DE2721197A1

DE2721197A1 - Vorrichtung zur regelung der dicke einer fluessigen beschichtung eines kontinuierlichen durchlaufenden bandes

Info

Publication number: DE2721197A1
Application number: DE19772721197
Authority: DE
Inventors: Robert Thomas Ernest
Original assignee: National Steel Corp
Current assignee: National Steel Corp
Priority date: 1976-05-12
Filing date: 1977-05-11
Publication date: 1977-11-24
Also published as: IT1115965B; LU77314A1; CA1097909A; BE854508R; FR2350889A2; US4128668A; ZA771285B

Description

PAT F-: N TA N WAI T

DR. HANS ULRICH MAY .-

D β MÜNCHEN 22, THIERSCHSTRASSE 27 2 f 2 I I 9 Y

TELEGRAMME: MAYPATENT MÖNCHEN TELEX 52 4487 PATOP TELEFON CO8O3 22SOSI

N-8-P-5/1 521 München, 11. Mai 1977

82 610 (AMR)JB Dr.M/hs

National Steel Corporation in Pittsburgh, Pa. / USA

Vorrichtung zur Regelung der Dicke einer flüssigen Beschichtung eines kontinuierlichen durchlaufenden Bandes

(Zusatz zu Patent P 26 OO 838.8)

Das Hauptpatent P 26 00 838.8 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Dicke einer flüssigen Beschichtung auf einem kontinuierlichen durchlaufenden Band, wobei ein dünner Fluidstrahl erzeugt wird, der über die Breite des bewegten Bandes auf die darauf befindliche flüssige Beschichtung auftrifft und in den auf der einen und anderen Seite der Mitte der Düse gelegenen Teilen des Strahls Bewegungskomponenten in Richtung auf die Bandkanten aufweist.

Dieses Verfahren, das den sogenannten Kanteneffekt beseitigen soll, beruht auf der Entdeckung, daß ein auf ein bewegtes Band auftreffender Fluidstrahl, der die Dicke einer flüssigen Beschichtung auf dem Band regeln soll, den Kanteneffekt dann verringert oder beseitigt, wenn der Fluidstrahl eine genügend große Bewegungskomponente in Richtung auf jede Bandkante hat, um überschüssigerBeschichtungsflüssigkeit in der Nähe jeder Bandkante eine Bewegungskomponente in Richtung auf jede Bandkante zu verleihen, und zwar zusätzlich zu der nach unten gerichteten Bewegungskomponente der überschüssigen flüssigen Beschichtung, um so eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke der flüssigen Beschichtung über die Breite des Bandes zu erhalten.

7098A7/1036

Diese Entdeckung führte veiter zur Konstruktion einer Fluiddüse samt zugehöriger Vorrichtung zur Regelung der Dicke einer flüssigen Beschichtung, um die gewünschte Bewegung des Fluids und der Beschichtungsflüssigkeit in der beschriebenen Weise und damit eine im wesentlichen gleichförmige Dicke der flüssigen Beschichtung über die Breite eines Bandes zu erhalten.

Eine Form der Düse zur Erzielung einer solchen seitlichen Bewegung des aus der Düse austretenden Fluids hat einen in der Mitte angeordneten Fluideinlaßkanal, der in Fluidverbindung mit einer inneren Plenumkammer steht und dessen Querschnittsfläche wenigstens das Mehrfache der Querschnittsfläche der Düsenöffnung aufweist.

Eine andere Ausbildungsform der Düsenvorrichtung für diesen Zweck weist eine Umlenkvorrichtung im Weg des durch die Düse strömenden Fluids auf, welche die Strömungsrichtung des Fluids verändert» um dem Fluid auf beiden Seiten von der Düsenmitte eine Bewegungskomponente in Richtung auf die Düsenkanten zu erteilen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Düsenvorrichtung sind die erwähnten Merkmale kombiniert mit einer sogenannten gebogenen Düsenaustrittsöffnung, falls die Verfahrensbedingungen einen etwas stärkeren Aufbau der Beschichtung im Mittelabschnitt des Bandes erwünscht erscheinen lassen.

Bei dem Verfahren wird das Fluid gegen eine flüssige Beschichtung gerichtet ι die sich auf einer Oberfläche eines bewegten Bandes befindet, wobei das Fluid auf die flüssige Beschichtung über die Breite des Bandes hinweg so auftrifft, daß auf beiden Seiten der Bandmitte eine Bewegungskomponente des Fluids in Richtung auf die jeweils zugehörige Bandkante vorhanden ist, wodurch überschüssige flüssige Beschichtung auf dem Band eine Bewegungskomponente in Richtung auf jede Bandkante erhält.

Die im Hauptpatent mit Bezug auf dessen Fig. 1 bis 6 beschriebene Ausführungsform der Beschichtungsflüssigkeitsdickenregelvorrichtung hat sich in der Verzinkungspraxis als sehr befriedigend erwiesen.

709847/1038

Die im Hauptpatent mit Bezug auf die Fig. 7 bis 10 beschriebene abgewandelte Düse ist sogar noch wirksamer im Hinblick auf die breitere Fluiddiffusion, die durch die Wandabschnitte 144 bewirkt wird. Jedoch wurde im Hauptpatent bereits angegeben, daß auch andere Formen von Düsen benutzt werden können, welche die Prinzipien der Erfindung benutzen, ähnlich wie die in den Fig. 1 bis 10 des Hauptpatents gezeigten Düsen, und welche andererseits nicht so wesentlich davon verschieden sind wie die in den Fig. 11 bis 13 gezeigte Düse. Solche anderen Düsen wurden einen zentralen Fluideinlaßkanal in eine Plenumkammer, wie einen Fluideinlaßkanal 46 und 146 in den erwähnten Fig. 1 bis 10 haben, wobei jedoch die Düse noch tiefer ausgebildet wäre, so daß der Fluideinlaßkanal weiter von der Düsenaustrittsöffnung zurückliegen würde und nicht so lang sein müßte, falls er überhaupt länglich gestaltet wäre. In einem solchen Fall wurden die den Wänden 144 entsprechenden Wände einen kleineren Winkel miteinander bilden.

Ein Vorteil derDüsenkonstruktionen der erwähnten Fig. 1 bis 10 des Hauptpatents, der bei einer solchen abgewandelten Ausführungsform nicht vorhanden wäre, ist der breite Strom von eintretendem Gas, der durch den Fluideinlaßkanal 46 bzw. 146 geformt wird, so daß er eine lange Abmessung längs der Düsenöffnung und damit über die Breite des Bandts hat und gleichzeitig der Bereich des höchsten Druckes in der Plenumkammer über einen größeren Abschnitt der Länge der Düsenöffnung verteilt ist.

In einer kompakten Düse ist die günstige Wirkung der länglichen Fluideinlaßkanäle auf die Gleichmäßigkeit der Entfernung von flüssiger Beschichtung über die Breite des Bandes von praktischer Bedeutung.

Obgleich die Erfindung nicht durch theoretische Überlegungen begrenzt ist, wird die Annahme erwähnt, daß dieser Effekt darauf beruht, daß die Massenstoßwirkung des in die Plenumkammer eintretenden Fluidstromes an irgend einem Punkt über die Länge des Eintritts in die Fluidaustrittsöffnung sich mit dem Quadrat des

709847/103

Abstandes zwischen diesem Punkt und dem nächsten Punkt des Fluideinlaßkanals verändert. Indem man also einen länglichen Fluideinlaßkanalvorsieht, der sich parallel zur Düsenaustrittsöffnung erstreckt, wird die Massenstoßwirkung des bewerten Gases in der Plenumkammer gleichmäßig über einen breiten Abschnitt der Fluidaustrittsöffnung der Düse verteilt, und das wiederum führt dazu ι daß im Mittelbereich des Bandes die endgültige Beschichtungsdicke nicht in nachteiliger Weise geringer ist als im restlichen Bereich der Breite des Bandes. Es sei bemerkt, daß in der täglichen Praxis eine etwas dünnere Beschichtung im mittleren Abschnitt des Bandes nicht unbedingt unerwünscht ist.

Zwar ist in der Ausbildungsform des Hauptpatentes die in der Plenumkammer durch die Oberfläche 52 gebildete Umlenkvorrichtung als coplanar mit der Düsenaustrittsöffnung gezeigt, jedoch vurde gleichzeitig festgestellt» daß ein befriedigender Betrieb auch erreicht werden kann, wenn der untere Gehäuseteil 28 bzw. 128 so ausgenommen ist, daß in ihm ein Hohlraum von gleicher Form vie der Hohlraum 38 oder 138 gebildet wird. In einem solchen Fall wäre die Umlenkvorrichtung der Boden des zusätzlich ausgefrästen Abschnitts des unteren Gehäuseteils 28 oder 128, der der Hohlraumbegrenzungsfläche 47 oder 147 in den gezeigten Ausführungsformen des Hauptpatentes entspricht.

Die vorliegende Zusatzpatentanmeldung ist nun auf eine solche abgewandelte Ausführungsform gerichtet und wird in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Hierin zeigen: Fig. 1 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Düse im Querschnitt, wobei zur Vereinfachung Teile weggelassen sind; Fig. 2 eine Explosionszeichnung der Düse;

Fig. 3 einen Teil eines Querschnitts der Düse durch ihre Mitte, wie in Fig. 1 gezeigt, und in vergrößertem Maßstab; und Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3

In der in diesen Fig. gezeigten abgewandelten Ausführungsform sind ähnliche Teile wie in den Fig. 7 bis 10 des Hauptpatents mit den gleichen Bezugszahlen, jedoch jeweils unter Addition der Zahl 100 versehen.

709847/1036

Der Vergleich der in beigefügten Zeichnungen dargestellten neuen Ausführungsform mit der Ausführungsform der Fig. 7 bis 10 des Hauptpatentes zeigt, daß die Prallfläche 152 der früheren Ausführungsform jetzt, bei der neuen Ausführungsform, als Prallfläche 252 auf die gleiche Höhe wie die Bodenwand des Hohlraums 136 im Gehäuseteil 128 der früheren Ausführungsform abgesenkt wurde. Gleichzeitig wurden die Wände des Fluideinlaßkanals 146 der früheren Düsenvorrichtung jetzt, beim Fluideintrittskanal 246 der neuen Ausführungsform als nach außen abgeschrägte Wände 245 ausgebildet. Obgleich die kleinste Querschnittsfläche des Fluideintrittskanals 246, wo dieser mit der Fluiddruckausgleichskammer 250 in Verbindung steht, im wesentlichen die gleiche ist wie bei den früheren Ausführungsformen, verringern die schrägen Wandabschnitte 245 die Wirbelbildung und dadurch hervorgerufene Drosselwirkung im Fluideinlaßkanal 246 im Vergleich mit den früheren Ausführungsformen. Unter den meisten Betriebsbedingungen liefern der sich erweiternde Fluideinlaßkanal 246 und die abgesenkte Prallfläche 252 eine gleichmäßigere Verteilung der aus der Fluidaustrittsöffnung über die Länge der Düse hinweg austretenden Fluidströmung. Die sich erweiternden Wandflächen 245 bewirken eine Diffusion des durch den Fluideintrittskanal 246 strömenden Gases nach außen, so daß das Gas bereits eine Bewegungskomponente in Richtung der Endabschnitte der Plenumkammer erhält und dadurch die Durchwirbelung in der Plenumkammer 231 beim Eintritt des Fluids in die Plenumkammer und Auftreffen auf die Prallfläche 252 verringert wird. Falls gewünscht kann die wirkung der schräg verlaufenden Wandflächen 245 durch im Fluideinlaßkanal 246 in ähnlicher Weise angeordnete Lamellen ergänzt werden, um die Wirbelbildung des auf die Prallfläche 252 auftreffenden Gases zu verringern, wobei die Strömungsrichtung des Fluids verändert wird und dieses in Richtung auf die Enden der Düse strömt. Aus dem gleichen Grund kann der Fluideinlaßkanal 246 aus einer Mehrzahl von benachbarten Einlaßkanälen bestehen, um die gleiche Wirkung wie ein einzelner Fluideinlaßkanal 246 mit oder ohne Lamellen zu liefern.

Die Bauweise der in den beigefügten Fig. Ibis 4 gezeigten Düse verringert deren Neigung, eine Beschichtung mit geringerem Beschichtungsgewicht im Mittelabschnitt des beschichteten Bandes

709847/1036

zu erzeugen. Diese Bauweise verstärkt auch die nach außen in Richtung auf die Außenabschnitte der Düse gerichtete Bewegungskomponente des Fluids und damit die aus der Fluidaustrittsöffnung in Richtung auf die Bandkanten strömende Fluidbewegungskomponente, Das geschieht durch Verringerung der Wirbelbildung im 'Mittelabschnitt der Düse und die stärkere Stromlinienwirkung der aus der vergrößerten Öffnung des Fluideinlaßkanals 246 nach unten und außen strömenden Fluids. Obgleich der Öffnungswinkel der Endwandabschnitte 245 des Fluideinlaßkanals 246 im gezeigten Beispiel 45° beträgt» ist dieser Winkel nicht kritisch, und die schrägen Kanalwände können noch stärker stromlinienförmig ausgebildet werden, indem man sie im Bogen nach außen verlaufen läßt, falls gewünscht. Die Düse gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung arbeitet am besten, wenn die Schrägstellung der Wände nur in Richtung der Längsabmessung der Düse vorhanden ist und die Breitendimension des Fluideinlaßkanals 246 vorzugsweise gleichmäßig ist, wie bei den früheren Ausführungsformen.

Aus dem Obigen ergibt sich, daß bei der neuen Ausführungsform der Fig. 1 bis 4 der Fluideinlaßkanal einen Abschnitt mit der kleinsten Querschnittsfläche und im Anschluß daran in Richtung des Fluidstroms einen in der Richtung der Längenabmessung der Düse nach außen schräg oder stromlinienförmig erweiterten Abschnitt aufweist.

709847/1036

. -40-Le e rs e

ite

Claims

PATENTANWALT

DR. HANS ULRICH MAY

D 8 MÖNCHEN 22, IHIERSCrISTRASSE 27 TELEGRAMME: MAYPATENT MÖNCHEN

TELEX 024487 PATOP 2721 197

TELEFON COeOJ 22S0S1

N-8-P-5/1521 München, 11. Mai 1977

610 CAMR)JB Dr.M/hs

National Steel Corporation in Pittsburgh, Pa. / USA

Vorrichtung zur Regelung der Dicke einer flüssigen Beschichtung eines kontinuierlichen durchlaufenden

Bandes
(Zusatz zu Patent P 26 OO 838.8)

Patentansprüche

Vorrichtung zur Regelung der Dicke einer Beschichtung mittels des Verfahrens gemäß Patent P 26 00 838.8 mit einer Düse, welche einen Fluidstrom gegen eine Oberfläche eines vorbeilaufenden Bandes richtet, um überschüssige Beschichtungsflüssigkeit von dieser Oberfläche zu entfernen, und folgende Merkmale aufweist:

a) ein längliches Düsengehäuse, das quer zur Länge des Bandes angeordnet werden kann;

b) eine längliche Plenumkammer, die vom Düsengehäuse umschlossen ist;

c) eine eine Fluidaustrittsöffnung bildende Vorrichtung, die sich längs der Länge des Düsengehäuses erstreckt und die . Plenumkammer mit der Umgebung des Düsengehäuses verbindet;

709847/1036

ORIGINAL INSPECTED

d) eine einen Fluideinlaßkanal bildende Vorrichtung im Düsengehäuse, die in Fluidverbindung mit der Plenumkammer steht und

e) eine Umlenkvorrichtung, die im Weg des vom Fluideinlaßkanal durch die Plenumkammer und die Fluidaustrittsoffnung strömenden Fluids angeordnet und so geformt ist, daß sie die Bewegungsrichtung des durch den Fluideintrittskanal gehenden und auf die Umlenkvorrichtung treffenden Fluids verändert, um dem von jedem Endabschnitt der Fluidaus tritt soff nung austretenden Fluid eine Bewegung zu verleihen, die eine parallel zu der entsprechenden Oberfläche des Bandes und auf die entsprechende Kante des Bandes hin gerichtete Komponente aufweist, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die den Fluideinlaßkanal bildende Vorrichtung (246) eine Vorrichtung (245) zum Diffundieren des durch den Fluideinlaßkanal nach außen in Richtung auf die Endabschnitte der Plenumkammer (234) strömenden Fluids aufweist, so daß das durch den Fluideinlaßkanal strömende Fluid eine auf die Endabschnitte der Plenumkammer hin gerichtete Bewegungskomponente aufweist und die Wirbelbildung des Fluids in der Plenumkammer entsprechend verringert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Längenabmessung der kleinsten Querschnittsfläche der den Fluideintrittskanal bildenden Vorrichtung (246) zwischen etwa 1/10 und etwa 1/2 der Länge der die Fluidaustrittsöffnung

709847/103 ο

bildenden Vorrichtung (234) beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» daß die die Fluidaustrittsöffnung (234) bildende Vorrichtung eine sich längs der Plenumkammer (231) erstreckende Fluideinlaßöffnung (246), eine sich längs der Außenseite des Düsengehäuses (228, 229) erstreckende Fluidaustrittsöffnung (234) und eine Durchlaßvorrichtung (235) aufweist» welche den Fluideinlaßkanal (246) und die Fluidaustrittsöffnung (234) verbindet, eine größere Länge als Breite in einer zur Längenabmessung des Düsenkörpers normalen Ebene und außerdem eine Symmetrieebene aufweist,und daß die Umlenkvorrichtung (252) eine ebene Oberfläche aufweist, die parallel zur Symmetrieebene der Durchlaßvorrichtung (235)» jedoch in einem Abstand von dieser auf der vom Fluideinlaß— kanal abgelegenen Seite der Symmetrieebene verläuft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet» daß

die ebene Oberfläche der Umlenkvorrichtung (252) vom Boden

(231.
der Plenumkammer 236) gebildet ist.

709847/103B