DE2020430C3 - Einrichtung zum berührungslosen Führen von Warenbahnen - Google Patents

Description

40

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum berührungslosen Führen von Warenbahnen mit einer Führungsfläche, deren in Bahnlängsrichtung vorderer und hinterer Rand mit gegeneinander gerichteten Ausläufen der Seitenwandungen eines Blasluftzuführungskanals Ausblasschlitze biiden.

Es sind eine Reihe von Einrichtungen zum berührungslosen Führen von Werkstoffbahnen bekannt, bei bzw. in denen ein aus Düsen strömendes Mittel wie Luft die Bahn in der Schwebe hält. Nur wenige Einrichtungen haben sich jedoch in der Praxis durchsetzen können, während in anderen Fällen selbst Aufgabenbereiche einfacher Art nicht zu beherrschen waren. Im Zeitalter der Automation herrscht überdies das Bedürfnis, flächiges Material nicht mehr in Form von Formatbögen, sondern möglichst in laufender Bahn zu behandeln. So steigern sich Zahl der Produkte und Materialmengen, die im schwebenden Zustand behandelt werden müssen. Durchzuführen sind meist thermische Vorgänge. Beispielsweise hat bei schwebender Führung der Bahn das Strömungsmittel die Aufgabe, den Wärmeübergang herbeizuführen und damit die Behandlungsaufgabe, etwa das Trocknen einer Bahnbegrenzungsfläche, zu erfüllen. Während dabei Trocknen eine bereits herkömmliche Behandlungsart ist, bildet das Glühen von Metallbändern im schwebenden Zustand derselben erst eine Aufgabe des jüngsten Standes der Technik.
An die Behandlungsapparatur, vornehmlich an die Glühofen, werden im zuletzt genannten Fall außerordentlich hohe Anforderungen gestellt, denn selbst mit den zur Verfügung stehenden Mitteln der Technik ist es nicht ohne weiteres möglich, bei Temperaturen bis 700⁰C und darüber die in Betracht kommenden hohen Luftgeschwindigkeiten wirtschaftlich zu erzeugen. So sollen bei verhältnismäßig niedrigen Luftdrücken, die allein schon bei der Anwendungstemperatur nur ein Viertel derjenigen betragen, die bei Raumtemperatur auftreten, sowohl schwere als auch leichte Metallbänder berührungslos geführt werden.

Von den Glühofen wird verlangt, daß sie sowohl Bänder von 1 mm Stärke bis auf solche von 50 μ Stärke herunter in der erforderlichen Weise aufheizen. Würde nun in Anpassung an das Gewicht der Luftdruck in den Führungsdüsen unterhalb der Bahn bei Glühofen entsprechend herabgesetzt, so würde das den Wärmeübergang beeinträchtigen und die Kapazität des Glühofens wesentlich vermindern. Für die Wirtschaftlichkeit von Schwebe-Glühofen-Anlagen ist es deshalb entscheidend, daß sehr unterschiedliche Bahngewichte unter Beibehaltung des vollen Volumenstromes des Behandlungsmittels berührungslos durch die Anlage geführt werden können.

Eine andere Schwierigkeit tritt be: der Herstellung hochwertiger Glimmerpapiere auf, wie sie für Isolationszwecke in der Elektroindustrie gebraucht werden. Da Glimmerpapier kein Bindemittel enthält und dementsprechend keine ausreichende Festigkeit besitzt, muß es in Isolationslacken getränkt und anschließend getrocknet werden. Findet die Trocknung auf einem bewegten Siebband statt, so bleibt ein Teil d^s Lackes am Siebband haften, so daß es schon nach kurzer Betriebszeit verschmutzt und durch den fortwährenden Transport im Trockner auch verkrustet. Außerdem klebt das behandelte Glimmerpapier oft am Siebband an, so daß seine Abnahme durchweg mit einem Reißen der Bahn oder mit dem Einreißen und demgemäß mi« Ausschuß verbunden ist. Es ist zwar möglich, solches Glimmerpapier auch im Schwebetrockner zu behandeln, aber wegen der außerordentlichen Empfindlichkeit des Papiers, insbesondere an Übergangsstellen zwischen nassen und trockenen Stellen, weiter bei Beginn des Prozesses, auch an Klebestellen in der Bahn oder bei Fehlstellen, die bereits von der Rohpapierrolle aus einlaufen oder endlich im Lackierwerk entstehen, treten häufig Abrisse im Trockner auf, wobei die gesamte im Trockner befindliche Menge des hochwertigen Materials in Verlust gerät.

So wurde schon bisher nach einer Einrichtung gesucht, mittels der es ermöglicht werden soll, eine Warenbahn wahlweise sowohl auf einem Siebtransportband zu führen als sie auch in der Schwebe zu halten. Gelänge das, so könnte die Produktion damit begonnen werden, daß der Anfang der Bahn auf das Siebtransportband aufgelegt wird; nachdem der Anfang auf einer Wickelstange befestigt ist, könnte die Bahn durch Umschaltung zum Schweben gebracht werden, damit das zwar mitlaufende, aber auch abstellbare Transportband nicht verschmutzt wird, wobei letzteres nur dann wieder eingeschaltet wird, wenn die Schwebelage zugunsten einer Wiederauflagerung aufgegeben werden muß, z. B. Klebe- oder Einrißstellen in den Trockner einlaufen. Dabei muß jedoch die Luft mit unverändertem Volumen durch den Trockner strömen, damit die Bahn in gleicher Weise wie vorher getrocknet wird, womit auch die Lackiermaschine bei gleichförmiger Geschwindigkeit einen gleichmäßigen Auftrag erzeu-

gen würde. Das Transportband würde also nur vorübergehend benutzt, und es ließe sich je nach dem Ausmaß der Fehlstellen wesentlich langer als bisher benutzen, bis es zu einer wirklichen Betriebsunterbrechung kommen würde. Darüber hinaus wäre durch die schwebende Führung des weitaus größten ^eils des Glimmerpapiers eine markierungsfreie Behandlung möglich, während bei bisher von Siebtransporttrocknern her bekannten Qualitäten ein großer Teil des Materials vom Siebband herrührende Markierungen aufweist.

Nach dem bisher bekanntgewordenen Stand der Technik sind zum schwebenden Führen von Warenbahnen zv/ei leistungsfähige Systeme vorhanden. Luftkissendüsen entfalten eine hohe Stoßkraft, so daß sie zum Andrücken einer Warenbahn an ein Siebtransportband geeignet sind, weiter auch zum schwebenden Führen selbst stärkerer Metallbänder. Sodann kennt man Düsen in Verbindung mit Tragflügelprofilen, die bei hohen Luftgeschwindigkeiten selbst dünnste Warenbahnen (Folien) völlig sicher in der Schwebe führen. Aber sämtliche dieser Düsentypen, auch solche über die geschilderten hinaus, haben nur die Aufgabe, eine einzige stabile Zone über oder unter den Düsensystemen zu schaffen.

Demgegenüber bildet es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung anzugeben, mittels derer mit dem strömenden Mittel (Blasluft) mindestens zwei stabile Zonen geschaffen werden, die wahlweise durch eine Umschaltung, die schnell und einfach bewirkt werden muß, entstehen. Die engere technische Problemstellung der Erfindung geht also dahin, sowohl die Charakteristik bisheriger Luftkissendüsen als auch diejenige der bekannten Tragflächendüsen in Sekundenschnelle mittels eines einfachen Umschaltvorganges einstellen zu können.

Betrachtet man eine typische Luftkissendüse, wie sie beispielsweise in Fig. 10 des USA.-Patentes 31 81 250 gezeigt ist, una weiter eine typische Tragflächendüse, etwa nach Fig. 7 des USA.-Patentes 33 84 282, so ist zunächst von einer absoluten Unvereinbarkeit beider Du- :tentyp«n auszugehen. Überraschenderweise ist aber nach den der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnissen eine Lösung des zunächst unmöglich erscheinenden möglich.

Ausgehend von der Einrichtung der eingangs genannten Art besteht die Lösung der Erfindung darin, daß die nach At t eines Tragflügels gewölbte Führungsfläche um eine quer zur Bahnlängsrichtung verlaufende Achse wahlweise in eine von zwei Arbeitsstellungen kippbar ist, wobei die Blasrichtung der aus den Ausblasschlitzen austretenden Luft in der einen Arbeitsstellung der Führungsfläche gegeneinande- und in der anderen Arbeitsstellung gleich verläuft.

Ausgestaltungen dieser Einrichtung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Zeichnung gibt beispielsweise veranschaulichte Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung wieder. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Düse mit Umschaltmöglichkeit vom Luftkissenbetrieb auf eine Düse mit Tragflügelprofilwirkung in einem senkrechten Querschnitt durch eine derartige Düse, wobei die Schnittebene in Bahnlängsmittellinie liegt und die beweglichen Teile der Düse in eine Stellung verlegt sind, in der die Düse mit Luftkissenbildung arbeitet;

F i g. 2 zeigt in der Schnittdarstellung der F i g. 1 die Düse in einer Stellung, in der sie als Tragflächendüse arbeitet;

F i g. 3 zeigt mehrere erfindungsgemäß ausgebildete Düsen, wie sie beispielsweise zur einseitigen Führung von Metallbändern in Glühofen benutzt werden können;

F i g. 4 zeigt eine zu beiden Seiten der Bahn auftretende, also doppelseitige Anordnung erfindungsgemäß ausgeoildeter Düsen mit einer bestimmten Verteilung und Lage zu der schwebend geführten Bahn;

F i g. 5 entspricht der Darstellung nach F i g. 4 mit dem Unterschied, daß die Bahn auf einem Transportband aufgelagert ist;

F i g. 6 gibt in einem Diagramm die erfindungsgemäß erzielbare Doppelcharakteristik einer Wechseldiise in den beiden Stellungen wieder, welche der bewegliche Teil der Düse einzunehmen vermag.

In F i g. 1 ist 1 die Warenbahn, die sich von links nach rechts bewegt und oberhalb einer erfindungsgemäß ausgebildeten Düse schwebt. Diese Düse bildet den Abschluß eines nach unten abgebrochen gezeichneten Zuführungskanals 2, in den Luft oder ein sonstiges gas- und/oder dampfförmiges Mittel in Richtung 3 einströmt. Die Düse hat zwei Seitenwandungen, deren linke mit 4 und deren rechte mit 5 bezeichnet sind. Zwischen diesen liegt ein nach Art eines Tragflächenprofils zur Bahn 1 hin gewölbtes Kippstück 6, das um ein Kipplager 7 an den Stirnseiten des Düsenkörpers kippbar gelagert ist. Um das Kippstück 6 der Düse in den Grenzkipplagen zu erhalten, sind an den Stirnseiten des Düsenkörpers Laschen vorgesehen, in die Bolzen 9 eingreifen, die durch den Exzenter 10 exzentrisch drehbar sind. Das Kippstück 6 ist gegenüber den Ausläufen der Seitenwandungen 4,5 des Düsenkörpers zurückgesetzt, so daß das in Pfeilrichtung 3 in die Düse einströmende Mittel, also etwa Luft, in Teilströmen aus der Düse ausströmen muß. Da diese beiden Ströme bei der in F i g. 1 gezeigten Lage des Kippstückes 6 entgegengesetzt zueinander gerichtet sind, bildet sich zwischen dem Kippstück 6 und der Warenbahn unter Luftkissenbildung ein Stauraum aus, so daß die Teilströme aus ihren ursprünglichen Richtungen, wie die Pfeile 11 und 12 zeigen, umgelenkt werden. Die Umlenkungskräfte liefert der Staudruck in dem Raum zwischen dem Kippstück 6 und Warenbahn 1. In diesen Stauraum strömt auch noch zusätzliche Luft über die Perforation 13 ein.

F i g. 2 zeigt die Düse nach Fig. 1, nachdem durch Drehung des Bolzens 9 am Exzenter 10 im Uhrzeigersinn die Umwandlung einer Luftkissendüse nach F i g. 1 in eine Tragflächendüse nach F i g. 2 stattgefunden hat. Die zwischen dem Auslauf der linken Seitenwandung 4 und dem Kippstück 6 auftretende Strömung in Pfeilrichtung i4 ist infolge des gegenüber den Verhältnissen der F i g. 1 stark verbreiterten Ausblasschlitzes so geändert worden, daß das strömende Mittel über die nach Art eines Tragflächenprofils gewölbte Fläche des Kippstückes 6 hinwegströmt, zumal jetzt die zweite Strömung 15 in gleicher Richtung verläuft, da das rechte Ende des Kippstückes 6 in der Stellung der F i g. 2 über dem Ende der rechten Seitenwandung 5 liegt Die aus der Perforation austretende Blasluft 16 wird durch den starken Luftstrom in Pfeilrichtung 14 umgelenkt und hat dadurch die vorteilhafte Eigenschaft, die Grenzschicht günstig zu beeinflussen mit der Wirkung, daß die Warenbahn 1 das rechts gelegene Ende des Kippstückes 6 nicht berührt. Dieser Effekt ist von Tragflächendüsen her bekannt, bei denen die Zuströmung über die Perforation aus der Umgebungsluft bereits ausreicht, den Unterdruck bei zu engem Abstand zwischen Warenbahn und Tragflächenprofil abzubauen und sogar zu beseitigen, wo es nötig ist. Es ist jedoch neu, dieses Tragflächenprofil mittels eines Kippstückes 6 zu

verwirklichen.

F i g. 3 zeigt drei hintereinanderliegende Düsen 17, deren jede einzelne den F i g. 1 und 2 entspricht, wobei jedoch die Lage ihrer Kippstücke so gewählt ist, daß sie mit derjenigen nach F i g. 2 übereinstimmt. Oberhalb der Düsen befindet sich die Warenbahn 1. Diese Anordnung ist vorzugsweise für Glühofen vorgesehen, bei denen der konvektive Wärmeübergang lediglich von der Unterseite her durchgeführt werden muß, um die Oberseite der Bahn vollkommen frei zu halten; der Oberteil derartiger Glühofen ist nämlich hochgezogen, um die Bahn von außen her von Hand einziehen zu können. Mechanische Einrichtungen würden bei den herrschenden Temperaturen versagen.

F i g. 4 zeigt die schwebende Warenbahn 1 unterhalb als Tragflächendüsen arbeitender Düsen 18, während zur Verbesserung des Wärmeübergangs und zur Unterstützung der Abhebung der Warenbahn 1 von dem Siebtransportband 19 die Düsen 20 als Luftkissendüsen nach F i g. 1 arbeiten.

Die Exzenterverstellbarkeit bei 9, 10 gibt die Möglichkeit, alle oberen Düsen 18 und sämtliche unteren Düsen 20 so einzustellen, daß nach F i g. 5 die Düsen 18 als Luftkissendüsen gemäß F i g. 1 und die Düsen 20 als Tragflächendüsen gemäß F i g. 2 arbeiten. Es wird also unten kein Druck ausgeübt, und die Bahn 1 wird oben keinem Sog, sondern im Gegenteil einem Druck ausgesetzt, so daß die Warenbahn 1 an das Siebtransportband 19 fest angelegt erhalten wird.

F i g. 6 zeigt ein zugehöriges Diagramm mit den charakteristischen Druckkurven für erfindungsgemäß ausgebildete Düsen in ihren beiden Stellungen. Die Abszissenachse 21 gibt den jeweiligen Abstand der Warenbahn 1 von der Düsenanordnung wieder. Die Ordinatenachse 22 dient der Darstellung des Stoßkraftverhaltens, das der Luftstrom bzw. der gebildete Luftstau oberhalb der Düse aufweisen, so daß damit die auf die Warenbahn ausgeübten Kräfte erkennbar werden.
Die Kurve 23 tritt bei einer Düse auf, wenn sie gemäß F i g. 1 als Luftkissendüse arbeitet. Nach Kurve 24 wird gearbeitet, wenn das Kippstück 6 in der Düse eine Stellung nach F i g. 2 einnimmt. Der Arbeitspunkt 25 wird maßgebend, wenn ein kräftiges, schweres Metallband behandelt werden muß, so daß bei kleinem Abstand eine verhältnismäßig große Stoßkraft zu entwikkeln ist.

Bei einem Arbeitspunkt 26 mit dem gleichen Abstand der Bahn von den Düsen wie dem des Arbeitspunktes 25 braucht dagegen nur eine sehr kleine Stoßkraft aufzutreten, die das Gewicht einer sehr dünnen Metallfolie ausgleicht. Der Arbeitspunkt 29 wird von Düsen 18 der F i g. 4 in der Arbeitsstellung als Tragflächendüsen verwirklicht. Da diese Düsen oberhalb der Bahn liegen, arbeiten sie mit negativer Stoßkraft, d. h., sie saugen die Bahn ^n.

Der Arbeitspunkt 28 ist den Düsen 20 in F i g. 4 zugeordnet. Sie entwickeln also bei dieser Entfernung noch Unterstützungskräfte zum Anheben der Warenbahn oberhalb des Siebtransportbandes 19.

Arbeitspunkt 25 ist gleichzeitig charakteristisch für den Arbeitspunkt der Düsen 18 in F i g. 5, die mit großer Stoßkraft, d. h. mit großer Sicherheit, die Bahn 1 auf das Siebtransportband 19 drücken, während den unteren Düsen 20 in F i g. 5 der Arbeitspunkt 27 entspricht, d. h., die Düsen 20 üben keine Stoßkraft auf die Warenbahn 1 aus, so daß letztere nicht von dem Siebtransportband abgehoben werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum berührungslosen Führen von Warenbahnen, mit einer Führungsfläche, deren in Bahnlängsrichtung vorderer und hinterer Rand mit gegeneinander gerichteten Ausläufen der Seitenwandungen eines Blasluftzuführungskanals Ausblasschlitze bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Art eines Tragflügels gewölbte Führungslläche (Kippstück 6) um eine quer zur Bahnlängsrichtung verlaufende Achse (Kipplager 7) wahlweise in eine von zwei Arbeitsstellungen kippbar ist, wobei die Blasrichtung der aus den Ausblasschlitzen austretenden Luft in der eii.en Arbeitsstellung der Führungsfläche gegeneinander (Luftkissendüse) und in der anderen Arbeitsstellung gleich (Tragflächendüse) verläuft.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Einstellung als Luftkissendüse (F i g. 1) der Querschnitt der Ausblasschlitze gleich ist, wogegen bei der Einstellung als Tragflächendüse (F i g. 2) der Querschnitt des bezüglich der Blasrichtung (14) unveränderten Ausblasschlitzes größer und der Querschnitt des bezüglich der Blasrichtung (12,15) veränderten Ausblasschlitzes kleiner gegen-Ü3er der Einstellung als Luftkissendüse ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausläufe der Seitenwandtingen (4, 5) des Blasluftzuführungskanals die Enden des Kippstückes (6), dessen in Bahnlaufrichtung vorderes konkav ausgebildet ist, in der Stellung als Luftkissendüse übergreifen und daß das Kipplager (7) von einem in ein Langloch eingreifenden Bolzen und die Kippvorrichtung für das Kippstück (6) von einem Exzenter (10) gebildet ;ind.