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Verfahren und Vorrichtung zur fortlaufenden Förderung eines biegsamen
Bandes aus festem Werkstoff, z. B. Metall, durch ein Bad oder eine Kammer
Viele Industriezweige,
und vor allem diejenigen, die Metalle verarbeiten, verwenden als Ausgangs material
Halbfertigerzeugnisse, die ihnen als biegsame Gebilde von großer Länge angeliefert
werdeii. Diese Gebilde können z. B. die Gestalt voll Bändern, von Drähten oder Fäden
haben. Wenn im folgenden der Einfachheit halber nur von Bändern die Rede ist, so
soll dieser Begriff sowohl ebene als auch einen Profilquerschnitt aufweisende Bänder
und im weiteren Sinne auch Drähte und Fäden einschließen, die aus einem festen Werkstoff,
z. B.
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Metall, bestehen. Es kommen die Fälle in Betracht, in denen das Band
von großer Länge eine solche Biegsamkeit besitzt, daß es auf einem Halter In Gestalt
einer Spirale oder Spule aufgewickelt werden oder irgendeine andere verkleinerte
Gestalt annehmen kann, in der es zusammengelegt wird und die geeignet ist, seinen
Umfang möglichst zu vermindern, ohne den Eigenschaften des Werkstoffes zu schaden,
aus dem das Band besteht.
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Diese verkleinerte Gestalt des Bandes, die für die Lagerung, den
Transport und die Hantierung des Bandes günstig ist, ist für gewisse Vorbehandlungsverfahren,
denen das Material unterworfen werden muß, wenig geeignet. Das gilt z. B. für die
Oberflächenbehandlung wie für das Beizen von Metallbändern, die in Form von Spulen
angeliefert werden. In diesem Falle ist es nicht möglich, durch unmittelbare Einwirkung
auf die Spulen eine einwandfreic Beizung zu erzielen. Da die einzelnen
Windungen
der Spulen zusammenhängen, ist es unbedingt nötig, sie zu trennen, damit die den
Beizvorgang bewirkenden Flüssigkeiten zwischen die Windungen gelangen können. Alle
zu diesem Zweck bisher getroffenen bekannten Maßnahmen, die z. B. darin bestehen,
daß den Windungen eine Wellenform erteilt wird oder daß Keile zwischen die Windungen
eingelegt werden, sind nicht geeignet, die Berührung zwischen den einzelnen Windungen
zu beseitigen. Die Folge hiervon sind z. B. gelbe Flecken und Niederschläge auf
dem Metallband, die von Rückständen aus der Beizflüssigkeit herrühren und die für
die weitere Verarbeitung des Materials recht nachteilig sind.
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Aus diesem Grunde ist man in allen denjenigen Fällen, in denen die
spätere Verarbeitung eine vollkommene Beizung erfordert, z. B. Kaltwalzen, Herstellung
von geschweißten Rohren usw., gezwungen, die das Band enthaltende Spule abzuwickeln
und das abgewickelte Band einen geradlinigen Weg durch die verschiedenen Behandlungsbäder
nehmcn zu lassen. Diese Art der Förderung und Bewegung des Bandes wird sowohl für
dessen Durchgang durch Behandlungskammern als auch für das Durchlaufen von Behandlungsbädern
verwendet.
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Sie bringt die große Unannehmlishkeit mit sich, daß sie sehr lange
Behandlungseinrichtungen und entsprechend ausgedehnte Bauten erfordert.
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Wenn z. B. in einem Falle des Beizens das Metall 5 Minuten mit der
Badflüssigkeit in Berührung bleiben und wenn die Fertigungskapazität 10 in Band
in der Minute betragen soll, muß die Wanne eine Mindestlänge von 10 X 5 = 50 m haben.
Verartige Einrichtungen sind schon allein wegen ihrer Ausdehnung sehr kostspielig,
denn sie erfordern besonders anzufertigende Wannen und weiträumige Baulichkeiten.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die vorgenannten Übelstände
zu beseitigen. Zu diesem Zweck wird das Band, das in verkleinerter Gestalt z. B.
zu einer Spule zusammengelegt ist, gezwungen, sich nach einer Schraubenlinie abzuwikkeln
und sich in dieser Form durch die Behandlungsräume zu bewegen, um gegebenenfalls
nach der Behandlung wieder in verkleinerter Gestalt, z. B. zu einer Spule, zusammengelegt
zu werden.
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Um zu erreichen, daß das Band möglichst die vorgeschriebene Form der
Schraubenlinie beibehält, ist es zweckmäßig, ihm beim Abwickeln eine Querwölbung
zu erteilen, die gegebenenfalls vor dem Aufwickeln wieder aufgehoben wird.
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Gemäß der Erfindung besteht die Vorrichtung zur Durchführung des
obengenannten Verfahrens zunächst aus von einem Motor über ein Getriebe angetriebenen
Förderrollen, die das Band z. B. von einer Spule abwickeln, die auf einer Haspel
angeordnet ist, und ihm eine Krümmung gemäß einer Schraubenlinie erteilen. Zur Herstellung
der Querwölbung können die beiden Rollen des letzten Förderrollenpaares eine konkave
bzw. eine konvexe Auflagefläche besitzen.
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Um den gleichmäßigen Weitertransport des Bandes durch die Bäder zu
gewährleisten, kann eine in der Längsrichtung der Behandlungseinrichtung oberhalb
der Bäder angeordnete, an den beiden Enden der Einrichtung in Trägern gelagerte,
umlaufende Welle vorgesehen sein, auf der die oberen Windungen des schraubenförmigen
Bandes hängen und deren Umfangsgeschwindigkeit zweckmäßig derjenigen des auf ihr
aufliegenden Bandes entspricht. Um zu erreichen, daß der Abstand der Windungen der
durch das Band gebildeten Schraube konstant bleibt, können oberhalb der Wannen Querstäbe
angeordnet sein, die in solchen Entfernungen voneinander auf den Längswänden der
Wannen befestigt sind, daß sie die Windungen des schraubenförmigen Bandes in dem
erforderlichen Abstand voneinander halten.
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Zum Herausziehen des Bandes aus der Behandlungseinrichtung dienen
zweckmäßig von einem Motor über ein Getriebe angetriebene Förderrollen, die das
Band vorzugsweise einer motorgetriebenen Aufwickelvorrichtung, z. B. einer auf einer
Haspel angeordneten Spule, zuführen Wenn man aus irgendwelchen Gründen davon absehen
muß, dem Band eine Querwölbung zu erteilen, kann zur Aufrechterhaltung der gleichmäßigen
Geschwindigkeit und der schraubenförmigen Gestalt des Bandes die Einrichtung auch
so getroffen sein, daß auf der über den Bädern in der Längsrichtung angeordneten
umlaufenden Welle und den diese berührenden Bandteilen Rollen mit ihrem Eigengewicht
frei aufliegen, die durch Reibung von zwei weiteren Wellen mitgenommen werden, die
oberhalb der Welle parallel zu dieser angeordnet sind und im umgekehrten Drehsinn
wie diese umlaufen.
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Die Vorteile der Erfindung liegen auf der Hand, wenn man wiederum
das bereits obengenannte Beispiel betrachtet, bei dem ein Metallband 5 Minuten lang
durch Eintauchen in ein Bad behandelt wird und bei dem 10 m dieses Bandes in der
Minute behandelt werden sollen. Wenn das Band, wie es die Erfindung vorschreibt,
in die Form einer Schraubenlinie übergeführt worden ist, derenGanghöhe o,Iom und
deren Durchmesser i,6om beträgt, und wenn zwei Drittel der Schraube, bezogen auf
die Höhe, auf einer Wannenlällge von o,Iom eingetaucht sind, so ist die Länge des
eingetauchten Bandes ungefähr 3, ru X I,60 X 2/3 = 3,35 m. Es genügt also bei dem
Verfahren gemäß der Erfindung eine Wannenlänge von I m, um 33,50 m Band einzu tauchen;
eine Wanne von 1,50 m Länge ergibt somit mit dem neuen Verfahren die gleiche Leistung
wie eine Wanne von 50 m Länge bei Anwendung des bekannten Verfahrens mit dem geradlinigen
Durchgang des Bandes durch die Behandlungsbäder.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Verminderung der
Wärme- und Verdunstungsverluste des Behandlungsmittels infolge der Verringerung
der Abstrahlungs- und der Verdunstungsoberflächen. Auch ist es wesentlich einfacher,
die neue Vorrichtung gegen die umgebende Atmosphäre abzuschirmen.
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Das neue Verfahren hat weiterhin den Vorteil,
daß
kein mechanisches Fördermittel in das Bad oder die Behandlungskammer hineinragt.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung, der besonders dann in Erscheinung
tritt, wenn das Band in Spiralform aufgewickelt ist, besteht in einer Verminderung
der für die Förderung des Bandes erforderlichen Energie. Das Getriebe zum Herausziehen
des Bandes kann schwächer und die Antriebskraft geringer sein als in dem bekannten
Falle, in welchem das Band einen geradlinigen Weg durch tlie el0aii dlnugseinrichtung
ii immt. Schließlich wird atlas Metall auch infolge der ihm erteilten Deformation
weicher, was fiir die weitere Bearbeitung unter Umst,:ii'den von Vorteil ist. Auch
kann sich der Eintritt und der Austritt des Bandes in die Wanne oder die Kammer
bzw. aus diesen ohne wesentliche Abweichung genau auf dem vorgeschriebenen Wege
vollziehen, was in dem Falle der geradlinigen Führung des Bandes nicht zutrifft.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß sich auf dern einer .Schraubenlinie entsprechenden
Weg des Bandes dessen Richtung dauernd ändert, wodurch die Gleichmäßigkeit der Einwirkung
der Eehandlungsmittel gewährleistet wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, tlie eine Anlage zum Beizen
von Stahlbändern darstellt, in einer Draufsicht, Fig. 2 dieselbe Vorrichtung in
einem senkrechten Schnitt gemäß der Linie II-II der Fig. I, Fig. 3 die Abwickelvorrichtung
für das zu behandelnde Stahlwand in einem seitlichen Schnitt gemäß der Linie III-III
der Fig. I, Fig. 4 die Förderrollen der Ahwickelvorrichtung in Aiisiclot, Fig. 5
eine andere Ausführungsform der Erflitdung die wiederum eine Anlage zum Beizen von
Stahll)ändern darstellt, in einem senkrechten Schnitt, Fig. 6 die Vorrichtung gemäß
Fig. 5 in schematischer Darstellung in einem seitlichen Schnitt.
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Die Heizanlage für die Bänder umfaßt wie üblich drei Miannen A, n
und C mit folgendem Inhalt: einem sauren Uad, im allgemeinen Schwefelsäure, einem
basischen Bad, im allgemeinen Kalkwasser, und einem S1)üll)a(l, in allgemeinen Wasser.
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I)ie Spule 1, zu der das Band F zusammengerollt ist, befindet sich
auf einer Haspel 2 und kann sich frei auf einer Achse 2' drehen, die in einem Gestell
3 gelagert ist.
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Ein Elektromotor M treiht unter Vermittlung eines in einem Gehäuse
4 enthaltenen Getriebes zwei äußereFörderrollen 5 und 5' an, die unmittelbar übereinanderliegen
und konkave bzw. konvexe Auflageflächen besitzen. Die Förderrollen 5 und 5' sind
auf Achsen 6 und 6' befestigt, die durch das Gehäuse 4 hindurchgehen. Zwei zylindrische
Förderrollen 7 sind auf Achsen 8 befestigt, die ebenfalls durch das Gehäuse 4 hindurchgehen.
Wenigstens eine dieser Förderrollen 7 wird von dem Elektromotor ! angetrieben, während
die andere sodann lose umläuft. Eine andere Förderrolle 9 läuft lose auf ihrer Achse
I0, die an dem Gehäuse 4 befestigt ist. Um den Anpreßdruck der Förderrollen 5 und
5' sowie der Rollen 7 und die Lage der Rolle 9, die die Krümmung der Schraubenlinie
H bestimmt, regeln zu können, sind Einstellschrauben V, V' und V" vorgesehen.
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Der Aufbau des Gehäuses 4 und seines Getriebes entspricht demjenigen
von Maschinen, wie sie üblicherweise für die Herstellung von Kotflügeln und Fahrradfelgen
verwendet werden. Unter der Wirkung dieses Getriebes nimmt das Band F die Gestalt
einer Schraubenlinie an, deren Aufrechterhaltung durch die Querwölbung gesichert
wird, die dem Band F durch die Förderrollen 5 und 5' erteilt wird. Die Schraubenwindungen
H des Bandes F hängen oben an einer Welle II, die an den beiden Enden der Wannen
in Trägern 12 drehbar gelagert ist. Diese Welle II muß sich mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit
drehen, mit der sich die Schraubenwindungen weiterbewegen, die auf ihr aufliegen.
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Oberhalb der Wannen A, B und C sind Querstäbe I3 angeordnet, die
in passenden Abständen auf den Längswänden 14 der Wannen befestigt sind. Die Querstäbe
I3 halten die Windungen des schraubenförmigen Bandes H in einem passenden Abstand.
Die Querwände der Wannen können gegen Abnutzung durch auswechselbare Schutzleisten
15 gesichert sein.
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Beim Austritt aus der Wanne C wird das Band von einer Förderrolle
g und Förderrollen 5 und 5' sowie 7 und 7' erfaßt, die an einem Gehäuse 4' angeordnet
sind, das dem Gehäuse 4 an der Einlaufstelle entspricht und mit dem Elektromotor
dB' verbunden ist. Das Band F wird auf eine Haspel 2" aufgewickelt, die in ihrem
Aufbau ebenfalls der Haspel 2 entspricht, jedoch in diesem Falle durch einen ElektromotorM"
angetrieben wird. Mit Hilfe einer Reibungskupplung r6 wird eine gleichbleibende
Spannung des Bandes F aufrechterhalten, während dieses auf eine Spule aufgewickelt
wird, die auf der Achse der Haspel 2 sitzt.
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Es ist auch möglich, nur einen einzigen MotorM und dann entsprechende
Kupplungsmittel zu verwenden, um die in und an den Gehäusen 4 und 4' angeordneten
Getriebe anzutreiben. Die Wellen kann ihren Antrieb in heliehiger Weise erhalten.
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Zweckmäßig geschieht dies durch einen gekreuzten Riemen I7. Sie hat
nur einen geringen Kraftbedarf, da sie nur deshalb in Drehung versetzt wird, um
eine schädliche Reibung zwischen ihr und dem schraubenförmigen Band H zu vermeiden.
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Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Vorrichtung ist folgende:
Der Anfang des Bandes F wird von der Spule I abgewickelt und zwischen die Förderrollen
7 sowie 5 und 5' eingefädelt. Sodann wird die Lage der Rolle g bestimmt, die für
die Krümmung maßgebend ist, und hierauf der Motors angelassen. Hiernach bildet das
Band sogleich die Schraube H. Der Anfang dieser Schraube wird zwischen die aufeinanderfolgenden
Querstäbe 13 eingeführt und das Hinweggleiten unter die Schutzleisten 15 an den
Querwänden der
Wannen durch geeignete Handgriffe unterstützt.
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Das Band paßt sich trotz seiner Querwölbung leicht etwaigen Änderungen
in der Ganghöhe der Schraube an. Nachdem dann auch der Motor M' angelassen worden
ist, wird der Anfang des schraubenförmigen Bandes zwischen die Förderrollen des
Getriebes 4' eingefädelt. Schließlich wird das Band, nachdem die Motoren M und M'
notwendigenfalls stillgesetzt worden sind, auf der Aufwickelspule befestigt, die
auf der Haspel 2 angebracht ist. Sodann werden die Motoren M", M' und M wieder angelassen.
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Wenn die Spule 1 vollständig abgewickelt ist, werden die verschiedenen
Motoren stillgesetzt, und es kann eine zweite Spule in Benutzung genommen werden,
deren freies Ende in geeigneter Weise mit dem Ende der ersten aufgewickelten Spule
verbunden wird. Nach Wiederingangsetzen der Motoren kann man auf diese Weise, ohne
daß besondere Handgriffe erforderlich sind, das Band der neuen Spule in einer Schraubenlinie
durch die drei Wannen A, B und C hindurchführen. Es ist hierauf nur noch nötig,
die Bewegung von neuem zu unterbrechen, um die Spule I' von der Haspel 2" zu entfernen,
nachdem vorher das Ende des Bandes der ersten Spule von dem Anfang des Bandes der
zweiten Spule wieder getrennt worden ist. Sodann wird die zweite Spule ebenso behandelt,
wie dies oben bezüglich der ersten Spule beschrieben wurde.
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In gewissen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Querwölbung des
Bandes nach der Behandlung in den Bädern beizubehalten. Die Förderrollen des Getriebes
4' müssen dann besonders geformt sein.
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Ebenso kann es vorteilhaft sein, das behandelte Band nicht wieder
zu einer Spule aufzuwickeln, wenn dies die spätere Bearbeitung erleichtert, der
es noch unterworfen wird.
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Bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach den Fig. 5 und 6 wird
dem Band keine Querwölbung erteilt. Die Förderrollen 5 und 5' sind demgemäß durch
zylindrische Förderrollen ersetzt.
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Die Fördervorrichtung für das schraubenförmige Band H. die durch die
Welle II gebildet wird, ist in diesem Falle durch zwei weitere Wellen I8 ergänzt,
die im umgekehrten Drehsinn wie die Welle II von jedem geeigneten Übertragungsmittel
angetrieben werden können. Die Wellen I8 weisen Bunde 19 auf, zwischen denen Rollen
20 gelagert sind, die mit ihrem gesamten Eigengewicht frei auf dem Band F aufliegen,
das gerade über die Welle 11 hinwegläuft. Die Rollen 20 werden durch Reibung von
den Wellen I8 mitgenommen, gegen die sie ebenfalls anliegen und die eine etwas größere
Umfangsgeschwindigkeit besitzen als die Welle 11.
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Für die Bäder können abnehmbare Deckel vorgesehen sein, um die Verdunstungsverluste
zu vermeiden. Diese Deckel können gleichzeitig als Abstreifer dienen, um zu verhindern,
daß die aus der Flüssigkeit austretenden Teile des schraubenförmigen Bandes Flüssigkeit
mitnehmen.
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Der im vorstehenden verwendete Ausdruck Schraubenlinie soll auch
solche Kurven mit aufeinanderfolgenden Windungen umfassen, deren Ganghöhe und Radius
veränderlich sind. Das Band kann z. B. mehrere aufeinanderfolgende Windungen durchlaufen,
die sich spiralenförmig übereinanderlagern.