DE4208781C1 - Drying system for metal pipe before surface treatment e.g. polymer coating - which heats with inductive loops with a warmed airstream passing through spiral loops - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von metallischen Hohlkörpern, insbesondere von Stahlrohren, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung.

Metallische Hohlkörper, wie etwa Stahlrohre werden zum Zwecke des Korrosionsschutzes vielfach mit einer aus mehreren Einzelschichten bestehenden Kunststoffbeschichtung versehen. Aus der DE 32 47 512 C1 ist ein hierfür geeignetes Verfahren bekannt, bei dem die Stahlrohre auf eine Temperatur von etwa 90°C erwärmt und anschließend mit einer Schicht aus einem Epoxyharz/Härter-Gemisch beschichtet werden. Vor der Aushärtung der Epoxyharzschicht wird eine Kleberschicht aus einem Äthylen-Copolymerisat und darauf eine Deckbeschichtung aus Polyäthylen aufgetragen. Um eine hochwertige und gegen Unterrostungen haltbare Beschichtung zu erzielen, müssen die Stahlrohre bei der Beschichtung vollständig trocken sein. Diese Forderung kann im Rahmen der Erwärmung auf die für das Auftragen der Kunststoffschichten erforderliche Temperatur vergleichsweise leicht erfüllt werden.

Für eine gute Haftung der Beschichtung ist es darüber hinaus auch erforderlich, daß die Stahlrohre möglichst eine metallisch reine Oberfläche aufweisen. Zu diesem Zweck ist es vorgeschrieben, die Stahlrohre durch Sandstrahlen oder Strahlen mit Stahlkies, Stahldrahtkorn oder ähnlichem vor der Beschichtung gründlich zu reinigen.

Es wurde festgestellt, daß die Reinigung der Oberfläche von Stahlrohren trotz intensiver Strahlbehandlung nicht immer in der gewünschten Weise erfolgte. Als Grund hierfür konnte herausgefunden werden, daß infolge von Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Stahlrohre feinteiliger Schmutz haften bleibt, der seinerseits die Haftung einer Kunststoffbeschichtung vermindert und dadurch die Gefahr von Unterrostungen vergrößert. Für Beschichtungen mit besonders hohen Qualitätsanforderungen wird daher vorgeschrieben, daß die Stahlrohre oder sonstigen metallischen Hohlkörper vor der für das anschließende Beschichten mit Kunststoff erforderlichen Reinigungsbehandlung durch Strahlen mit Sand oder ähnlichem vollständig getrocknet werden müssen.

Eine solche Trocknung kann beispielsweise in einem Wärmeofen erfolgen, der jedoch insbesondere wegen seiner hohen Investitionskosten nachteilig ist. Es ist auch bekannt, die Trocknung im Wege einer induktiven Erwärmung vorzunehmen, wofür nur ein geringer Platzbedarf und ein vergleichsweise niedriger Investitionsaufwand erforderlich sind. Eine solche induktive Erwärmung wird üblicherweise auch angewendet, um beispielsweise Stahlrohre auf die für die Kunststoffbeschichtung erforderliche Temperatur zu bringen. Da zwischen dem Auftragen der Kunststoffbeschichtung und der Durchführung der Reinigungsbehandlung eine relativ lange Zeitspanne liegt, wäre es unwirtschaftlich, die Erwärmung für die Reinigungsbehandlung bereits so hoch zu treiben, daß sie unter Berücksichtigung der notwendigerweise eintretenden Abkühlverluste auch noch für die anschließende Beschichtung ausreicht.

Darüber hinaus würden durch Störungen im Produktionsablauf, die zu Unterbrechungen des Materialflusses führen würden, große Probleme entstehen. Daher sollte die Erwärmung für das Trocknen vor der Reinigung völlig unabhängig von der Erwärmung für die anschließende Beschichtung durchgeführt werden.

Die induktive Erwärmung ist insbesondere hinsichtlich des Energieaufwandes wegen des Einsatzes der hochwertigen Energieform "elektrischer Strom" relativ teuer. Es wird daher angestrebt, die Temperaturerhöhung an den zu reinigenden Hohlkörpern so niedrig wie möglich zu halten. Je niedriger aber die Temperatur ist, um so länger ist die erforderliche Trocknungszeit.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Energieaufwand bei der Trocknung von metallischen Hohlkörpern im Wege einer induktiven Erwärmung möglichst gering zu halten.

Gelöst wird diese Aufgabe für ein gattungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 gekennzeichnet und durch die Merkmale der Patentansprüche 7 bis 11 in vorteilhafter Weise ausgestaltbar.

Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß eine Trocknung der Oberfläche eines Hohlkörpers bei einer mittels eines Induktors erhöhten Temperatur wesentlich dadurch verkürzt werden kann, daß die Oberfläche zusätzlich mit einem trockenen, insbesondere einem erwärmten Gasstrom beaufschlagt wird. Für die Erzeugung eines solchen erwärmten Gasstroms ist aber ebenfalls wie für den Betrieb des Induktors selbst Energie erforderlich.

Die Erfindung ermöglicht nun die Erzeugung eines erwärmten Gasstroms ohne Einsatz zusätzlicher Energie im Verfahren, indem sie die Abwärme nutzt, die ohnehin beim Betrieb des Induktors anfällt, der in der Regel eine innere Wasserkühlung aufweist, die nicht nur Energie vernichtet, sondern auch selbst Kosten mit sich bringt. Dadurch, daß die bisherige Wasserkühlung zumindest teilweise durch eine Gaskühlung, insbesondere Luftkühlung, ersetzt wird, werden nicht nur diese Betriebskosten für die Kühlung des Induktors gesenkt. Es wird auch nahezu "kostenlos" ein erwärmter Trocknungsgasstrom erzeugt, der den großen Vorteil bietet, praktisch am Ort seiner Verwendung zu "entstehen", so daß Wärmeverluste oder aufwendige Wärmeisolationen für eine Zuleitung eines erwärmten Gasstroms über größere Entfernungen vollständig vermieden werden. Die Trocknungszeit beispielsweise bei Stahlrohren wird so drastisch gesenkt, daß unter Berücksichtigung der Produktionsgeschwindigkeit der Kunststoffbeschichtung die Trocknungstemperatur an der Oberfläche auf etwa 60-80°C abgesenkt werden kann. Ohne die Zufuhr des Trocknungsgasstroms hätte die Temperatur entweder wesentlich höher (z. B. 110°C) liegen oder über einen längeren Zeitraum gehalten werden müssen. Letzteres würde erheblichen Mehraufwand an Energie und auch mehr Baulänge für den Induktor erfordern.

Anhand der Fig. 1 bis 3 wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Induktor in Richtung seiner Längsachse betrachtet,

Fig. 2 einen Abschnitt aus einer Induktorwindung in Draufsicht und

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Leiter eines Induktors.

Der in Fig. 1 dargestellte Induktor 1 weist einen schraubenlinienförmig gewundenen elektrischen Leiter 2 auf, so daß im Inneren des Induktors 1 ein zylindrischer Hohlraum entsteht, durch den hindurch ein horizontal liegendes Stahlrohr 8 transportiert werden kann. Wenn der Induktor 1 an den elektrischen Anschlüssen 5 mit einem HF-Wechselstrom beaufschlagt wird, werden in dem Stahlrohr 8 Wechselströme induziert, die durch Widerstandserwärmung zu einer Temperaturerhöhung in der Wand des kontinuierlich in Längsrichtung durch den Induktor 1 transportierten Stahlrohrs 8 führen. Die Transportgeschwindigkeit und die elektrische Stromzufuhr sind in der Weise aufeinander abgestimmt, daß die Erwärmung des Stahlrohres 8 im Oberflächenbereich bei etwa 60-80°C liegt. Der sich infolge der Stromzufuhr ebenfalls erwärmende Induktor 1, dessen Windungen beispielsweise aus Kupferrohr gebildet sind, wird zur Kühlung von Preßluft durchströmt. Diese wird vorzugsweise am Anfang und am Ende des Induktors 1 im Bereich der elektrischen Anschlüsse S durch Gaszuleitungen 3 zugeführt. Selbstverständlich könnte die Preßluft auch an einer einzigen Stelle zugeführt und könnte anstelle von Luft auch ein anderes Druckgas (z. B. Stickstoff) eingesetzt werden. Die zugeführte Preßluft durchströmt die Windungen des Induktors 1 und tritt nach Erwärmung durch die Austrittsöffnungen 4 wieder aus. Die Austrittsöffnungen 4 liegen an der Innenseite der Windungen des Induktors 1 und sind auf den zu trocknenden Gegenstand (Stahlrohr 8) gerichtet. Da sich bei Stahlrohren die anhaftende Feuchtigkeit verstärkt an der Rohrunterseite sammelt, ist es zweckmäßig, die Austrittsöffnungen 4 vorwiegend auf die untere Hälfte des Induktors 1 zu konzentrieren. Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein (Fig. 2), die Strahlrichtung der Austrittsöffnungen 4 so zu gestalten, daß sich eine schraubenlinienförmige Umströmung des Stahlrohrs 8 entlang seiner Längsachse einstellt.

Für den Fall, daß bei hoher elektrischer Leistung des Induktors 1 die erfolgende Luftkühlung durch die Preßluft nicht ausreichen sollte, kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen werden, den elektrischen Leiter 2 des Induktors 1 in Längsrichtung (d. h. in Richtung der Windungen) in zwei Kammern 6, 7 zu unterteilen, wobei lediglich eine von der Preßluft und die andere zur Verstärkung der Kühlung von Kühlwasser durchströmbar ist.

Claims (11)

1. Verfahren zum Trocknen der äußeren Oberfläche von metallischen Hohlkörpern, insbesondere Stahlrohren, für eine anschließende Reinigung der Oberfläche durch Strahlen mit Sand, Stahlkies oder Stahldrahtkörnern, wobei die Hohlkörper durch einen gekühlten HF-Induktor hindurchgeführt und durch induzierte Wechselströme auf eine erhöhte Temperatur gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper, während sie durch den HF-Induktor geführt werden, mit einem Strom eines Gases beaufschlagt werden, welches zuvor unter Nutzung der bei der Kühlung des Induktors anfallenden Abwärme erwärmt worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erwärmtes Gas Luft verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas dadurch erwärmt wird, daß es als Kühlmittel durch die hohl ausgebildeten Windungen des Induktors geführt wird, und über Austrittsöffnungen in der Wand des Induktors in Richtung auf die Oberfläche der Hohlkörper geleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erwärmte Gasstrom überwiegend von unten an die etwa horizontal durch den Induktor beförderten Hohlkörper herangeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungstemperatur der Hohlkörper auf etwa 60-80°C begrenzt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem schraubenlinienförmig gewundenen HF-Induktor (1), der aus einem rohrförmigen elektrischen Leiter (2) gebildet und von einem Kühlmittel durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (1) mindestens eine Zuleitung (3) für ein unter Überdruck stehendes Gas und eine Vielzahl von Austrittsöffnungen (4) für das Gas aufweist, wobei die Austrittsöffnungen (4) auf der Innenseite der Windungen des Induktors (1) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (1) mit seiner Längsachse etwa horizontal liegend ausgerichtet und die Austrittsöffnungen (4) überwiegend in der unteren Hälfte der Windungen des elektrischen Leiters (2) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (1) zwei Zuleitungen (3) für Druckgas aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (3) im Bereich der elektrischen Anschlüsse (5) des Induktors (1) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter (2) des Induktors (1) in Längsrichtung in zwei Kammern (6, 7) aufgeteilt ist, von denen eine im Bedarfsfall von einem flüssigen Kühlmedium durchströmbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (4) in der Weise ausgerichtet sind, daß sie eine schraubenlinienförmige Umströmung der Hohlkörper (8) entlang der Längsachse erzeugen.