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Die
Erfindung betrifft ein Düsensystem
für die
Behandlung von bahnförmigem
Gut, insbesondere Metallband, mit zumindest auf einer Seite des bahnförmigen Gutes
angeordneten, in Transportrichtung des bahnförmigen Gutes aufeinander folgenden Düsenflächen mit
jeweils einer Vielzahl von Düsenöffnungen.
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Düsensysteme
der genannten Art sind aus dem Stand der Technik in vielfältiger Ausführung bekannt.
Sie kommen beispielsweise in Schwebebandöfen zum Einsatz, in welchen
Metallbänder
berührungsfrei
wärmebehandelt,
z.B. spannungsarm geglüht
werden. Weitere Anwendungen finden sich in der Textiltechnik, wo
Stoffbahnen nach dem Bedrucken schwebend geführt werden, oder auch in der Lackiertechnik
zur Trocknungszwecken hinter Lackieranlagen. In der Regel wird bei
den genannten Anwendungen das bahnförmige Gut horizontal geführt und
von einem Behandlungsgasstrom, welcher aus oberhalb und unterhalb
der Bahn angeordneten Düsenflächen ausströmt, schwebend
geführt.
Der auf die Oberfläche
des bahnförmigen
Gutes auftreffende Gasstrom strömt
sodann über
zwischen den zueinander beabstandeten Düsenflächen gebildete Rückströmkanäle wieder
ab. Anstatt eines Gases ist für
bestimmte Anwendungen auch eine Flüssigkeit als Behandlungsmedium
einsetzbar.
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Aus
der
EP 0 864 518 B1 ist
ein Schwebedüsenfeld
beschrieben, welches zur berührungsfreien Wärmebehandlung
und Trocknung von Warenbahnen mittels eines Behandlungsgases dient.
Es umfasst eine Anzahl aufeinander folgender Düsenflächen mit runden Düsenöffnungen,
welche oberhalb und unterhalb der Warenbahn angeordnet sind. An ihren
beiden quer zur Transportrichtung der Warenbahn verlaufenden Rändern weisen
die Düsenflächen jeweils
Schlitzdüsen
auf. Bedingt durch diese Düsengeometrie
kommt es direkt auf der Oberfläche der
Warenbahn in deren Transportrichtung gesehen zu einer Längs- und
Querströmung.
Dabei nimmt die Querströmung
zum Rand der Warenbahn hin zu, so dass es dort zu einem unerwünschten
erhöhten
Wärmeübergang,
was zu einem über
die Breite der Warenbahn gesehen ungleichmäßigen Behandlungsergebnis führt, und
zu einer abnehmenden Tragkraft kommt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Düsensystem
der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei der Wärmebehandlung oder
Trocknung eines bahnförmigen
Gutes ein besonders gleichmäßiges Behandlungsergebnis
ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird bei einem Düsensystem gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Düsenflächen gruppenweise
durch quer zur Transportrichtung des Gutes verlaufende Schlitzdüsen eingefasst
sind.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Düsensystem weist
nun nicht mehr, wie aus dem Stand der Technik bekannt, jede Düsenfläche an ihren
beiden quer zur Transportrichtung des bahnförmigen Gutes verlaufenden Rändern Schlitzdüsen auf,
sondern die Düsenflächen sind
zu Gruppen von bevorzugt zwei, aber auch mehr Düsenflächen zusammengefasst, wobei
lediglich die randständigen
Düsenflächen an ihren äußeren, quer
zur Transportrichtung des bahnförmigen
Gutes verlaufenden Rändern
jeweils von einer Schlitzdüse
eingefasst sind. Im Falle von paarweise durch Schlitzdüsen eingefassten
Düsenflächen ist
somit jeder Düsenfläche eine
Schlitzdüse
zugeordnet, wobei die Schlitzdüsen
jeweils benachbarter Gruppen bzw. Paare unmittelbar benachbart zueinander
angeordnet sind. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Gruppierung der
Düsenflächen mittels
die Düsenflächen einfassender
Schlitzdüsen wird
auf der beblasenen Seite des bahnförmigen Gutes und, falls das
Band beidseitig beblasen wird, auf beiden Seiten eine im Wesentlichen
zweidimensionale Strömung,
d. h. eine Strömung
senkrecht zur Bandebene und eine Strömung in Bandlängsrichtung,
erzeugt, welche einen besonders gleichmäßigen und bezogen auf das Luftvolumen
pro Düsenfläche hohen
Wärmeübergang
bewirkt. Eine Strömungskomponente
in der dritten verbleibenden Dimension, d. h. quer zur Bandlängsrichtung,
wird im Wesentlichen dadurch vermieden, dass das Behandlungsgas
zu großen
Teilen zwischen den Längsseiten
der Düsenflächen abströmen kann,
an denen, anders als aus dem Stand der Technik bekannt, keine Schlitzdüsen vorgesehen
sind. Daneben hat sich ferner in überraschender Weise gezeigt,
dass mit dem erfindungsgemäßen Düsensystem
bei gegenüber
dem Stand der Technik unverändertem
Volumenstrom und Düsendruck
eine gesteigerte Tragfähigkeit
des Behandlungsgasstroms erzielt wird bzw. dass bei gleichem Flächengewicht
des behandelten bahnförmigen
Gutes der Volumenstrom und/oder der Düsendruck reduziert werden können. Somit
ermöglicht
die Erfindung auch einen wirtschaftlicheren Betrieb des entsprechenden
Anlage, beispielsweise eines Schwebebandofens.
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Die
Geometrie der Schlitzdüsen
kann in unterschiedlicher Weise gestaltet sein. So ist es möglich, die
Schlitzdüsen
geradlinig zu formen, wobei diese dann bevorzugt senkrecht zur Transportrichtung
des Gutes verlaufen. Ebenso ist es jedoch möglich die Schlitzdüsen gebogen
zu formen. Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit besteht darin, dass
die Schlitzdüsen
eine sich entlang ihrer Längserstreckung ändernde
Breite aufweisen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Breite
der Schlitzdüsen von
der Mitte des bahnförmigen
Gutes zu dessen Rändern
hin zunimmt. Hierdurch, ebenso so wie durch die gebogene Form, wird
ein Zentriereffekt erzielt, so dass für den Fall, dass das bahnförmige Gut sich
in unerwünschter
Weise zur Seite verlagert, durch den aus den randseitig breiteren
Schlitzdüsen austretenden
Gasstrom eine Rückstellkraft
aufgebaut wird, welche erst verschwindet, wenn das bahnförmige Gut
wieder eine mittige Lage eingenommen hat. Im Falle der sich entlang
der Längserstreckung der
Schlitzdüsen ändernden
Breite, insbesondere in dem Falle, dass die Breite der Schlitzdüsen von
der Mitte der Düsenfläche zu deren
Rändern
hin zunimmt, ist es sinnvoll, die durch eine Schlitzdüse jeweils
einseitig angrenzende Düsenfläche so zu
gestalten, dass ihre Breite in entsprechendem Maße abnimmt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass zwischen den Düsenflächen Kanäle ausgebildet
sind, die sich senkrecht zu den Düsenflächen und von der Mitte der Düsenflächen zu
deren Rändern
hin verbreitern. Hierdurch wird über
die gesamte Breite des bahnförmigen
Gutes ein gleichmäßiges Abströmen des
Behandlungsgases, dessen Volumenstrom zu den Rändern der Düsenflächen hin ja zunimmt, erreicht.
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Eine
weitere alternative Ausgestaltung erfährt die Erfindung in dem Fall,
in dem das Düsensystem
auf einer Seite, beispielsweise aufgrund beengter Einbaubedingungen,
keine Abströmung
des Behandlungsgases ermöglicht,
dadurch, dass zwischen den Düsenflächen Kanäle ausgebildet
sind, die sich senkrecht zu den Düsenflächen einseitig von einem Rand
zum anderen Rand hin verbreitern. Auch hier wird über die
gesamte Breite des bahnförmigen
Gutes ein gleichmäßiges Abströmen des
Behandlungsgases hin zu einer Seite gewährleistet.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäßes Düsensystem mit
paarweise durch Schlitzdüsen
eingefassten Düsenflächen in
perspektivischer Ansicht,
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2 und 3 zwei
alternative Ausgestaltungen des Düsensystems der 1 mit
sich verbreiternden Rückströmkanälen in perspektivischer
Ansicht,
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4a ein
Düsenflächenpaar
mit sich von der Mitte zu den Rändern
hin verbreiternden Schlitzdüsen
in perspektivischer Ansicht,
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4b einen
Ausschnitt einer Düsenfläche aus 4a mit
einer sich von der Mitte zu den Rändern hin verbreiternden Schlitzdüse in perspektivischer
Ansicht,
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5 ein
Düsenflächenpaar
mit gebogenen Schlitzdüsen
in perspektivischer Ansicht und
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6 die
Strömungsrichtung
des Behandlungsgases in dem erfindungsgemäßen Düsensystem gemäß 1.
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Das
Düsensystem
gemäß 1 umfasst insgesamt
zehn in Transportrichtung eines Metallbandes (nicht dargestellt)
aufeinander folgende Düsenflächen 1.
Oberhalb des Metallbandes kann ein gleichartiges Düsensystem
vorgesehen sein (nicht dargestellt). Die Düsenflächen 1 sind jeweils
auf der Oberseite von Düsenkästen 2 angeordnet,
welche unterseitig an ein nicht dargestelltes Gebläse angeschlossen
sind. Die Düsenflächen 1 weisen
ferner jeweils eine Vielzahl von – vorliegend kreisrund geformten – Düsenöffnungen 1a auf,
durch die ein von dem Gebläse
in die Düsenkästen 2 einströmendes Behandlungsgas
auf das Metallband strömt.
Zwischen den Düsenkästen 2 sind
Kanäle 4 ausgebildet, durch
die das auf die Oberfläche
des Metallbandes aufströmende
Behandlungsgas wieder abströmt.
Die Düsenflächen 1 sind
erfindungsgemäß gruppenweise,
vorliegend paarweise, durch quer zur Transportrichtung des Gutes
verlaufende Schlitzdüsen 3, welche
ebenfalls auf der Oberseite der Düsenkästen 2 angeordnet
sind, eingefasst. Somit ist vorliegend jeder Düsenfläche 1 eine Schlitzdüse 3 zugeordnet, wobei
jeweils zwei Schlitzdüsen 3 benachbarter
Düsenflächenpaare
unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. An diesen Stellen
sind die Kanäle 4 jeweils
breiter ausgeführt,
so dass sich vorliegend breitere und schmalere Rückströmkanäle 4 abwechseln.
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Das über das
erfindungsgemäße Düsensystem
auf die Oberfläche
des Metallbandes aufströmende
Behandlungsgas bildet dort eine, mit Hilfe von Pfeilen angedeutete,
zweidimensionale Strömung aus,
was zu einem besonders gleichmäßigen Wärmeübergang über die
gesamte Breite des Metallbandes führt.
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Das
Düsensystem
gemäß 2 unterscheidet
sich von dem der 1 dadurch, dass die Düsenkästen 2* derart
geformt sind, dass die zwischen ihnen angeordneten Kanäle 4* sich
senkrecht zur Düsenfläche und
von der Düsenfläche zu deren
Rändern
hin verbreitern. Im einzelnen weisen die Düsenkästen 4* an ihren schmalen
Seiten einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf, welcher
zur Mitte der Düsenkästen 4* kontinuierlich
in einen rechteckigen Querschnitt übergeht. Hierdurch wird über die
gesamte Breite des bahnförmigen
Gutes ein gleichmäßiges Abströmen des
Behandlungsgases, dessen Volumenstrom zu den Rändern der Düsenflächen 1 hin zunimmt,
erreicht.
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Das
Düsenssystem
gemäß 3 wiederum unterscheidet
sich von dem in 2 dargestellten Düsenssystem
dadurch, dass die Düsenkästen 2* derart
geformt sind, dass die zwischen ihnen angeordneten Kanäle 4* sich
ebenfalls senkrecht zur Düsenfläche und
von der Düsenfläche zu deren
Rändern
hin verbreitern, jedoch die Düsenkästen 4* an ihren
schmalen Seiten einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen,
der, im Unterschied zu der in 2 dargestellten
Ausgestaltung, zum anderen Ende der Düsenkästen 4* hin kontinuierlich
in einen rechteckigen Querschnitt übergeht. Hierdurch wird beispielsweise
bei dem in 3 dargestellten Fall, in dem
eine Gehäusewand 5 mit
geringem Abstand zur Seitenfläche
der Düsenkästen 4* angeordnet
ist, gewährleistet,
dass das Behandlungsgas ebenfalls über die gesamte Breite des
bahnförmigen Gutes
hin zu einem Rand der Düsenflächen 1 gleichmäßig abströmen kann.
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In
den 4a und 5 ist jeweils lediglich ein
Düsenflächenpaar
abgebildet.
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Gemäß 4a nimmt
die Breite der die beiden Düsenflächen 1* einfassenden
Schlitzdüsen 3* von
der Mitte der Düsenflächen 1* zu
deren Rändern hin
zu. In gleichem Maße
nimmt die Breite der durch die Schlitzdüsen 3* einseitig eingefassten
Düsenflächen 1* ab,
so dass die Düsenflächen 1* gemeinsam die
Form eines Doppeltrapezes annehmen, während die Düsenflächen 1* zusammen mit
den sie einfassenden Schlitzdüsen 3* ein
Rechteck ausbilden.
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In 4b ist
ein vergrößerter Ausschnitt
aus 4a einer Düsenfläche 1* mit
einer sich von der Mitte zu den Rändern hin verbreiternden Schlitzdüse 3* dargestellt.
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In 5 ist
ein Düsenflächenpaar 1**, 1** dargestellt,
bei dem die Schlitzdüsen 3** jeweils
eine gebogene Form aufweisen, so dass die Düsenflächen 1** die Form
eines Fasses ausbilden.
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Durch
die in 4a, 4b und 5 dargestellten
Formen der Düsenflächen und
der Schlitzdüsen
wird ein Zentriereffekt erzielt, so dass für den Fall, dass das Metallband
sich in unerwünschter
Weise zur Seite verlagert, durch den aus den randseitig breiteren
oder gebogenen Schlitzdüsen
austretenden Gasstrom eine Rückstellkraft
aufgebaut wird, welche erst verschwindet, wenn das bahnförmige Gut
wieder eine mittige Lage eingenommen hat.
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6 zeigt
die Strömungsrichtung
des Behandlungsgases in dem erfindungsgemäßen Düsensystem anhand von Pfeilen.
Aus den Düsenkästen 2 strömt das Behandlungsgas über die
Düsenöffnungen 1a an
den Düsenflächen 1 sowie über die Schlitzdüsen 3 auf
die Oberfläche
des zu behandelnden Metallbandes 6. An der Oberfläche des
zu behandelnden Metallbandes 6 bildet sich eine zweidimensionale
Strömung
aus, bei der eine Strömung senkrecht
zur Bandebene und eine Strömung
in Bandlängsrichtung
verläuft.
Dadurch wird ein besonders gleichmäßiger und bezogen auf das Luftvolumen
pro Düsenfläche hoher
Wärmeübergang
erzielt. Das auf die Oberfläche
des Metallbandes aus den Schlitzdüsen 3 und den Düsenöffnungen 1a strömende Behandlungsgas
strömt über den
Kanal 4 zwischen den Düsenkästen 2 wieder
ab. Durch das Abströmen
des Behandlungsgases in den Kanal 4 wird eine nachteilige
Querströmung
des Behandlungsgases entlang der Oberfläche des Metallbandes 6 verhindert.