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Title:
GAS SEAL FOR CONTINUOUS THERMAL TREATMENT FACILITIES OPERATED WITH A PROTECTIVE GAS ATMOSPHERE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/022363
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an aerodynamic seal in which two separate slit nozzles (13, 14; 15, 16) are assigned to each side of the metal strip (3) which is fed into the facility. Said slit nozzles are arranged successively at a distance from one another in the direction of passage of the metal band (3) and generate a gas jet which impinges the metal band (3) in a perpendicular direction. They can also be arranged so that they face away from one another and impinge the metal band (3) at an angle. The slit nozzles (14, 16) facing the protective gas atmosphere are supplied with air and the slit nozzles (13, 15) facing the continuous thermal treatment facility are supplied with protective gas. The seals are suitable for continuous thermal treatment facilities and other facilities in which two gas zones should be sealed from one another by means other than a mechanical seal.

Inventors:
SOMMEREISEN WINFRIED (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/002667
Publication Date:
April 20, 2000
Filing Date:
August 26, 1999
Export Citation:
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Assignee:
JUNKER GMBH O (DE)
SOMMEREISEN WINFRIED (DE)
International Classes:
C21D9/56; F16J15/40; C21D1/74; F27B9/28; F27D7/06; F27D99/00; (IPC1-7): F27D23/00; C21D9/56
Foreign References:
US4894009A1990-01-16
DE4441690A11996-06-05
DE973548C1960-03-24
US3223396A1965-12-14
EP0319948A21989-06-14
DE3743598C21989-12-14
DE4441690A11996-06-05
DE973548C1960-03-24
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 004, no. 069 (C - 011) 22 May 1980 (1980-05-22)
Attorney, Agent or Firm:
König, Werner E. (König & Kollegen Habsburgerallee 23-25 Aachen, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Aerodynamische Abdichtung von DurchlaufWärmebehandlungsanlagen mit Schutzgasatmosphäre mit einen abzudichtenden Offnungsquerschnitt der Durchlauf Wärmebehandlungsanlage begrenzenden, auf ein durchlaufendes Metallband (3) ge richteten Schlitzdüsen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Seite des Metallbandes (3) zwei separate, in Durchlaufrichtung des Metallbandes (3) mit Abstand hintereinander angeordnete, jeweils einen senkrecht auf das Metallband (3) oder voneinander wegge richtet winklig auf das Metallband (3) gerichteten Gasstrahl erzeugende Schlitzdüsen (13,14 ; 15,16) zugeordnet sind, von denen die zur Atmosphärenseite gerichteten Schlitzdüsen (14,16) mit Luft und die zur Seite der DurchlaufWärmebehandlungsan lage hin gerichteten Schlitzdüsen (13,15) mit Schutzgas beaufschlagt sind.
2. Aerodynamische Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzdüsen (13,14 ; 15,16) drehbeweglich angeordnet sind.
3. Aerodynamische Abdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzdüsen (13,14 ; 15,16) an rohrförmigen, drehbar gelagerten und mit Gaskanälen (10) verbundenen Gaszuführungskörpern (4,5,6,7) angeordnet sind.
4. Aerodynamische Abdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführungskörper (4,5,6,7) gegenüber dem jeweils zugeordneten Gaskanal (10) beidseitig mit einer plattenförmigen Dichtung (11) abgedichtet und zur Längsachse des jeweiligen Gaskanals (10) hin mit einem Offnungsschlitz (12) versehen sind.
5. Aerodynamische Abdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen seitlich benachbarten Schlitzdüsen (13, 14 ; 15,16) eine Absaugeinrichtung angeordnet ist.
6. Aerodynamische Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß in dem Raum zwischen seitlich benachbarten Schlitzdüsen (13,14 ; 15, 16) eine Einrichtung zur Schutzgaseispeisung angeordnet ist.
7. Aerodynamische Abdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen seitlich benachbarten Schlitzdüsen (13, 14 ; 15,16) ein Brenner angeordnet ist.
8. Aerodynamische Abdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen seitlich benachbarten Schlitzdüsen (13,14 ; 15,16) jeweils durch eine senkrecht zum durchlaufenden Metallband (3) verlaufende und nahe an dieses heranreichende Trennwand (18) geteilt ist.
9. Aerodynamische Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen den einander zugewandten Seiten der Schlitzdüsen (13,14 ; 15, 16) eine zum durchlaufenden Metallband (3) parallele Abdeckung angeordnet ist.
Description:
GASDICHTUNG VON DURCHLAUF-WÄRMEBEHANDLUNGSANLAGEN MIT SCHUTZGASATMOSHPHÄRE Beschreibung Die Erfindung betrifft eine aerodynamische Abdichtung von Durchlauf-Wärmebehand- lungsanlagen mit Schutzgasatmosphäre mit einen abzudichtenden Öffnungsquerschnitt der Durchlauf-Wärmebehandlungsanlage begrenzenden, auf ein durchlaufendes Me- tallband gerichteten Schlitzdüsen.

Bei verschiedenen Industrieanlagen werden berührungslose Abdichtungen zwischen zwei Gaszonen gefordert. So besteht entweder das Problem, daß Gase oder Dämpfe, die innerhalb einer Kammer entstehen, nicht in die Außenatmosphäre gelangen solien oder daß atmosphärische Luft beispielsweise nicht in eine mit Schutzgas beaufschlagte Kammer hingetragen werden soll. Trotzdem soll die Kammer frei zugänglich sein, um das zu behandelnde, berührungsempfindliche Gut zuführen zu können.

In Durchlauföfen für Blechbänder besteht beispielsweise eine solche Forderung. Die Wärmebehandlung leicht oxidierender Bleche erfolgt im Ofen unter Schutzgas. Auf- grund der Oberflächenempfindlichkeit der Blechbänder soll von einer mechanischen Dichtung der Ofenöffnung gegenüber der Außenatmosphäre jedoch möglichst abgese- hen werden.

In den vorgenannten FälSen werden deshalb aerodynamische Abdichtungen eingesetzt, bei denen ein Gasstrahl die beiden Gaszonen voneinander trennt.

Aus der DE-PS 37 43 598 ist eine aerodynamische Abdichtung mit einer Doppeischlitz- düse bekannt. Die Düse hat eine mittlere Trennwand, durch die zwei Düsenräume ge- schaffen werden, in die jeweils das Gas der voneinander abzudichtenden Gaszonen eingeleitet wird. Der Gasstrahl mit seinen beiden Teilstrahlen trifft mit seinem Kernbe- reich auf eine Prattftäche, die z. B. durch das in einen Durchlaufofen einlaufende Blech-

band gebildet wird. Da in dem Kernbereich des Gasstrahis nur eine geringe Turbulenz herrscht, soll eine Vermischung von Schutzgas und Luft weitgehend vermieden werden.

Die Lösung erfordert, daß die Doppelschlitzdüse bzw.-düsen möglichst nahe an der Oberfläche des durchlaufenden Bandes positioniert werden, um eine gute Dichtwirkung zu erreichen. Da derartige Bänder jedoch nie völlig eben sind, sondern Ausbeulungen und Welligkeiten aufweisen und bei den erreichten Durchlaufgeschwindigkeiten auch kleine Bandbewegungen senkrecht zur Bandoberfläche auftreten, äßt sich diese Forde- rung nicht ohne weiteres einhalten. Die Doppelschlitzdüsen müssen deshalb in einem bestimmten Mindestabstand vom durchlaufenden Band angeordnet werden und dafür eine entsprechende Schlitzbreite aufweisen. Trotzdem kann es zu Vermischungen von Luft und Schutzgas kommen, so daß einerseits Schutzgasverluste auftreten und ande- rerseits Luft in den Ofen gelangen kann.

Weiter ist aus der DE 44 41 690 A1 eine aerodynamische Abdichtung, beispielsweise für Durchlauföfen, bekannt. Auch hier bilden zwei Gase, welche parallel aus einer zwei- geteilten Kammer austreten, einen Gasvorhang senkrecht zu einem Förderband. Diese Ausführung beinhaltet die oben aufgeführten Nachteile der Abdichtung aus DE-PS 37 43 598. Zusätzlich unvorteilhaft erweist sich hier eine Unterteilung der Kammeraus- trittsöffnung mittels einer Lochplatte in Kleinstöffnungen, die einen Sperrgasstrahl ge- ringerer Strömungsgeschwindigkeit bewirkt. Ein derartiger Sperrgasstrahl ist wenig ge- eignet, einem Strömungsimpuls aus einem mit Inertgas betriebenen System entgegen- zuwirken.

Weiter ist aus der DE-PS 973 548 eine Abdichtung in Form von Sperrluftstrahlen be- kannt, welche an umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschern zum Einsatz kommt.

Hierbei werden nebeneinander durch einen mit Heizplatten versehenen Rotor warmes Rauchgas und diesem gegenströmende, kühle Luft durchgeleitet. Eine Trennung von Rauchgas und Luft erfolgt mittels Sperrluftstrahlen. Die Düsen hierzu sind zwischen dem Rauchgas-und dem Luftbereich ober-und unterhalb des Rotors angeordnet. Aus ihnen wird mit großer Geschwindigkeit durch den Rotor Sperrluft hindurchgeblasen und diese Sperrluft anschließend wieder abgesaugt. Der so erzeugte Sperrluftstrahl ist für Bänder ungeeignet, da ein Band-ungleich einem mit Heizplatten versehenen Rotor- nicht von einem Sperrluftstrahl durchdrungen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aerodynamische Abdichtung der ein- gangs genannten Art anzugeben, mit der die Vermischung derbeteiligten Gase weiter gesenkt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder Seite des Metallbandes zwei separate, in Durchlaufrichtung des Metallbandes mit Abstand hintereinander an- geordnete, jeweils einen senkrecht auf das Metallband oder voneinander weggerichtet winklig auf das Metallband gerichteten Gasstrahl erzeugende Schlitzdüsen zugeordnet sind, von denen die zur Atmosphärenseite gerichteten Schlitzdüsen mit Luft und die zur Seite der Durchlauf-Wärmebehandlungsanlage hin gerichteten Schlitzdüsen mit Schutzgas beaufschlagt sind.

Vorzugsweise sind die Schlitzdüsen zur Einstellung ihres Winkels drehbeweglich ange- ordnet. Sie sind zweckmäßig an rohrförmigen, drehbar gelagerten und mit Gaskanälen verbundenen Gaszuführungskörpern angeordnet. Gegenüber dem jeweils zugeordne- ten Gaskanal sind sie beispielsweise zu beiden Seiten mit einer plattenförmigen Dich- tung abgedichtet und zur Längsachse des jeweiligen Gaskanals hin mit einem Off- nungsschlitz versehen.

Die Strahlachse kann somit auf die Bedingungen eingestellt werden, die sich durch das jeweils zu behandelnde durchlaufende Band ergeben. Durch die Verdrehung wird gleichzeitig die Veränderung des Abstandes zwischen den Schlitzdüsen und dem Me- tallbandmöglich.

Vorteilhaft ist, daß sich unterschiedliche Winkel beider Gasstrahlen der seitlich benach- barten Schlitzdüsen einstellen lassen. Damit täßt sich auch auf einfache Weise ein Druckausgleich zwischen den beiden Gaszonen schaffen, wenn in einer Gaszone mit einem höheren Druck gearbeitet wird, wie es bei den beschriebenen Durchlauföfen in der Regel der Fall ist. Die Schlitzdüsen können in diesem Fall dann auch nicht nur mit verschiedenem Strahlwinkel, sondern auch mit unterschiedlichem Gasdruck betrieben werden.

Ist eine darüber hinausgehende Druckabdichtung erforderlich, so kann die Anordnung wie in bisher bekannter Weise durch zusätzliche Druckdüsen ergänzt werden, die zwi- schen der hier beschriebenen Schlitzdüsenanordnung und der. mit Druck beaufschlag- ten Kammer positioniert werden. Die Strahlachse der Druckdüsen ist in Richtung auf die Kammer verdreht. Um den Gasdruck im Bereich zwischen den Schlitzdüsen und den Druckdüsen dann abzubauen, ist dort jeweils eine Absaugeinrichtung vorzusehen.

In dem Raum zwischen seitlich benachbarten Schlitzdüsen der erfindungsgemäßen Anordnung baut sich ein turbulentes Gasgemisch zwischen beiden beteiligten Gaskom- ponenten auf, das aber den abzudichtenden Öffnungsquerschnitt nur mit sehr kleinen Gasmengen zu überwinden vermag. Um auch dieses noch zu vermindern, kann im Be- reich zwischen den Schlitzdüsen auf jeder Seite des Metallbandes eine Absaugeinrich- tung und/oder ein Brenner angeordnet sein, so daß sich in diesem Raum durch Absau- gen des Gasgemisches ein gerinfügig geringerer Druck einstellt als beispielsweise in der Ofenkammer oder es wird der Sauerstoffanteil in diesem Gasgemisch unter- stöchiometrisch verbrannt. Eine andere Variante ist, in diesen Raum Schutzgas einzu- leiten.

Eine Möglichkeit, die Vermischung in dem Raum zwischen den Schlitzdüsen weiter zu begrenzen, ist, diesen Raum jeweils durch eine senkrecht zum durchlaufenden Metall- band verlaufende und nahe an dieses heranreichende Trennwand zu teilen.

Der Gasdurchtritt zwischen den beiden Gaszonen täßt sich auch dadurch weiter ver- mindern, daß der Raum zwischen den Schlitzdüsen möglichst klein gehalten wird, in- dem zwischen den Schlitzdüsen nur ein enger Kanal belassen wird. Die Schlitzdüsen werden dazu zweckmäßig jeweils durch eine zum durchlaufenden Metallband parallele Abdeckung verbunden.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiet näher erläutert werden. Die zugehö- rige Zeichnung zeigt den Durchlaßbereich eines Durchlaufofens für die Wärmebehand- lung von Blechbändern mit einer aerodynamischen Abdichtung im Querschnitt.

Der Durchlaufofen ist mit einer Ofenwand 1 versehen, in der ein Banddurchlaß 2 für ein Blechband 3 belassen ist. Die Durchlaufrichtung ist durch einen Pfeil angedeutet. Der Durchlaufofen wird unter Schutzgasatmosphäre betrieben.

Die aerodynamische Abdichtung besteht aus jeweils zwei Schlitzdüsen 13,14 und 15, 16 zu beiden Seiten des Blechbandes 3, die an Gaszuführungskörpern 4 und 5 bzw. 6 und 7 angeordnet sind. Die zur Ofenseite gerichteten Schlitzdüsen 13 und 15 werden mit Schutzgas, die zur Außenseite gerichteten Schlitzdüsen 14 und 16 werden mit Luft beschickt.

Die Gaszuführungskörper 4 bis 7 sind aus Rohrabschnitten 8 aufgebaut, die auf Achsen 9 drehbeweglich gelagert sind. Gegenüber Gaskanäle bildenden Blaskästen 10 sind sie mittels Dichtplatten 11 abgedichtet. Zur Gasführung sind sie an den Seiten, die in die Blaskästen 10 hineinragen mit Durch ! aßöffnungen 12 versehen.

Die gesamte Anordnung ist über Schraubverbindungen 17 mit der Ofenwand 1 verbun- den.

Das Blechband 3 bildet für die Düsenanordnung eine Prallplatte. Im Raum zwischen den Schlitzdüsen 13 und 14 bzw. 15 und 16 bildet sich ein Gasgemisch aus Schutzgas und Luft, dessen Vermischung durch ein Trennblech 18 begrenzt wird.