DE4200273C2 - Kühlvorrichtung für fortlaufend stranggepreßte (extrudierte) Kunststoff- oder Gummiwerkstoffe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Kühlvorrichtung für fortlaufend stranggepreßte (extrudierte) Kunststoff- oder Gummiwerkstoffe, bei der das stranggepreßte Gut in einer Kühlwasser aufnehmenden Kühlrinne geführt ist.

Üblicherweise werden stranggepreßte Werkstoffe, die bei Kabeln z. B. als Mantel oder Isoliermaterialien verwendet werden, aus denen aber auch Rohre oder Profile beliebiger Art bestehen können, in sogenannten Kühlrinnen von der Preß- oder Extrusionstemperatur auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei die Kühlrinnen entweder mit Wasser geflutet werden oder in den Kühlrinnen Sprühdüsen angeordnet sind, die auf diesem Wege das Kühlwasser an die Oberfläche des durchlaufenden Gutes heranbringen. Während man früher nach dem Kühlungsprozeß das erwärmte Wasser in die Kanalisation einleitete oder wieder dem Erdreich oder den Flüssen zuführte, verfügen modernere Anlagen über Rückkühleinrichtungen, die nach dem Verdunstungsprinzip arbeiten bzw. mit zentralen Kühlaggregaten ausgestattet sind. Um Schrumpfeffekte im oder am zu kühlenden Gut zu unterbinden, hat man auch schon das Kühlwasser in einzelnen Bereichen der Kühlstrecke unterschiedlich erwärmt, die Erwärmung erfolgte auf elektrischem Wege. Innerhalb der Kühlrinnen bekannter Bauart wird das stranggepreßte Gut über Rollen, Gleitbleche oder Profile geführt, die dann jeweils einzeln dem durchflaufenden Gut, beispielsweise dem Kabel oder dem Rohr, angepaßt werden müssen.

Nachteilig bei diesen bekannten Kühlsystemen ist der anlagenbedingte hohe Wasser- und Energieverbrauch, nachteilig ist aber auch, daß die Fertigungsqualität bei schwankenden Umgebungstemperaturen negativ beeinflußt wird.

Bekannt ist auch bereits ein Verfahren (DE 36 23 257 C2) sowie eine Vorrichtung zum Abkühlen und Transportieren von Strängen aus thermoplastischem Material, wobei die Stränge auf ein Förderband abgelegt werden, das dann einschließlich der darauf abgelegten Stränge mit Wasser besprüht wird. Eine Kühlrinne, innerhalb der stranggepreßtes Gut abgekühlt wird, ist hierbei nicht vorgesehen.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren (DE-AS 17 53 526) wird zur Herstellung von Rundstäben aus einem Polymermaterial dieses durch eine Lochscheibe hindurch zu Fäden gepreßt und diese Fäden dann anschließend wieder zu einem einheitlichen Gebilde kompaktiert. Vorgesehen ist nun, daß diese Kompaktierung mittels entsprechender Kalibrierdüsen mehrfach vorgenommen wird, wobei nach jedem Kalibriervorgang der Strang abgekühlt wird. DIese Vorgehensweise entspricht der Hintereinanderschaltung mehrerer Ver- oder Bearbeitungseinheiten mit anschließender Kühlung.

Ausgehend von diesen gängigen Kühlsystemen für das Abkühlen von extrudierten Werkstoffen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine den heutigen Qualitätsanforderungen entsprechende Kühleinrichtung zu schaffen, die zudem durch Einsparung von Energie und Herabsetzung des Kühlwasserbedarfes wirtschaftlich arbeitet.

Gelöst wird diese Aufgabe bei der eingangs genannten Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung dadurch, daß die durch die Kühlrinne vorgegebene Kühlstrecke in einzelne Kühlabschnitte unterteilt ist, von denen jeder in einer Teilkühlrinne Sprühdüsen für das Kühlwasser aufweist, wobei die Kühlwasserversorgung der einzelnen Kühlabschnitte von den jeweils benachbarten Kühlabschnitten getrennt und in sich geschlossen ist und die Kühlwassertemperaturen der einzelnen Kühlabschnitte unabhängig voneinander regelbar sind. Diese Unterteilung der Gesamtkühlstrecke in für sich einzeln steuer- oder regelbare einzelne Kühlabschnitte läßt eine optimale Anpassung der Kühlung an die gewünschte Produktqualität zu. Je nach äußeren Abmessungen, Werkstoffzusammensetzung sowie Eigenschaftsbild des fertigen Produktes können längs der Kühlstrecke unterschiedliche Kühlbedingungen geschaffen werden. Der kompakte Aufbau jeder Teilkühlstrecke ermöglicht eine gute Isolierung und größere Energieverluste werden vermieden.

Die Anlage nach der Erfindung arbeitet umweltfreundlich, an Energie wird erheblich eingespart und es müssen lediglich die durch Verdunstung verlorengehenden Wassermengen in einem solchen Kühlsystem ergänzt werden.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß die Oberfläche des stranggepreßten Gutes, das beispielsweise ein elektrisches Kabel sein kann, intensiv gekühlt wird. Voraussetzung hierfür schaffen die nach einem weiteren Erfindungsgedanken am Umfang des stranggepreßten Gutes verteilt angeordneten Sprühdüsen. Die am Umfang verteilt angeordneten Sprühdüsen sorgen für eine ständige intensive Wärmeabfuhr vom stranggepreßten Gut, und die Wärmeabstrahlung behindernden Wasserfilme, die sich bei einer Führung des stranggepreßten Gutes in einer mit Wasser gefüllten Kühlrinne ergeben, sind von vornherein ausgeschlossen.

In der Kühlrinne selbst wird das zu kühlende Gut mit Hilfe von Rollen, Gleitblechen oder sonstigen Profilen geführt, die dem jeweiligen Durchmesser des stranggepreßten Gutes anzupassen sind, sofern man Beschädigungen an der Oberfläche des durchlaufenden Gutes vermeiden will. Hier schafft die Erfindung eine weitere Verbesserung, indem die Teilkühlrinnen einschließlich der Sprühdüsen sowie der Führung für das stranggepreßte Gut jede für sich höhenverstellbar sind. Damit ist von Teilabschnitt zu Teilabschnitt eine gleichmäßige Anpassung an die geometrischen Abmessungen des zu kühlenden Gutes möglich.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens ist jedem Einzelabschnitt ein Sensor zur Temperaturmessung der Oberfläche des Gutes zugeordnet. Wird, wie weiterhin vorgesehen, die Intensität der Kühlung in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur des stranggepreßten Gutes gesteuert, dann kann die Temperatur des Kühlwassers über Temperaturregler optimal eingestellt werden.

Die jedem Einzelabschnitt zugeordnete Kühlwasserversorgung besteht vorteilhaft aus einem Kühlwasservorrat, einer Umwälzpumpe sowie einem Wärmetauscher. Die Einzelabschnitte der Kühlstrecke bilden demnach ein in sich geschlossenes System, lediglich an den Enden der Kühlrinne verdunstendes Kühlwasser muß ergänzt werden.

Verunreinigungen, die beim Strangpressen oder Extrudieren der Kunststoff- oder Gummiwerkstoffe in das Kühlwasser gelangen, werden durch jedem Kühlwasserversorgungssystem zugeordnete gesonderte Filtereinrichtungen ausgeschieden. Zweckmäßig sind diese Filtereinrichtungen großflächige, schnell auswechselbare Filter, die im zurückströmenden Kühlwasser angeordnet sind. Gegebenenfalls nachgeschaltete Feinfilter verhindern das Zusetzen der Sprühdüsen. Die zur Rückkühlung des Kühlwassers in den einzelnen in sich geschlossenen Kühlwasserversorgungssystemen angeordneten Wärmetauscher sind im Kühlwasserauffangbecken angeordnet, hierzu können bekannte Einrichtungen verwendet werden. Desgleichen ist es möglich, die bei der Rückführung der Temperatur des Kühlwassers gewonnene Energie zur Warmwasseraufbereitung oder Raumbeheizung zu nutzen. Auch diese Maßnahme trägt zur weiteren Verbesserung der Wärmebilanz der Kühlvorrichtung nach der Erfindung bei.

Die Erfindung sei anhand der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, besteht jeder Einzelabschnitt der Kühlstrecke aus einem raumfest gelagerten Behälter 1 mit einem Kühlwasservorrat 2, einer Umwälzpumpe 3 für das Kühlwasser sowie einem Wärmetauscher 4. Zu jedem Einzelabschnitt der Kühlstrecke, der nach der Erfindung in kompakter Bauweise ausgeführt ist, gehört auch ein Kühlrinnenabschnitt 5. An der Stelle 6 ist der Kühlrinnenabschnitt 5 unterbrochen, das stranggepreßte oder extrudierte Produkt ist hier frei geführt, um die Möglichkeit zu geben, die Oberflächentemperatur des Produktes mittels des Sensors 7, der beispielsweise auf Infrarotbasis arbeitet, zu messen. Abgeschlossen nach außen ist der Kühlrinnenabschnitt durch einen nicht näher bezeichneten Deckel, der es gestattet, das stranggepreßte Gut von oben her in den Kühlrinnenabschnitt 5 einzuführen und auf die Führungen 8, die Rollen, Walzen, Profile oder Gleitbleche sein können, aufzulegen.

Die Teilkühlrinne 5 ist höhenverstellbar gelagert, hierzu dienen die beidseitig des Behälters 1 angeordneten Verstelleinrichtungen 9 und 10, die z. B. von Hand bewegt für eine Bewegung der Teilkühlrinne 5 in Pfeilrichtung sorgen. Zweckmäßig kann es jedoch oft sein, diese Verstellung zur Anpassung der Führungen 8 an den jeweiligen Durchmesser des stranggepreßten oder extrudierten Gutes automatisch durchführen zu lassen und die Verstellhöhe in der einen oder anderen Richtung über ablesbare Mikrometer anzuzeigen.

Die Umwälzpumpe 3 saugt über den Anschlußstutzen 11 das Kühlwasser aus dem Kühlwasservorrat 2 an und fördert es in die Spritzdüsen 12, von denen in der Fig. 2 innerhalb der Teilkühlrinne 5 vier am Umfang des stranggepreßten Gutes verteilt angeordnet sind. Das überschüssige vom stranggepreßten Gut erwärmte Kühlwasser wird an der Stelle 6 aus der Kühlrinne nach außen und zum Kühlwasservorrat zurückgeleitet. Hierzu durchströmt das überschüssige Kühlwasser zunächst einen Grobfilter 13, wird dann über den Wärmetauscher 4 geleitet und schließlich vor dem Rückfluß in den eigentlichen Wasservorrat 2 noch einmal über einen Feinfilter 14 geführt, der ebenso wie der Grobfilter 13 großflächig ausgeführt ist. Angeschlossen an den Wärmetauscher 4 ist eine Wärmepumpe 15, die geeignet ist, die im Wärmetauscher 4 aufgenommene Wärmemenge einer weiteren Nutzung zuzuführen.

Die kompakte Ausführung der Kühlvorrichtung nach der Erfindung sieht einen geschlossenen Kühlwasserkreislauf vor, lediglich durch Verdunstung verbrauchtes Kühlwasser muß ergänzt werden. Zur regelmäßigen Kontrolle des Kühlwasserstandes dient eine Schwimmermeßvorrichtung 16, die in bekannter Weise ausgebildet ist und Verlustmeldungen an Kühlwasser durch Steuerung der entsprechenden Zuflußmenge an neuem Wasser kompensiert.

Die Fig. 2, eine Schnittzeichnung durch die Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, veranschaulicht die Kühlrinne mit einem nach oben abnehmbaren Deckel 17. Im Innern dieser Teilkühlrinne 5, die nur ein Teilstück der Gesamtkühlstrecke ausmacht, sind in Abständen längs dieses Kühlrinnenabschnittes die Führungen 8 angeordnet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Gleitbleche ausgebildet sind. Die Verstelleinrichtung 9 weist zusätzliche Stützelemente 18 für die Teilkühlrinne 5 auf, eine schwalbenschwanzförmige Verbindung 19 zur Führungsplatte 20 der Teilkühlrinne 5 sorgt für den notwendigen Kraftschluß zur Verstellung in Pfeilrichtung.

Ansaugstutzen für das Kühlwasser, Umwälzpumpe und Wärmepumpe für den Wärmetauscher weisen die gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 auf, wo deren Funktion ausführlich beschrieben ist.

Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Kühl­ vorrichtung. Sie verdeutlicht vor allem die räumliche Zuordnung des erfindungsgemäß aufgebauten kompakten Kühlsystems mit dem im Behälter 1 zur Teilkühlrinne 5. Der Behälter 1 mit dem zur Durchführung der Erfindung wesentlichen Aggregaten ist seitlich neben der Kühlrinne angeordnet, das hat wesentliche Vorteile bei der Installation der Anlage, aber auch bei der Kontrolle und Wartung der Kühlvorrichtung. Die Fig. 3 macht zudem die Anordnung der Führungen 8 längs der Kühlrinne deutlich. Die Anpassung an den jeweiligen Durchmesser z. B. eines Kabels oder Rohres erfolgt durch die beschriebenen Verstelleinrichtungen 9 bzw. 10.

Die Fig. 4 schließlich macht deutlich, worauf es bei der Erfindung ankommt, nämlich eine Kühlstrecke beliebiger Länge systematisch in Teilkühlstrecken aufzuteilen, wobei jede Teilkühlstrecke als geschlossenes System arbeitet, um so optimale Bedingungen für den Strangpreß- oder Extrusionsvorgang zu gewährleisten. Dabei sind die Energieverluste auf ein Minimum reduziert, und eine Anpassungsmöglichkeit an beliebige Durchmesser des stranggepreßten Gutes sowie an die für jeden Werkstoff unterschiedliche Voraussetzung zur Optimierung des Fertigungsablaufes ist gegeben.

Längs der Gesamtkühlstrecke in Reihe angeordnet sind die Behälter 1, 1′, 1′′ usw. mit den entsprechenden Teilkühlrinnen 5, 5′ und 5′′ usw. Jede einzelne Teilkühlrinne ist wiederum höhenverstellbar gelagert, wie die entsprechenden und mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Verstelleinrichtungen verdeutlichen. Jede Einheit besitzt den Wasservorrat 2, 2′, 2′′ usw. sowie die für den geschlossenen Wasserkreislauf erforderlichen Aggregate, wie z. B. Ansaugstutzen, Umwälzpumpe, Wärmetauscher, Filter. Vorteilhaft für die Kühlvorrichtung ist ferner, daß jede einzelne Teileinrichtung auch mit Sensoren 7, 7′ 7′′ usw. ausgestattet ist, um Abschnitt für Abschnitt die jeweilige Außentemperatur des stranggepreßten Gutes zu ermitteln, um danach die an der betreffenden Stelle der Kühlstrecke optimalen Kühlbedingungen einzustellen.

Claims (8)

1.Kühlvorrichtung für fortlaufend stranggepreßte (extrudierte) Kunststoff- oder Gummiwerkstoffe, bei der das stranggepreßte Gut in einer Kühlwasser aufnehmenden Kühlrinne geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Kühlrinne vorgegebene Kühlstrecke in Einzelabschnitte unterteilt ist, von denen jeder in einer Teilkühlrinne Sprühdüsen für das Kühlwasser aufweist, wobei die Kühlwasserversorgung der einzelnen Kühlabschnitte von den jeweils benachbarten Kühlabschnitten getrennt und in sich geschlossen ist und die Kühlwassertemperaturen der einzelnen Kühlabschnitte unabhängig voneinander regelbar sind.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüsen am Umfang des stranggepreßten Gutes verteilt angeordnet sind.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkühlrinnen einschließlich Sprühdüsen und Führungen für das stranggepreßte Gut jede für sich höhenverstellbar sind.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem einzelnen Kühlabschnitt ein Sensor zur Temperaturmessung der Oberfläche des Gutes zugeordnet ist.

5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Kühlung bzw. die Wassertemperatur in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur des stranggepreßten Gutes steuerbar ist.

6. Kühlvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die jedem einzelnen Kühlabschnitt zugeordnete Kühlwaserversorgung aus einem Kühlwasservorrat, einer Umwälzpumpe sowie einem Wärmetauscher besteht.

7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher im Auffangbehälter für das rückströmende Kühlwasser angeordnet ist.

8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kühlwasserversorgung eine gesonderte Filtereinrichtung im Kühlwasserkreislauf aufweist.