DE202014103399U1

DE202014103399U1 - Vorrichtung zur schwebenden Führung von bahnförmigem Material

Info

Publication number: DE202014103399U1
Application number: DE202014103399.8U
Authority: DE
Original assignee: Otto Junker GmbH
Current assignee: Otto Junker GmbH
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-08-01
Anticipated expiration: 2024-05-01
Also published as: DE102014006233A1; PL2942408T3; HRP20180710T1; EP2942408B1; SI2942408T1; EP2942408A1

Abstract

Vorrichtung zur schwebenden Führung von bahnförmigem Material, insbesondere von Metallbändern, bei der das bahnförmige Material mittels wenigstens einem Fluidstrom im Wesentlichen horizontal geführt wird, mit einer Vielzahl einzelner, in Richtung des Bahnverlaufs hintereinander angeordneter und ein gemeinsames Düsenfeld bildenden Düsenelemente (1), dadurch gekennzeichnet, dass jedes Düsenelement (1) unterschiedliche Düsenteilflächen (2a, 2b, 2c) aufweist und dass die Menge des durch die einzelnen Düsenteilflächen (2a, 2b, 2c) austretenden Fluids für jede Düsenteilfläche (2a, 2b, 2c) eines Düsenelements (1) separat regelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur schwebenden Führung von bahnförmigem Material, insbesondere von Metallbändern, bei der das bahnförmige Material mittels wenigstens einem Fluidstrom im Wesentlichen horizontal getragen und geführt wird, mit einer Vielzahl einzelner, in Richtung des Bahnverlaufs hintereinander angeordneter und ein gemeinsames Düsenfeld bildenden Düsenelemente.
Der Fluidstrom dient in der Regel Prozessen wie Trocknung, Beschichtung, Erwärmung, Bedampfung oder Kühlung. Weiterhin wird das bahnförmige Material, kurz auch als Bandmaterial bezeichnet, häufig durch den Fluidstrom in einer bestimmten Lage getragen und geführt. Dabei muss, insbesondere bei Metallbändern und bei längeren frei hängenden Abschnitten, der Fluidstrom erhebliche Lasten tragen. Das Bandmaterial wird also schwebend getragen und dabei zusätzlich durch den Fluidstrom horizontal und/oder vertikal zentriert geführt wird.
Im Wesentlichen horizontal soll dabei heißen, dass der Durchlauf des bahnförmigen Materials bei Bandführungsvorrichtungen einer geraden Linie (horizontal oder auch schräg, abschnittsweise sogar vertikal), aber auch einer gebogenen Linie (beispielsweise Durchhang) oder einer Kombination daraus folgen kann. Darüber hinaus sind auch Umlenkungen der Materialbahnen sowie Wechsel der Art des Verlaufs möglich. In den Bereichen, in denen ausschließlich der Fluidstrom zum Tragen der Materialbahn verwendet wird, sind die Düsenelemente unterhalb des bahnförmigen Materials, also im Wesentlichen horizontal, angeordnet und das Fluid trifft von unten – und gegebenenfalls zusätzlich von oben – auf die Materialbahn. Die Umwälzung wird dabei in bekannter weise durch entsprechend ausgelegte Ventilator-Systeme erzeugt.
Bei der Wärmebehandlung von Metallbändern handelt es sich bei dem Fluidstrom oft um einen Heißgasstrom oder Kühlgasstrom aus Luft, aus verschiedenen Prozessgasen oder aus Rauchgasen, der in einem weitestgehend geschlossenen Gehäuse umgewälzt wird.
Bei derartigen Anlagen erfolgt auch die seitliche Zentrierung der durchlaufenden Materialbahnen durch den Fluidstrom, da mechanische Berührungen des Bandes meist unerwünscht sind. Nach dem Stand der Technik (beispielsweise DE 10 2005 054 995 A1 , WO 2005/056448 A1 , WO 2008/055850 A1 oder DE 10 2011 103 806 B1 ) werden Düsensysteme eingesetzt, die durch ihre geometrische Gestaltung eine seitliche Zentrierung des durchlaufenden Bandes erzeugen. Die Zentrierwirkung wird unter Ausnutzung verschiedener Effekte auf einer über die Bandbreite veränderten Düsenfläche erzielt ( EP 0 864 518 A1 ). Die Zentrierwirkung kann dabei prinzipiell durch Änderung der Düsenflächen oder Austausch der Düsenelemente verändert werden. Eine Veränderung der Düsenflächen oder gar eine automatisierbare Verstellung ist nicht bekannt.
Häufig werden die Düsensysteme so ausgelegt, dass sie die komplette Breite des Bandes mit Fluid benetzen. In der Praxis werden die Anlagen oftmals für unterschiedliche Bandbreiten eingesetzt. Beim Betrieb mit schmalen Bändern wird ein erheblicher Teil des Fluids seitlich neben dem Band ungenutzt ausgeblasen. Weiterhin führt bei Systemen zur schwebenden oder einspannenden Führung von Bändern die bei schmalem Band freie seitliche Ausblasfläche dazu, dass sich der Gesamt-Fluidstrom in diesen Bereich mit geringerem Strömungswiderstand verlagert. Dadurch nimmt der spezifische Fluidstrom (bezogen auf die Bandoberfläche) im Bereich des (schmalen) Bandes ab, was eine überproportionale Reduktion der Impuls- und Druckkräfte zur Folge hat, die zum Schweben und Führen notwendig sind. Zum Ausgleich des Tragkraftverlustes bei schmalem Band ist eine zusätzliche Erhöhung des Gesamt-Fluidstroms notwendig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Vorrichtung zur schwebenden Führung von bahnförmigem Material so auszugestalten und weiterzubilden, dass eine variable Zentrierwirkung erzeugt werden kann, die auch automatisierbar verstellt werden kann, so dass eine einfache und auch eine automatisierte Anpassung an die verschiedensten auf einer derartigen Anlage behandelten Bänder erfolgen kann und selbst eine Justage im laufenden Betrieb möglich ist. Ferner ist erwünscht, die ungenutzt verbrauchte und umgewälzte Menge an Fluid zu reduzieren und damit unter anderem auch den Energie- und Ressourcen-Einsatz zu reduzieren. Auch sollen die spezifischen Trag- und Führungskräfte auch bei schmalem Band auf gleichem Niveau gehalten werden, wobei sich der Fluidstrom ebenfalls reduzieren lässt.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung zur schwebenden Führung von bahnförmigem Material nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch, dass jedes Düsenelement unterschiedliche Düsenteilflächen aufweist und dass die Menge des durch die einzelnen Düsenteilflächen austretenden Fluids für jede Düsenteilfläche eines Düsenelements separat regelbar ist.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung weist jedes Düsenelement eine mittlere Düsenteilfläche und äußere Düsenteilflächen auf. Bevorzugt weisen die einzelnen Düsenelemente eine rechteckige Düsenfläche auf, deren Längsrichtung quer zur Transportrichtung des bahnförmigen Materials angeordnet ist. Ferner weist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung jedes Düsenelement eine mittlere Düsenteilfläche und an seinen (bandseitigen) Enden jeweils eine äußere Düsenteilfläche auf. Dadurch lässt sich der mittlere Teilstrom des Fluids in erster Linie zum schwebenden Tragen des Bandmaterials nutzen und die seitliche Führung des Bandes erfolgt vor allem durch Beaufschlagung durch die seitlichen Düsenteilflächen.
Dies wird erreicht, indem das Beblasungssystem in Bandlängsrichtung in einen mittleren, einen rechten und einen linken Teil unterteilt werden. Der mittlere Teil wird dabei durch ein Umwälzsystem und die beiden äußeren Bereiche werden gemeinsam durch ein weiteres separates Umwälzsystem mit Fluid versorgt, wobei nach einer weiteren Lehre der Erfindung eine gegenläufige Befüllung der beiden Bereiche eine sehr kompakte Anordnung erlaubt. Die Verwendung der aus mehreren Ventilatoren bestehenden Umwälzsysteme sind für sich bekannt.
Durch Veränderung der Fluidströme im mittleren sowie in äußeren Bereichen wird die Zentrierwirkung auf das durchlaufende Band variiert. Üblicher Weise werden zur Umwälzung Ventilatorsysteme eingesetzt, deren Leistung sehr leicht – beispielsweise durch Drehzahländerung – variiert werden kann.
Bei Anlagen, welche aus mehreren nacheinander angeordneten Behandlungszonen bestehen, kann die gewünschte variable Zentrierung vorgesehen werden indem eine, mehrere oder alle Zonen nach dem beschriebenen Prinzip aufgebaut werden.
Auch ist im Rahmen der Erfindung eine unterschiedliche Teilung der Trennstellen in den Düsenelementen einer Zone (Mitte/Außen) ist denkbar. Ebenfalls ist beim Einsatz von mehreren Zentrierzonen eine unterschiedliche Teilung der Trennstellen in den verschiedenen Zentrierzonen denkbar. Ferner ist auch ein Einsatz des beschriebenen Zentriersystems auf nur einer oder auf beiden Flächen des Bandes denkbar.
Es ist auch möglich, eine weitere Trennung der Umwälzsysteme für die rechte und die linke Außenseite zu realisieren, so dass die drei Bereiche Rechts/Mitte/Links jeweils von einem getrennt regelbaren Umwälzsystem versorgt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jedes Düsenelement neben der mittleren Düsenteilfläche an seinen Enden jeweils mehrere äußere Düsenteilflächen aufweist, Dabei ist auch eine Unterteilung in mehr als insgesamt drei Bereiche, also mehr als zwei äußere Bereiche, denkbar. Insbesondere bei mehr als zwei äußeren Düsenbereichen wird die Anordnung der Umwälzventilatoren immer aufwändiger, bis hin zur externen Anordnung und Anbindung über entsprechende Kanal- oder Rohrleitungssysteme.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die mittleren Düsenteilflächen etwa doppelt so groß wie die jeweils äußeren Düsenteilflächen sein. Es ist auch möglich, dass die mittlere Düsenteilfläche eines Düsenelements genauso groß ist, wie die Summe der äußeren Düsenteilflächen.
Durch das erfindungsgemäße Aufteilen der Fluidströme über die Bandbreite wird erreicht, dass das Beblasungssystem in Bandlängsrichtung in einen mittleren und mindestes je einen rechten und linken äußeren Teil (mindestens 1 Paar) unterteilt wird, wobei der mittlere von einem und jedes äußere Paar von einem weiteren, getrennten System mit Fluid befüllt werden. Bei Betrieb mit schmalem Band kann somit ohne Umbaumaßnahmen die Befüllung der äußeren Bereiche paarweise reduziert oder abgeschaltet werden, so dass nur der jeweils benötigte Teil der ein Beblasungsfeld bildenden Düsenteilflächen aktiv ist. Auch ist eine separate Befüllung jedes einzelnen Bereiches ohne Paarbildung möglich.
In einer Anordnung mit einem mittleren Bereich und genau einem Paar äußerer Düsenteilflächen wird die Befüllung sehr kompakt bei bevorzugt gegenläufiger Befüllung der Düsensysteme ermöglicht. Insbesondere bei mehr als einem Paar äußerer Düsenbereiche wird die Anordnung der Umwälzventilatoren immer aufwändiger, bis hin zur externen Anordnung und Anbindung über Kanal- oder Rohrleitungssysteme.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass jedes Düsenelement einen Düsenkörper mit Trennblechen zur Erzeugung unterschiedlicher Düsenteilflächen aufweist. Dabei sind die Trennbleche bevorzugt variabel angeordnet.
Zur optimalen Anpassung an das Bandmaterial, vor allem bei häufig wechselnden Bandbreiten, können nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die äußeren Düsenteilflächen der Düsenelemente in ihrem Querschnitt veränderbar sein.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Düsenelemente modular aufgebaut sind. Auf diese Weise können je nach Anforderung unterschiedlichste Düsenfelder in der Art eines Baukastens konzipiert und realisiert werden.
Für einen vereinfachten Betriebsablauf ist vorgesehen, dass die Beaufschlagung der einzelnen Düsenteilflächen aller Düsenelemente mittels einer automatisierbaren oder halbautomatischen Steuerung und/oder Regelung erfolgt.
Die Erfindung wird anschließend anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
1 das Düsensystem einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung,
2 das Düsensystem aus 1 in einer weiteren perspektivischen Darstellung,
3 das Düsensystem aus 1 in Seitenansicht,
4 das Düsensystem aus 1 in Draufsicht und
5 ein Düsenelement des Düsensystems aus 1 in perspektivischer Darstellung.
Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Düsensystem, auch Düsenherd genannt, einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt.
Die beiden 1 und 2 zeigen, jeweils aus einer anderen Perspektive, ein Düsensystem zur schwebenden Führung von (nicht dargestelltem) bahnförmigem Material, bevorzugt für die Verwendung mit Metallbändern, bei der das bahnförmige Material mittels wenigstens einem Fluidstrom im Wesentlichen horizontal getragen und geführt wird. Dazu dient eine Vielzahl einzelner, in Richtung des Bahnverlaufs benachbart hintereinander angeordneter Düsenelemente 1. Die eigentliche Düsenfläche jedes Düsenelements 1 weist dabei im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel eine mittlere Düsenteilfläche 2a und äußere Düsenteilflächen 2b und 2c auf. Bevorzugt bilden dabei die Düsenteilfläche 2a und die äußeren Düsenteilflächen 2b und 2c jedes Düsenelements 1 eine rechteckige Düsenfläche, deren Längsrichtung quer zur Transportrichtung des bahnförmigen Materials angeordnet ist. Auf die Darstellung der die Düsenelemente nach oben abschließenden Luftaustrittselemente ist zur besseren Darstellung der Aufteilung in einzelne Kanäle verzichtet worden.
Zum schwebenden Tragen und Führen des Bandmaterials dient ein Fluidstrom, der in für sich bekannter Weise mittels zweier Ventilatoren 3a und 3b erzeugt wird. Der erzeugte Fluidstrom wird von jedem Ventilator 3a bzw. 3b über entsprechend angeordnete korrespondierende Strömungskanäle 4a bzw. 4b dem Düsensystem zugeführt.
In 1 ist deutlich erkennbar, dass der Strömungskanal 4a im mittleren Bereich des Düsenfeldes endet und dass von dort aus alle mittleren Düsenteilflächen 2a der Düsenelemente 1 von unten beaufschlagt werden. 2 zeigt, dass sich der Strömungskanal 4b im Endbereich des Düsenfeldes aufteilt und dass von dort aus, wiederum von unten, alle äußeren Düsenteilflächen 2b und 2c der Düsenelemente 1 beaufschlagt werden.
Auf diese Weise lässt sich der mittlere Teilstrom des Fluids, der durch die Düsenteilflächen 2a strömt, in erster Linie zum schwebenden Tragen des Bandmaterials nutzen und die seitliche Führung des Bandes erfolgt vor allem durch Beaufschlagung von Fluid durch die seitlichen Düsenteilflächen 2b und 2c. Die sich aus strömungstechnischen Gründen verjüngenden unter dem Düsenfeld angeordneten Verlängerungen der Strömungskanäle 4a und 4b lassen sich deutlich der 3 entnehmen, in der eine Seitenansicht des Düsenfeldes aus den 1 und 2 dargestellt ist.
4 zeigt eine Draufsicht des Düsenfeldes aus den 1 und 2. Man erkennt hier deutlich die einzelnen Strömungsbereiche: einen ersten, mittleren Strömungsbereich A und die beiden äußeren Bereiche B und C. Dabei erlaubt die bevorzugt gegenläufige Befüllung der beiden Bereiche A bzw. B und C eine sehr kompakte Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die beiden Umwälzventilatoren können wie dargestellt, bevorzugt seitlich, beide auf einer Seite angeordnet werden. Es ist jedoch auch möglich, diese auch seitlich auf beiden Seiten oder hängend in der Decke mittig über dem Band oder hängend, seitlich gleich oder seitlich wechselweise versetzt zur Bandmitte, oder stehend von unten anzuordnen. Auch sind beliebige Kombinationen aus den genannten Anordnungen im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung umfasst.
5 zeigt, in vergrößerter perspektivischer Darstellung, ein Düsenelement 1, bei dem die einzelnen Düsenteilflächen 2a, 2b und 2c klar erkennbar sind. Dabei besteht das Düsenelement 1 bevorzugt zunächst und im Wesentlichen aus einem Düsenkörper 5, welcher zunächst und im Wesentlichen aus einem sich von unten nach oben konisch erweiternden Gehäuse besteht. Das Gehäuse ist nach unten hin zu den (nicht dargestellten) Strömungskanälen offen. An seiner Oberseite weist das Düsenelement 1 ein Ausströmelement 6 auf. Die Oberseite des Ausströmelements kann dabei, wie dargestellt, je nach gewünschtem Strömungsverlauf ausgebildet sein und Öffnungen zum Durchtritt des Fluids aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 5 sind als Öffnungen eine Vielzahl von Löchern 7 gezeigt.
Die Unterteilung in die einzelnen für die unterschiedliche Beaufschlagung mit Fluid genutzten Düsenteilflächen 2a, 2b und 2c, erfolgt zweckmäßiger Weise durch in den Düsenkörper eingesetzte Trennbleche 8a und 8b. 5 zeigt ferner, dass ggf. noch weitere, außen am Düsenelement 1 angeordnete Kanäle vorhanden sein können, wobei zur Illustration außen zwei weitere Düsenteilflächen 2d und 2e strichpunktiert angedeutet sind.
Es wird nochmals darauf hingewiesen, dass die Zeichnung nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt und dass die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf die dargestellte Konstruktion beschränkt ist. Insbesondere sind auch Düsenelemente mit weiteren äußeren Düsenteilflächen denkbar, insbesondere bei sich häufig ändernden Bandbreiten, um die Vorrichtung durch Zu- oder Abschaltung einzelner Strömungsbereiche möglichst energieeffizient arbeiten zu lassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005054995 A1 [0005]
WO 2005/056448 A1 [0005]
WO 2008/055850 A1 [0005]
DE 102011103806 B1 [0005]
EP 0864518 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung zur schwebenden Führung von bahnförmigem Material, insbesondere von Metallbändern, bei der das bahnförmige Material mittels wenigstens einem Fluidstrom im Wesentlichen horizontal geführt wird, mit einer Vielzahl einzelner, in Richtung des Bahnverlaufs hintereinander angeordneter und ein gemeinsames Düsenfeld bildenden Düsenelemente (1), dadurch gekennzeichnet, dass jedes Düsenelement (1) unterschiedliche Düsenteilflächen (2a, 2b, 2c) aufweist und dass die Menge des durch die einzelnen Düsenteilflächen (2a, 2b, 2c) austretenden Fluids für jede Düsenteilfläche (2a, 2b, 2c) eines Düsenelements (1) separat regelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Düsenelement (1) eine mittlere Düsenteilfläche (2a) und äußere Düsenteilflächen (2b, 2c) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Düsenelemente eine rechteckige Düsenfläche aufweisen, deren Längsrichtung quer zur Transportrichtung des bahnförmigen Materials angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Düsenelement (1) eine mittlere Düsenteilfläche (2a) und an seinen Enden jeweils eine äußere Düsenteilfläche (2b bzw. 2c) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dass jedes Düsenelement (1) neben der mittleren Düsenteilfläche (2a) an seinen Enden jeweils mehrere äußere Düsenteilflächen (2b, 2c) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittleren Düsenteilflächen (2a) etwa doppelt so groß ist wie die jeweils äußeren Düsenteilflächen (2b, 2c).
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Düsenteilfläche (2a) eines Düsenelements (1) genauso groß ist, wie die Summe der äußeren Düsenteilflächen (2b, 2c).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Düsenteilfläche (2a) jedes Düsenelements (1) von einem ersten Ventilator (3a) und die äußeren Düsenteilflächen (2b, 2c) von einem weiteren Ventilator (3b) mit Fluid versorgt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle Düsenteilflächen eines Düsenelements einzeln mit Fluid versorgt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die korrespondierenden Düsenteilflächen (2a, 2b, 2c) einer Mehrzahl von Düsenelementen (1) gemeinsam mit Fluid beaufschlagt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung der korrespondierenden Düsenteilflächen (2a bzw. 2b und 2c) mit Fluid über Strömungskanäle (4a bzw. 4b) erfolgt, welche gegenläufig mit dem Düsenfeld verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Düsenelement (1) einen Düsenkörper (5) mit Trennblechen (8a, 8b) zur Erzeugung unterschiedlicher Düsenteilflächen (2a, 2b, 2c) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennbleche (8a, 8b) variabel angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Düsenteilflächen der Düsenelemente in ihrem Querschnitt veränderbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenelemente modular aufgebaut sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung der einzelnen Düsenteilflächen aller Düsenelemente mittels einer automatisierbaren Steuerung und/oder Regelung erfolgt.