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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine Luftmessermündungsanordnung sowie eine
Luftmesseranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 6
und bezieht sich auf die Regelung der Dicke einer Beschichtung,
welche auf die Oberfläche
eines blattförmigen
Materials aufgebracht wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
genaue und kontinuierliche Regelung der Dicke einer Beschichtung,
welche auf die Oberfläche
eines blattförmigen
Materials aufgebracht wird, wird in einer Zahl von Industrien benötigt. So
ist es zum Beispiel oft nötig,
die Dicke von Beschichtungen, die auf Papier oder ähnlichen
Materialien in Form einer kontinuierlich vorlaufenden Bahn aufgebracht
werden, zu regeln. Ein weiteres Feld, in welchem die Dicke einer
kontinuierlich aufgebrachten Beschichtung geregelt werden muß, ist die
heiße Tauchbadgalvanisierung
von Metallblech. Die vorliegende Erfindung ist im besonderen für die Regelung der
Beschichtungsdicke in heißen
Tauchbadgalvanisierungsvorgängen
entwickelt worden, und es wird vorteilhaft sein die Erfindung besonders
mit Bezug auf dieses Anwendungsgebiet zu beschreiben. Jedoch sollte
es zur Kenntnis genommen werden, daß die Vorrichtung und das Verfahren
der vorliegenden Erfindung auf andere Beschichtungen und die Beschichtung
anderer blattförmiger
Materialien angewandt werden kann.
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Der
heiße
Tauchbadgalvanisierungsprozeß zielt
darauf ab, eine kontrollierte Menge einer schützenden Beschichtung, typischerweise
Zink und/oder eine Zinklegierung, auf die Oberfläche eines metallischen Werkstücks aufzubringen,
um eine angemessene Korrosionshaltbarkeit des beschichteten Gegenstands
zu erreichen. Im Falle des Metallbleches zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen,
Dächern
und ähnlichen
Anwendungen wird eine kontinuierliche heiße Tauchbadgalvanisierungsanlage
zur Beschichtung der Bleche eingesetzt. Die grundlegenden Teile einer
solchen Galvansierungsanlage sind in 1 dargestellt.
Die Galvanisierungsanlage 1 weist Eingangsspulen 2 auf,
welche eine Rolle Metallblech 3 tragen. Das Metallblech 3 wird
in einen Speicher 4 eingeführt und anschließend durch
einen Ofen 5 (nicht gezeigt) hindurchgeführt. Nach
dem Verlassen des Ofens wird das Metallblech durch ein Bad der schützenden
Beschichtung 6, wie zum Beispiel geschmolzenes Zink, geführt. Das
beschichtete Blech 11 wird dann zwischen einem Paar von
auf gegenüberliegenden
Seiten des Bleches angeordneten Luftmessern 15 hindurch
geführt.
Abtastende Röntgensonden 47 sind
zur Überwachung
der resultierenden Dicke der schützenden
Beschichtung weiter hinten in der Anlage nach den Luftmessern 15 angeordnet.
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Für in einer
solchen Anlage verarbeitetes Metallblech wird die Korrosionshaltbarkeit
des endgültigen
Produktes durch die Dicke der aufgebrachten Beschichtung und im
besonderen durch die dünnste
Beschichtung an irgendeiner Stelle der aufgebrachten Beschichtung
bestimmt. Dies spiegelt sich in den Standardmaßnahmen zur Klassifizierung des
beschichteten Blechs wieder, welche sich auf die minimale Dicke
an einzelnen Stellen in der Beschichtung konzentrieren. Aufgrund
solcher eine minimale Beschichtungserfordernis spezifizierenden
Standards müssen
die Hersteller von galvanisierten Blechen an allen Stellen des Blechs
eine Beschichtungsdicke sicherstellen, welche oberhalb des erforderlichen
Minimums für
das in Frage kommende Produkt liegt.
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Die
Beschichtungsdicke wird durch die Anwendung eines Hoch druckwischstrahls
geregelt, welcher aus einem jeder Oberfläche der Metallbleche benachbarten
Luftmesser austritt, während
das Metallblech aus dem Bad mit geschmolzenem Zink herausgezogen
wird. Ein typisches Luftmesser 15 wird schematisch in 2 dargestellt.
Die Menge der Beschichtung, die auf der Oberfläche des Bleches nach Passierung
des Wischstrahls verbleibt, wird hauptsächlich durch die folgenden
Parameter bestimmt:
- – Fließbandgeschwindigkeit,
- – Abstand
der Luftmessermündung
zur Blechoberfläche,
- – Druck
innerhalb des Luftmesserkopfs, und
- – Abmessungen
der Mündung.
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Der
Abstand von der Luftmessermündung zur
Oberfläche
des Bleches wird durch die horizontale Anordnung der Luftmesservorrichtung
geregelt und ist auch vom Querschnitt, welcher von dem Blech angenommen
wird während
es die Luftmesser passiert, abhängig.
In dem in 3a gezeigten horizontalen Abschnitt
kann ein gebogenes Blechprofil auftreten, während das Blech das Zinkbad
verläßt und die
Luftmesser passiert. Dies reduziert den Abstand der Messermündung zum
Blech im mittleren Abschnitt der oberen oder distalen Blechoberfläche 31 relativ
zum Abstand der Messermündung
zum Blech in den Randregionen der Blechoberfläche 31. Das umgekehrte
trifft auf die untere oder proximale Blechoberfläche 32 zu. Dies hat
den Effekt der Erzeugung einer Abweichung in der Dicke der Beschichtung
in Querrichtung des Blechs. 3b illustriert
einen typischen Beschichtungsquerschnitt auf der oberen oder distalen
Blechoberfläche 31,
während 3c einen
typischen Beschichtungsquerschnitt auf der unteren oder proximalen
Blechoberfläche 32 illustriert.
Dieser Beschichtungsfehler ist als "Querbogen" bekannt.
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Dieser
Querbogenfehler in dem Beschichtungsquerschnitt zwingt Anlagenbetreiber,
die durchschnittliche Menge des Beschichtungsmaterials, welche auf
die Blechoberflächen
aufgebracht wird, zu erhöhen,
um sicherzustellen, daß die minimalen
Einzelstellenerfordernisse entlang der gesamten Breite des Bleches
eingehalten werden. Typische Größen des
Querbogenfehlers liegen in der Größenordnung von 10% der durchschnittlich
aufgebrachten Beschichtung. Die zur Vermeidung querbogenabhängiger Abweichungen
der minimalen Einzel stellenbeschichtungserfordernisse erforderliche Überbeschichtung
stellt einen signifikanten Kostenpunkt für die Betreiber von kontinuierlich
arbeitenden Galvanisierungsanlagen dar.
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Viele
Systeme sind vorgeschlagen oder nachgerüstet worden, um die Beschichtungsdicke
zu regeln, insbesondere in den Fällen,
wo die Biegung des blattförmigen
Materials Abweichungen in der Beschichtungsdicke in der Breite des
Blatts hervorruft. Solche Systeme umfassen typischerweise die Modifizierung
der Gestalt oder anderer Parameter des Luftmessers. Zum Beispiel
sind Systeme zum Verändern
der Gestalt der Mündung
des Luftmessers, durch welche das unter Druck gesetzte Gas austritt, durch
Deformation einer der die Mündung
definierenden Lippen vorgeschlagen worden, wobei die Deformation
der Lippen entlang ihrer Länge
ungleichmäßig ist,
so daß die
Breite der Mündungsöffnung an verschiedenen
Stellen entlang ihrer Länge
variiert. Die Beschränkung
der Breite der Mündung
reduziert den Gasfluß an
der Stelle, so daß der
Wischeffekt an diesem Punkt reduziert und somit eine erhöhte Beschichtungsdicke
erreicht wird, und umgekehrt. Beispiele solcher Systeme, die selektives Öffnen und Schließen der
Breite der Mündung
beinhalten sind in den veröffentlichten
Patentschriften
US 5423913
A , und
AU 37005
93 A gezeigt.
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In
der Patentschrift
AU
50750 85 A wird ein System zur Modifizierung des Gasflusses
durch die Mündung
des Luftmessers durch selektive Öffnung von
Flüssigkeitsauslaßkanälen vorgeschlagen,
welche sich in die Mündung öffnen, um
dadurch die Flußrate
durch die Mündung
lokal zu reduzieren.
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Die
US 4524716 A offenbart
ein Luftmesser, in welchem bewegliche Hindernisse innerhalb der Mündung angeordnet
sind, um selektiv den Fluidstrom durch die Mündung zu verändern und
dadurch unterschiedliche Flußraten
an verschiedenen Stellen über
die Breite des zu beschichtenden Bleches oder der Materialbahn herzustellen.
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Aus
der
EP 0 692 549 A1 ist
eine Luftmesseranordnung bekannt, bei der Bewegungsmittel eine von
zwei Lippen, die eine Mündung
für den
Austritt unter Druck stehenden Fluids bilden, senkrecht zur Mündung verformt.
Hierzu wirkt eine Kurbelwelle auf Stößel, um diese senkrecht nach
oben oder unten auszulenken. Die Stößel verformen bei ihrer senkrecht
gerichteten Bewegung die elastische Lippe.
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Aus
der
DE 693 03 316
T2 ist eine Luftmesseranordnung bekannt, bei der entlang
einer von zwei Lippen gebildeten Mündung eine Reihe von Mechanismen
angeordnet sind, die an der jeweiligen Stelle die Lippe senkrecht
zur Mündung
in Richtung auf die gegenüberliegende
Lippe verformen.
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Die
DD 152 143 A beschreibt
eine Luftmesseranordnung mit zwei einander gegenüberliegenden Lippen, die dazwischen
eine Mündung
bilden. Die Lippen sind durch einen Mechanismus senkrecht zur Mündung verformbar.
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All
diese früher
vorgeschlagenen Systeme sind mechanisch relativ komplex, da sie
eine Vielzahl von entlang der Länge
der Mündung
angeordneten regelbaren Betriebsbauteilen benötigen. Dies kann das ganze
System des Luftmesserzusammenbaus und seiner Regelung in Konstruktion
und Betrieb kompliziert gestalten und für mechanisches Versagen oder
Fehlfunktionen empfänglich
machen, und es ist schwierig, teuer oder zeitaufwendig zu installieren,
zu kallibrieren oder zu reparieren.
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Entsprechend
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Luftmessermündungsanordnung sowie
eine Luftmesseranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw.
6 zum Gebrauch in der Beschichtungsdickenregelung bereitzustellen,
welche mindestens einen Mangel der früheren Luftmessermündungs anordnungen
bzw. Luftmesseranordnungen überwindet
oder verbessert oder wenigstens eine nützliche Alternative zu früheren Luftmessermündungsanordnungen
bzw. Luftmesseranordnungen darstellt.
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Diese
Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw.
6 gelöst.
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Obwohl
die Termini "Luftmesser", "Luftmesseranordnung", und "Luftmesservorrichtung" in der Beschreibung
und den Ansprüchen
benutzt werden, sollten solche Termini nicht als die Erfindung auf
ein Anwendungsgebiet, in welchem unter Druck stehende Luft benutzt
wird, begrenzend angesehen werden. Andere Gase oder sogar Flüssigkeiten
können
benutzt werden und sind in die Erfindung eingeschlossen.
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Offenbarung der Erfindung
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Entsprechend
stellt die Erfindung eine Luftmessermündungsanordnung sowie eine
Luftmesseranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 6 bereit.
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Vorteilhafterweise
kann durch die Bereitstellung einer Mündung mit einem Paar sich gegenüberstehender
Lippen, die zum Zusammenwirken miteinander konfiguriert und angepaßt sind,
eine Veränderung
der Breite der Mündungsöffnung und
somit eine Variation des an unterschiedlichen Stellen entlang der
Länge der
Mündung
aus der Mündung
austretenden Fluidstroms durch eine relative laterale Verschiebung
der zwei Lippen erreicht werden. Dies ermöglicht es zum Beispiel, mit
einer einzigen linearen lateralen Bewegung einer Lippe oder simultanen
einander entgegengesetzt gerichteten lateralen Bewegungen der beiden
Lippen entlang einer Linie, eine Änderung im Querschnitt der
Mündung
und insbesondere an verschiedenen Stellen entlang der Länge der Mündung vorbestimmte Änderungen
in der Breite der Mündung
zu erreichen .
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, daß die
seitlich verschiebende Bewegung der zwei die Mündung des Luftmessers bildenden
Lippen eingesetzt werden kann, um kleine Klumpen des Beschichtungsmaterials,
die sich in der flüssigen
Phase abgesetzt und nachfolgend auf der Düse festgesetzt haben, loszulösen und
somit zu entfernen. Daher kann die relative laterale Bewegung der
Lippen dazu beitragen, die Düse
in einem sauberen Zustand zu halten, frei von Hindernissen, wodurch
die Notwendigkeit, zur Säuberung
der Düse
auf andere Mittel, wie mechanische Mittel, die die Qualität der Beschichtung
nachteilig beeinflussen können,
zurückzugreifen,
verringert werden kann. Die Fähigkeit
der relativen lateralen Verschiebung der Lippen, festgewordene Hindernisse
von der Düse
loszubrechen, wird weiter durch eine superfeine Oberflächenappretur
auf der Innenseite der Ober fläche
der Düse
gefördert.
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Vorzugsweise
besitzt jede der sich gegenüberstehenden
Lippen in der Vorderansicht entlang wenigstens eines Teils ihrer
Länge eine
gebogene Form, wobei die gebogenen Formen der Lippen sich gegenüberstehen.
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Vorzugsweise
wird die gebogene Form jeder Lippe im wesentlichen entlang der ganzen
Länge der Mündung bereitgestellt,
so daß die
relative laterale Verschiebung der Lippen eine Mündungsbreitenveränderung
im wesentlichen entlang der gesamten Länge der Mündung erzeugt.
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Vorzugsweise
wird die Form jeder Lippe durch eine mathematische Funktion definiert,
welche, wenn als Nullpunkt des Koordinatensystems der Mittelpunkt
der Mündung
in Längsrichtung
und die Längsrichtung
und die seitliche Richtung als Achsen genommen werden, eine Form
definiert, die in bezug auf beide Achsen nicht symmetrisch ist,
sondern Antisymmetrie bezüglich
der beiden Achsen aufweist.
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Vorzugsweise
wird die Form jeder Lippe in der Vorderansicht durch eine ungerade
polynomische Funktion oder durch eine trigonometrische Funktion
definiert.
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Vorzugsweise
besitzt jede Lippe eine mit der anderen Lippe übereinstimmende Form, jedoch
kann für
einige Zwecke oder Anwendungsgebiete eine entlang ihrer Länge anfänglich ungleichförmige Mündung vonnöten sein.
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Vorzugsweise
dienen die Bewegungsmittel der Luftmesservorrichtung zur gleichzeitigen
Bewegung beider Lippen in entgegengesetzten Richtungen. Auf diese
Weise kann der entlang der Längsrichtung
der zwischen den Lippen definierten Mündung gelegene Mittelpunkt
relativ zu der Breite des das Luftmesser passierenden blattförmigen Materials im
wesentlichen in der gleichen Position bleiben.
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Vorzugsweise
arbeiten die Bewegungsmittel in Abhängigkeit von Signalen eines
Reglers, der Sensoren umfaßt,
welche nach dem Luftmesser angeordnet sind und zur Wahrnehmung der
auf der Oberfläche
des blattförmigen
Materials erreichten Beschichtungsdicke dienen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Bewegungsmittel betätigbar,
um das Paar der sich gegenüberliegenden
Lippen bezüglich
des Körpers
des Luftmessers nach vorwärts
und rückwärts zu bewegen
und den mittleren Abstand zwischen der Mündung und der Oberfläche des
blattförmigen
Materials zu verändern.
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Vorteilhafterweise
kann diese Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung benutzt werden, um die mittlere Dicke
der Beschichtung auf der Oberfläche
des blattförmigen
Materials zu regeln.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dienen die Bewegungsmittel zur Bewegung
des Paares der sich gegenüberliegenden
Lippen an einer Seite vorwärts und
an der anderen Seite rückwärts bezüglich des Körpers des
Luftmessers zu bewegen.
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Vorteilhafterweise
kann dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Ausgleich einer Fehlausrichtung
zwischen der Mündung
des Luftmessers und der Oberfläche
des blattförmigen
Materials dienen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dienen die Bewegungsmittel zur Bewegung
eines Keilbauteils zwischen einer der Lippen und dem Körper des
Luftmessers, um die Position der Lippe relativ zu der anderen Lippe
und somit den mittleren Abstand zwischen den Messerlippen entlang
der Länge
der Lippen einzustellen.
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Alle
erwähnten
Betriebsarten können
von Hand und/oder von einem automatischen Regelsystem durch Einsatz
eines stromabwärts
liegenden Beschichtungsrückmeldungsmeßgerätes gesteuert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
bevorzugten Merkmale der vorliegenden Erfindung worden nunmehr unter
besonderer Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen dargestellten und beschriebenen Merkmale nicht als
den Umfang der Erfindung beschränkend
verstanden werden können. Es
ist in den Zeichnungen:
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1 eine
schematische Ansicht einer typischen Tauch-Heißgalvanisieranlage zur Beschichtung
von Blech in einem kontinuierlichen Streifen oder einer solchen
Bahn;
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2 eine
schematische perspektivische Ansicht eines üblichen Luftmessers;
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3a ein
horizontaler Teilschnitt von zwei Luftmessern, die auf ein gewölbtes zwischen
den Luftmessern hindurchgeführtes
Blech einwirken;
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3b & 3c stellen
ein typisches Profil der Beschichtungsdicke dar, wie es entsteht,
wenn das Blech beim Durchgang zwischen den Luftmessern gewölbt ist.
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4 ist
eine schematische perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
einer Luftmesseranordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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5 stellt
die Mündungsform
und die Mündungsbreitenveränderung
einer bevorzugten Ausführungsform
eines Luftmessers entsprechend der vorliegenden Erfindung dar, wobei
sich die Lippen der Mündung
in einer zentralen oder neutralen Position befinden;
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6 stellt
die Mündungsform
und die Mündungsbreitenveränderung
einer bevorzugten Ausführungsform
des Luftmessers entsprechend der vorliegenden Erfindung dar, wobei
sich die Lippen der Mündung
in einer lateral verschobenen ersten Position befinden;
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7 stellt
die Mündungsform
und die Mündungsbreitenveränderung
einer bevorzugten Ausführungsform
des Luftmessers entsprechend der vorliegenden Erfindung dar, wobei
sich die Lippen der Mündung
in einer entgegengesetzten, lateral verschobenen zweiten Position
befinden;
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8a bis 8c stellen
eine schematische Draufsicht von weiteren bevorzugten Ausführungsformen
eines Luftmessers entsprechend der vorliegenden Erfindung dar, wobei
die Vor- und Rückwärtsbewegungen
des Luftmessermundes relativ zu dem Körper des Luftmessers illustriert
werden; und
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9 stellt
schematisch eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Luftmessers
entsprechend der vorliegenden Erfindung dar, wobei eine Keilanordnung
zum Einstellen des mittleren Abstands zwischen den Lippen der Luftmessermündung illustriert
wird.
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Bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung
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Auf
die 1, 2 und 3 ist
in dem einleitenden Teil dieser Patentschrift Bezug genommen worden
und sie stellen eine bekannte heiße Tauchbadgalvanisierungsanlage,
eine Luftmesserkonfiguration und Anordnung und Beschichtungsfehler durch
Krümmung
des Metallbleches hervorgerufen (der Querbogenfehler) dar.
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Gemäß 4,
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Luftmessermündungsanordnung 20 zum
Gebrauch in einer Luftmesservorrichtung 15 mit einer sich
seitlich erstreckenden Mündung 16, durch
die unter Druck stehendes Fluid zur Einwirkung auf einer auf der
Oberfläche
eines blattförmigen
Materials 11 aufgebrachten Beschichtung fließt, welches die
Mündung
in einer Längsrichtung
passiert, um die Dicke der Beschichtung zu regeln. In der gezeigten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung, umfaßt die
Luftmessermündungsanordnung 20 eine
durch ein Paar sich gegenüberstehender
Lippen 17, 18 definierte Mündung 16, wobei jede
Lippe in der Vorderansicht eine gebogene Form entlang ihrer Länge besitzt.
Die gebogenen Formen der beiden Lippen 17, 18 stehen
sich gegenüber.
Die Lippen 17, 18 der Luftmessermündungsanordnung
sind in bezug zueinander durch Bewegungsmittel 41 selektiv
lateral verschiebbar, um dadurch den Abstand der Lippen und somit
die Breite der Mündung
entlang der Länge
der Mündung 16 zu
variieren. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß der Term "Länge" sich auf das Ausmaß der Mündung in der lateralen Richtung (durch
die X-Achse angedeutet)
bezieht, während der
Term "Breite" sich auf das Ausmaß der Mündung in
der Längsrichtung
(durch die Y-Achse angedeutet) bezieht.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch eine Luftmesservorrichtung 15 bereit,
mit einem Körper 14 zur
Anbringung in der Nähe
des blattförmigen
Materials 11, welches im Betrieb an dem Körper 14 in Längsrichtung
vorbeigeführt
wird. Auf dem Körper 14 ist
die Mündungsanordnung 20 angebracht
mit einer von einem Paar sich gegenüberstehende eine gebogene Form
aufweisender Lippen 17, 18 definierter Mündung 16.
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Mittel 12 werden
zur Verteilung eines unter Druck stehenden Fluids durch den Körper 14 bereitgestellt,
um es in die Mündung 16 ein-
und aus ihr austreten zu lassen, wodurch aus der Mündung austretendes
unter Druck stehendes Fluid auf eine auf der Oberfläche des
das Luftmesser passierenden blattförmigen Materials 11 aufgebrachten
Beschichtung einzuwirken, um somit die Dicke der Beschichtung zu
regeln. Die Bewegungsmittel 41 verschieben die sich gegenüberstehenden
Lippen 17, 18 selektiv lateral oder seitwärts gegeneinander,
um dadurch den Abstand der Lippen und somit die Breite der Mündung an
verschiedenen Stellen entlang der Länge der Mündung zu variieren.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
zur Erreichung einer Mündungsbreitenvariation,
um einem Querbogenfehler in dem Beschichtungsquerschnitt entgegenzutreten
oder zu kompensieren, wird die Form jeder Lippe 17, 18 vorzugsweise
durch eine mathematische Funktion definiert, welche, wenn als Nullpunkt
des Koordinatensystems der Mittelpunkt der Mündung in Längsrichtung und die Längsrichtung und
die seitliche Richtung als Achsen genommen werden, eine Form definiert,
die in bezug zu keiner der beiden Achsen symmetrisch ist, sondern
Antisymmetrie bezüglich
beider Achsen aufweist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform,
wie dargestellt, ist die Form jeder Lippe in der Vorderansicht durch
eine ungerade polynomische Funktion oder durch eine trigonometrische
Funktion definiert.
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Die
mathematische Funktion, die die Form oder den Querschnitt der Lippen 17, 18 definiert, kann
eine ungerade polynomische Funktion oder eine trigonometrische Funktion
wie folgt sein: y = Ax + Bx3 +
Cx5 + Dx7,oder y = Asin(Bπx)wobei:
y
= Längs-(vertikal)-Koordinate
x
= seitliche (transverse) Koordinate, mit einem wie in 4 dargestellten
Nullpunkt
A, B, C, D = abstimmende Konstanten, entsprechend zur
Erreichung der angestrebten Breitenvariation und zur Minimierung
der vollständigen
Breitenvariation ausgewählt.
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Wie
in 5 dargestellt, (wobei der Maßstab der Achsen zur Übertreibung
der Amplitude der Krümmung
jeder Lippe gewählt
wurde), ist es vorzuziehen, daß wenn
die oberen und unteren Lippen sich in einer zentralen oder neutralen
Position befinden, sie eine Mündung
mit einer konstanten Breite entlang ihrer gesamten Länge definieren,
wie durch die Linie 50 illustriert, welche eine konstante Breite von
0.001 m repräsentiert.
Obwohl die Form der Mündung
nicht eine gerade Linie ist und somit die Form des austretenden
unter Druck stehenden Fluids nicht in einer flachen Ebene liegt,
ist der Wischblatteffekt des austretenden, unter Druck stehenden Fluids
nichtsdestotrotz im wesentlichen über die gesamte Breite der
Mündung
gleichförmig.
Falls die Oberfläche
des die Mündung
passierenden blattförmigen
Materials vollkommen eben ist, wird der Wischeffekt und somit die
erreichte Dicke der Beschichtung im wesentlichen über die
ganze Breite des blattförmigen
Materials gleichförmig
sein.
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Jedoch,
falls das Material wie in 3a dargestellt,
gebogen ist, wird die Dicke der auf der einen Oberfläche aufgebrachten
Beschichtung im Querschnitt entlang der Breite des Bleches konkav
und im Querschnitt entlang der Breite der anderen Oberfläche des
Bleches konvex sein, wie vorhergehend mit Bezug auf die 3b und 3c dargestellt.
Durch die Wahrnehmung von Abweichungen in der Beschichtungsdicke
entlang der Breite des Bleches an einer Stelle hinter (stromabwärts von)
den Luftmessern, kann ein Regler zur Erzeugung von geeigneten Signalen
eingesetzt werden, um die Form der Mündung jedes Luftmessers durch
laterale oder seitwärtige
Verschiebung der entsprechenden sich gegenüberstehenden Lippen zu verändern. Laterale
oder seitwärtige
Verschiebung der Lippen in der durch die Pfeile B in den 4 und 6 gezeigten
Richtung, wird die Breite der Mündung
auf dem halben Weg entlang der Länge
der Mündung
verschmälern
und entsprechenderweise die Breite der Mündung an ihren Enden erhöhen. Somit
wird die Breite der Mündungsöffnung,
wie durch die Kurve 60 in 6 dargestellt,
entlang der Länge
der Mündung
variieren. Dies wird den Strom des unter Druck stehenden Fluids
im Zentrum der Mündung
verringern und den Fluidstrom an den entgegengesetzten Enden der
Mündung
erhöhen,
wodurch ein Ausgleich für
den Querbogenfehler ermöglicht
wird, welcher in der Beschichtungsdicke eine Wölbung nach innen über die Breite
der Beschichtung erzeugt.
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Entgegengesetzterweise,
wie in 7 dargestellt, erzeugt eine laterale oder seitwärtige Verschiebung
der oberen und unteren Lippen in Richtung der Pfeile C eine Verbreiterung
der Mündung
in der mittleren Region entlang seiner Länge und eine Verschmälerung der
Breite der Mündung
an den entgegengesetzten Enden, wie durch die Kurve 70 gezeigt
wird. Dies erzeugt einen verstärkten
Strom des unter Druck stehenden Fluids in der Mitte mit einem größeren Wischeffekt
oder Wischstärke
in der mittleren Region, wodurch ein Ausgleich eines Querbogenfehlers
mit einem konvexen Querschnitt der Beschichtungsdicke entlang der
Breite des blattförmigen
Materials ermöglicht
wird.
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Die
Amplitude der Variation in der Breite der Mündung wird in Abhängigkeit
von dem Ausmaß der lateralen
oder seitwärtigen
Verschiebung der Lippen variieren. Vorsichtige Auswahl der besonderen
ungeraden polynomischen Funktion oder der trigonometrischen Funktion
und vorsichtige Auswahl der Abstimmungskonstanten in der die Form
oder den Querschnitt jeder Lippe definierenden Funktion wird es
der besonderen Art der Mündungsbreitenvariation
es ermöglichen,
sich den typischen blattförmigen
Materialstreifen- oder Materialwarenbahnabweichungen anzupassen.
Die typische durch Krümmung
des blattförmigen
Materials hervorgerufene Abweichung des Streifens in der Nähe der Luftmesser
ist untersucht worden und kann empirisch untersucht werden. Und, als
Ergebnis kann die Auswahl der besonderen mathematischen Funktion
und der Abstimmungskonstanten aus solchen Studien geschätzt werden und/oder
können
effektive Lippenquerschnitte durch empirische Methoden der Untersuchung
von verschiedenen Lippenquerschnitten, bestimmt werden.
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Die
Bewegungsmittel 41 zur lateralen Verschiebung der Lippen
können
alle geeigneten Mittel umfassen. Zum Beispiel kann eine mechanische
Vorrichtung wie ein Getriebe eingesetzt werden. Alternativ kann
ein hydraulischer oder pneumatischer Stellkolben eingesetzt werden.
Die in 4 illustrierten Bewegungsmittel 41 dienen
zur gleichzeitigen Bewegung beider Lippen in entgegengesetzte laterale Richtungen.
In der dargestellten Ausführungsform umfassen
die Bewegungsmittel Zahnstangen 42, 43, die mit
der entsprechenden oberen und unteren Lippe 17, 18 verbunden
sind, wobei diese wiederum lateral gleitend beweglich auf dem Körper 14 des
Luftmessers angebracht sind. Mit den Zahnstangen 42 und 43 zusammenwirkend,
befindet sich auf einer Antriebswelle 45 ein Ritzel 44.
Die Anordnung ist so, daß die
Rotation der Antriebswelle 45 in Richtung des Pfeiles A
eine laterale oder seitwärtige
Bewegung der oberen und unteren Lippen in entgegengesetzte durch
die Pfeile B dargestellte Richtungen erzeugt. Die Bewegungsmittel 41 können in
Abhängigkeit
von Signalen des Reglers 46 wirken, wobei der Regler Sensoren 47 umfaßt, die
nach dem Luftmesser angeordnet sind und zur Wahrnehmung der auf der
Oberfläche
des blattförmigen
Materials 11 erzeugten Beschichtungsdicke dienen.
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Es
wird festgestellt werden, daß diese
bevorzugte Ausführungsform
der Luftmessermündungsanordnung
und der Luftmesservorrichtung die selektive Regelung der Breite
der Mündung
an verschiedenen Stellen entlang der gesamten Länge der Mündung ermöglichen. Dies ermöglicht die
Einstellung des Wischeffekts in einer geregelten Art. Die Mündungsanordnung
kann in Konstruktion und Betrieb relativ einfach gehalten werden,
so daß sie
im Betrieb zuverlässig
arbeitet. Es wird geglaubt, daß es
möglich
ist, die Luftmessermündungsanordnung
in vorhandene Luftmesser nachträglich
einzubauen, so daß die
Luftmessermündungsanordnung
per se, sowie die gesamte Vorrichtung mit der installierten in einem
Luftmesser in Betrieb genommenen Luftmessermündungsanordnung ein neues und
wertvolles Erzeugnisgut darstellen.
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Gemäß 8a bis 8c,
ermöglicht
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Einstellung des mittleren Abstandes
zwischen der Mündung
des Luftmessers und dem Blech und die Einstellung der Ausrichtung
zwischen der Mündung
des Luftmessers und der Ebene des Blechs. Das Luftmesser 15 wird
schematisch in einer Draufsicht dargestellt. An jedem Ende der Luftmessermündungsanordnung 20 wird
zur Vorwärts- und
Rückwärtsbewegung
der Lippen der Mündung ein
Bewegungsmittel 86 bezüglich
des Körpers 14 des
Luftmessers bereitgestellt. 8a zeigt
das Luftmesser 15 mit den Lippen der Luftmessermündung 20 in
einer bezüglich
des Luftmesserkörpers 14 zurückgezogenen
Position. In 8b sind die Lippen der Luftmessermündung von
dem Körper 14 aus
ausgefahren. In dieser Weise kann der mittlere Abstand zwischen
der Mündung
des Luftmessers und der Oberfläche
des beschichteten Blechs eingestellt werden.
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In 8c können die
Bewegungsmittel 86 zur Bewegung der einen Seite der Mündung vorwärts und
der entgegengesetzten Seite rückwärts eingesetzt
werden. In einer besonders bevorzugten Anordnung können die
entgegengesetzten Seiten der Mündung
gleich weit aber in verschiedene Richtungen bewegt werden, so daß die Ausrichtung
der Luftmessermündung
in bezug zu der Oberfläche
des Bleches verändert
wird. In dieser Weise ist es möglich,
den Schräglauf
des Bleches während
es die Mündung des
Luftmessers passiert, auszugleichen.
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Gemäß 9,
kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die
Einstellung des mittleren Abstands zwischen den Lippen 17, 18 der
Luftmessermündung 16 durch
den Einsatz eines lateral verschiebbaren Keilbauteils 92 erreicht werden.
Das Keilbauteil 92 ist zwischen der oberen Lippe 17 und
dem Körper 14 des
Luftmessers angeordnet und wirkt auf diese, so daß, wenn
der Keil lateral in die durch den Pfeil 94 gezeigte Richtung
bewegt wird die obere Lippe entweder in Richtung oder weg von der
unteren Lippe 18 bewegt wird. Es sollte beachtet werden,
daß ein
Keilbauteil 92 so angeordnet sein kann, daß es entweder
auf eines oder auf beide Lippenbauteile 17, 18 einwirken
kann. In dieser Weise kann der durchschnittliche Abstand zwischen den
Lippen der Mündung
entweder unabhängig
oder in Verbindung mit den anderen erwähnten Positionsmöglichkeiten
verändert
werden.
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Die
Gewalt über
den mittleren Abstand zwischen der Mündung des Luftmessers und der
Oberfläche
des beschichteten Blechs, der durchschnittlichen Luftmesserbreite,
und dem Maß der
Fehlausrichtung zwischen der Oberfläche des beschichteten Blechs
und der Luftmessermündung,
entweder einzeln oder mit der lateralen Bewegung der die Mündung des
Luftmessers definierenden Lippen gekoppelt, ermöglicht die Korrektur aller
Hauptbeschichtungsmängel
durch Feineinstellung der Luftmessermündung. Mit dieser Möglichkeit
kann die luftmessertragende Struktur zur groben Positionierung des
Luftmessers benutzt werden, während
die Feinbewegung, die zur genauen Regelung der Beschichtung benötigt wird,
durch die Bewegung der Luftmessermündung alleine erreicht werden
kann. Dies erscheint außerordentlich
wünschenswert
im Vergleich mit der gewöhnlichen
Vorgehensweise, bei der versucht wird, die gesamte luftmessertragende
Struktur genau zu positionieren, da die bewegten Teile einen viel
direkteren Bezug zu der geregelten Streifenoberfläche aufweisen.
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Es
sollte zur Kenntnis genommen werden, daß unterschiedlichste Veränderungen,
Modifikationen und/oder Zusätze
zu den Eigenschaften der möglichen
und bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung gemacht werden können,
ohne daß von dem
hier beschriebenen Geist und dem Umfang der Erfindung abgewichen
wird.