DE19627118C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Abblasung von Medien von Gutoberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abblasung von Medien von Gutoberflächen durch mehrere Fluidstrahlen.

Die Abblasung von Medien von einer Gutoberfläche ist bei zahlreichen Produk­ tionsverfahren, insbesondere im Bereich der Oberflächentechnik, von großer Be­ deutung. Dabei kann es sich um die Abblasung eines in Pulverform aufgebrachten Feststoffes, um die Abblasung eines flüssigen Beschichtungsstoffes oder um die Abblasung eines Fluids handeln, das zum Zweck der Schmierung, Kühlung oder Reinigung zuvor auf die Gutoberfläche aufgetragen wurde.

Vorrichtungen, welche die vorstehenden Aufgaben mittels Beblasung, also berüh­ rungsfrei, erfüllen, sind besonders vorteilhaft, da die häufig sehr empfindlichen Gutoberflächen keiner mechanischen Berührung ausgesetzt sind.

Nach dem Stand der Technik werden derartige Abblaseeinrichtungen als Schlitz­ strahldüsen ausgeführt, welche - im Längsschnitt betrachtet - einen mehr oder weniger spitzen Winkel mit der Gutoberfläche bilden und gegen die Guttransport­ richtung angestellt sind. Derartige Einrichtungen haben den großen Nachteil, daß mehrere derartige Strahlanordnungen hintereinander erforderlich sind, um eine zuverlässige Abstreifwirkung zu erreichen, da bereits kleine Störungen der Strö­ mung, z. B. durch unregelmäßige Dicke des an der Gutoberfläche anhaftenden Mediums, zu Störungen der Strahlbeaufschlagung auf der Gutoberfläche führen können und so in Teilbereichen zumindest das abzustreifende Gut durch den Strahlvorgang hindurchtritt. Ein großer Nachteil ist ferner, daß zum Betrieb einer effizienten Abstreifeinrichtung mit mehreren hintereinander angeordneten Schlitz­ strahldüsen ein relativ hoher Bedarf an Antriebsenergie für die Erzeugung der Strömungsbewegung, z. B. zum Betrieb der die Düsenstrahlen versorgenden Venti­ latoren erforderlich ist. Nachteilig ist außerdem, daß bei üblicherweise niedriger Temperatur des Abblasemediums als die Temperatur des abzublasenden Gutes eine Abkühlung des Gutes auftritt, die um so stärker ausfällt, je effizienter die Abblasung erfolgt. Dies ist insbesondere ein Nachteil für Einrichtungen, in wel­ chen Metallbänder durch Hindurchziehen durch eine Metallschmelze beschichtet werden sollen und die auf diese Weise auf der Bandoberfläche aufgetragene und mittels der Abblaseeinrichtung auf eine gewisse Schichtstärke eingestellten Be­ schichtung sich mit dem Bandmaterial nach Art einer Legierung verbinden soll. Hierzu ist es vielfach erforderlich, nach dem Abblasen des überschüssigen Be­ schichtungsmetalls eine Wiedererwärmung des Bandes vorzunehmen.

Aus der DE 195 19 544 A1 ist ein Verfahren zur Abblasung von Medien von bewegten Gutoberflächen bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden mehrere ebene Fluidstrahlen verwendet, nämlich aus ersten Austrittsdüsen Fluidstrahlen, die Flüssigkeit von Bandoberflächen in einen Abquetschspalt zwischen zwei Abquetschrollen blasen, aus den zweiten Austrittsdüsen Fluidstrahlen, die in Transportrichtung des Bandes verlaufen, aus den dritten Austrittsdüsen Fluidstrahlen, die entgegen der Transportrichtung des Bandes verlaufen, und schließlich aus einer Austrittsdüse ein Fluidstrahl, der in zwei Teilströmen und unmittelbar zu dem linken bzw. rechten Rand des Bandes strömt.

Dabei vermischen sich die Gasstrahlen unter starker Verwirbelung und Vernebelung der auf dem Band angesammelten Flüssigkeit miteinander und bilden gemeinsam eine Seitenströmung in Richtung des jeweiligen Randes des Bandes. Über die Geschwindigkeiten der verschiedenen erzeugten Gasströme und die Art der Berührung der beiden Fluidstrahlen finden sich keine näheren Angaben in dieser Schrift.

Die EP 0 622 129 A2 zeigt die Reinigung einer Oberfläche durch Eisschnee in Verbindung mit der lokalisierten Erwärmung der Oberfläche durch einen Heißgasstrom und die AT E 20 707 B zeigt eine Strömungsführung eines Luftstroms, der durch divergierende Klingen oder runde Rippen begrenzt und durch Saugschlitze abgesaugt wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Ab­ blasung von Medien von bewegten Gutoberflächen durch mehrere Fluidstrahlen vorzuschlagen, bei denen die oben genannten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Insbesondere soll eine zuverlässige Abstreifwirkung erreicht und eine ungewollte Temperaturänderung des Gutes vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 8 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.

Durch die Erzeugung zweier ebener Fluidstrahlen mit unterschiedlichen Strö­ mungsgeschwindigkeiten und die direkte Aufbringung des Strahls mit der höheren Geschwindigkeit auf das Gut, während der Strahl mit der niedrigeren Geschwin­ digkeit den ersten Strahl auf der dem Gut abgewandten Seite flächig berührt, wird auf der Abströmseite für die Fluidstrahlen ein Geschwindigkeitsprofil erzeugt, bei dem die Geschwindigkeit an der Gutoberfläche hoch und ab einer gewissen Höhe niedriger ist. Damit können die auf dem Gut befindlichen Medien zuverlässig abgeblasen werden. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, die Fluidstrahlen mit unterschiedlicher Temperatur auszustatten und damit eine effiziente Temperatur­ kontrolle der Gutoberfläche zu erreichen.

Vorzugsweise wird der Fluidstrahl mit der höheren Geschwindigkeit in einem Winkel von 0° bis 90° gegen das Gut geneigt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Strömung beider Fluidstrahlen in dem Bereich, wo sie übereinanderlie­ gen, parallel zur Gutoberfläche geführt.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Fluidstrahl mit der hö­ heren Geschwindigkeit in Guttransportrichtung hinter dem Fluidstrahl mit der niedrigeren Geschwindigkeit erzeugt. Hierbei kann insbesondere im Bereich des Aufbringens des Fluidstrahls mit der niedrigeren Geschwindigkeit ein Druckpol­ ster über der Gutoberfläche ausgebildet werden. Bevorzugt sollten sich die Fluid­ strahlen im selben Aggregatszustand befinden. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Fluidstrahlen können je nach den Eigenschaften des Transport­ gutes entweder unterschiedlich sein oder übereinstimmen.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist mindestens zwei Düsen zur Erzeugung ebener Fluidstrahlen unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeit auf, die so angeordnet sind, daß das oben beschrieben Verfahren durchgeführt werden kann.

Die Düse, die den Fluidstrahl mit der höheren Strömungsgeschwindigkeit erzeugt, ist dabei bevorzugt in einem Winkel von 0° bis 90° gegen das Gut geneigt.

Vorteilhafterweise wird eine breitere Düse zur Erzeugung des Fluidstrahls mit der niedrigeren Geschwindigkeit verwendet, während eine schmalere Düse zur Erzeu­ gung des Fluidstrahls mit der höheren Geschwindigkeit in Guttransportrichtung hinter der breiteren Düse angeordnet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist diese noch eine Einrichtung zur Strömungsvergleichmäßigung innerhalb der breiteren Düse auf. Diese kann beispielsweise ein Lochblech, ein Strömungsvergleichmäßigungssieb oder eine ähnlich wirkende Einrichtung sein.

Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel einer Abblasedüse für eine Band­ beschichtung erläutert.

Zur Erläuterung dient Fig. 1, welche einen Schnitt parallel zur Guttransport­ richtung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt. Das Gut (1), im beispiel­ haften Fall ein Band oder ein vergleichbares flächenhaftes Gut, bewegt sich nach oben in Richtung des in die Figur eingetragenen Richtungspfeils (2). Die Abblas­ düseneinheit (3) besteht aus zwei in Guttransportrichtung hintereinander angeord­ neten Düsenöffnungen (4) und (5), wobei aus der Düsenöffnung (4) ein im Ver­ gleich zur Düsenöffnung (5) schmaler Schlitzstrahl (4a) austritt, der gegen die Gutoberfläche mit einem Winkel α (6) geneigt ist. Die Strömungsversorgung der schmalen Schlitzdüse (4) erfolgt mit einem gegenüber der Versorgung der breiten Düse (5) höheren Druck, wodurch auch die Ausströmgeschwindigkeit aus der Düse (4) wesentlich größer als die Ausströmgeschwindigkeit aus der Düse (5) ist. Daher ist der Strömungsversorgungsstutzen für die schmale Schlitzdüse (4), ge­ kennzeichnet durch das Bezugszeichen (7) als Hochdruckversorgung und der ent­ sprechende Versorgungsanschluß für die breite Düse (5), gekennzeichnet durch das Bezugszeichen (8), als Niederdruckversorgung bezeichnet. Zur Strömungsver­ gleichmäßigung können noch in die breite Schlitzdüse (5) Lochbleche, Strömungs­ vergleichmäßigungssiebe oder ähnliche Einrichtungen eingesetzt sein.

Die Wirksamkeit der dargestellten Vorrichtung beruht ganz wesentlich in der Ausbildung des in der Figur schematisch dargestellten Geschwindigkeitsprofils (9). Dieses Geschwindigkeitsprofil (9) besteht aus einem gutoberflächennahen Bereich mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit, gekennzeichnet durch das Bezugszeichen (9a) und einem Bereich niedrigerer Geschwindigkeit, gekennzeich­ net durch das Bezugszeichen (9b). Die Strömung ist in beiden Bereichen parallel zur Gutoberfläche. Ferner wird in dem Bereich zwischen der Düsenöffnung der breiten Schlitzdüse (5) und der Gutoberfläche ein Druckpolster gebildet, dessen Druck im wesentlichen dem Düsendruck der Breitstrahldüse entspricht. Auf diese Weise werden Partikel des abzublasenden Mediums, im vorliegenden Fall Fluid­ tropfen, auch dann, wenn sie nach Abblasen von der Bandoberfläche mittels der Hochgeschwindigkeitsdüse abgeblasen werden und in den Abblasebereich zurück­ gelangen, in dem Stauraum zwischen der breiten Schlitzdüse und der Gutober­ fläche zunächst stark verzögert, um dann mit der Ausströmung aus diesem Be­ reich ausgetragen zu werden. Ein weiterer großer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß die schmale Schlitzdüse und die breite Schitzdüse mit unter­ schiedlichen Medien, z. B. Gasströmen unterschiedlicher Temperatur betrieben werden kann. Auf diese Weise kann z. B. die Abblasung einer aufgebrachten Flüs­ sigmetallschicht zunächst mit einer Hochdruckdüse, nämlich der schmalen Schlitz­ düse, bei relativ niedriger Temperatur des Düsenstrahles erfolgen, während aus der breiten Schlitzdüse Gas mit einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des aufgetragenen Metallfilms aufgeblasen wird. Da die Kapazitätsströme der beiden Strahlen sehr unterschiedlich sind - der Kapazitätsstrom der breiten Schlitzdüse kann wesentlich größer als der Kapazitätsstrom der Hochgeschwindig­ keitsdüse gewählt werden - ist auf diese Art und Weise eine effiziente Tempera­ turkontrolle der Beschichtung möglich.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäße Abblasevorrichtung ist der Einsatz als Abblas- und Sperrdüse für Kühlwasser, das zum Beispiel auf ein vertikal aus einem Beschichtungsbad austretenden Band aufgespritzt wird. Bei diesem Anwendungsfall verhindert die erfindungsgemäße Abblasvorrichtung zu­ verlässig den Eintritt von Kühlwasser in das unter der Kühlstrecke befindliche Bad.

Claims (10)

1. Verfahren zur Abblasung von Medien von bewegten Gutoberflächen durch zwei ebene Fluidstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Fluidstrahl (4a) mit der höheren Geschwindigkeit das Gut (1) direkt tangiert, während der Fluidstrahl mit der niedrigeren Geschwindigkeit den Fluidstrahl (4a) mit der höheren Geschwindigkeit auf der gutabge­ wandten Seite flächig berührt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrahl (4a) mit der höheren Geschwindigkeit in einem Winkel von 0° bis 90° gegen das Gut (1) geneigt ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenzeichnet, daß die Strö­ mung beider Fluidstrahlen in dem Bereich, wo sie übereinanderliegen, parallel zur Gutober­ fläche geführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluid­ strahl (4a) mit der höheren Geschwindigkeit in Guttransportrichtung hinter dem Fluidstrahl mit der niedrigeren Geschwindigkeit erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Aufbringens des Fluidstrahls mit der niedrigeren Geschwindigkeit ein Druckpolster über der Gutober­ fläche ausgebildet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid­ strahlen sich im selben Aggregatszustand befinden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die che­ mischen und physikalischen Eigenschaften der Fluidstrahlen jeweils entweder unterschied­ lich sind oder übereinstimmen.

8. Vorrichtung zur Abblasung von Medien von bewegten Gutoberflächen durch mehrere Fluidstrahlen, gekennzeichnet durch mindestens zwei Düsen (4, 5) zur Erzeugung ebener Fluidstrahlen unterschiedlicher Strö­ mungsgeschwindigkeit, wobei die Düse (4), die den Strahl mit der höheren Geschwindigkeit erzeugt, so angeordnet ist, daß das Gut (1) von dem Strahl dieser Düse (4) direkt tangiert wird, und die Düse (5), die den Strahl mit der niedrigeren Geschwindigkeit erzeugt, so angeordnet ist, daß ihr Strahl den Strahl mit der höheren Geschwindigkeit auf der dem Gut (1) abgewandten Seite flächig berührt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (4), die den Fluidstrahl mit der höheren Strömungsgeschwindigkeit erzeugt, in einem Winkel von 0° bis 90° gegen das Gut (1) geneigt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, mit

• a) einer breiteren Düse (5) zur Erzeugung des Fluidstrahls mit der niedrigeren Ge­ schwindigkeit,
• b) einer schmaleren Düse (4) zu Erzeugung des Fluidstrahls mit der höheren Ge­ schwindigkeit, die in Guttransportrichtung hinter der breiteren Düse (5) angeordnet, und insbesondere
• c) einer Einrichtung zur Strömungsvergleichmäßigung innerhalb der breiteren Düse (5).