DE102005054995B4

DE102005054995B4 - Düsensystem für die Behandlung von bahnförmigem Gut

Info

Publication number: DE102005054995B4
Application number: DE102005054995.0A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Schmitz Klaus; Dipl.-Ing. Sommereisen Winfried; Dr. Bölling Ralf; Krzysztof Hornig
Original assignee: Otto Junker GmbH
Current assignee: Otto Junker GmbH
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2025-11-19
Also published as: DE102005054995A1; US20070125876A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Düsensystem für die Behandlung von bahnförmigem Gut, insbesondere Metallband, mit zumindest auf einer Seite des bahnförmigen Gutes angeordneten, in Transportrichtung des bahnförmigen Gutes aufeinander folgenden Düsenflächen (1, 1*, 1**) mit jeweils einer Vielzahl von Düsenöffnungen (1a). Das Düsensystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenflächen (1, 1*, 1**) zu Gruppen von wenigstens zwei Düsenflächen (1, 1*, 1**) zusammengefasst sind, zwischen denen wenigstens ein Kanal (4, 4*) ausgebildet ist, wobei lediglich die randständigen Düsenflächen (1, 1*, 1**) an ihren äußeren, quer zur Transportrichtung des Gutes verlaufenden Rändern von jeweils einer Schlitzdüse (3, 3*, 3**) eingefasst sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Düsensystem für die Behandlung von bahnförmigem Gut, insbesondere Metallband, mit zumindest auf einer Seite des bahnförmigen Gutes angeordneten, in Transportrichtung des bahnförmigen Gutes aufeinander folgenden Düsenflächen mit jeweils einer Vielzahl von Düsenöffnungen.
Düsensysteme der genannten Art sind aus dem Stand der Technik in vielfältiger Ausführung bekannt. Sie kommen beispielsweise in Schwebebandöfen zum Einsatz, in welchen Metallbänder berührungsfrei wärmebehandelt, z. B. spannungsarm geglüht werden. Weitere Anwendungen finden sich in der Textiltechnik, wo Stoffbahnen nach dem Bedrucken schwebend geführt werden, oder auch in der Lackiertechnik zur Trocknungszwecken hinter Lackieranlagen. In der Regel wird bei den genannten Anwendungen das bahnförmige Gut horizontal geführt und von einem Behandlungsgasstrom, welcher aus oberhalb und unterhalb der Bahn angeordneten Düsenflächen ausströmt, schwebend geführt. Der auf die Oberfläche des bahnförmigen Gutes auftreffende Gasstrom strömt sodann über zwischen den zueinander beabstandeten Düsenflächen gebildete Rückströmkanäle wieder ab. Anstatt eines Gases ist für bestimmte Anwendungen auch eine Flüssigkeit als Behandlungsmedium einsetzbar.
Aus der EP 0 864 518 B1 ist ein Schwebedüsenfeld beschrieben, welches zur berührungsfreien Wärmebehandlung und Trocknung von Warenbahnen mittels eines Behandlungsgases dient. Es umfasst eine Anzahl aufeinander folgender Düsenflächen mit runden Düsenöffnungen, welche oberhalb und unterhalb der Warenbahn angeordnet sind. An ihren beiden quer zur Transportrichtung der Warenbahn verlaufenden Rändern weisen die Düsenflächen jeweils Schlitzdüsen auf. Bedingt durch diese Düsengeometrie kommt es direkt auf der Oberfläche der Warenbahn in deren Transportrichtung gesehen zu einer Längs- und Querströmung. Dabei nimmt die Querströmung zum Rand der Warenbahn hin zu, so dass es dort zu einem unerwünschten erhöhten Wärmeübergang, was zu einem über die Breite der Warenbahn gesehen ungleichmäßigen Behandlungsergebnis führt, und zu einer abnehmenden Tragkraft kommt.
Aus der DE 103 06 509 A1 ist ein Düsenfeld zur schwebenden Führung von Warenbahnen bekannt, bei dem die Warenbahnen, durch die Verteilung und Anordnung von Loch- und Schlitzdüsen quer zur Transportrichtung, zentriert werden. Jedem Düsenflächenbereich mit Lochdüsen sind zwei Schlitzdüsen zugeordnet.
In der DE 43 31 496 A1 ist ein Düsensystem zum Beblasen eines fortlaufend transportierten, bahnförmigen Flächengebildes beschrieben, welches sich durch Schließen einzelner Ausblasöffnungen stufenweise der gewünschten Behandlungsbreite anpassen lässt. Die Düsen liegen ausschließlich in Lochdüsenform vor.
Nachteilig an den bekannten Düsenfeldern bzw. Düsensystemen ist, dass die Strömung, die auf der Oberfläche der Warenbahn stattfindet, längs und quer zur Transportrichtung der Warenbahn gerichtet ist und somit, wie eingangs beschrieben, ein ungleichmäßiges Behandlungsergebnis der Warenbahnen stattfindet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Düsensystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei der Wärmebehandlung oder Trocknung eines bahnförmigen Gutes ein besonders gleichmäßiges Behandlungsergebnis ermöglicht. Insbesondere ist eine verbesserte Strömungsausbildung erwünscht.
Die Aufgabe wird bei einem Düsensystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Düsenflächen zu Gruppen von wenigstens zwei Düsenflächen zusammengefasst sind, zwischen denen wenigstens ein Kanal ausgebildet ist, wobei lediglich die randständigen Düsenflächen an ihren äußeren, quer zur Transportrichtung des Gutes verlaufenden Rändern von jeweils einer Schlitzdüse eingefasst sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Düsensystem weist nun nicht mehr, wie aus dem Stand der Technik bekannt, jede Düsenfläche an ihren beiden quer zur Transportrichtung des bahnförmigen Gutes verlaufenden Rändern Schlitzdüsen auf, sondern die Düsenflächen sind zu Gruppen von bevorzugt zwei, aber auch mehr Düsenflächen zusammengefasst, wobei lediglich die randständigen Düsenflächen an ihren äußeren, quer zur Transportrichtung des bahnförmigen Gutes verlaufenden Rändern jeweils von einer Schlitzdüse eingefasst sind. Im Falle von paarweise durch Schlitzdüsen eingefassten Düsenflächen ist somit jeder Düsenfläche eine Schlitzdüse zugeordnet, wobei die Schlitzdüsen jeweils benachbarter Gruppen bzw. Paare unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Gruppierung der Düsenflächen mittels die Düsenflächen einfassender Schlitzdüsen wird auf der beblasenen Seite des bahnförmigen Gutes und, falls das Band beidseitig beblasen wird, auf beiden Seiten eine im Wesentlichen zweidimensionale Strömung, d. h. eine Strömung senkrecht zur Bandebene und eine Strömung in Bandlängsrichtung, erzeugt, welche einen besonders gleichmäßigen und bezogen auf das Luftvolumen pro Düsenfläche hohen Wärmeübergang bewirkt. Eine Strömungskomponente in der dritten verbleibenden Dimension, d. h. quer zur Bandlängsrichtung, wird im Wesentlichen dadurch vermieden, dass das Behandlungsgas zu großen Teilen zwischen den Längsseiten der Düsenflächen abströmen kann, an denen, anders als aus dem Stand der Technik bekannt, keine Schlitzdüsen vorgesehen sind. Daneben hat sich ferner in überraschender Weise gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Düsensystem bei gegenüber dem Stand der Technik unverändertem Volumenstrom und Düsendruck eine gesteigerte Tragfähigkeit des Behandlungsgasstroms erzielt wird bzw. dass bei gleichem Flächengewicht des behandelten bahnförmigen Gutes der Volumenstrom und/oder der Düsendruck reduziert werden können. Somit ermöglicht die Erfindung auch einen wirtschaftlicheren Betrieb des entsprechenden Anlage, beispielsweise eines Schwebebandofens.
Die Geometrie der Schlitzdüsen kann in unterschiedlicher Weise gestaltet sein. So ist es möglich, die Schlitzdüsen geradlinig zu formen, wobei diese dann bevorzugt senkrecht zur Transportrichtung des Gutes verlaufen. Ebenso ist es jedoch möglich die Schlitzdüsen gebogen zu formen. Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit besteht darin, dass die Schlitzdüsen eine sich entlang ihrer Längserstreckung ändernde Breite aufweisen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Breite der Schlitzdüsen von der Mitte des bahnförmigen Gutes zu dessen Rändern hin zunimmt. Hierdurch, ebenso so wie durch die gebogene Form, wird ein Zentriereffekt erzielt, so dass für den Fall, dass das bahnförmige Gut sich in unerwünschter Weise zur Seite verlagert, durch den aus den randseitig breiteren Schlitzdüsen austretenden Gasstrom eine Rückstellkraft aufgebaut wird, welche erst verschwindet, wenn das bahnförmige Gut wieder eine mittige Lage eingenommen hat. Im Falle der sich entlang der Längserstreckung der Schlitzdüsen ändernden Breite, insbesondere in dem Falle, dass die Breite der Schlitzdüsen von der Mitte der Düsenfläche zu deren Rändern hin zunimmt, ist es sinnvoll, die durch eine Schlitzdüse jeweils einseitig angrenzende Düsenfläche so zu gestalten, dass ihre Breite in entsprechendem Maße abnimmt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen den Düsenflächen Kanäle ausgebildet sind, die sich senkrecht zu den Düsenflächen und von der Mitte der Düsenflächen zu deren Rändern hin verbreitern. Hierdurch wird über die gesamte Breite des bahnförmigen Gutes ein gleichmäßiges Abströmen des Behandlungsgases, dessen Volumenstrom zu den Rändern der Düsenflächen hin ja zunimmt, erreicht.
Eine weitere alternative Ausgestaltung erfährt die Erfindung in dem Fall, in dem das Düsensystem auf einer Seite, beispielsweise aufgrund beengter Einbaubedingungen, keine Abströmung des Behandlungsgases ermöglicht, dadurch, dass zwischen den Düsenflächen Kanäle ausgebildet sind, die sich senkrecht zu den Düsenflächen einseitig von einem Rand zum anderen Rand hin verbreitern. Auch hier wird über die gesamte Breite des bahnförmigen Gutes ein gleichmäßiges Abströmen des Behandlungsgases hin zu einer Seite gewährleistet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Düsensystem mit paarweise durch Schlitzdüsen eingefassten Düsenflächen in perspektivischer Ansicht,
2 und 3 zwei alternative Ausgestaltungen des Düsensystems der 1 mit sich verbreiternden Rückströmkanälen in perspektivischer Ansicht,
4a ein Düsenflächenpaar mit sich von der Mitte zu den Rändern hin verbreiternden Schlitzdüsen in perspektivischer Ansicht,
4b einen Ausschnitt einer Düsenfläche aus 4a mit einer sich von der Mitte zu den Rändern hin verbreiternden Schlitzdüse in perspektivischer Ansicht,
5 ein Düsenflächenpaar mit gebogenen Schlitzdüsen in perspektivischer Ansicht und
6 die Strömungsrichtung des Behandlungsgases in dem erfindungsgemäßen Düsensystem gemäß 1.
Das Düsensystem gemäß 1 umfasst insgesamt zehn in Transportrichtung eines Metallbandes (nicht dargestellt) aufeinander folgende Düsenflächen 1. Oberhalb des Metallbandes kann ein gleichartiges Düsensystem vorgesehen sein (nicht dargestellt). Die Düsenflächen 1 sind jeweils auf der Oberseite von Düsenkästen 2 angeordnet, welche unterseitig an ein nicht dargestelltes Gebläse angeschlossen sind. Die Düsenflächen 1 weisen ferner jeweils eine Vielzahl von – vorliegend kreisrund geformten – Düsenöffnungen 1a auf, durch die ein von dem Gebläse in die Düsenkästen 2 einströmendes Behandlungsgas auf das Metallband strömt. Zwischen den Düsenkästen 2 sind Kanäle 4 ausgebildet, durch die das auf die Oberfläche des Metallbandes aufströmende Behandlungsgas wieder abströmt. Die Düsenflächen 1 sind erfindungsgemäß gruppenweise, vorliegend paarweise, durch quer zur Transportrichtung des Gutes verlaufende Schlitzdüsen 3, welche ebenfalls auf der Oberseite der Düsenkästen 2 angeordnet sind, eingefasst. Somit ist vorliegend jeder Düsenfläche 1 eine Schlitzdüse 3 zugeordnet, wobei jeweils zwei Schlitzdüsen 3 benachbarter Düsenflächenpaare unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. An diesen Stellen sind die Kanäle 4 jeweils breiter ausgeführt, so dass sich vorliegend breitere und schmalere Kanäle 4 abwechseln.
Das über das erfindungsgemäße Düsensystem auf die Oberfläche des Metallbandes aufströmende Behandlungsgas bildet dort eine, mit Hilfe von Pfeilen angedeutete, zweidimensionale Strömung aus, was zu einem besonders gleichmäßigen Wärmeübergang über die gesamte Breite des Metallbandes führt.
Das Düsensystem gemäß 2 unterscheidet sich von dem der 1 dadurch, dass die Düsenkästen 2* derart geformt sind, dass die zwischen ihnen angeordneten Kanäle 4* sich senkrecht zur Düsenfläche und von der Düsenfläche zu deren Rändern hin verbreitern. Im einzelnen weisen die Düsenkästen 2* an ihren schmalen Seiten einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf, welcher zur Mitte der Düsenkästen 2* kontinuierlich in einen rechteckigen Querschnitt übergeht. Hierdurch wird über die gesamte Breite des bahnförmigen Gutes ein gleichmäßiges Abströmen des Behandlungsgases, dessen Volumenstrom zu den Rändern der Düsenflächen 1 hin zunimmt, erreicht.
Das Düsenssystem gemäß 3 wiederum unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten Düsenssystem dadurch, dass die Düsenkästen 2* derart geformt sind, dass die zwischen ihnen angeordneten Kanäle 4* sich ebenfalls senkrecht zur Düsenfläche und von der Düsenfläche zu deren Rändern hin verbreitern, jedoch die Düsenkästen 2* an ihren schmalen Seiten einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, der, im Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausgestaltung, zum anderen Ende der Düsenkästen 2* hin kontinuierlich in einen rechteckigen Querschnitt übergeht. Hierdurch wird beispielsweise bei dem in 3 dargestellten Fall, in dem eine Gehäusewand 5 mit geringem Abstand zur Seitenfläche der Düsenkästen 2* angeordnet ist, gewährleistet, dass das Behandlungsgas ebenfalls über die gesamte Breite des bahnförmigen Gutes hin zu einem Rand der Düsenflächen 1 gleichmäßig abströmen kann.
In den 4a und 5 ist jeweils lediglich ein Düsenflächenpaar abgebildet.
Gemäß 4a nimmt die Breite der die beiden Düsenflächen 1* einfassenden Schlitzdüsen 3* von der Mitte der Düsenflächen 1* zu deren Rändern hin zu. In gleichem Maße nimmt die Breite der durch die Schlitzdüsen 3* einseitig eingefassten Düsenflächen 1* ab, so dass die Düsenflächen 1* gemeinsam die Form eines Doppeltrapezes annehmen, während die Düsenflächen 1* zusammen mit den sie einfassenden Schlitzdüsen 3* ein Rechteck ausbilden.
In 4b ist ein vergrößerter Ausschnitt aus 4a einer Düsenfläche 1* mit einer sich von der Mitte zu den Rändern hin verbreiternden Schlitzdüse 3* dargestellt.
In 5 ist ein Düsenflächenpaar 1**, 1** dargestellt, bei dem die Schlitzdüsen 3** jeweils eine gebogene Form aufweisen, so dass die Düsenflächen 1** die Form eines Fasses ausbilden.
Durch die in 4a, 4b und 5 dargestellten Formen der Düsenflächen und der Schlitzdüsen wird ein Zentriereffekt erzielt, so dass für den Fall, dass das Metallband sich in unerwünschter Weise zur Seite verlagert, durch den aus den randseitig breiteren oder gebogenen Schlitzdüsen austretenden Gasstrom eine Rückstellkraft aufgebaut wird, welche erst verschwindet, wenn das bahnförmige Gut wieder eine mittige Lage eingenommen hat.
6 zeigt die Strömungsrichtung des Behandlungsgases in dem erfindungsgemäßen Düsensystem anhand von Pfeilen. Aus den Düsenkästen 2 strömt das Behandlungsgas über die Düsenöffnungen 1a an den Düsenflächen 1 sowie über die Schlitzdüsen 3 auf die Oberfläche des zu behandelnden Metallbandes 6. An der Oberfläche des zu behandelnden Metallbandes 6 bildet sich eine zweidimensionale Strömung aus, bei der eine Strömung senkrecht zur Bandebene und eine Strömung in Bandlängsrichtung verläuft. Dadurch wird ein besonders gleichmäßiger und bezogen auf das Luftvolumen pro Düsenfläche hoher Wärmeübergang erzielt. Das auf die Oberfläche des Metallbandes aus den Schlitzdüsen 3 und den Düsenöffnungen 1a strömende Behandlungsgas strömt über den Kanal 4 zwischen den Düsenkästen 2 wieder ab. Durch das Abströmen des Behandlungsgases in den Kanal 4 wird eine nachteilige Querströmung des Behandlungsgases entlang der Oberfläche des Metallbandes 6 verhindert.

Claims

Düsensystem für die Behandlung von bahnförmigem Gut, insbesondere Metallband, mit zumindest auf einer Seite des bahnförmigen Gutes angeordneten, in Transportrichtung des bahnförmigen Gutes aufeinander folgenden Düsenflächen (1, 1*, 1**) mit jeweils einer Vielzahl von Düsenöffnungen (1a), dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenflächen (1, 1*, 1**) zu Gruppen von wenigstens zwei Düsenflächen (1, 1*, 1**) zusammengefasst sind, zwischen denen wenigstens ein Kanal (4, 4*) ausgebildet ist, wobei lediglich die randständigen Düsenflächen (1, 1*, 1**) an ihren äußeren, quer zur Transportrichtung des Gutes verlaufenden Rändern von jeweils einer Schlitzdüse (3, 3*, 3**) eingefasst sind.
Düsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenflächen (1, 1*, 1**) zu Gruppen von zwei Düsenflächen (1, 1*, 1**) zusammengefasst sind, zwischen denen ein Kanal (4, 4*) ausgebildet ist, wobei beide Düsenflächen (1, 1*, 1**) lediglich an ihren äußeren, quer zur Transportrichtung des Gutes verlaufenden Rändern von Schlitzdüsen (3, 3*, 3**) eingefasst sind.
Düsensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzdüsen (3) geradlinig geformt sind.
Düsensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzdüsen (3) senkrecht zur Transportrichtung des Gutes verlaufen.
Düsensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzdüsen (3**) gebogen geformt sind.
Düsensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzdüsen (3*) eine sich entlang ihrer Längserstreckung ändernde Breite aufweisen.
Düsensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Schlitzdüsen (3*) von der Mitte der Düsenfläche (1*) zu deren Rändern hin zunimmt.
Düsensystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der durch die Schlitzdüsen (3*) jeweils einseitig eingefassten Düsenflächen (1*) in gleichem Maße abnimmt.
Düsensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Düsenflächen (1, 1*) Kanäle (4*) ausgebildet sind, die sich senkrecht zu den Düsenflächen und von der Mitte der Düsenflächen zu deren Rändern hin verbreitern.
Düsensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Düsenflächen (1, 1*) Kanäle (4*) ausgebildet sind, die sich senkrecht zu den Düsenflächen einseitig von einem Rand zum anderen Rand hin verbreitern.