DE3331461A1 - Vorrichtung zum gleichzeitigen anwenden von waerme und druck auf einen gegenstand in einer form, heizeinrichtung fuer eine derartige vorrichtung und verfahren zur herstellung eines formlings, der in seiner form waerme und druck ausgesetzt ist - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE

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D 15 PG 332 Frankfurt am Main

29.8.1983 K/De

Dunlop Limited

Dunlop House

Ryder Street, St. James's

London S.W.1
Großbritannien

Vorrichtung zum gleichzeitigen Anwenden von Wärme und Druck auf einen Gegenstand in einer Form, Heizeinrichtung für eine derartige Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Formlings, der in seiner Form Wärme und Druck ausgesetzt ist

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Formlings, welcher die Anwendung von Wärme und Druck als Teil des Herstellungsprozesses erfordert, sowie eine Heizeinrichtung für eine derartige Vorrichtung .

Ein Verfahren, welches schon lange für die Herstellung von Gegenständen aus härtbarem bzw. vulkanisierbarem Material angewendet wird, insbesondere für Präzisionsgegenstände aus Gummi, wie Gummi-O-Ringdichtungen, verwendet ein Paar von Formhälften mit Ausnehmungen, welche, wenn das Hälftenpaar zusammengeführt ist, die gewünschte Gestalt des Gegenstandes, insbesondere der O-Ringdichtung, definiert. Das Rohmaterial

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für die Formung des Gegenstandes wird entweder in die Ausnehmung durch Druckinjektion über Zuführungskanäle der Form eingeführt oder die erforderliche Materialmenge wird in jede Ausnehmung geschüttet, bevor die beiden Formhälften zusammengefügt werden.

Die Anwendung von Wärme und Druck auf die Form wird dann dadurch bewirkt, daß die Formhälften in eine Presse gebracht werden, die ein Paar von erhitzten Platten hat, welche an Oberflächen der jeweiligen Formhälften angreifen.

Lange Zeit war es üblich, Platten zu verwenden, die innere Aushöhlungen hatten, durch welche Dampf mit hohem Druck eingeführt werden konnte, um das erforderliche Aufheizen zu bewirken. Wo eine Dampfzufuhr nicht einfach erhältlich oder ein genaueres Maß an Temperaturkontrolle erforderlich war, war es alternativ dazu üblich, eine Induktionsbeheizung der Platten vorzunehmen, dies wurde erreicht durch Verwendung von Platten aus eisenhaltigem Material, die jeweils mit einer Aushöhlung geeigneter Abmessungen zur Anordnung einer Induktionsspule ausgestattet waren.

Die Verwendung einer Induktionsheizung im Vergleich zur Dampfbeheizung kann in einigen Fällen zur Einsparung von Energiekosten führen. Mit zunehmend ansteigenden Energiekosten wurden jedoch eine Zeit lang weitere Möglichkeiten gesucht, den Formbeheizungswirkungsgrad zu verbessern. Obgleich die Induktionsheizung bereits eine relativ gute Möglichkeit der Temperaturkontrolle vorsah, wurde gefunden, daß für die Herstellung bestimmter Präzisionsteile ein noch größeres Maß an Temperaturgenauigkeit vorteilhaft wäre.

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Ein gewisser Vorteil wurde durch das Anordnen einer thermischen Isolierung um die Seiten der Platten und außerdem zwischen den Platten und dem zugeordneten Druckkörper erreicht; trotzdem ist aber ein wesentlicher Energieverlust und die Unmöglichkeit zu verzeichnen, eine geeignete verbesserte Genauigkeit der Temperatursteuerung zu erreichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren für das Beheizen von Formungen während des Formprozesses vorzusehen, und gegebenenfalls auch eine Verringerung des Verlustes an thermischer Energie und höhere Genauigkeit der Temperaturkontrolle zu erzielen.

Nach einem Erfindungsvorschlag enthält eine Vorrichtung für das gleichzeitige Anwenden von Wärme und Druck auf einen Gegenstand in einer Form eine Druckeinrichtung mit einem Paar von Druckgliedern, die relativ zueinander beweglich sind und zwischen welchen eine Formeinrichtung für die Aufbringung des Druckes angeordnet ist, welche elektrisch leitendes Material .enthält, eine Heizeinrichtung für die Anwendung von Wärme und Druck auf die Formeinrichtung, wobei die Heizeinrichtung elektrische Windungen aufweist, welche elektrisch derart anregbar sind, daß sie als Primärspule eines Wanderwellenfeldgenerators wirken, wobei die Sekundärspule des Feldgenerators im wesentlichen ganz von der Formeinrichtung aus elektrisch leitendem Material derart gebildet wird, daß der Hauptheizeffekt der ii-imärspule auf die Formeinrichtung konzentriert ist.

Bei einem weiteren Erfindungsgedanken ist eine Heizeinrichtung vorgesehen, mit einer Anzahl von Lamellen, die sich in einer Ebene erstrecken, die im wesentlichen senkrecht zu dör Fläche der Heizeinrichtung verlaufen, welche im Betrieb der Formeinrichtung gegenübersteht, um die Formeinrichtung mit Wärme und

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Druck zu beaufschlagen, wobei die Lamellen so geformt sind, daß sie an der Fläche eine Anzahl von sich gleich weit erstreckenden Polflächen bilden, wobei elektrische Windungen aufeinanderfolgenden Polflächen zugeordnet und so angeordnet sind, daß sie mit aufeinanderfolgenden Phasen eine Vielphasenstromversorgung in Verbindung stehen, wodurch bei Anregung die Erzeugung eines Wanderwellenfeldes eingeleitet wird.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formlings vorgesehen, welcher in der Form Wärme und Druck auszusetzen ist, wobei man eine Formeinrichtung vorsieht, die elektrisch leitendes Material aufweist, eine Heizeinrichtung, welche 'elektrisch anregbar ist, um als Primärspule. eines Wanderwellenfeldgenerators zu wirken, und indem man die Formeinrichtung zwischen einem Paar von relativ beweglichen Druckgliedern derart anordnet, daß im Betrieb die Heizeinrichtung Druck aufbringt und ein Wanderwellenfeld auf die Formeinrichtung richtet, welche als Kurzschlußsekundärspule dient, in welcher der Heizeffekt des Primärgeneratorfeldes im wesentlichen vollständig konzentriert wird.

Die Heizeinrichtung kann von wenigstens einer der Pressenglieder gebildet sein oder eine Form kann die Heizeinrichtung und die Formeinrichtung bilden. Um jedoch die Handhabung der Form und jegliche notwendige Wartung der Heizeinrichtung zu vereinfachen, ist bevorzugt, daß die Heizeinrichtung so lösbar an dem Pressenglied befestigbar ist, daß sie im Betrieb zwischen einer Form und einem Pressenglied liegt, um einer Oberfläche der Form für die Aufbringung von Wärme und Druck gegenüberzustehen.

Vorzugsweise ist eine Schicht aus elektrisch nicht-leitendem, thermisch isolierendem Material zwischen der Heizeinrichtung und der Formeinrichtung vorgesehen, um Wärmeverluste von der

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Form zu der Heizeinrichtung möglichst niedrig zu halten.

Das thermische Isoliermaterial kann an der Heizeinrichtung befestigt sein. Vorzugsweise ist eine dünne Metallplatte, z.B. aus rostfreiem Stahl, vorgesehen, um die freiliegende Oberfläche des thermisch isolierenden Materials zu bedecken und dieses vor Abrieb zu schützen, der aufgrund der unmittelbaren Berührung mit der Formeinrichtung stattfinden könnte.

Vorzugsweise hat die Heizeinrichtung eine Vielzahl von koplanaren und sich gleich weit erstreckender Polflächen. Die Flächen sind an der Seite der Heizeinrichtung angeordnet, welche einer.Formeinrichtung gegenüberstehen soll, so daß im Betrieb das von der Heizeinrichtung erzeugte Feld selektiv auf die Formeinrichtung gerichtet ist. Die Windungen, die aufeinanderfolgenden Polflächen zugeordnet sind, sind vorteilhafterweise mit jeweiligen Phasen einer Vielphasenstrornversorgung verbunden, wodurch ein Wanderwellenfeld erzeugt wird. Die sich gleich weit erstreckenden Pole können parallel zueinander oder beispielsweise in konzentrischer Weise angeordnet sein.

Die Heizeinrichtung wird vorzugsweise von einer Druckplatte gebildet, die eine eines Paares von Platten sein kann, die dazu bestimmt sind, Druck auf die Formeinrichtung aufzubringen, wenn sich diese zwischen den relativ zueinander beweglichen Druckgliedern befindet. Die Heizeinrichtung kann, unabhängig davon, ob sie durch eine Druckplatte gebildet ist, einstückig mit dem Druckglied oder abnehmbar an dem Druckglied befestigt sein oder sie kann unbefestigt an einem Druckglied anliegen.

Eisenhaltige Materialien sind insbesondere geeignet f*ür die Herstellung der Formeinrichtung aus Gründen ihrer allgemeinen elektrischen Eigenschaften und Festigkeit; es können jedoch

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auch andere Materialien, wie Aluminium, verwendet werden, insbesondere wenn der Druck, den die Platten auf die Formeinrichtung ausüben müssen, nicht so groß ist, daß eine Formeinrichtung aus Aluminium oder aus Material ähnlicher Festigkeit verbogen würde.

Die vorliegende Erfindung- erfordert einen Wanderwellenfeldgenerator in beispielsweise nur einem der Platten des Paares oder gleichermaßen der Druckglieder, die nach herkömmlicher Weise eine Formeinrichtung sandwichartig aufnehmen und zusammendrücken. Wenn erwünscht, können für eine zusätzliche Beheizung zwei Heizeinrichtungen vorgesehen und den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Formeinrichtung gegenübergestellt sein. Um Wärmeverluste möglichst niedrig zu halten, wo nur eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, sollten die Platten oder die äquivalenten Teile des Pressenkörpers, die dem Generator gegenüberliegen, thermisch von der Formeinrichtung isoliert sein, indem sie beispielsweise durch eine Schicht aus" elektrisch nicht-leitendem, thermisch isolierendem Material bedeckt sind; außerdem kann eine Deckplatte, wie zuvor beschrieben, in Bezug auf die Heizeinrichtung vorgesehen sein.

Die Heizeinrichtung, die die Primärspule des Wanderwellenfeldgenerators aufnimmt, besteht vorzugsweise aus einer laminierten ferritischen Konstruktion, wodurch die Wärmeentwicklung in ihm selbst auf einem Minimum gehalten wird.

Um die Verringerung thermischer Verluste weiter zu unterstützen, können die Seiten der Formeinrichtung mit elektrisch nicht-leitendem, thermisch isolierendem Material versehen sein.

Um eine im wesentlichen gleichförmige Temperatur in der Formeinrichtung zu erhalten und lokal heiße Stellen zu vermeiden, können die elektrischen Windungen der Heizeinrichtung so ange-

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ordnet sein, daß sie für eine nicht gleichmäßige Verteilung der Wärmezufuhr zu der Formeinrichtung sorgen derart, daß die nicht gleichförmige Verteilung der Wärmeverluste kompensiert wird.

Eine nicht gleichförmige Verteilung der Wärmezufuhr ist insbesondere für eine Formeinrichtung wünschenswert, welche, z.B. aus Gründen des Raumbedarfs, nicht mit einer thermischen Isolation an den Oberflächen versehen ist, die im Betrieb der Formeinrichtung normalerweise der Umgebungslufttemperatur ausgesetzt sind. Eine nicht gleichförmige Verteilung der Wärmezufuhr kann jedoch auch für Formeinrichtungen vorteilhaft sein, die mit einer thermischen Isolation versehen sind, so daß ein größeres Maß an Temperaturgleichförmigkeit erreicht werden kann.

Für die Herstellung einiger Formlinge kann es von Vorteil sein, einige Bereiche des Gegenstandes einer höheren Aushärtbzw. Vulkanisationstemperatur auszusetzen, als andere Bereiche. Die erwünschte Variation der Temperatur entspricht kaum der des thermischen Verlustes aus einer gleichförmig beheizten Formeinrichtung, kann aber durch das zuvor erwähnte Merkmal einer ungleichförmigen Verteilung der Wärmezufuhr erreicht werden.

Eine ungleichförmige Verteilung der Wärmezufuhr kann beispielsweise durch einen ungleichförmigen Abstand der aufeinanderfolgenden Polflächen der Heizeinrichtung erreicht werden, oder eine Veränderung der Zahl oder der Stärke der Drähte in den Windungen, die den aufeinanderfolgenden Polflächen zugeordnet sind. Darüber hinaus können Windungskanäle, die dazwischen die Polflächen bilden, welche die Erzeugung des Wanderwellenfeldes unterstützen, mit rechtwinklig dazu verlaufenden Schlitzen versehen sein, so daß die Drähte in den Windungskanälen dadurch

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abgelenkt werden können, um das Feld im rechten Winkel zur Richtung des Feldes entsprechend der Hauptwindung zu steuern.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigt:

Fig. 1 die Seitenansicht einer üblichen mit Einzelöffnung ausgestatteten, induktionsbeheizten Presse,

Fig. 2 eine auseinandergezogene,' perspektivische

Ansicht einer üblichen induktionsbeheizten Platte,

Fig. 3 die Seitenansicht einer üblichen mit Doppelöffnung ausgestatteten induktionsbeheizten Presse,

Fig. 4 die Seitenansicht einer Einzelöffnungspresse nach der Erfindung,

Fig. 5 die perspektivische Ansicht eines Teiles der Heizeinrichtung von Fig. 4,

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 5, die jedoch das Windungsmuster schematisch angibt,

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Fig. 7 die perspektivische Ansicht eines Teiles der

Heizeinrichtung,

Fig. 8a, 8b im Schnitt Einzelheiten eines Teiles der Heiz-

einrichtungskonstruktion,

Fig. 9a, 9b im Schnitt Einzelheiten des Temperatursensor

zum Abfühlen der Formtemperatur,

Fig. 10 die Seitenansicht einer Doppelöffnungspresse

entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 11 die auseinandergezogene perspektivische Ansicht

einer Form und einer Heizeinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11a im Detail einen Teil von Fig. 11, und

Fig. 12 den Schnitt einer Presse in Kombination mit der

Form und der Heizeinrichtung gemäß Fig. 11.

Eine übliche Einzelöffnungsformpresse mit Aufwärtshub entsprechend Fig. 1 hat einen feststehenden Pressenkopf 10 und einen unteren Pressentisch 11, der vertikal relativ zum Pressenkopf 10 bewegbar ist. An dem Pressenkopf 10 ist eine Schicht 12 aus elektrisch nicht leitendem, thermisch isolierendem Material und eine beheizte obere Druckplatte 13 angebracht. An dem Pressentisch 11 ist eine ähnliche Isolationsschicht 12 befestigt sowie eine beheizte Bodenplatte 14. Die Anordnung ist so getroffen, daß die beiden Platten 13, 14 einander zugekehrt und von dem Pressenkopf 10 und dem Pressentisch 11 des Pressen körpers thermisch isoliert sind.

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Eine Formeinrichtung weist eine zweiteilige Form 15 für die Aufnahme des Materials auf, welches der kombinierten Wirkung von Wärme und Druck ausgesetzt werden soll. Die Formeinrichtung ist in geschlossenem Zustand seitlich zwischen die Platten 13, 14 verschiebbar angeordnet. Der Pressentisch 11 wird dann betätigt, um die Form aufwärts gegen die Oberplatte 13 zu drücken und diesen Zustand für die erforderliche Zeit aufrechtzuerhalten, während welcher das Material in der Form behandelt werden soll.

Die Konstruktion der Pressenplatten 13, 14 ist im einzelnen in Fig. 2 veranschaulicht. Jede Platte 13, 14 hat ein Paar von dicken eisenhaltigen Metallplatten 16, 17, die bevorzugt aus Stahl geformt sind. Eine Platte 17 ist mit einer ringförmigen Aushöhlung für die Aufnahme einer toroidalen Induktionsspule 18 versehen. Die Windungen der Spule 18 erstrecken sich im allgemeinen in Umfangsrichtung der Spule. Die Spule 18 wirkt im Betrieb als Primärspule eines Transformator-Induktions-Heizgerätes, wobei die umgebenden eisenhaltigen Metallplatten 16, 17 der Druckplatten 13, 14 als Kurzschlußsekundärspule dienen, die infolge von elektrischer Anregung der Spule mittels Wechselstrom einer geeigneter Größe und Freguenz aufgeheizt wird.

Die Zufuhr der elektrischen Energie zu der Spule 18 wird teilweise von einem Temperaturkontrollsensor 19 gesteuert, der in einer Platte 13, 14 nahe der Plattenoberfläche angeordnet ist, welche die Form 15 berührt.

Wo es erforderlich ist, einen Pressenkörper zu benutzen, um gleichzeitig das Material in zwei Formen zu erhitzen und zu komprimieren, ist eine dritte beheizte Platte 20 vorgesehen, wie in Fig. 3 dargestellt. Es handelt sich dann um eine Presse

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mit einer Doppelöffnung. Die dritte Platte 20 hat einen Temperaturkontrollsensor und eine Induktionsheizeinrichtung ähnlich denjenigen der anderen Platten 13, 14. Die dritte Platte 20 braucht jedoch natürlich nicht von dem Pressenkörper isoliert zu werden.

Eine Presse mit einer einzigen Einschuböffnung nach der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Sie hat einen Pressenkopf 10 und einen vertikal beweglichen Pressentisch 11.

Im Gegensatz zur üblichen Presse mit einer Einschuböffnung mit zwei beheizten Platten, ist bei der Presse nach Fig. 4 nur eine Heizeinrichtung 21 vorgesehen, die als Heizgenerator zu bezeichnen ist. Obgleich sie der Beheizung der Form dient, ist sie selbst unbeheizt. Die Konstruktion des Generators 21 ist weiter unten näher erläutert.

Die einander zugewandten Oberflächen des Pressenkopfes 10 und des Heizgenerators 21 sind zunächst mit einer Schicht 22 aus elektrisch nicht leitendem, thermisch isolierendem Material bedeckt und dann mit einer dünnen Aluminiumverschleißplatte als Deckplatte 23. Jede Verschleißplatte 23 kann einfach abgenommen und gegen eine andere ausgetauscht werden, wenn sie in solchem Maß abgenutzt oder beschädigt ist, daß das thermisch isolierende Material nicht mehr gegen unmittelbare Berührung mit der Form 15 geschützt ist.

Der Heizgenerator 21 (vgl. Fig. 5) hat eine Anzahl von Eisenlamellen 27, welche, wenn sie mittels sich dort hindurch er-

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streckender Bolzen zusammengefügt sind, eine Reihe von geraden und parallelen Polflächen 24 bilden. Vor ihrem Zusammenbau sind die Lamellen 27 mit einem Lack bedeckt, um Wirbelstromeffekte zu reduzieren.

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Die sich ergebenden Schlitze zwischen den Polflächen 24 sind (vgl. Fig. 8a) mit Ölband und lederartigem od. dgl. Material bedeckt, wie es üblicherweise bei Windungen oder elektrischen Motoren Anwendung findet, um eine elektrische Isolierung zwischen den Lamellen 27 zu schaffen. Lackbeschichtete Kupferdrähte 25 (vgl. Fig. 8b) sind um die Polflächen gewickelt. Die Ausführung der Kupferwindungen 25 ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Die Anordnung von umwickelten Lamellen 27 wird danach in Epoxyharz eingekapselt. Die sich ergebende Konstruktion des Generators 21 mit einem daran befestigten elektrischen Verbindungsgehäuse 28 ist perspektivisch in Fig. 7 dargestellt. Das Verbindungsgehäuse 28 vereinfacht die Verbindung der Windungen 25 an eine industrielle Dreiphasenversorgung, wobei sich die übliche Versorgung mit 50 Hz eignet. Die Anschlüsse sind so getroffen, daß die Windungen 25 aufeinanderfolgender Polflächen 24 jeweils an die aufeinanderfolgenden Phasen der Stromversorgung angeschlossen sind.

Die Temperatur der Form 15 wird von einem Temperaturkontrollsensor 26 abgefühlt, der zwischen der thermischen Isolationsschicht 22 auf dem Wärmegenerator 21 und der zugeordneten Verschleißplatte 23 in gutem thermischen Kontakt mit letzterer liegt. Alternative Ausführungsformen geeigneter Temperatursensoren sind im einzelnen in den Fig. 9a und 9b dargestellt.

In Fig. 9a ist ein Temperatursensor veranschaulicht, der eine Thermokopplungssonde 30 aufweist, die in einem Kupferkontaktdämpfungsstück 31 endet, welches nachgiebig mit Hilfe einer Federscheibe 32 angeordnet ist, welche zwischen dem Dämpfungsstück 31 und der Verschleißplatte 23 wirkt. Das Isolationsmaterial 22 ist unter Bildung einer Schulter 33 für die Anlage des Dämpfungsstückes 31 gegen die Wirkung der Federscheibe 32 ausgeschnitten.

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Bei der in Fig. 9b veranschaulichten Konstruktion ist ein gekrümmter Kupferstreifen 34 verwendet, um die Funktionen des Kupferkontaktdämpfungsstückes und der Federscheibe der Konstruktion nach Fig. 9a ineinander zu vereinigen. Ein Thermokupplungsstück 35 ist mit dem Kupferstreifen 34 verlötet, um die Temperatur abzufühlen.

Die Orientierung der Temperatursensoren der Fig. 9a und 9b ist im eingebauten Zustand so, daß das Dämpfungsstück 31 nach Fig. 9a oder der Streifen 34 nach Fig. 9b gegen die Verschleißplatte 23 drückt.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 10 dargestellt ist, ist eine Presse mit zwei Einschuböffnungen für die Anwendung von Wärme und Druck auf zwei Formen 15a und 15b gleichzeitig vorgesehen. Die Presse ist' ähnlich der konstruiert, wie die in Fig. 4 dargestellte, mit Ausnahme dessen, daß an dem Pressenkopf 10 ein zweiter Wärmegenerator 40 zur Aufheizung einer oberen Form 15a vorgesehen ist.

Eine zweite Temperaturfühleinheit 26 ist zwischen der Schicht 22 aus thermisch isolierendem Material und der Verschleißplatte 23 des zweiten Generators 40 zur Abfühlung der Temperatur der oberen Form 15a vorgesehen. Unter gewissen Bedingungen kann die zweite obere Form 15a unmittelbar an der unteren Form 15b angeordnet werden, andererseits kann eine ebene Stahlträgerplatte 41 (vgl. Fig. 10) vom Pressenkopf 10 über hängende Stäbe 42 zur Abstützung der oberen Form 15a aufgehängt sein. Auf diese Weise kann die untere Form 15b unabhängig von der oberen Form 15a entfernt werden.

Wegen des elektromagnetischen Klemmeffektes, der die Form erfährt, wenn der Wärmegenerator angeschaltet ist, ist es not-

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wendig, den Strom von dem Generator abzuschalten, wenn die Presse geöffnet ist, um das Herausziehen der Form zu ermöglichen. Dies wird erreicht durch eine Druckabfühleinrichtung in der hydraulischen Zufuhrleitung zu dem die Presse betätigenden Zylinder, um den Druckaufbau zu überttfachen, wenn die Presse geschlossen ist und den Strom anzuschalten, um den Generator bzw. die Generatoren anzuregen und dann in angeregtem Zustand zu halten, während der Druckzustand herrscht. Wenn der Druck abnimmt, um das Öffnen der Presse zu ermöglichen, wird somit der Generator bziv. werden somit die Generatoren selbsttätig abgeschaltet.

Dieses Merkmal hat einen weiteren Vorteil, weil der gesamte Energieverbrauch dadurch verringert wird, da sichergestellt ist, daß die Generatoren inaktiviert sind, während die Formen aus der Presse herausgezogen sind.

Für die Herstellung ringförmig gestalteter Gegenstände, beispielsweise relativ großer Gegenstände, wie Fahrzeugreifen, führen Überlegungen hinsichtlich der thermischen Kapazität der Form dazu, Formen von ringförmiger Gestalt zu verwenden. In diesem Fall hat auch der Wärmegenerator eine ringförmige Gestalt.

Fig. 11, 11a und 12 veranschaulichen die Verwendung eines

ringförmig gestalteten Wärmegenerators 50, der auf einer

Pressenplatte 51 liegt und seinerseits eine Form 52 von Ringgestalt abstützt.

In diesem Falle ist der Generator 50 aus Lamellen gebildet, die jeweils in Ebenen liegen, die parallel zur Hauptachse des Generators verlaufen und diese enthalten. Eine Endfläche 53 des Generators ist mit einer Anzahl von konzentrischen Polflächen ausgestattet, die von einer Anzahl von sich in Umfangs-

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richtung erstreckenden Rillen 54 für die Aufnahme elektrischer Windungen gebildet sind. Damit die Windungen sich zwischen den aufeinanderfolgenden Rillen 54 erstrecken können und dadurch die gewünschte Wanderwelle entsteht, sind die Polflächen in Umfangsrichtung unterbrochen. Das heißt es sind sich radial erstreckende Rillen zusätzlich vorgesehen, die gestatten, daß sich die Windungen zwischen aufeinanderfolgenden Umfangsrillen 54 erstrecken.

Für Anwendungen der Erfindung, bei welchen die Windungen der Heizeinrichtung an eine Dreiphasenstromversorgung anschließbar sind, können sie wahlweise entweder in Stern- oder Delta-Formation angeschlossen sein. Bei Anschluß in Delta-Formation ist die Energieeingangsrate und somit die Wärmeübertragungsrate auf die Form größer als wenn die elektrischen Windungen in Stern_rFormation angeschlossen sind.

Vorzugsweise sind die elektrischen Windungen während der Periode des anfänglichen Aufheizens der Formeinrichtung aus der Umgebungstemperatur in Delta-Formation angeschlossen. Bei Annäherung an die gewünschte Formtemperatur werden die elektrischen Windungen auf Stern-Formation umgeschaltet. Dadurch wird eine rasche Energiezufuhr und daher ein rasches Aufheizen der Form bis zur erforderlichen Temperatur erreicht, während die niedrigere Energiezufuhr nach dem Umschalten auf die SternFormation ein größeres Maß an Kontrolle der Formtemperatur vorsieht, wodurch ein Versengen des Materials in der Form vermieden wird.

Obgleich speziell auf ein Umschalten zwischen Stern- und Delta-Verbindungen Bezug genommen worden ist, ist klar, daß bei einer Verbindung der elektrischen Windungen der Heizeinrichtung an eine von der Dreiphasen-Versorgung abweichende Mehrphasen-Versorgung andere Anschlußmuster der Windungen

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verwendet werden können, so daß wenigstens zwei Raten der Energiezufuhr abhängig von dem Schaltzustand ermöglicht sind. Im allgemeinen sollten die Windungen während der anfänglichen Aufwärmphase der Formeinrichtung zur Schaffung einer maximalen Energiezufuhrrate geschaltet und auf eine Verbindungsanordnung umschaltbar sein, die eine niedrigere Energiezufuhrrate liefert, wenn die Formeinrichtung im wesentlichen die erforderliche Temperatur eingenommen hat.

Obgleich die Erfindung zuvor speziell in Bezug auf die Herstellung von Gegenständen beschrieben wurde, die nach der erforderlichen Anwendung von Wärme und Temperatur aus der Form entnommen werden, können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung die Form oder ein Teil derselben, die bzw. der der Wärme und dem Druck ausgesetzt sind, Teil des fertigen Gegenstandes bilden. So kann beispielsweise ein metallisches Element, welches wenigstens einen Teil einer Formeinrichtung bildet, mit dem während der Anwendung von Wärme und Temperatur aushärtbaren bzw. vulkanisierbaren Material verbunden werden, so daß ein zusammengesetzter Gegenstand entsteht.

Für die Herstellung eines langgestreckten, zusammengesetzten Gegenstandes, wie beispielsweise eines Streifens mit einer Schicht aus gehärtetem oder vulkanisiertem Material und einem oder zwei Oberflächenschichten aus metallischem Material, die daran befestigt sind, können das metallische Material und das ungehärtete bzw. unvulkanisierte aber härtbare bzw. vulkanisierbare Material schrittweise durch die Presseneinrichtung und die Heizeinrichtung vorgeschoben werden, so daß aufeinanderfolgende Längen aufeinanderfolgend ausgehärtet bzw. vulkanisiert werden. Solche Oberflächen des härtbaren bzw. vulkanisierbaren Materials, das nicht von metallischem Material bedeckt wird, welches Teil eines fertigen zusammengesetzten

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Gegenstandes bilden soll, wird vorzugsweise mit einer wieder verwendbaren Formeinrichtung in Berührung gebracht, während diese den gleichzeitigen Druck- und Aufheizeffekten der Presseneinrichtung und der Heizeinrichtung ausgesetzt werden. Darüber hinaus können wieder verwendbare Formeinrichtungen eingesetzt werden, um das metallische Material, welches Teil eines fertigen Artikels bilden soll, abzustützen, insbesondere wo das metallische Material relativ dünn ist oder keine Gestalt hat, die komplementär zu der einen der gegenüberliegenden Oberflächen der Presseneinrichtung und Heizeinrichtung ist.

Aus dem zuvor stehenden ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Verwendung einer Heizeinrichtung mit einem Wanderwellenfeldgenerator zu besonderen Vorteilen führt.

Zunächst-wird nämlich der Heizgenerator, der die elektrischen Windungen enthält, selbst nicht wesentlich erhitzt. Dadurch erfolgt eine Einsparung des gesamten elektrischen Energieverbrauchs und eine Verringerung der Wärmeverluste.

Darüber hinaus führt die dadurch bedingte Abnahme der thermischen Ansprechzeit bei gegebener elektrischer Energiezufuhr zu den Windungen zu einem schnelleren Anstieg der Formtemperatur als bei üblichen Pressen, bei welchen die Platten zusätzlich aufgeheizt werden müssen. Neben der Energieeinsparung kann daher eine einzelne Presse für die wirksame Aushärtung bzw. Vulkanisation einer größeren Anzahl von Gegenständen pro Arbeitszeiteinheit als bisher eingesetzt werden, oder die gleiche Anzahl von Gegenständen kann unter Verwendung einer geringeren Anzahl von Pressen hergestellt werden.

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Insbesondere kann im Gegensatz zu der bisher verwendeten Heizeinrichtung mit Induktionswicklung bei der Verwendung einer Heizeinrichtung, die als Wanderwellenfeldgenerator dient, auf einfache Weise ein selektives Richten des Heizeffektes erzielt werden, so daß dieser im wesentlichen vollständig innerhalb der Formeinrichtung konzentriert itfird und eine im wesentlichen gleichmäßige Aufheizung über die gesamte Formeinrichtung vor-'' sieht.

Insbesondere ergibt die Verwendung von sich gleich erstreckender Polflächen, seien sie parallel oder konzentrisch angeordnet, einen wichtigen praktischen Effekt, wenn die Polflächen mit den jeweiligen Phasen mit einer Mehrphasen-Stromversorgung verbunden sind. Aufgrund der Wanderwellennatur des sich ergebenden Feldes und seiner gleichförmigen Stärke in Bezug auf die Richtung der Länge jeder sich längs erstreckenden Polfläche ergibt sich die normalerweise erwünschte im wesentlichen gleichförmige Energieverteilung in der Formeinrichtung. Wenn jedoch eine ungleichförmige Verteilung der Energie in der Formeinrichtung erwünscht ist, beispielsweise um thermische Verluste aus der Formeinrichtung zu kompensieren oder eine gewünschte Veränderung der Temperatur innerhalb der Formeinrichtung anzustreben, kann der erwünschte Effekt auf einfache Weise durch geeignete selektive Anordnung der elektrischen Windungen der Heizeinrichtung erreicht werden.

Andere' bemerkenswerte Vorteile nach der Erfindung bestehen im Gegenssatz zu einer üblichen Einzelöffnungspresse mit zwei Platten, die jeweils mit einer Induktionsspulenwindung versehen sind, darin, daß eine erfindungsgemäße Presse nur einen einzigen Wärmegenerator benötigt. Dementsprechend ist es in einigen Fällen möglich, Einzelöffnungspressen in Doppelöffnungspressen umzuwandeln, wo der Zwischenraum zwischen Pressen-

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kopf und Pressentisch nicht ausreicht, um drei übliche induktionsbeheizte Platten aufzunehmen. In diesem Falle können jedoch noch zwei Heizgeneratoren und thermisch isolierende Schichten nach der Erfindung vorgesehen werden.

Es ist ferner zu beobachten, daß eine bessere Abfühlung der Formtemperatur durch Temperaturabfühlsensoren möglich ist, die anliegend an oder dicht bei der Formeinrichtung positioniert sind, da die Formeinrichtung nicht von Platten kontaktiert wird, die eine höhere Temperatur haben, als die Form. Folglich kann die Heizeinrichtung einfacher gesteuert werden, um die erforderliche Temperatur innerhalb der Formeinrichtung aufrechtzuerhalten .

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   Großbritannien

   Vorrichtung zum gleichzeitigen Anwenden von Wärme und Druck auf einen Gegenstand^in einer Form, Heizeinrichtung für eine derartige Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Formlings, der in seiner Form Wärme und Druck ausgesetzt ist

   Ansprüche:

   Iy Vorrichtung zum gleichzeitigen Anwenden von Wärme und Druck auf einen Gegenstand in einer Form, gekennzeichnet durchs

   - eine Druckeinrichtung mit einem Paar von Druckgliedern (10, 11), die relativ zueinander bewegbar sind und zwischen welchen eine Formeinrichtung (15) für die Anwendung von Druck auf sie angeordnet ist, welche elektrisch leitendes Material aufweist,

   - eine Heizeinrichtung (21) zum Anwenden von Wärme und Druck auf die Formeinrichtung (15), welche Heizeinrichtung (21) elektrische Windungen (25) aufweist, die elektrisch anregbar sind, um als Primärspule eines Wanderwellenfeldgenerators zu'

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   wirken, wobei die Sekundärspule des Feldgenerators im wesentlichen vollständig von der Formeinrichtung (15) aus elektrisch leitendem Material derart gebildet wird, daß der Hauptheizeffekt der Primärwicklung in der Formeinrichtung (15) konzentriert ist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Windungen (25) der Heizeinrichtung (21) elektrisch anregbar sind, um ein Wanderwellenfeld zu erzeugen, welches sich in einer Richtung im wesentlichen quer relativ der Richtung der Druckeinwirkung bewegt.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (21) eine Anzahl von sich gleich-erstreckender Polflächen (24) hat.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen (24) in konzentrischer Weise angeordnet sind.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen (24) parallel zueinander angeordnet sind.

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet ; daß die Windungen (25), die aufeinanderfolgenden Polflächen (24) zugeordnet sind, mit jeweiligen Phasen einer Vielphasen-Stromversorgung verbunden sind.

   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen (24) koplanar sind.

   8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Formeinrichtung (15) einstückig mit der Heizeinrichtung (21) ausgebildet ist.

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   PATENTANWÄLTE - 3 -

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihrem Betrieb die Heizeinrichtung (21) zwischen der Formeinrichtung (15) und einem Druckglied (11) liegt, so daß eine Oberfläche der Formeinrichtung (15) für die Anwendung von Wärme und Druck gegenübersteht.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Oberflächenbereich der Formeinrichtung (15) der Heizeinrichtung (21) gegenübergestellt ist.

   11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (21) von einer Druckplatte umfaßt wird, welche die elektrischen Windungen (25) des Wanderwellenfeldgenerators aufnimmt.

   12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (21) an der Druckeinrichtung abnehmbar befestigbar ist.

   13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (21) einstückig mit einem Druckglied (10, 11) ausgebildet ist.

   14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus elektrisch nicht-leitendem, thermisch isolierenden Material (22) zwischen der Heizeinrichtung (21) und der Formeinrichtung (15) vorgesehen ist.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch isolierende Material (22) an der Heizeinrichtung (21) befestigt ist.

   PATENTANWÄLTE - 4 -

   16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch isolierende Material (22) mit einer abriebbeständigen Deckschicht (23) versehen ist.

   17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (21) eine Lamellenkonstruktion ist, in welcher die Lamellen (27) jeweils in Ebenen liegen, die parallel zu der Richtung der Kompressionskraft verlaufen, welche von der Druckeinrichtung auf die Formeinrich tuiig (15) ausgeübt wird.

   IG. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ^•"kennzeichnet, daß im Betrieb die Heizeinrichtung (21) eine ·..!gleichförmige Verteilung der Wärmezufuhr zu der Formeinrich- -'· -mg (15) vorsieht.

   10. Heizeinrichtung für eine Vorrichtung nach einem der Ansprü che 1 bis 7, gekennzeichnet durch:

   - eine Anzahl von Lamellen (27), die sich jeweils in einer i;bene erstrecken, die im wesentlichen senkrecht zu einer Fläche der Heizeinrichtung (21) verläuft, welche im Betrieb der Formeinrichtung (15) gegenübersteht, um die Formeinrichtung (15) Wärme und Druck auszusetzen, wobei die Lamellen (27) so geformt sind, daß sie an dieser Fläche eine Anzahl von sich gleich weit erstreckenden Polflächen (24) bilden,

   - und elektrische Windungen (25), die aufeinanderfolgenden Polflächen (24) zugeordnet und so angeordnet sind, daß sie aufeinanderfolgenden Phasen einer Mehrphasenstromversorgung verbunden sind, wodurch bei Anregung ein' Wanderwellenfeld erzeugt wird. ■ ,

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   PATENTANWÄLTE — 5 -

   20. Heizeinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus elektrisch nicht leitendem thermisch isolierenden Material (22) auf der Fläche vorgesehen ist, welche im Betrieb der Formeinrichtung (15) gegenübersteht.

   21. Heizeinrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche von einer Schicht aus abriebbeständigen Material (23) für die direkte Berührung mit der Formeinrichtung (15) bedeckt ist.

   22. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Temperaturfühler (26) aufweist.

   23. Heizeinrichtung nach Anspruch 20 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (26) in der Schicht aus thermisch isolierendem Material (22) untergebracht ist.

   24. Verfahren zur Herstellung eines Formlinge, der in seiner Form Wärme und Druck auszusetzen ist, gekennzeichnet durch:

   Anordnen einer Formeinrichtung (15), welche elektrisch leitendes Material aufweist,

   - Vorsehen einer Heizeinrichtung (21), die elektrisch anregbar ist, um als eine Primärspule eines Wanderwellenfeldgenerators zu wirken, und

   - Anordnen der Formeinrichtung (15) zwischen einem Paar von relativ zueinander beweglichen Druckgliedern (10, 11) derart, daß im Betrieb "die Heizeinrichtung (21) Druck ausübt und ein Wanderwellenfeld auf die Formeinrichtung (15) richtet, die als Kurzschlußsekundarspule dient, in welcher der Heizeffekt des

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   PATENTANWÄLTE

   Primärspulengeneratorfeldes im wesentlichen vollständig konzentriert ist.