DE2446983C2 - Vorrichtung zur beidseitigen Beblasung eines bahnförmigen Materials - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur beidseitigen Beblasung eines bahnförmigen Materials der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Solche Vorrichtungen werden 'unter anderem zur Wärmebehandlung von Warenbahnen, wie beispielsweise von Stoffen oder Blechen, eingesetzt.

Die Wärmebehandlung von bahnförmigem Material erfolgt in zunehmendem Maße mit Vorrichtungen, bei denen die Ober- und Unterseite der Warenbahn gleichzeitig mit Gasstrahlen beblasen werden. Um cine gleichmäßige Behandlung der Warenbahn zu gewährleisten, sind die Düsenöffnungen, z. B. Lochdüsenreihen oder Dfisenschlitze, meist senkrecht zur Durchlaufrichtung s der Bahn angeordnet. Die Dösensysteme von Vorrichtungen zur Behandlung von Warenbahnen mit leichtem bis mäßigem Rächengewicht sind vielfach als Tragdüsensystcme ausgebildet Die insbesondere in diesen Fallen erheblichen Volumenströme des Beblasungsgascs

in werden mittels Ventilatoren erzeugt, die das Bcblasungsgas auf ihrer Unterseite den Düsenrippen zuführen, die oberhalb und unterhalb der Warenbahn senkrecht zu deren Durchlaufrichtung angeordnet sind Die Wärmezufuhr an das Behandlungsgas erfolgt im Gasts strom direkt oder indirekt mittels Brenner oder Wärmetauscher. Bei sehr einfachen Ausführungsformen derartiger Vorrichtungen werden die Ventilatoren gesondert von dem Düsensystem aufgestellt und versorgen die Düsenrippen über Zuleitungen mit entsprechend gro- Bern Querschnitt Aus strömungstechnischen und wär metechnischen Gründen wird jedoch meist eine Integration der Ventilatoren in die Vorrichtungskonstruktion angestrebt Allgemein üblich ist die Bauart in Win kelform. Jm unteren Teil des vertikalen Winkelschenkels befindet sich ein Radial-Ventilator, dessen Ansaugöffnung zur Seite des horizontalen Winkelschenkels weist. Im oberen Teil des vertikalen Winkelschenkels liegt der vom einseitig ausblasenden Ventilator beschickte Druckraum, aus dem die Düsenrippen im horizomalen Winkelschenkel seitlich versorgt werden. Von der Warenbahn strömt das Behandlungsgas durch die als Rückströmkanälc ausgebildeten Zwischenräume zwischen den Düsenrippen zurück.

Der Ventilator saugt das Behandlungsgas aus dem Raum an, in welchen der horizontale Winkelschenkcl hineinragt. In diesem Raum, aus Platzgründcn meist unterhalb der unteren Düsenrippen und vor dem Ventilator, befindet sich üblicherweise auch die Heizvorrichtung für das umgewälzte Behandlungsgas.

Solche Vorrichtungen weisen jedoch erhebliche Nachteile auf. Bedingt durch die unsymmetrische Absaugung wird das von den Blasstrahlen im Behandlungsraum zwischen den Düsenrippen erzeugte Druckfeld ebenfalls unsymmetrisch, was sich insbesondere auf das Tragkraftverhaltcn von Tragdüsensystemen ungünstig auswirken kann. Die Anordnung des Radial-Ventilators unterhalb des Düsensystems führt bei großen Volumenströmen des Bchandlungsgases, wie sie z. B. bei der Wärmebehandlung von Blechbändern erforderlich sind,

so zu Bauhöhen die sowohl vom konstruktiven als auch vom wirtschaftlichen Standpunkt aus ungünstig sind. Für den einseitig ausblasenden Ventilator ist der Anteil des Gehäuses an der mit dem Ventilator erzeugten Gesamtdruckdifferenz gegenüber anderen Ventilatorbetriebsarten selbst bei aufwendiger Gehäusebeschaufelung vergleichsweise gering. Dies ist insbesondere bei mit hohen .Temperaturen betriebenen Vorrichtungen, wo mit Rücksicht auf die Festigkeit des Vcntilatormaterials die Ventilatorbeschaufclung radial oder nähe-

M) rungsweise radial enden muß, ein entscheidender Nachteil, da bei derartigen Rädern auf die Mitwirkung des Gehäuses bei der Erzielung der notwendigen Druckdifferenz nicht verzichte: werden kann.

Weiterhin geht aus der DE-AS 12 18 956 eine Vor-

h^r) richtung zur beidseitigen Beblasung eines bahnförmigen Materials mit einem Radial-Ventilator zur Erzeugung des über Kanäle und durch ein Düsensystem in den Behandlungsraum geleiteten Behandlungsgas-

siroms hervor, wobei die horizontal liegende Achse des Radial-Venlilators zur symmetrischen Absaugung des zwischen oberen und unteren Düsenrippen austretenden Behandlungsgasstroms genau oder annähernd genau in Höhe der Mitte des von den Düsenrippen gebildeten Behandlungsraumes angeordnet ist. Dabei wird der Behandlungsgasstrom durch spiralförmige Leitgehäuse auf die Oberseite bzw. die Unterseite der Warenbahn über seitlich gegeneinander versetzte Blaskästen geleitet Die Kosten für die Installation und die eloktrisehe Verschaltung einer Düsensektion sind also relativ hoch. Außerdem ist der Behandlungsraum nicht zugänglich, da die Radialventilatoren den Behandlungsgasstrom direkt über die spiralförmigen Leitgehäuse auf die Warenbahn blasen.

Weiterhin ist aus der DE-OS 16 35 356 eine Vorrichtung zum Behandeln von bahn- oder bandförmigem Gut bekannt, deren wärmeisoiiertes Gehäuse durch eine Wand in einen Ventilalorraum und einen Behandlungsraum unterteilt ist In dem Behandlungsraum sind zwei Reihen von Walzen sowie Düsendecken angeordnet, die den Behandlungsraum von .Stauräumen trennen. In dem Vcntilatorraum befinden sich Radialventilatorcn, die der. Behandlungsgasstrom axial ansaugen und radial nach außen blasen; beim Verlassen des Vemilatorraums wird der Behandlungsgasstrom umgelenkt und gelangt zu axial verlaufenden Kanälen, aus denen er durch öffnungen in den eigentlichen Behandlungsraum eintreten kann. Bei dieser räumlichen Anordnung nimmt jedoch die in den Behandlungsraum gelangende Bchandlungsgasstrommenge mit dem Abstand von dem Ventüatorraum ab, so daß sich eine ungleichmäßige Beaufschlagung des bahnförmigcn Materials mit dem Bchandlungsgasslrom ergibt.

Eine Vorrichtung zur bcidseitigen Bcblasung eines bahnförmigen Materials der angegebenen Gattung ist schließlich aus der DE-AS 1091 522 bekannt und weist einen Behandlungsraum für das annähernd geradlinig bewegte, bahnförmige Material, zu beiden Seiten des Behandlungsraumes angeordnete Düsenrippen für die Einleitung des Behandlungsgasstroms in den Behandlungsraum sowie einen auf einer Seile der Düsenrippen etwa in der Mitte des Behandlungsraums vorgesehenen Ventilator mit horizontaler Achsi.· zur Erzeugung des den Düsenrippen von einer Seite her zugeführten Behandlungsgasstroms einerseits und zur symmelrischen Absaugung des Behandlungsgases auf der gegenüberliegenden Seite andererseits auf.

Diese Vorrichtung hat drei wesentliche Nachteile:

a) Durch die direkte Zuführung des Behandlungsgasstroms von dem als Axialventilator ausgebildeten Ventilator zu den Düsenrippen wird das bahnförmige Material ungleichmäßig beaufschlagt, wobei insbesondere der starke Druckabfall von der An-Strömseite bis zur Abströmseite zu berücksichtigen ist;

b) da der AxiaWcntilaior das bereits erwärmte Behandlungsgas ansaugt, ist unter Bciücksichtigung der Temperaturicstigkeit des Ventilators die Überschrcitung eines oberen Grenzwertes für die zu erreichende Temperatur nicht möglich;

c) der Behandlungsraum ist nicht zugänglich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur beidseiligen Beblasung eines bahnförmigcn Materials der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die Punktion des Ventilators auch bei extrem hoher Temperatur des Behandlungsgases nicht beeinflußt wird und gleichzeitig eine gleichmäßige Temperaturvcrtcilung des Behandlungsgasstromes in dem Behandlungsraum erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 der angegebenen Merkmale gelöst

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt

to Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß der als Radialventilator ausgebildete Ventilator das Behandlungsgas nicht direkt auf die Stirnseite der Düsenrippen richtet, sondern das Behandlungsgas von dem horizontalen Radialveniilator bei waagerechter Bahnführung senkrecht nach oben und nach unten, dann auf zwei getrennten horizontalen Kanälen oberhalb bzw. unterhalb der Düsenrippen und dann in einen vertikalen Zuführungskanal strömt, in dem die beiden getrennten Strömungswege zusammentreffen, so daß es zu einer sehr guten Verwirbelung des Behandlungsgases und damit zu einer sehr gleichmäßigen Temperatur des von der Stirnseite her in die Düsenrippen einströmenden Behandlungsgasstromes kommt.
Da die Düsenrippen auf der vom Radialventilator abgewandten Seite beschickt werden, haben die Slrömungskanäle eine Länge, die zumindest der gesamten Breite der Vcntilatorsektion entspricht. In diesen Kanälen wird also die Strömung sehr gleichmäßig; außerdem läßt sich hinter dem Radialventila'.or Druck zurückgcwinnen.

Weiterhin iragen das freie Einströmen des Behandlungsgascs auf einer Seite der Düsenrippen und die direkte Absaugung mittels des Radialventilators auf der anderen Seite dazu bei, daß sich über die gesamte Breite des bahnförmigcn Materials eine sehr gleichmäßige Strömung ergibt, der obenerwähnte Strömungsgradient also vermieden wird.

Weilerhin ist wesentlich, daß auf Grund dieser Führung des Behandlungsgasstroms Heizeinrichtungen wie bspw. Strahlrohre, direkt in die Kanäle eingebaut werden können. Das aufgeheizte Behandlungsgas kann sich also nicht bereits im Radialventilator abkühlen, wie es bei der Vorrichtung nach der DE-AS 10 91 522 der Fall ist, sondern es trifft direkt auf das bahnförmige Material, so daß es sich erst dort abkühlt und den Radialventiiator erst wieder erreicht, wenn seine Temperatur auf einen unkritischen Wert abgesunken ist. In der Praxis ist deshalb die Betriebstemperatur des Radialventilators wesentlich niedriger, nämlich in der Größenordnung von 30 bis 40"C geringer als die Düsentemperatur. Dies ist insbesondere bei Hochtemperaturar.lagen wesentlich, bei denen die Festigkeit des Ventilators bei hoher Temperatur ein großes, bisher nicht zufriedenstellend gelöstes Problem darstellt.

y, Und schließlich wird es noch möglich, im Zuführweg für das Behandlungsgas Drosseleinrichtungen vorzusehen, um auf diese Weise die Beblasungsstärke der Düsenrippen in Abhängigkeit von den Beblasungsbedingungen zu variieren.

bO Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schemaiischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung gemr'lder Erfindung;

b^ri Fig. 2 eine Seitenunsicht mit einem senkrechten Längsschnitt durch die Vorrichtung; und

F i g. i eine Draufsicht mit einem horizontalen Längsschnitt einer Vorrichtung eemiiü der Erfindung.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, tritt von einem Radialvcntilatorrad 1 gefördertes gasförmiges Behandlungsmedium nach oben und unten in Richtung der eingezeichneten Pfeile aus. Daher kann die Breite des als seitlicher Kanal ausgebildeten Ventilatorgchüuscs etwa gleich der Radaustrittsbreite gewählt werden, was bei einseitiger Ausblasung zu einer erheblichen Verschlechterung des Ventilator-Wirkungsgrades oder zu unbrauchbaren Abmessungen des Ventilatorgehäuses führen würde.

In F i g. 2 dargestellte Leitbleche 2 und 3 bilden einfache, aber äußerst wirksame Teile eines Spiralgchäuses für den beidseitig abblasenden Ventilator. Dabei kann das Ventilatorrad 1 in bezug auf die Gesamtbauhöhe der Vorrichtung relativ groß gewählt werden, da bereits eine Höhe von ca. !,Sfachcm äußeren Raddurchmesser als Höhe für ein Gehäuse eines beidseitig ausblasenden Radialventilators ausreicht. Bei im Hinblick auf Gehäuse und Drehrichtung spiegelbildlicher Anordnung jeweils zweier in Durchlaufrichtung der Vorrichtung aufeinanderfolgender Ventilatoren wird im oberen Mittelteil des so entstandenen Doppelfeldes, bedingt durch die Ausblasverteilung der beiden Ventilatoren, ein Bereich mit höherem Gesamtdruck erzielt, aus dem eine Heizvorrichtung für das Umwälzgas im oberen Kanal, z. B. ein in den F i g. 1 und 2 dargestellter Flächenbrenner 4 für direkte Gasbeheizung, mit dem zur Durchströmung erforderlichen Gasstrom höheren Drucks versorgt werden kann. Diese Wirkung kann durch zwei, ebenfalls spiegelbildlich zueinander angeordnete Leitbleche 5a und 5b(F i g. 2) noch verstärkt werden.

Darüber hinaus ist es möglich, die Durchmischung des Behandlungsgases durch den Einbau einfacher Elemente, wie z. B. Wirbelbleche oder Leitschaufeln, sowohl in den beiden horizontalen Kanälen als auch in dem vertikalen Kanal noch zu verbessern. Bei Vorrichtungen, die zur Behandlung von bahnförmigem Material hohen Flächengewichtes mit Tragdüsensystemen ausgerüstet sind, die unterhalb der Warenbahn eine größere Düsenfläche besitzen als oberhalb, ermöglicht ein durchgehender Vertikalkanal 6 die Versorgung von oberen 7 a und unteren Tb Düsenrippen (Fig. 1) mit unterschiedlichen Gasströmen bei nach oben und unten gleiche Mengen ausblasendem Ventilator. Bei größeren Vorrichtungen kann der Raum zwischen einer Ventilatoransaugöffnung 8 (Fig. 1) und den Düsenrippen Ta und Tb so bemessen werden, daß ein Inspektionsgang für Arbeiten bei abgestellter Vorrichtung entsteht.

Ein Behandlungsraum 9 ist nach Entfernen von zwei Abdeckungen 10 und 11 leicht zugänglich. Die Düsenrippen Ta, Tb sind in einer Seitenwand 12 und an einer Profilstahikonsiruktion 13 so aufgehängt, daß sie durch einfaches Aushängen nach öffnen einer Klappe 14 seitlich ausgebaut werden können (Fig. 1).

Der relativ große verfügbare Raum oberhalb und unterhalb der Dflsenrippen 7 a, Tb, die in üblicher Weise in ihrer Längsrichtung trapezförmig ausgebildet sind, ermöglicht eine einfache Verlagerung des Düsensystems nach oben und unten, so daß der Behandlungsraum 9 dem Verlauf des z. B. in Form einer Seillinie in Längsrichtung frei durchhängenden bahnförmigen Materials 20 angepaßt werden kann.

Für besondere Problemstellungen kann der Vertikalkanal 6 durch Abdeckungen 15a und 156 oberhalb und unterhalb des Behandlungsraumes unterbrochen werden, so daß der Behandlungsraum 9 von der dem Ventilator abgewandten Seite der Vorrichtung her, auch während ihres Betriebs, leicht zugänglich ist.

Durch Einbau von Drosselklappen 16 in den oberen und unteren Kanälen 25 oder in den Vertikalkanal 6 kann die Bcblasungsslärkc der Düsenanordnung variiert werden.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht neben dem bereits beschriebenen Betrieb im geschlossenen Kreislauf auch die Betriebsformen mit teilweise oder völligem Gasaustausch. Beim Betrieb mit tcilweiscm Gasaustausch kann die Frischgaszufuhr z. B. durch

ίο eine Leitung 17 (in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet) in den Innenraum erfolgen, aus dem der Ventilator das Uniwälzgas ansaugt. Das entsprechende Abgasvolumen kann durch Leitungen, öffnungen oder Klappen ausgeblasen werden, die auf geeignete Weise in der Außenwand der Vorrichtung angebracht sind. Beim Betrieb mit völligem Gasaustausch kann es sehr vorteilhaft sein, das Radialvcntilatorrad 1 in der Horizontalen um 180° zu drehen, so daß der Ventilator das Behandlungsmedium, /. B. Kühlluft, aus der Umgebungsatmosphäre ansaugt und nach Durchströmen der Vorrichtung aus Ausblasleitungen, z. B. 17 in F i g. 2, wieder ausbläst.

Eine weitere mögliche Variante für die Ausführung, die mit lcilweisem Gasaustausch arbeitet, besteht in der Verwendung doppelfluligcr Vcntilatorräder, die bei gleichem Einbau wie das Vcntilatorrad 1 sowohl aus dem Innenraum als auch von außen ansaugen. Besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform die Durchmischung der beiden Teilströme in der Vorrichtung unmittelbar hinter dem Ventilator.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur beidseitigen Beblasung eines bahnförmigen Materials

mit einem Behandlungsraum für das annähernd geradlinig bewegte, bahnförmige Material, mit zu beiden Seiten des Behandlungsraumes angeordneten Düsenrippen fur die Einleitung des Behandlungsgasstroms in den Behandlungsraum, und mit einem auf einer Seite der Düsenrippen etwa in der Mitte des Behandlungsraums vorgesehenen Ventilator mit horizontaler Achse zur Erzeugung des den Düsenrippen von einer Seite her zugeführten Behandlungsgasstroms einerseits und zur symmetrischen Absaugung des Behandlungsgases auf der gegenüberliegenden Seite andererseits, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator ein Radial-Ventilator (1) ist, und daß die Abströmung von dem Radial-Ventilator (1) durch zwei einander gegenüberliegende Kanäle (25) erfolgt, die auf beiden Seiten der Düsenrippen (7a, Tb), also bei horizontaler Materialführung oberhalb und unterhalb der Düsenrippen (7a. Tb), angeordnet sind und in einen Zuführungskanal (6) auf der dem Ventilator (1) gegenüberliegenden Seite einmünden, von dem aus das Behandlungsgas in die Stirnseiten der Düsenrippen (7a, 76_>)eintritt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der einander gegenüberliegenden Kanäle (25) mindestens eine Vorrichtung (4) zur Erwärmung des Behandlungsgascs angeordnet ist.

3 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einander gegenüberliegenden Kanäle (25) und der Zuführungskanal (6) mit Elementen zur Verwirbelung des Behandlungsgases ausgerüstet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungskanal (6) durch Abdeckungen (ISa, 156^ auf beiden Seiten des Behandlungsraumes (9) unterbrochen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem Kanal Drosselanordnungcn (16) zur Regulierung der Beblasungsstärke vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Radial-Ventilator (1) so angeordnet ist, daß er auf der von den Düsenrippen (7a, Tb) abgewandten Seite ansaugt, und daß Ausblasleitungen (17) für das Behandlungsgas vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad des Radial-Ventilators (1) doppelflutig ausgebildet ist.