DE3741328C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Lackdrahtes durch Aufbringen einer lösemittelhaltigen Lackschicht auf einen in Längsrichtung bewegten Metalldraht, Verdampfen des Lösemittels und Aushärten des auf dem Draht bleibenden Lackfilms, bei dem zur raschen Verdampfung des Lösemittels und zur Aushärtung der Lackschicht im Kreislauf geführte Heißluft im Gegenstrom zum bewegten Metalldraht eine Trocknungszone durchströmt, in die Frischluft eingespeist wird und bei dem wenigstens eine Teilmenge der Heißluft einer Abgasreinigung unterzogen und gereinigte Heißluft als Abgas nach außen abgegeben wird und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for producing a Enameled wire by applying a solvent-based lacquer layer on a metal wire moved in the longitudinal direction, evaporating the Solvent and hardening of the remaining on the wire Lacquer film, in which for rapid evaporation of the solvent and Curing the paint layer in the circulating hot air in the Counter-current to the moving metal wire a drying zone flows through, is fed into the fresh air and at which at least a portion of the hot air from an exhaust gas purification subjected and released hot air as exhaust gas to the outside is and on a device for performing the method.
Es ist seit langem bekannt, die bei der Herstellung von Lackdrähten in der Abluft enthaltenen Lösemittel zu verbrennen. Hierzu ist es üblich, das Lösemittel-Abluft-Gemisch zunächst zu erhitzen, beispielsweise mittels Gasflamme oder elektrischer Beheizung. Anschließend wird das Gemisch katalytisch verbrannt. Die dabei freiwerdende Wärme wird wenigstens teilweise für den Trocknungsprozeß der Lackschicht zurückgewonnen (DE-AS 12 18 957, DE-AS 12 42 511). It has long been known in the manufacture of Burn enamelled wires contained in the exhaust air. To this end, it is common to start with the solvent-exhaust air mixture to heat, for example by means of gas flame or electrical Heating. The mixture is then burned catalytically. The heat released is at least partially for the Drying process of the lacquer layer recovered (DE-AS 12 18 957, DE-AS 12 42 511).
Um den Energieverbrauch bei der Herstellung von Lackdrähten zu verringern, ist es weiterhin bekannt, Heißluft, die zur Verdampfung des in der Lackschicht enthaltenen Lösemittels vorgesehen ist, innerhalb eines Rohrsystems im Kreislauf zu führen. Dabei durchströmt die Heißluft im Gegenstrom zu dem mit einer frischen Lackschicht versehenen Draht eine Trocknungszone. Am Ende der Trocknungszone wird die Heißluft mit Frischluft gemischt und über eine mit elektrischem Strom oder mit Gas betriebene Heizeinrichtung einem Katalysator zugeführt. Die gereinigte Heißluft strömt von dort in einen die Retorte konzentrisch umgebenden Kanal und durchströmt diesen Kanal vom Anfang der Retorte bis zu ihrem Ende. Am Ende der Retorte ist ein Exhauster angeordnet, der die Heißluft aus dem Kanal ansaugt und in die Einbrennretorte drückt. Mit dem Exhauster ist ein Abgasrohr verbunden, über das gereinigte Heißluft in Abhängigkeit von der Temperatur der Einbrennretorte kontinuierlich geregelt nach außen tritt. In Abhängigkeit von der Abgasmenge kann an einem oder an beiden Enden der Einbrennretorte Frischluft in den Heißluftkreislauf eingesaugt werden (DE-PS 29 27 794).To reduce the energy consumption in the manufacture of enamelled wires decrease, it is also known to use hot air for Evaporation of the solvent contained in the paint layer is provided within a pipe system in the circuit respectively. The hot air flows in counterflow to the with a fresh layer of varnish Drying zone. At the end of the drying zone, the Hot air mixed with fresh air and one with electrical Electricity or gas powered heater a catalyst fed. The cleaned hot air flows from there into one Retort concentrically surrounding channel and flows through it Channel from the beginning of the retort to its end. At the end of An exhauster is arranged which removes the hot air from the retort Sucks in the channel and presses it into the retort. With the Exhauster is connected to an exhaust pipe, via the cleaned one Hot air depending on the temperature of the burn-in retort comes out in a regulated manner. In dependence of the amount of exhaust gas can be at one or both ends of the Burn-in retort Fresh air sucked into the hot air circuit be (DE-PS 29 27 794).
Zur Steuerung der Einbrenntemperatur eines Einbrennofens für die Lackdrahtherstellung ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem die mittels eines Gebläses im Kreislauf geführte Heißluft ebenfalls im Gegenstrom zum Lackdraht eine Trocknungs zone durchströmt, bei dem weiterhin an beiden Enden der Trock nungszone Frischluft in den Heißluftkreislauf eingespeist wird, bei dem die Heißluft in einem Katalysator gereinigt und ein Teil der gereinigten Heißluft nach außen abgegeben wird. Im Zuge der Abgasreinigung und der Abgasabführung wird dabei Ener gie aus der Heißluft in eine Glühe für den zu lackierenden Draht eingekoppelt (DE-OS 31 18 830).To control the baking temperature of a baking oven for enamelled wire production is also known a method in which the circulated by means of a blower Hot air also dries in counterflow to the enamelled wire zone flows through, where the dry at both ends fresh air is fed into the hot air circuit, where the hot air is cleaned in a catalytic converter and a Part of the cleaned hot air is released to the outside. in the In the course of exhaust gas cleaning and exhaust gas discharge, Ener pour from the hot air into a glow for the paint to be painted Wire coupled in (DE-OS 31 18 830).
Es ist weiterhin bereits vorgeschlagen worden, die für die Erhitzung und die Abgasreinigung der umgewälzten Luft eingesetzte Energie dadurch besser auszunutzen, daß nur ein Teil der umgewälzten Luft der Abgasreinigung unterzogen wird (DE-OS 37 17 166).It has also been proposed for the Heating and exhaust gas cleaning of the circulated air to better utilize the energy used in that only one Part of the circulated air is subjected to exhaust gas cleaning (DE-OS 37 17 166).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zur Herstellung eines Lackdrahtes die Maßnahme der Abgasreinigung qualitativ weiter zu verbessern und eine hierfür geeignete Vorrichtung zu schaffen.The invention has for its object in a method the measure of producing a magnet wire Exhaust gas purification to further improve quality and a to create suitable device for this.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zur Abgasreinigung die aus einem Gas-/Luftgemisch bestehende Heißluft mittels elektrischer Energie durch Konvektion und Strahlung auf eine Temperatur von mehr als 600°C erhitzt und anschließend der Durchmischungsgrad des Gas-/Luftgemisches bis zur nahezu molekularen Verteilung gesteigert und in der gereinigten Heißluft enthaltene Energie in den Heißluftkreislauf eingekoppelt wird.To solve this problem, the generic method proposed according to the invention that the exhaust gas purification a hot air existing gas / air mixture by means of electrical Energy by convection and radiation to a temperature of more heated to 600 ° C and then the degree of mixing of Gas / air mixture increased up to almost molecular distribution and energy contained in the cleaned hot air in the Hot air circuit is coupled.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem Rohrsystem für den Kreislauf der Heißluft, einer in das Rohrsystem integrierten Retorte zum Durchlauf des Metalldrahtes, einer mit dem Rohrsystem verbundenen Reinigungsvorrichtung für die Heißluft, einem in das Rohrsystem integrierten Gebläse zur Aufrechterhaltung des Heißluftkreislaufs und Öffnungen im Rohrsystem für die Zufuhr von Frischluft und die Abgabe abgasgereinigter Heißluft. In neuartiger Weise sind in die Reinigungsvorrichtung elektrische Heizelemente und eine nachgeschaltete Durchmischungsvorrichtung mit einer Vielzahl sich kreuzender feiner Strömungskanäle angeordnet und ein Wärmetauscher in das Rohrsystem eingeschaltet.The device for performing this method consists of a pipe system for the circulation of hot air, one in the Pipe system integrated retort for the passage of the metal wire, a cleaning device connected to the pipe system for the Hot air, a blower integrated in the pipe system Maintenance of the hot air circuit and openings in the Pipe system for the supply and delivery of fresh air exhaust gas cleaned hot air. Are in a new way Cleaning device electric heating elements and a downstream mixing device with a variety itself crossing fine flow channels arranged and a heat exchanger switched on in the pipe system.
Bei einer derartigen Ausgestaltung der Abgasreinigungsmaßnahme erfolgt also die Aufnahme von thermischer Energie in das zu reinigende Gas/Luft-Gemisch durch Wärmeübergang von den heißen Oberflächen der elektrischen Heizelemente. Durch diesen Wärmeübergang werden die Moleküle der organischen Verbindungen des Gas/Luft-Gemisches, meist Kohlenwasserstoffe, und der Luftsauerstoff soweit angeregt, daß teilweise Oxydationsreaktionen beginnen. Da diese Reaktionen exotherm ablaufen, nimmt in dem Gas/Luft-Gemisch und dem durch den beginnenden Oxydationsprozeß gebildeten Oxydations- bzw. Ver brennungsprodukten die Temperatur bis auf über 600°C zu. In diesem Zustand durchläuft das Gas/Luft-Gemisch anschließend eine Durchmischungseinrichtung, in der der Durchmischungsgrad des Gas/Luft-Gemisches weiter bis zur nahezu molekularen Ver teilung zunimmt. Über die Durchflußlänge der hierzu vorgesehenen Durchmischungseinrichtung steigt dann die Temperatur infolge der thermischen Verbrennung des Gas/Luft-Gemisches bis auf 800°C an. Auf diese Weise werden die in dem Gas/Luft-Gemisch enthaltenen organischen Verbindungen fast vollständig ver brannt. Messungen haben ergeben, daß die in dem Gemisch zu nächst vorhandenen Konzentrationen von mehreren 100 bis zu einigen 1000 mg Kohlenwasserstoff pro Nm3 auf Werte von 1 bis 5 mg Kohlenwasserstoff pro Nm3 reduziert werden. Auch die NOx-Konzentrationen lassen sich weit unter den zugelassenen Grenzwert reduzieren.In such a configuration of the exhaust gas cleaning measure, thermal energy is thus absorbed into the gas / air mixture to be cleaned by heat transfer from the hot surfaces of the electrical heating elements. This heat transfer stimulates the molecules of the organic compounds of the gas / air mixture, usually hydrocarbons, and the atmospheric oxygen to such an extent that oxidation reactions sometimes begin. Since these reactions are exothermic, the temperature in the gas / air mixture and in the oxidation or combustion products formed by the beginning of the oxidation process increases to over 600 ° C. In this state, the gas / air mixture then passes through a mixing device in which the degree of mixing of the gas / air mixture continues to increase up to the almost molecular distribution. Over the flow length of the mixing device provided for this purpose, the temperature then rises to 800 ° C. as a result of the thermal combustion of the gas / air mixture. In this way, the organic compounds contained in the gas / air mixture are almost completely burnt ver. Measurements have shown that the concentrations of several hundred to several thousand mg hydrocarbon per Nm 3 present in the mixture are reduced to values of 1 to 5 mg hydrocarbon per Nm 3 . The NO x concentrations can also be reduced far below the permitted limit.
Um die erwünschten Oxydationsreaktionen herbeizuführen, empfiehlt es sich, zur Aufheizung des Gas/Luft-Gemisches elektrische Heizelemente zu verwenden, die auf eine Oberflächentemperatur von 750 bis 800°C aufheizbar sind.To bring about the desired oxidation reactions, it is recommended to heat the gas / air mixture to use electrical heating elements on a Surface temperatures of 750 to 800 ° C can be heated.
Als Durchmischungseinrichtung für das Gas/Luft-Gemisch kann beispielsweise eine Schüttung von Keramikkörpern mit einer Korngröße kleiner/gleich 10 mm verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat sich aber eine Einrichtung erwiesen, die aus einem unbeschichteten Metallgewölle aus einer Legierung mit einem Schmelzpunkt oberhalb 1100°C besteht. Eingesetzt werden kann beispielsweise ein Metallgewölle aus einem Nickel-Chrom- Band. Es kommen aber auch andere Legierungen mit den Legierungs elementen Nickel, Chrom, Eisen und Aluminium in Betracht. Der artige Legierungen haben eine gute Warmfestigkeit, so daß eine Verwendung im Dauerbetrieb bei 800°C ohne weiteres möglich ist.As a mixing device for the gas / air mixture for example a bed of ceramic bodies with a Grain size less than or equal to 10 mm can be used. As special However, a facility that has proven to be advantageous an uncoated metal vault made of an alloy with a melting point above 1100 ° C. Be used For example, a metal bulge made of a nickel-chrome Tape. But there are also other alloys with the alloy elements nickel, chrome, iron and aluminum. The like alloys have good heat resistance, so that a Use in continuous operation at 800 ° C is easily possible.
Das erfindungsgemäß einzusetzende Metallgewölle kann aus einem Flachdraht- oder einem Runddraht-Gewebe bestehen. Wesentlich ist eine gleichmäßige Verteilung des Gewebes über den Quer schnitt der entsprechenden Packung, so daß sich beim Durch strömen des Metallgewölles ein gleichmäßiger Druckabfall ein stellt. Dieser Druckabfall beträgt etwa 2 bis 14 mm Wasser säule.The metal vault to be used according to the invention can be made from one Flat wire or a round wire fabric exist. Essential is an even distribution of the tissue across the cross cut the appropriate package so that when through an even pressure drop flows into the metal vault poses. This pressure drop is about 2 to 14 mm of water pillar.
Für die Ausgestaltung der Durchmischungseinrichtung ist weiter hin wesentlich, daß die Oberfläche des Metallgewölles möglichst groß ist. Hierzu empfiehlt es sich, Flachdrähte mit den Quer schnittsabmessungen beispielsweise 1,45×0,135 mm oder Rund drähte im Durchmesserbereich 1,0 bis 2,0 mm zu verwenden. Die spezifische Oberfläche des Metallgewölles sollte bei 0,7 mm2 pro mm3 liegen. Dem entspricht eine mittlere spezi fische Dichte des Metallgewölles von etwa 0,1 bis 0,5 mg pro mm3.For the design of the mixing device, it is also essential that the surface of the metal vault is as large as possible. For this purpose, it is recommended to use flat wires with cross-sectional dimensions, for example 1.45 × 0.135 mm or round wires in the diameter range 1.0 to 2.0 mm. The specific surface of the metal vault should be 0.7 mm 2 per mm 3 . This corresponds to an average specific density of the metal vault of about 0.1 to 0.5 mg per mm 3 .
Wie bereits erwähnt, steigt die Temperatur des Gas/Luft-Ge misches beim Durchströmen der Durchmischungseinrichtung auf etwa 800°C an. Die Durchflußtiefe der Durchmischungseinrichtung muß dabei der Strömungsgeschwindigkeit des Gas/Luft-Gemisches angepaßt sein, um die Verbrennungszone zu halten. Bei üblichen Durchströmungsgeschwindigkeiten von 3 bis 11 m pro Minute empfiehlt es sich, die Tiefe bzw. Länge der Durchmischungsein richtung mit 0,2 bis 0,6 m zu bemessen.As already mentioned, the temperature of the gas / air Ge increases mix when flowing through the mixing device about 800 ° C. The flow depth of the mixing device the flow velocity of the gas / air mixture be adapted to keep the combustion zone. With usual Flow rates from 3 to 11 m per minute it is recommended to determine the depth or length of the mixing direction to be measured with 0.2 to 0.6 m.
Ein weiterer Vorteil der neuen Abgasreinigungsmaßnahmen ist darin zu sehen, daß bei der Erhitzung des Gas/Luft-Gemisches auf eine Temperatur von mehr als 600°C die Temperatur des Gemisches durch die indirekte Aufheizung mittels elektrischer Heizelemente nicht sprunghaft sondern kontinuierlich zunimmt. Dies führt zu einer besseren Energieausnutzung. Weiterhin entfällt die Bildung von zusätzlichen Flammgasen im Abluft strom, wie es bei der bisher üblichen Erhitzung mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen der Fall ist. Auch entfällt der Einsatz katalytisch wirkender Elemente. Another advantage of the new emission control measures is to be seen in the fact that when the gas / air mixture is heated to a temperature of more than 600 ° C the temperature of the Mixtures through indirect heating by means of electrical Heating elements not increasing suddenly but continuously. This leads to a better use of energy. Farther there is no formation of additional flame gases in the exhaust air current, as was the case with the usual heating with liquid or gaseous fuels. Also the Use of catalytically active elements.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt. Die Figur zeigt den schematischen Aufbau einer Drahtlackieranlage, die im Umluftbetrieb arbeitet.An embodiment of the invention is in the figure shown. The figure shows the schematic structure of a Wire coating machine that works in recirculation mode.
Zur Herstellung eines Lackdrahtes wird zunächst der blanke Metalldraht 1 aus beispielsweise Kupfer oder Aluminium mit Naßlack versehen und dann durch die Ofenretorte 2 hindurchge zogen. In der ersten Hälfte 3 dieser Ofenretorte wird das in der Naßlackschicht enthaltene Lösemittelgemisch bei 450 bis 570°C verdampft. Restliche Lösemittel verdampfen in der zweiten Hälfte 4 der Ofenretorte, in der im übrigen der auf dem Draht zurückbleibende Kunstharzfilm bei höheren Temperaturen als in der ersten Retortenhälfte eingebrannt wird.To produce a magnet wire, the bare metal wire 1, for example made of copper or aluminum, is first provided with wet lacquer and then pulled through the furnace retort 2 . In the first half 3 of this furnace retort, the solvent mixture contained in the wet lacquer layer is evaporated at 450 to 570 ° C. Remaining solvents evaporate in the second half 4 of the furnace retort, in which the synthetic resin film remaining on the wire is burned in at higher temperatures than in the first half of the retort.
Das aus der Lackschicht freiwerdende, verdampfte und bei er höhten Temperaturen in den gasförmigen Zustand übergehende Lösemittelgemisch vermengt sich mit Luft, die durch die Enden der Ofenretorte und ggf. durch im Rohrsystem enthaltene weitere Öffnungen angesaugt oder eingeblasen wird. Dieses Lösemittel- Luft-Gemisch, nachfolgend als Rohgas bezeichnet, wird aus der Ofenretorte durch einen Exhauster 6 herausgesaugt und durch Rohre eines Wärmetauschers 7 gedrückt. Mittels des Exhausters erfolgt eine weitgehende Vermischung der Lösemitteldämpfe mit der angesaugten Frischluft bzw. dem darin enthaltenen Luft sauerstoff.The solvent mixture that is released from the lacquer layer, evaporates and changes into the gaseous state at elevated temperatures, mixes with air that is sucked in or blown through the ends of the furnace retort and, if necessary, through further openings contained in the pipe system. This solvent-air mixture, hereinafter referred to as raw gas, is sucked out of the furnace retort by an exhauster 6 and pressed through tubes of a heat exchanger 7 . By means of the Exhauster, the solvent vapors are largely mixed with the fresh air drawn in or the oxygen contained therein.
Nach Verlassen des Wärmetauschers 7 durchströmt das Rohgas eine Heizkammer 8, die mit elektrischen Heizelementen 18 ausgerüstet ist. Die Oberflächentemperatur dieser Heizelemente bzw. der sie ummantelnden Schutzrohre liegt bei etwa 800°C. Durch Wärmeüber gang von den heißen Oberflächen der Heizelemente auf das Rohgas werden durch Aufnahme von thermischer Energie die Moleküle der organischen Verbindungen soweit angeregt, daß teilweise Oxy dationsreaktionen beginnen. Dadurch steigt die Temperatur des Rohgases und des sich bildenden Reingases auf über 600°C. In diesem Zustand durchläuft das Gemisch die Durchmischungsein richtung 9, die aus einem Metallgewölle auf der Basis eines Nickel-Chrom-Bandes besteht. Über die Durchflußlänge der Durchmischungseinrichtung steigt die Temperatur durch thermische Verbrennung des Rohgases bis auf etwa 800°C an.After leaving the heat exchanger 7 , the raw gas flows through a heating chamber 8 which is equipped with electrical heating elements 18 . The surface temperature of these heating elements or the protective tubes encasing them is around 800 ° C. By transferring heat from the hot surfaces of the heating elements to the raw gas, the molecules of the organic compounds are stimulated to such an extent by absorption of thermal energy that partial oxidation reactions begin. As a result, the temperature of the raw gas and the pure gas that forms increases to over 600 ° C. In this state, the mixture passes through the mixing device 9 , which consists of a metal bulge based on a nickel-chromium band. Over the flow length of the mixing device, the temperature rises to about 800 ° C. through thermal combustion of the raw gas.
Das sich durch die thermische Verbrennung der Lösemitteldämpfe bildende Reingas wird über ein Rohr 10 zum Wärmetauscher 7 zu rückgeführt, umspült dort die Rohre des Wärmetauschers und gibt einen Teil seines Wärmeinhalts zur Vorwärmung des anströmenden Rohgases ab. Das Reingas wird dann im hinteren Teil der zweiten Retortenhälfte 4 dem Einbrennprozeß des die Ofenretorte durch laufenden Lackdrahtes 1 wieder zugeführt.The clean gas formed by the thermal combustion of the solvent vapors is returned to the heat exchanger 7 via a pipe 10 , where it flushes around the pipes of the heat exchanger and releases part of its heat content for preheating the incoming raw gas. The clean gas is then fed back in the rear part of the second half of the retort 4 to the stoving process of the furnace retort by running enamelled wire 1 .
Im übrigen wird bei der beschriebenen Anlage mittels eines im Rücklauf 11 angebrachten Thermoelementes 12 durch eine Klappe 13 in dem Kühllufteinlaßstutzen 14 dosiert soviel Kühlluft zuge setzt, daß der in die Ofenretorte wiedereintretende Reingas-Luft strom die optimale Einbrenntemperatur erhält. Durch elektrische Kopplung der Kühlluftklappe 13 mit dem Abgasschieber 17 ent weicht soviel Reingas, daß aus den Retortenenden 5 und 15 kein Gas/Luft-Gemisch an den Arbeitsplatz aus dem Rohrsystem austritt. Vielmehr werden die Enden der Ofenretorte unter leichtem Unter druck gehalten. Damit durch den laufenden Draht am Ausfahrende 15 keine Dämpfe herausgeschleppt werden, wird noch ein Luft polster 16 aufgedrückt.Incidentally, in the system described by means of a thermocouple 12 mounted in the return 11 through a flap 13 in the cooling air inlet connector 14, so much cooling air is added that the re-entering clean gas air stream receives the optimum baking temperature. By electrical coupling of the cooling air flap 13 with the exhaust valve 17 ent so much clean gas that no gas / air mixture escapes from the retort ends 5 and 15 to the workplace from the pipe system. Rather, the ends of the oven retort are kept under slight negative pressure. So that no vapors are dragged out by the running wire at the exit end 15 , an air cushion 16 is pressed on.
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