DE3415933C2 - Vorrichtung zum Vulkanisieren von Profilen mittels Heißluft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vulkanisieren von Profilen wie Gummiprofilen mittels Heißluft, mit einem Behandlungs-Kanal, in dem Förderbänder zum Transport der zu vulkanisierenden Profile angeordnet sind.

Um mit bekannten Vorrichtungen dieser Art einigermaßen wirtschaftliche Produktionsraten erzielen zu können, benötigt man Behandlungs-Kanäle enormer Baulänge. Längen von 80 m und mehr sind keine Seltenheit. Der Platzbedarf für derartige Vorrichtungen ist dementsprechend groß. Auch ist der Energiebedarf für die Erzeugung der zum Vulkani­ sieren benutzten Heißluft wegen der großen Oberfläche des Behandlungs-Kanals und der dadurch entstehenden Abstrah­ lung beträchtlich. In DE 27 08 782 A1 wird eine der­ artige Vorrichtung zum drucklosen kontinuierlichen Vulka­ nisieren von Kautschuk- oder Silikonkautschukprofilen beschrieben.

Aus DE 26 53 813 B2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vulkanisieren von Streifen aus Gummi oder gummiähn­ lichem Material bekannt.

Der Vulkanisiervorgang erfolgt hier in der Weise, daß eine quasi endlose Materialbahn schlaufenförmig durch einen Autoklaven geführt wird. Die Förderbänder sind ausschließ­ lich in dem Autoklaven übereinander angeordnet.

Auch die Vorrichtung zum Erwärmen eines kontinuierlich durchlaufenden Materialstranges nach DE 31 12 987 C2, löst lediglich die Aufgabe der Wärmebehandlung eines Material­ stranges oder -streifens. In einem Warmluftkanal sind mehrere Transportebenen angeordnet und in jeder Transport­ ebene sind Förderbänder vorhanden, wobei die Förderbänder benachbarter Transportebenen in entgegengesetzter Richtung laufen.

Bei beiden Lösungen werden aufgrund des zu behandelnden Materialstranges oder -streifens keine besonderen Anforderungen an den Vulkanisierprozeß gestellt, es gibt keine Verformungsprobleme beim Umlenkvorgang, so wie sie beim Vulkanisieren von Profilen zu erwarten sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine zum kontinuierlichen Vulkanisieren von Gummiprofilen mittels Heißluft geeignete Vorrichtung zu schaffen, die durch Anordnung mehrerer miteinander verbundener Transportebenen relativ kurze Abmessungen aufweist und dabei der Vulkanisierprozeß in der ersten Transportebene vor dem Eintreten der Profile in die erste Umlenkvorrichtung einen Vulkanisierungsgrad erreicht, der unerwünschte Verformungen der Profile während des Umlenkprozesses ausschließt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung sind im Behandlungs-Kanal übereinander mehrere und vorzugsweise drei Förderbänder angeordnet, die jeweils gegenläufig angetrieben sind und über Umlenkvor­ richtungen für einen kontinuierlichen Vulkanisierprozeß gekoppelt sind. Die Heißluftversorgung bzw. -entsorgung erfolgt über mehrere Einblasstutzen und Absaugstutzen in der Weise, daß vor dem ersten Einlaufen der zu vulkanisie­ renden Profile in die Umlenkvorrichtung ein bestimmter Vulkanisierungsstatus sichergestellt wird, der unerwünsch­ te Verformungen der Profile während des Umlenkprozesses ausschließt.

Dazu ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorge­ sehen, daß die Profile beim ersten Durchgang durch die Vorrichtung schneller als bei bisher bekannten Vorrichtun­ gen zum kontinuierlichen Vulkanisieren von Profilen mit­ tels Heißluft aufgeheizt werden. Dies wird gemäß der Er­ findung durch eine besonders starke Erhöhung der Geschwin­ digkeit der Heißluft im Bereich des obersten Förderbandes im Behandlungs-Kanal erreicht, und zwar ohne nennenswerten zusätzlichen Heizenergiebedarf und ohne die mit Vulkanisa­ tionsstoffen durchsetzte Luft durch ein Heizregister füh­ ren zu müssen, welches den Vulkanisationsstoffen nicht standhalten würde.

Als ein weiteres Merkmal sorgen Trennbleche dafür, daß die beschleunigte Heißluft auf den Förderbandabschnitt vor der ersten Umlenkeinrichtung konzentriert wird und auf diese Weise der erforderliche Vulkanisierungsstatus gewährlei­ stet wird. Dazu ist der obere Förderbandraum gegenüber den darunter befindlichen Förderbändern durch sich über einen Teil der Länge des Behandlungskanals erstreckenden Trenn­ bleche abgeschirmt.

Mit dieser als "ACA-System" (Air Curing Acceleration System) zu bezeichnenden Anordnung werden die im Durchlaufverfah­ ren kontinuierlich zu vulkanisierenden Gummiprofile beim ersten Durchgang durch den verhältnismäßig kurzen Behand­ lungs-Kanal bereits so weitgehend vulkanisiert, daß sie ausreichend stabil sind, um den beim Umlenken um etwa 180° auftretenden Beanspruchungen ohne dauerhafte Verfor­ mung standhalten zu können.

Die erfindungsgemäß im oberen Bereich des Behandlungs- Kanals vorgesehene höhere Heißluftgeschwindigkeit bedeutet gleichzeitig auch eine verstärkte Turbulenz. Die verstärk­ te Heißluftturbulenz bedingt, daß die wärmetragenden Luft­ moleküle häufiger und länger mit dem zu erwärmenden Gut in Kontakt kommen. Die normalerweise sehr schlechte Wärme­ übergangszahl α von Luft zu Gummi kann auf diese Weise auf einen sehr guten Wert gesteigert werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Strömungsge­ schwindigkeiten der Heißluft von 15 m/sec und mehr im Bereich des oberen Förderbandes ohne weiteres möglich. Bei der Vorrichtung handelt es sich um ein praktisch reines Frischluftsystem, wobei die Heißluft dort, wo ein beson­ ders guter Wärmeübergang zum zu vulkanisierenden Material gewünscht ist, mit besonders hoher Geschwindigkeit strömt.

Drei Durchgänge durch die Vorrichtung reichen im allgemei­ nen für die vollständige Vulkanisation aus, weil das Pro­ fil bei drei Durchgängen durch die Vorrichtung ausreichend Zeit hat, um von der bis zu 330°C warmen Heißluft die für die Vulkanisation erforderliche Wärme aufzunehmen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Patentansprüche verwiesen. Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

In der zugehörigen Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt der gesamten Vorrichtung und

Fig. 2 einen Teil-Querschnitt nach Linie A-B aus Fig. 1.

In einem gegen Wärmeabstrahlung besonders gut isolierten Gehäuse 30 befindet sich ein durchgehender Behandlungs- Kanal 1, in dem übereinander drei Förderbänder 2, 3 und 4 gelagert sind. Diese drei Förderbänder sind lufttechnisch nicht voneinander getrennt, so daß sie alle von der in den Kanal 1 eingeleiteten Heißluft umströmt werden können.

Das oberste Förderband 2 ist jedoch lufttechnisch gegen­ über den darunter befindlichen beiden anderen Förderbän­ dern abgeschirmt, und zwar mittels eines vom Einlaßende des Kanals ausgehenden und sich etwa über zweidrittel seiner Länge erstreckenden Trennbleches 5 und eines am Auslaßende des Kanals 1 befindlichen weiteren Trennbleches 6, das sich etwa über einsechstel der Länge des Kanals 1 erstreckt. Fig. 2 zeigt jedoch, daß die Trennbleche 5 und 6 lediglich zwischen den Förderbändern 2 und 3 vorgesehen sind, sich hingegen nicht über die gesamte Breite des Kanals 1 erstrecken, so daß die in den Kanal 1 eingeleitete Heißluft auch im Bereich der Trenn­ bleche 5 und 6 unmittelbaren Zugang zu den Förderbändern 3 und 4 und damit zu den auf diesen liegenden Profilen hat.

Ein Frischluftgebläse 7 saugt kalte Frischluft an und fordert diese durch einen Wärmetauscher 8, über den die die Vorrichtung verlassende Abluft streicht. Somit wird die Frischluft bereits vorgewärmt, bevor sie durch einen Kanal 9 zu Lufterhitzern 10, 11, 12 und 13 strömt. Von diesen Lufter­ hitzern wird die Frischluft auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt und gelangt dann zu Einblasstutzen 14, 15, 16 und 17, die in den Kanal 1 münden und mit diesem verschweißt sein können. Die auf die Arbeitstemperatur aufgeheizte Frischluft strömt also durch die Einblasstutzen 14, 15, 16 und 17 in den Behandlungs-Kanal 1, und zwar derart, daß sie in Richtung des Pfeiles A zum Auslaßende des Kanals 1 strömt.

Die Einblasstutzen 14, 15, 16 und 17 sind so ausgebildet, daß die heiße Arbeitsluft direkt von oben eingeblasen wird und dabei auch seitlich an den nicht die volle Breite des Kanals überdeckenden Förderbändern 2, 3 und 4 vorbeistreicht, wie Fig. 2 zeigt. Somit wird der Kanal 1 über seinen gesamten Querschnitt mit frischer, heißer Arbeitsluft durchspült.

Die Luft, die mit bei der Vulkanisation von Gummiprofilen freigesetzten Spaltprodukten durchsetzt ist, kann durch Stutzen 18, 19, 20 und 21 abgesaugt werden, wobei das Ausmaß der Absaugung mittels in diese Stutzen eingebauten verstellbaren Drosselklappen 29 gesteuert werden kann.

Zum Absaugen der Abluft ist ein Absaugventilator 22 an das Auslaßende des Wärmetauschers 8 angeschlossen, so daß die Abluft durch einen Kanal 23 und den Wärmetauscher 8 abgesaugt wird und dabei die im Wärmetauscher 8 befindliche Rohrschlange 28, durch welche die Frischluft zugeführt wird, überstreicht.

Wegen der in den Kanal 1 eingebauten Trennbleche 5 und 6 verbleibt ein Teil der durch die Stutzen 14, 15 und 16 zugeführten Heißluft im oberen Transportbandraum 0 und wird dementsprechend nicht gleich durch die Stutzen 20 und 21 abgesaugt. Vielmehr kann die erst ist durch die Stutzen 18 und 19 abgesaugt werden, sofern sie nicht, wie nachstehend erläutert, in einem Kreislauf erneut in den Behandlungs-Kanal rückgeführt wird.

Da der Abluft im Wärmetauscher 8 ein großer Teil ihrer Wärme von der zu­ strömenden Frischluft entzogen wird, ist die Ablufttemperatur im und hinter dem Wärmetauscher so niedrig, daß die in ihr enthaltenen Spaltprodukte die Nebelphase erreichen und zu einem großen Teil aus der Abluft abgeschie­ den werden, so daß sie die Umwelt nicht belasten, wenn die Abluft in die Atmosphäre austritt. Die Vorrichtung arbeitet besonders wirtschaftlich, wenn die Luftgeschwindigkeit im oberen Förderbandraum 0 des Behandlungs- Kanals 1 mindestens 15 m/sec beträgt. In den mittleren und unteren Förder­ bandabschnitten M und U reicht hingegen eine Luftgeschwindigkeit von 3 bis 5 m/sec aus. Herkömmliche Heißluftvulkanisationsvorrichtungen werden hingegen mit Luftgeschwindigkeiten von nur 1 bis 2 m/sec betrieben, damit die Energiekosten tragbar bleiben.

Die erhöhte Luftgeschwindigkeit wird bei der vorliegenden Vorrichtung ohne bedeutende zusätzliche Energiekosten auf folgende Weise erreicht: Oberhalb des Trennbleches 6 ist an den Behandlungs-Kanal 1 ein Absaug­ stutzen 24 angeschlossen, der in besonderem Maße strömungsgünstig ausge­ bildet ist. Durch ihn wird mittels eines eingebauten Ventilators 25 eine große Menge der Heißluft abgesaugt und durch einen weiteren Stutzen 26 oberhalb des Trennbleches 5 wieder in den Behandlungs-Kanal 1 eingeblasen. Die Luft wird vom Stutzen 26 derart gerichtet, daß sie in Richtung zum Stutzen 24 strömt und durch diesen wieder abgesaugt werden kann. Die zwischen den Stutzen 24 und 26 im Gehäuse 30 befindliche Luftleitung 27 ist gegen Wärmeabstrahlung besonders gut isoliert, so daß zwischen den Stutzen 24 und 26 kaum mit einem Temperaturabfall gerechnet werden muß und dement­ sprechend in die Luftleitung 27 kein weiterer Lufterhitzer eingebaut zu werden braucht. Falls erforderlich, könnte jedoch ein weiterer Lufter­ hitzer auch in die Luftleitung 27 eingebaut werden.

Im allgemeinen wird jedoch der geringe Temperaturabfall der durch die Luftleitung 27 strömenden Heißluft dadurch ausgeglichen, daß durch je Einblasstutzen 14 und 15 sowie 16 stets eine ausreichende Menge aufgeheizter Frischluft zuströmt, die sich mit der im Kreislauf geführten Heißluft vermischt und dementsprechend den sich einstellenden Temperaturabfall ohne weiteres ausgleicht.

Es ist erkennbar, daß bei der Heißluft-Vulkanisationsvorrichtung mit kon­ tinuierlichem Durchlauf der zu vulkanisierenden Profile der Behandlungs- Kanal 1 dreimal von den Profilen durchlaufen wird, so daß eine wesentlich geringere Länge notwendig ist. Die in der Abluft enthaltene Wärme wird weitgehend zum Aufheizen der zuströmenden Frischluft genutzt. Im oberen Bereich des Behandlungs-Kanals 1 wird eine deutlich erhöhte Heißluftge­ schwindigkeit erreicht, so daß auf verhältnismäßig kurzer Strecke bereits eine ausreichende Vulkanisation erzielt wird, damit die Profile nach dem ersten Durchlauf durch den Behandlungs-Kanal beim Umlenken keine dauer­ haften Verformungen erfahren können.

Wichtigster Teil der Erfindung ist das ACA-System, mit dem die Luftvulkani­ sation der Profile derart beschleunigt werden kann, daß schon auf verhältnis­ mäßig kurzer Strecke eine ausreichende Vulkanisation erzielt wird, um dauer­ hafte Verformungen der Profile, beispielsweise beim Überführen auf ein anderes Förderband, auszuschließen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Vulkanisieren von Profilen wie Gummiprofilen mittels Heißluft

• - mit einem Behandlungs-Kanal (1), in dem übereinander mehrere, vorzugsweise drei, Förderbänder (2, 3, 4), die jeweils gegenläufig angetrieben werden, angeordnet sind und der über Einblasstutzen (14, 15, 16, 17) und über Absaug­ stutzen (18, 19, 20, 21) mit Heißluft versorgt bzw. ent­ sorgt wird und
• - mit einem oberen Förderbandraum (0), der durch unterhalb des obersten Förderbandes (2) sich über einen Teil der Länge des Behandlungs-Kanals (1) erstreckende Trennbleche (5, 6) gebildet wird und über Absaug- (24) und Einblas­ stutzen (26) mit einer Umluftleitung (27) mit eingebautem Gebläse verbunden ist, um so eine Erhöhung der Luftge­ schwindigkeit im oberen Förderbandraum (0) zu erreichen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abluftleitung (23) mit den drosselbaren Absaugstutzen (18, 19, 20, 21) und eingebautem Absauggebläse (22) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluftleitung (23) einen Wärmetauscher (8, 28) zum Vorheizen der Frischluft enthält.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein wärmeisoliertes Gehäuse (30) mit eingebauten Lufterhitzern (10, 11, 12, 13) für die eingeblasene Frischluft aufweist.