DE4336365A1 - Strahlbeschichtungsvorrichtung und Verfahren - Google Patents
Strahlbeschichtungsvorrichtung und VerfahrenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Strahlbeschichtungsvorrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft auch die Strahlbeschich
tung.
Die EP Patentveröffentlichung 0 466 420 offenbart ein Strahlbe
schichtungsverfahren, bei dem eine Strahlbeschichtungsvorrich
tung zum Aufbringen der Beschichtungsmischung auf die Bahn ver
wendet wird und das endgültige Beschichtungsgewicht mittels ei
nes wirklichen Streichblattes gesteuert wird. Die Beschichtungs
mischung wird auf die Bahn bei Umgebungsdruck ohne eine unter
Druck gesetzte Beschichtungskammer aufgebracht. Die Strahlbe
schichtungseinheit der Vorrichtung ist um ihre Spitze verdreh
bar, wodurch sie, falls notwendig, einen fast senkrechten Auf
trag des Beschichtungsmischungsstrahls auf die Bahn erlaubt.
Insbesondere bei hohen Bahngeschwindigkeiten (über 1000 m/min)
treten Probleme durch mitgerissene, über die Bahn in die aufge
brachte Beschichtungsmischung eingetragene Luft auf, was zu ver
minderter Beschichtungsqualität, Marmorierung und möglicherweise
unbeschichteten Flächen führt. Außerdem verursacht die mit der
Bahn mitgerissene Luft Unebenheiten der aufgebrachten Beschich
tung. Eine ausreichende Eindringung der Mischung in die Bahn ist
ebenfalls schwierig zu erreichen.
Weiterhin ist aus dem U.S. Patent 5,104,697 eine Bürstenauftrag
vorrichtung bekannt, bei der die Beschichtungsmischung auf die
Bahn über einen schmalen Schlitzmündungskanal mit Hilfe eines
Vorstreichblattes gebracht wird, das unter einem kleinen Winkel
zur Bahn geneigt ist. Normalerweise weist die Vorrichtung auch
ein an derselben Stützwalze angeordnetes Streichblatt auf. Diese
Vorrichtung macht bei einigen Betriebssituationen Probleme, ins
besondere wenn die Spannungsverteilung der Grundbahn ungleich
ist, wodurch die zwei die Bahn berührenden Punkte
(Beschichtungsvorrichtung und Streichblatt) eine schädliche, un
gleiche Verteilung der Quermaschinen-Bahnspannung zwischen die
sen zwei Punkten verursachen. Eine solche Situation ruft Lauf
probleme unter gewissen Bedingungen hervor.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile
der oben beschriebenen Technik zu überwinden und eine gänzlich
neue Strahlbeschichtungsvorrichtung und ein gänzlich neues
Strahlbeschichtungsverfahren zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Strahlbeschich
tungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. mit einem Verfahren gemäß
Anspruch 6 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen beschrieben.
Die Erfindung beruht auf einem solchen Design der Vorrichtung,
daß ein Beschichtungsmischungsstrahl aus einer Strahlbeschich
tungsvorrichtung, die ohne Berührung in Abstand von der Bahn und
bei Umgebungsdruck arbeitet, zumindest teilweise gegen die Lauf
richtung der Bahn gerichtet ist. Mit anderen Worten hat der
Richtungsvektor des Beschichtungsmischungsstrahls, der aus der
Schlitzmündung austritt, eine Komponente entgegengesetzt der
Laufrichtung der Bahn.
Die Erfindung bringt bedeutende Vorteile. Dank des Prinzips der
berührungsfreien Beschichtung wird eine ungleiche Verteilung der
Bahnspannung in der Quermaschinenrichtung vermieden. Durch das
Richten des Beschichtungsstrahls entgegen die Laufrichtung der
Bahn wird eine gute Eindringung der Beschichtungsmischung in die
Grundbahn erreicht. Eine gegen die Laufrichtung der Bahn gerich
tete Strahlbeschichtung verhindert auch, daß mit der Bahn mitge
rissene Luft in die Beschichtungsmischung eingetragen wird, so
daß das Auftreten unbeschichteter Flächen auf der Bahn weitge
hend ausgeschlossen ist. Zusätzlich beseitigt die Technik der
entgegengerichteten Strahlbeschichtung Probleme, die von in die
Beschichtungsmischung eingetragenen Luftblasen hervorgerufen
werden.
Im folgenden wird die Erfindung in größerer Einzelheit anhand
der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten beispielhaften
Ausführungsformen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine längsgeschnittene Seitenansicht einer Strahlbe
schichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Einzelheit der in Fig. 1 dargestellten Vorrich
tung;
Fig. 3 eine alternative Ausführungsform zu der in Fig. 2 dar
gestellten; und
Fig. 4 eine längsgeschnittene Seitenansicht einer anderen
Strahlbeschichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
Mit Bezug auf Fig. 1 ist eine tangential zur Oberfläche einer
Stützwalze 1 an der Schlitzmündung 5 einer im wesentlichen un
terhalb der Stützwalze 1 angeordneten Strahlbeschichtungsvor
richtung gezogene Tangentenlinie durch eine gepunktete Linie 7
dargestellt. Die Strahlbeschichtungsvorrichtung weist eine obere
Lippe 2 und eine untere Lippe 3 auf. Die Schlitzmündung 5 der
Beschichtungsvorrichtung ist durch eine gekrümmte Schlitzmün
dungs-Begrenzungsfläche 9 der oberen Lippe und durch eine pas
send gekrümmte Schlitzmündungs-Begrenzungsfläche 11 der unteren
Lippe 3 gebildet. Der Weg der Beschichtungsmischung beginnt als
ein schmaler Kanal 6, der sich typischerweise in eine Schlitz
mündung 5 verengt. Die Weite des Kanals 6 ist anfangs ungefähr
0,5 bis 10 mm, typischerweise liegt sie in dem Bereich 1,5 bis 4 mm.
Es versteht sich, daß sich der Kanal 6 in der Quermaschinen
richtung zumindest über die Quermaschinenbreite der Bahn 14 er
strecken muß. Die Weite der Schlitzmündung 5 liegt typischerwei
se in dem Bereich 0,5 bis 10 mm. Der Abstand am Spalt 8 zwischen
der Strahlbeschichtungsvorrichtung und der Stützwalze 1 (Bahn
14) ist typischerweise 1 bis 20 mm, vorzugsweise 3 bis 8 mm. Die
Weite des Spalts 5 ist mittels einer Schraube 4 einstellbar.
Diese Abstandseinstellung beeinflußt die Fließgeschwindigkeit
der Beschichtungsmischung. Bei einer volumenkonstanten Zuführung
vergrößert sich die Austrittsgeschwindigkeit der Beschichtungs
mischung, wenn die Schlitzmündung 5 kleiner eingestellt wird.
Auch die obere Lippe 2 kann mit Bezug zum Beschichterrahmen ein
stellbar angeordnet sein, wodurch auch eine Querschnittseinstel
lung des Kanals 6, falls nötig, möglich ist. Die gekrümmte Spit
ze 9 der oberen Lippe 2 ruft den bekannten Coanda-Effekt hervor,
wodurch der Beschichtungsmischungsstrahl dazu neigt, an der Be
grenzungsfläche der oberen Lippe 2 in dem Spalt 8 anzuhaften.
Der Radius der Krümmung der Spitze 9 kann in dem Bereich 1 bis
50 mm variieren; der Krümmungsradius liegt jedoch typischerweise
in dem Bereich 3 bis 10 mm.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist an der Stützwalze 1 (und der
Bahn 14) an der Schlitzmündung 5 eine Normale 13 zur Tangente 7
gezogen. Der aus der Schlitzmündung 5 austretende Beschichtungs
mischungsstrahl kann durch zwei Winkel charakterisiert werden:
α′ : Winkel zwischen der oberen Strahloberfläche und der
Normalen 13, als Nachlaufwinkel bezeichnet, und
α′′ : Winkel zwischen der unteren Strahloberfläche und der Normalen 13, als Rückwinkel bezeichnet.
α′′ : Winkel zwischen der unteren Strahloberfläche und der Normalen 13, als Rückwinkel bezeichnet.
Dann wird der durchschnittliche Winkel, der Strahlneigungswinkel
α als der Durchschnitt dieser Winkel erhalten, nämlich
(α′+α′′)/2. Der Winkel α kann eingestellt werden durch
- a) den Kurvenradius r, wobei ein kleinerer Kurvenradius die Benutzung eines größeren Wertes für die Winkel α und α′ erleichtert,
- b) die Schraube 4 (Fig. 1), welche die Weite der Schlitz mündung 5 einstellt, wobei eine kleinere Weite des Schlitzes 5 den Winkel α vergrößert und
- c) Einstellung der Länge der Begrenzungsfläche 11 der unteren Lippe 3. Je kürzer die führende Begrenzungs fläche 11 ist, umso kleiner werden der Winkel α und der Winkel α′.
Die Ausbildung des gekrümmten Kanals gemäß der Darstellung hat
so zu erfolgen, daß die die Schlitzmündung begrenzende Fläche 11
der unteren Lippe 3 im Bereich der Schlitzmündung 5 zur Zulauf
richtung der Bahn 14 gekrümmt ist, wodurch eine gewünschte Rich
tung des Beschichtungsmischungsstrahls erreicht wird. Weiterhin
muß die Geschwindigkeit des Beschichtungsmischungsstrahls aus
reichend hoch sein, um die Aufspaltung des Strahlstroms in zwei
Ströme 16 und 17 zu erzielen. Eine ausreichende Grenzgeschwin
digkeit ist 1,5 m/s, wenn der Abstand der Schlitzmündung 5 von
der Bahn 3 mm ist, die Schlitzmündungsweite 2 mm und die Bahnge
schwindigkeit 1000 m/min beträgt. Die Mindestgrenzgeschwindig
keit des Strahls ist höher, wenn der Abstand der Schlitzmündung
5 von der Bahnoberfläche weiter ist. Ein Vergrößern der Bahnge
schwindigkeit hat auch ein Vergrößern der Mindestgrenzgeschwin
digkeit des Beschichtungsmischungsstrahls zur Folge. Eine ge
wünschte Strahlgeschwindigkeit wird mittels einer (nicht darge
stellten) effizienten Beschichtungsmischungspumpe erzielt.
Das Grundprinzip der Erfindung ist, die Schlitzmündung so auszu
bilden, daß der Nachlaufwinkel α′ < 0° ist, wodurch der Be
schichtungsmischungsstrahl entgegen die Laufrichtung der Bahn 14
gerichtet wird. Der Winkel α′ kann in dem Bereich 0° < α′ < 90°
variiert werden, vorzugsweise in dem Bereich 0° < α′ 60°.
Gemäß Fig. 2 wird der Totalfluß 15 des Beschichtungsmischungs
strahls nach der Schlitzmündung 5 in zwei Zweige aufgeteilt, in
eine Rückströmung 16 und eine Beschichtungsmischungsströmung 17.
Aufgrund der geneigten Richtung und Geschwindigkeit des Strahls
beträgt die Rückströmung ungefähr 30 bis 60% des Gesamtflusses
15. Vorzugsweise liegt der Anteil der Rückströmung bei ungefähr
50%.
Außer durch den Winkel α′ kann die Erfindung auch durch den
Richtungsvektor 18 entlang der Schlitzmündungs-Begrenzungsfläche
11 der unteren Lippe 3 charakterisiert werden, wobei dieser Vek
tor in eine Vektorkomponente 21 senkrecht zum Tangential-Ge
schwindigkeitsvektor 19 der Bahn und in eine Vektorkomponente 20
entgegengerichtet dem Tangential-Bahngeschwindigkeitsvektor auf
geteilt werden kann. Eine Voraussetzung für den korrekten Ein
satz des Beschichtungsmischungsstrahls ist das Vorhandensein der
entgegengerichteten Vektorkomponente 20. Da der Richtungsvektor
18 den Nachlaufwinkel des Beschichtungsmischungsstrahls be
stimmt, kann der Vektor 18 auch durch den Winkel α′ definiert
werden. Der Vektor 18 beschreibt auch den Winkel α′ mit der Nor
malen 13 ein.
Im Vergleich mit Fig. 2 besitzt die Ausführungsform nach Fig. 3
einen leicht vergrößerten Krümmungsradius r und ist die Begren
zungsfläche 11 gekürzt, wodurch die Winkel α und α′ kleiner wur
den.
Die in Fig. 3 und 4 dargestellten unteren Lippen 3 können leicht
durch ein flexibles Blatt ersetzt werden, wodurch die Vorrich
tung einfach zur Benutzung mit unterschiedlichen Bahnmaterialien
und Beschichtungsmischungen umwandelbar ist.
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform gemäß der Erfin
dung, bei der die Schlitzmündungs-Begrenzungsflächen 9 und 11 im
wesentlichen ohne Krümmung ausgebildet sind.
Claims (9)
1. Strahlbeschichtungsvorrichtung zum Aufbringen von Beschich
tungsmischung auf eine laufende Bahn (14), berührungsfrei bei
Umgebungsdruck, welche Vorrichtung
- - eine nahe zur Bahn (14) angeordnete obere Lippe (2) und
- - eine benachbart zur oberen Lippe (2) relativ zur
Laufrichtung der Bahn (14) im wesentlichen auf der
Nachlaufseite angeordnete untere Lippe (3) aufweist,
wobei die Schlitzmündungs-Begrenzungsfläche (9) der
oberen Lippe (2) und die Schlitzmündungs-Begrenzungs
fläche (11) der unteren Lippe (3) eine zum Zuführen
der Beschichtungsmischung auf die Bahn (14) geeignete
Schlitzmündung (5) bilden,
dadurch gekennzeichnet, daß - - in der Schlitzmündung (5) zumindest der Richtungs vektor (18) längs der Schlitzmündungs-Begrenzungsflä che (11) der unteren Lippe (3) eine Vektorkomponente (20) entgegengesetzt dem Tangential-Geschwindigkeits vektor (19) der Bahn (14) hat.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die untere Lippe (3) eine gekrümmte Umrißlinie besitzt und
sie sich an der Schlitzmündung (5) zur Zulaufrichtung (19) der
Bahn (14) erstreckt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Spitzenbereich (9) der oberen Lippe eine gekrümmte Um
rißlinie besitzt und die Schlitzmündungs-Begrenzungsfläche (11)
der unteren Lippe (3) eine Form hat, die im wesentlichen der ge
krümmten Form der oberen Lippe (2) angepaßt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die untere Lippe (3) Steuermittel (4) zum Einstellen der La
ge der unteren Lippe (3) und zum Ausrichten der Richtung des
Austrittsstrahls aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuermittel eine Einstellschraube (4) aufweisen.
6. Strahlbeschichtungsverfahren zum Aufbringen von Beschich
tungsmischung auf eine laufende Bahn (14), berührungsfrei bei
Umgebungsdruck,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Beschichtungsmischungsstrahl gegen die Zulaufrichtung
der Bahn (14) mit einer genügend hohen Geschwindigkeit gerichtet
ist, um eine Aufspaltung des Strahlstroms in eine Rückströmung
(16) und eine Beschichtungsmischungs-Auftragströmung (17) zu er
halten.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Beschichtungsmischungsstrahl so gerichtet wird, daß der
Nachlaufwinkel α′, einbeschrieben zwischen dem Beschichtungsmi
schungsstrahl und der Normalen (13) der tangential an der Schlitz
mündung (5) gezogenen Tangentenlinie (7), größer als 0° ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Nachlaufwinkel α′ durch Verstellen der unteren Lippe (3)
eingestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Nachlaufwinkel α′ eingestellt wird durch Verstellen der
unteren Lippe (3) mittels einer Einstellschraube (4).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VALMET CORP., HELSINKI, FI |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |