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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bewegt sich auf dem Gebiet der Kühlung von Metallbändern,
insbesondere in Warmbandstraßen, CSP-Anlagen oder anderen Bandprozesslinien.
Dabei wird über einen Spritzbalken Kühlwasser
auf ein Band aufgebracht. Ein solcher Spritzbalken besitzt ein Gehäuse
mit Auslassöffnungen aus denen das Kühlwasser
auf das Band gegeben wird. Zur Qualitätsverbesserung des
Walz- bzw. Gießproduktes werden Vorrichtungen zur Vermeidung
einer Bandkantenüberspritzung bzw. zum sogenannten Edge-Masking
verwendet.
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Stand der Technik
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Aus
dem Stand der Technik sind diverse Vorrichtungen bekannt, die auf
verschiedene Arten und Weisen Kühlwasser auf ein Band aufbringen
und gleichzeitig ausgebildet sind, eine Bandkantenüberspritzung
zu vermeiden, durch die die Qualität des produzierten Bandes,
bspw. aufgrund der Bildung von Rissen, herabgesetzt werden würde.
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Die
Patentanmeldung
EP
1 060 805 A2 ; offenbart eine Vorrichtung, bei der zwei über
einem Metallband mit einem aufwändigen Gestänge
angeordnete Abschirmelemente vorgesehen sind. Solche Vorrichtungen
haben den Nachteil, dass viel Kühlwasser ungenutzt verloren
geht und zudem seitlich des Bandes in der Anlage abgeführt
werden muss. Dabei müssen insbesondere das Personal und
auch viele Maschinenelemente der Anlage vor dem seitlich austretenden
Kühlwasser geschützt werden. Solche Vorrichtungen
erfordern daher auch einen hohen finanziellen und konstruktiven
Aufwand.
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Die
Patentschrift
DE 32
30 866 C2 offenbart ein ähnliches System zur Vermeidung
einer Bandkantenüberspritzung beim Kühlen einer
Stahlblechtafel. Dieses System verfügt über Abschirmelemente, die
in der Nähe der Düsen horizontal verschiebbar gelagert
sind. Allerdings geht auch hier eine große Menge an Wasser
ungenutzt verloren und muss seitlich abgeleitet werden. Zudem verfügt
diese Konstruktion über einen kostenintensiven und aufwändigen
Verstellmechanismus.
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Die
Patentschrift
JP 2002-361316 offenbart einen
Spritzbalken, der im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders aufweist
und in dem eine Reihe von Wasserauslasslöchern angeordnet
ist. Innerhalb dieses Hohlzylinders befindet sich ein weiterer kleinerer
Hohlzylinder, in dem mehrere Längsschlitze entlang der
Längsachse des kleineren Zylinders vorgesehen sind. Wird
nun der Spritzbalken mit Wasser beschickt, kann der kleinere, geschlitzte
Hohlzylinder durch einen Hebelmechanismus rotatorisch bewegt werden
und so als Blende fungieren, um gewisse Auslasslöcher zu
verdecken.
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Der
Nachteil dieser Anordnung besteht unter anderem darin, dass für
eine möglichst genaue Einstellbarkeit der Kühlbreite
eine große Vielzahl von Schlitzen in der Blende benötigt
wird. Zudem existieren bei Drehung der Blende immer wieder Positionen in
denen kein Wasser mehr auf den Strang gelangt. Während
des Walzbetriebes kann die Blende also nicht kontinuierlich verstellt
werden, ohne dass der Wasserfluss zwischenzeitlich aussetzt. Zudem
ist die Breiteneinstellbarkeit der Wasserkühlung durch
die eingeschränkte Anzahl an Schlitzen nicht kontinuierlich
bzw. nicht immer fein genug möglich, wodurch das Walzgut
unter Umständen nicht optimal gekühlt werden kann.
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Die
technische Aufgabe, die sich aus dem Stand der Technik ergibt, ist
es, eine möglichst wassersparende, kompakte, einfache,
kostensparende sowie genau einstellbare Vorrichtung zur Kühlung
eines Metallbands bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
genannte technische Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung sowie durch das erfindungsgemäße Verfahren
gelöst und besteht zunächst in einer Vorrichtung
zur Kühlung eines Metallbands, insbesondere in Warmbandstraßen,
CSP-Anlagen oder anderen Bandprozesslinien, welche einen Spritzbalken
umfasst, dessen Gehäuse im Wesentlichen die Form eines
ersten Hohlzylinders aufweist, das mit Kühlmittel versorgt
werden kann, wobei das Gehäuse entlang seiner Längsachse
mindestens eine Reihe von Kühlmittelauslässen
umfasst und innerhalb des Gehäuses eine Blende angeordnet
ist, wobei die Blende durch mindestens ein im Wesentlichen dreieckförmiges
Segment eines zweiten Hohlzylinders gebildet ist, welches an einem
der beiden Enden der Längsachse des ersten Hohlzylinders
angeordnet ist, so dass es um die Längsachse des Gehäuses
rotieren kann und bei Rotation um diese Längsachse die
Kühlmittelauslässe abdichtend verdecken oder freigeben
kann.
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Durch
diese Vorrichtung ist es nun möglich, nur die Kühlmittelauslässe
mit Wasser zu versorgen, die wirklich benötigt werden,
um bspw. einen zentralen Bereich des Bands in Breitenrichtung zu
kühlen. So wird zum einen kein Wasser ungenutzt abgeleitet und
zum anderen müssen auch keine weiteren Maschinenkomponenten oder
das Personal vor überschüssigem Wasser geschützt
werden. Weiterhin erlaubt die konstruktive Ausführung der
Blende ein kontinuierliches Verdecken oder Freigeben der Kühlmittelauslässe,
wodurch die Genauigkeit der Einstellung erhöht ist. Insbesondere
können Bandkantenbereiche von einer direkten Beaufschlagung
mit Wasser ausgenommen werden. Zudem müssen nicht viele verschieden
lange Schlitze in der Blende geformt werden, so dass die erfindungsgemäße
Blende einfach herzustellen ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die
Blende durch zwei im Wesentlichen dreieckförmige Segmente
jeweils eines Hohlzylinders gebildet, welche jeweils an einem der
beiden Enden der Längsachse des Gehäuses angeordnet sind,
so dass sie um die Längsachse des Gehäuses rotieren
können und bei Rotation um diese Längsachse die
Kühlmittelauslässe abdichtend verdecken oder freigeben
können.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
ist die Blende fest mit einer Welle verbunden, die auf der Längsachse
des Gehäuses liegt und relativ zu dem Gehäuse
drehbar gelagert ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
umfasst die Vorrichtung einen Antrieb, mittels dem die Blende verstellt
werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
ist ein Antrieb auf der Außenseite des Gehäuses
und in Flucht mit der Längsachse der Welle angeordnet und
mit dieser verbunden.
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Der
Antrieb kann über die Welle direkt rotatorisch auf die
Blende wirken. Dies kann kontinuierlich geschehen. Es ist kein Hebelmechanismus
wie im Stand der Technik notwendig, der nur relativ aufwändig
durch einen Antrieb betrieben werden kann. Ebenso ist kein Schlitzen
des Gehäuses des Spritzbalkens für solch einen
Mechanismus notwendig. Die erfindungsgemäße Anordnung
kann insgesamt kompakt ausgeführt werden.
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Desweiteren
umfasst die Erfindung eine Warmbandstraße oder CSP-Anlage
oder Bandprozesslinie, durch die ein Metallband läuft und
die mindestens einen Spritzbalken umfasst, dessen Gehäuse
im Wesentlichen die Form eines ersten Hohlzylinders aufweist und
das mit Kühlmittel versorgt werden kann und dessen Längsachse
senkrecht zum Metallband verläuft, wobei das Gehäuse
entlang seiner Längsachse mindestens eine Reihe mit Kühlmittelauslässen
umfasst und innerhalb des Gehäuses eine Blende angeordnet
ist, die durch mindestens ein im Wesentlichen dreieckförmiges
Segment eines zweiten Hohlzylinders gebildet ist, welches an einem
der beiden Enden der Längsachse des ersten Hohlzylinders
angeordnet ist, so dass es um die Längsachse des Gehäuses
rotieren kann und bei Rotation um diese Längsachse die
Kühlmittelauslässe abdichtend verdecken oder freigeben
kann.
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Die
Vorteile einer solchen Warmbandstraße, CSP-Anlage oder
Bandprozesslinie sind vor allem durch die bereits oben beschriebenen
Aspekte angegeben worden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Warmbandstraße,
CSP-Anlage oder Bandprozesslinie umfasst diese mehrere Spritzbalken,
wobei einer der Spritzbalken einen Antrieb zum Rotieren einer Blende
umfasst und die Blenden der übrigen Spritzbalken über
Verbindungsmittel mit dem Antrieb des einen Spritzbalkens verbunden
sind, so dass durch den Antrieb des einen Spritzbalkens die Blenden
aller Spritzbalken synchron bewegt werden können.
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Durch
diese Ausführungsform kann der Antrieb kosten- und gewichtssparend
auf eine Antriebseinheit beschränkt werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Warmbandstraße,
CSP-Anlage oder Bandprozesslinie umfasst diese mehrere Spritzbalken, wobei
einer der Spritzbalken einen Antrieb zum Rotieren einer Blende umfasst
und die Blenden der übrigen Spritzbalken über
Verbindungsmittel mit dem Antrieb des einen Spritzbalkens verbunden
sind und wobei die Verbindungsmittel Mittel zur Übersetzung umfassen,
so dass durch den Antrieb des einen Spritzbalkens die Blenden aller
Spritzbalken mit verschiedenen oder auch gleichen Übersetzungen
bewegt werden können.
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Durch
eine solche Anordnung kann eine unterschiedliche Verstellung der
Blenden verschiedener Spritzbalken erfolgen. Somit kann in Laufrichtung des
Bandes die Breite der Kühlung verstellt werden, zum Beispiel
in Laufrichtung zunehmend schmäler eingestellt werden,
was für den Abkühlvorgang des Bands vorteilhaft
sein kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Warmbandstraße,
CSP-Anlage oder Bandprozesslinie umfasst diese mehrere Spritzbalken, wobei
alle Spritzbalken einen separaten Antrieb zum Rotieren der jeweiligen
Blenden umfassen, so dass die Blende eines jeden Spritzbalkens durch
die separaten Antriebe separat verstellt werden kann.
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Durch
eine solche Anordnung wird eine hohe Flexibilität in der
Einstellung der Kühlung des Bands erreicht.
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Weiterhin
umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Kühlung eines Metallbandes,
insbesondere in Warmbandstraßen, CSP-Anlagen oder anderen Bandprozesslinien,
wobei das Verfahren mindestens einen Spritzbalken umfasst, der Auslassöffnungen für
Kühlmittel aufweist sowie mindestens eine Blende, die in
den mindestens einen Spritzbalken integriert wird und wobei die
mindestens eine Blende so ausgebildet und rotatorisch verfahren
wird, dass die Auslassöffnungen für das Kühlmittel
kontinuierlich verdeckt oder wieder freigegeben werden können.
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Durch
das so ausgeführte erfindungsgemäße Verfahren
werden im Wesentlichen die gleichen vorteilhaften Effekte erzielt,
wie in der oben beschriebenen Vorrichtung. Gleiches gilt für
weitere bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens:
In
einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die
mindestens eine Blende je nach vorliegender Breite des Metallbands
so verstellt, dass die Kanten des Metallbands nicht mit Kühlmittel
beschickt werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
umfasst das Verfahren weiterhin ein Messsystem, durch das in einem
ersten Schritt die vorliegende Bandbreite automatisch ermittelt wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
umfasst das Verfahren weiterhin ein Regelungssystem sowie einen
Antrieb für die mindestens eine Blende, wobei die ermittelten
Werte für die vorliegende Bandbreite an das Regelungssystem
geleitet werden, welches den Antrieb für die mindestens
eine Blende so steuert, dass diese derart rotiert wird, dass die
Kanten des Metallbands nicht mit Kühlmittel beschickt werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
umfasst das Verfahren mehrere der Spritzbalken, wobei mindestens
einer der Spritzbalken einen Antrieb zum Antreiben mindestens einer
Blende des Spritzbalkens umfasst und dieser Antrieb mit den Blenden
der restlichen Spritzbalken so verbunden wird, dass diese durch
den einen Antrieb rotiert werden können.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
wird der Antrieb mit den Blenden der restlichen Spritzbalken so
verbunden, dass die Rotation der Blenden der restlichen Spritzbalken wahlweise
synchron oder übersetzt erfolgt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
umfasst das Verfahren mehrere der Spritzbalken, wobei die mindestens
eine Blende des jeweiligen Spritzbalkens separat angetrieben rotiert
wird.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Im
Folgenden werden kurz die Figuren eines Ausführungsbeispiels
beschrieben. Weitere Details sind der detaillierten Beschreibung
der Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Es zeigen:
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1 einen
von oben gesehenen Querschnitt eines erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiels eines Spritzbalkens zur Kühlung
eines Metallbandes; und
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2 den
Spritzbalken aus 1, jedoch in einer seitlichen
Teilquerschnitts-Ansicht; und
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3 eine
schematische, perspektivische Ansicht der Blende auf einer Welle
nach dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2.
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Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Die 1 bis 3 zeigen
ein Ausführungsbeispiel eines Spritzbalkens 1 nach
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 1 zeigt
dabei einen horizontalen Querschnitt durch den Spritzbalken 1.
Im Wesentlichen besteht der Spritzbalken 1 aus einem zylinderförmigen
Gehäuse 2, welches hohl ist (Hohlzylinder) und
mit Wasser versorgt bzw. gefüllt werden kann. Diese Versorgung
erfolgt vorzugsweise durch eine oder mehrere Öffnungen
am linken oder rechten Ende des Hohlzylinders 2, in diesem
Fall am rechten Ende. Diese Öffnungen können jedoch
auch an anderen Stellen des Gehäuses vorgesehen werden, zum
Beispiel in der Mantelfläche. In dem Gehäuse 2 ist
mindestens eine Reihe von Auslassöffnungen 3 vorgesehen.
In diesem beispielhaften Fall sind es zwei Reihen mit jeweils äquidistanten
Auslassöffnungen 3, wobei die Reihen gegeneinander
verschoben sind, so dass sich in Längsrichtung A des Gehäuses 2 die
Anzahl der Auslassöffnungen 3 gegenüber
nur einer Reihe an Öffnungen 3 verdoppelt. Es
sind auch andere Anordnungen von Auslassöffnungen 3 möglich,
diese hängen von dem jeweiligen Einsatz der Vorrichtung
ab. Die Auslassöffnungen 3 können von einer
Blende 4 verdeckt oder freigegeben werden, in dem die Blende 4 rotiert
wird.
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Im
Ausführungsbeispiel der 1 ist die Blende 4 durch
zwei im Wesentlichen dreieckförmige Segmente eines (zweiten)
Hohlzylinders gebildet. Dreieckförmig sollte allerdings
nicht einschränkend verstanden werden: Die Kanten des Segmentes
können auch gebogene bzw. geschwungene Formen aufweisen,
insbesondere konvex oder konkav ausgebildet sein. Auch können
sämtliche Ecken rund ausgebildet sein. Alternativ kann
die Form im Wesentlichen auch als die Form eines Dreiecks beschrieben werden,
das auf einer Oberfläche eines Zylinders geformt ist, wobei
auch hier das Wort Dreieck nicht einschränkend im obigen
Sinne zu verstehen ist. Da die Blende innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet
ist, ist der Durchmesser des zweiten Hohlzylinders kleiner als der
des Gehäuses 2 zu wählen. Der genaue Durchmesser
richtet sich dabei nach der spezifischen Art der Abdichtung, für
die es, wie weiter unten beschrieben, vielfältige Möglichkeiten
gibt und kann vom Fachmann entsprechend gewählt werden.
Das im Wesentlichen dreieckförmige Segment des zweiten
Hohlzylinders kann auch in Umfangsrichtung geschlossen sein oder
auch eine (radiale) Dicke aufweisen, die in der Größenord nung
des Durchmessers des Gehäuses liegt, so dass der Hohlraum
des zweiten Hohlzylinders lediglich einer Bohrung entspricht. Darüberhinaus
muss die Manteldicke des Hohlzylinders in radialer Richtung nicht
konstant sein, sondern kann in Umfangsrichtung bzw. Winkelrichtung
variieren. So muss dessen Hohlraum nicht zwingend spiegelsymmetrisch
zur Längsachse A des Gehäuses 2 liegen,
sondern kann auch asymmetrisch zur Längsachse A verlaufen.
Es ist insbesondere auch denkbar, dass der Hohlzylinder lediglich
einen zur Längsachse A des Gehäuses 2 spiegelsymmetrischen Hohlraum
aufweist, der im Wesentlichen der Dicke einer Welle 5 entspricht.
Die Zufuhr des Wassers in das Gehäuse 2 kann dann
entweder über eine einfache Längsbohrung in der
Blende 4 erfolgen oder über eine beliebige andere
Zuleitung in das Gehäuse 2. Hierfür gibt
es eine Vielzahl von einfachen Möglichkeiten, die der Fachmann
frei wählen kann.
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Die
Blende 4 ist in 1 mit einer Welle 5 verbunden.
Diese Verbindung kann z. B. auch über einen oder mehrere
Stege erfolgen. Die Welle 5 ist in 6 mit
einem Antrieb 6 verbunden. Ein solcher Antrieb 6 ist
jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Welle 5 ist drehbar
im Gehäuse 2 gelagert. Werden die Welle 5,
bzw. die Blende 4 rotiert, so können in Längsrichtung
A äußeren Auslassöffnung 3 an
den Enden des Gehäuses 2 abgedichtet werden oder
geöffnet werden. Daher ist das Material der Blende 4 vorzugsweise
aus einem abdichtenden Material, z. B. einem Kunststoff oder einem
Gummi gebildet. Auch Metalle kommen in Frage. Es können
aber auch entsprechende Dichtungen um die Auslassöffnungen 3 angeordnet
werden. Alternativ kann auch der Abstand zwischen Blende 4 und
Auslassöffnungen 3 so dicht gewählt werden,
dass je nach Material der Blende 4 oder der Öffnung 3 kein
Wasser bei geschlossener Blende 4 durch die Öffnungen 3 hindurch
dringen kann.
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Die
erfindungsgemäße Blende 4 ist dabei stufenlos
bzw. kontinuierlich rotierbar bzw. verstellbar und kann zudem aufgrund
ihrer Form bzw. Gestalt stufenlos bzw. kontinuierlich Öffnungen,
unabhängig von deren Form, Anordnung oder Anzahl, freigeben oder
verdecken.
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In 1 existieren
zudem Kanäle, die jeweils von den Auslassöffnung 3 (bogenförmig)
zu weiteren Öffnungen verlaufen (oben und unten in der 1 zu
sehen, siehe auch 2). Diese, wie auch andere,
spezielle Anordnungen solcher Kanäle sind dem Fachmann
bereits bekannt und liegen nicht im Fokus der Erfindung.
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2 zeigt
den gleichen Spritzbalken 1, wie 1, jedoch
in einem von der Seite gesehenen Teilquerschnitt. 2 zeigt
im Wesentlichen ebenfalls die oben beschriebenen Merkmale. Im oberen
Teil der 2 sind die nicht im Rahmen der
Erfindung beanspruchten, bekannten Kanäle sichtbar.
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3 ist
eine schematische, perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Blende nach dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2.
Gezeigt sind insbesondere die Welle 5 sowie die Segmente der
Blende 4.
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Ferner
ist es im Allgemeinen möglich, mehrere der erfindungsgemäßen
Spritzbalken in einer Warmbandstraße, CSP-Anlage (Compact
Strip Production) oder in einem anderen Bandprozess vorzusehen.
Darüberhinaus ist es bspw. möglich einen Spritzbalken
mit einem Antrieb 6 für eine Blende 4 zu versehen
und andere Spritzbalken bspw. über Riemen, Ketten oder
andere Verbindungsmittel mit den Wellen anderer Spritzbalken zu
verbinden, so dass durch einen Antrieb mehrere Spritzbalken (z.
B. 4 Spritzbalken) verbunden werden können. Dabei kann ein
Getriebe oder eine feste oder auch verstellbare Übersetzung
zwischengeschaltet werden, so dass die Rotation der Blenden an verschiedenen
Spritzbalken bei Rotation des einen Antriebs mit verschiedenen Winkeln
ausgeführt wird. Der Antrieb kann auch mit einem Messsystem
gekoppelt sein, das die Breite des Bandes misst bzw. bestimmt. Dem
Messsystem kann vorzugsweise ein Regelsystem nachgeschaltet werden,
das Information über den Winkel der Verstellung einer Blende
an den Antrieb leitet.
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Wahlweise
können bei Vorhandensein mehrerer Spritzbalken 1 sämtliche
Spritzbalken 1 mit einem eigenen Antrieb versehen werden.
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Der
Spritzbalken 1 kann als Teil einer Laminarkühlung
vorgesehen sein, die mit Kühlmitteldrücken von
unter einem Bar arbeitet. Es ist aber auch denkbar, dass die Auslassöffnungen 3 für
das Kühlmittel über Kanäle mit Düsen
verbunden sind, wobei Kühlmittel unter Druck auf das Band
aufgebracht wird.
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Generell
können alle oben aufgeführten Merkmale beliebig
miteinander kombiniert werden. Darüberhinaus können
konstruktive Details von einem Fachmann auch anders als genau beschrieben erfindungsgemäß realisiert
werden.
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- 1
- Spritzbalken
- 2
- Gehäuse
- 3
- Auslassöffnung
- 4
- Blende
- 5
- Welle
- 6
- Antrieb
- A
- Längsachse
des Gehäuses
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1060805
A2 [0003]
- - DE 3230866 C2 [0004]
- - JP 2002-361316 [0005]