DE4000355A1 - Vorrichtung zum erwaermen von extrudiertem strangmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen von ex­ trudiertem Strangmaterial, mit einem einen Kanal für das zu erwärmende Material enthaltenden Gehäuse und mit einem in den Kanal führenden Einlaß für das Heizmittel wie Warmluft.

Der Herstellungsprozeß von Extrudaten schließt damit ab, daß die Extrudate zum vollständigen Ausvulkanisieren auf eine be­ stimmte Vulkanisierungstemperatur gebracht werden. Wenn dabei das Extrudat als Strangmaterial vorliegt, geschieht das Auf­ heizen in kanalartigen Aufheizkammern, denen auf verschiedene Weise Warmluft zugeführt wird. Dabei muß möglichst schnell die Wärmeabgabe an das Extrudat erfolgen. Dabei kann das Extrudat die unterschiedlichsten Formen und Profilgeometrien haben. Um ein gleichmäßiges Vulkanisieren zu erzielen, ist es wünschens­ wert, daß das Extrudat absolut gleichmäßig beheizt wird, was um so weniger gewährleistet werden kann, je komplexer das Ex­ trudat geformt ist.

Die Erwärmung des Extrudats hängt einerseits vom Temperatur­ unterschied zwischen dem Wärmeträgermedium, also der Luft, und dem Extrudat ab, andererseits von der molekularen Querbewegung in der Profilnähe. Da ein Zersetzen des Strangmaterials ver­ mieden werden muß, ist eine Obergrenze für die Temperatur ge­ geben. Wenn das Strangmaterial nun durch den Aufheizkanal be­ wegt und dabei erwärmt wird, nimmt der Temperaturunterschied zwischen der Luft und dem Extrudat ab, so daß als Folge davon auch die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit absinkt. Dieses führt zu einer Verlängerung der Heizdauer, was schon aus ener­ getischen Gründen nicht wünschenswert ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zum Erwär­ men von extrudiertem Strangmaterial so zu verbessern, daß das Aufheizen auch profilierten Strangmaterials möglichst schnell und absolut gleichmäßig vorgenommen werden kann.

Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung der eingangs genann­ ten Gattung mit den Merkmalen des Kennzeichens von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erwärmen von extrudier­ tem Strangmaterial ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal in mehrere untereinander in Verbindung stehende Zonen unter­ teilt ist, in die jeweils wenigstens ein Einlaß zur gesteuer­ ten Zufuhr von Heizmittel mündet, und daß am Ende des Kanals ein gemeinsamer Auslaß für das verbrauchte Heizmittel angeord­ net ist. Da das verbrauchte Heizmittel also erst am Ende des Kanals abgesaugt wird, steigt die Bewegungsgeschwindigkeit des Heizmittels kontinuierlich bis zum Auslaß an. Durch den Anstieg der Bewegungsgeschwindigkeit nimmt auch die moleku­ lare Querbewegung in der Nähe des profilierten Stranges zu. Zwar verringert sich auch bei der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung die Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeträgermedium und dem Extrudat bei Fortschreiten des Extrudates durch den Kanal, jedoch bleibt der Wärmetransfer durch die Zunahme der molekularen Querbewegung konstant oder kann sogar noch erhöht werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist jeder Einlaß wenig­ stens ein Steuerorgan auf. Dadurch wird es möglich, die unter­ schiedlichsten Profilgestalten zu berücksichtigen, wenn man den Heizmittelstrom mehr oder weniger stark nur von oben oder nur von den Seiten oder auch verteilt am Strangmaterial ent­ lang strömen läßt.

Zum selben Zweck dienen in einer weiter bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung Düsen, die in den einzelnen Zonen des Kanals vorgesehen sind und die das Heizmittel auch in tief eingeschnittene Rillen des Extrudats hineindrängen.

Weiterhin kann an beiden Enden des Kanals je eine einstellbare Schleuse angeordnet sein. Diese dienen zum Erzielen einer für den Heizprozeß günstigen Verteilung des statischen Druckes.

Wird als Heizmittel Warmluft verwendet, ist es günstig, daß der Kanal sowohl an seinen Längsseiten als auch an seiner Oberseite Öffnungen für die Zufuhr der Warmluft aufweist.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren ist lediglich eine Ausfüh­ rungsform der Erfindung beispielhaft dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittansicht der erfindungsgemäßen Vor­ richtung zum Erwärmen von extrudiertem Strangmaterial,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie M-N aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie S-T aus Fig. 1,

Fig. 4 eine Schleusenanordnung; und

Fig. 5 die Detailansicht einer einstellbaren Schleuse.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Erwärmen von extrudiertem Strangmaterial, deren Arbeitskanal 1 in drei untereinander in Verbindung stehende Zonen A′, B′, C′ unterteilt ist. Weitere Zonen können in Reihe zwischengeschaltet bzw. hinterein­ ander angegliedert werden. Ein Ventilator 2 führt von außen kommende kalte Luft in einen Luftleitkanal 16, der sich im wesentlichen parallel zum Arbeitskanal 1 durch das Gehäuse 20 der Vorrichtung erstreckt. Für jede der Zonen A′, B′ und C′ ist ein vom Luftleitkanal 16 abzweigendes Luftleitsystem vor­ gesehen bei dem über eine Drosselklappe Luft in eine Luft­ zufuhrleitung geführt wird, wobei diese Luft von einer in der Luftzufuhrleitung 15 befindlichen Heizung 4 erwärmt wird. Die Luftzufuhrleitung 15 mündet in zwei gedrosselten Stutzen 5 und 6. Die Stutzen 5, 6 können über die Drosselklappen 7, 8 wech­ selweise geöffnet oder geschlossen werden. Somit kann die Luft entweder nur über den Stutzen 5 oder nur über den Stutzen 6 oder aber auch je nach Einstellung über beide Stutzen 5, 6 bewegt werden.

Die in den Stutzen 5 eingetretene Luft fließt in die in Fig. 2 gezeigte Leitung 9 ein und tritt im Düsenkasten 13 über die Düse 14 in den Arbeitskanal 1 ein.

Die in den Stutzen 6 eintretende Luft fließt über die in Fig. 3 dargestellte Leitung 10 und den Einlaßstutzen 11 in den Arbeitskanal 1 ein.

In Fig. 1 ist durch die Pfeile die Stromrichtung der Luft an­ gegeben. Die in den Arbeitskanal 1 eingetretene Luft wird von einem Absaugventilator 12, der im Bereich des Ausgangs E des Arbeitskanals 1 in einem Auslaß 17 angeordnet ist, abgesaugt. Sämtliche sich im Arbeitskanal 1 befindende Luft wird also vom Absaugventilator 12 in Richtung des Ausgangs E bewegt.

Die in der Zone A′ befindliche Luft wird ebenfalls über den Ventilator 12 entsorgt. Da diese Zone A′ am weitesten vom Absaugventilator 12 entfernt ist, ist damit zu rechnen, daß die Luftbewegung hier durch Eigendiffusionsbewegung der Luft­ moleküle gestört wird, so daß insgesamt eine geringere mole­ kulare Querbewegung in diesem Abschnitt herrscht. Die Rich­ tungswirkung des Absaugventilators 12 verstärkt sich für den Luftstrom in der Zone B′ und ist am stärksten in der Zone C′. Zum Ausgang E des Arbeitskanals 1 hin wird die Luftgeschwin­ digkeit daher konstant anwachsen. Die Temperaturdifferenz zwischen beheizter Luft und dem durch den Arbeitskanal 1 geführten Extrudat ist hingegen in Zone A′ am größten und nimmt in Richtung des Ausgangs E ab.

Das in Fig. 2 gezeigte Extrudat g, das auf dem Obertrum 18 durch den Arbeitskanal 1 geführt wird, kann die unterschied­ lichsten Formen und Profilgeometrien haben. Es besteht die Möglichkeit, daß die Luft über den Düsenkasten 13 und die Düsen 14 auf das Extrudat g geblasen wird. Die molekulare Querbewegung in der Nähe des Profils ist somit extrem groß, und eine besonders schnelle Erwärmung des Extrudats g ist dadurch gewährleistet. Weiterhin kann das Profil von den Sei­ ten her durch den Einlaßstutzen 11 in jeder Zone mit erwärm­ ter Luft beblasen werden. Es hängt vom Profil des zu behei­ zenden Extrudates g ab, in welcher Weise die Drosselklappen 7 und 8 gestellt werden müssen, damit die Luft in optimaler Weise auf das Extrudat g geblasen wird.

Besondere Schwierigkeiten macht es dabei, wenn das Profil tieferliegende Profillippen aufweist, da die Luft in diese aufgrund der zu großen Luftreibung nicht eindringen kann. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, sind die Düsenkästen 13 so konstruiert, daß sie schnell auswechselbar sind. Für jedes Profil kann daher ein Düsenkasten mit einer solchen Anordnung der Düsen 14 gewählt werden, daß die richtige Lufteinstellung gewährleistet ist. Über die Düsen 14 wird die Luft dann mit hoher Geschwindigkeit in den Arbeitskanal eingeführt. So können die Luftschichten, die aus etwa vor­ geschalteten Zonen eintreffen, in die tief eingeschnitte­ nen Rillen des Extrudats g gebracht werden.

Das Einfließen der Luft von der Seite her über die Einlaß­ stutzen 11 gemäß Fig. 3 und von oben über die Düsenkästen 13 und die Düsen 14 gemäß der Fig. 2 ist stufenlos steuerbar, wobei die diese Steuerung bewirkenden Drosselklappen 7 und 8 in eine jeweils gewünschte Stellung gebracht werden kön­ nen, bei der die erforderliche prozentuale Aufteilung des Luftstromes aus der Luftzufuhrleitung 15 für optimale Heiz­ bedingungen gegeben ist.

Da die gesamte im Arbeitskanal 1 befindliche Luft erst am En­ de der Zone C′ abgesaugt wird, bildet sich in der Zone C′ ein statischer Druck aus, der abgebaut werden soll. Gleichzeitig ist es erwünscht, daß sich der statische Druck in der Zone A′ höher entwickeln kann. Daher sind am Eingang A und am Ausgang E Schiebeschleusen F angebracht, die in den Fig. 4 und 5 im Detail dargestellt sind. Die Schiebeschleusen F bestehen aus übereinander angeordneten Schiebern 19, die in Richtung D so geschwenkt werden können, daß sich ein dem Extrudat g angepaß­ ter, möglichst enger Eingang bzw. Ausgang bildet. Die Schie­ ber 19 liegen so eng aufeinander, daß sie der innerhalb des Arbeitskanals 1 herrschenden Strömung einen entsprechend gro­ ßen Widerstand entgegensetzen. Dadurch wird der Arbeitskanal 1 am Eingang A und Ausgang E weitestgehend abgedichtet. Am Ende des Arbeitskanals 1 bei E kann nur wenig Luft wegen der Absaugwirkung des Absaugventilators 12 eintreten, bei A kann nur wenig Luft austreten. Die Schiebeschleusen F setzen der Luftbewegung einen großen Widerstand entgegen, so daß günsti­ ge Druckverhältnisse innerhalb des Arbeitskanals 1 eingestellt werden können.

Auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sinkt die Tempera­ turdifferenz zwischen Extrudat g und der Heizluft in Richtung auf den Ausgang E des Arbeitskanals 1 hin ab. Wie jedoch oben erläutert, verhält sich die molekulare Querbewegung gerade so, daß sie dort, wo die Temperaturdifferenz relativ klein ist, am größten wird. Der Wärmetransfer, der bei bekannten Vorrich­ tungen absinkt, kann daher auf den Anfangswerten gehalten wer­ den oder sogar ansteigen.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Extrudat bis zu dreimal schneller als üblich aufgeheizt werden. Daher kann die Maschinenlänge im Verhältnis zu herkömmlichen Maschinen um ein erhebliches Maß verkürzt werden. Eine Überhitzung bzw. Unter­ heizung des Extrudats ist durch die Möglichkeit, die Luft in­ dividuell an das Extrudat heranzuführen, ausgeschlossen. Daher können auch Extrudate mit empfindlicher Oberfläche, wie z. B. beflockte Gummiprofile, schonend und besonders schnell auf höhere Temperaturen gebracht werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Erwärmen von extrudiertem Strangmaterial, mit einem einen Kanal für das zu erwärmende Material enthaltenden Gehäuse und mit einem in den Kanal führenden Einlaß für das Heizmittel wie Warmluft, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (1) in mehrere untereinander in Verbindung stehende Zonen unterteilt ist, in die jeweils wenigstens ein Einlaß zur gesteuerten Zufuhr von Heizmittel mündet, und daß am Ende des Kanals (1) ein gemeinsamer Auslaß (12) für das verbrauchte Heizmittel angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einlaß wenigstens ein Steuerorgan (7, 8) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Heiz-Zonen des Kanals (1) Düsen zur gezielten Zufuhr des Heizmittels auf das durchlaufende Strangmaterial (Extrudat g) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Kanals (1) je eine einstellbare Schleuse (15) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (1) sowohl an seinen Längsseiten als auch an seiner Oberseite Öffnungen (11, 13) für die Zufuhr von Warmluft aufweist.