の幅（交差方向）を横切る単一空洞の２つの領域として表すことができる。複数の等間隔に配置された穴（図示せず）が、中央本体の下面を通ってプレナム６４中にあけられる。穴は気体の入口として働く。中央本体４２は、中央本体の幅を横切る上表面８６Ａの下方に細長い溝６６をさらに画定する。溝６６は一方に開口９０も備え、それによって、溝６６の上方に片持ち梁または突出構造６０を、溝６６の下方に基部６２を作り出す。明らかなように、上表面８６Ｂへまたはそれから離れるように縁部８２を動かすことによって、コアンダの溝５６の間隙の大きさ、すなわち幅を調整することができる。図５に示すように、剛性の物体８０が、溝６６中に挿入されたとき、縁部８２を前方に動かして、コアンダの溝５６の幅を小さくする。（一実施形態では、複数のねじが使用される。）溝６６とチャンバ８８の間の狭い領域９２が、片持ち梁構造６０が旋回する支点として機能する。
【実施例１】
【００２２】
図１に示す構成をもつステンレス鋼の空気クランプ安定器が製作され試験された。具体的に、安定器は、０．１ｍｍ（０．００４インチ）の幅（ｂ）のコアンダの溝と、１．６ｍｍ（０．０６２５インチ）の曲率半径（Ｒ）とを含む。さらに、安定器は、溝の下流側３ｍｍにバックステップ位置（Ｌ）と、０．５ｍｍのバックステップ深さ（ｄ）とを備える。気体が、装置の下面にあけられた３個の穴を介してプレナム中に供給された。空気クランプが、約１７９０ｍ／分で移動し、６８ｇ／ｍ２（ｇｓｍ）の水重量をもつ移動する新聞用紙のウェブを支持するために用いられた。用語「水重量」は、紙の単位面積当たりの水の質量または重量を指す。
【００２３】
安定器表面の輪郭が操作の前に測定された。図６の下側の曲線で示すように、上表面の垂直位置を、下表面の垂直位置の上方５００μｍに設定した。下側の曲線は、約−７ｍｍ（下側の曲線で最初の鋭い下落に対応する）の位置に配置されたコアンダの溝および約−４の位置に配置されたバックステップの存在を強調する。動作中に、紙のシートが空気クランプ安定器の表面上を水平に移動するとき、紙シートの断面が、紙の表面上をレーザ三角測量センサで走査することによって測定された。図５の上側の曲線で示すように、波のように動く紙は、安定器の吸引力によって約１．５ｍｍの距離だけ安定器の表面に向かって引き寄せられた。コアンダの溝に供給される空気の圧力は、２．８１ｋｇ／ｃｍ２（４０ｐｓｉ）であった。しかし、紙がバックステップに達すると、１０ｍｍより大きな距離にわたり、この範囲で傾きが０．１度より小さくなり、紙の輪郭が平坦になる。空気支承により、紙は空気クランプの表面に接触しなかった。
【実施例２】
【００２４】
コアンダの溝の下流側にバックステップを組み込むことが、紙シートの平坦さを改善する原因であることを示すために、実施例１の安定器と同じコアンダの溝をもつが、バックステップのない別の安定器が試験された。使用された条件は、実施例１のものと同じであった。図６に示すように、紙の断面は、コアンダの溝（垂直な陰影線で示す）の位置のすぐ近くに、下流側で急激な増加をする顕著な最小をもつ。バックステップにより得られる平坦な領域（図５に示すような）は完全になくなっている。これによって、紙の平坦性を達成するためのバックステップの重要性が示される。
【実施例３】
【００２５】
ウェブ速度の変化に応じた空気クランプ安定器の振舞も試験された。実施例１の手順が、８００ｍ／分および２６９０ｍ／分で移動する新聞用紙に対して繰り返された。図７は、８００（曲線Ａ）、１７９０（曲線Ｂ）および２６９０ｍ／分（曲線Ｃ）の紙シートの断面を示す。明らかなように、曲線Ｂおよび安定器表面の断面は図５のものと同じである。データは、安定器の下流側の紙シートの断面が、紙の速度に基本的に依存しないことを示す。この場合も、安定化された平坦領域が１０ｍｍ以上延び、３つの紙の速度全部で０．１度より小さい傾きをもつ。
【実施例４】
【００２６】
上記で指摘したように、空気クランプ安定器用の形状寸法の最適な範囲を、様々な工程、例えばウェブ材料に対して実験的にまたはコンピュータのシミュレーションによって確かめることができる。例として、吸引圧力へのコアンダの溝幅の曲率に対する比を調整する効果を観察するために実験が行われた。吸引圧力は、安定器上に配置された紙のシートに働く吸引力である。具体的には、おのおのが異なるコアンダの溝の曲率半径、すなわち０．１６ｃｍ（０．０６２５インチ）、０．４８ｃｍ（０．１８７５インチ）および０．９６ｃｍ（０．３７５０インチ）を備える３つの安定器が、０．００７６ｃｍ（０．００３インチ）から０．０７６ｃｍ（０．０３インチ）の範囲の溝幅を関数として、それぞれに対し一定の供給空気圧力で試験された。安定器の操作表面に噴射が吸着するように、圧力が選択された。噴射が吸着することは、空気クランプ安定器が実用的であるために必要な条件である。例えば、曲率半径が小さすぎ、かつ／または間隙が大きすぎる場合、コアンダの溝を出る気体の噴射は、操作表面から分離し曲率半径に従わないことになる。その代わりに、気体の噴射は、コアンダの溝から実質的に垂直に伝わり、紙に吸引力を作用させるのではなく実際は紙を押し離す。
【００２７】
その結果を、それぞれ０．１６ｃｍ（０．０６２５インチ）、０．４８ｃｍ（０．１８７５インチ）および０．９６ｃｍ（０．３７５０インチ）の曲率半径を備えるコアンダの溝を示す曲線Ａ、ＢおよびＣで図９に示す。明らかなように、最大の吸引力が、最小の選択された曲率および最小の溝幅を備える安定器で実現された。データは、吸引力がコアンダの溝に隣接する小さな領域に局在化することも示す。より小さな吸引力を使用できる他の応用例の場合、多分より大きな溝幅を備えるより大きな半径を選択することができる。得られる安定器は、この場合も、吸引力をより広い領域に広げることになる。
【００２８】
創意に富む安定器によって支持されるウェブ材料は、好ましくは非接触の測定器、例えば光学センサによる測定を受ける。例えば、紙の乾燥坪量または厚さを測定することができる。これらの工程用の適切な測定器および技術が、例えば、すべてが本願の譲受人に譲渡され、この明細書中に参照により組み込まれている、米国特許第４，７６７，９３５号の「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ  Ｗｅｂｓ」、米国特許第４，８７９，４７１号の「Ｒａｐｉｄ−Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｅｎｓｏｒ」および米国特許第６，２８１，６７９号の「Ｗｅｂ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ」に記載されている。他の例示的な応用例は、塗布された材料のウェブの測定特性である。例えば、紙に塗布された液体材料のゲル化点を測定するための光学技術が、本願の譲受人に譲渡されこの明細書中に参照により組み込まれている、米国特許第６，１９１，４３０号の「Ｇｅｌ  Ｐｏｉｎｔ  Ｓｅｎｓｏｒ」に記載されている。
【００２９】
紙の製造に関連して空気クランプ安定器の利点を説明してきたが、移動する材料のウェブを安定化させて、測定のためにまたは単に工程、例えば、製造中の包装を容易にするために平坦な断面を確立しなくてはならないどんな環境においても空気クランプ安定器を使用できることが理解される。例えば、安定器を織物の製造に容易に導入することができる。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態だけを上記で具体的に開示し説明してきたが、本発明の所期の趣旨と範囲を逸脱することなく、上記の教示を鑑み、また添付の特許請求の範囲の範囲内で、本発明の多くの修正形態および変形形態が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】空気クランプ安定器の一実施形態の断面図である。
【図２】第２の空気クランプ安定器の透視図である。
【図３】分解された形状の第２の空気クランプ安定器の透視図である。
【図４】第２の空気クランプ安定器の断面図である。
【図５】第２の空気クランプ安定器の部分断面図である。
【図６】空気クランプのコアンダの溝―バックステップ部分の上の紙の断面のグラフである。
【図７】バックステップのない単純なコアンダの溝の上の紙の断面のグラフである。
【図８】様々な紙の速度における空気クランプのコアンダの溝―バックステップ部分の上の紙の断面のグラフである。
【図９】空気クランプ安定器における吸引圧力対溝幅と曲率の比のグラフである。
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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