DE3719976A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbringen einer flaechenpressung auf pressbandgetriebene werkstuecke - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum aufbringen einer flaechenpressung auf pressbandgetriebene werkstueckeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vor
richtung zum Aurbringen einer Flächenpressung auf preßbandbe
triebene Werkstücke wie beispielsweise kontinuierlich bewegte
Werkstoffbahnen, auch in Form von Laminaten oder dergleichen.
Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen (DE-OS 24 21 296) wird
in einer abgedichteten, an einer Seite von dem Preßband definier
ten Wirkzone die Flächenpressung durch den Druck eines gasförmigen
oder flüssigen Druckmediums erzeugt. Man kann dabei beispiels
weise die Druckkammer durch eine umlaufende, in der Regel etwa
viereckig ausgebildete Dichtung begrenzen und die Druckkammer
selbst wird dabei einerseits von dem umlaufenden Preßband und
auf der Rückseite durch eine Druckplatte begrenzt, die gleich
zeitig auch Heizplatte ist, so daß das Druckmedium in der Wirk
zone auch beheizt werden kann, da meist die mit derartigen Druck
kammern ausgestatteten Bandpressen, beispielsweise Doppelband
pressen, auch ein Erwärmen und/oder Kühlen der vorlaufenden
Werkstücke erfordern.
An sich sind fluide Druckmedien wie beispielsweise Luft
oder Öl von der Handhabung, Beherrschbarkeit und Feinfühligkeit der
Einstellung her besonders geeignet. Problemvoll bleibt, daß die
in der Wirkzone zwischen der Heizplattenrückseite und dem end
losen Preßband befindliche Druckgasschicht in der Druckkammer
bezüglich der Wärmeübertragung isolierend wirkt. Man hat ver
sucht (DE-OS 24 21 296), noch stärker isolierende gasförmige
Druckmedien durch ein flüssiges, insbesondere Öl oder flüssige
Metalle zu ersetzen. Während sich flüssige Metalle als für
diesen Einsatzzweck und in diesem Einsatzbereich technisch
als kaum beherrschbar erwiesen haben, hat der Einsatz von Öl
keine durchgreifende Verbesserung erbracht, da die Wärmeleit
fähigkeit von Öl auch nur maximal den dreifachen Wert der
Wärmeleitfähigkeit von Luft erreicht und darüber hinaus erheb
liche Verschmutzungsprobleme auftreten können.
Es ist deshalb vorgeschlagen worden, zusätzlich mit Wärmebrücken
zu arbeiten (DE-PS 33 25 578), um mittels Druckschuhen eine
direkte Wärmeleitung von der Heizplatte auf das endlose Preßband
zu gewährleisten. Diese die Wärmeleitung bewirkenden Druckschuhe
haben jedoch erhebliche Nachteile. Abgesehen von dem sehr hohen
Kraftbedarf zum Antreiben des Preßbandes entsteht an den Druck
schuhen metallischer Abrieb, der das sichere Funktionieren der
umlaufenden Dichtungen für die Druckkammer in Frage stellt.
Es sind schließlich auch schon Systeme bekannt geworden, bei
denen man nicht ein Druckmedium in der Wirkzone beheizt, sondern
bei denen Dampf (US-PS 21 35 763) oder Heißwasser (DE-OS 19 53 816)
der Wirkzone in einem Kreislauf zugeführt werden. Die Beheizung
erfolgt außerhalb der Wirkzone und es wird mit den üblichen Zu
führungsgeschwindigkeiten bzw. Ableitungsgeschwindigkeiten für
Dampf und Heißwasser gearbeitet. Diese Systeme haben sich vor
allen Dingen deshalb in der Praxis als unbrauchbar erwiesen, da
sich naturgemäß das zugeführte heiße Druckmedium bei seiner Bewe
gung durch die Wirkzone abkühlt. Da derartige Wirkzonen relativ
lang sind, ergibt sich vom Einlaß bis zum Auslaß ein nicht hin
nehmbares Temperaturgefälle in Durchlaufrichtung der Werkstücke.
Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art auf
zuzeigen, bei dem bzw. der der Wärmeübergang in der Wirkzone auf
das Preßband entscheidend verbessert wird.
Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich bezüglich des Verfahrens
aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1, bezüglich
der Vorrichtung aus dem Hauptvorrichtungsanspruch.
Es hat sich völlig überraschend gezeigt, daß durch die vergleichs
weise heftige Zwangsbewegung des unter Druck stehenden fluiden
Mediums in der Wirkzone sein Vermögen, Wärme auf das Preßband zu
übertragen, außerordentlich gesteigert wird und zwar so stark, daß
der Wärmeübergang besser ist als beispielsweise mit Hilfe der
bekannten Druckschuhe. Durch die heftige Zwangsbewegung in der
Wirkzone übernimmt das unter dem Betriebsdruck stehende fluide
Medium nunmehr die Funktion eines Trägers von der die Wirkzone
begrenzenden Heizplatte als Sender auf das Preßband, wobei hervor
zuheben ist, daß sich auf genau die gleiche Weise im Falle des
Erfordernisses der Kühlung auch eine außerordentlich verbesserte
Kühlung einstellt. Die Wärmeflußrichtung verläuft lediglich umge
kehrt vom Preßband fort.
Bei diesem System, bei dem der Wärmespender und der Wärmeempfänger
die Wirkzone begrenzen, stellt sich ein Temperaturgefälle aus
schließlich in Richtung von Wärmespender zum Empfänger ein.
Das Druckmedium wirkt nur als Vermittler oder wie eine Zwischen
schicht mit nunmehr durch die Zwangsbewegung sehr hohem Wärme
durchgangswert.
Es ist ferner hervorzuheben, daß die bei der heftigen Zwangs
bewegung entstehenden Reibungsverluste vollständig in Wärme umge
setzt werden und von daher im Falle der Wärmeübertragung mit zur
Aufheizung beitragen. In bestimmten Fällen kann zumindest zeit
weilig sogar ganz der Wärmespender abgeschaltet werden.
Es hat sich ferner herausgestellt, daß sich über die Geschwin
digkeit der Zwangsbewegung des Mediums als Regelgröße die Wärme
übertragung sehr einfach und sehr feinfühlig regeln läßt. Dabei
gehen der jeweils gegebene Betriebsdruck und die Durchlaufge
schwindigkeit der Werkstücke als Parameter mit ein. Hervorzuheben
ist auch, daß bei Betriebsstörungen oder am Produktionsende die
übertragene Wärmemenge nun schlagartig abfällt, da in diesem
Fall durch Aufhören der Zwangsbewegung und Abschalten einer
etwaigen Heizung das Medium im Stillstand als Isolationsschicht
zwischen Heizplatte und Preßband in der Wirkzone wirkt. Es zeigt
sich somit nur ein sehr geringes Trägheitsverhalten und insbeson
dere kein Nachlauf der Heizenergie-Übertragung.
Das Ausmaß der Zwangsbewegung hängt vom Betriebsdruck und dem Aus
maß der gewünschten Wärmeübertragung ab. In jedem Fall wird zweck
mäßig so heftig bewegt, daß sich eine turbulente Bewegung des
Druckmediums ergibt. Für gasförmige Medien haben sich Bewegungs
geschwindigkeiten von 10 bis 50, vorzugsweise 20 bis 40 m/sec,
für flüssige Medien solche von 2 bis 5, vorzugsweise 4 bis 5 m/sec
als sehr zweckmäßig erwiesen.
Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes insbesondere
auch unter Einschluß konstruktiver Ausgestaltungen einer entspre
chenden Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele werden nachstehend unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1-3 stark schematische Ausführungsbeispiele von
Vorrichtungen gemäß der Erfindung.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Vor
richtung zum Aufbringen einer Flächenpressung sowie Wärme auf
preßbandgetriebene Werkstücke ist ein umlaufendes Preßband 1,
üblicherweise aus Stahl, gezeigt, das über Umlenkwalzen 2 läuft
und Werkstücke 3 wie beispielsweise Werkstoffbahnen, auch in Form
von Laminaten, kontinuierlich bewegt, und zwar an einer Wirkzone 4
entlang, die im dargestellten Ausführungsbeispiel von einer Druck
kammer gebildet wird, die auf der einen Seite von dem Preßband 1
begrenzt wird und auf der gegenüberliegenden Seite von einer Druck
und Heizplatte 5 sowie ferner bekannten umlaufenden Spezialdich
tungen 6. In der Wirkzone 4 bzw. der Druckkammer wird die erfor
derliche Flächenpressung in bekannter Weise durch ein z. B. gas
förmiges, unter dem Betriebsdruck stehendes Druckmedium erzeugt.
Die Druckkammer steht dabei in der üblichen Weise mit einem
Kompressor (nicht dargestellt) in Verbindung, der auch etwaige
Leckverluste laufend ausgleicht. In der Druck- und Heizplatte
befindet sich eine Heizeinrichtung 7. Zusätzlich ist nun eine
Zwangsbewegungseinrichtung für das unter Druck stehende gasförmige
Medium in der Wirkzone vorgesehen. Im dargestellten Ausführungs
beispiel ist hierzu die Druck- und Heizplatte 5 relativ groß be
messen und es ist in ihr ein Ventilator 8 integriert, der über
eine integrierte Druck- und Saugleitung 9 mit der Wirkzone 4 in
Verbindung steht und das unter Druck stehende gasförmige Druck
medium in der Wirkkammer 4 heftig zwangsbewegt, vorzugsweise so
stark, daß hier eine turbulente Strömung eintritt, die zu einer
außerordentlich hohen Wärmeübertragung zwischen der Druck- und
Heizplatte 5 und dem Preßband 1 führt.
Das Ausmaß der Wärmeübertragung läßt sich sowohl über den Betriebs
druck, wie insbesondere auch über die Strömungsgeschwindigkeit sehr
feinfühlig regeln. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist beispiels
weise in denkbar einfacher Weise dadurch für eine stärkere Erwärmung
auf einem ersten Abschnitt der Wirkzone 4, gesehen in Durchlauf
richtung des Werkstückes 3, Sorge getragen, daß hier gegenüber
einem hinteren Abschnitt die Wirkzone 4 bzw. die Druckkammer
durch eine vorspringende Schulter in der Druck- und Heizplatte
5 einen verengten Querschnitt hat, so daß sich in diesem ersten
Werkzonenabschnitt 4 a eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit ein
stellt.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei grund
sätzlich gleichen Vorrichtungsaufbau eine Druck- und Heizplatte 5 a
vorgesehen, der je nach Länge der Wirkzone 4 ein oder mehrere, im
dargestellten Ausführungsbeispiel 2 Zwangsbewegungseinrichtungen
in Form von Ventilatoren 8 a zugeordnet sind, deren
rotierende Flügel 8 b als Flachflügel ausgebildet sind und sich zu
mindest teilweise in die Wirkzone 4 hinein erstrecken.
Beide Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2 bestechen durch
eine kompakte, Wärmeverluste sehr gering haltende und jegliche
Anschlußprobleme vermeidende Bauweise.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten, ebenfalls den gleichen grundsätz
lichen Aufbau habenden Ausführungsbeispiel ist eine vordere Druck
und Heizplatte 5 b gezeigt, bei der aus Raumgründen Zu- und Ablei
tungen 10 aus der Wirkzone 4 unter der Druck- und Heizplatte 5 b
herausgeführt sind. In den Leitungen 10 ist einmal wiederum der
Ventilator 8 eingeschaltet sowie ferner auch der Kompressor 11
angeschlossen, mit dem zugleich auch Leckverluste laufend ergänzt
werden können. Das unter Betriebsdruck stehende z. B. gasförmige
Druckmedium wird auch hier in der Wirkzone 4 unmittelbar beheizt
und seine heftige Zwangsbewegung in dieser Wirkzone 4 bedingt auch
hier die außerordentliche Erhöhung des Wärmeübertragungsvermögens.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ferner illustriert, daß
sich an die Wirkzone 4 mit einer Erwärmung des Preßbandes 1 und
damit des Werkstückes 3 eine Wirkzone 4 a anschließen kann, die
grundsätzlich genau den gleichen Aufbau hat, wobei lediglich
hier die Wärmeübergangsrichtung umgekehrt ist, also eine Kühl
zone gebildet ist, bei der die Druck- und Kühlplatte 5 c mit
einer Kühleinrichtung 7 a versehen ist. In genau der gleichen
Weise wird auch hier zur außerordentlichen Steigerung des Kühl
vermögens das unter Druck stehende gasförmige Medium in der Wirk
zone 4 a heftig zwangsbewegt, wozu wiederum ein Ventilator 8 vor
gesehen ist. Auch hier ist ein Kompressor 11 vorgesehen.
Wenn mit flüssigen Druckmedien gearbeitet wird, treten an die
Stelle der Ventilatoren Pumpen.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß zum Aufbringen
einer Flächenpressung und zur Übertragung von Wärme auf die preß
bandgetriebenen Werkstücke wie bisher in der abgedichteten Wirk
zone 4, 4 a die Flächenpressung durch den Druck eines fluiden
Druckmediums erzeugt wird und die Wirkzone 4, 4 a beheizt bzw.
auch gekühlt wird und daß zusätzlich das unter Betriebsdruck
stehende Druckmedium in der Wirkzone heftig zwangsbewegt wird,
wobei in zweckmäßiger Ausgestaltung die Zwangsbewegung so heftig
durchgeführt wird, daß sich in der Wirkzone für das unter Betriebs
druck stehende Druckmedium turbulente Strömungen ergeben.
Strömungsgeschwindigkeiten von ca. 20 bis 40 m/sec für gas
förmige Druckmedien und von 4 bis 5 m/sec für flüssige
Druckmedien haben sich als sehr zweckmäßig erwiesen.
Die heftige Zwangsbewegung kann vor Ort ausschließlich in der
Wirkzone erfolgen. Es kann aber auch unter Einschluß der
Wirkzone eine Zwangsumwälzung in einem geschlossenen Kreis
lauf vorgesehen sein.
Das Ausmaß der Wärmeübertragung kann man durch Änderung der
Strömungsgeschwindigkeit feinfühlig regeln.
Claims (11)
1. Verfahren zum Aufbringen einer Flächenpressung und Wärme auf
preßbandgetriebene Werkstücke, bei dem in einer abgedichteten,
auf einer Seite von dem Preßband definierten Wirkzone die
Flächenpressung durch den Druck eines fluiden Druckmediums
erzeugt wird und das Druckmedium in der Wirkzone beheizt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das fluide
Druckmedium in der Wirkzone (4, 4 a) zusätzlich heftig zwangs
bewegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
fluide Druckmedium mit turbulenter Strömung zwangsbewegt wird.
3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckmedium Strömungsgeschwin
digkeiten von 2 bis 50, vorzugsweise 20 bis 40 bei gasförmigen
und 4 bis 5 bei flüssigen Druckmedien, m/sec. gegeben werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das fluide Druckmedium vor Ort
in der Wirkzone (4) zwangsbewegt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das fluide Druckmedium in einem
geschlossenen, die Wirkzone einschließenden Kreislauf
zwangsbewegt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausmaß des Wärmeübertragungs
vermögens des Druckmediums durch Variation der Strömungsgeschwin
digkeit steuert.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder
mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Preßband (1),
das eine Seite einer Druckkammer (4, 4 a) begrenzt, die ferner
durch eine angrenzende Druck- und Heiz- bzw. Kühlplatte (5, 5 a,
5 b, 5 c) und einer umlaufenden Dichtung (6) zwischen der Platte
und dem Preßband (1) definiert ist und die mit unter Betriebs
druck stehendem fluiden Druckmedium speisbar ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckkammer (4, 4 a) eine Zwangsbewe
gungseinrichtung (8, 8 a, 8 b) zur Erzeugung einer heftigen
Zwangsbewegung des fluiden Druckmediums zugeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zwangsbewegungseinrichtung ein Ventilator (8) ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ventilator (8) in die Druck- und Heizplatte (5) integriert
ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zwangsbewegungseinrichtung durch ein oder mehrere Ventilatoren
(8 a, 8 b) gebildet ist, deren Flügel (8 b) in die Druckkammer (4)
ragen.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (4) eine Zone (4 a)
verringerten Strömungsquerschnittes aufweist.
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