Wärmebehandlungsvorrichtung für Blech
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Wärmebehand lungsvorrichtung für Blech, in welcher dieses beim Durchlaufen einer Wärmezone mittels Druckluft oder einem unter Druck zugeführten Gas getragen wird, um das Zerkratzen oder anderweitige Beschädigung der Oberfläche während dem Durchlauf auf ein Minimum zu reduzieren. Die Vorrichtung kann für Blech ! in Strei- fen- oder Plattenform und auch für kontinuierlich durchlaufendes Blech verwendbar sein.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Tragluft bzw. das Traggas geheizt ist und als Hauptwärmequelle in der erwähnten Zone dient, und dass die Luft bzw. das Gas sowohl von unten als auch von oben an das Blech herangeführt wird, wobei die Differenz der Drücke zwischen der obern und der untern Luft- bzw. Gaszufuhr so gewählt ist, dass das Blech keine unter und über ihm liegenden festen Gegenstände berührt.
Die Erfindung kann insbesondere für den Durchlauf von Aluminium-Blechen durch einen Ofen, in dem diese geglüht werden, ausgebildet sein. Das solchen öfen zugeführte Aluminiumblech ist oft hochglanzpoliert. Da aber Aluminium ein relativ weiches Material ist, wird solches poliertes Blech zufolge Berührung mit den zu seiner Eine und Durchführung durch den Ofen verwendeten Mitteln leicht gekratzt, und dadurch der Marktpreis des Aluminiums verringert. Weiter kann das Blech nicht notwendigerweise Aluminium - einen Schutzoder Dekorationsfinish, z. B. eine Farbe, Lack oder Firnis, aufweisen, der gewärmt werden soll. Dieses Wärmen kann wünschenswert sein, um die flüchtigen Bestandteile der Farbe, des Lackes oder Firnisses zu entfernen und den festen Bestandteil zu härten.
Es ist wünschenswert, das Blech so zu transportieren, dass dessen Überzug nicht beschädigt wird.
Wird das Blech durch ein Luftkissen getragen, bei dem die Luft nur von unten zugeführt wird, damit es nicht mit einem festen Teil der Einrichtung in Berührung gerät, so ist der höchstzulässige Luftstrom begrenzt. Ist er zu hoch, so wird das Blech nach oben in eine unstabile Lage geblasen. Wird dagegen, gemäss einem Merkmal der Erfindung, sowohl von unten als auch von oben z. B. Druckluft zugeführt und bewirkt, dass eine entsprechende Druckdifferenz herrscht, kann die Luftmenge viel grösser gewählt werden, ohne dass eine Unstabilität auftritt. Dadurch wird es möglich, die Tragluft oder auch Traggas nicht allein für diesen Zweck, sondern auch zum Heizen des Materials zu verwenden, wobei die Luft bzw. das Gas geheizt ist.
Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Zufuhr z. B. vorgewärmter Luft an die Unterseite des Bleches mittels einer Leitung, die eine oder mehrere Düsen längs des Vorschubweges des Bleches aufweist, so dass ein ständiger Druck von unten auf das Blech ausgeübt wird. An den Rändern der Blechtafel kann dabei die unter die Tafel eingeführte Luft langsam entweichen, und der unter der Tafel aufrecht erhaltene Druck steht in Beziehung zum Ausfluss von Luft an den Tafelrändern und hängt von einer Reihe von Faktoren ab, z. B. von der von unten und oben erfolgenden Zufuhr und den geometrischen Verhältnissen an den Tafelrändern. Um die Stabilität der Tafel zu gewährleisten, können gleicheitig mehrere Luft- bzw.
Gasströme von oben auf die Tafel gerichtet sein.
Das zweckmässig in einem gewissen Abstand von der untern und obern Tafeloberfläche ausströmende Gas bzw. Luft übt, bevor es bzw. sie an den Tafelkanten nach aussen abfliesst, analoge Reibungskräfte aus wie in Röhren geführte Medien, wobei deren Vertikal- komponente den senkrecht auf die Tafel einwirkenden Druck unterstützt.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus den schematischen Darstellungen in den Zeichnungen hervor und sind nachstehend anhand derselben beschrieben.
In Fig. 1, die einen Schnitt der Vorrichtung quer zum Bewegungsweg einer Blechtafel 1 darstellt, ist ge zeigt, wie unter Druck stehende, gewärmte Luft durch eine Leitung 18 einem Kanal 2 zugeführt wird, der unterhalb der Blechtafel 1 liegt. Durch eine davon abzwei gende Leitung 19 wird gleiche Luft einem, über der Blechtafel 1 angeordneten Kanal 16 zugeleitet. Die Oberseite des Kanals 2 enthält Düsen 3, durch die nach oben gerichtete Luftstrahlen austreten. Ebenso enthält die Unterseite des Kanals 16 Düsen 17, durch welche abwärts gerichtete Luftstrahlen austreten. Die Oberseite des Kanals 2 und die Unterseite des Kanals 16 liegen im wesentlichen parallel zur untern bzw. obern Ansichtsfläche des Bleches 1, welches durch die kombinierte Einwirkung der aufwärts und abwärts gerichteten Luftstrahlen in stabiler Lage zwischen diesen düsentragenden Flächen gehalten wird.
Wie die Pfeile zeigen, strömt die Luft über die obere und untere Fläche des Bleches 1 und fliesst über dessen Kanten ab. Durch geeignete Einstellung der nach oben und unten gerichteten Luftstrahlen kann der totale Gaszufluss stark gesteigert werden, ohne die Lage oder die Stabilität der Blechtafel zu beeinträchtigen. Die Wärmeübertragung zwischen Gas und Blech kann dadurch wesentlich gesteigert werden.
Die Figuren 2 bis 5 zeigen verschiedene Ausführun gen des I Kanals 2 für die Luftzufuhr von unten. In der Anordnung nach Fig. 2 wird ein Gas, z. B. Luft, unter Druck durch ein Einlassrohr 4 in den Kanal 2 geleitet.
Die Tafel 1 wird von der aus den Löchern 3 strömenden Luft über dem Kanal getragen. Der Druckabfall über den Löchern 3 kann zu einer wichtigen Veränderung im Vorgang werden, und obschon dieser Druckabfall nicht notwendigerweise auf irgendeinen Wertbereich beschränkt ist, wird er im allgemeinen gemäss spezifischen Erfordernissen gewählt.
Die geometrische Anordnung und die Grösse der Löcher 3 hängt von dem zu befördernden Material ab.
Liegt dieses in Scheibenform vor, wobei es natürlich nur einen Teil der Kanalfläche einimmt, so dass die aus den Löchern 3 strömende Luft über ein beträchtliches Areal der Kanaldecke kein Hindernis vorfindet, so muss die Lochgrösse beschränkt werden, um so den Luftverlust über den von den Scheiben nicht versperrten Löchern zu verringern. Liegt jedoch das Material in der Form einzelner Rechtecktafeln vor, wobei der Abstand benachbarter Tafeln sehr klein gewählt werden kann, oder auch in der Form eines kontinuierlichen Bandes, so kann der Lochdurchmesser vergrössert werden. So kann z. B. im Falle von Aluminiumblech in Bandform mit einem Gewicht von 4,4 kg/m2 der Lochdurchmesser ca. 2 cm betragen, die Löcher können einen gleichmässigen Abstand von 10 cm aufweisen, und der Luftdruck kann 7 gr/cm2 betragen.
Bei einem Gewicht von 8,8 kg/m2 kann der Luftdruck auf 14 gr/cm2 erhöht werden.
Wenn die Luft noch erwärmt wird, um zusätzlich zur Beförderung des Materials, auch das Material zu erwärmen, so steht die Luftgeschwindigkeit in Beziehung mit der zu übertragenden Wärmemenge.
Eine erhöhte Wärmeübertragung wird erhalten durch normal auf die Blechtafeln gerichtete Luftströme hoher Geschwindigkeit. Solche Luftströme können mittels einer perforierten Verteilplatte erzeugt werden, die vorzugsweise einen Abstand von 1-5 Lochdurchmessern vom Arbeitsstück hat; die gesamte, von den Löchern in der Verteilplatte eingenommene Fläche ist vorzugsweise
1-5% der Plattenfläche.
Um den zum Herbeiführen eines vernünftigen Anhebgrades erforderlichen Luftdurchsatz zu verringern, kann es notwendig oder wenigstens wünschenswert sein, neben den einander gegenüberliegenden Rändern der Blechtafeln Rückhaltwände vorzusehen, um den Austritt von Luft um die Tafelränder zu vermindern. Eine Anordnung ist in Fig. 3 gezeigt, bei der neben einander gegenüberliegenden Tafelrändern Wände 5 angeordnet sind. Die Löcher 3 in Fig. 2 sind hier durch eine einzige Längsöffnung 6 ersetzt, die vorzugsweise zentral zu den Tafeln verläuft. Die Tafel wird hier gehoben, bis seine Ränder ungefähr bündig liegen mit den obern Rändern der Sperrwände 5. Luft wird dann aus dem Spalt zwischen dem Tafelrand und den Sperrwänden entweichen, so dass die Tafel schwebend einen Weg einschlagen kann, der annähernd parallel mit den obern Rändern der Wände verläuft.
Die Sperrwände 5 können z. B. ca.
7 cm hoch sein, und um Blechtafeln unterschiedlicher Breiten aufnehmen zu können, ist der Abstand zwischen den Wänden 5 veränderlich. Die Innenseiten der Wände 5 können entweder senkrecht oder schräg abwärts gegeneinander gerichtet sein. Soll zwischen der Tragluft und den Tafeln ein sehr intensiver Wärmeaustausch, stattfinden, so werden anstelle des Längsschlitzes 6 eine Anzahl von Löchern 3 (Fig. 2) verwendet.
Die Anordnung nach Fig. 4 eignet sich für die Beförderung einzelner Tafeln von irgendeiner Form. Aufrechtstehende Zapfen 7 an einem kontinuierlichen Förderer 9 wirken auf die Hinterränder der einzelnen Tafeln 8 ein; und die Anordnung des Förderers ist solcher Art, dass er den Gasabfluss unter die Blechtafeln nicht beeinträchtigt. Zu diesem Zwecke weist der Förderer horizontal voneinander abstehende Bänder 10 auf, von denen die Zapfen 7 abstehen, und wie bei der Anordnung nach Fig. 2 sind in der Behälterdecke Löcher vorgesehen. In einer alternativen Anordnung können diese beiden Bänder über dem Weg der Blechtafeln angeordnet sein, wobei die Zapfen 7 von den Bändern nach unten abstehen.
Wie schon oben dargelegt, kann die Tafel schwebend gehalten werden, wobei Luft direkt unter den Rändern entweicht, oder sie kann wenigstens teilweise mit Sperrwänden eingefasst sein, so dass die Tafel annähernd auf dem Niveau der Sperrwandoberkanten schwebend gehalten wird.
Falls die Sperrwände die einzelnen Blechtafeln ganz umschliessen sollen, kann die Variante nach Fig. 5 verwendet werden. In diesem Fall sind an den Förderbändern 10 neben den Tafelrändern und senkrecht zur Be wegungsachse Querleisten 11 befestigt. Diese Leisten ersetzen dann die Zapfen 7, obschon sie in Fig. 5 zusätzlich zu diesen verwendet werden.
Die Temperaturerhöhung des Gases, die im Gefolge der vor Einleiten des Gases in den Raum unter der Tafel erforderlichen Kompression eintritt, erfolgt durch ein Mittel zur Abgabe von Nutzwärme. Zudem kann das Gas durch allgemeiner bekannte Mittel erwärmt werden, z. B. im Durchlauf durch elektrische Heizelemente, oder mittels durch die Verbrennung von Gas oder Öl erzeugten Heissgases, oder im Durchlauf durch einen mit Brennstoff geheizten Ofen. Eine solche Anordnung schliesst den Einsatz zusätzlicher Mittel zum Heizen der Tafel nicht aus, z. B. Zuleiten von erwärmtem Gas auf oder über die Tafeloberfläche, Strahlungs- oder Induktionsheizung.
Um die Wärme in dem unter erhöhter Temperatur unter der schwebenden Tafel wegströmenden Gas, oder das Gas selbst zu konservieren, falls dieses von der Art ist, die eine kontrollierte Atmosphäre liefert, wie z. B.
Stickstoff, so kann dieses Gas mittels eines Gebläses 12 umgewälzt werden, wie z. B. in Fig. 6 gezeigt ist, wo die Tafel 1 durch eine Ofenkammer 13 geleitet und darin mittels durch das Gebläse 12 umgewälzten Gases in der Schwebe gehalten wird. Die Löcher, durch die das Gas unter und über die Tafel gelangt, und ebenso die andern Mittel zur Beförderung der Tafel sind in Fig. 6 nicht dargestellt, können aber dieselben sein wie in den oben beschriebenen Anwendungsbeispielen.
Das Gas kann auch, wie in Fig. 7 gezeigt, alternativ durch einen Wärmeaustauscher 14 geleitet werden, wo es einen Teil seiner Wärme an einen separaten, unter und über die Tafel geleiteten Gasstrom abgibt, und dann an die Aussenluft abfliesst.
Nach dem Erwärmen kann die Tafel gleichzeitig in der Schwebe gehalten und durch Einleiten von kaltem Gas in den Raum unter der Tafel abgekühlt werden.
Wird die Tafel durch das auf ihre Unterseite aufprallende Gas erwärmt und/oder gekühlt, wie oben beschrieben, so können quer zur Tafel unerwünschte Temperaturgefälle auftreten. Diese können verringert werden durch Abziehen von einigem Gas durch Löcher irgendeiner Form, die unter der Tafel angebracht sind, wodurch das am Tafelrand austretende Gasvolumen reduziert wird. Dies ist in Fig. 8 und 9 in bezug auf den Kanal 2 unter der Tafel dargestellt. Der Kanal 2 weist in seiner obern Wand eine Anzahl Löcher 3 auf, durch die unter Druck in den Kanal eingeleitetes Gas in der Form von Strahlen austritt und unter der Blechtafel 8 ein Kissen bildet. Ferner weist der Kanal 2 eine Anzahl von Passagen 15 auf, durch die das Kissengas über einen andern Weg entweichen kann als um die Tafelränder.
Die Passagen 15 enden am untern Ende in der untern Wand des Kanals 2, um das durch die Passagen austretende Gas, nachdem es über eine kurze Strecke die Tafel 8 bestrichen hat, in die Aussenluft entweichen zu lassen, oder an den Einlass eines Gebläses abzugeben zwecks Umwälzens, oder an einen mit dem Gebläse verbundenen Wärmeaustauscher.
Ebenso wird der Austritt eines Teils des Gases durch unter der Tafel gelegene Passagen 15 als ein Mittel gebraucht, um eine zufolge unter der Tafel vorhandenen Druckgefällen auftretende Verzerrung der Tafel zu vermindern, welche Druckgefälle das Ergebnis des Ausflusses von Gas gegen die Tafelränder sind.
Der Austritt von Gas durch die Passagen 15 ermöglicht auch eine Erhöhung des Gasdurchsatzes, ohne an Stabilität zu verlieren und ohne übermässiges Anheben der Blechtafeln, wobei diese Erhöhung des Gasdurchsatzes einen verbesserten Wärmeaustausch zwischen dem Gas und dem Blech hervorruft.
Die Tafeln können durch Kippen des Förderers so befördert werden, indem sie sich unter dem Einfluss der Schwerkraft in der gewünschten Richtung bewegen, und zwar nach Ausüben eines kleinen Stosses in der entsprechenden Richtung auf die Tafelhinterkante, oder durch Einwirkenlassen von auftrechtstehenden, von einem mechanischen Förderer aufwärts ragenden Zapfen auf die Tafelhinterkante, wie dies früher beschrieben worden ist.
In den oben beschriebenen Beispielen handelt es sich um einen Förderer, der einzelne Blechtafeln in Längsrichtung über dem Kanal bewegt. Anstatt Blechtafeln kann aber auch ein kontinuierlicher, von einer Spule abgewickelter Blechstreifen befördert werden, der nach seinem Durchgang durch einen Ofen wieder auf einer andern Spule aufgewickelt wird.