DE3021127A1

DE3021127A1 - Gasbeheizter ofen

Info

Publication number: DE3021127A1
Application number: DE19803021127
Authority: DE
Inventors: Alex Jakob Schregenberger
Original assignee: Midland Ross Corp
Current assignee: Midland Ross Corp
Priority date: 1979-06-08
Filing date: 1980-06-04
Publication date: 1980-12-18
Also published as: CA1125006A; SE8004158L; US4299036A; BR8003285A; AU5881380A; IT1131291B; AU535378B2; JPS56974A; SE440144B; GB2057649A; IT8022620A0; FR2458773A1

Description

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MIDLAND-ROSS CORPORATION, 20600 Chagrin Boulevard,

Shaker Heights, Cleveland, Ohio 44122, USA

Gasbeheizter Ofen

Die Erfindung betrifft einen gasbeheizten Ofen, beispielsweise einen solchen, wie er als Flotationsofen bekannt ist, der in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Beschichtung eines kontinuierlichen Elementes, wie beispielsweise einer Materialbahn, mit Farbe eingesetzt wird.

Ein derartiger Ofen hat im allgemeinen eine Vielzahl von horizontal fluchtend zueinander liegenden Kammern, die Seite an Seite angeordnet sind und die gegeneinander und gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichtet sind. Eine Metallbahn wird horizontal durch die Beschichtungsvorrichtung geführt und läuft dann sukzessive durch die einzelnen Wärmebehandlungskammern, in denen die Metallbahn mit erhitzten Gasen kontaktiert wird, um die Farbbeschichtung zu trocknen und zu härten, indem man das die Farbe tragende Lösungsmittel als hochflüchtigen Dampf in die heißen Gase ab-

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gibt, die dann von den verschiedenen Kammern abgesaugt werden. Die erhitzten Gase prallen auf die durchlaufende Metallbahn in jeder der Kammern, indem sie aus einer Anzahl von Düsen ausströmen, die vertikal oberhalb und unterhalb der durchlaufenden Metallbahn angeordnet sind und die sich normalerweise in einer Breitenanordnung erstrecken, die der Breite der Metallbahn entspricht. Bei bekannten Öfen dieser Art (US-PS 3 923 449) werden die erhitzten Gase so zu den einzelnen Kammern des Ofens geführt und von dort abgesaugt, daß jede einzelne Wärmebehandlungskammer mit ihrem eigenen System für die Steuerung der Temperatur und der Zusammensetzung des heißen Gases versehen ist, das durch diese speziel-Ie Kammer zirkuliert. Das abgegebene Gas, das den Lösungsmitteldampf enthält, wird aus den Kammern in eine gemeinsame Ablaufleitung gegeben. Das Abgasvolumen, das vom Ofen kommt, wird so vorbestimmt, daß die Konzentration von Lösungsmitteldampf bei höchstens 25 % des unteren Explosionspunktes liegt. Größere Lösungsmitteldampfkonzentrationen ("bis zu 50 % des unteren Explosionspunktes) können gewählt werden, wenn die Lösungsmitteldampfkonzentration im Abgas kontinuierlich überwacht wird. Dies geschieht dadurch, daß man periodisch einen Teil des Abgases aus der gemeinsamen Abgasleitung entnimmt und den Lösungsmitteldampfgehalt mißt. Es liegt auf der Hand, daß der Lösungsmitteldampfgehalt des Gases im gemeinsamen Abgasstrom nicht das getreue Abbild der tatsächlichen Lösungsmitteldampfkonzentration in jeder der einzelnen Kammern ist. So kann beispielsweise die Lösungsmitteldampfkonzentration in einer Kammer gefährlich hoch sein, was sich dann

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im gemeinsamen Abgasstrom durch eine besonders niedrige Konzentration in einer anderen Kammer ausgleicht. Derartige Öfen haben auch durch die geschilderte Art der Beschickung der einzelnen Kammern und der den einzelnen Kammern zugeordneten Steuereinrichtungen einen komplizierten Aufbau.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gasbeheizten Ofen der in Frage stehenden Art zu schaffen, der insbesondere bezüglich des Zirkulationssystems des erhitzten Gases zu den verschiedenen Kammern erheblich vereinfacht ist.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1. Bezüglich des Behandlungsverfahrens ergibt sich die Lösung aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptverfahrensanspruches 13.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die einzelnen Kammern nicht einzeln und gesondert beschickt werden, sondern praktisch in Art einer Kaskade ausgehend von der zuletzt vom Metallband durchlaufenen Kammer bis hin zur zuerst vom Metallband angelaufenen Kammer das Behandlungsgas von Kammer zu Kammer in einer Art Gegenstrom zur Durchlaufrichtung des Metallbandes geleitet wird. Es liegt auf der Hand, daß hierdurch anstelle der Ausrüstung jeder einzelnen Kammer mit Brennern und Steuereinrichtungen für den Brenner ein außerordentlich vereinfachter Aufbau erreicht ist.

In bevorzugter weiterer Ausgestaltung wird ferner das abgegebene Abgas aus dem Ofen für die Temperatureinstellung von frischem Gas benutzt, um dieses richtig

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für die Beschickung der zuletzt vom Metallband angelaufenen Kammer aufzubereiten. Die hierzu vorgesehenen Mittel beinhalten eine Abgasverbrennungseinrichtung sowie einen Wärmeaustauscher, durch den das durch Verbrennen erhitzte Abgas läuft, um das frische, kühlere Gas zu erwärmen, bevor dieses zu der besagten, vom Metallband zuletzt angelaufenen Kammer gefördert wird.

Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele eines Ofens sowie ein Verfahren zur Behandlung des Metallbandes werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 das Schema einer Beschichtungsvorrichtung in Kombination mit einem gasbeheizten Ofen gemäß

der Erfindung,

Fig. IA ein Schema eines Teiles des Ofens nach Fig. 1 mit der Möglichkeit der Kühlung des zu behandelnden Materials vor dem Austritt aus dem Ofen,

Fig. 2 das Schema einer Beschichtungsvorrichtung in Kombination mit einer weiteren Ausführungsform eines Ofens gemäß der Erfindung sowie mit einem besonderen Mechanismus zur exakten Steuerung der Gastemperatur in jeder der ein

zelnen Wärmebehandlungskammern.

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In den Fig. 1 und IA Ist eine handelsübliche Beschichtungsvorrichtung 4 vorgesehen, die mit einem zusammengesetzten Ofen 5 verbunden ist, durch den ein kontinuierliches Materialstück, beispielsweise eine streifenförmige, frisch beschichtete Metallbahn 6, läuft, um die Farbbeschichtung durch Entfernung des die Farbe tragenden Lösungsmittels in Dampfform zu trocknen und zu härten. Der dargestellte zusammengesetzte Ofen 5 beinhaltet im wesentlichen einen Vorheizofen mit drei benachbarten, horizontal fluchtend zueinander liegenden Zonen 7 bis 9 im Tandembauweise mit einem Hochgeschwindigkeitsofen mit fünf benachbarten, horizontal fluchtend liegenden Zonen 10 bis 14, in welchen Zonen die Wärmebehandlung der Metallbahn 6 stattfindet und mit deren Ausgestaltung die Erfindung im wesentlichen befaßt ist. Die Zonen 7 bis 14 beinhalten alle jeweils eine Kammer 15, die gegenüber der umgebenden Atmosphäre und den anderen Kammern jeweils abgedichtet ist. Die Kammern 15 haben horizontal fluchtend liegende Öffnungen, durch die hindurch die Metallbahn 6 in die verschiedenen Zonen 7 bis 14 eintritt und sie jeweils verläßt. An den Öffnungen sind konventionelle Dichtungen vorgesehen, um die Kammern 15 voneinander abzudichten. Zwei einander sich gegenüberliegende Reihen von quer orientierten Düsen, beispielsweise Düsen 16, 17, sind in jeder der Kammern 15 der Zonen 7 bis 14 angeordnet, um Ströme von auf die gewünschte Temperatur gebrachten Gases gegen die beiden Flächen der Metallbahn prallen zu lassen, wenn die Metallbahn 6 horizontal zwischen den Düsenreihen hindurchläuft. Sie tut dies ohne jede Unterstützung durch Leitrollen, Leitwalzen u.dgl., wie sie normalerweise für Materialbahnen benutzt werden. Die hier in den fünf Zonen 10 bis 14 des

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Hochgeschwindigkeitsofens eingesetzten Düsen sind sogenannte Flotatiorvsdüsen, wie sie im einzelnen in den US-Patenten 3 837 551 oder 3 982 32? beschrieben sind. Die Düsen in den drei Zonen 7 bis 9 des Vorheizofens sind Pralldüsen, wie beispielsweise im US-Patent 2 574 083 beschrieben _% mit denen Luft gegen die Metallbahn 6 in einem- Winkel von 90 auf die Ebene der Metallbahn 6 geblasen wird.

Ein handelsüblicher Abgasverbrenner 18, ein Vorerwärmungsaustauscher 19 sowie ein Aufbereitungswärmetauscher 20 sind der Beschichtungseinrichtung 4 und dem zusammengesetzten Ofen S zugeordnet.

Im Betrieb wird ein Gemisch von Gas und Lösungsmitteldampf als Abgas aus der ersten Zone. 7 des Vorerwärmungsofens, die die zuerst von der zu behandelnden Metallbahn 6 angelaufene Zone ist, wenn sie die Beschichtungsvorrichtung 4 verläßt, abgezogen. Dieses Abgas wird von einem Gebläse 21 unter Druck sukzessive durch den Vorerwärmungstauscher 19 und den Abgasverbrenner 18 gefördert, in-dem die Temperatur des Abgases durch Verbrennungsvorgänge beispielsweise von 260⁰C auf 815°C angehoben wird. Das heiße Abgas wird dann simultan oder alternativ durch den Vorerwärmungstauscher 19 und/oder den Aufbereitungswärinetauscher 20 getrieben, je nachdem, welch ein Wärmebedarf im Aufbereitungswärmetauscher 20 herrscht. Das aus dem Vorerwärmungstauscher 19 und/oder dem Aufbereitungswärmetauscher strömende Abgas wird entweder in die umgebende Atmosphäre abgelassen oder aber zweckmäßigerweise noch für die Temperatureinstellung irgendeines anderen Mediums eingesetzt.

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Ein relativ kühles Behandlungsgas, beispielsweise Luft, insbesondere beispielsweise von einem Gebläse 22 aus der Beschichtungsvorrichtung 4 abgesaugte Luft, wird durch den Aufbereitungswarmetauscher 20 im Wärmeaustausch mit dem heißen Abgas aus dem Abgasverbrenner 18 getrieben. Die kühle, in den Ofen einzubringende Behandlungsluft wird dabei beispielsweise von einer Temperatur von 20°- 30⁰C auf eine Temperatur von 560⁰C erhitzt und sie wird dann in die Wärmebehandlungskammer 15 der fünften, d.h. der letzten Zone 14 des Hochgeschwindigkeitsofens getrieben, eine Kammer, die von der zu behandelnden Metallbahn 6 als letzte durchlaufen wird. Ein Gebläse 23 wird dazu benutzt, die erwärmte Luft vom Aufbereitungswarmetauscher 20 zu den Düsen 16, 17 in der Kammer 15 der in Durchlauf richtung der Metallbahn gesehen zuletzt liegenden Zone 14 des Hochgeschwindigkeitsofens zu treiben. Eine handelsübliche Umlaufdrossel 24 ist vorgesehen, um die Rezirkulation erhitzten Gases innerhalb der letzten Zone 14 zu ermöglichen und dabei zu gewährleisten, daß die Düsen 16, 17 dieser Zone einen konstanten Gasstrom abgeben.

Eine Drucküberwachungseinrichtung 25 überwacht den Gasdruck in der letzten Zone 14 des Hochgeschwindigkeitsofens und steuert das Öffnen und Schließen einer Strömungssteuerdrossel 26, die ihrerseits den Strom erwärmten Abgases aus der letzten Zone 14 des Hochgeschwindigkeitsofens zur in Durchlaufrichtung der Metallbahn gesehen vorhergehend liegenden Zone 13 des Hochgeschwindigkeitsofens regelt, wenn dier überwachte Gasdruck eine vorbestimmte Höhe überschreitet.

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Es wird ein Gebläse 27 betätigt, um erhitztes Abgas aus der letzten Zone 14 des Hochgeschwindigkeitsofens zu den Düsen 16, 17 in der Kammer der vierten oder vorletzten, vorhergehend liegenden Zone 13 des Hochgeschwindigkeitsofens zu fördern. Der Zone 13 ist wieder eine Umlaufdrossel 28 zugeordnet, die im Gleichklang mit der Strömungssteuerdrossel 26 die Rezirkulation erhitzten Gases innerhalb der Zone 13 zu deren Düsen 16, 17 ermöglicht, und zwar in Proportion zu einer Abnahme der Gaszirkulation von der Zone 14, hervorgerufen durch ein teilweises Schließen der Strömungssteuerdrossel 26.

Eine gleichartige Drucküberwachungseinrichtung 29 überwacht den Gasdruck in der vierten Zone 13 des Hochgeschwindigkeitsofens und steuert die Betätigung einer weiteren Strömungssteuerdrossel zur Regelung der Abfuhr heißen Gases aus der Zone 13 zu der in Durchlaufrichtung der Metallbahn 6 gesehen davorliegenden Zone 12. Diese in Durchlaufrichtung der Metallbahn gesehen dritte Zone 12 des Hochgeschwindigkeitsofens sowie die davorliegenden Zonen 11 und 10 sind in gleicher Weise mit Drucküberwachungseinrichtungen 31 bis 33 zur Betätigung von Strömungssteuerdrosseln 34 bis 36 zur Regelung der Zirkulation heißen Abgases sukzessive durch die dritten, zweiten und ersten Zonen 12, 11, 10 des Hochgeschwindigkeitsofens versehen, denen wiederum entsprechend Gebläse 37 zugeordnet sind, wobei wiederum, wie vorhergehend beschrieben, Umlaufdrosseln 38 in Kombination mit den Strömungssteuerdrosseln 34 bis 36 eingesetzt werden, um heißes Gas zu den Düsen 16, 17 in den Kammern 15 dieser Zonen zu treiben und rezirkulieren, die auf sukzessive abfallenden Temperaturen gehalten werden. 030051/0789

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Die drei Zonen 7 bis 9 des Vorheizofens sind in entsprechender Weise jeweils mit gleichartigen Drucküberwachungseinrichtungen 39 und zugehörigen Strömungssteuerdrosseln 40 versehen, um den Strom heißen Gases von der einen Zone zur in Durchlaufrichtung der Metallbahn gesehen vorhergehenden Zone zu regeln, und es sind wieder Gebläse 41 und zugeordnete Umlaufdros— sein 42 vorgesehen, um Stufe für Stufe Gas aus dem Hochgeschwindigkeitsofen sukzessive durch die drei Zonen 9 bis 7 des Vorerwärmungsofens zu treiben, wie es im einzelnen vorstehend beschrieben wurde. Die Temperaturen des heißen Gases nehmen sukzessive von der Zone 9 über die Zone 8 zur Zone 7 ab.

Ein Abkühlwärmetauscher 43 ist dem Gebläse 41 der dritten, in Durchlaufrichtung des Metallbandes gesehen zuletzt liegenden Zone 9 des Vorerwärmungsofens zugeordnet. Kalte Luft von einer entsprechenden Luftquelle, beispielsweise der Beschichtungsvorrichtung 4, wird durch eine Mehrzahl von Drosseln 44, 45 durch den Abkühlwärmetauscher 43 gelenkt, um im Bedarfsfall heißes Gas, das der dritten Zone 9 des Vorerwärmungsofens von der in Durchlaufrichtung der Metallbahn gesehen nachfolgenden ersten Zone 10 des Hochgeschwindigkeitsofens zugeführt wird, zu kühlen. Eine Temperaturüberwachungseinrichtung 47 prüft die Temperaturen des heißen Abgases, das in der ersten Zone 7 und der letzten Zone 9 des Vorerwärmungsofens zirkuliert, und steuert entsprechend die Drosseln 44, 45, um die gesamte oder nur einen Teil der kalten Luft aus der Be-Schichtungsvorrichtung 4 durch den Abkühlwärmetauscher 43 zu schicken, wo sie in Wärmeaustausch mit dem heißen Gas, das aus der ersten Zone 10 des Hochgeschwindigkeitsofens kommt, gebracht wird, bevor dieses Gas dann

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sukzessive kaskadenförmig durch die drei Zonen 9 bis 7 des Vorerwärmungsofens geleitet wird. Die kalte, in dem Abkühlwarmetauscher 43 erwärmte Luft wird dann nachfolgend zu dem Aufbereitungswärmetauscher 20 geleitet.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß erhitztes Gas aus einer einzigen Quelle, im Ausführungsbeispiel dem Aufbereitungswärmetauscher 20, kaskadenförmig sukzessive durch die Zonen 14 bis 7 des Hochgeschwindigkeitsofens und des Vorerwärmungsofens geleitet wird, im Gegensatz zu früheren Öfen, bei denen jeder einzelnen Zone gesonderte einzelne Brenner zugeordnet waren, um diese Ofenzonen zur Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur mit Wärme zu versorgen. Die einzelnen Brenner, die jeder Wärmebehandlungskammer bisher zugeordnet waren, um die Temperatur des Gases, das den Düsen dieser speziellen Kammer zugeführt wurde, einzustellen, sind hierdurch in Fortfall gekommen, wodurch sich der konstruktive Aufbau und die Arbeitsweise des zusammengesetzten Ofens erheblich vereinfacht. Es ist ferner hervorzuheben, daß die Messung der Konzentration des Lösungsmitteldampfes im Abgas im Hauptabgasstrom, der ja jetzt aus der ersten Zone 7 des Vorerwärmungsofens austritt, den maximal möglichen Lösungsmittelgehalt im gesamten zusammengesetzten Ofen angibt, da ja die Summe der einzelnen Anteile nicht die Gesamtheit übersteigen kann. Mit anderen Worten, da während der Bearbeitung im Ofen Lösungsmitteldämpfe dem erhitzten Abgas nacheinander in den Zonen 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8 und 7 zugeführt werden, ist die Konzentration an Lösungsmitteldampf in der Zone 7 auf dem Maximum. Demzufolge ist es für einen sicheren Betrieb des Ofens ausreichend, die Lösungsmittelkonzentration in der Zone 7

zu messen. 030051/0760

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Die Erwärmung der zu behandelnden Metallbahn in den verschiedenen Zonen kann durch unterschiedliche Methoden im Gleichgewicht gehalten werden. Ein Weg ist die kontinuierliche Überwachung der Temperatur des Gases, das stufenweise von Kammer zu Kammer durch den zusammengesetzten Ofen geführt wird, indem man periodisch Gasproben aus den verschiedenen Zonen entnimmt und bestimmt, ob die Gas temperatur dem rechnerisch bestimmten Standardwert entspricht, wonach dann die Temperatur und der Gasstrom durch den zusammengesetzten Ofen entsprechend eingestellt wird. Dies ist jedoch eine mühsame Methode und im Hinblick auf den Zeitaufwand nachteilig. Demzufolge wurde das nachfolgend geschilderte besondere System entwickelt, um die Wärme im System im Gleichgewicht zu halten. Zwei Temperaturmeßeinrichtungen 48 in der ersten Zone 10 und der letzten Zone 14 des Hochgeschwindigkeitsofens messen die Temperatur des heißen Gases, das in den Kammern 15 dieser beiden Zonen zirkuliert. Die Temperaturmeßeinrichtungen 48 stehen in Verbindung mit einem Temperatursteuergerät 49, das die Betätigung von zwei Drosseln 50, 51 steuert, die dazu benutzt werden, das gesamte oder nur einen Teil des erhitzte Abgases aus dem Abgasverbrenner 18 gleichzeitig oder alternativ durch den Vorerwärmungstauscher 19 und/oder den Aufbereitungswärmetauscher 20 zu schicken, um die Temperatur des heißen in den Ofen in die letzte Zone 14 einzulassenden Gases zu steuern. In der Praxis wird so vorgegangen, daß die Temperaturmeßwerte des erhitzten Gases in der ersten Zone 10 und der letzten Zone 14 des Hochgeschwindigkeitsofens in ein elektrisches Signal übertragen werden. Ein bestimmter vorher errechenbarer Anteil eines jeden elektrischen Signals

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wird kombiniert und verglichen mit einem Standardwert, der ebenfalls berechenbar ist. Die Stellungen der verschiedenen Drosseln, die die Temperatur und Strömungsstärke der in den zusammengesetzten Ofen einströmenden Behandlungsluft steuern, werden in Abhängigkeit von jedweder Differenz von dem Standardwert verändert, so daß das Wärmesystem immer wieder ins Gleichgewicht zurückgeführt wird.

Eine andere Methode der Aufrechterhaltung des Wärmegleichgewichtes durch Steuerung der Betätigung der Drosseln 50, 51 besteht in dem Einsatz eines ähnlichen Temperatursteuergerätes 52 und einer zugeordneten Temperaturmeßeinrichtung 53, die an einem Punkt angeordnet ist, der rechnerisch bestimmbar ist, so, daß hier eine konstante Temperatur herrscht, die in einer bestimmten Relation zu den in den ersten und letzten Zonen 10, 14 des Hochgeschwindigkeitsofens gemessenen Temperaturen steht. Ähnliche Temperatursteuerungen können für den Betrieb des Vorerwärmungsofens benutzt werden.

Die vierten und fünften Zonen 13 und 14 des Hochgeschwindigkeitsofens können, wie insbesondere in Fig. IA gezeigt, darauf ausgelegt werden, die durchlaufende Metallbahn 6, bevor sie den zusammengesetzten Ofen 5 verläßt, zu kühlen, was insbesondere dann zweckmäßig ist, wenn die drei Zonen 10 bis 12 des Hochgeschwindigkeitsofens ausreicht, um den Lösungsmitteldampf auszutreiben und die Beschichtung auf der Metallbahn 6 ordnungsgemäß zu trocknen und zu härten. Die Ausgestaltung nach Fig. IA ist so getroffen, daß heißes Gas vom Aufbereitungswärmetauscher 20 alternativ zur dritten

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Zone 12 des Hochgeschwindigkeitsofens und letzten Zone 14 gefördert werden kann. Dies wird durch zwei Drosseln 54, 55 erreicht, die darauf ausgelegt sind, erhitztes Gas vom Aufbereitungsaustauscher 20 anstatt zur letzten Zone 14 zur dritten Zone 12 des Hochgeschwindigkeitsofens strömen zu lassen. Es ist ferner ein Frischlufteinlaß 56 vorgesehen, um kühle Frischluft von irgendeiner geeigneten Luftquelle zur letzten Zone 14 des Hochgeschwindigkeitsofens zu leiten und von dort stufenweise zur verhergehenden Zone 13 zu fördern, von der die Kühlluft dann über einen Auslaß 57 mittels eines Gebläses 58 abgesaugt und beispielsweise in die Umgebung abgegeben wird. Die Drucküberwachungseinrichtung 29 der vorletzten Zone 13 des Hochgeschwindigkeitsofens wird dazu benutzt, eine Drossel 59 zu betätigen und deren Lage zu steuern, die das Ausmaß der Absaugung von kalter Luft durch den Auslaß 57 regelt. Temperaturfühler 60 in der letzten und drittletzten Zone 14 und 12 des Hochgeschwindigkeitsofens können in der gleichen Weise wie vorherstehend im Zusammenhang mit der Temperaturmeßeinrichtung 48 dazu benutzt werden, um die beim Kühlvorgang gewünschte Gastemperatür einzustellen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein zusammengesetzter Ofen vorgesehen, der eine besondere Temperatursteuereinrichtung für die einzelnen Zonen hat. Auch hier ist wieder eine Beschichtungsvorrichtung 68 vorgesehen, mit der ein Auslaßkanal 69 verbunden ist, der horizontal fluchtend sich an einen zusammengesetzten Ofen 70 anschließt, der einen Vorerwärmungsofen mit zwei Zonen 71 und 72 besitzt, an den sich in Tandembauweise ein Hochgeschwindigkeitsofen mit drei Zonen 73, 74 und 75 anschließt, an die sich horizontal

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fluchtend am Ofenende eine Kühlkammer 76 anschließt. Die Zonen 71, 72 und 73 bis 75 des Vorerwärmungsofens und des Hochgeschwindigkeitsofens sind mit ähnlichen Kammern 77, 78 versehen, die gegeneinander und gegenüber der umgebenden Atmosphäre in üblicher Weise abgedichtet sind. Die Dichtungen sind den Öffnungen zwischen den einzelnen Zonen 71 bis 75 zugeordnet, durch die ein kontinuierliches zu behandelndes Materialstück, beispielsweise eine Metallbahn 79, läuft, wenn sie sich durch den zusammengesetzten Ofen 70 bewegt. Die Zonen 71 bis 75 und die Kühlkammer 76 sind alle jeweils mit zwei Reihen einander gegenüberliegender Düsen 80, 81 ausgerüstet, zwischen denen die Metallbahn 79 geführt wird, wenn sie durch den Ofen und die Kühlkammer läuft. Wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben, hat der Vorerwärmungsofen Pralldüsen, während im Hochgeschwindigkeitsofen und in der Kühlkammer 76 Flotationsdüsen eingesetzt werden.

Ein Abgasverbrenner 82, ein Vorerwärmungsaustauscher 83 und ein Aufbereitungswärmetauscher 84 sind entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dem zusammengesetzten Ofen 70 zugeordnet. Sie funktionieren in der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise.

Im Betrieb wird bei dem zusammengesetzten Ofen nach Fig. 2 relativ kühle Luft einlaßseitig von einer geeigneten Luftquelle, beispielsweise der Kühlkammer 76 oder der Beschichtungsvorrichtung 68 oder einer vorgeschalteten Beschichtungseinrichtung, allein oder in Kombination miteinander, wie dargestellt, mittels Gebläsen 85, 86 durch den Aufbereitungswärmetauscher 84 getrieben, wo sich die Luft auf die gewünschte Temperatur erwärmt, mit der sie dann zu den Düsen 80, 81 der letzten Zone 75 des

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Hochgeschwindigkeitsofens gefördert wird. Die erhitzte Luft oder ein sonstiges Behandlungsgas wird kaskadenförmig sukzessive durch die übrigen Zonen bis hin zur ersten Zone 71 des Vorerwärmungsofens geleitet, von der das warme Abgas in einer Strömungsmenge pro Zeiteinheit abgesaugt wird, die durch ein Gebläse 87 gesteuert wird, das in Verbindung mit einem Gasströmungssteuergerät 88 arbeitet, das darauf ausgelegt ist, kontinuierlich die Strömungsmenge, die aus dem zusammengesetzten Ofen 70 ausströmt, zu überwachen und zu messen und eine Änderung in der Temperatur des im Hochgeschwindigkeitsofen zirkulierenden Gases herbeüzufuhren, wenn die Strömungsmenge an Abgas von einem gewünschten Standardwert abweicht.

Der zusammengesetzte Ofen 70 ist auf eine bestimmte Verdampfungsleistung ausgelegt, die in Relation zu der gewünschten Gasströmungsmenge steht, die als Normwert gesetzt ist, um die erwartete Lösungsmitteldampfkonzentration zu erreichen. Die hierzu erforderlichen Berechnungen sind geläufig. Es wird somit eine Angelegenheit der Überwachung der Gasströmungsmenge aus dem zusammengesetzten Ofen 70 und der entsprechenden Einstellung der Strömungsmenge, wenn sie vom gewünschten Normwert abweicht. Man erreicht dies durch Variieren der Temperatur des durch den zusammengesetzten Ofen 70 geleiteten Gases. Beispielsweise ist dem Gasströmungssteuergerät 88 ein Temperaturfühler TS zugeordnet, um die Temperatur des Abgases zu überwachen, sowie eine Druckmeßeinrichtung PS, um das Druckdifferential des Abgases zu messen, wenn es durch eine im Querschnitt in vorgegebener Weise verengte Öffnung strömt, da die Strömungsmenge des Abgases in Relation zu diesen beiden Faktoren steht, die andauernd gemessen werden. Die

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Meßergebnisse werden zu dem Gasströmungssteuergerät 88 geschickt, wo sie ausgewertet und mit dem Normwert verglichen werden. Ist irgendeine Abweichung vom Normwert festgestellt, reagiert das Gasströmungssteuergerät 88 im Sinn der Erzeugung einer entsprechenden Änderung in der Temperatur des in den Ofen einzugebenden Gases, um die Abweichung auszuregeln, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird.

Der Lösungsmitteldampfgehalt im Abgas wird ebenfalls durch ein entsprechendes Prüfgerät 89 überwacht und analysiert, wenn das mit den Lösungsmitteldämpfen vermischte Abgas aus der ersten Zone 71 des Vorerwärmungsofens heraus zum Vorerwärmungsaustauscher 83 und zum Abgasverbrenner 82 strömt, wo das Gasgemisch erhitzt wird. Das Abgaszirkulationssystem ist so ausgelegt, daß das erhitzte Gasgemisch aus dem Abgasverbrenner 82 ganz oder teilweise simultan oder alternativ zu dem Aufbereitungswärmetauscher 84, dem Vorerwärmungstauscher 83 oder in Nebenleitungen direkt in die umgebende Atmosphäre strömen kann. In den beiden ersten Fällen wird das erhitzte Gasgemisch in die umgebende Atmosphäre abgegeben, nachdem es den Aufbereitungswärmetauscher 84 und/ oder den Vorerwärmungstauscher 83 durchströmt hat. Das Gasströmungssteuergerät 88 wird dazu benutzt, die Betätigung zweier Drosseln 90, 91 zu steuern, die das erhitzte Abgasgemisch aus dem Abgasverbrenner 82 ganz oder teilweise zu dem Aufbereitungswärmetauscher 84 oder zu dem Vorerwärmungstauscher 83 leiten, um damit die Temperatur des in den Hochgeschwindigkeitsofen einzuleitenden Behandlungsgases entsprechend zu regeln. Es ist des weiteren ein Temperatursteuergerät 92 vorgesehen, das die Temperatur des Gases im Abgasverbrenner 82 durch Modulation seines Gasventils überwacht und das, falls die

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Temperatur bei in seiner kleinsten Öffnungsstellung befindlichem Gasventil weiterhin ansteigt, eine Drossel 93 betätigt, um das Ableiten von heißem Abgas direkt in die Atmosphäre zu steuern und so eine übermäßige Gaserhitzung im Abgasverbrenner 82 zu vermeiden.

Das in den Ofen einzuleitende, in dem Aufbereitungswärmetauscher 84 auf eine bestimmte Temperatur gebrachte Gas wird von einem Gebläse 94 zu den Düsen 80, 81 in der Kammer 78 der letzten Zone 75 des Hochgeschwindigkeitsofens geleitet, wo man es gegen die zu behandelnde Metallbahn 79 prallen läßt. Eine Umlaufdrossel 97 ist vorgesehen, um das Entfernen heißen Gases aus der letzten Zone 75 des Hochgeschwindigkeitsofens zu entfernen und wieder zu den Düsen 80, 81 zurückzuschicken, um eine konstante Gaszufuhr zu den Düsen aufrechtzuerhalten, wie vorstehend beschrieben. Eine Drucküberwachungseinrichtung 98 überwacht den Druck des Gases in der letzten Zone 75 des Hochgeschwindigkeitsofens und betätigt entsprechend zwei Drosseln 99, 100, wobei die erste Drossel 99 eine Gasströmungssteuerdrossel ist, die das kaskadenförmige Weiterführen des heißen Gases von der letzten Zone 75 des Hochgeschwindigkeitsofens zur zweiten, in Durchlaufrichtung der Metallbahn gesehen davorliegenden Zone 74 des Hochgeschwindigkeitsofens steuert, für welche Überführung ein Gebläse 101 vorgesehen ist. Die Drossel 100 ist eine Umlaufdrossel, die die Entnahme heißen Gases aus der zweiten Zone 74 des Hochgeschwindigkeitsofens steuert, um die entnommene Menge im Bedarfsfall zu den Düsen 80, 81 in der Kammer 74 zurückzuschicken, um eine konstante Gaszufuhr zu diesen Düsen aufrechtzuerhalten.

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Eine ähnliche Drucküberwachungseinrichtung 102 ist zur Überwachung des Gasdruckes innerhalb der zweiten Zone 74 des Hochgeschwindigkeitsofens vorgesehen und sie steuert entsprechend eine Strömungssteuerdrossel 103 und eine Umlaufdrossel 104, welche Drosseln die gleichen Funktionen wie die vorstehend beschriebenen Drosseln 99, 100 erfüllen, jetzt aber für die kaskadenförmige Weiterleitung heißen Gases aus der zweiten Zone 74 des Hochgeschwindigkeitsofens zur in Durchlaufrichtung der Metallbahn gesehen davorliegenden Zone 73, wobei ein Gebläse 105 vorgesehen ist. Die Umläufdrossel 104 dient der Rezirkulation des Gases zur ersten Kammer 73 des Hochgeschwindigkeitsofens. Es ist darauf zu verweisen, daß heißes Gas sukzessive kaskadenförmig durch die verschiedenen Zonen des Hochgeschwindigkeitsofens in gleicher Weise bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 geleitet wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind jedoch jede der Zonen 73 bis 75 des Hochgeschwindigkeitsofens darüber hinaus mit gleichartigen Temperaturüberwachungseinrichtungen 106 ausgerüstet, um die Gastemperatüren in diesen Zonen zu prüfen und im Bedarfsfall entsprechend jeweils Drosseln 107 zu betätigen, um die Zufuhr neuen frisch erhitzten Gases aus dem Aufbereitungswärmetauscher 84 zu den Düsen 80, 81 zu ermöglichen, so daß beispielsweise die Gastemperaturen in den drei Zonen 73 bis 75 des Hochgeschwindigkeitsofens auf einer für alle drei Zonen gleichen Temperatur gehalten werden können, oder aber gewünschte Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Zonen exakt eingestellt werden können.

Somit hat der zusammengesetzte Ofen die Besonderheit, daß er heißes Gas sukzessive kaskadenförmig durch die

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Wärmebehandlungszonen 73 bis 75 des Hochgeschwindigkeitsofens leiten kann und dabei eine zusätzliche Gaszufuhrsteuerung zu jeder der drei Zonen ermöglicht, um im Bedarfsfall heißes Gas der gleichen, höherer oder niedrigerer Temperaturen als das ursprünglich der letzten Zone 75 zugeführte heiße Gas zuzuführen. Hieraus resultiert eine besonders exakte Steuerung der Temperatur des Gases in den verschiedenen Zonen des Hochgeschwindigkeitsofens. In jedem Fall aber ist das in den Ofen eingeleitete Gas in jedem Fall immer nur durch ein und dieselbe Quelle erwärmt, im klaren Gegensatz zu früheren Öfen dieser Art, wo für jede Zone gesonderte Brenner zur Erzeugung Gases entsprechender Temperatur in der jeweiligen Zone eingesetzt wurden.

Vergleichbare Drucküberwachungseinrichtungen 108 sind in der ersten Zone 73 des Hochgeschwindigkeitsofens und der angrenzenden zweiten Zone 72 des Vorerwärmungsofens zur Überwachung der Gasdrücke in diesen Zonen vorgesehen. Diese betätigen wieder entsprechende Drosseln 109, 110, und es sind wieder entsprechende Gebläse 111 zum Überführen der Gase in die nachfolgende Zone vorgesehen.

Zwischen der ersten Zone 73 des Hochgeschwindigkeitsofens und der angrenzenden zweiten Zone 72 des Vorerwärmungsofens ist vergleichbar wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wieder ein Abkühlwärmetauscher 112 vorgesehen, um im Bedarfsfall das Gas beim Übergang vom Hochgeschwindigkeitsofen zum Vorerwärmungsofen zu kühlen. Eine Temperaturüberwachungseinrichtung 113, in Verbindung mit einem Meßgerät 114 und Wandlern 115, 116 ist vorgesehen, um die Temperatur des in die Zonen 72, 71

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des Vorerwärmungsofens eintretenden Gases zu messen und dementsprechend zwei Drosseln 117, 118 zu steuern, um den Gasstrom von beispielsweise dem Ende der Leitung der Kühlkammer 76 zu dem schnell kühlenden Tauscher 112 zu regeln. Es ist ferner eine Drossel 119 vorgesehen, die im Bedarfsfall das Kühlen des Gases, das zu den Zonen 73 bis 75 des Hochgeschwindigkeitsofens vom Aufbereitungswärmetauscher 84 geleitet wird, zu kühlen. Ferner ist eine Drucküberwachungseinrichtung 120 vorgesehen, um den Gasdruck in der ersten Zone 71 des Vorerwärmungsofens zu prüfen und entsprechend das Gebläse 87 zu betätigen, das in Verbindung mit dem Gasströmungssteuergerät 88 arbeitet, um heißes Gas aus der ersten Zone 71 des Vorerwärmungsofens abzulassen,und zwar in einem vorbestimmten gewünschten Gasströmungsvolumen pro Zeiteinheit, das in Relation zu der Temperatur steht, mit der heißes Gas, wie vorstehend beschrieben, zu den Zonen 73 bis 75 des Hochgeschwindigkeitsofens zugeführt wird.

Vorstehend wurde ein neuer zusammengesetzter Ofen beschrieben, in dem erhitztes Gas bei vorbestimmter eingestellter Temperatur sukzessive kaskadenförmig durch eine Anzahl nebeneinanderliegender Zonen geleitet wird, ohne daß ein gesonderter Brenner für jede Behandlungszone für die Temperatureinstellung des durch diese spezielle Zone strömenden Gases benötigt wird. Ferner sind neue Systeme zur Überwachung der Temperatur und des Gasströmungsvolumens durch den zusammengesetzten Ofen beschrieben worden, sowie zur Steuerung der Temperatur des in den zusammengesetzten Ofen einzuführenden Gases. Die mechanischen und elektrischen Steuereinrichtungen zur Betätigung der verschiede-

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nen Teile des zusammengesetzten Ofens in der funktionsgerechten Sequenz können dabei handelsüblich sein.

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Claims

Patentansprüche

1. Ofen mit einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter Kammern, die im wesentlichen in horizontaler Richtung fluchtend zueinander liegen und gegeneinander und gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichtet sind und durch die ein fortlaufendes Material zur Behandlung mit heißem Gas in den Kammern geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß

Mittel (23,94) zum Einfördern von auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzten Gases in diejenige Kammer aus der Mehrzahl von Kammern (15,78) vorgesehen sind, die als letzte beim Durchgang der Materialbahn (6) durch den Ofen durchlaufen wird, sowie ferner

Mittel (26,27,30,34,35,37; 99 bis 111) zum kaskadenförmigen Überführen des heißen Gases von der genannten letzten Kammer sukzessive durch die übrigen Kammern in Richtung von der letzten zur zuerst von der Materialbahn durchlaufenen Kammer, sowie schließlich Mittel (21,87) zum Abziehen des heißen Gases aus derjenigen Behandlungskammer, in die das heiße Gas zuletzt überführt wurde.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zuführen des heißen Gases in die in Durchlaufrichtung der Materialbahn gesehen letzte Kammer einen Wärmetauscher (20,84) beinhalten, durch den ein

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heißes Medium zirkuliert, sowie eine Gasquelle mit Gas, das kühler ist als das im Wärmetauscher zirkulierende Medium, sowie Mittel zum Hindurchtreiben des kühlen Gases von der Gasquelle durch den Wärmetauscher in AustauscHrelation derart, daß das kühle Gas vor Zufuhr zur letzten Kammer auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird.

3. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum kaskadenförmigen sukzessiven Hindurchführen des heißen Gases durch die Mehrzahl von Kammern Gasdrucküberwachungseinrichtungen in jeder der Kammern beinhalten, sowie ferner Mittel zum Abziehen von Gas aus einer Kammer und zum Überführen dieses Gases in die in Durchlaufrichtung der Materialbahn gesehen davorliegende Kammer, wenn der Gasdruck in dieser Kammer einen vorbestimmten Wert erreicht.

4. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Erhitzen des aus der zuletzt beschickten Kammer abgezogenen Gases vorgesehen sind, sowie zum Fördern dieses Gases zum eingangsseitigen Aufbereitungswärmetauscher zwecks Erwärmung des relativ kühlen Ausgangsgases.

5. Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Wärmetauscher zwischen der Kammer, von der das Behandlungsgas als letzter abgezogen wird, und den Mitteln zur Erwärmung des abgezogenen Gases vorgesehen ist, sowie ferner ein Abgasverbrenner und Mittel zum alternativen Zuführen erhitzten Abgases vom Abgasverbrenner zu den Wärmetauschern.

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6. Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kammern Mittel zum Rezirkulieren von Gas, das von einer zurückliegenden Kammer entnommen wurde, zugeordnet sind.

7. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kammern eine Temperaturüberwachungsein— richtung zum gesonderten überwachen der Temperatur in jeder Kammer zugeordnet ist sowie ferner durch die Temperaturüberwachungseinrichtung steuerbare Mittel zum Zuführen heißen Gases in die Kammer.

8. Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der zuletzt beschickten Kammer Mittel zugeordnet sind, um alternativ zumindest der letzten Kammer Gas zuzuführen, das im Verhältnis des normal dieser Kammer zugeführten Behandlungsgases kühl ist.

9. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum kaskadenförmigen Beschicken der Kammern mit heißem Behandlungsgas Mittel beinhalten, die ein kaskadenförmiges Beschicken mit einem Strömungsvolumen in der Zeiteinheit ermöglichen, das in Relation zu der gewünschten Lösungsmittelverdampfungsleistung innerhalb der Kammern steht, wobei ferner den Mitteln zum Abziehen heißen Gases aus der letzten Kammer kontinuierlich arbeitende Überwachungseinrichtungen zugeordnet sind, um kontinuierlich das Strömungsvolumen des Gemisches aus heißem Abgas und Lösungsmitteldampf zu überwachen und um die Temperatur zumindest des der letzten Kammer zugeführten Gases einzustellen, wenn das überwachte Strömungsvolumen von einem vorgegebenen Normwert abweicht.

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10. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Prüfen der Temperatur des Gases in der zuletzt beschickten Kammer vorgesehen sind, sowie zur Umwandlung der Temperaturmeßwerte in gesonderte elektrische Signale, die in vorbestimmter Proportion für einen Vergleich mit einem Standardwert kombiniert werden, und daß ferner Mittel zum Einstellen der Temperatur des der letzten Kammer zugeführten Behandlungsgases vorgesehen sind, wenn die kombinierten elektrischen Signale von dem Standardwert abweichen.

11. Ofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er neben einem Hochgeschwindigkeitsofen mit Behandlungskanunern einen Vorerwärmungsofen aufweist, der ebenfalls eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter und horizontal fluchtender Kammern hat, die gegeneinander und gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichtet sind, wobei jede der Kammern Paare von einander gegenüberliegenden Düsenreihen hat, mit denen Strahlen erhitzten Gases aufeinander zu in Winkeln von im wesentlichen 90° zu einer Ebene gerichtet werden, die zwischen den Düsenreihen liegt und parallel zu ihnen ist.

12. Ofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Messen zumindest der Temperatur des kaskadenförmig durch die Kammern geführten Gases vorgesehen sind, sowie zum Vergleichen der Meßergebnisse mit einem vorbestimmten Normwert und daraus resultierend zum Einstellen der Temperatur des heißen, in die von der Materialbahn zuletzt anzulaufende Kammer eingeführten

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Gases in Abhängigkeit von Schwankungen des Meßwertes von einem vorgegebenen Standardwert.

13. Verfahren zur Wärmebehandlung einer fortlaufenden Materialbahn, wenn diese sukzessive durch eine Mehrzahl benachbarter, horizontal fluchtend zueinander liegender Kammern läuft, die gegeneinander und gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Wärmebehandlung benutzte erhitzte Gas außerhalb der Kammern erhitzt wird und dann dieses erhitzte Gas sukzessive kaskadenförmig durch die Kammern in einer Richtung von der von der zu behandelnden Materialbahn zuletzt durchlaufenen auf die zuerst durchlaufene Kammer zu geleitet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erhitzte Gas durch die Kammern kaskadenförmig in einem Volumenstrom pro Zeiteinheit geleitet wird, der in Relation zur gewünschten Verdampfungsleistung an Lösungsmittel, das sich auf der Materialbahn befindet, steht und daß das Gasströmungsvolumen an Abgas, das aus der zuletzt beschickten Kammer abgezogen wird, überwacht wird und die Temperatur des heißen, durch die Kammern kaskadenförmig strömenden Gases eingestellt wird, wenn das Gasströmungsvolumen an Abgas von einem vorgegebenen Gasströmungsvolumenwert abweicht.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen des heißen Gases sowohl in der zuerst wie in der zuletzt von der zu behandelnden Materialbahn durchlaufenen Kammer überwacht werden,

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die gemessenen Temperaturen der beiden Kammern in elektrische Signale umgewandelt werden, die elektrischen Signale der letzten und der ersten Kammer in einer vorbestimmten Proportion für den Vergleich mit einem Standardwert kombiniert werden, der in Relation zu den gewünschten, in den Kammern aufrechtzuerhaltenden Gastemperaturen steht und die Temperatur des Gases, das kaskadenförmig durch die Kammern läuft, eingestellt wird, wenn das kombinierte Signal von dem Standardwert abweicht.

16. Ofen zur Verdampfung eines flüssigen Lösungsmittels eines Beschxchtungsmaterials mit vorgegebener Verdampfungsgeschwindigkeit, die in Relation zum Volumenstrom eines durch den Ofen strömenden heißen Gases steht, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Überwachen des Volumenstromes des Gemisches aus Gas und Lösungsmitteldampf, das aus dem Ofen abgezogen wird, vorgesehen sind sowie Mittel zum Einstellen der Temperatur des dem Ofen zugeführten Gases, wenn der gemessene Volumenstrom von einem vorgegebenen Standardwert abweicht.

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