DE3026132C2

DE3026132C2 -

Info

Publication number: DE3026132C2
Application number: DE3026132A
Authority: DE
Inventors: Carl Prof. Dr.-Ing. 5100 Aachen De Kramer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-07-10
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1990-12-06
Also published as: CA1152928A; DE3026132A1; US4394950A

Description

Die Erfindung betrifft ein Düsensystem zur schwebenden Führung von Materialbahnen mittels eines Beblasungsmediums mit quer zur Transportrichtung der Materialbahn angeordneten Düsenkästen, mit jeweils zwei, quer zur Transportrichtung der Materialbahn verlaufenden Schlitzdüsen und mit Loch düsen zwischen den Schlitzdüsen.

Es sind verschiedene Ausführungsformen von Düsensystemen für die schwebende Führung von Materialbahnen bekannt; hierzu sollen beispielsweise die DE-OS 16 29 041, die DE-OS 16 29 029, die DE-AS 25 24 168, die DE-AS 26 13 135, die DE-OS 26 15 258, die DE-PS 21 20 805 und die DE-OS 24 50 000 genannt werden.

Bei diesen bekannten Düsensystemen treten jedoch inso fern Schwierigkeiten auf, als das Beblasungsmedium von der Seite her in den Düsenkasten eingeführt wird und da durch in Richtung der Düsenkasten strömt; dies führt dazu, daß die aus den Schlitzdüsen bzw. Lochdüsen austre tende Strömung eine relativ starke Komponente in dieser Richtung hat, also nicht senkrecht aus dem Düsenkasten aus tritt und damit nicht senkrecht auf die Materialbahn auf trifft. Der dadurch entstehende, von der Senkrechten ab weichende Winkel zwischen den Schlitz- bzw. Lochstrahlen und der Materialbahn führt zu einer Verringerung der er zeugten Tragkraft, die wiederum nur durch die aufwendige Erhöhung des Strömungsvolumens kompensiert werden kann. Außerdem kommt es dadurch an den seitlichen Rändern der Materialbahn zu Instabilitäten, die sich insbesondere bei langen Anlagen stark bemerkbar machen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Düsensystem der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem die Strömung durch einfache konstruktive Maßnah men so geführt wird, daß sie praktisch senkrecht aus dem Düsenkasten austritt.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbeson dere darauf, daß die seitlich in den Düsenkasten eintre tende Strömung des Beblasungsmediums durch das Leit schaufelgitter so weit umgelenkt wird, daß praktisch keine Querströmung in Richtung der Düsenkastenachse mehr auf tritt. Diese umgelenkte Strömung wird in dem Diffusor rela tiv stark verzögert, wodurch sich die in der Zuströmung des Düsenkastens evtl. noch enthaltende, geringe Impulstrom komponente quer zur Transportrichtung der Materialbahn derart verringert, daß die Materialbahn von einer prak tisch senkrecht austretenden Strömung beaufschlagt wird. Damit wird also die gesamte, auf die Materialbahn auf treffende Strömung in die entsprechende Tragkraft umge setzt, so daß sich eine sehr gute Ausnutzung des vor handenen Strömungsvolumens ergibt. Außerdem werden die seitlichen Ränder der Materialbahn stabilisiert.

Der Austrittswiderstand des Diffusors wird nach einer bevorzugten Ausführungsform durch einen perforierten Rechteck-Blechstreifen gebildet, wobei die Perforationen die Lochdüsen und der Zwischenraum zwischen den Längskan ten des Rechteck-Blechstreifens und den Seitenwänden des Düsenkastens die Schlitzdüsen bilden. Durch Änderung der Breite des Rechteck-Blechstreifens bei konstanter Breite des Düsenkastens sowie durch Änderung der Größe und Zahl der Lochdüsen kann dieser Rechteck-Blechstreifen und damit das Düsensystem unterschiedlichen Anforderungen angepaßt werden. Denn die bisher üblichen Düsensysteme, wie sie beispielsweise aus obigen Schutzrechten bzw. Schutzrechtanmeldungen hervorgehen, sind auf die Lösung einer bestimmten Spezialaufgabe hin ausgebildet. Wenn nun eine mit einem solchen Düsensystem bestückte Anlage für einen anderen Zweck eingesetzt werden soll, oder wenn die Betriebsweise der Anlage wegen einer Änderung des zu führenden bzw. zu behandelnden Produktes, nämlich der Materialbahn, modifiziert werden muß, so ist dies im allgemeinen nur durch aufwendige Umbauten, beispiels weise durch Auswechslung des gesamten Düsensystemes, mög lich.

Außerdem ändern sich beispielsweise bei Schwebetrocknern für im Durchlauf zu trocknende, beidseitig beschichtete Bänder die Anforderungen an das Düsensystem in Abhängig keit von den aufgebrachten Beschichtungsmitteln über die Länge des Schwebetrockners wesentlich, so daß die optimale Beaufschlagungsart durch das Düsensystem in vie len Fällen nicht von vornherein festgelegt werden kann. Ein Grund, der eine Änderung der Beaufschlagungsart er forderlich macht, kann beispielsweise in einer unter schiedlichen Änderung der Viskosität des Beschichtungs mittels mit ansteigender Temperatur an der Bandoberfläche beim Durchlaufen des Schwebetrockners liegen.

Ein weiterer wesentlicher Grund für eine Änderung der Beaufschlagungsart der auf die zu führende Materialbahn auftreffenen Strömung ergibt sich insbesondere bei Anlagen für breite Bahnen mit hohen thermischen Ausdeh nungskoeffizienten im Übergang zwischen Heiz- und Kühl zone. Erfolgt beispielsweise beim Übergang von der Heiz zone in die Kühlzone die Kühlung zu plötzlich, so können sich in der Materialbahn durch die thermische Quer kontraktion Längsfalten bilden, die zu einem instabilen Bandzustand und zu erheblichen Betriebsstörungen führen.

Schließlich wird noch angestrebt, gleichartige Anlagen typen für unterschiedliche Bahndicken, Bahnspannungen und Bahnmaterialien herzustellen, ohne daß jeweils in Konstruktion und Fertigung stark voneinander abwei chende Düsensysteme verwendet werden müssen.

Diese Flexibilität, wie sie bei den bekannten Düsen systemen nicht möglich war, wird bei dem erfindungsge mäßen Düsensystem dadurch erreicht, daß der als Austritts widerstand dienende, perforierte Rechteck-Blechstreifen lösbar und damit auswechselbar an dem Düsenkasten ange bracht wird. Durch einfachen Austausch eines solchen Rechteck-Blechstreifens können die Breite der Schlitz düsen und damit der Schlitzstrahlen einerseits sowie die Größe und Zahl der Lochdüsen und damit der Lochstrahlen andererseits im weiten Umfang variiert werden, um ent sprechend den entstehenden Anforderungen Tragkraft und erzielten Wärmeübergang zu ändern, wie im folgenden noch im Detail erläutert werden soll.

Es ist also nicht mehr der aufwendige Austausch des ge samten Düsensystems erforderlich, sondern es muß nur ein einziges, relativ einfaches und damit leicht herzustellen des Bauteil, nämlich der Rechteck-Blechstreifen, ausge wechselt werden, um auch stark unterschiedliche Anforde rungen an das Düsensystem zu erfüllen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs beispiels unter Bezugnahme auf die schema tischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Düsen kastens,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Düsenkasten,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Düsenkasten mit dem Diffusor, dem Leitschaufelgitter und dem durch einen auswechselbaren Recht eck-Blechstreifen gebildeten Düsenkörper,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Rechteck-Blechstrei fen,

Fig. 4a und 4b die Befestigung des Rechteck-Blech streifens an dem Düsenkasten,

Fig. 5 eine Kurvendarstellung der Beziehung zwischen dem Tragkraft-Koeffizienten c _p und der offenen Düsenfläche f _D für verschiedene Ausführungs formen des Düsensystems, und

Fig. 6 eine Kurvendarstellung der Beziehung zwischen dem Wärmeübergangs-Koeffizienten α und der offenen Düsenfläche f _D für verschiedene Düsen systeme.

Wie man insbesondere in Fig. 1 erkennen kann, weist der insgesamt durch das Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Düsen kasten einen rechteckigen Querschnitt auf. Dieser Düsenkasten 1 steht mit einer nicht dargestellten Quelle für das gasförmige Beblasungsmedium in Verbindung, wobei das Beblasungsmedium seitlich, also gemäß der Dar stellung in Fig. 1 durch das offene Ende in den Düsenkasten 1 einströmt.

Von dem freien, unteren Innenraum des Düsenkastens 1 strömt das Beblasungsmedium durch ein Leit schaufelgitter 4 und wird dabei so weit umgelenkt, daß hinter dem Leitschaufelgitter 4 praktisch keine Quer strömung in Richtung der Düsenkastenachse mehr auftritt, sich also die ursprüngliche seitliche Strömung des Be blasungsmediums nicht mehr bemerkbar macht.

An das Leitschaufelgitter 4 schließt sich ein Diffusor 5 an, der die im Leitschaufelgitter 4 umgelenkte Strömung verzögert. Dieser Diffusor 5 wird durch zwei an den Seiten des Leitschaufelgitters 4 beginnende Bleche ge bildet, die vom oberen Rand des Leitschaufelgitters 4 mit einer leichten Neigung nach oben bis zur Innenwand des Düsenkastens 1 verlaufen, wie man ins besondere in Fig. 3 erkennen kann.

Da das Verhältnis der Breite des Düsenkastens 1 zu der Breite der Leitschaufelgitter 4, d. h., der Breite des von dem Beblasungsmediums in dem Leitschaufelgitter 4 durchströmten Kanals, relativ groß ist, ergibt sich eine entsprechend hohe Verzögerung, die die in der Zuströmung des Düsenkastens 1 evtl. noch vorhandene, geringe Impuls stromkomponente quer zur Transportrichtung des Bandes, also in Längsrichtung des Düsenkastens 1, in der Weise verringert, daß das über den Düsenkasten 1 hinwegtranspor tierte, zu führende Band durch eine praktisch senkrecht austretende Strömung beaufschlagt wird.

Dieser senkrechte Austritt der Strömung ist wesentlich für das seitliche Verlaufen der Materialbahn, wie es insbesondere bei langen Anlagen auftritt, jedoch durch die hier besprochenen Maßnahmen vermieden werden kann.

Der Diffusor 5 wird nach oben durch einen Rechteck- Blechstreifen 6 abgedeckt, dessen Breite etwas geringer als die Breite des Düsenkastens 1 ist, so daß zwischen den Längskanten des Rechteck-Blechstreifens 6 und den Innenkanten der oberen Ränder des Düsenkastens 1 Schlitz düsen 2 entstehen, wie man insbesondere in den Fig. 1 und 3 erkennen kann. Außerdem ist der Rechteck-Blech streifen 6, der die Funktion des Düsenkörpers erfüllt, mit kreisförmigen Lochdüsen 3 versehen, wie man insbe sondere in den Fig. 1 und 4 erkennen kann.

Dieser Rechteck-Blechstreifen 6 dient also als Austritts widerstand für das in dem Diffusor 5 verzögerte Beblasungs medium, so daß die senkrecht zur Düsenkastenachse aus tretende Strömung mit relativ hoher Geschwindigkeit auf die Materialbahn trifft.

Wie man in Fig. 4 erkennen kann, liegen die Mittelpunkte der Lochdüsen in dem Rechteckblechstreifen 6 auf den Eckpunkten gleichseitiger Dreiecke, wodurch sich eine sehr gleichmäßige Verteilung der aus den Lochdüsen 3 austretenden Strömung und damit eine gleichmäßige Be aufschlagung der Materialbahn mit dieser Strömung er geben.

Da die für die Behandlung der Materialbahn wesentlichen Eigenschaften der Strömung, insbesondere das Strömungs volumen, die Strömungsgeschwindigkeit und die räumliche Verteilung der Strömung auf die Schlitzdüsen 2 bzw. die Lochdüsen 3 von der Ausgestaltung des Rechteck-Blech streifens 6 abhängt, wird der Rechteck-Blechstreifen 6 abnehmbar und damit austauschbar an dem Düsenkasten 1 befestigt. Zu diesem Zweck sind am oberen Ende des Düsen kastens 1 etwas unterhalb des Rechteck-Blechstreifens 6 Querstäbe 8 vorgesehen (sh. die Fig. 1 und 3), die senk recht zur Längsrichtung des Düsenkastens 1, also in Trans portrichtung der Materialbahn, verlaufen. Diese Quer stäbe 8 haben einen kreisförmigen Querschnitt, wie man in Fig. 4b erkennen kann, und dienen auch zur Stabili sierung der Düsenkastenkonstruktion. Außerdem werden die Querstäbe 8 von Laschen 7 hintergriffen, die an dem Rechteck-Blechstreifen 6 angebracht, beispielsweise an geschweißt sind, wodurch der Rechteckblechstreifen 6 formschlüssig und damit abnehmbar an den Querstäben 8 angebracht ist. Weiterhin sind an den Querstäben 8 block förmige Vorsprünge 9 (sh. Fig. 3) befestigt, die einen genau definierten Abstand voneinander und von den Innen wänden des Düsenkastens 1 haben. Die Breite der Laschen 7 ist etwas kleiner als der Abstand zwischen den Vorsprün gen 9, so daß die Laschen 7 zwischen die Vorsprünge 9 eingeführt und dadurch der Rechteckblechstreifen 6 zwischen den Innenwänden des Düsenkastens 1 zentriert wer den kann. Dadurch ergibt sich ohne weitere Justierung eine genau definierte Breite der Schlitzdüsen 2 an den Rändern des Düsenkastens 1 und damit der aus den Schlitzdüsen 2 aus tretenden Schlitzstrahlen.

Am Ende des Düsenkastens 1 ist der Rechteck-Blechstreifen 6 in einem Winkel von 90° umgebogen, so daß ein Schenkel 11 entsteht, wie man in Fig. 4a erkennen kann; der Schen kel 11 ist auf einen Bolzen 12 aufgeschoben, der in das Abschlußblech 10 des Düsenkastens 1 eingeschweißt ist.

Der Rechteck-Blechstreifen 6 wird also bereits bei der Montage in bezug auf den Düsenkasten 1 ausgerichtet und formschlüssig gehalten, so daß er ohne großen Aufwand ausgetauscht werden kann.

Wie man in Fig. 3 erkennt, befindet sich der Rechteck- Blechstreifen etwas unter den Oberkanten der Seitenwände des Düsenkastens 1, so daß zwischen den oberen Enden der Seitenwände des Düsenkastens 1 und dem Rechteck-Blechstrei fen 6 eine Mulde entsteht, die insbesondere bei kleinem Bahnabstand die Tragkraft verbessert.

Die Breite der Schlitzdüse 2 und damit der Schlitzstrah len hängt bei konstanter Breite des Düsenkastens 1 nur von der Breite des Rechteck-Blechstreifens 6 ab, d. h., durch Änderung der Breite des Rechteck-Blechstreifens 6 kann auch die Breite der Schlitzstrahlen variiert werden. Soll das Düsensystem beispielsweise eine hohe Tragkraft und einen mäßigen Wärmeübergang von dem Be blasungsmedium auf die zu führende Materialbahn haben, so müssen breitere Schlitzstrahlen und ein geringerer Anteil von Lochdüsen 3 verwendet werden.

Wird ein hoher Wärmeübergang angestrebt, so muß die Fläche der Lochdüsen 3 entsprechend vergrößert und außer dem der Durchmesser der Lochdüsen 3 so ausgewählt werden, daß die zu behandelnde Materialbahn noch vom Kernstrahl der aus den Lochdüsen 3 austretenden Strömung beauf schlagt wird.

Durch Verwendung eines Rechteck-Blechstreifens 6 mit ent sprechender Breite und entsprechender Zahl und Größe der Lochdüsen 3 läßt sich bei einem solchen Düsensystem die Tragkraft in weiten Grenzen in Abhängigkeit vom angestrebten Wärmeübergang sowie umgekehrt variieren.

Diese Zusammenhänge sind aus den Diagrammen in den Fig. 5 und 6 zu erkennen. Das Diagramm 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Tragkraft-Koeffizienten c _p und der auf die gesamte Düsenkastenfläche bezogenen, offenen Düsenfläche f _D für verschiedene Ausführungsformen eines sol chen Düsensystems. Dabei ist der Tragkraft-Koeffizient c _p als das Verhältnis der flächenbezogenen Tragkraft bei einseitiger Beblasung zum Düsenstaudruck definiert. In dem Diagramm bezeichnen b die Breite der Schlitzdüsen 2, d den Durchmesser der Lochdüsen 3, t die Teilung der Düsenarme, B die Breite der Düsenarme und H den Abstand der Bahn von dem Düsenkasten. Man kann aus Fig. 5 erkennen, daß im wesentlichen der Tragkraft-Koeffizient c _p mit zu nehmender Durchlässigkeit des Düsenherdes, d. h., des Rechteck-Blechstreifens 6, also wachsendem f _D, zunimmt.

In dem Diagramm nach Fig. 6 ist für die gleichen Düsen systeme der Wärmeübergangs-Koeffizient α, der bei ver gleichbarer Versuchstechnik für die verschiedenen Düsen systeme gemessen wurde, ebenfalls über der Durchlässig keit des Düsenkastens 1 aufgetragen. Man kann aus Fig. 6 erkennen, daß in Abhängigkeit von der Aufteilung der Düsenfläche auf Lochstrahlen durch die Lochdüsen 3 oder auf Schlitzstrahlen durch die Schlitzdüsen 2 bei gleicher Düsendurchlässigkeit stark unterschiedliche Wärmeübergangs- Koeffizienten erreicht oder daß umgekehrt der gleiche Wärme übergangs-Koeffizient bei ziemlich unterschiedlichen, rela tiven Düsenflächen erhalten werden. Außerdem zeigt dieses Diagramm auf, daß eine Steigerung des Wärmeübergangs ins besondere durch eine Vergrößerung des Anteils der Loch strahlen erzielt wird, während sich eine Vergrößerung des Anteils der Schlitzdüsen 2 und damit der Schlitz strahlen weniger stark auf den Wärmeübergangs-Koeffizienten auswirkt.

Bei einer Lacktrockungsanlage, mit der eine mit einer empfindlichen Beschichtung versehene Materialbahn schwebend geführt werden soll, sollte man einen Rechteck-Blechstreifen 6 verwenden, der zu relativ schmalen Schlitzdüsen 2 führt, jedoch eine relativ starke Perforation mit relativ kleinen Lochdüsen 3 hat, um zu vermeiden, daß die empfindliche Oberfläche der Materialbahn durch Kernstrahlen beauf schlagt wird, was Markierungen auf der Oberfläche der Materialbahn zur Folge haben könnte.

Claims

1. Düsensystem zur schwebenden Führung von Materialbahnen mittels eines Beblasungsmediums

a) mit quer zur Transportrichtung der Materialbahn angeordneten Düsenkästen,
b) mit jeweils zwei, quer zur Transportrichtung der Materialbahn verlaufenden Schlitzdüsen, und
c) mit Lochdüsen zwischen den Schlitzdüsen,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

d) parallel zur Düsenkastenachse ist ein Leitschaufelgitter (4) für das zugeführte Beblasungsmedium angeordnet;
e) das Leitschaufelgitter (4) erstreckt sich längs des Düsenkastens (1) und weist seitliche Begrenzungen auf;
f) die Leitschaufelflächen erstrecken sich in Transportrichtung der Materialbahn;
g) ein Diffusor (5) wird durch an das Leitschaufelgitter (4) an schließende Flächen, die von den Oberkanten der seitlichen Begrenzungen des Leitschau felgitters (4) in Strömungsrichtung bis zur Innenwand des Düsen kastens (1) verlaufen gebildet;
h) ein Austrittswiderstand des Diffusors (5) wird durch einen Düsen körper (6) mit einer dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßten, die Lochdüsen bildenden Perforation (3) gebildet; und
i) die Breite des Düsenkörpers (6) ist etwas geringer als die Breite des Düsenkastens (1), um mit den Innenwänden des Düsenkastens (1) die Schlitzdüsen (2) zu bilden.

2. Düsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen des Diffusors (5) durch Bleche gebildet werden.

3. Düsensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Düsenkörper (6) durch einen perforierten Recht eck-Blechstreifen gebildet wird.

4. Düsensystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mittelpunkte der Lochdüsen (3) des Rechteck-Blech streifens (6) auf den Eckpunkten gleichseitiger Dreiecke liegen.

5. Düsensystem nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Rechteck-Blechstreifen (6) auswechselbar an dem Düsenkasten (1) befestigt ist.

6. Düsensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechteck-Blechstreifen (6) dem Diffusor (5) zugewandte Laschen (7) aufweist, die formschlüssig von Querstäben (8) des Düsenkastens (1) gehalten werden.

7. Düsensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstäbe (8) seitliche Anschläge (9) für die Zentrierung der La schen (7) und damit das Rechteck-Blechstreifens (6) zwischen den Seitenwänden des Düsenkastens (1) aufweisen.

8. Düsensystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der auswechselbare Rechteck-Blechstreifen (6) am Ende des Düsenkastens (1) eine umgebogene Lasche (11) aufweist, die auf einen an dem Düsenkasten (1) befestigten Bolzen (12) aufgeschoben ist.