Beschichtungsvorrichtungen zur Metallbandbeschichtung werden beispielsweise zur Verzinkung von Metallbändern und Blechen eingesetzt. Das Metallband wird dazu durch eine ca. 450°C heiße Zinkschmelze hindurchgezogen : Das Metallband taucht nach unten fortlaufend in die Zinkschmelze ein, wird durch eine rotierende Welle in der Schmelze nach oben umgelenkt und läuft nach oben wieder aus der Zinkschmelze heraus. Die Lagerung der Welle in der Schmelze erfolgt in offenen Gleitlagern, die wegen der großen auftretenden Kräfte, der hohen Temperatur der Zink- schmelze und der hohen chemischen Aggressivitat der Zink- schmelze starkem Verschleiß unterliegen. Bei einer pausenlos laufenden Beschichtungsanlage sind die Gleitlager bereits nach wenigen Tagen so stark verschlissen, dass sie ausgetauscht wer- den müssen. Für den Austausch der beiden Lager einer Um- lenkrolle werden mehrere Stunden benötigt, was bei Beschich- tungsanlagen mit einem Wert von 100 bis 200 Mio. DM einen großen Kostenfaktor darstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Standzeit der in der Schmelze drehbaren Welle zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An- spruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung ist das Wel- lenlager als Magnetlager ausgebildet, dessen feststehendes La- gerteil gekapselt ist. Durch das Magnetlager wird ein Wellen- zapfen der Welle berührungslos in dem Lagerteil gehalten. Durch die berührungslose Lagerung wird der mechanische Abrieb an dem feststehenden Lagerteil und an dem Wellenzapfen auf ein Minimum reduziert. Die Beschichtung der Lagerteile muss nicht mehr, wie bei Gleitlagern, im Hinblick auf möglichst geringen Abrieb optimiert werden, sondern kann mit einer Beschichtung versehen werden, die sich durch eine gute chemische Beständigkeit gegen die Metallschmelze auszeichnet. Da beispielsweise eine Zink- schmelze bei einer Arbeitstemperatur von 450 bis 470°C wie eine Säure wirkt, wird durch die säurebeständige Beschichtung des Wellenlagers, die keinem nennenswerten Abrieb mehr unterliegt, Korrosion an dem Wellenlager erheblich vermindert. Durch die berührungslose Lagerung wird also mechanischer Abrieb der Lagerteile weitgehend vermieden, was den Einsatz preiswerter säurebeständiger Beschichtungen für die Lagerteile ermöglicht und die Korrosion vermindert. Durch diese beiden Effekte wird die Standzeit der Wellenlager auf ein Vielfaches der Standzeit von Gleitlagern erhöht. Die Standzeit der Magnetwellenlager in einer Zinkschmelze kann sich durch Verwendung von Magnetlagern auf mehrere Wochen vergrößern.

Zwischen dem gekapselten feststehenden Lagerteil und dem Wel- lenzapfen der Welle verbleibt ein offener umlaufender Spalt, so dass der Wellenzapfen in dem feststehenden Lagerteil in der Schwebe gehalten werden kann und der Wellenzapfen das fest- stehende Lagerteil nicht berührt. Dadurch wird ein sehr wider- standsarmes Rotieren der Welle ermöglicht. Da das Magnetfeld in dem umlaufenden Spalt zwischen dem feststehenden Lagerteil und dem Wellenzapfen nicht abgeschirmt werden darf, eignet sich das Magnetlager nur zum Einsatz in Schmelzen von nicht-magnetischen Metallen, wie beispielsweise Zink.

Als Kapselung des feststehenden Lagerteiles ist ein Lagerge- häuse aus nicht-magnetischem und hochtemperaturbeständigem Material vorgesehen, dessen Schmelzpunkt über 600°C liegt. Die Kapselung kann beispielsweise durch ein Edelstahlgehäuse rea- lisiert sein.

Vorzugsweise wird das Lagergehäuse mit Kühlgas zur Kühlung der Magnetelemente des feststehenden Lagerteiles versorgt. Bei den Magnetelementen handelt es sich in der Regel um Elektromagnete, deren Wirkungsgrad bei niedrigen Arbeitstemperaturen größer ist, d. h. deren erzeugte Magnetfelder bei niedrigen Arbeitstem- peraturen stärker sind. Ferner kann in dem Lagergehäuse ein Gasdrucksensor zur Feststellung von Gasleckströmen vorgesehen sein. Dies kann beispielsweise ein Drucksensor sein, der den Gasdruck innerhalb des Lagergehäuses erfaßt. Ein Druckabfall in dem Lagergehäuse würde auf eine Undichtigkeit des Lagergehäuses hindeuten, so dass Beschädigungen des Lagergehäuses frühzeitig erkannt und größere Schäden vermieden werden können. Das Kühl- gas wird mit Überdruck in das Lagergehäuse eingeleitet, so dass es durch gegebenenfalls vorhandene Undichtigkeiten des Lagerge- häuses nach außen durchtritt und auf diese Weise das Eindringen der Metallschmelze in das Lagergehäuse verhindert, so dass schwere Beschädigungen des Magnetlagers vermieden werden.

Vorzugsweise ist die Welle eine Tauchrolle zur Umlenkung oder Führung des Metallbandes in einer Zinkschmelze. Die Welle kann aber auch als Führungsrolle zur Regulierung der Bandspannung oder zur genauen Positionierung des Metallbandes ausgebildet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Wellenlager einen Notlauf-Keramikeinsatz auf. Der Keramikeinsatz ist an der Innenseite des Lagergehäuses angebracht, so dass bei Ausfall der Magnetelemente des feststehenden Lagerteiles der Wellen- zapfen der Welle auf dem Keramikeinsatz läuft. Nur der gegen- über dem Keramikeinsatz weichere Wellenzapfen der Welle kann dabei abgeschliffen bzw. beschädigt werden. Der Wellenzapfen kann anschließend relativ einfach repariert oder ausgetauscht werden. Auf diese Weise weist das Magnetlager Notlaufeigen- schaften auf, die bei Ausfall der Magnetlagerung größere Schä- den vermeiden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Wellenzapfen der Welle und/oder das Lagergehäuse mit einer Wolframkarbit-oder mit einer Keramikschicht versehen. Beide Beschichtungen ge- währen eine hohe Säureresistenz und damit einen guten Schutz gegen Korrosion stark säureartiger Metallschmelzen, wie bei- spielsweise einer Zinkschmelze.

Vorzugsweise besteht der Wellenzapfen der Welle aus magnetischem Material, wobei das feststehende Lagerteil ein ein Magnetfeld erzeugendes Magnetelement aufweist, von dem der Wel- lenzapfen berührungslos in dem Lagerteil gehalten wird. Das Magnetelement kann von einem Elektromagneten gebildet werden.

Elektromagneten haben den Vorteil, dass das erzeugte Magnetfeld in seiner Stärke gesteuert werden kann. Die Magnetfeldstärke kann also in Abhängigkeit von den auftretenden Belastungen, Drehzahlen etc. an die gegebenen Verhältnisse angepaßt werden.

Auf diese Weise läßt sich der Spalt zwischen dem Wellenzapfen und dem Lagergehäuse über den gesamten Umfang weitgehend kon- stant halten.

Das Wellenlager ist vorzugsweise als Radiallager ausgebildet, wobei das bzw. die Magnetelemente radial des Wellenzapfens an- geordnet sind. Ferner kann das Wellenlager zusätzlich auch als Axiallager ausgebildet sein, wobei ein Magnetelement axial des Wellenzapfens angeordnet ist. Auf diese Weise wird die Welle sowohl radial als auch axial berührungslos gelagert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind Sensoren zur Ermitt- lung der radialen und/oder der axialen Position des Wellen- zapfens in dem feststehenden Lagerteil vorgesehen. Eine Steuer- vorrichtung steuert die Stärke des von dem Magnetelement er- zeugten Magnetfeldes in Abhängigkeit von der mit den Sensoren ermittelten Position des Zapfens in dem Lagerteil. Auf diese Weise wird der Spalt zwischen dem Lagergehäuse und dem Wellen- zapfen konstant gehalten. Abweichungen der Spalthöhe können durch die Sensoren sofort festgestellt und durch entsprechende Steuerung der Magnetelemente ausgeglichen werden.

Vorzugsweise weist das Lagerteil mehrere Magnetelemente und der Wellenzapfen Polschuhe auf, wobei von den Magnetelementen ein Drehfeld erzeugt wird, das die Welle über die Polschuhe des Wellenzapfens antreibt. Alternativ kann die Welle auch als Kurzschluß-Läufer-Motor ausgebildet sein, wobei in der Welle in Längsrichtung mehrere isolierte Kupferleiter angeordnet und miteinander elektrisch verbunden sind. Die Welle wird dabei in der Regel mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, die der Bandgeschwindigkeit des von der Welle geführten Metallbandes ungefähr entspricht. Auf diese Weise wird Schlupf zwischen dem Metallband und der Welle vermieden, wodurch wiederum die Be- schichtung des Metallbandes mit dem Schmelzenmetall gleich- mäßiger und fehlerfreier erfolgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Wellenlager eine Heizvorrichtung auf. Die Heizvorrichtung dient dazu, das Wellenlager auch nach Entnahme aus der Metallschmelze auf so hoher Temperatur zu halten, dass das Schmelzenmetall in dem um- laufenden Spalt zwischen dem Lagergehäuse und dem Wellenzapfen flüssig bleibt, bis der Wellenzapfen aus dem Lagergehäuse ent- fernt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Lagerteil vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Magnetelemente auf. Die Resultierende der auf die Welle wirkenden Kräfte beim Betrieb der Beschichtungsvorrichtung sollte genau zwischen zwei Magnetelementen, d. h. in 45° zu zwei Magnetelementen liegen.

Die Welle wird durch die auf die Welle wirkenden Kräfte stets zwischen den Magnetelementen in einer stabilen Position gehal- ten. Es können auch mehr als vier Magnetelemente über den Um- fang verteilt sein.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Aus- führungsbeispiel der Erfindung näher erlautert.

Es zeigen : Fig. 1 eine erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung mit einer Umlenkwelle und einer Führungswelle in einer Zinkschmelze in Seitenansicht, Fig. 2 die Beschichtungsvorrichtung der Fig. 1 in Vorderan- sicht, und Fig. 3 ein Magnetlager der Umlenkwelle der Beschichtungsvor- richtung der Fign. 1 und 2 im Langsschnitt.

In Fig. 1 ist in Seitenansicht eine Beschichtungsvorrichtung 10 vereinfacht dargestellt. Ein Metallband 12 wird durch eine Schmelze 14 von Zink geleitet, um die Oberfläche des Metall- bandes 12 mit einer dünnen Zinkschicht zu versehen. Die Zink- schmelze 14 hat eine Temperatur von 450° bis 470°C. Das Metall- band 12 wird unter einem Winkel von 30° bis 45° zur Horizon- talen in die Zinkschmelze eingeführt und in der Schmelze 14 durch eine erste drehbare Welle 16 nach oben umgelenkt, so dass das Metallband 12'senkrecht nach oben aus der Zinkschmelze 14 wieder herausgeführt wird. Der Umschlingungswinkel des Metall- bandes 12,12'um die erste Welle 16 beträgt 120 bis 135°. Die Zugkraft des Metallbandes 14 beträgt zwischen 1,0 bis 5,0 t.

Eine zweite Welle 18 in der Zinkschmelze 14 liegt über die ge- samte Breite an dem senkrecht aus der Zinkschmelze 14 heraus- laufenden Metallband 12'an, um das horizontale Flattern des Metallbandes 12'zu dämpfen. Die zweite Welle 18 ist an einem beweglichen Führungsarm 20 aufgehängt, der schwenkbar gelagert ist und dessen Schwenkbewegung durch ein entsprechendes Dämpfungselement gedämpft wird. Ferner ist der Führungsarm 20 und damit auch die zweite Welle 18 in Richtung des Metallbandes 12'vorgespannt. Beide Wellen 16,18 sind in die Schmelze 14 eingetaucht.

Zu beiden Seiten des aus der Zinkschmelze 14 heraustretenden senkrecht verlaufenden Metallbandes 12'sind Gasdüsen 22,24 an- geordnet, durch die ein Gasstrom auf beide Seiten des Metall- bandes 12'aufgebracht wird. Durch den Gasstrom wird die flüs- sige Zinkschicht auf dem Metallband 12'auf eine bestimmte gleichbleibende Schichtdicke reduziert.

Die erste Welle 16 wird durch zwei Schwenkarme 171, 172 in der Zinkschmelze 14 gehalten. Die Welle 16 ist zu Wartungs-und Re- paraturzwecken zum Ausgleich des Verschleißes aus der Zink- schmelze 14 heraushebbar. Auch der Führungsarm 20 mit der Füh- rungswelle 18 ist zu diesem Zweck aus der Schmelze 14 heraus- hebbar. Die Arme 171,172,20 werden mittels einer Wechsel- traverse, an der sie befestigt sind, aus der Schmelze 14 her- ausgehoben.

Wie u. a. in Fig. 2 erkennbar ist, sind an den beiden einge- tauchten Enden der Schwenkarme 171 und 172 Wellenlager 261, 262 vorgesehen, durch die die Umlenkwelle 16 drehbar an den Schwenkarmen 171, 172 gelagert ist. Bei den beiden Wellenlagern 261, 262 handelt es sich um Magnetlager, die von einem gekap- selten feststehenden Lagerteil 281,282 und aus zwei Wellen- zapfen 301, 302 der Welle 16 aus magnetischem Material, bei- spielsweise aus Werkzeugstahl, gebildet werden.

Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, besteht das feststehende Lager- teil 281 aus einem flüssigkeitsdichten Lagergehäuse 32 aus einem nicht-magnetischen Material, beispielsweise aus Edel- stahl, z. B. 1.4571 oder 1.4404. In dem Lagergehäuse 32 sind insgesamt fünf Elektromagnete 341-344, 36 befestigt. Die vier radial des Wellenzapfens 301 angeordneten Elektromagnete 341-344 sind jeweils in 90° zueinander und in ungefähr 45° zur resul- tierenden aller auf die Welle 16 wirkenden Kräfte angeordnet.

Die Magnetelemente 341-344, 36 werden durch eine elektronische Steuervorrichtung 38 und einen Verstärker 40 derart gesteuert, dass die Wellenzapfen 301, 302 in dem von dem Lagergehäuse 32 eingeschlossenen kreiszylinderartigen Raum in der Schwebe ge- halten werden. Zwischen dem Wellenzapfen 301 und dem Lagerge- häuse 32 verbleibt ein umlaufender Spalt 42, der mit Zink- schmelze gefüllt ist. Da Zink ein nicht-magnetisches Metall ist, wird durch die Zinkschmelze in dem umlaufenden Spalt 42 das von den Elektromagneten 341-344, 36 erzeugte Magnetfeld nicht beeinträchtigt.

In den zylinderartigen Ausnehmungen 41 des Lagergehäuses 32 ist in der oberen Hälfte ein Notlauf-Keramikeinsatz 44 befestigt, der bei Ausfall der Magnetelemente 34,36 verhindert, dass der Wellenzapfen 301 die aus Edelstahl bestehende Lagergehäusewand 32 abschleift und damit ein Eindringen der Zinkschmelze in das Lagergehäuse 32 ermöglicht. Der Notlauf-Keramikeinsatz kann auch becherartig ausgebildet sein und die gesamte Ausnehmung 41 ausfüllen.

In dem Lagergehäuse 32 sind mehrere Abstandssensoren 46,48 an- geordnet, die die axiale und radiale Position des Wellenzapfens 301 bzw. der Welle 16 im Verhältnis zum Lagergehäuse 32 ermit- teln. Die Sensoren 46, 48 sind über elektrische Leitungen mit der Steuervorrichtung 38 verbunden, die die Sensorsignale aus- wertet und die Elektromagneten 34,36 entsprechend steuert.

Der Wellenzapfen 301 weist fünf radiale Nuten 50 auf, so dass in den erhabenen Bereichen fünf Polschuhe 52 gebildet werden.

Durch die Steuervorrichtung wird über die radial angeordneten Elektromagneten 34 ein Drehfeld generiert, so dass ein Drehmo- ment auf den Wellenzapfen 301 übertragen und damit die Welle 16 in Drehung versetzt wird. Im Betrieb wird die Welle 16 mit un- gefähr 25-200 Umdrehungen pro Minute angetrieben.

Wie in Fig. 2 dargestellt, weist die Beschichtungsvorrichtung 10 als Gasversorgung einen Gastank 58 mit einem Gaskühler 60 auf. Als Gas wird Stickstoff verwendet. Das gekühlte Stick- stoff-Gas aus dem Gastank 58 wird durch eine Gaspumpe 61 und über entsprechende Gasleitungen 621, 622 in die Lagergehäuse 281,282 gepumpt und über entsprechende Rückführgasleitungen 641, 642 in den Gastank 58 zurückgeführt. Das Stickstoffgas kühlt in den Lagergehäusen im wesentlichen die Elektromagneten 34,36, um deren Wirkungsgrad zu verbessern.

Über einen Drucksensor 66 in dem Lagergehäuse 32 wird ständig der Gasinnendruck in dem Lagergehäuse 32 überwacht. Bei einem Druckabfall, beispielsweise durch eine Undichtigkeit des Lager- gehäuses, wird sofort ein Alarm ausgelöst und daraufhin die Wellenlager 281,282 möglichst schnell aus dem Zinkbad herausge- hoben. Das Stickstoffgas kann durch die Pumpe 61 im Druck so erhöht werden, dass das Stickstoffgas durch eine Undichtigkeit des Lagergehäuses nach außen dringt und dadurch das Eindringen von Zinkschmelze verhindert.

Im Bereich der becherartigen Ausnehmung 41 sind an dem Lagerge- häuse 32 nicht dargestellte Heizelemente vorgesehen, die beim Herausschwenken der Wellenlager 26 aus der Zinkschmelze die Wellenlager 261,262 so lange warm halten, bis die Zinkschmelze aus den Ausnehmungen 41 herausgelaufen ist, bzw. bis die Wel- lenlager 26 demontiert sind.

In dem Spalt 42 kann vor Inbetriebnahme eine Metallbuchse aus einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt vorgesehen sein, die vor der Inbetriebnahme der Anlage auf den Wellenzapfen 30 auf- geschoben wird und den Spalt 42 zwischen dem Wellenzapfen 30l und dem Lagergehäuse 32 ausfüllt. Nach Inbetriebnahme der An- lage schmilzt die Buchse in der heißen Zinkschmelze, während die Elektromagneten 34 bereits in Betrieb sind. Mit Hilfe der Buchse ist der Wellenzapfen 301 bei Betriebsbeginn bereits in dem feststehenden Lagerteil 261, 262 zentriert und schmilzt nach Inbetriebnahme, um den Spalt 42 zwischen Wellenzapfen 301 und Gehäuse 32 freizugeben.

Durch die berührungslose Ausbildung der Wellenlager 261, 262 kann die Welle 16 trotz einer nennenswerten Längenausdehnung bei Erhitzung auch axial stets in der Mitte gehalten werden.

Auch die Führungsrolle 18 wird berührungslos durch ent- sprechende Magnetlager gelagert.

Durch die berührungslose Lagerung der Umlenkrolle 16 und der Führungsrolle 18 wird die Verwendung von preiswerten und säure- beständigen Materialien und Beschichtungen für alle Teile der Lagerung ermöglicht. Dadurch werden Wartungsintervalle von 4 Wochen und länger realisiert, wodurch wiederum die kosteninten- siven Standzeiten erheblich verringert werden. Die Magnetlager lassen sich nur zur Beschichtung mit nicht magnetischen Me- tallen verwenden.