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Lackdrahttrocknungs- und Einbrennofen mit den Lackdraht umgebender
Muffel Die Erfindung betrifft einen Lackdrahttrocknungs-und Einbrennofen mit den
Lackdraht umgebender Muffel, aus der durch Öffnungen an heißer Stelle das Lösungsmittel-Abluft-Gemisch
in unmittelbar daneben und parallel zu dieser liegende Brennkammern gesaugt und
das diese verlassende Verbrennungsgas am Drahteintrittsende in die Muffel gedrückt
wird.
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Aufgabe der Erfindung ist, bei den bekannten Lackdrahttrocknern dieser
Art bei einfachster platz-und energiesparender Bauweise die Lösungsmittel aus dem
Lacküberzug des Drahtes vollständig und so zu verbrennen, daß ihre Verbrennungswärme
bei der höchstmöglichen Temperatur und in günstigster Weise auf Einbrennzone und
Vorwärmzone verteilt der Muffel wieder zugeführt wird.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß außen an der mit
Heizelementen bestückten Muffel zwei aus je einem rohrförmigen Katalytbrenner bestehende
Brennkammern mit einer der Lackeinbrennzone entsprechenden Länge um die am Muffelende
liegende Lackeinbrennzone angeordnet sind und an deren Anfang oder Ende in diese
münden.
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Um in Abhängigkeit von der Art des Lackauftrages und des verwendeten
Lacklösungsmittels sowie von der Dicke des Auftrages und der Fahrgeschwindigkeit
des Drahtes die Verdampfung des Lösungsmittels so regeln zu können, daß diese bis
zum Eintritt des Drahtes in die Einbrennzone der Muffel beendet ist, sieht die Erfindung
weiterhin vor, däß die Muffel an ihrem unteren Ende luftdicht abgeschlossen ist
und oberhalb dieses Abschlusses in der Muffel steuerbare Frischluft-Eintrittsöffnungen
vorgesehen sind.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines Lackdrahttrocknungs-
und Einbrennofens nach der Erfindung schematisch veranschaulicht; und zwar zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines eingängigen, vertikalen
Ofens, F i g. 2 einen Querschnitt durch den in F i g. 1 dargestellten Ofen, F i
g. 3 einen Querschnitt durch einen fünfgängigen Ofen nach dem Ausführungsbeispiel
der F i g. 1 und F i g. 4 eine andere Ausführungsform eines eingängigen, vertikalen
Ofens gemäß der Erfindung.
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Der in F i g. 1 dargestellte eingängige Lackdrahttrocknungs- und Einbrennofen
ümfaßt eine im Querschnitt ovale Muffel 1, die über den größten Teil ihrer Länge,
nämlich von der Stelle 3 bis zu der Stelle 4,
beheizt wird. Der unterhalb
der Stelle 3 liegende, bis zu der Stelle 5 reichende unbeheizte Abschnitt der Muffel
1 ist an seinem unteren Ende durch eine Lackauftragsvorrichtung 6 gegen die Außenluft
abgedichtet. Ein gutes Abdichten der Muffel läßt sich z. B. erreichen, wenn zum
Auftragen des Lackes auf den Draht zwei den Querschnitt der Muffel ausfüllende Backen
aus einem saugfähigen Werkstoff, z. B. Filz, Verwendung finden, die dem zu lackierenden
Draht 2 gerade die für den richtigen Lackauftrag erforderliche Lackmenge - also
ohne Lackrücklauf - zuführen. Die in dem beheizten Teil der Muffel 1 beim Durchlauf
des Drahtes 2 aus dem auf diese aufgetragenen Lack verdampfenden Lacklösungsmittel
und sonstigen flüchtigen Lackanteile mischen sich mit der in der Muffel befindlichen
Luft, =und dieses Gemisch wird am oberen Ende der Muffel über die Rohre 7 abgesaugt,
die parallel und dicht neben den flachen Seiten der Muffel 1 liegen. Das -Absaugen
wird durch zwei Ventilatoren 8 und 13 bewirkt.
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Die Rohre 7 sind mit einem Katalysator 9 gefüllt, der sich beim Durchströmen
des Lösungsmittel-Abluft-Gemisches auf eine sehr höhe Temperatur, z. B. 700° C,
erwärmt und den größten Teil dieser Wärme durch Strahlung und direkte Wärmeleitung
an den oberen Teil der Muffel 1 und damit an den durchlaufenden Draht abgibt. Die
beiden aus je einem rohrförmigen Katalytbrenner bestehenden Brennkammern 7 haben
eine der Lackeinbrennzone der Muffel 1 entsprechende Länge.
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Beiderseits der ovalen Muffel l liegen auf deren flachen Seiten elektrische
Heizelemente, die einerseits dazu dienen, vor dem Anspringen des Katalysators die
Muffel t und den Katalysator auf die erforderliche Temperatur zu bringen, andererseits
nach dem Anspringen des Katalysators den durch die katalytische Verbrennungswärme
nicht gedeckten Wärmebedarf zuzuführen. Die besagten Heizelemente können sich gemäß
F i g. 1 nahezu über die ganze wirksame Länge des beheizten Teiles der Muffel 1
erstrecken,
können aber auch anders angeordnet sein, in der Länge
beliebig unterteilt und unabhängig voneinander regelbar sein, was die Erzeugung
jeder beliebigen Temperaturverlaufkurve über die Ofenlänge gestattet, was bei den
bisher üblichen Öfen mit katalytischer Verbrennung nicht in gleicher Weise möglich
ist. Die Muffel 1, die Heizstäbe 11 und die den Katalysator 9 enthaltenden Rohre
7 sind von einem Rohr 10 umgeben, in das die den Katalysator 9 verlassenden,
nach Abgabe ihrer Hauptwärmemenge an die Lackeinbrennzone der Muffel aber noch verhältnismäßig
heißen Verbrennungsgase durch die beiden Ventilatoren 8 und 13 abgesaugt werden.
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Der von dem Ventilator 13 abgesaugte Teil der Verbrennungsgase wird
in die Außenluft gedrückt; das entsprechende Luftvolumen wird als Frischluft laufend
durch eine Öffnung 14 und/oder einen verstellbaren Schlitz 15 am unteren
Ende der Muffel 1 bzw. durch die obere Öffnung 16 eingesaugt. Der Ventilator 8 saugt
den restlichen Teil der besagten, noch heißen Verbrennungsgase ab und drückt ihn
durch Schlitze 12 der Muffel 1 in diese hinein, wobei zwischen der Saugseite
und der Druckseite des Ventilators eine Trennwand 17 vorgesehen ist. In der
Ansaugleitung des Ventilators 8 können zusätzliche Katalytpakete
18 vorgesehen sein, die eventuell unverbrannt gebliebene Restmengen von Lösungsmittel
verbrennen. An Stelle der Schlitze 12 können auch andere geeignete Luftzuführungsöffnungen
vorgesehen sein, bei denen z. B. das eintretende Heißluftgemisch möglichst parallel
zu den Heizrohren eingeleitet wird, Der in die Muffelt gedrückte Teil der Verbrennungsgase
mischt sich mit der bei 14 bzw.15 in die Muffel eintretenden Frischluft. Die relativ
hohe Temperatur des sich bildenden Gemisches, z. B. 100 bis 300° C, dient zum Vorheizen
des Drahtes 2 und zur schnellen Lösungsmittelverdampfung.
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Die Temperaturregelung erfolgt zweckmäßig durch die Wärmeausdehnung
der ovalen Muffel, die entsprechend ihrer Ausdehnung oder Zusammenziehung einen
nicht dargestellten Endschalter betätigt. Bei dieser Art der Regelung ist man weitgehend
unabhängig von irgendwelchen Schwankungen der Lösungsmittelkonzentration und damit
von örtlichen Verlagerungen des Temperaturmaximums in der oberen Verbrennungszone
des Ofens. Es ist auch möglich, den Ofen so zu betreiben, daß die oberen Heizkörper
nur bis zum Anspringen des Katalysators eingeschaltet bleiben und daß die Temperaturregelung
nur mit den im unteren Teil des Ofens angeordneten Heizkörpern erfolgt.
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Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der
Eintritt des Drahtes 2 über Lackauftragsfilze 6 in die Muffel 1, an die etwa in
der Mitte ihrer Länge auf gegenüberliegenden Seiten je ein parallel zu den flachen
Seiten der im Querschnitt ovalen Muffel l verlaufende, nach oben gerichtete Rohre
19 bzw. 20 angesetzt sind, die in ihrem oberen Teil den Katalysator
9 enthalten. Die Abzweigrohre 19,20 sind nach oben offen und gehen in den
Ringraum zwischen Muffel 1 und Mantelrohr 10 über. Zwischen dem oberen Teil der
Muffel 1 und den Abzweigrohren 19 und 20 liegen Heizelemente 21 bzw. 22, während
der untere Teil der Muffel 1 von Heizelementen 23 und 24 flankiert ist. Mit 25 ist
ein Ventilator bezeichnet, der die Lösungsmitteldämpfe über die Rohre
19, 20 absaugt und nach deren Durchgang durch den Katalysator 9 einen Teil
der Verbrennungsgase in die Schlitze 12 der Muffel 1 drückt. Ein anderer Teil der
Verbrennungsgase wird über den Ventilator 26 in die Außenluft abgeführt.
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Ein Lackdrahttrocknungs- und Einbrennofen gemäß der Erfindung ermöglicht
es, mit relativ hohen Lösungsmittelkonzentrationen zu arbeiten. Das hat zur Folge,
daß in dem Bereich der mit Katalysator gefüllten Rohre 7 eine besonders heiße Zone
im oberen Teil der Muffel 1 erreicht werden kann. Da die Energieabstrahlung mit
der vierten Potenz der absoluten Temperatur ansteigt, erfolgt in dieser Zone die
Aufheizung des Drahtes im wesentlichen durch Strahlung. Die heißen Verbrennungsgase
geben beim Durchströmen des Raumes zwischen Muffel l und Rohr 10 auf dem Weg nach
unten einen großen Teil ihrer Wärme ab, treten aber in noch heißem Zustand an den
Schlitzen 12 in die Muffel ein. Da der Frischluftzutritt durch die Öffnungen 14
und 15 beliebig niedrig gehalten werden kann, kommen die einlaufenden kalten Drähte
direkt mit heißer Luft in Berührung, was in bezug auf die Erreichbarkeit möglichst
hoher Fahrgeschwindigkeiten von Vorteil ist. Ina Extremfall kann das Verhältnis
der von unten und von oben eintretenden Frischluftmengen zwischen Null und Unendlich
variiert werden.
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Selbst wenn der sehr unwahrscheinliche Fall einen zufälligen Zusammentreffens
folgender ungünstiger Umstände eintreten sollte: kein Frischluftzutritt von unten,
Ausfall des Ventilators 8, Versagen der Vsrriegelungssehaltung, die bei Ventilatorausfall
den Drahtantrieb stillsetzt, würde bei einer eventuell auftretenden Explosion das
Entstehen eines gefährlichen Explosionsdruckes durch die obere Öffnung und durch
das kleine Volumen der ovalen Muffeln verhindert werden.
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Bei der beschriebenen Ofenbauweise wird die erzeugte Wärme bei hoher
Temperatur denn Draht auf kürzestem Wege wieder zugeführt, wodurch Wärtner ableitungsverluste
auf ein Minimum reduziert werden und damit ein hoher Energienutzungsgrad erreicht
wird.
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Für den Bau mehrgängiger Maschinen wird zweckmäßig eine entsprechende
Anzahl der in F i g.1 und 2 oder 4 dargestellten Einheiten nach Art eines Baukastensystems
zusammengefügt (F i g. 3). Die Vorteile der Unterteilung einer mehrgängigen Maschine
in solche Einheiten sind vor allem erhöhte Explosionssicherheit, auch bei relativ
hohen Lösungsmittel-Dampf-Konzentrationen, mechanische Stabilität sowie die erreichbare
Gleichmäßigkeit der Temperaturverlaufkurven. Hinsichtlich der mechanischen Stabilität
ist zu bemerken, daß selbst bei einer Vielzahl von Gängen keine mechanischen Spannungen
auftreten, und deshalb sind fahrtechnisch bei diesem System - von der konstruktiven
Seite her gesehenden anwendbaren Temperaturen nach oben hin keine Grenzen gesetzt.
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Bei einem mehrgängigen Ofen können bestimmte Bauteile, beispielsweise
die Ventilatoren 8 und 13
bzw. 25 und 26, für alle oder einige Gänge
gemeinsam vorgesehen werden.
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Da die Heizelemente für jeden einzelnen Gang unabhängig voneinander
geregelt werden, läßt sich in allen Gängen eine völlige Gleichmäßigkeit des Temperaturverlaufs
und damit der Einbrennbedingungen erreichen, wie es mit den bisher üblichen Umlauföfen
mit katalytischer Verbrennung nicht in gleicher Weise möglich ist.