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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Lackdrahtherstellung im Inlineverfahren,
wobei zur Bearbeitung des von einem Drahtablauf abgezogenen Drahtes in Reihe hintereinandergeschaltet
sind eine Drahtziehvorrichtung, eine Glühe für Blankdraht, eine Lackauftragsvorrichtung,
eine Emailliervorrichtung sowie eine Lackdraht-Aufwickelvorrichtung.
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Eine Anlage der vorbeschriebenen Art ist durch die GB-PS 1 305 032
(DE-OS 2 058 151) bekanntgeworden. Bei dieser Inlineanlage wird der aus der Drahtziehvorrichtung
austretende Draht über Umlenkeinrichtungen durch eine Tempervorrichtung oder Glühe
geleitet, wo ein Spannungsfreiglühen stattfindet, bevor der Draht in eine sich nachfolgend
anschließende Emailliervorrichtung gelangt, in welcher der Lack in mehreren Schichten
aufgetragen und eingebrannt wird.
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Wenn auch das vorbeschriebene Inlineverfahren durch die kontinuierliche
automatisierte Drahtbearbeitung als vorteilhaft angesehen werden kann, da u.a. die
Produktionsraten wesentlich erhöht und Kosten gespart werden und die Qualität des
erzeugten Drahtes verbessert wird, so wirft doch das Verfahren einige Probleme auf,
die im wesentlichen im hohen Energieverbrauch sowie in der hohen Umweltbelastung
durch austretende Schadstoffe zu sehen sind. Insbesondere bezüglich der Emailliervorrichtung
sind Verbesserungsvorschläge gemacht worden, die sich im wesentlichen mit einer
Verringerung des Energiebedarfs der Emailliervorrichtung sowie mit einer Abdichtung
des Drahteintritts sowie Drahtaustritts befassen. So ist es z.B. bekannt, die beim
Auftragen des Lackes auf den mittels Strahlungsheizkörpern aufgeheizten Blankdraht
auftretenden Lösungsmitteldünste und Spaltprodukte in einem nachgeschalteten Katalysator
zu verbrennen und die aufgeheizte Luft als Trockenmedium
und zum
Aushärten des aufgetragenen Lackes zu verwenden.
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Der Vorteil der katalytischen Verbrennung besteht einerseits darin,
daß die in den Lösungsmitteln enthaltene Energie~ für den Lacktrocknungs- und Einbrennprozeß
nutzbar gemacht wird und daß die Schadstoffanteile in dem in die Umgebung austretenden
Abgas verringert werden.
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Diese Vorschläge sind allerdings in Anbetracht dessen, daß die Anforderungen
zur Energieeinsparung sowie zur Einhaltung der immer schärfer werdenden Umweltschutzbestimmungen
und schließlich des Platzbedarfes nicht optimal erfüllt werden, unzureichend.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs
beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß der Energieverbrauch der Gesamtanlage
erheblich gesenkt wird und die Belastung der Umwelt durch Schadstoffe minimiert
wird. Ferner soll der Betrieb der sich einmal in Gang befindlichen Anlage derart
automatisiert werden, daß eine Selbststeuerung der Anlage unter den vorgenannten
Voraussetzungen möglich ist, so daß ein Eingreifen von Personal im wesentlichen
erübrigt wird und soweit erforderlich auf die Tagschicht verlegt werden kann, die
Drahtgeschwindigkeiten dadurch erhöht und Produktionskosten erniedrigt werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Glühe
für den gezogenen Blankdraht und die Emailliervorrichtung in einem gemeinsamen Ofengehäuse
zu einer Bearbeitungsvorrichtung zusammengefaßt sind und daß das Ofengehäuse eine
Retorte mit einem Trocknungsraum und einem sich daran anschließenden Aushärtraum
sowie einen Rückführschacht für die Umwälzung eines Heißluftstromes mittels eines
Gebläses im Einkreisgegenstromprinzip zur Drahtführung aufweist. Bei der erfindungsgemäßen
Anlage wird die heiße Luft entgegen der Drahtrichtung, also im Gegenstromprinzip
durch den Trocknungsraum und den Aushärtraum geführt. Der-Wärmeübergang auf den
Draht
erfolgt vorwiegend durch Konvektion und ist dadurch und durch das Gegenstromprinzip
sehr intensiv, so daß die vom Lack abdampfenden Lösungsmittel rasch abgeführt werden.
Hiermit wird die Voraussetzung für die Erzielung einer hohen Drahtgeschwindigkeit
geschaffen. Die mit den Lösungsmitteln angereicherte Umluft verläßt die Retorte
in unmittelbarer Nähe des Drahteintritts und gelangt mit Hilfe eines Umluftgebläses,
welches bei mehreren Drahtgängen vorteilhaft als Querstromgebläse ausgebildet ist,
über den Rückführschacht in der Nähe des Drahtaustrittes wiederum in die Retorte.
Ein Teil der Umluft wird dabei durch ein sich nach dem Katalysator, vorteilhaft
an der Stirnseite des gemeinsamen Ofengehäuses anschließendes Abgasrohr ins Freie
geführt, und ein dieser Abgasmenge entsprechender Anteil Frischluft wird am Drahteintritt
bzw. Drahtaustritt in die Retorte eingesaugt. Im Rückführschacht befinden sich ein
elektrisches Heizsystem zum Aufheizen des Ofens sowie ein Katalysator, der zur Verbrennung
der in der Umluft enthaltenen organischen Lösungsmittel dient.
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Durch die Rückführung der Luft in die Retorte wird die in den Lösungsmitteln
enthaltene Energie für den Lacktrocknungs- und Einbrennprozeß nutzbar gemacht. Durch
eine hohe Drahtgeschwindigkeit wird ausreichend viel Lösungsmittel in die Retorte
eingeleitet, so daß der Ofen während des stationären Betriebes selbsterhaltend fährt
und kein zusätzlicher Bedarf an elektrischer Energie erforderlich wird. Die bei
der katalytischen Verbrennung der in der Umluft enthaltenen Lösungsmitteldünste
und Spaltprodukte gewonnene Wärmeenergie wird nicht nur zum selbsterhaltenden Betrieb
der Anlage, sondern auch zum Vorwärmen der am Drahtaustritt mit Überdruck eingeblasenen
Zuluft und zur Erzeugung für den als Inertgas dienenden Dampf ausgenutzt. In dem
Abgasrohr ist ein zweiter Katalysator eingebaut, durch welchen die Schadstoffanteile
im Abgas so stark herabgesetzt werden, daß nahezu keine Umweltbelastung stattfindet.
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Zur Verbesserung des Immissionsschutzes, d.h. zur Verringerung der
dauernden Einwirkung toxisch gefährlicher Stoffe auf die in der Anlage arbeitenden
Personen ist darüber hinaus vorteilhaft vor(esehen, daß an dem Drahteintritt bzw.
Drahtaustritt des Ofen<lehäuses keine Schadstoffe in die umgebende Atmosphäre
austreten können. Dies wird einerseits durch eine günstige Steuerung der Druckverhältnisse
im Bereich des Drahteintrittes in den Ofen erzielt, indem nämlich im Bereich des
Drahteintrittes mittels des sich in der Nähe befindlichen Umluftgebläses ein Unterdruck
im Ansaugstutzen erzeugt wird, so daß frische Umgebungsluft als Zuluft angesaugt
wird. Darüber hinaus ist im Bereich des Lack auftrags systemes und des Drahteintrittes
ein sich dicht an das Ofengehäuse anschließender Kasten vorgesehen, der dafür sorgt,
daß die gegebenenfalls aus der Lackauftragsvorrichtung austretenden Lösungsmitteldämpfe
mit der angesaugten Frischluft vermischt und in den Ofen eingesaugt werden. Eine
Umweltbelastung durch giftige Gase wird daher an dieser Stelle vermieden. Ferner-wird
im Bereich des Drahtaustrittes mit Hilfe des sich unmittelbar daran anschließenden
Drahtkühlers sowie eines Druck- und eines Sauggebläses im Drahtkühler ein Differenzdruck
aufgebaut, der höher als der Druck innerhalb des Aushärtraumes im Bereich des Drahtaustrittes
ist, so daß an dieser Stelle ebenfalls vorgewärmte frische Zuluft in die Aushärtkammer
eintritt und damit ein Austreten von schädlichen Abgasen verhindert wird. Durch
die katalytische Verbrennung der Kohlenwasserstoffe werden die schädlichen organischen
Lösungsmittel zu den für den Menschen unschädlichen Verbindungen Kohlendioxyd und
Wasser bei gleichzeitiger Erzeugung von Wärmeenergie entsprechend dem Heizwert der
Kohlenwasserstoffe umgewandelt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung
schematisch dargestellt. Darin zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht der Gesamtanlage;
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch das gemeinsame Ofengehäuse mit
der integrierten Glühe.
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Die in der Fig. 1 schematisch dargestellte Gesamtanlage besteht im
wesentlichen aus dem Drahtablauf 1 mit den beiden Drahtspulen 2 und 3, von denen
der Draht durch die sich anschließende Drahtziehvorrichtung 4 abgezogen wird. Über
Umlenkrollen gelangt der blankgezogene Draht 5 in Pfeilrichtung in die Emailliervorrichtung
6, in deren Ofengehäuse 7 im oberen Teil die Glühe 8 integriert ist. Im unteren
Teil befinden sich ein Lackbehälter 9 sowie die Steueranlage 10. Der von der Drahtziehmaschine
4 kommende Draht wird durch die Glühe im oberen Teil des Ofengehäuses 7 hindurchgeleitet,
am hinteren Ende umgelenkt und zum stromauf gelegenen Ende des Ofengehäuses zurückgeführt.
Hier wird der Draht mittels der Umlenkwalze 11 über die Lackauftragsvorrichtung
12 beim Drahteintritt in die Emailliervorrichtung eingeleitet und nach dem Austritt
aus dem Drahtkühler 13 über eine Umlenkwalze wieder zurückgeleitet. Dieser Vorgang
wird mehrere Male wiederholt, bis die geforderte Lackschichtstärke erreicht ist.
Dann wird der Draht der entsprechenden Spule der Lackdraht-Aufwickelvorrichtung
14 zugeführt.
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Nähere Einzelheiten eines Teils der Anlage ergeben sich aus der Fig.
2. Hier ist das Ofengehäuse 7 zu erkennen, welches im unteren Teil einen Trocknungsraum
15, einen Aushärtraum 17, in welchem der aufgetragene und getrocknete Lack in den
Draht eingebrannt wird, sowie einen Rückführschacht 18 aufweist. Am linken Ende
des Rückführschachtes befindet sich ein Umluftgebläse 19, mittels welchem die Luft
im Einkreisgegenstromprinzip in Pfeilrichtung 20 im Umlauf gehalten wird, und zwar
innerhalb
des Trocknungsraumes 15 und des Aushärtraumes 17 in entgegengesetzter Richtung zur
Bewegungsrichtung des Drahtes 5.
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Der Trocknungsraum 15 und der Aushärtraum 17 sind über einen Luftkanal
21 miteinander verbunden, der sich an der Eintrittsseite in den Trocknungsraum erweitert,
so daß die Luftströmung verlangsamt und beruhigt wird. In einer sich zwischen dem
Umluftgebläse 19 und dem Trocknungsraum 15 befindlichen Trennwand 22 befindet sich
eine Luftklappe 23, mit der der Luftstrom und damit die durch den Ansaugstutzen
25 eintretende Frischluft regulierbar ist.
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Die Umluft wird im Rückführschacht in der Anlaufphase der Anlage sowohl
durch die Heizeinrichtung der Glühe 8 als auch durch den Katalysator 26 aufgeheizt,
in welchem die Lösungsmitteldünste und Spaltprodukte des auf den Draht 5 aufgetragenen
Lackes verbrannt werden. Die heiße Umluft strömt zum Teil in den Aushärtraum 17
und kommt über eine Lochblechbuchse 27 mit dem Draht 5 in Berührung. Die Lochblechbuchse
27, die in der Fig. 2 nur in schematischer Weise dargestellt ist, besitzt senkrecht
nach innen greifende Lamellen 28, welche labyrinthartig zueinander angeordnet sind,
so daß eine gute Durchwirbelung der heißen Luft und damit eine ausgezeichnete Umspülung
des Drahtes 5 erzielt werden.
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Ein Teil der heißen Umluft gelangt nach dem Katalysator 26 an der
Stirnseite des Ofengehäuses über einen Abf5unngsstutzen 29 in das Abgasrohr 30,
in dem ein zweiter Katalysator 32 angeordnet ist, in ein Abluftgebläse 33 und über
dieses in die freie Atmosphäre mündet.
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Sowohl der Rückführschacht 18 als auch der Abführungsstutzen 29 und
das Abgasrohr 30 sind durch ein Glührohr 34 axial durchgriffen, durch welches der
Draht 5 hindurchgeleitet
wird. Eine von einem Dampferzeuger 35,
der von dem Abgasrohr 30 beheizt wird, gebildete Inertgasquelle sorgt dafür, daß
über die Dampfleitung 36 als Inertgas dienender Dampf am Eintrittsende des Glührohres
34 in dieses eingeleitet wird.
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Rechts vom Abgasrohr 30 schließt sich ein Drahtkühler 37 an, in welchem
der spannungsfrei geglühte Draht abgekühlt wird, bevor er über verschiedene Umlenkrollen
und die Lackauftragsvorrichtung 12 und den Ansaugstutzen 25 in den Trocknungsraum
15 eingeleitet wird.
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Die Lackauftragsvorrichtung ist von einem Kasten 16 umschlossen, der
in seinem unteren Bereich eine Eintrittsöffnung 24 aufweist, durch welche der Draht
in den Kasten 16 gelangt. Der Zweck dieses Kastens besteht darin, daß die gegebenenfalls
aus der Lackauftragsvorrichtung 12 austretenden Lösungsmitteldämpfe in dem Kasten
mit Frischluft durchmischt und als Frischluftlösungsmittelgemisch durch den Ansaugstutzen
25 in den Trocknungsraum 15 eingesaugt wird. Giftige Dämpfe können daher an dieser
Stelle nicht in die Atmosphäre austreten.
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Der Draht verläßt den Aushärtraum 17 durch den Drahtaustritt 38, an
welchen sich unmittelbar der Drahtkühler 13 anschließt.
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Dieser Drahtkühler 13 besitzt ein Druckgebläse 39 und ein Sauggebläse
40, über welche ein Differenzdruck im Drahtkühler einstellbar ist, derart, daß im
Bereich des Drahtaustrittes 38 im Drahtkühler 13 ein Überdruck erzeugt wird, so
daß Frischluft durch den Drahtaustritt in den Aushärtraum 17 eintreten kann und
damit vermieden wird, daß schädliche organische Stoffe in die freie Atmosphäre gelangen.
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Die durch den Drahtaustritt 38 in den Aushärtraum 17 eintretende Druckluft
wird mit Hilfe des Wärmetauschers 41 vorgewärmt, wobei der Wärmetauscher 41 über
die Leitung 42 von der Abgasleitung 31 mit heißen Abgasen versorgt wird.
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Zur Abgas steuerung ist in dem Abgasrohr 30 eine regelbare Klappe
43 vorgesehen. Schließlich ist im Stutzen des Sauggebläses 40 eine weitere Klappe
45 vorgesehen, mit welcher sich das Überdruckverhältnis im Drahtkühler und damit
die Menge der an der Stelle 38 dem Ofen zugeführten Frischluft einstellen läßt.
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Obwohl in der schematischen Darstellung der Fig. 2 nur die Führung
eines Drahtes gezeigt ist, können selbstverständlich mehrere Drahtzüge nebeneinander
durch die Anlage geführt werden. Zu diesem Zweck können mehrere Glührohr 34 -nebeneinander
im Rückführschacht 18 angeordnet sein.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anlage ist nach den bisherigen
Ausführungen ohne weiteres verständlich. Der von dem Blankdrahtablauf mit der Blankdrahtspule
von der Drahtziehvorrichtung über Borstenscheiben abqezogene Draht gelangt in das
jeweilige Blankdraht-Glührohr. In die Glührohre wird Wasserdampf als Schutzgasatmosphäre
gegen Oxydation der Drahtoberfläche eingeleitet. Nach dem Glühprozeß wird der Draht
in dem Drahtkühler 37 abgekühlt, der im wesentlichen aus einem Kühlrohr besteht,
in welches im Gegenstrom zur Drahtlaufrichtung Wasser gepumpt wird. Nach Austritt
des Drahtes aus dem Drahtkühler 37 erfolgt ein Abblasen des noch anhaftenden Wassers,
so daß der Draht trocken auf die nachfolgende Umlenkrolle auf läuft.
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Der Lackauftrag erfolgt in der Lackauftragsvorrichtung im Überschußsystem
und wird mit Düsen auf die erforderliche genaue Lackschichtendicke abgestreift,
oder ein Dosiersystem, wobei die erforderliche Lackmenge von einer Dosierpumpe über
Filze auf den Draht übertragen wird. Die zur Verwendung gelangenden Düsen können
entweder einen Hartmetallkern oder einen Diamantkern aufweisen, wobei Diamantdsen
der Vorzug wegen ihrer längeren Standzeit gegeben wird. Da für hohe
Drahtgeschwindigkeiten
dünne Lackschichten wegen ihrer rascheren Trocknung erforderlich sind und darüber
hinaus eine höhere Anzahl an Lackschichten eine bessere Zentrizität der gesamten
Lackisolation gewährleistet, ist die Lackauftragsvorrichtung zur Aufbringung von
mehreren Lackschichten gestaltet. Außerdem ist sie so konstruiert, daß bei Auftreten
eines Drahtrisses die Lackzufuhr automatisch unterbrochen wird. Im Trocknungsraum
15 werden die aufgetragenen Lackschichten mit Hilfe der beruhigt vorbeiströmenden
heißen Luft getrocknet.
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Der Lackdraht gelangt über den Luftkanal 21 im Gegenstromprinzip zum
Aushärtraum 17, wo der Lack mittels der sehr heißen Umluft eingebrannt wird, wobei
mit Hilfe der erfindungsgemäßen Loshblechbuchse 27 eine sehr gute Umspülung des
Drahtes gewährleistet ist. Durch den Drahtaustritt 38 gelangt der Draht in den sich
anschließenden Drahtkühler 13 und von hier nach mehrmaligem Durchlauf der Anlage
zu der sich anschließenden Lackdrahtaufwickelvorrichtung 14.
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Das Umluftsystem läßt sich mit Hilfe des drehzahlgeregelten Umluftgebläses
19 sowie der Klappe 23 auf die geforderten Einbrennverhältnisse einstellen.
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Nach Beendigung des Aufheizvorganges übernimmt die Klappe 43 mit Hilfe
von Temperaturfühlern, wie z.B. Thermoelementen, die Regelung der Trocknungs- und
Einbrenntemperatur, so daß ein selbsterhaltender Betrieb ohne Zufuhr von externer
Energie gewährleistet wird. Solche Thermoelemente sind z.B. an den Stellen 46, 47
angeordnet. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß durch eine entsprechende Verstellung
der Klappe 43 die Luftmengen steuerbar sind, die z.B. an den Stellen 25 und 38 in
das Ofengehäuse aus der Atmosphäre eingeleitet werden bzw.
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über das Gebläse 33 oder den Wärmetauscher 41 in die Atmosphäre austreten.
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Bezugszeichenliste zu M 4108 1 Drahtablauf 2, 3 Drahtspule 4 Drahtz
iehvorrichtung 5 Draht 6 Emailliervorrichtung 7 Ofengehäuse 8 Glühe 9 Lackbehälter
10 Steueranlage 11 Umlenkwalze 12 Lackauftragsvorrichtung 13 Drahtkühler 14 Lackdrahtaufwickelvorrichtung
15 Trocknungsraum 16 Kasten 17 Aushärtraum 18 Rückführschacht 19 Querstromgebläse
20 Luftbewegung 21 Luftkanal 22 Trennwand 23 Luftklappe 24 Einlaß 25 Ansaugstutzen
26 Katalysator 27 Lochblechbuchse 28 Lamelle 29 Abführungsstutzen 30, 31 Abgasrohr
32 Katalysator 33 Abluftgebläse 34 Glührohr 35 Dampferzeuger 36 Dampfleitung 37
Drahtkühler 38 Drahtaustritt 39 Druckqebläse 40 Sauggebläse 41 Wärmetauscher 42
Leitung 43, 45 Klappe 46, 47 Thermoelemente
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