CN101553584B - 用于悬浮引导幅状材料的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于悬浮引导幅状材料(B)，特别是金属带的设备，该设备包括至少一个第一离心鼓风机(7)和配给所述至少一个第一离心鼓风机(7)的至少一个流动通道系统(8a，10，11，12，8b，14，15)，其中，所述至少一个第一离心鼓风机(7)产生流体流，该流体流通过所述至少一个流动通道系统(8a，10，11，12，8b，14，15)被输送至所述幅状材料(B)的表面以悬浮引导所述幅状材料。所述设备的特征在于，在所述至少一个流动通道系统(8a，10，11，12，8b，14，15)中，沿流体流动方向在所述至少一个离心鼓风机(7)之后设有用于升高流体流压力的至少一个另外的离心鼓风机(9，13)。

Description

用于悬浮引导幅状材料的设备
技术领域
本发明涉及一种用于悬浮引导幅状材料，特别是金属带的设备，该设备包括至少一个第一离心鼓风机和配给所述至少一个第一离心鼓风机的至少一个流动通道系统，其中，所述至少一个第一离心鼓风机产生流体流，该流体流通过所述至少一个流动通道系统被输送至所述幅状材料的表面以悬浮引导所述幅状材料。此外，本发明还涉及一种带材悬浮炉。
背景技术
现有技术早已公开了这类设备(例如DE-OS 29 08 348，DE 4010 280 A1，EP 08 64 519 B1)。在这些设备中由一个或多个离心鼓风机产生流体流，该流体流通过流动通道系统和设置在该系统末端的喷射系统被引导到需要处理的幅状材料上。
在一种带材悬浮炉中，在炉壳内借助于一个或多个离心鼓风机产生气流，该气流通过流动通道系统通常从两侧被引导到经过炉壳的带材上，该带材在此被悬浮地引导，以及必要时被加热或被保持在一定的温度下。为此，在流动通道系统中或者在包围流动通道系统的室中设置加热元件，这些加热元件通过对流将气流加热至期望的工序温度。对于很高的温度(例如870℃)，热主要是通过辐射的方式传递给气流。
在一系列应用中，需要将金属带加热至很高的温度(例如870℃)且同时对金属带进行悬浮引导。这里的问题在于，处理气体在所述温度下只具有很低的密度因而只具有很小的浮力，这特别是在重的金属带的情况下，例如在材料厚度大于2mm的铜带的情况下，证实是特别难以解决的。为了补偿随着气体温度的升高而出现的浮力损失，需要提高所用的离心鼓风机的圆周速度到这样的程度，以至于即使对于耐高温材料，例如
Figure G52497221150131000D000021
在各个鼓风机叶片上产生的应力也明显超过了在给定的高温下允许的极限应力，这导致鼓风机叶片变形。因此，在高温情况下，即使对于优化的喷射系统，由这些极限应力得到的离心鼓风机最大圆周速度通常也不足悬浮引导重的金属带。
特别是EP 0864 519 A1描述了一种该类型的用于悬浮引导幅状材料，优选为金属带的设备，在该设备中，需要处理的幅状材料水平地被引导通过该设备，并且在两侧，也就是说从上方和从下方被喷吹。为此，在幅状材料的每一侧上分别设有离心鼓风机，该离心鼓风机产生流体流，该流体流经由相应的流动通道系统被输送至幅状材料的表面。
US5,118,366描述了用于悬浮引导金属带的另一种设备。在该设备中，金属带仅在单侧，即从下方被喷吹。为此，在金属带的下方设有多个悬浮喷射盒。此外，在公共的气体供给管道中设有离心鼓风机，该离心鼓风机确保了处理气体的持续循环。从中央供给管道离开，为每个喷射盒设置自己的供给管道，在该供给管道中设有一个另外的离心鼓风机，以将循环处理气体的压力升高至期望数值。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种开头所述类型的用于悬浮引导幅状材料，特别是金属带的设备，该设备也适合于在非常高的温度下处理重的金属带。
根据本发明，该目的是借助于一种根据权利要求1的前序部分所述的用于悬浮引导幅状材料，特别是金属带的设备，通过如下方式得以解决：在至少一个流动通道系统中，沿流体流动方向在至少一个第一离心鼓风机之后设置用于升高流体流压力的至少一个另外的离心鼓风机，其中，
a)在基本水平地引导所述幅状材料的情况下，所述设备包括所述第一离心鼓风机和具有所述另外的离心鼓风机的流动通道系统，该流动通道系统用于用流体流对所述幅状材料的下侧进行加载，其中，设有用于对所述幅状材料的上侧进行加载的一个另外的流动通道系统，该另外的流动通道系统沿流动方向在所述另外的离心鼓风机之前从所述第一流动通道系统分岔，或者
b)所述第一离心鼓风机被设计为第一压力级，其中，由所述第一离心鼓风机产生的流体流流入分别在单侧用流体流对所述幅状材料进行加载的两个流动通道系统中，在所述两个流动通道中的每一个中，所述另外的离心鼓风机被设计为第二压力级，
以及，其中，所述第一离心鼓风机在所述设备的中央处设置在由所述设备输送的幅状材料的旁边，所述两个流动通道系统相互点对称地设置。
根据本发明的解决方案从原理上看已由离心泵技术所公开，但在工业用炉领域中是一种创新，利用根据本发明的解决方案，现在可以产生多级的压力升高的流体流，该流体流的最终压力很高足以在高温或极高的温度下也能可靠地悬浮引导重的幅状材料。在第一离心鼓风机中产生第一部分压力，该部分压力本身不足以用于悬浮引导重的幅状材料，在该部分压力下，在离心鼓风机的叶片上产生的应力不会在结构上使这些叶片承受过度的负荷。该第一部分压力用作根据本发明设置的另外的离心鼓风机的输入压力。在该另外的离心鼓风机中使流体流的压力进一步升高。在流动通道系统中在该另外的离心鼓风机之后的必要时还设有的离心鼓风机中，流体流的压力可以被进一步升高。目标始终在于达到对于可靠地悬浮引导幅状材料来说是足够的压力。在这里，要始终确保在各个离心鼓风机中对于各自的压力升高所需的鼓风机转速持久地低于前面限定的与材料有关的极限转速，在该极限转速下会超过作用于鼓风机叶片上的极限应力。
因此，在本发明的设备中，即使在极高的处理温度下也可以用总体上有限的技术费用来产生足以可靠地悬浮引导重的幅状材料的压力。
需要悬浮引导的幅状材料可以以不同的方向被引导通过本发明的设备。优选地，幅状材料基本水平地被引导通过设备，并相应地从下方或者从下方和上方被用流体流加载。但是，也可以将幅状材料倾斜地引导通过设备。
在基本水平地引导幅状材料的情况下进行如下设计：设备包括第一离心鼓风机和具有一个另外的离心鼓风机的流动通道系统，所述流动通道系统用于用流体流对幅状材料的下侧进行加载，其中，设有用于对幅状材料的上侧进行加载的一个另外的流动通道系统，该另外的流动通道系统沿流动方向在所述另外的离心鼓风机之前从第一流动通道系统分岔。通过前面描述的对本发明设备的设计，确保了流体流以特别高的压力对幅状材料的下侧进行加载，以在幅状材料的表面上产生与重力相反的浮力。从上方流到幅状材料上的流体流以明显较小的压力对幅状材料的上侧进行加载，并且主要用于稳定通过总的流体流实现的悬浮引导。
作为替代方案，根据本发明进行如下设计：设有第一离心鼓风机作为第一压力级，其中，由第一离心鼓风机产生的流体流流入分别在单侧用流体流对幅状材料进行加载的两个流动通道系统中，其中，在所述两个流动通道中的每一个中设有一个另外的离心鼓风机作为第二压力级。利用这种设计，同样可以可靠地悬浮引导幅状材料，而不受幅状材料在设备中的方向的影响。通过如下方式最优地利用本发明设备的空间：第一离心鼓风机在设备的中央处设置在由设备输送的幅状材料的旁边，以及两个流动通道系统相互点对称地设置。
为了在设备中产生很高的温度，根据本发明的另一种设计方案进行如下设计：设备包括用于加热流体流的至少一个加热元件。该加热元件可以设置在流动通道系统内部或者也可以设置在包围流动通道系统的吸入室中。优选地，加热元件被设计成套管式辐射管。有利地，该套管式辐射管横向于幅状材料的输送方向且平行于幅状材料的表面地延伸。
根据本发明，开头所述的目的还通过一种用于对幅状材料，特别是金属带进行热处理的带材悬浮炉得以解决，该带材悬浮炉包括如权利要求1至9中任一项所述的至少一个设备。在包括多个设备的情况下，这些设备可以沿幅状材料的输送方向一个接一个地设置。在这里可以是一个个的(带有加热元件的)加热区和(没有加热元件的)冷却区段。
附图说明
下面借助示出实施例的附图对本发明进行详细说明。
图1示出了用于悬浮引导金属带的设备的侧视图；
图2示出了图1的设备沿剖切线II-II的剖视图；
图3a，3b示出了两种实施方式的本发明的设备的极度简化的视图。
具体实施方式
图1示出了用于悬浮引导幅状材料的本发明的设备。该设备包括长方体形状的外壳1，该外壳包括输入切口1a和输入切口1b，需要处理的重的金属带B通过它们分别被引导进入设备中和被引导离开设备。在金属带经过设备时，从上方和下方喷射区2，3用处理气流对金属带B进行加载，并由此悬浮引导金属带。在这里，喷射区2，3分别包括多个喷射肋2a，3a以及分别位于两个喷射肋之间的流出通道2b，3b，气体从这些喷射肋中流到金属带B上，在金属带表面上反射的气流经由流出通道重新流出进入吸入室4(参见图2)。吸入室4如从图2可看出的那样设置在悬浮喷射区的两侧且在设备的整个长度上延伸。
在图1和2中所示的设备中，同时对由设备悬浮引导的金属带B进行热处理。为此，在所示实施例中，在吸入室4中，在悬浮喷射区2，3的上方和下方分别设有被设计成为套管式辐射管5，6的四个加热元件，这些加热元件在处理气体从金属带表面流出之后对处理气体进行加热。
在本发明的设备中，在处理气流中存在的足以在很高温度(例如870℃)下悬浮引导甚至是重的金属带(例如厚度大于2mm的铜带)的压力是以多级的形式通过在流动通道系统中一个接一个地设置的离心鼓风机来产生。在所示实施例中，设有第一离心鼓风机7作为第一压力级，在图1的侧视图中，该第一离心鼓风机在设备的中央处设置在由设备输送的金属带B(参见图2)的旁边。由第一离心鼓风机7产生的气流流入相互点对称设置的两个流动通道系统中，如图1所示及后面要详细描述的那样。
详细地，第一离心鼓风机7设置在螺旋外壳8中，该螺旋外壳分成下半壳8a和上半壳8b。如在图1中可看出，在下半壳8a中加速的部分气流向上流入一个另外的离心鼓风机9的抽吸接管9a，根据本发明，该另外的离心鼓风机在上流动通道系统中设置在第一离心鼓风机7之后。该另外的离心鼓风机优选被设计成鼓形转动体。在那里，该部分气流在360°-螺旋外壳10中被进一步加速且以进一步升高的压力从那里流入直的通道段11中，该部分气流从该直的通道段被引导直至相对的外壳1前壁。在该前壁那里，该部分气流转向90°并且通过倾斜延伸的通道段12流到喷射区2，然后从该喷射区流到金属带表面上。
以完全类似的方式，在第一离心鼓风机7的螺旋外壳8的上半壳8b中被加速的部分气流向下流入一个另外的离心鼓风机13中，该另外的离心鼓风机在下流动通道系统中沿流动方向设置在第一离心鼓风机7之后，该另外的离心鼓风机同样优选被设计成鼓形转动体。然后，该部分气流在完成进一步的加速和压力升高之后，从那里经由流动通道段14，15流入下喷射区3中。
在例如本实施例中为870℃的气体温度下，由第一离心鼓风机7产生压力为1500Pa的气流。通过在两个流动通道系统中沿流动方向设置在第一离心鼓风机7之后的离心鼓风机9，13，在螺旋外壳8中分成两股部分气流的气流的压力被进一步升高至例如3000Pa。因此，在这里所述的本发明的设备中，也可以悬浮引导重的金属带，而不存在由于单个离心鼓风机的圆周速度选得太高而使鼓风机叶片变形的危险。
图3a中简化地示出用于悬浮引导幅状材料的本发明设备的另一种流动方案。在这里，由第一离心鼓风机16抽吸压力为环境压力PR的气体并将其加速至体积流量v。同时，将离心鼓风机16中的压力升高数值ΔP至数值Po。在离心鼓风机16的流体出口之后，流动通道系统分岔成第一和第二流动通道分支17，18，其中，第一部分气流通过第一分支17直接流到设在需要悬浮引导的金属带B上方的喷射区D1。从那里，该部分气流以压力Po和体积流量vo从上方吹到金属带B上。另一部分气流流到设在第二流动通道分支18中的一个另外的离心鼓风机19。在那里，该部分气流的压力被升高至大于Po的数值Pu。该部分气流以该升高的压力Pu和体积流量vu流入设在金属带B下方的喷射区D2并从那里从下方流到金属带B上。因此，在图3a中示意示出的设备中产生两股部分气流，它们从上方和下方对金属带B进行加载，其中，下方部分气流的压力比上方部分气流的压力更高，以抵消金属带B向下作用的重力。
在图3b中简化示出的设备对应于在图1和2中所示的设备。在这里，由第一离心鼓风机20产生压力为P1的气流。在第一离心鼓风机20之后，气流分流成两股部分气流，它们在分开的流动通道系统21，22中分别被输送至一个另外的离心鼓风机23，24。在这两个另外的离心鼓风机23，24中进行进一步的压力升高，使得两股部分气流以进一步升高的压力Po或Pu流入喷射区D1和D2中并从那里流到金属带B的表面上。在这里，下方部分气流的压力Pu大于或等于上方部分气流的压力Po，而下方部分气流的体积流量vu大于上方部分气流的体积流量vo。

Claims (9)

1.用于悬浮引导幅状材料(B)的设备，该设备包括至少一个第一离心鼓风机(7，16，20)和配给所述至少一个第一离心鼓风机(7，16，20)的至少一个流动通道系统(8a，10，11，12，8b，14，15)，其中，所述至少一个第一离心鼓风机(7)产生流体流，该流体流通过所述至少一个流动通道系统(8a，10，11，12，8b，14，15)被输送至所述幅状材料(B)的表面以悬浮引导所述幅状材料，其特征在于，在所述至少一个流动通道系统(8a，10，11，12，8b，14，15)中，沿流体流动方向在所述至少一个离心鼓风机(7)之后设有用于升高流体流压力的至少一个另外的离心鼓风机(9，13，19，23，24)，其中，
a)在基本水平地引导所述幅状材料(B)的情况下，所述设备包括所述第一离心鼓风机(16)和具有所述另外的离心鼓风机(19)的流动通道系统，该流动通道系统用于用流体流对所述幅状材料(B)的下侧进行加载，其中，设有用于对所述幅状材料(B)的上侧进行加载的一个另外的流动通道系统(17)，该另外的流动通道系统沿流动方向在所述另外的离心鼓风机(19)之前从所述第一流动通道系统分岔，或者
b)所述第一离心鼓风机(7，20)被设计为第一压力级，其中，由所述第一离心鼓风机(7，20)产生的流体流流入分别在单侧用流体流对所述幅状材料(B)进行加载的两个流动通道系统(8a，10，11，12，21，8b，14，15，22)中，在所述两个流动通道系统(8a，10，11，12，21，8b，14，15，22)中的每一个中，所述另外的离心鼓风机(9，13，23，24)被设计为第二压力级，
以及，其中，所述第一离心鼓风机(7)在所述设备的中央处设置在由所述设备输送的幅状材料(B)的旁边，所述两个流动通道系统(8a，10，11，12，8b，14，15)相互点对称地设置。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述幅状材料(B)是金属带。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个另外的离心鼓风机(9，13)是鼓形转动体。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述幅状材料(B)基本水平地被引导通过所述设备。
5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于加热流体流的至少一个加热元件(5，6)。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述加热元件是套管式辐射管(5，6)。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述套管辐射管(5，6)横向于所述幅状材料(B)的输送方向且平行于所述幅状材料的表面地延伸。
8.用于对幅状材料进行热处理的带材悬浮炉，色括至少一个如权利要求1至7中任一项所述的设备。
9.如权利要求8所述的带材悬浮炉，其特征在于，所述幅状材料是金属带。
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