DE4240700C2 - Vorrichtung zum schwebend Führen einer bewegten Warenbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schwebend Führen einer bewegten Warenbahn der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Solche Warenbahnen werden zum Zweck des Wärme- und/oder Stoffaustausches mit einem Behandlungsgas beblasen, wobei die Warenbahn von unten in die Vorrichtung eintritt und die Vorrichtung nach unten wieder verlässt, also die Warenbahn innerhalb der Vorrichtung mindestens eine Umlenkung ihrer Bewegungsrichtung erfährt.

Zum schwebend, also berührungsfreien Führen von Warenbahnen sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, beispielsweise DE PS 24 50 000 in Verbindung mit DE PS 24 46 983, DE PS 25 56 442, DE 25 21 017 A, DE AS 25 24 168. Diese Vorrichtungen weisen gegenüber Einrichtungen, bei welchen die Warenbahn zur Vermeidung einer Berührung im Durchhang entsprechend einer Seillinie geführt wird, den großen Vorteil auf, dass durch die Unterstützung der Bahn mittels Schwebehilfen deren Gewicht ausgeglichen wird. Dadurch ist ein nahezu spannungsfreies Führen der Bahn ohne Längszug möglich. Dies ist z. B. bei Textilbahnen, dünnen Folien und hochwertigen Metallbändern, die schwebend geführt eine Wärmebehandlung zur Erlangung definierter metallurgischer Eigenschaften und Festigkeitswerte erfahren, von großer Bedeutung. Viele Veredlungsverfahren von Bahnen und Bändern werden überhaupt erst durch die schwebende Führung, welche schädliche Längsspannungen vermeidet, möglich.

In diesen üblichen Vorrichtungen werden jedoch die Bänder horizontal oder im wesentlichen horizontal geführt. Dadurch ergeben sich bei hohen Bandgeschwindigkeiten und längeren, aus technologischen Gründen, z. B. beim Trocknen oder Erwärmen erforderlichen Verweilzeiten in der Vorrichtung zum einen erhebliche Längen, zum anderen begünstigt die geradlinige Führung der Bahn die Entstehung von Längsfalten. Bahnen und Bänder sind nämlich nur im Idealfall plan. So ist z. B. der übliche Zustand eines dünnen, kaltgewalzten Metallbandes eine nicht über die gesamte Bandbreite gleichmäßige Länge. Man spricht in diesem Fall von kurzer oder langer Mitte, bzw. kurzen oder langen Rändern. Durch diese ungleichmäßige Längenverteilung, die auch mit einer un­ gleichmäßigen Dickenverteilung des Metallbandes über dessen Breite verbunden ist, kann sich das Band beim schwebend Führen - im Querschnitt betrachtet - bogen- oder schwingenförmig deformieren. Diesem Umstand wirkt man entgegen, indem man die Schwebehilfen, dies sind üblicherweise quer zur Bandlaufrichtung angeordnete Schwebedüsen, oberhalb und unterhalb des Bandes versetzt anordnet, um dadurch einen wellenförmigen Bandlauf zu erreichen. Die Höhe dieser Wellen ist jedoch durch die Steifigkeit des Bandes, durch die aufgrund der erforderlichen Tragkraft begrenzte Möglichkeit des Versatzes der Schwebedüsen und vor allem durch die in der Vorrichtung prinzipiell geradlinig verlaufende Bewegungsrichtung des Bandes begrenzt.

Es ist also festzustellen, dass die bekannten Vorrichtungen zum schwebend Führen von Warenbahnen und Bändern mit ihrer im wesentlichen linear horizontalen Bandführung zwei wesentliche Nachteile aufweisen, nämlich den Verweilzeiten des Bahnmaterials in der Vorrichtung entsprechende große Längen sowie die Schwierigkeiten in der Bandführung und -stabilisierung, welche durch Längsfaltenbildung entstehen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen besteht noch darin, dass die Bahn durch einen vertikalen Eintrittsquerschnitt in die Vorrichtung eintritt und die Vorrichtung auch durch einen vertikalen Austrittsquerschnitt wieder verlässt. In der Vorrichtung herrscht üblicherweise eine andere Gasatmosphäre als in der Umgebung. So können z. B. Wärmebehandlungsanlagen für Metallbänder mit Schutzgas bei hoher Temperatur und mit geringem Sauerstoffgehalt betrieben werden. Bei Lacktrocknern reichern sich in der Trockneratmosphäre Dämpfe an, deren Austreten aus der Vorrichtung vermieden werden muss. Dies ist bei einer horizontalen Führung des Bandes beim Eintritt in und beim Austritt aus der Vorrichtung schwierig, da ja zur Unterstützung des üblicherweise eine glatte Oberfläche aufweisenden Bandes dieses von unten und von oben mit den Gasstrahldüsen, welche das Schweben bewirken, beblasen werden muß. Bei der Beblasung werden die aus den Schwebedüsen austretenden Gasstrahlen an der Bandoberfläche zu dieser parallel umgelenkt. Folglich stellt sich sowohl am Eintritt in als auch am Austritt aus der Vorrichtung oberhalb und unterhalb des Bandes eine Ausströmung ein, die durch eine Einströmung aus der Umgebung in die Vorrichtung ausgeglichen werden muß, es sei denn, die gesamte Vorrichtung wird mit einem derartigen Überdruck betrieben, daß keine Einströmung erfolgen kann. In diesem Fall würde aber bereits ohne Beblasen des Bandes ein erheblicher Gasstrom aus der Vorrichtung durch die Bandein- und -austrittsöffnung austreten. Um eine Vermischung der Atmosphäre innerhalb der Vorrichtung mit der Umgebungsluft zu vermeiden, sind daher aufwendige Abdichtungen erforderlich, die, wenn sie die Bandoberfläche berühren müssen, den Vorteil der schwebenden Bandführung, welche Oberflächenberührung vermeidet, zumindest teilweise wieder zunichte machen.

Die DE 31 17 303 C2 zeigt eine Vorrichtung zum Abstützen eines Metallbandes bei statischem Gasdruck, bei der das Metallband vertikal an den Düsen einer Gasdruckkammer vorbeigeführt wird.

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen die Warenbahn mindestens eine Umlenkung ihrer Transportrichtung erfährt. Beispiele hierfür sind in der DE-OS 1­ 4 49 674, der US-A-2,689,196 und der US-A-3,279,091 angegeben, aus denen im Prinzip die Merkmale des Oberbegriffs hervorgehen.

Dabei werden bei der Vorrichtung nach der US-A-2,689,196 zwei seitliche Leitkörper für die Zentrierung der Warenbahn verwendet. Dies führt jedoch zu unerwünschten Kontakten zwischen diesen Leitkörpern und der Warenbahn.

Außerdem schneiden sich die Lochdüsenreihen in einem Winkel von 60°, um somit eine maximale Zahl von Lochdüsen auf einer gegebenen Oberfläche vorzusehen. Man kann nur eine symmetrische Anordnung der Lochdüsen erkennen, wobei eine möglichst große Zahl von Lochdüsen angestrebt wird.

Weiterhin zeigt die US-A-3,279,091 zufällig verteilte Lochöffnungen, die als lochförmige Ablaßöffnungen für das über lineare Schlitzdüsen ausgeblasene Gas dienen. Auch hier sind zum Zentrieren der Warenbahn seitliche Leitflächen vorgesehen.

Außerdem zeigt die DE-OS 14 49 674 eine Vorrichtung mit einem im Querschnitt halbkreisförmigen Gehäuse an einem Streckmetall.

Schließlich zeigt die GB-A-2 146 303 noch eine Anordnung von linearen Schlitzdüsen zum schwebend geradlinigen Führen von Warenbahnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum schwebend Führen einer bewegten Warenbahn der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, mit der eine schwebend bewegte Warenbahn sauber geführt wird; gleichzeitig wird der hierfür erforderliche Gasstrom gering gehalten.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der beiden im Anspruch 1 angegebenen Alternativen gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.

Durch die Umlenkung der Transportrichtung der Warenbahn innerhalb der Vorrichtung erfährt die Warenbahn eine Krümmung, welche deren Form stabilisiert, da ähnlich wie bei der Umlenkung der Warenbahn auf einer Rolle Längsfalten vermieden werden und die Krümmung der Bahn eine hohe Formstabilität erteilt. Werden erfindungsgemäß mehrere solche Umlenkungen mit wechselnder Umlenkrichtung hinter­ einander angeordnet, so wird über die schwebenden Umlenkungen die Bahn mäanderförmig in ähnlicher Weise geführt, wie von gestaffelt angeordneten Führungsrollen. Ähnlich wie der Rollendurchmesser der Bahndicke und der Bahnsteifigkeit angepaßt werden kann, läßt sich auch die dem Rollendurchmesser entsprechende Abmessung der Einrichtung zum Umlenken bei schwebender Führung in weiten Gren­ zen frei wählen und dem jeweiligen Bedarfsfall anpassen. Bei einer Bahn, die aufgrund ihrer geringen Dicke und langer Kanten zum Flattern infolge Längsfalten neigt, wird man den Übergangsbe­ reich zwischen zwei aufeinander folgenden Umlenkungen, in welchem die Bahn gerade verläuft und folglich nicht durch eine Krümmung stabilisiert werden kann, auf das notwendige Mindestmaß beschrän­ ken. Bei schweren Bahnen kann man zur Erleichterung der schweben­ den Führung das dem Umlenkrollendurchmesser äquivalente Maß Schwebeumlenkungen für die oberen Umlenkungen größer wählen als die für die unteren. Auf diese Weise ist die insgesamt nach oben wirkende Düsenkraft schon aufgrund der größeren horizontalen Projektionsfläche der oberen Umlenkungen höher als die nach unten wirkende Kraft, welche die unteren Umlenkungen erzeugen. Durch die beschriebene Umlenkung der Warenbahn-Trans­ portrichtung innerhalb der Vorrichtung wird also durch die be­ schriebenen Maßnahmen ein wesentlicher Nachteil, nämlich die Gefährdung des schwebend Führens durch Längsfaltenbildung und Flattern vermieden.

Da die Bahn nicht oder höchstens sehr geringfügig in nicht stö­ render Weise flattern kann und zudem auch durch die mit der Umlenkung verbundene Krümmung eine hohe Formstabilität erhält, kann der Abstand zwischen Bahn und Düsenöffnungen in den Einrich­ tungen zum schwebend Führen verringert werden. Dies ist der Erhöhung des konvektiven Wärmeüberganges in Einrichtungen zum Trocknen und Wärmebehandeln in höchst erwünschter Weise zuträg­ lich, da mit abnehmendem Düsenabstand der konvektive Wärmeüber­ gang an der beblasenen Fläche unter sonst gleichen Bedingungen erheblich ansteigt.

Durch die U-förmige oder - bei mehreren hinter­ einander geschalteten Umlenkungen - mäanderförmige Bahnführung läßt sich in einer vorgegebenen Länge der Vorrichtung eine we­ sentlich größere Bahnlänge unterbringen. Man kann also entweder bei gleicher Verweilzeit in der Vorrichtung die Bahngeschwindig­ keit und damit die Produktionsleistung einer solchen Vorrichtung erheblich steigern oder bei gleicher Geschwindigkeit eine längere Verweilzeit in der Vorrichtung verwirklichen, was insbesondere bei Wärmebehandlungsprozessen in der Metallindustrie, die viel­ fach sogenannte Haltezeiten erfordern, notwendig ist. Außerdem kann man noch in den vertikalen oder nahezu vertikalen Schenkeln des Bandlaufs üblich, der Bandstabilisierung förderliche und den Wärmeübergang steigernde Düsensysteme, wie z. B. in DE-PS 30 26 132 beschrieben, anordnen.

Durch den Bandeinlauf von unten und Bandaus­ tritt von oben nach unten in die Vorrichtung wird erreicht, daß die üblicherweise leichtere, weil wärmere Atmosphäre innerhalb der Vorrichtung wie in einer Taucherglocke von dem schweren Umge­ bungsmedium, nämlich der Außenluft, getrennt wird. Der Auftrieb des leichteren Gases sargt also bereits für eine Trennung von der Umgebungsatmosphäre. Da die Bahn im Eintritts- und im Austritts­ bereich zudem vertikal oder unter einem hohen Neigungswinkel geführt wird, kann die nicht beblasene Warenbahnstrecke vom Eintritt in die Vorrichtung, gegebenenfalls bis zum ersten Düsen­ paar bzw. vom letzten Düsenpaar bis zum Austrittsquerschnitt ausreichend lang bemessen werden, um die zuvor beschriebenen Probleme des Ausblasens aufgrund der an der Bahnoberfläche noch anliegenden Düsenströmung zu vermeiden. Bei horizontaler Schwe­ bendführung würden sich bei größeren nicht beblasenen und folg­ lich auch nicht gestützten Längen Schwierigkeiten durch den dabei auftretenden Bahndurchhang ergeben, der bei geringem Bandzug entsprechend groß ist. Auf diese Weise wird mit der Vorrichtung entsprechend der Erfindung auch der Nachteil der Vermischung ohne aufwendige Zusatzeinrichtungen vermieden oder zumindest auf ein nicht weiter störendes Maß reduziert.

Einen ganz entscheidenden Vorteil weist die Vorrichtung nach der Erfindung auf, wenn ein metallisches Band nach einer Wärmebehand­ lung derart schroff abzukühlen ist, daß als Kühlmittel nur Wasser oder zumindest ein Wasser/Luft-Gemisch in Frage kommt. Ein sol­ ches Kühlsystem, mit welchem eine linienhaft schroff einsetzende Kühlung bewirkt wird, ist z. B. aus DE-PS 31 29 254 bekannt. Bei Metallbändern findet der für metallurgische Umwandlungsvorgänge vorrangig interessante Teil der Kühlung für viele Legierungen und z. B. für Leichtmetallbänder ausschließlich in einem Temperatur­ bereich statt, der für Wasser als Kühlmittel oberhalb der soge­ nannten Leidenfrost-Temperatur liegt. Diese Leidenfrost-Tempera­ tur wird dadurch charakterisiert, daß an der Bandoberfläche ein stabiler Dampffilm entsteht. Bei Reduzierung der Bandoberflächen­ temperatur bildet sich aus diesem stabilen Dampffilm ein instabi­ ler Dampffilm, und man spricht dann vom Bereich der instabilen Filmverdampfung, in welchem sich der Wärmeübergang schon bei kleinen Temperaturänderungen um ein Vielfaches verändern kann. Wenn nun ein Band horizontal geführt wird, so kann insbesondere bei Verformungen des Bandes sich auf der Oberfläche Wasser ansam­ meln, während das Wasser von der Bandunterseite leichter abfließt und auf der Unterseite natürlich auch keine Pfützen entstehen können. Dadurch kann an der Bandoberseite und der Bandunterseite trotz gleicher Kühlmittel-Beaufschlagung die Leidenfrost-Tempera­ tur an unterschiedlichen Orten und folglich auch zu unterschied­ lichen Zeiten auftreten. Die Wärmestromdichten sind an der Ober­ seite und an der Unterseite stark unterschiedlich. Die Folge sind unterschiedliche Temperaturverteilungen und entsprechend starke Verwölbungen und Verformungen des Bandes. Wenn nun, wie bei der Vorrichtung nach der Erfindung, das Band vertikal geführt wird, so sind die Verhältnisse auf beiden Bandseiten auch unter Produk­ tionsbedingungen an einer Vorrichtung im industriellen Einsatz tatsächlich gleich einzustellen und auch gleich zu halten. Die Kühlung im vertikalen Bandlauf kann noch in vorteilhafter Weise bei einer Vorrichtung entsprechend der Erfindung mit einer Umlen­ kung des Bandes mit Hilfe einer Tauchrolle kombiniert werden. Das Kühlmittelbad, in welchem sich die Tauchrolle befindet, kann dann gleichzeitig als Flüssigkeitstasse zum Abschluß einer Vorrichtung dienen, in welche keinerlei Atmosphärenluft eingemischt werden darf, wie z. B. in einer Einrichtung zum Blankglühen von Kupfer­ band. Natürlich kann auch die Umlenkrolle auf der Eintrittsseite als Tauchrolle in Verbindung mit einer abdichtenden Flüssigkeits­ tasse, üblicherweise einer Wassertasse, ausgeführt werden. Der vertikal aufsteigende Bandlauf bietet in einem solchen Fall den großen Vorteil, daß das am Band verbleibende Wasser nach unten abläuft und sich nicht, wie etwa bei einer horizontalen Bandführung im Anschluß an eine nur kurze aufsteigende Strecke hinter einer Wassertasse auf dem nicht ganz planen Band Wasserpfützen bilden, die mit in die Vorrichtung eingeschleppt werden und z. B. durch Verdampfen innerhalb der Vorrichtung den Taupunkt der dort herrschenden Atmosphäre beeinträchtigen.

Der vertikale oder annähernd vertikale Bandlauf beim Eintritt in die Vorrichtung bietet die Möglichkeit zur Installation einer induktiven Schnellerwärmung. Eine solche induktive Einrichtung zum Erwärmen von flachem Metallgut ist aus DE PS 39 28 629 be­ kannt. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie die Banderwär­ mung über einer relativ kurzen Strecke bewirkt und somit die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung nach der Erfindung erheblich steigern kann. Vielfach ist jedoch nach der induktiven Schneller­ wärmung noch eine längere Verweilzeit des Bandes, die möglichst berührungsfrei erfolgen soll, innerhalb der Vorrichtung bei hoher Temperatur erforderlich. Dies ist nach dem bisherigen Stand der Technik nur in relativ hohen Turmofenanlangen mit langer freihän­ gender vertikaler Bandstrecke möglich. Der vorerwähnte Flachin­ duktor erweist sich folglich erst in der Kombination mit der Vorrichtung nach der Erfindung als besonders vorteilhaft.

Sollte aus besonderen Gründen in der Vorrichtung eine Atmosphäre herrschen, die eine größere Dichte aufweist als die Umgebungsat­ mosphäre, so liegt es nahe, die Vorrichtung lediglich um 180° zu drehen - also oben und unten zu vertauschen - und die Bahn von oben nach unten ein- und von unten nach oben austreten zu lassen.

Bei Anwendung der Vorrichtung in der Textilindustrie, z. B. bei sogenannten Foulards, in denen gefärbte Stoffbahnen längere Zeit einer Dampfatmosphäre ausgesetzt werden, um Wollfasern durchzu­ färben, also farbechte Stoffe zu erhalten, wird man die gestreck­ ten Längen zwischen den Umlenkungen entsprechend groß wählen und das dem Umlenkrollendurchmesser entsprechende Maß der schwebend Umlenkungen auf das notwendige Mindestmaß reduzieren um auf diese Weise eine größtmögliche Stoffbahnlänge in einer Vorrichtung von vorgegebenen Abmessungen unterzubringen. Ferner ergibt sich dann noch die Möglichkeit den Stoffaustausch zwischen Atmosphäre innerhalb der Vorrichtung und der Bahn dadurch zu verbessern, daß auch im Bereich der gestreckten Länge übliche, auch der Stabilisierung der Bahn dienende Düseneinrichtungen angeordnet werden.

Die schwebenden Umlenkungen werden mit Düsenkörpern mit einer im Bandbereich kreiszylindrischen oder nahezu kreiszylindrischen Außenkontur ausgeführt. Es handelt sich also z. B. um Halbzylinder oder um Zylinderabschnitte mit einem Umschlingungswinkel < 180°. Diese Mantelfläche ist mit einem Lochdüsensystem oder einem Schlitzdüsensystem oder einer Kombination von Loch- und Schlitzdüsen versehen. Dabei ist es vorteilhaft, die Schlitzdüsen im Randbereich der Bahn - in Umfangsrichtung der Zylindermantelfläche betrachtet - zickzackförmig anzuordnen. Diese Anordnung bewirkt, dass die Bahn bei Auslaufen aus der Mitte immer eine zur Mitte weisende, also die Bahn wieder zentrierende Kraftkomponente erfährt. Bei Aus­ stattung der Umlenkschwebedüsen mit Lochdüsen können die Düsenöffnungen glei­ chen Durchmesser oder unterschiedlichen Durchmesser haben. Die Verteilung der Düsenöffnungen ist in bestimmten Bereichen der Umlenkdüse konzentriert. Dabei werden die Düsenöffnungen entlang der Mantellinie am Beginn und am Ende eines Umlenkdüsenkörpers dichter angeordnet, um in diesem Bereich einmal eine größere Kraft auf das Band auszuüben und zum anderen ein Abströmen der im übrigen Bereich der Umlenkung auf das Band aufgeblasenen Gasströmung in Bewegungsrichtung tangential zum Band zu vermeiden. Schließlich kann es noch vorteilhaft sein, die seitlichen Enden des Düsenkörpers in einer Weise zu verändern und zu gestalten, dass eine definierte scharfe Abreißkante der Strömung entsteht, wodurch bei empfindlichen dünnen Bahnen ein Kantenflattern aufgrund eines anderenfalls sich möglicherweise ausbildenden und fluktuierenden Wirbels in diesem Bereich vermieden werden kann.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles für die Behandlung metallischer Bänder beschrieben. Die Beschreibung wird durch die Fig. 1 bis 8 erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch die Vorrichtung in einer Ausführungsform mit Induktor zur Schnellerwärmung des metallurgischen Bandes im Einlaufschenkel und mit Wasser-Kühlstrecke im Auslaufschenkel,

Fig. 2 einen schematischen vertikalen Querschnitt, in dem auf der linken Seite eine Heizeinrichtung für indirekte Gasbeheizung und auf der rechten Seite ein Gasbrenner für direkte Gasbeheizung eingezeichnet ist,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2, in dem als Alternative die Möglichkeit einer elektrischen Beheizung angedeutet ist,

Fig. 4 einen stark vereinfachten, schematisierten Längs­ schnitt einer Vorrichtung, in welcher das Band erst nach Durchlaufen einer konvektiven Vorwärmstrecke in Mäan­ derform geführt wird,

Fig. 5 schematisch eine Schwebeumlenkung, die mit Schlitzdüsen versehen ist,

Fig. 6 schematisch eine Schwebeumlenkung, die mit Lochdüsen versehen ist,

Fig. 7 ein Diagramm, in welchem beispielhaft der Tragkraft­ verlauf für Schwebeumlenkungen mittels Lochdüsen und Schlitzdüsen miteinander verglichen ist und

Fig. 8 einen Vergleich des Wärmeübergangskoeffizienten für Schwebeumlenkungen mit Schlitzdüsen und mit Lochdüsen.

Im vertikalen Längsschnitt, Fig. 1, erkennt man schematisch eine aus drei Gasumwälzzonen (15), (16) und (17) bestehende Vorrich­ tung. Jede dieser Zonen ist mit einem Radialventilator (5) zur Gasumwälzung ausgestattet. Das Band (1) tritt über die Umlenk- und Steuerrolle (14) von unten nach oben in die Vorrichtung ein und wird von der Schwebeumlenkung (2) das erste Mal von oben nach unten von der Schwebeumlenkung (3) von unten nach oben und von der Schwebeumlenkung (2) in der dritten Zone (17) wieder von oben nach unten umgelenkt. Dadurch erhält das Band einen mäanderförmi­ gen Verlauf. Im vertikal aufsteigenden Bandlauf hinter der Um­ lenkrolle (14) ist zur Schnellerwärmung noch ein Flachinduktor (6) vorgesehen. Im weiteren Verlauf dieses vertikalen Schenkels des Bandlaufs befinden sich noch Düsenpaare (4), mit welchen das Band zusätzlich beblasen und auch stabilisiert wird. Ähnliche Düsenpaare (4) sind in allen weiteren vertikalen Schenkeln ange­ ordnet. Hinter der Umlenkung 2 in der dritten Gasumwälzzone (17) verläßt das Band in einem vertikalen Bandlaufschenkel die Vor­ richtung von oben nach unten und tritt in die allgemein mit dem Bezugszeichen (7) gekennzeichnete Kühlzone ein, die im darge­ stellten Fall eine Wasserspritzzone ist. Die nur schematisch angedeuteten Wasserspritzdüsen (8) werden über eine Kreiselpumpe (9) mit angeschlossener Verrohrung mit Kühlmittel, im vorliegen­ den Fall Wasser, das üblicherweise demineralisiert ist, versorgt. Das Wasser strömt vom Band in die Wassertasse (10) ab, aus wel­ cher es von der Pumpe (9) angesaugt wird. In der Wassertasse (10) befindet sich eine getauchte Umlenkrolle (11). Hinter dieser Umlenkrolle (11) ist ein Abquetschrollenpaar (12) angeordnet. Anschließend läuft das Band über das S-Rollenpaar (13), mit welchem der geringe Bandzug innerhalb der Vorrichtung von dem höheren Bandzug im weiteren Verlauf der Bandanlage getrennt wird. Ein ähnliches S-Rollenpaar 13 befindet sich zum Abbau des Bandzu­ ges auch im Bandlauf vor der Vorrichtung. Eine besondere Regelung des Bandzuges ist im allgemeinen nicht erforderlich. Wie durch den in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Verlauf 1a des Bandes im Bereich der Umlenkungen angedeutet, ist die Vorrichtung aufgrund der mäanderförmigen Bandführung in der Lage, Änderungen der innerhalb der Vorrichtung befindlichen Bandlänge in erheblichem Maße zu tolerieren. Dadurch ist es lediglich erforderlich, die Geschwindigkeiten der S-Rollenpaare vor und hinter der Vorrich­ tung zu synchronisieren. Dadurch vereinfacht sich die Bandlauf­ technik erheblich, was für die Vorrichtung nach der Erfindung gegenüber den üblichen Einrichtungen mit geradliniger schwebender Bandführung einen weiteren wesentlichen Vorteil bedeutet.

Wie aus dem vertikalen Querschnitt im Bereich des vertikalen Bandlaufs in der Vorrichtung Fig. 2 ersichtlich, kann die Vor­ richtung sowohl mit einer indirekten Gasbeheizung als auch mit einer direkten Gasbeheizung ausgestattet werden. Die indirekte Gasbeheizung ist in Fig. 2 als Strahlheizrohr (20) schematisch dargestellt. Wenn direkte Beheizung gewünscht ist, würde man den rechts oben in Fig. 2 angedeuteten Brenner (21) einsetzen. Die Umlenkung (2) ist in Fig. 2 schematisch als mit einem Lochdü­ senfeld versehene Schwebeumlenkdüse dargestellt. Die Düsenrippen (4) sind als Lochschlitzdüsen angedeutet.

In Fig. 3, die einen Ausschnitt einer oberen Ecke der Strömungs­ führung in Fig. 2 darstellt, ist schematisch angedeutet, wie sich in dieser Umlenkecke eine elektrische Beheizung (22), z. B. mit offenen Heizwendeln, anordnen läßt, falls eine elektrische Beheizung verlangt ist.

In Fig. 4 ist schematisch der Bandlauf in einer Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, bei welchem das Band zunächst über eine längere Strecke von unten nach oben schräg in die Vorrich­ tung einläuft und entlang dieser Strecke von beiden Seiten mit­ tels das Band stabilisierender Hochkonvektions-Schwebedüsen, die zugleich einen hohen konvektiven Wärmeübergang bewirken, beblasen wird. Am Ende dieser Strecke hat sich das metallische Band soweit erwärmt, daß es auch bei größeren Bandstärken aufgrund des mit der Temperatur rasch abnehmenden Elastizitätsmoduls der mit den Schwebeumlenkungen (2) gebildeten Mäanderform folgt. Der Bandaus­ tritt kann wieder vertikal erfolgen oder ebenfalls schräg nach unten geneigt sein.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Schwebeumlenkung, die mit Schlitz­ düsen in Zickzackform ausgestattet ist. Durch diese Form wird zusätzlich zur Selbstzentrierung infolge mäanderförmiger Bandfüh­ rung eine selbsttätige Zentrierung der Bahn in der Mittelebene der Vorrichtung erreicht. Die Schlitzdüsenanordnung eignet sich also besonders bei nur einer Umlenkung. Fig. 6 zeigt eine Schwe­ beumlenkung, die mit einem Lochdüsenfeld ausgestattet ist. Man erkennt an der unteren Längskante der in der Figur sichtbaren Schwebeumlenkung die höhere Dichte der Düsenöffnungen, welche oben bereits erwähnt wurde.

In Fig. 7 ist nach Meßergebnissen die Tragkraftwirkung von Schwe­ beumlenkungen dargestellt. Die Tragkraft wird durch den Druckbei­ wert c_p erfaßt. Dieser Druckbeiwert ist die an der Bandoberfläche wirksame Flächenkraft bezogen auf den Staudruck der Ausströmung aus den Düsenöffnungen. Man erkennt, daß man mit Lochdüsen gegen­ über Schlitzdüsen im allgemeinen bei gleichem Bahnabstand eine geringere Tragkraft erzielt, daß aber der Tragkraftanstieg mit Veränderung der Schwebehöhe größer ist als bei Schlitzdüsen. Man kann also durch Wahl der Düsenausführung das jeweils gewünschte Verhalten erreichen.

Falls erforderlich, lassen sich auch Schlitzdüsen und Lochdüsen miteinander kombinieren.

Fig. 8 zeigt schließlich noch ein Diagramm, in welchem die Wärmeübergangskoeffizienten - ebenfalls wieder nach Labormessun­ gen - für Lochdüsenfelder und Schlitzdüsenfelder der in Fig. 5 und 6 schematisch dargestellten Schwebeumlenkungen miteinander verglichen sind. Der Wärmeübergangskoeffizient, der unter sonst gleichen Bedingungen mit Lochdüsen erreicht wird, ist wesentlich höher als der Wärmeübergangskoeffizient für Schlitzdüsen. Daher ist bei Anlagen, bei denen auf hohen Wärmeübergang Wert zu legen ist, im allgemeinen die Wahl der Lochdüsenausführung für die Schwebeumlenkung vorteilhafter.

In Abweichung von Fig. 1, in der lediglich Erwärmungszonen im Bereich der schwebenden Umlenkung dargestellt sind, lassen sich die mit Schwebeumlenkungen bestückten und voneinander abgegrenz­ ten Zonen auch mit unterschiedlichen Temperaturen betreiben, z. B. die erste, bzw. die ersten Zonen als Aufheizzonen, die folgen­ den Zonen als Haltezonen und die daran anschließenden Zonen als Kühlzonen. Die Kühlzonen können entweder im geschlossenen Kreis­ lauf betrieben werden, was erfordert, daß in den Strömungskreis­ lauf anstelle der Heizeinrichtung eine Kühleinrichtung, z. B. ein mit Wasser betriebener Gaskühler eingebaut wird, oder im offenen Kreislauf, wobei der den Gasstrom umwälzende Ventilator Luft aus der Atmosphäre ansaugt und die Luft aus der Vorrichtung wieder in die Umgebung abströmt.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum schwebend Führen einer bewegten Warenbahn, wobei die Warenbahn (1) von unten nach oben in die Vorrichtung eintritt, innerhalb der Vorrichtung schwebend mindestens eine Umlenkung (2 oder 3) ihrer Transportrichtung aus einer Richtung von unten nach oben in eine Richtung von oben nach unten erfährt und anschließend die Vorrichtung mit einer von oben nach unten gerichteten Bewegung wieder verlässt, wobei für die mindestens eine Umlenkung (2 oder 3) ein Düsenkörper verwendet wird, der auf einer der Warenbahn zugewandten Seite eine Kontur hat, die einem Teil eines oder nahezu eines Kreiszylinders entspricht, wobei die der Warenbahn (1) zugewandte Seite des Düsenkörpers mit Düsenöffnungen versehen ist, die mit einem Gasstrom versorgt werden und die Form von Lochdüsen oder Schlitzdüsen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass

• a) bei Ausbildung der Düsenöffnungen als Lochdüsen die Lochdüsenöffnungen am Beginn und am Ende des Düsenkörpers in Transportrichtung betrachtet mit größerer Dichte angeordnet sind oder
• b) bei Ausbildung der Düsenöffnungen als Schlitzdüsen der Düsenkörper mit in Umfangsrichtung zickzackförmig verlaufenden Schlitzdüsen versehen ist.

2. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Lochdüsen und Schlitzdüsen miteinander kombiniert sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ein- und Austrittsrichtung der Warenbahn (1) lotrecht oder nahezu lotrecht verlaufen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Eintritt der Warenbahn (1) von unten nach oben in die Vorrichtung und Austritt der Warenbahn (1) von oben nach unten innerhalb der Vorrichtung Umlenkungen der Warenbahn (1) von oben nach unten (2) und von unten nach oben (3) abwechseln, wodurch die Warenbahn (1) einen mäanderförmigen Verlauf erhält.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im linearen Bereich des Bahnlaufs zu beiden Seiten der Bahn (1) Düsenarme (4) zur Beblasung der Oberfläche angeordnet sind, welche zugleich der Stabilisierung der Bahn (1) dienen.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zum schwebend Führen der Warenbahn (1) dienende Gasstrom in der Vorrichtung mittels einer Heizeinrichtung für den Gasstrom eine Wärmezufuhr oder mittels einer Kühleinrichtung für den Gasstrom eine Wärmeabfuhr erfährt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Vorrichtung schwebend geführte Warenbahn (1) ein Metallband ist, welches in der Vorrichtung eine Wärmebehandlung erfährt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im aufsteigenden Teil des Metallbandverlaufs nach Eintritt in die Vorrichtung eine nach dem elektrischen Induktionsprinzip arbeitende Erwärmungsvorrichtung (6) für die Warenbahn (1) installiert ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung (7) für die Warenbahn (1) im Auslaufschenkel der Warenbahn (1) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung (7) für die Warenbahn (1) mit Wasser als Kühlmittel betrieben wird.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung (7) für die Warenbahn (1) mit einem Wasser/Luft-Gemisch als Kühlmittel betrieben wird.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlmittelstrom zum Kühlen der Warenbahn (1) in Transportrichtung nach unten geneigt auf die Warenbahn (1) auftrifft.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlmittelbeaufschlagung auf die Warenbahn (1) bei lotrechtem Warenbahnverlauf auf beiden Seiten der Warenbahn (1) symmetrisch oder annähernd symmetrisch erfolgt.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kühlmittelbeaufschlagung auf die Warenbahn (1) ein Kühlbeginn im lotrecht nach unten gerichteten Bahnlauf entlang einer definierten Trennung linienhaft beginnt und diese Linie bezogen auf die Transportrichtung gepfeilt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfeilspitze nach oben, also gegen die Transportrichtung weist.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Warenbahn (1) die Vorrichtung mit einer von einer letzten Richtungsumlenkung (2 oder 3) innerhalb der Vorrichtung bewirkten Bombage, also einer bei Aufsicht auf die Warenbahn (1) von oben betrachtet konvexen Querwölbung verlässt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sehnenlänge des durch die Bahnverwölbung entstehenden Bogens der Breite genau oder annähernd genau entspricht, die die kalte Bahn (1) nach erfolgter Abkühlung von der Behandlungstemperatur in der Vorrichtung auf die Temperatur hinter einer Kühleinrichtung (7) aufgrund der Wärmekontraktion annimmt.