本发明涉及一种用于干燥在传送装置上快速输送的物质的方 法及装置，尤其是用于干燥在快速输送的纸张上的印刷油墨层的 方法及装置。本发明尤其涉及以2至25m／s的传送速度快速输送 的纸张。

在干燥快速输送的物质时，最重要的是干燥操作应当迅速生 效。例如，通过绕过几个偏转辊子，载有需干燥物质的材料的运 动方向将改变，而在其中一个给定的辊子上，该载体材料的一面 或另一个面能与辊子接触。例如，在印刷纸页的装置中，如果将 一层油墨涂在纸张上，然后，印刷后的纸张绕过偏转辊子，而它 的印刷表面与该辊子接触，那么必须在纸张接触辊子之前使油墨 层充分干燥。对于印刷之后进行的其它处理步骤，油墨充分干燥 也是必须的。例如，这些步骤包括将印刷后的单张纸一张张堆垛 起来，或者是将印刷后的纸带卷起来。在造纸过程中，当完全湿 透的纸带被快速传送以便进行进一步处理时，也会遇到类似情况。

本发明的目的是披露一种如上所述能使所要干燥的物质快速 变干的方法和装置。

该目的是通过这样一种方法和装置而实现的，该方法的特征如 权利要求1所述，该装置的特征如权利要求18所述。通过相关的 从属权利要求可明显看出本发明的进一步扩展。

在根据本发明的用于干燥沿传送方向(conveyor direction) 快速输送的物质的方法中，尤其是在用于干燥快速传送的纸张上 的印刷油墨层的方法中，使电磁辐射对准干燥区，以便使潮湿成 分尤其是溶剂与需干燥的物质分离，分离出来的潮湿成分通过输 送气流而被输送到干燥区外。已经证明，电磁辐射尤其是红外线 辐射对干燥特别有用和高效。即使当载体材料以高速输送时，也 只需要一个干燥区，该干燥区的长度在传送方向上很短。

在潮湿成分从需干燥的物质中分离的过程中，分离出的潮湿成 分能够形成覆盖该物质的边界层，并阻止进一步干燥。尤其是， 在需干燥的物质的表面建立起一种动态的平衡，其中，从该物质 中脱离出的潮湿微粒与从边界层重新进入该物质中的潮湿微粒近 似一样多。因此，根据本发明，通过输送气流将分离出来的潮湿 成分从该干燥区去除。尤其是，当将输送气流持续引入干燥区时， 能防止阻碍干燥的边界层的产生，因为分离出的潮湿成分微粒在 它们从需干燥的物质中脱离出来后很短时间内就会被带走。

优选是，将电磁辐射调节成有这样的潮湿成分吸收特性，即辐 射能基本只由潮湿成分吸收，而不是由需干燥物质的剩余成分吸 收，也不是由并不湿润的载体材料吸收。因此，从严格意义上来 说，该潮湿成分并不是被蒸发，而是该潮湿成分的微粒被特别激 发并从需干燥的物质中排出。

优选是，输送气流(D)通过一个横贯传送方向的区域、并以 与需干燥物质表面的垂线成60°至90°角的方向(优选是以成80° 角的方向)流入干燥区，这样，气流象刀一样冲击该物质。因此， 该输送气流能够带走从该物质中排出的潮湿微粒，而不会将其动 能的主要部分传递给该物质。这样可以避免需干燥的物质产生机 械变形，例如，该变形可能使油墨印迹的尖角棱边变模糊。

优选是，在输送气流流入干燥区处，该输送气流施加近距离 (close-range)的作用，因为气流直接冲击需干燥的物质的表面， 因此由分离出的潮湿成分形成的表面层被扬起并离开该物质，就 象通过刀子切开一样。尤其是，入射的锐角增强了这样象刀一样 的作用。

尤其是，近距离作用与输送气流流入干燥区处的方向的组合使 得在该处的整个范围上产生很好的快速干燥效果，该输送气流流 入干燥区处即是垂直于传送方向的细长区域。有利的是，该输送 气流的速度在整个有需干燥物质的区域的宽度上是相同的。

优选是，输送气流可以沿着与物质输送方向相同或者相反的方 向沿需干燥物质的表面流过一定距离。尤其是，该距离可以比干 燥区的长度更长，在该干燥区内，将电磁辐射投射到该物质上。 这样，在整个干燥区都能确保潮湿微粒被带走，甚至在干燥区之 外也能保证潮湿微粒被带走。

当需干燥的物质由于电磁辐射而被加热时，为了对其进行冷 却，至少在输送气流冲击潮湿成分之前，它的温度低于需干燥物 质的温度。这在采用热敏载体材料时特别有利，因为，通过对需 干燥物质的冷却，能够减小或防止热量从该物质向载体材料的传 递。

优选是，输送气流由膨胀的压缩空气形成。

尤其是，当需干燥物质中的潮湿成分是水时，入射的电磁辐射 在近红外区内具有最大的光谱强度，尤其是在波长从0．8μm至 2．0μm的部分。因此，辐射能的主要部分被引入该物质中，并特别 作为潮湿成分微粒尤其是水的激励能量。在特定的波长范围内， 有多个水的吸收波段。不过，其它的潮湿成分，尤其是溶剂，在 该波长范围内也有吸收波段。

考虑到相关热动力过程的效率，尤其是为了在使用本发明方法 时提高总体效率，输送气流在离开干燥区域后流向电磁辐射源， 以便冷却该辐射源。尤其是，当该辐射源是在高于2500K温度下 工作的热辐射器时，需要对其进行冷却。当以下列方式利用输送 气流时，可以没有其它辅助形式的冷却，也可以有尺寸相对较小 的辅助冷却装置。

为了保持特定的温度条件，根据对本方法的另一改进，可通过 调节入射到干燥区中的电磁辐射的辐射通量密度来控制干燥后的 物质的温度和／或分离出的潮湿成分的温度和／或载体材料的温 度。优选是，所要控制的温度由高温计装置测量。

优选是，采用白炽电灯尤其是采用卤素灯作为电磁辐射的辐射 源，并通过调节白炽灯灯丝上的电流来调节辐射通量密度。此外 还可选择，为了调节辐射通量密度，可调节辐射源与干燥区之间 的距离。

在对本方法的另一改进方式中，干燥效果尤其好，在该方法中， 电磁辐射中没有被吸收而穿过需干燥物质的部分被反射回该物质 上。反射后的辐射部分至少被部分吸收，这样，增加了被吸收的 辐射的总量。因此，所用的一个或者多个辐射源相对于其辐射输 出可具有较小的尺寸，或者是能够照射更大面积的干燥区。也可 以在载体材料的传送通道上用反射后的辐射部分照射一些区域， 在该区域中没有直接从辐射源入射的辐射。优选是，对用于反射 未吸收辐射部分的反射器进行冷却，这尤其有利于减小对波长较 长的红外辐射的发射。

当载体材料是以2m／s至25m／s的速度输送的纸张时，采用本 发明的方法尤其有利。在特定实施例中，纸张既可以是以10m／s 至20m／s的速度(尤其是以大约15m／s的速度)输送的新闻纸， 也可以是以2m／s至10m／s的速度(尤其是以大约5m／s的速度) 输送的热印(thermoprinting)纸。

尤其是，当用热印纸作为载体材料时，将该载体材料的温度调 节和／或控制在70℃以下，尤其是在50℃以下。这样可以避免载 体材料或其特性产生不需要的热感应变化。

优选是，输送气流以20m／s至120m／s的速度冲击需除去的潮 湿成分微粒，并将这些微粒带走。尤其是，当气流冲击需干燥的 物质时，其速度为30m／s至40m／s之间。通过采用足够高的例如 在给定范围内的输送气流速度，能可靠地把从需干燥的物质中分 离出来的一层潮湿微粒驱散和／或将其从该物质的表面带走，或者 根本不能形成这层潮湿微粒，至少不能直接在该物质的表面上形 成这层潮湿微粒，该层潮湿微粒将阻碍物质的干燥。与不采用本 发明的输送气流的实验相比，采用输送气流时可以提高干燥率70％ 至80％。

本发明的用于干燥沿传送方向快速输送的物质、尤其是用于干 燥在快速传送的纸张上的油墨层的装置包括：

-一个辐射源，该辐射源用于产生电磁辐射，其中将该辐射 源布置成使得至少部分电磁辐射能入射到沿载体材料传送通道的 干燥区内的需干燥物质上，以便使潮湿成分尤其是溶剂从该物质 中分离出来，

-一个输送气体供给源，通过该供给源引入输送气体，以及

-一个输送气体导管，该输送气体导管至少有几部分横切传 送方向地延伸，该导管的结构和布置方式是这样，即，将供给的 输送气体导向干燥区，并象刀子一样冲击需干燥的物质，从而将 分离出来的潮湿成分从需干燥的物质处带走。

本发明装置的优点已在上文中介绍。

尤其是，输送气体供给源是压缩空气供给源，输送气体导管包 括在传送通道的横向上延伸的压缩空气分配器，尤其是分配管， 以便将从空气入口流入的压缩空气分配到传送通道的几乎整个宽 度上。优选是，这样连接时，单独的压缩空气供给源就足以提供 用于在传送通道的整个宽度上将潮湿成分从需干燥的物质中去除 的压缩空气。

优选是，输送气体导管包括一个引导表面，该引导表面大约沿 需干燥的物质的传送通道延伸，并离开传送通道一定距离，该距 离沿气流方向逐渐减小。该引导表面终止于一个由引导表面自身 和需干燥物质表面确定的气流通道缝隙。气体通过该缝隙进入干 燥区。

气体通过缝隙后，根据引导表面末端的形状，气体既可以形成 涡流，也可以以近似的层流继续进入干燥区。涡流是特别由于引 导表面末端明显向下倾斜的结构而形成的，涡流能促进靠近该狭 缝处的潮湿微粒的去除，但是减小了离狭缝较远处的输送效率。 根据本发明，通过调节引导表面末端的形状，可以优化进入干燥 区的输送气流。

特别优选的是，在一实施例中，气体通道缝隙的宽度是在2mm 至15mm之间，尤其是在5mm至10mm之间。通过与入射到分离出 来的潮湿成分上的输送气流的入射锐角相结合，或者与入射到需 干燥的物质表面上的输送气流的入射锐角相结合，这种狭小的气 体通道缝隙更增强了象刀子一样的作用。因此，将分离出来的潮 湿微粒从需干燥的物质表面去除。尤其是，输送气体在需干燥的 物质和已经从该物质中分离出来的潮湿微粒之间形成一分隔层， 该分隔层在干燥区的整个长度上要么与传送方向同向流动，要么 与传送方向反向流动。因此在一特定实施例中，从需干燥的物质 表面这一方面来看，至少在靠近气体通道缝隙处，靠近需干燥物 质分布的潮湿微粒的浓度较小，而在较远处，无论是在输送气流 中还是在气流另一侧，潮湿微粒分布的浓度更大。无论如何，象 刀子一样的作用使得潮湿微粒从需干燥物质中脱离出来的纯脱离 率更高，即，它明显阻碍了潮湿微粒返回该物质的扩散。本发明 装置的上述实质特征被清楚地要求保护，这对本发明来说是必要 的，而且对于本发明方法的实施例来说也是必要的。

在本装置的优选实施例中，辐射源是一白炽灯，尤其是卤素白 炽灯。卤素灯泡能够以合适的价格购买。通过调节灯丝的电流， 可使其发射温度能够适应多种用途。优选是在灯泡处或灯泡附近 设有反射器，这样可以使尽可能多的发射出的辐射能进入干燥区。 通过适当选择该反射器的形状和布置方式，也可以在整个干燥区 调节辐射流量的空间分布。

优选是，提供一个反射器，该反射器能够反射没有被吸收而穿 过载体材料的辐射，将该反射器布置于传送装置的远离辐射源的 一侧。尤其是，在该反射器外设有水冷系统。

为了控制干燥区的温度条件和沿传送方向远于干燥区的区域 的温度条件，优选是该装置包括一控制线路，以便调节需干燥的 物质的温度和／或分离出的潮湿成分的温度和／或载体材料的温 度。该控制线路包括：一个高温计，用于测量需调节的温度；一 个可调节的电流源，该电流源向白炽灯供能；以及一个电流控制 器，该电流控制器根据高温计测得的温度而调节电流源，从而适 当改变供给灯泡的电流。

或者，除了可调节电流源和电流控制器的组合外，该装置还包 括：一个距离调节器，以改变辐射源离开载体材料传送通道的距 离，以及一个距离控制器，该距离控制器根据高温计测得的温度 而启动该距离调节器，从而适当改变辐射源的距离。

下面将参考附图所示实例介绍本发明。不过，本发明并不局限 于图中例举的实施例。附图的各个图中：

图1所示为上表面有需干燥物质的载体材料的剖面图，

图2所示为本发明干燥装置的一个示例性实施例的透视图。

图1所示的载体材料包括纸张1，并且在其上表面具有一层湿 的印刷油墨2。图中所示的纸张1被向右输送，如指向传送方向R 的箭头所示。入射到油墨2上的红外线辐射4被溶剂即水部分地 吸收，该溶剂即水构成了油墨2的很大部分，例如90％。因此，在 入射有红外线辐射4的区域内或者在该区域以外沿传送方向形成 有一层薄的水蒸汽边界层3，该水蒸气边界层由从印刷油墨2中排 出的微粒构成。该水蒸气3阻止油墨的进一步干燥，如右侧的向 下的箭头示意表示。其中，至少有两种过程起到作用：进入油墨2 的水分微粒和从油墨2中排出的水分微粒之间的动态平衡，以及 该水蒸气层对辐射的吸收。

图2所示为本发明的装置8，该装置用于干燥在快速输送的纸 带1表面上、尤其是在印刷好的新闻纸带表面上的潮湿含水的印 刷油墨2。该纸带1以大约15m／s的速度传送。从指出传送方向R 的双头箭头可以看出，尽管在任意给定的干燥处理过程中，纸带 仅以一个方向运动，但是纸张既可以从右向左输送，也可以从左 向右输送。在下面的说明中，可以认图2中所示的纸张是从左 向右传送的。不过，纸张从右向左传送时压缩空气导管14的布置 方式也相同。与图2所示布置方式的唯一区别是高温计11(其作 用将在后面介绍)将沿传送方向布置于压缩空气导管14的下游， 即在图的左边。

沿着纸带1的传送通道有一干燥区T，在该干燥区内，由卤素 线源(line-sources)10发出的辐射入射到印刷油墨2上；该辐 射中含有最多能量的部分基本是红外线辐射4。尤其是，在该卤素 线源10和需干燥的物质之间可以布置有滤光器(未示出)。

根据印刷油墨2中潮湿成分的吸收情况和纸带1的吸收情况， 一定量的红外辐射4没有被吸收，而是穿过纸带1并投射到位于 纸带1下面的红外线反射器20上。如箭头所示，该红外线反射器 20以这样的方式对投射到它上面的红外线辐射进行反射，即，将 反射后的辐射5送回到纸带1上。反射的辐射5中的一部分到达 需干燥的物质2并被其吸收，主要是由印刷油墨2中的水分吸收。

通过与压缩空气导管14相连的压缩空气进口12，将压缩空气 送入分配管15，该分配管15在纸带1的传送通道的整个宽度上延 伸。图中将分配管15的前端切开，以便能看见它的形状。然而， 实际上分配管15的两端是封闭的，这样，空气通过出口16流出， 该出口16横贯传送通道的整个宽度而延伸。在其流向开口的过程 中，压缩空气首先沿与传送方向相反的方向流动，然后转大约90°， 流过一横向导管部分并流向纸带1。与横向导管部分相邻的是引导 表面17，该引导表面17同样横贯传送通道的整个宽度而延伸。空 气沿引导表面17并通过一通道缝隙18流入干燥区T。该引导表面 17和纸带1确定了一个沿气流方向逐渐变窄的间隙，压缩空气从 该间隙中流过。纸带1从偏转辊子7沿正向传送，引导表面17和 纸带1所成角度α大约为10°。在横贯传送通道的整个宽度而延伸 的通道缝隙18处，该引导表面和纸带间隔大约7mm。通过压缩空 气导管14提供的空气以大约35m／s的速度流过该通道缝隙18并 流入干燥区T。通过红外线辐射4而从油墨2中排出来的水蒸汽微 粒分布在整个干燥区T，并由气流D带走。在图2中，该气流D 的流动路线由许多稍微向上弯曲箭头表示。

高温计11对准纸带1的传送通道的某一位置，其沿传送方向 位于干燥区T的下游。通过辐射测量，该高温计11能够监测纸带 1所携带的表面层的温度，该表面层基本由已经变干的印刷油墨2 构成。将这样测得的温度值输入一控制器(未示出)。该控制器例 如PI或PID控制器作出响应，输出能由两个最终控制元件接收的 控制信号。当通常需要轻微、快速地调节辐射的通量密度时，由 控制器触发一电流调节器，该电流调节器能够短时间、快速地调 节卤素线源10中灯丝的电流。如果由高温计11测量的温度值达 到预定的电流调节器工作范围的界限值时，距离调节器被触发， 以改变辐射源10与纸带1的传送通道之间的距离。尽管与电流调 节器的作用相比，距离调节相对较慢，但是，通过使相对较小的 电流控制范围可用于整个较大的温度范围或辐射通量密度范围， 距离调节扩展了整个控制范围。因此，在由距离调节操作控制的 整个范围内，入射到干燥区的辐射通量密度的短时间变化能很快 实现，从而使温度的调节也能很快实现。

优选是，将低残余湿度的空气送到压缩空气进口12；随后再通 过在分配管中和／或流出分配管15后的膨胀而使空气冷却。这样， 干燥、冷却的空气被引入干燥区T。这样的好处是：一方面能改善 潮湿成分从干燥区T中的排除，另一方面也能使印刷油墨2和纸带 1的温度保持较低。尤其是，当纸带1以大约5m／s的速度被传送 且通道缝隙18处的气流速度大约为35m／s时，能够使纸带1的温 度低于50℃。尤其是，当用于生产纸页大小的印刷品(例如计划书、 杂志或图页)的设备包括合适的传送装置以便输送需印刷的载体材 料时，本发明的干燥装置也可以用于这种设备。而且，本发明的方 法和本发明的装置能很好地用于这样的印刷设备，该印刷设备生产 互不相同的印刷品，例如号码连续的汽车或火车票，或者是连续的 带有不同条形码的纸条页或纸条段。这样的装置通常使用喷墨打印 机，特别是打印清晰度为240dpi或更好的打印机。采用本发明的 装置和方法，可以每小时打印54000张DIN的A4打印纸。