DE2257253A1

DE2257253A1 - Vorrichtung zur erfassung von zugspannungen in durchlaufenden materialbahnen

Info

Publication number: DE2257253A1
Application number: DE2257253A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Breyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-11-22
Filing date: 1972-11-22
Publication date: 1974-05-30
Also published as: PL84655B3; NL7314441A; BE807391R; CA988740A; FR2208115A2; US3868851A; ATA876473A; IT1046834B; CH560385A5; AT345588B; FR2208115B2; GB1381590A; ES420721A2; JPS4984482A

Description

SIEMENS AKTIENGESEiISOHAFT Erlangen, 21. 11. 72 Berlin und München Werner-von-Siemens-Straße

Unser-Zeichens YPA 72/8322 Hk/Di

Vorrichtung zur Erfassung von Zugspannungen in durchlaufenden Materialballen

Zusatz zu Patent ... .;. (Anmeldung P 21 11 527·5

(= VPA 71/8336) .

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Zugspannungen in einer für gasförmige.oder flüssige Medien im wesentlichen'undurchlässigen, durchlaufenden Material-"bahn mittels eines zwischen zwei die Materialbahn umlenkenden Walzen unterhalb der Materialbahn erzeugten Gas- oder Flüssigkeitskissens und auf den statischen Druck in diesem Kissen ansprechender Meßgeräte.

Nach Patentanmeldung P 21 11 527·5 ist ein sieh mindestens über die Breite der Materialbahn erstreckender Kanal durch Stege in wenigstens eine Eeihe, zur Materialbahn hin offener, taschenartiger Kammern unterteilt, an die je eines der Meßgeräte anschließbar ist und deren Böden mit kalibrierten Drosselöffnungen versehen sind, durch die den Kaaaern das unter konstantem Vordruck stehende Medium zugeführt wird, so daß durch den in den von der Materialbahn abgedeckten Kammern sich einstellenden statischen Druck zwischen der Materialbahn und den dieser zugekehrten Kanten der Kammern ein Spalt entsteht, durch den gerade die entsprechend dem konstanten Vordruck den einzelnen Kammern zugeführte Menge des Mediums abfließt.

Für die Ausführung der Vorrichtung wurden solche Verhält-

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nisse als vorteilhaft gefunden, bei welchen die Länge b der taschenartigen Kammern gegenüber dem Abstand A der die Materialbahn umlenkenden Walzen gering ist. Bei solchen Verhältnissen, und zwar insbesondere bei breiten Materialbahnen, ist der seitliche Randverlust, d.i. die aus dem Gaskissen an den beiden Rändern der Materialbahn zur Seite hin abströmende, von der Länge b der Kammern abhängige Menge des Mediums vernachlässigbar gering gegenüber der in und entgegen der Bewegungsrichtung der Bahn über deren Breite B durch den Spalt zwischen der Materialbahn und den Kanten der Vorrichtung abströmenden Menge. Bei Materialbahnen, auf die während der Bearbeitung im Durchlauf verhältnismäßig hohe Zugspannungen ausgeübt werden, wie beispielsweise bei Bändern in Kalzwalzwerken, kann es zur Erzeugung eines für die Charakteristik der Vorrichtung hinreichend großen Spaltes zwischen der Materialbahn und den Kanten der Kammern erforderlich sein, nicht nur einen entsprechend hohen statischen Druck für das sich bildende Gaskissen, sondern auch die Länge b der Kammern größer als bei gleichartigen Vorrichtungen zur Erfassung von Zugspannungen in durchlaufenden Papier- oder Folienbahnen zu wählen.

Da bei Kaltwalzwerken aber auch die Breite B der durchlaufenden Bänder geringer als bei Maschinen zur Verarbeitung von Papier- oder Folienbahnen ist, ergeben sich hierbei für die Vorrichtung Proportionen, welche im Bereich des Verhältnisses Bahnbreite B zur Länge b der Kammern B / b = 15 bis 1,5 liegen können und mithin eine Kompensation der seitlichen Randverluste erforderlich machen, damit bei vollkommen planem Zustand der betreffenden Bänder für die vom Band jeweils vollständig abgedeckten Kammern eine uniforme Verteilung des statischen Druckes in dem erzeugten Gaskissen sichergestellt ist.

Die Notwendigkeit, die zur Kompensation der seitlichen Randverluste erforderliche Zusatzmenge des Mediums mit höchstmöglicher Genauigkeit zu dosieren, bereitet indessen erheb-

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liehe Schwierigkeiten; andererseits ist es aber offensichtlich, daß die praktische Verwendung dieser Vorrichtung zur Erfassung von Zugspannungen für die Kontrolle der Planheit kaltgewalzter Metallbänder nur dann gegeben ist, wenn die Verteilung des Mediums auf die Kammern in diesem Zusammenhang nicht Anlaß zu Meßfehlern gibt.

Zur Erzielung der unerläßlichen Genauigkeit bei der Dosierung der Zusatzmenge des Mediums, die zur Kompensation der Randverluste der Vorrichtung zuzuführen ist, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß je eine von einem der Stege gebildete Wand der im Grundriß dreieckigen Kammern parallel zur Bewegungsrichtung der Materialbahn verläuft und die jeweils äußersten, von der Materialbahn noch abgedeckten Kammern mit zusätzlichen, im Boden dieser Kammern angebrachten, kalibrierten Drosselöffnungen ausgestattet sind.

Nach der Kontinuitätsbedingung für das durch den Spalt zwischen der Materialbahn und den Kanten der Kammern aus dem Gaskissen abströmende Medium verhält sich die zur Kompensation der seitlichen Randverluste beidseits in die jeweils letzte, von der Materialbahn gerade noch vollständig abgedeckte Kammer der Vorrichtung zusätzlich zuzuführende Menge des Mediums zu der jeder einzelnen Kammer dosiert zugeführten Menge wie das Verhältnis der Seiten b / a der Kammern, wobei die Seite b parallel und die Seite a quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn verläuft. Zur Anpassung der Vorrichtung an verschiedene Materialbahnbreiten sind vorteilhafterweise im Boden mehrerer Kammern an den beiden Enden des Kanals die zusätzlichen Drosselöffnungen angebracht und jeder dieser · Kammern ein den zusätzlichen Drosselöffnungen gemeinsames · Absperrorgan zugeordnet. Da eine Seitenwand der Kammern schräg zur Bewegungsrichtung der Bahn verläuft, ist die Unterbringung einer Meßstelle für den statischen Druck des Gaskissens in demselben Breitenbereich möglich, in dem die .jeweils benötigte Kammer mit den zusätzlichen Drosselöffnungen

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liegt, ohne daß diese Meßstelle von dem Strom der zur Kompensation der seitlichen Randverluste in diesem Breiten-Bereich zusätzlich zugeführten Menge des Mediums nachteilig beeinflußt wird, wodurch das Meßergebnis verfälscht werden könnte.

In einer weiteren, sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, welche insbesondere dort zur Anwendung gelangt, wo die Erfassung von Zugspannungen in durchlaufenden Materialbahnen über einen verhältnismäßig großen Breitenbereich gefordert wird, sind die Drosselöffnungen zur Zufuhr einer genau dosierten Zusatzmenge des Mediums zur Kompensation der entstehenden seitlichen Randverluste in mehreren Kammern an beiden Enden der Vorrichtung jeweils mit einer Lücke von mindestens einer Kammerbreite a angebracht und in Verbindung damit auch die Anordnung der Meßstellen zum möglichen Anschluß der Meßgeräte vorzugsweise mit der gleichen Teilung ausgeführt.

Beim Wechsel der Bandbreite um beispielsweise 2 bis 4 Kammerbreiten a wird die Vorrichtung zur Erfassung der Zugspannung aus ihrer ursprünglichen Lage zur Mitte des durchlaufenden Materialbandes um den Betrag a quer zur Bewegungsrichtung des Bandes nach einer Seite hin verschoben und danach zur Aufrechterhaltung .der Kompensation der seitlichen Randverluste nur an einem Ende der Vorrichtung die Zufuhr der erforderlichen Zusatzmenge des Mediums von einer auf die zur Seite hin nächstgelegene Kammer mit zusätzlichen Drosselöffnungen umgeschaltet. Dadurch können die beiden in den freien Lücken sonst notwendigen Kammern mit zusätzlichen Drosselöffnungen eingespart werden.

Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Durchflußwideretand der zur Zuschaltung der erforderlichen Zusatzmenge des Mediums vorgesehenen Absperrorgane, deren Querschnitt ausreichend groß bemessen werden kann, im Verhältnis zum Vordruck des zugeführ-

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ten Mediums vernachlässigbar gering ist. Infolgedessen können Größe und Anzahl der kalibrierten Zusatzdrosselöffnungen mit außerordentlicher Genauigkeit entsprechend dem Seitenverhältnis b / a der Kammern vorbestimmt und mit wenig lohnintensiven Fertigungsmethoden ausgeführt werden. Damit kann jegliche aufwendige Nachjustierung dieser Öffnungen in Verbindung mit pro-, beweisen Messungen von Druck und Durchflußmengeh unterbleiben.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist der geringe Leistungsbedarf für die Zufuhr des Mediums.

An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen einer Vorrichtung zur Zugspannungserfassung wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 die schematische Anordnung einer Vorrichtung zur Zugspannungserfassung in Draufsicht.

Mg. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung

Pig. 3 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausfuhrungsbeisgiel der Vorrichtung in Normalstellung.

Fig. 4 eine Draufsicht auf die in Pig. 3 dargestellte Vorrichtung in einer zur Bandmitte seitlich verschobenen Stellung. .

Figur 1 zeigt schematisch und in der Draufsicht eine Vorrichtung zur Erfassung der in einer durchlaufenden Materialbahn 1 herrschenden Zugspannungen. Die Meßstrecke A wird dabei durch zwei die Materialbahn umlenkende Walzen 2 und 3 gebildet. Zwischen den Umlenkwalzen ist unterhalb der Materialbahn ein Kanal 4 angeordnet, dessen der Bahn zugekehrter Teil eine Reihe durch Stege voneinander getrennter, dreieckiger, zur Bahn hin offener, taschenartiger Kammern 5 enthält. Jeweils eine Trennwand 6 der Kammern verläuft parallel zur Bewegungsrichtung der Materialbahn, d.h. senkrecht zur Längsachse des Kanals, so daß je zwei benachbarte Kammern sich zu

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einem Rechteck ergänzen.

Der Boden 7 jeder der Kammern ist mit einer Anzahl kalibrierter Drosselöffnungen 8 versehen, die mit dem unteren Teil des Kanals in "Verbindung stehen und deren Anzahl und Querschnitt nach den Betriebsbedingungen bestimmt werden. Dem Kanal wird von einem Verdichter oder Gebläse 9 das verwendete gasförmige Medium, vorzugsweise Luft, zugeführt und derart verteilt, daß an sämtlichen Drosselöffnungen derselbe konstante Vordruck gegeben ist. Bei sachgemäßer Anordnung der Vorrichtung unterhalb der Materialbahn entsteht zwischen dieser und den von der Bahn vollständig abgedeckten Kammern ein Gaskissen, unter dessen statischem Druck die Materialbahn entgegen der aus den in ihr herrschenden Zugspannungen resultierenden Normalkraft um einen solchen Betrag von den der Materialbahn zugekehrten Kanten der Vorrichtung abgehoben wird, daß durch den zwischen der Materialbahn und den Kanten der Kammern entstehenden Spalt gerade die den Kammern durch die kalibrierten Drosselöffnungen zuströmende Menge des Mediums wieder abfließen kann. Auf Grund der genannten Abhängigkeiten wird der statische Druck im Gaskissen bei dieser mindestens über die Breite der Materialbahn sich erstreckenden Vorrichtung zur Funktionsgröße für die in der Bahn herrschende Zugspannung und die Verteilung des statischen Druckes im Gaskissen über die Breite der Materialbahn mithin zur konformen Abbildung der vorliegenden Zugspannungsverteilung.

Zur Messung des statischen Druckes im Gaskissen ist in mehreren Kammern der Vorrichtung je ein Meßrohr 10 angeordnet, welches durch eine Meßleitung 11 (Pig. 2) mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Buchse zum Anschluß eines Druckmeßgerätes verbunden ist. Die Erfassung von Zugspannungen in durchlaufenden Materialbahnen mit einwandfreier Wiedergabe der Spannungsverteilung durch den statischen Druck im Gaskissen ist mit dieser Vorrichtung gegeben, wenn das Verhältnis

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Bahnbreite B zur Länge b der Kammern B / b ^ 30 ist, weil der seitliche Randverlust dann vernachlässigbar gering ist. Dagegen ist bei Vorrichtungen, bei denen das Verhältnis B / b wesentlich kleiner als 30 ist, dieser Randverlust durch zusätzliche Zufuhr einer genau dosierten Menge des Mediums in die von der Bahnbreite abhängigen, jeweils letzten, gerade noch vollständig von der Materialbahn bedeckten Kammern der Vorrichtung zu kompensieren.

Zur Erzielung der hierbei unerläßlichen Genauigkeit sind an beiden Enden des Kanals mehrere Kammern der Vorrichtung mit zusätzlichen Drosselöffnungen 12 versehen, denen kammerweise ein Gehäuse 13 mit einer zum Kanal der Vorrichtung hin groß bemessenen Öffnung 14 zugeordnet ist, die normalerweise durch den dazugehörigen Ventilteller 15 verschlossen ist. Dieses Ventil 14, 15» welches jeweils dann geöffnet wird, wenn zur Kompensation der Randverluste die erforderliche Zusatzmenge des Mediums in die zugehörige Kammer der Vorrichtung zuzuführen ist, kann in bekannter Weise pneumatisch mit Hilfe eines kleinen Druckzylinders 16 oder elektromagnetisch betätigt werden.

In den Figuren 3 und 4 ist ein Beispiel für die Verwendung der Vorrichtung zur Zugspannungserfassung mit an den beiden Enden des Kanals"auf Lücke angeordneten Kammern mit zusätzlichen Drosselöffnungen veranschaulicht. Von dem in Mg. 3 angedeuteten Materialband mit der Breite B' sind die Kammern 17 und 17' noch vollständig bedeckt, so daß zur Kompensation der entstehenden Randverluste diesen Kammern durch Betätigung der zugehörigen Ventile die zusätzlich erforderliche Menge des Mediums zugeführt wird. Demgegenüber ist in Fig. 4 die Vorrichtung zur Spannungserfassung um die Breite a der Kammern zur ursprünglichen Bandmitte quer verschoben gezeigt, wodurch von dem eingetragenen Band mit der Breite B' +2a nunmehr am rechten Kanalende die Kammer 18, am linken Kanalende aber · noch immer die Kammer 17 noch vollständig abgedeckt sind.

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Demgemäß wird hier den Kammern 17 und 13 die Zusatzmenge zugeführt und die Zugspannungen in der durchlaufenden Materialbahn werden nicht - wie in Fig. 3 - mit 5» sondern mit 6 Meßstellen erfaßt.

3 Patentansprüche

4 Figuren

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Claims

Patentansprüche

l.j Vorrichtung zur Erfassung von Zugspannungen in einer V-/ für gasförmige oder flüssige Medien im wesentlichen undurchlässigen, durchlaufenden Materialbahn mittels eines zwischen zwei die Materiarbahn umlenkenden Walzen unterhalb der Materialbahn erzeugten Gas- oder Flüssigkeitskissens und auf den statischen Druck in diesem Kissen ansprechender Meßgeräte,,bei der ein sich mindestens über die Breite der Materialbahn erstreckender Kanal durch Stege in wenigstens eine Reihe zur Materialbahn hin offener, taschenartiger Kammern unterteilt ist, an die je eines der Meßgeräte anschließbar ist und deren Böden mit kalibrierten DrosselÖffnungen versehen sind, durch die den Kammern das unter konstantem Vordruck stehende Medium aus dem Kanal zugeführt wird, so daß durch den in den von der Bahn abgedeckten Kammern sich einstellenden statischen Druck zwischen der Bahn und den dieser zugekehrten Kanten der Kammern ein Spalt entsteht, durch den gerade die entsprechend dem konstanten Vordruck den einzelnen Kammern zugeführte Menge des Mediums abfließt, nach Patentanmeldung P 21 11 527.5, dadurch gekennzeichnet, daß je eine von einem der Stege gebildete Wand <[6) der im Grundriß dreieckigen Kammern parallel zur Bewegungsrichtung der Materialbahn verläuft und die jeweils äußersten, von der Materialbahn (1) noch vollständig abgedeckten Kammern (5) mit zusätzlichen, im Boden (7) dieser Kammern angebrachten, kalibrierten Drosselöffnungen (12) ausgestattet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden(7) mehrerer Kammern (5) an beiden Enden des Kanals die zusätzlichen Drosselöffnungen (12) angebracht sind und jeder dieser Kammern ein den zusätzlichen Drosselöffnungen (12) gemeinsames Absperrorgan (15) zugeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß zwischen je zwei mit den zusätzlichen Drosselöffnungen (12) versehenen Kammern 5' ein Abstand von mindestens einer Kammerbreite (a) besteht.

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