EP0864519A1 - Vorrichtung zur schwebenden Führung von Bändern - Google Patents

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EP0864519A1
EP0864519A1 EP98104394A EP98104394A EP0864519A1 EP 0864519 A1 EP0864519 A1 EP 0864519A1 EP 98104394 A EP98104394 A EP 98104394A EP 98104394 A EP98104394 A EP 98104394A EP 0864519 A1 EP0864519 A1 EP 0864519A1
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EP
European Patent Office
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nozzle
floating
flow
belt
section
Prior art date
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EP98104394A
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English (en)
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EP0864519B1 (de
Inventor
Carl Prof. Dr.-Ing. Kramer
Eckehard Dr.-Ing. Fiedler
Original Assignee
Ingenieurgemeinschaft Wsp Prof Dr-Ing Ckramer Prof Hj Gerhardt Msc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7823075&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0864519(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from DE19710142A external-priority patent/DE19710142B4/de
Application filed by Ingenieurgemeinschaft Wsp Prof Dr-Ing Ckramer Prof Hj Gerhardt Msc filed Critical Ingenieurgemeinschaft Wsp Prof Dr-Ing Ckramer Prof Hj Gerhardt Msc
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/63—Continuous furnaces for strip or wire the strip being supported by a cushion of gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • B65H23/24—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by fluid action, e.g. to retard the running web
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2406/00—Means using fluid
    • B65H2406/10—Means using fluid made only for exhausting gaseous medium
    • B65H2406/11—Means using fluid made only for exhausting gaseous medium producing fluidised bed
    • B65H2406/112—Means using fluid made only for exhausting gaseous medium producing fluidised bed for handling material along preferably rectilinear path, e.g. nozzle bed for web

Definitions

  • the invention relates to a device for floating guidance and stabilization of strips, preferably metal strips, for the purpose of heat treatment of the genus specified in the preamble of claim 1.
  • the tapes are blown with treatment gas suspended from below and possibly also from above while doing so heat treated at the same time.
  • the heat treatment can heat and hold to annealing temperature and subsequent cooling for metallurgical reasons or also for the purpose of surface treatment, e.g. B. drying one Coating the tape.
  • Such devices are usually made of individual, one behind the other Sections constructed and included, such as DE-OS 2446983 or DE 4010280 A1 shows, for each section, a flow guide with at least one fan and across Floating nozzle systems arranged above and below the belt for the belt run, with which the tape is used for the purpose of convective heat exchange blow the gas circulated by the fan and at the same time through the acting Flow forces is stabilized.
  • the device according to DE-OS 2446983 is arranged laterally by only one Fan per section achieved a particularly compact design, but there one fan that supplies both upper and lower floating nozzles is one easy adjustment of the load capacity, e.g. B. to adapt to the weight of the floating to leading band, not by changing the fan speed possible because it affects the upper and lower nozzle systems in the same way would.
  • the device according to DE-OS 2446983 has the disadvantage that the backflow of the treatment gas inflated onto the belt only after one side towards the fan. This creates a backflow from the belt and inflow in the nozzle fins for a heat exchange in the Cross current, which z. B. in a heating zone in which the gas from the belt flows out colder than it is inflated onto the belt, a decrease in temperature of the inflated gas along the rib of the nozzle facing away from the fan Side to the fan side.
  • the device according to DE 40120280 A1 avoids this disadvantage by mutual inflow to the nozzle fins within a section, required but four fans per section and is therefore only for systems for floating Run very wide tapes where appropriate because of the larger ones to be blown Area and the higher gas volume flow required thereby this higher technical effort is worthwhile.
  • a big disadvantage of this device with side supplied nozzle fins is that complex guide vane systems for recirculation the nozzle outflow must be used perpendicular to the belt surface, which cause noticeable pressure drops in addition to costs.
  • the invention is therefore based on the object, a device of the specified To create genus that avoids the disadvantages described.
  • a technically relatively inexpensive, compact device is to be provided in which the bilateral adjustment of the flow to the weight of a Band or the regulation of the load capacity in a simple manner by changing the Fan speed is possible.
  • Preferred embodiments show, for example, the following features:
  • a radial fan preferably a drum rotor radial fan, is shown in each zone with axis vertical to the belt level above and below the belt the ceiling or the bottom of a section of the device.
  • the discharge cross section of the spiral housing of the radial fan is oriented in such a way that the blowout into a channel piece of at least the length of about a hydraulic Diameter, essentially parallel to the belt run.
  • This section of duct is connected to an end wall of a section of the device a flow deflection by 180 °, i.e. against the blow-out direction of the radial fan, on.
  • a flow deflection by 180 ° i.e. against the blow-out direction of the radial fan
  • another flow channel which is also parallel to the belt run and over the extends the entire length of the section.
  • This channel forms in connection with the 180 ° deflection and the 360 ° spiral housing with subsequent exhaust duct, in viewed vertical longitudinal central section of the device, the shape of a horizontal lying U, whose two legs are parallel to the belt run.
  • the nozzle array is arranged on the tape facing side of the flow channel adjoining the 180 ° deflection.
  • This nozzle field can be from the usual, the state of Technically appropriate floating nozzles, but preferably from a floating nozzle field with nozzle surfaces, which have the shape of the axial section of a truncated cone or a barrel, the base of the truncated cone or the largest diameter of the barrel is in the middle of the floating nozzle.
  • nozzle openings are partially grouped around outflow openings. These outflow openings are formed by the inlet cross section in channels, which the flow channel penetrate perpendicular to the band plane.
  • the Backflow from the belt to the fan partly through these flow channels, where the division of the backflow into the portion that is lateral to the belt flows back, and takes place in the proportion, which by the above, the Flow channel penetrating backflow channels the load capacity characteristic of Floating nozzle field determined.
  • the major part of the outflow takes place on both sides the device and comes out of the room to the side of the flow channel in the area between the two U-legs, towards which the suction opening the centrifugal fan is oriented.
  • heating devices are at least a side wall of the outer case built in and protrude into the space between the Legs into the U-shaped flow guide.
  • the electrical heating register is either in the range of Deflection of the U-shaped flow guide installed or on the suction side in front of the Fan arranged.
  • the cooler for the circulating gas in the area of the U-shaped deflection installed the cross section of the to increase the installation area Flow guidance - viewed from the fan - to the cooler inlet cross-section can expand. It is also the arrangement of the cooler on the suction side in front of the Fan possible.
  • the floating nozzles can via the flow guide channel from which they are supplied will survive laterally.
  • the device shown in Figure 1 is used for floating guidance and stabilization from narrow to medium-wide metal bands. This means metal straps with a width between about 800 mm and 1200 mm.
  • This device has, see Figure 1, four heating zones 2 and two cooling zones 3. Volume 1 is running from right to left horizontally through the device. In the end, behind the last one Cooling zone 3, the device is through a water cup 4 through which the belt 1 is guided by means of an immersion roller. Before entering the first Heating or oven zone are the usual roles for controlling the belt position and the Belt tension arranged.
  • a gas jet seal under protective gas 12 be attached.
  • the gas jet seal 12 at the inlet should a mixture of the protective gas atmosphere, which is preferably an extremely low one Avoid oxygen content with the ambient air.
  • the gas jet seal 12 at the outlet of the device advantageously prevents this Penetration of water vapor from the housing of the water cup 4 into the cooling zone 3, whereby the dew point of the protective gas atmosphere is raised disadvantageously would.
  • Each zone 2, 3 of the device has two U-shaped flow guides 50 and 5u or 6o and 6u above the belt (5o, 6o) or below the belt (5u, 6u).
  • In the legs of this U facing away from volume 1 are heating or furnace fans 7 or cooling zone fans 8 installed.
  • the outlet direction 19 of the fan 7, 8 in a U-shaped flow guide 5o or 5u, 6o or 6u points against the Connection of the two legs of the U.
  • Flow arrow 21 is indicated in Figure 2, a change in the direction of flow by 180 ° into the entry of a flow channel 25, which is the second U-leg represents and from which nozzle fins 11 are supplied with treatment gas.
  • the great advantage of the U-shaped flow guide is that a fan 7, 8, preferably a particularly compact one with regard to the conveying capacity Drum rotor fan, in a 360 ° spiral housing - in Figure 2 by the Reference numeral 22 marked - can be used.
  • a fan 7, 8 preferably a particularly compact one with regard to the conveying capacity Drum rotor fan, in a 360 ° spiral housing - in Figure 2 by the Reference numeral 22 marked - can be used.
  • connection points are located in two adjacent sections the leg of the U-shaped flow plate 29 on opposite one another Ends of the two sections, so that the side view is about Form of an inverted iron results.
  • the oven or heating zones 2 are in the area between the two legs of the U for the example shown in the figures indirectly gas-heated radiant tubes 9 arranged.
  • the cooling zones 3 with gas flow in a closed circuit contain one in each U in the junction between the two U-legs arranged cooler 10.
  • This cooler 10 can be used as a finned or finned tube cooler or be carried out in another conventional design.
  • a heating zone 2 In cross section through a heating zone 2 ( Figure 3) are rooms 13 to the side of the U-shaped flow guide 5o and 5u can be seen. These rooms 13 are in Usually accessible through manholes, which can be screwed gas-tight and allow easy inspection and cleaning of the device and easy access for maintenance work.
  • the radial fan 7 is driven in the example shown by a belt drive.
  • the motor 15, the fan 7 on the side of the device is advantageous relocated, because then only the V-belts to remove the fan 7 must be dismantled and the heavy motor 15 with its electrical connections can remain on the system.
  • an auxiliary motor 18 can also be seen, which is driven by a Emergency generator is driven and the fan 7 continues to rotate offset if, e.g. B. by a power failure, an unintentional downtime occurs. This auxiliary motor 18 then prevents the fan 7 stops and is damaged at high temperatures inside the furnace could.
  • the structure of the cooling zone 3, which is shown in cross section in Figure 4, corresponds essentially the structure of the heating zone 2.
  • the fan 8 is also by a laterally arranged motor 16 driven by a belt drive. Inspection and inspection rooms 14 result from the area between the U-shaped Flow guide 6o or 6u and the outer housing.
  • the device can be equipped with various floating nozzle systems.
  • Figure 2 shows the equipment with floating nozzle ribs 11 according to the state of the Technology. These nozzle ribs 11 are with slot nozzles or perforated nozzles or one A combination of perforated and slot nozzles are positioned across the belt run and have the same width over the entire working width. If on both sides of the band 1 floating nozzles 11 are arranged, they are expedient offset by half the pitch, as in the prior art generally known, in thin, with little train moving through the device Bands 1 can impress a transverse wave form that stabilizes the strip run.
  • the outflow of the gas stream inflated from the nozzle ribs 11 onto the belt can take place through return flow channels 24 which are located between the nozzle ribs 11 are trained.
  • the gas flows laterally out of these return flow channels 24
  • the outflow occurs Gas flow into the suction area 22 of the radial fan 7, namely into 360 ° spiral housing.
  • FIG. 5 A new type of floating nozzle field is shown in FIG. Nozzle surfaces whose Width is transverse to the tape running direction indicated by the arrow 27 in FIG. 5 changed, are lined up one behind the other in the tape running direction. These nozzle areas are framed by slot nozzles 17 in part of their circumference. The nozzle surfaces themselves are equipped with perforated nozzles.
  • the nozzle surfaces have an elongated, tapered shape when viewed from above, such as through an axial section of a truncated cone or a barrel is formed, the base of the truncated cone or the largest diameter of the barrel lies in the middle of the floating nozzle 11.
  • the slot nozzles 17 extend over the entire circumference of the nozzle surfaces except for their blunt ends, as can be seen in Figure 5.
  • the device with a continuous Floating nozzle surface which is the side of the supply box facing the band 1 25 forms.
  • this area channels are arranged, which the nozzle box 25 in a Penetrate direction perpendicular to the belt and in this way the outflow a part of the gas stream inflated onto the belt 1 with the nozzle openings allow directly to the suction area of the radial fan 7, 8.
  • Much of the overall volume flow inflated on the belt continues to flow laterally and reaches the suction area of the radial fan 7, 8, as by the flow arrow 26 is indicated.
  • the nozzle openings are expediently in groups arranged around the return flow channels penetrating the nozzle box, which are preferably only present in the central region of the nozzle box.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur schwebenden Führung von Bändern (1), vorzugsweise Metallbändern, zum Zwecke der Wärmebehandlung ist aus einzelnen Zonen (2,3) aufgebaut. Die Strömungsführung der Zonen entspricht im vertikalen Längsmittelschnitt jeweils oberhalb und unterhalb des Bandes einem U, dessen Schenkel parallel zum Bandlauf liegen. Die dem Band benachbarten Schenkel sind auf der zum Band weisenden Seite mit Schwebedüsenrippen (11) oder Schwebedüsenflächen bestückt. In den von dem Band abgewandten Schenkeln ist in jedem U je ein Radialventilator (7) angebracht, dessen Ausblasrichtung zur Verbindung der beiden U-Schenkel hinweist. Heizeinrichtungen werden in den Heizzonen vorteilhaft im Bereich zwischen den beiden Schenkeln des U angeordnet. Kühler können vorteilhaft in den Bereich der Verbindung der beiden U-Schenkel eingebaut werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur schwebenden Führung und Stabilisierung von Bändern, vorzugsweise Metallbändern, zum Zwecke der Wärmebehandlung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
In einer solchen Vorrichtung werden die Bänder durch Beblasen mit Behandlungsgas von unten und gegebenenfalls auch von oben in der Schwebe gehalten und dabei zugleich wärmebehandelt. Die Wärmebehandlung kann das Erwärmen und Halten auf Glühtemperatur sowie das anschließende Abkühlen aus metallurgischen Gründen oder auch zum Zweck der Oberflächenbehandlung, z. B. bei Trocknung einer Beschichtung des Bandes, umfassen.
Derartige Vorrichtungen sind in der Regel aus einzelnen, hintereinandergefügten Sektionen aufgebaut und enthalten, wie z.B. DE-OS 2446983 oder DE 4010280 A1 zeigt, je Sektion eine Strömungsführung mit mindestens einem Ventilator und quer zum Bandlauf oberhalb und unterhalb des Bandes angeordneten Schwebedüsensysteme, mit welchen das Band zum Zweck des konvektiven Wärmeaustausches mit dem vom Ventilator umgewälzten Gas beblasen und zugleich durch die einwirkenden Strömungskräfte stabilisiert wird.
Insbesondere Vorrichtungen zum Betrieb bei höheren Gastemperaturen sind in der Regel aus festigkeitstechnischen Gründen mit Radialventilatoren ausgerüstet.
Bei der Vorrichtung nach DE-OS 2446983 wird durch nur einen seitlich angeordneten Ventilator je Sektion zwar eine besonders kompakte Bauweise erzielt, aber da der eine Ventilator zugleich obere und untere Schwebedüsen versorgt, ist eine einfache Regulierung der Tragkraft, z. B. zur Anpassung an das Gewicht des schwebend zu führenden Bandes, durch Veränderung der Ventilatordrehzahl nicht möglich, weil dadurch das obere und untere Düsensystem in gleicher Weise betroffen würden. Außerdem hat die Vorrichtung nach der DE-OS 2446983 den Nachteil, daß die Rückströmung des auf das Band aufgeblasenen Behandlungsgases nur nach einer Seite zum Ventilator hin erfolgt. Dadurch kommt es zwischen Rückströmung vom Band und Zuströmung in den Düsenrippen zu einem Wärmeaustausch im Kreuzstrom, wodurch sich z. B. in einer Heizzone, in welcher das Gas vom Band kälter abströmt als es auf das Band aufgeblasen wird, eine Abnahme der Temperatur des aufgeblasenen Gases entlang der Düsenrippe von der dem Ventilator abgewandten Seite zur Ventilatorseite hin ergibt.
Die Vorrichtung nach der DE 40120280 A1 vermeidet diesen Nachteil zwar durch wechselseitige Zuströmung zu den Düsenrippen innerhalb einer Sektion, erfordert aber je Sektion vier Ventilatoren und ist daher nur für Anlagen zum schwebend Führen sehr breiter Bänder geeignet, wo sich wegen der größeren, zu beblasenden Fläche und des dadurch erforderlichen höheren Gasvolumenstromes dieser höhere technische Aufwand lohnt. Ein großer Nachteil dieser Vorrichtung mit seitlich versorgten Düsenrippen ist, daß aufwendige Leitschaufelsysteme zur Rückführung der Düsenausströmung senkrecht auf die Bandoberfläche verwendet werden müssen, die neben Kosten noch merkliche Druckverluste verursachen. Gerade bei Anlagen für Buntmetallbänder aus Messing, Kupfer, Bronze, Neusilber und ähnlichen Materialien ist aber die Bandbreite wegen der im Vergleich zu Leichtmetall- oder Stahlbändern üblicherweise erheblich geringeren Walzbreite begrenzt, so daß sich die Vorrichtung nach der DE 40120280 A1 kaum für das schwebend Führen der meist relativ schweren und schmalen Buntmetallbänder eignet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, welche die beschriebenen Nachteile vermeidet. Insbesondere soll eine technisch relativ unaufwendige, kompakte Vorrichtung bereitgestellt werden, bei der die beidseitige Anpassung der Strömung an das Gewicht eines Bandes bzw. die Regulierung der Tragkraft auf einfache Weise durch Verändern der Ventilatordrehzahl möglich ist.
Dies wird durch die in Anspruch 1 formulierten Merkmale erreicht. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsdetails.
Bevorzugte Ausführungsformen zeigen beispielsweise die folgenden Merkmale:
Je ein Radialventilator, vorzugsweise ein Trommelläufer-Radialventilator, ist in jeder Zone mit Achse vertikal zur Bandebene oberhalb und unterhalb des Bandes an der Decke bzw. dem Boden einer Sektion der Vorrichtung angeordnet.
Der Ausblasquerschnitt des Spiralgehäuses des Radialventilators ist derart orientiert, daß die Ausblasung in ein Kanalstück von mindestens der Länge etwa eines hydraulischen Durchmessers, im wesentlichen parallel zum Bandlauf erfolgt.
An dieses Kanalstück schließt sich an einer Stirnwand einer Sektion der Vorrichtung eine Strömungsumlenkung um 180°, also entgegen der Ausblasrichtung vom Radialventilator, an. Am Ende dieser 180°-Umlenkung befindet sich ein weiterer Strömungskanal, der ebenfalls parallel zum Bandlauf gerichtet ist und sich über die gesamte Länge der Sektion erstreckt. Dieser Kanal bildet in Verbindung mit der 180°-Umlenkung und dem 360°-Spiralgehäuse mit anschließendem Ausblaskanal, im vertikalen Längsmittelschnitt der Vorrichtung betrachtet, die Form eines horizontal liegenden U, dessen beide Schenkel parallel zum Bandlauf sind. Auf der dem Band zugewandten Seite des sich an die 180°-Umlenkung anschließenden Strömungskanals ist das Düsenfeld angeordnet. Dieses Düsenfeld kann aus üblichen, dem Stand der Technik entsprechenden Schwebedüsen, jedoch bevorzugt aus einem Schwebedüsenfeld mit Düsenflächen bestehen, welche die Form des Axialschnittes eines Doppelkegelstumpfes oder eines Fasses aufweisen, wobei die Basis des Doppelkegelstumpfes bzw. der größte Durchmesser des Fasses in der Mitte der Schwebedüse liegt.
In beiden Fällen befinden sich zwischen den Schwebedüsenrippen bzw. den Düsenflächen zum Band hin offene Rückströmkanäle, deren Querschnitt sich zu den Bandkanten hin erweitern kann.
Es ist auch möglich, als Düsenfeld eine Düsenfläche zu verwenden, in welcher Düsenöffnungen zum Teil um Abströmöffnungen gruppiert sind. Diese Abströmöffnungen werden durch den Eintrittsquerschnitt in Kanäle gebildet, welche den Strömungskanal senkrecht zur Bandebene durchdringen. In diesem Fall erfolgt die Rückströmung vom Band zum Ventilator teilweise durch diese Strömungskanäle, wobei die Aufteilung der Rückströmung in den Anteil, welcher seitlich zum Band zurückströmt, und in den Anteil erfolgt, welcher durch die vorbeschriebenen, den Strömungskanal durchdringenden Rückströmkanäle die Tragkraftcharakteristik des Schwebedüsenfeldes bestimmt.
In jedem Fall erfolgt aber der wesentliche Teil der Abströmung zu den beiden Seiten der Vorrichtung hin und gelangt aus dem Raum seitlich neben dem Strömungskanal in den Bereich zwischen den beiden U-Schenkeln, zu welchem hin die Ansaugöffnung des Radialventilator orientiert ist.
Die jeweils zu beiden Seiten von Band und Strömungsführung angeordneten und von den Außenwänden der Vorrichtung umschlossenen Räume sind zugänglich und können zu Inspektions- und Wartungsarbeiten begangen werden.
Bei Beheizung der Vorrichtung mit Brennern sind Heizeinrichtungen in mindestens eine Seitenwand des Außengehäuses eingebaut und ragen in den Raum zwischen den Schenkeln der U-förmigen Strömungsführung hinein.
Bei elektrischer Heizung ist das elektrische Heizregister entweder in den Bereich der Umlenkung der U-förmigen Strömungsführung eingebaut oder saugseitig vor dem Ventilator angeordnet.
In Sektionen, welche als Kühlzonen mit geschlossenem Strömungskreislauf ausgeführt sind, ist der Kühler für das Umwälzgas in den Bereich der U-förmigen Umlenkung eingebaut, wobei sich zur Vergrößerung der Einbaufläche der Querschnitt der Strömungsführung - vom Ventilator aus betrachtet - zum Kühlereintrittsquerschnitt hin erweitern kann. Es ist ebenfalls die Anordnung des Kühlers saugseitig vor dem Ventilator möglich.
Die Schwebedüsen können über den Strömungsführungskanal, aus welchem sie versorgt werden, seitlich überstehen.
Am Anfang und Ende der aus Sektionen zusammengesetzten Vorrichtungen können an der Bandeintritts- und Bandaustrittsöffnung Gasstrahlabdichtungen angebracht sein. Diese Ausführungsform ist dann besonders vorteilhaft, wenn an die Vermeidung des Gasaustausches zwischen Innenraum der Vorrichtung und äußerer Umgebung oder zwischen benachbarten Zonen einer aus mehreren Zonen bestehenden Vorrichtung besondere Anforderungen gestellt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen vertikalen Längsschnitt durch einen Schwebeofen mit Heiz- und Kühlzone,
Fig. 2
eine vergrößerte Darstellung der U-förmigen Strömungsführung in der oberen Hälfte der ersten Heizzone aus Figur 1,
Fig. 3
einen vertikalen Querschnitt durch eine Heizzone,
Fig. 4
einen vertikalen Querschnitt durch eine Kühlzone, und
Fig. 5
eine perspektivische Darstellung eines Ausschnittes aus einem Schwebedüsenfeld.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung dient zum schwebend Führen und Stabilisieren von schmalen bis mittelbreiten Metallbändern. Hierunter versteht man Metallbänder mit einer Breite zwischen etwa 800 mm und 1200 mm. Diese Vorrichtung weist, siehe Figur 1, vier Heizzonen 2 und zwei Kühlzonen 3 auf. Ein Band 1 läuft von rechts nach links horizontal durch die Vorrichtung. Am Ende, hinter der letzten Kühlzone 3, ist die Vorrichtung durch eine Wassertasse 4, durch welche das Band 1 mittels einer Tauchrolle geführt wird, abgeschlossen. Vor dem Eintritt in die erste Heiz- bzw. Ofenzone sind die üblichen Rollen zur Steuerung der Bandlage und des Bandzuges angeordnet.
Am Anfang und am Ende der Vorrichtung kann bei Betrieb des Schwebeofens, nämlich Heiz und/oder Kühlzonen, unter Schutzgas vorteilhaft noch je eine Gasstrahlabdichtung 12 angebracht sein. Die Gasstrahlabdichtung 12 am Eintritt soll eine Vermischung der Schutzgasatmosphäre, die vorzugsweise einen äußerst geringen Sauerstoffgehalt aufweist, mit der Umgebungsluft vermeiden. Die Gasstrahlabdichtung 12 am Austritt der Vorrichtung verhindert in vorteilhafter Weise das Eindringen von Wasserdampf aus dem Gehäuse der Wassertasse 4 in die Kühlzone 3, wodurch der Taupunkt der Schutzgasatmosphäre in nachteiliger Weise angehoben würde.
Jede Zone 2, 3 der Vorrichtung weist zwei U-förmige Strömungsführungen 5o und 5u bzw. 6o und 6u über dem Band (5o, 6o) bzw. unter dem Band (5u, 6u) auf. In den dem Band 1 abgewandten Schenkeln dieses U sind Heiz- bzw. Ofenventilatoren 7 bzw. Kühlzonenventilatoren 8 eingebaut. Die Ausblasrichtung 19 des Ventilators 7, 8 in einer U-förmigen Strömungsführung 5o bzw. 5u, 6o oder 6u weist gegen die Verbindung der beiden Schenkel des U. In dieser Verbindung erfolgt, wie durch den Strömungspfeil 21 in Figur 2 angedeutet ist, eine Änderung der Strömungsrichtung um 180° in den Eintritt eines Strömungskanals 25, welcher den zweiten U-Schenkel darstellt und aus welchem Düsenrippen 11 mit Behandlungsgas versorgt werden.
Der große Vorteil der U-förmigen Strömungsführung ist, daß ein Ventilator 7, 8, vorzugsweise ein im Hinblick auf die Förderleistung besonders kompakt bauender Trommelläuferventilator, in einem 360°-Spiralgehäuse - in Figur 2 durch das Bezugszeichen 22 gekennzeichnet - verwendet werden kann. Zur Entfaltung der vollen Leistung steht jedem Ventilator 7, 8 die gerade Ausblasstrecke 20 von der Länge etwa eines hydraulischen Durchmessers in dem, in der Darstellung in Figur 2 gezeigten, oberen U-Schenkel bis zur Strömungsumlenkung 21 zur Verfügung.
Wie man insbesondere in Figur 2 erkennt, dient zur Erzeugung der U-förmigen Strömungsführung 5, 6 ein etwa U-förmiges Strömungsblech 29, das in jeder Sektion der Vorrichtung angeordnet ist. Die obere, plane horizontale Fläche dieses Strömungsbleches 29 verläuft parallel zur Außenwand der Vorrichtung und bildet zusammen mit der Innenfläche dieser Außenwand die gerade Auslaßstrecke 20, deren Länge etwa einem hydraulischen Durchmesser entspricht. Die Umlenkung der Strömung um 180°, angedeutet durch den Strömungspfeil 21, erfolgt, wie erwähnt, an der Verbindungsstelle der beiden Schenkel des U-förmigen Strömungsbleches 29, so daß das Beblasungsgas zwischen dem unteren Schenkel des U-förmigen Strömungsbleches 29 und den Düsenflächen der Schwebedüsen 11 strömt. Der untere Schenkel ist, von der 180° Strömungsumlenkung ausgehend, etwas nach unten geneigt, so daß ein Versorgungskasten 25 entsteht, der sich zum Ende mit dem Radialventilator 7 hin etwas verengt. Die dadurch erzielten, höheren Gasgeschwindigkeiten dienen zum Ausgleich des Druckverlustes an den Schwebedüsen 11 über die gesamte Länge einer Sektion 2, 3.
Wie man in Figur 1 erkennt, liegen bei zwei benachbarten Sektionen die Verbindungsstellen der Schenkel des U-förmigen Strömungsbleches 29 an einander gegenüberliegenden Enden der beiden Sektionen, so daß sich in der Seitenansicht etwa die Form eines umgekehrten Bügeleisens ergibt.
Bei der aus Figur 1 ersichtlichen Beblasung des Bandes 1 von beiden Seiten weisen die Strömungsführungen 5o, 5u, 6o, 6u zu beiden Seiten des Bandes 1 in die gleiche Richtung, sind also spiegelsymmetrisch in Bezug auf das Band 1 angeordnet.
In den Ofen- bzw. Heizzonen 2 sind in dem Bereich zwischen den beiden Schenkeln des U für das in den Figuren dargestellte Beispiel indirekt gasbeheizte Strahlheizrohre 9 angeordnet. Die Kühlzonen 3 mit Gasführung im geschlossenen Kreislauf enthalten in jedem U einen in der Verbindungsstelle zwischen den beiden U-Schenkeln angeordneten Kühler 10. Dieser Kühler 10 kann als Lamellen- oder Rippenrohrkühler oder in einer anderen üblichen Bauform ausgeführt sein.
Im Querschnitt durch eine Heizzone 2 (Figur 3) sind Räume 13 seitlich neben der U-förmigen Strömungsführung 5o und 5u zu erkennen. Diese Räume 13 sind in üblicher Weise durch Mannlöcher, welche gasdicht verschraubt werden können, zugänglich und gestatten eine einfache Inspektion und Reinigung der Vorrichtung und den einfachen Zugang für Wartungsarbeiten.
Der Radialventilator 7 ist im dargestellten Beispiel durch einen Riementrieb angetrieben. Vorteilhaft wird der Motor 15, des Ventilators 7 seitlich an der Vorrichtung verlagert, weil dann zum Ausbau des Ventilators 7 lediglich die Keilriemen demontiert werden müssen und der schwere Motor 15 mit seinen elektrischen Anschlüssen an der Anlage verbleiben kann.
Im dargestellten Beispiel ist noch ein Hilfsmotor 18 zu erkennen, der von einem Notstromaggregat angetrieben wird und den Ventilator 7 weiterhin in Rotation versetzt, wenn, z. B. durch einen Stromausfall, ein unbeabsichtigter Anlagenstillstand auftritt. Durch diesen Hilfsmotor 18 wird dann verhindert, daß der Ventilator 7 stehen bleibt und bei hohen Temperaturen im Ofeninnenraum Schaden nehmen könnte.
Der Aufbau der Kühlzone 3, die im Querschnitt in Figur 4 dargestellt ist, entspricht im wesentlichen dem Aufbau der Heizzone 2. Der Ventilator 8 wird ebenfalls durch einen seitlich angeordneten Motor 16 über einen Riementrieb angetrieben. Inspektions- und Begehungsräume 14 ergeben sich aus dem Bereich zwischen U-förmiger Strömungsführung 6o bzw. 6u und dem Außengehäuse.
Die Vorrichtung kann mit verschiedenen Schwebedüsensystemen ausgestattet werden. Figur 2 zeigt die Ausstattung mit Schwebedüsenrippen 11 nach dem Stand der Technik. Diese Düsenrippen 11 sind mit Schlitzdüsen oder Lochdüsen oder einer Kombination von Loch- und Schlitzdüsen ausgestattet, stehen quer zum Bandlauf und haben über die gesamte Arbeitsbreite die gleiche Breite. Wenn auf beiden Seiten des Bandes 1 Schwebedüsen 11 angeordnet sind, so werden diese zweckmäßigerweise um die halbe Teilung versetzt, damit, wie gemäß dem Stand der Technik allgemein bekannt, bei dünnen, mit geringem Zug durch die Vorrichtung bewegten Bändern 1 diesen eine den Bandlauf stabilisierende Querwellenform aufprägen kann.
Die Abströmung des aus den Düsenrippen 11 auf das Band aufgeblasenen Gasstromes kann durch Rückströmkanäle 24 erfolgen, die zwischen den Düsenrippen 11 ausgebildet sind. Aus diesen Rückströmkanälen 24 strömt das Gas seitlich an dem Versorgungskasten 25 zwischen Düsenfläche und Strömungsblech 29 vorbei, welcher in Figur 2 mit in Strömungsrichtung im Kasten 25 abnehmender Höhe gezeichnet ist. Danach tritt, wie durch den Strömungspfeil 26 angedeutet, der abströmende Gasstrom in den Ansaugbereich 22 des Radialventilators 7 ein, nämlich in sein 360°-Spiralgehäuse.
In Figur 5 ist ein neuartiges Schwebedüsenfeld dargestellt. Düsenflächen, deren Breite sich quer zu der in Figur 5 durch den Pfeil 27 angedeuteten Bandlaufrichtung verändert, sind in Bandlaufrichtung hintereinander gereiht. Diese Düsenflächen werden von Schlitzdüsen 17 in einem Teil ihres Umfanges eingefaßt. Die Düsenflächen selbst sind mit Lochdüsen ausgestattet.
Für die Rückströmung stehen Rückströmkanäle 28 zwischen den Düsenflächen zur Verfügung, deren Querschnitt von der Versorgungsmitte zu den beiden Rändern hin zunimmt, da die Oberseite des Versorgungskasten 25 etwa Giebelform hat, wie man in Figur 5 erkennt.
Die Düsenflächen haben in Draufsicht eine langgestreckte, sich verjüngende Form, die etwa durch einen Axialschnitt eines Doppelkegelstumpfes oder eines Fasses gebildet wird, wobei die Basis des Doppelkegelstumpfes bzw. der größte Durchmesser des Fasses in der Mitte der Schwebedüse 11 liegt.
Die Schlitzdüsen 17 erstrecken sich über den gesamten Umfang der Düsenflächen mit Ausnahme ihrer stumpfen Enden, wie man in Figur 5 erkennt.
Schließlich ist noch die Ausgestaltung der Vorrichtung mit einer durchgehenden Schwebedüsenfläche möglich, welche die dem Band 1 zugewandte Seite des Versorgungskastens 25 bildet. Zur Erleichterung der Rückströmung können in der Mitte dieser Fläche Kanäle angeordnet werden, welche den Düsenkasten 25 in eine Richtung senkrecht zum Band durchdringen und auf diese Weise die Abströmung eines Teiles des mit den Düsenöffnungen auf das Band 1 aufgeblasenen Gasstromes direkt zum Ansaugbereich des Radialventilators 7, 8 gestatten. Ein großer Teil des insgesamt auf das Band aufgeblasenen Volumenstromes strömt nach wie vor seitlich ab und erreicht den Ansaugbereich des Radialventilators 7, 8, wie durch den Strömungspfeil 26 angedeutet ist.
Bei dieser Ausführungsform sind die Düsenöffnungen zweckmäßigerweise in Gruppen um die den Düsenkasten durchdringenden Rückströmkanäle angeordnet, welche vorzugsweise nur im Mittenbereich des Düsenkastens vorhanden sind. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist zum einen, daß eine glatte Fläche zur Verfügung steht, an welcher sich empfindliche Bänder auch beim Einziehen in die Vorrichtung nirgendwo verhaken können und, däß die Herstellungskosten wegen der einfachen Bauteile vergleichsweise gering sind.

Claims (13)

  1. Mindestens eine Beblasungssektion (2, 3) aufweisende Vorrichtung zur schwebenden Führung und Stabilisierung von Bändern (1), vorzugsweise Metallbändern (1), zum Zwecke der Wärmebehandlung
    a) mit Schwebedüsen (11) zur zumindest einseitigen Beblasung des Bandes (1) mit einem Behandlungsgas, und
    b) mit einem auf der Beblasungsseite des Bandes (1) angeordneten Radialventilator (7, 8) mit 360°- Spiralgehäuse (22) zur Speisung der Schwebedüsen (11),
    dadurch gekennzeichnet, daß
    c) auf jeder Beblasungsseite der Radialventilator (7, 8) in Bandlaufrichtung jeweils an einem Längsende jeder Beblasungssektion (2, 3) mit innenliegender Ansaugöffhung angebracht ist, daß
    d) der Radialventilator (7, 8) so angeordnet ist, daß er in eine Richtung (19) ausbläst, die im wesentlichen parallel zur Bandlaufrichtung (27) liegt, und daß
    e) die Strömung (19) aus dem Radventilator (7, 8) am jeweils anderen Längsende jeder Beblasungssektion (2, 3) U-förmig zum Band (1) hin so umgelenkt wird, daß sie im Bereich der Schwebedüsen (11) wieder, gegenläufig zur Strömung aus dem Radialventilator (7, 8), im wesentlichen parallel zur Bandlaufrichtung (27) verläuft.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückströmung vom Band (1) zunächst parallel zur Bandebene hin in je einen Raum (13, 14) seitlich neben der Strömungsführung und aus diesem Raum (13, 14) in den Bereich zwischen der Strömung aus dem Radialventilator (7, 8) und der Strömung bei den Schwebedüsen (11) und zum Ansaugquerschnitt des Radialventilator (7, 8) erfolgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit beidseitiger Beblasung, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsführungen (5o, 5u; 6o, 6u) auf beiden Seiten des Bandes (1) in die gleiche Richtung weisen, also spiegelsymmetrisch zum Band (1) angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, däß jeder Radialventilator (7, 8) ein Trommelläuferventilator ist, und daß sich an den Ausblasquerschnitt seines 360°-Spiralgehäuses (22) ein gerades Kanalstück (20) von etwa der Länge eines hydraulischen Durchmessers anschließt.
  5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zu beiden Seiten von Band (1) und Strömungsführung angeordneten, vom Außengehäuse der Vorrichtung umschlossenen Räume (13, 14) zugänglich und zu Inspektions- und Wartungsarbeiten begehbar sind.
  6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beheizung der Vorrichtung mit Brennern Heizeinrichtungen (9) in mindestens eine Seitenwand des Außengehäuses eingebaut sind und in den Raum zwischen den parallelen gegenläufigen Strömungsabschnitten hineinragen, oder daß bei elektrischer Beheizung das elektrische Heizregister in den Bereich der U-förmigen Umlenkung eingebaut ist.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Sektionen, welche als Kühlzonen (3) mit geschlossenem Strömungskreislauf ausgeführt sind, der Kühler (10) für das Umwälzgas in den Bereich der U-förmigen Umlenkung eingebaut ist, wobei sich zur Vergrößerung der Einbaufläche der Querschnitt der Strömungsführung (6o), (6u) - vom Radialventilator (8) aus betrachtet - zum Kühlereintrittsquerschnitt hin erweitert.
  8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Anfang und Ende der aus Beblasungssektionen (2, 3) zusammengesetzten Vorrichtung an der Bandeintritts- und Bandaustrittsöffnung Gasstrahlabdichtungen (12) angebracht sind.
  9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum schwebend Führen des Bandes (1) mit Schlitzdüsen und/oder Lochdüsen ausgestattete Schwebedüsenrippen (11) verwendet werden, die über der Bandbreite ungleiche Breite aufweisen, daß zwischen den Düsenrippen (11) Abströmkanäle (24) gebildet werden, durch welche auf das Band (1) aufgeblasenes Gas seitlich abströmen kann, und daß insbesondere die Schwebedüsen (11) über den Strömungsführungskanal, aus welchem sie versorgt werden, seitlich überstehen.
  10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede quer zum Band (1) angeordnete Schwebedüse (11) zwei seine Düsenfläche einfassende äußere Düsenschlitze (17) in Form des Axialschnittes eines Doppelkegelstumpfes oder eines Fasses aufweist, wobei die Basis des Doppelkegelstumpfes bzw. der größte Durchmesser des Fasses in der Mitte der Schwebedüse (11) liegt, und däß insbesondere die aus den beiden Düsenschlitzen (17) austretenden Strahlen (19) einer Schwebedüse (11) gegeneinander geneigt sind.
  11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Düsenschlitzen (17) einer Schwebedüse (11) Lochdüsen (20) angeordnet sind.
  12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungskanal (25), welcher im vertikalen Längsmittelschnitt der Vorrichtung betrachtet, den dem Band (1) benachbarten U-Schenkel bildet, auf seiner zum Band (1) hin weisenden Seite mit einer Düsenfläche ausgestattet ist, welche im Mittenbereich den Düsenkasten senkrecht zum Band durchdringende Rückströmkanäle (24) aufweist, um die sich Düsenöffnungen gruppieren.
  13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zu stabilisierende Band (1) geneigt zur Horizontalen verläuft.
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