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Vorrichtung zum kontinuierlichen Vulkanisieren
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eines langgestreckten Erzeugnisses Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum kontinuierlichen Vulkanisieren eines langgestreckten Erzeugnisses, beispielsweise
eines mit einem zu vulkanisierenden Überzug yersehenen Kabels, mit einem Vulkanisierungsrohr,
durch das das Erzeugnis gezogen wird und das eine Erhitzungszone aufweist, die mit
Einrichtungen zur Erhitzung des Erzeugnisses auf die Vulkanisierungstemperatur versehen
ist, und abstromseitig von der-Erhitzungszone eine Kühlungszone zur Abkühlung des
vulkanisierten Erzeugnisses, wobei die Erhitzungszone und die Kühlungszone offen
ineinander übergehen.
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Eine derartig ausgebildete Vorrichtung ist aus der DE-OS 26 29 489
bekanntgeworden. Hierbei ist die Erhitzungszone des Vulkanisierungsrohrs als mit
einem gasförmigen Medium gefüllte Strahlungserhitzungszone und die Kühlungszone
als mit einem gasförmigen KUhimedium gefüllte Zone ausgebildet. Beide Zonen grenzen
unmittelbar aneinander, so daß das in der Erhitzungszone auf eine relativ hohe Temperatur,
bis zu 3500 C, aufgeheizte vulkanisierte Erzeugnis unmittelbar mit dem gasförmigen
Kühlmedium in Kontakt tritt, das beispielsweise eine Temperatur von 20 0C besitzt.
Es erfolgt somit eine außerordentlich schroffe Abkühlung des vulkanisierten Erzeugnisses,
was in bezug auf dessen Qualitit eine Reihe von Nachteilen mit sich bringt. Betrachtet
man
beispielsweise die Vulkanisierung eines mit einem zu vulkanisierenden Überzug versehenen
Kabels, so setzt durch die schroffe Abkühlung ein starker Schrumpfungsprozeß auf
der Außenseite des Überzugs ein, während der innere Bereich des Überzuges infolge
seiner höheren Temperatur nicht einem derartig starken Schrumpfungsprozeß unterworfen
ist. Diese ungleichmäßige Schrumpfung über den Querschnitt des Überzuges führt zu
Spannungen, die sich in Oberflächenrissen äußern. Darüber hinaus wird durch eine
derartige schroffe Abkühlung der beabsichtigte Effekt einer festen Verbindung des
Überzuges mit dem Leiter nur mangelhaft erreicht. Als weiterer Nachteil kommt bei
der bekannten Vorrichtung hinzu, daß der Kühleffekt im aufstromseitigen Endbereich
der Kühlzone infolge des ungehinderten Wärmeüberganges von der Erhitzungszone nicht
im gewünschten Ausmaß eintritt, so daß die Kühlzone insgesamt länger ausgebildet
werden muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Vulkanisieren zu schaffen, mit der einerseits eine bessere Ausnutzung der Kühlungszone
und andererseits ein weniger abrupter Übergang vom Erhitzen zum Kühlen erzielbar
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer eingangs beschriebenen
Vorrichtung dadurch gelöst, daß das Vulkanisierungsrohr zwischen der Erhitzungszone
und der Kühlungszone mit einem kurzen, das Rohr umgebenden, mediumdichten Mantel
für ein flüssiges oder gasförmiges Medium
zur Abkühlung der Rohrwandung
versehen ist.
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Der erfindungsgemäß vor dem Beginn der eigentlichen Kühlungszone vorgesehene
Kühlmantel sichert einerseits, daß sich die in der Erhitzungszone vorhandene Wärmeenergie
durch das Vulkanisierungsrohr nicht ungehindert in die Kühlungszone fortpflanzen
kann, und trägt andererseits zu einer gesteuerten Abkühlung des vulkanisierten Erzeugnisses
bei, wodurch die vorstehend aufgezeigten Nachteile bezüglich der Qualität des vulkanisierten
Erzeugnisses vermieden werden können. Dadurch, daß die Fortpflanzung der Wärmeenergie
in die Kühlungszone zum großen Teil unterbunden wird, erfolgt im aufstromseitigen
Endbereich der Kühlungszone nur noch eine vergleichsweise geringe Aufheizung des
dort befindlichen Kühlmediums, so daß mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung
eine bessere Ausnutzung der Kühlungszone in deren aufstromseitigen Endbereich erreicht
wird.
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Das hat jedoch zur Folge, daß die Kühlungszone insgesamt kürzer ausgebildet
werden kann, als dies beim Stand der Technik der Fall ist.
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Um den erfindungsgemäß angestrebten Effekt zu erzielen, braucht der
KUhlmantel nur relativ kurz ausgebildet zu sein. Vorzugsweise beträgt dessen Länge
etwa ein bis zwei Prozent der Gesamtlänge der Vulkanisierungsvorrichtung. Bei einem
kettenlinienförmig angeordneten Vulkanisierungsrohr mit einer Gesamtlänge von 120
m empfiehlt es sich, den Kühlmantel etwa 1-1,50 m lang auszubilden. Eine längere
Ausbildung dürfte nur in Ausnahmefällen erforderlich und schon deshalb nicht
wünschenswert
sein, um die erfindungsgemäß erzielbare Längenreduzierung der Kühlungszone nicht
wieder auszugleichen.
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Was die Ausbildung und Betriebsweise der Erhitzungs- und Kühlungszone
anbetrifft, so sind für die Anwendung der Erfindung diesbezüglich keine Grenzen
gesetzt. So können die bekannten Erhitzungs- und Kühlungsarten Verwendung finden,
beispielsweise Erhitzung durch Wasserdampf, Infrastrahler und Schutzgas, Umwälzung
von heißem Schutzgas, Ausbildung des Rohrmantels als elektrische Widerstandsheizung
etc. und Kühlung durch Wasserkühlung, gasförmiges Medium. Besonders vorteilhaft
Iäßt sich die Erfindung jedoch bei einer Vorrichtung einsetzen, bei der die Erhitzungszone
des Vulkanisierungsrohrs als mit einem gasförmigen Medium gefüllte Strahlungserhitzungszone
und die Kühlungszone als mit einem gasförmigen Kühlmedium gefüllte Zone ausgebildet
sind. Eine derartige Vorrichtung ist, wie erwähnt, aus der DE-OS 26 29 489 bekanntgeworden
und weist die vorstehend aufgezeigten Nachteile auf, die durch den erfindungsgemäß
vorgesehenen Kühlmantel vermieden werden. Besonders günstig wirkt sich der erfindungsgemäß
vorgesehene Kühimantel bei einer Vorrichtung aus, bei der das Vulkanisierungsrchr
selbst im Bereich der Erhitzungszone als Wärme nach innen abstrahlende Heizkörper
ausgebildet ist, insbesondere durch Anlegen einer elektrischen Spannung, so daß
die Wandungen des Vulkanisierungsrohrs als elektrischer Heizwiderstand wirken. Es
ist klar, daB bei einer derart ausgebildeten Erhitzungszone eine besonders starks
Wärmeübertragung durch dis Rohrwandung zur Kühlungszone stattfindet, die erfindungsgemäB
unterbunden wird.
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Die Kühlungszone selbst ist bei einer derartigen Ausführungsform mit
Einrichtungen zur Einführung, Ausführung, Umwälzung und Kühlung des gasförmigen
Mediums versehen, wobei der Kühlmantel erfindungsgemäß im geringen Abstand aufstromseitig
von der Einrichtung zur Abführung des gasförmigen Mediums aus der Kühlungszone angeordnet
ist. Dabei ist die Einrichtung zur Abführung des gasförmigen Mediums naturgemäß
am aufstromseitigen Ende der Kühlungszone vorgesehen. Der Abstand kann beispielsweise
1-2 m betragen.
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Die Erfindung läßt sich des weiteren vorteilhaft bei einer Ausführungsform
einsetzen, bei der die Erhitzungszone des Vulkanisierungsrohrs als mit einem gasförmigen
Medium gefüllte Strahlungserhitzungszone, der aufstromseitige Endbereich der Kühlungszone
als mit einem gasförmigen Medium beaufschlagte Vorkühlungszone und die eigentliche
Kühlungszone als mit einem flüssigen Kühlmedium, insbesondere Wasser, gefüllte Zone
ausgebildet sind. Eine derartig ausgebildete Vorrichtung ist aus der DE-PS 17 79
425 bekanntgeworden. Es sei darauf hingewiesen, daß der erfindungsgemäß vorgesehene
Kühlmantel nicht der in der genannten Patentschrift beschriebenen Vorkühlungszone
entspricht, sondern daß der und Kühlmantel zusätzlich zu dieser Vorkühlungszonelzwar
vor dem aufstromseitigen Ende derselben angeordnet ist. Diese bekannte Vorkühlzone
dient im wesentlichen dazu, das Eindringen des sich infolge der Wasser kühlung bildenden
Wasserdampfes in die Erhitzungszone zu vermeiden, während mit dem erfindungsgemäß
vorgesehenen Kühlmantel ein völlig anderer Zweck verfolgt wird.
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Da bei dieser Ausführungsform das in der Vorkühlungszone befindliche
Gas nicht erhitzt wird, findet auch hierbei an der Übergangsstelle zwischen der
Erhitzungszone und der Vorkühlungszone eine relativ schroffe Abkühlung des vulkanisierten
Erzeugnisses statt, was durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Kühlmantel vermieden
wird. Andererseits wird die Fortpflanzung der Wärmeenergie aus der Erhitzungszone
in die Vorkühlungszone durch die Rohrwandung vermieden. Der Kühlmantel ist auch
hierbei vorzugsweise im geringen Abstand aufstromseitig Zu- bzw.
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von einer Einrichtung zur\Abführung des gasförmigen Mediums aus der
Vorkühlungszone angeordnet. Dieser Abstand kann ebenfalls beispielsweise 1-2 m betragen.
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Die mit der Anordnung des erfindungsgemäßen Kühlmantels erreichbare
gesteuerte abkühlung des vulkanisierten Erzeugnisses läßt sich noch weiter verbessern,
wenn die Kühlungszone über nahezu deren Gesamtlänge ebenfalls mit einem das Rohr
umgebenden, mediumdichten Mantel für ein gasförmiges oder flüssiges Medium zur Abkühlung
der Rohrwandung versehen ist. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen beiden Kühlmänteln
ca. 3-4 m. Bei dieser Ausführungsform wird sozusagen in drei Kühlungsstufen gekühlt,
wobei die erste Kühlungsstufe durch den erfindungsgemäßen Kühlmantel aufstromseitig
von der eigentlichen Kühlungszone verwirklicht wird. Die zweite Kühlungsstufe entspricht
dem Abschnitt zwischen beiden Kühlmänteln, d.h. etwa vom aufstromseitigen Ende der
eigentlichen Kühlungszone bis zum aufstromseitigen Ende des zweiten Kühlmantels.
In diesem Abschnitt erfolgt die Kühlung
ausschließlich durch das
im Vulkanisierungsrohr befindliche Kühlmedium (Wasser oder Gas), das umgewälzt wird.
Schließlich erfolgt in der dritten Kühlatufe durch den zweiten Kühlmantel eine verstärkte
Abkühlung des vulkanisierten Erzeugnisses, d.h. in diesem Abschnitt wird sowohl
durch das im Rohr umgewälzte Kühlmedium als auch durch das im Kühlmantel enthaltene
Medium gekühlt. Es ist klar, daß beide Kühlmäntel vorzugsweise ebenfalls mit geeigneten
Einrichtungen zur Umwälzung des zur Abkühlung der Rohrwandung dienenden gasförmigen
oder flüssigen Mediums versehen sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei bevorzugten Ausführungsformen
in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäß ausgebildeten Vulkanisierungsvorrichtung; und Fig. 2 eine schematische
Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungegemäß ausgebildeten Vulkanisierungsvorrichtung.
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In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten
Vulkanisierungsvorrichtung dargestellt, die ein Vulkanisierungsrohr 1 aufweist,
das kettenlinienförmig angeordnet ist.
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Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf derartig ausgebildete bzw.
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angeordnete Vulkanisierungsrohre beschränkt ist; sie kann ebenfalls
bei vertikal, horizontal oder schräg angeordneten Vulkanisierungsrohren Anwendung
finden. Ober eine Zuführeinrichtung 3 wird ein langgestrecktes, zu vulkanisierendes
Erzeugnis, im vorliegenden Fall ein mit einem zu vulkanisierenden Überzug versehenes
Kabel Zin das Vulkanisierungsrohr 1 eingeführt. Das Kabel wird durch das Rohr gezogen
und gelangt dabei anfangs in eine Erhitzungszone 4, in der der Überzug bis auf die
Vulkanisierungstemperatur erhitzt wird, so daß die Vulkanisierungsrktion stattfinden
kann. Daraufhin wird das mit dem ausvulkanisierten Überzug versehene Kabel 2 in
einer Kühlungszone 5 abgekühlt und über eine Enddichtung 3 aus dem Vulkanisierungsrohr
geleitet. Der allgemeine Aufbau von derartigen Anlagen zur kontinuierlichen Vulkanisierung
ist bekannt und braucht an dieser Stelle nicht näher erläutert zu werden.
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Das Vulkanisierungsrohr 1 ist aus druck- und wärmebeständigem Material,
z.B. aus Stahl, hergestellt. Die Erhitzungszone 4 der Vorrichtung ist während des
Betriebes derselben mit einem Schutzgas, beispielsweise Stickstoff, gefüllt, das
aus einer geeigneten Quelle 19 der Erhitzungszone über eine Zuleitung 20 zugeführt
wird. Diese Zuleitung 20 befindet sich am Beginn der Erhitzungszone, während am
Ende der Erhitzungszone eine entsprechende Ableitung 16 vorgesehen ist. Die Erhitzungszone
4 ist des weiteren in mehrere hintereinander angeordnete Einzelzonen aufgeteilt,
die jeweils über entsprechende elektrische Heizeinrichtungen 9 unterschiedlich stark
aufgeheizt werden. Die Heinzeinrichtungen
sind hierbei als elektrische
Widerstandsheizungen ausgebildet, d.h.
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an die Rohrwandung wird eine entsprechende elektrische Spannung angelegt,
so daß die Rohrwandung Wärme nach innen auf das in der Erhitzungszone befindliche
zu vulkanisierende Erzeugnis abstrahlt. Über die einzelnen Heizzonen 6,7,8 läßt
sich eine gewisse Steuerung der Vulkanisierungsreaktion erreichen.
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Abstromseitig von der Erhitzungszone 4 ist in dem Vulkanisierungsrohr
eine Kühlungszone 5 ausgebildet, die mit einem gasförmigen Medium gefüllt ist, das
kontinuierlich durch die Kühlungszone umgewälzt wird.
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Das gasförmige Medium gelangt über eine Zuleitung 17 am abstromseitigen
Ende der Kühlungszone 5 in das Vulkanisierungsrohr und wird über eine Leitung 16
am aufstromseitigen Ende der Kühlungszone aus dem Rohr abgezogen. Ein Gaskühler
18 und ein Lüfter 19 sichern die kontinuierliche Zufuhr von gekühltem Gas in das
Rohr, das sich in Richtung auf die Erhitzungszone erwärmt. Bei dem gasförmigen Kühlmedium
handelt es sich vorzugsweise um das gleiche Medium, das als Schutzgas in der Erhitzungszone
eingesetzt wird. Die Kühlungszone kann daher von der gleichen Gasquelle versorgt
werden wie die Erhitzungszone, wobei über entsprechende Ventileinrichtungen eine
Steuerung des Gasflusses in der gewünschten Weise erreicht wird. Die Kühlungszone
5 ist nahezu über ihre Gesamtlänge mit einem das Vulkanisierungsrohr 1 umgebenden,
mediumdichten Mantel 11 versehen. Durch diesen Mantel 11 wird Kühlwasser über eine
Zuleitung 15 und eine Ableitung 14 umgewälzt, das zur Abkühlung der Rohrwandung
dient.
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Wie man Fig. 1 entnehmen kann, ist zwischen dem letzten Kontakt der
Heizeinrichtung in der Erhitzungszone und der Leitung 16 zum Ab führen des gasförmigen
Kühlmediums in der Kühlungszone 5 ein kurzer, das Vulkanisierungsrohr 1 umgebender,
mediumdichter Mantel 10 angeordnet, der mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium
zur Abkühlung der Rohrwandung versehen ist. Dieses Medium wird über eine Zuleitung
12 und eine Ableitung 13 kontinuierlich umgewälzt, um eine gleichbleibende Kühlung
der Rohrwandung zu sichern. Als Kühlmedium wird vorzugsweise Wasser eingesetzt,
da bei einem gasförmigen Medium schlechtere Gegebenheiten bezüglich der Wärmeübertragung
vorliegen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, bei der das Vulkanisierungsrohr
etwa eine Gesamtlänge von 120 m besitzt, ist der Kühlmantel 10 etwa 1-1,50 m lang
ausgebildet und befindet sich in einem Abstand von etwa 12 m aufstromseitig von
der Leitung 16. Der Abstand zu dem in der Kühlungszone vorgesehen Kühlmantel 11
beträgt etwa 3-4 m.
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Materialauswahl, Bemessung und Ausbildung des Kühlmantels können in
der dem Fachmann geläufigen Weise erfolgen. Beispielsweise kann der Kühlmantel eine
Nennweite besitzen, die der nächsthöheren genormten Nennweite in bezug auf das Vulkanisierungsrohr
entspricht (NW 150 -NW 200). Die Wandstärke des Kühlmantels kann beispielsweise
4 mm betragen. Es ist klar, daß der Kühlmantel mit geeigneten Pumpeinrichtungen
in Verbindung steht, die eine kontinuierliche Umwälzung des Kühlwassers sichern.
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Fig. 2 zeigt eine gegenüber Fig. 1 etwas abgeänderte Ausführungsform
einer Vulkanisierungsvorrichtung, bei der gleiche Teile wie in Fig. 1 mit den gleichen
Bezugszeichen versehen sind. Die Vorrichtung unterscheidet sich gegenüber der der
Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß der aufstromseitige Endbereich der Kühlungszone
als mit einem gasförmigen Medium beaufschlagte Vorkühlungszone 22 und die eigentliche
Kühlungszone als mit Kühlwasser gefüllte Zone ausgebildet sind. Die Vorkühlungszone
wird dabei mit dem gleichen gasförmigen Medium beaufschlagt, das in der Erhitzungszone
als Schutzgas Verwendung findet, d.h. N2. Bezüglich der konstruktiven Ausgestaltung
unterscheidet sich die Vorrichtung gemäß Fig. 2 gegenüber der Vorrichtung der Fig.
1 lediglich dadurch, daß eine Bypass-Leitung 23 angeordnet ist, die sich von der
Vorkühlungszone 22 in das bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Leitungssystem
erstreckt, und daß eine geeignete Kühlwasserversorgung mit einem entsprechenden
Leitungssystem 21 für die Kühlungszone vorgesehen ist. Der erfindungsgemäß Kühlmantel
10 ist hierbei ebenfalls im geringen Abstand aufstromseitig von der Leitung 16 angeordnet,
so daß diesbezüglich keine Unterschiede zur Vorrichtung der Fig. 1 vorhanden sind.
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L e e r s e i t e