Vorrichtung zum Erwärmen eines Strangs aus elektrisch leitfähigem Material

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen eines in einem durch Förderbänder gebildeten Kanal geführten Strangs aus einem leitfähigen, sich durch Erwärmen verfestigenden Material, wobei eine Kondensatorplattenanordnung, die an einen Hochfrequenzgenerator angeschlossen ist, elektrisch isoliert gegenüber dem Strang angeordnet ist, wobei die Kondensatorplattenanordnung zwei Paare von Kondensatorplatten aufweist, die mit dem potentialfreien Anschluß des Hochfrequenzgenerators verbunden sind, vorgesehen ist.

[0002] Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP-A-0085318 bekannt, bei der auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Kanals um etwa ihre Länge zueinander versetzt zwei Kondensatorplatten angeordnet sind, die mit einem nicht potentialfreien Anschluß des Hochfrequenzgenerators verbunden sind, während beidseitig benachbart zu den beiden Kondensatorplatten jeweils zwei weitere Kondensatorplatten angeordnet sind, die mit dem potentialfreien Anschluß des Hochfrequenzgenerators verbunden sind und sich soweit entlang des Kanals erstrecken, daß der Strang außerhalb des Erwärmungsbereichs nicht mehr auf Potential liegt. Wie sich jedoch gezeigt hat, ist die Erwärmung des Strangs nicht genügend gleichmäßig und kann infolgedessen zu einer Schalenbildung innerhalb des Strangs führen, wodurch die Homogenität des Endprodukts und damit dessen Festigkeit, wenn es sich beispielsweise um durch Erwärmung zu erhärtende Baustoffe handelt, beeinträchtigt wird. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, daß sich die Felder in der Mitte des Strangs in etwa kompensieren können, während zwischen nebeneinander befindlichen Kondensatorplatten unterschieldicher Polarität im Randbereich des Strangs sehr starke Felder auftreten, so daß die Feldverteilung zur Symmetrieachse in Längsrichtung des Strangs stark unsymmetrisch ist. Wegen der relativ ungleichmäßigen Erwärmung ist außerdem eine sehr große Erwärmungsstrecke erforderlich.

[0003] Aus DE-C-933 046 ist ein als Zylinderkondensator ausgebildeter Durchlaufbehälter für zu trocknendes, körniges und damit loses Schüttgut bekannt. Dabei soll dessen Überhitzung durch ständige, vom Durchlaufbehälter bewirkte Lageänderung des Schüttguts vermieden werden. Zum Erwärmen eines Strangs aus leitfähigem Material ist diese Vorrichtung allerdings ungeeignet.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine gleichmäßige Erwärmung des Strangs ermöglicht und eine Schalenbildung innerhalb des Strangs verhindert.

[0005] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß sich zwischen den Paaren von Kondensatorplatten ein Zylinderkondensator, bestehend aus einer die Förderbänder umschließenden Kondensatorelektrode und mindestens einer im Inneren des Strangs befindlichen Kondensatorgegenelektrode, die im Bereich der umschließenden Kondensatorelektrode angeordnet ist, befindet.

[0006] Zwar ist der Skin-Effekt bei Erwärmungsvorrichtungen mittels hochfrequenter elektrischer Energie normalerweise eine Störung 2. Ordnung, jedoch kann er in Abhängigkeit von der Kondensatorplattengröße zu einem dominanten Effekt werden. Um seine Auswirkung möglichst gering zu halten, ist es daher zweckmäßig, die Kondensatorplatten jeweils aus mehreren, vorzugsweise zwei Teilplatten aufzubauen, die auf gleichem Potential liegen und deren benachbarte Kanten durch einen Schlitz getrennt sind, der vorzugsweise so klein wie möglich gehalten ist.

[0007] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen zu entnehmen.

[0008] Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

[0009] Fig. 1 zeigt im wesentlichen schematisch und perspektivisch eine Bandstranganlage mit einer Vorrichtung zum Erwärmen des Strangs.

[0010] Fig. 2 bis 6 zeigen im wesentlichen schematisch Ausführungsformen von Kondensatoranordnungen.

[0011] Die in Fig. 1 dargestellte Bandstranganlage umfaßt vier Bänder 10, 11, 12 und 13, die derart angeordnet sind, daß sie zwischen sich einen rechteckigen Kanal 14 bilden. Die Bänder 10 bis 13 sind um Rollen 15 geführt und mittels eines nicht darstellten Antriebs synchron angetrieben. Die Bänder 10 bis 13 werden, soweit erforderlich, ferner benachbart zum Kanal 14 durch nicht dargestellte Tragroste abgestützt, während die vertikalen Bänder 12 und 13 zusätzlich über Gleitschienen an ihren Kanten geführt sein können. Das untere horizontale Band 10 ist über das Austrittsende des Kanals 14 hinaus verlängert und über eine Tänzerwalze 16 zur Bandlaufregelung geführt.

[0012] Zwischen den Bändern 10 bis 13 mündet im Eintrittsbereich des Kanals 14 eine Befüllungseinrichtung, z.B. ein Fülltrichter 17, der zweckmäßigerweise etwa mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit zwecks Reinigung aus dem Eintrittsbereich des Kanals 14 herausfahrbar angeordnet ist. Die Austrittsöffnung des Fülltrichters 17 befindet sich im Eintrittsbereich des Kanals 14.

[0013] Am Austrittsende des Kanals 14 ist eine Schneideeinrichtung 18 vorgesehen, die in Vorschubrichtung des Bandes 10 aus einer Ausgangsstellung synchron mit der Vorschubgeschwindigkeit des Bandes 10 verfahrbar und nach Durchführung des Schneidvorgangs in die Ausgangsstellung zurückfahrbar ist. Die Schneideeinrichtung 18 besitzt in der dargestellten Ausführungsform einen Bügel 19, der einen Schneidedraht 19a hin- und herbeweglich sowie in vertikaler Richtung entsprechend dem Schneidfortgang verstellbar aufnimmt und mit einem Schlitten 20 verfahrbar ist.

[0014] Nachfolgend zur Schneideeinrichtung 18 kann eine Bandwiegestrecke vorgesehen sein.

[0015] Die Bänder 10 bis 13 bestehen aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoff, während benachbart zu den Bändern 12 und 13, und zwar auf Außenseiten der Bandteile, die den Eingangsbereich des Kanals 14 bilden, eine schematisch dargestellte Kondensatorplattenanordnung 21 vorgesenen ist, die über entsprechende Leitungen 22 mit einem Hochfrequenzgenerator 23 verbunden sind.

[0016] Wird eine Rohmischung, beispielsweise bestehend aus Quarzsand, Kalk, Wasser, Zement mit einem Beschleuniger/Verzögerer-System und Schaum zur Herstellung von Kalksilikatsteinen in den Fülltrichter 17 eingefüllt, gelangt die Rohmischung in den Kanal 14 und wird durch die Bänder 10 bis 13 auf dem vorbestimmten Kanalquerschnitt gehalten. Über die Kondensatorplattenanordnung 21 erfolgt die Erwärmung der Rohmischung im Kanal 14 beispielsweise auf eine Temperatur von 50°C, so daß sich die Rohmischung aufgrund der dadurch in Gang gesetzten festigkeitsbildenden Reaktionen des Zements verfestigt.

[0017] Der sich verfestigende Strang aus Rohmischung im Kanal 14 wird durch die Bänder 10 bis 13 zum Austrittsende des Kanals 14 gefördert. Eine Relativbewegung zwischen dem Strang und den Bändern 10 bis 13 sowie unter den Bändern 10 bis 13 untereinander findet hierbei nicht statt, so daß auch die Verschleißprobleme minimal sind.

[0018] Um am Austrittsende des Kanals 14 ein leichtes Lösen der Bänder 10 bis 13 von dem verfestigten Strang zu erreichen, werden die Bänder 10 bis 13, bevor sie zum Kanal 14 umgelenkt werden, durch Sprüheinrichtungen 24 mit einem Trennmittel besprüht. Außerdem sind Abstreifer 25 vorgesehen, die eventuell anhaftendes Material von den Bändern 10 bis 13 entfernen.

[0019] Nach Austritt des verfestigten Strangs aus dem Kanal 14 wird dieser durch das untere Band 10 weitertransportiert und mittels der Schneideeinrichtung 18 in einzelne Steinrohlinge 26 zerteilt. Die vereinzelten Steinrohlinge 26 können dann gegebenenfalls auf einer Bandwiegestrecke gewogen werden, um auf diese Weise die Zusammensetzung der Rohmischung nachregeln zu können, um eine möglichst gleichmäßige Scherbenrohdichte der Steinrohlinge 26 zu erzielen.

[0020] Ferner läßt sich die Abwärme des Hochfrequenzgenerators 23 nutzen, indem durch die Generatorkühlung erzeugte Warmluft etwa mittels einer Haube auf die Steinrohlinge 26 geblasen wird, um diese nachzuhärten, so daß diese eine für einen nachfolgenden Transport zu einem Autoklaven ausreichend hohe Festigkeit besitzen, die jedoch nicht voll durch die Erwärmung im Bereich der Kondensatorplattenanordnung 21 erzeugt werden muß. Die Länge des Kanals 14 ist derart bemessen, daß der austretende Strang eine gewünschte Festigkeit aufweist, die gegebenenfalls durch die Nachwärmung mit Warmluft von der Generatorkühlung oder auch einer sonstigen Wärmequelle auf den notwendigen Wert erhöht wird.

[0021] Der Bereich des Kanals 14 wird zweckmäßigerweise in einem nicht dargestellten auf Erdpotential befindlichen Gehäuse untergebracht, das vom Fülltrichter 17 bis zur Schneideeinrichtung 18 reicht.

[0022] Um andere Formate herstellen zu können, ist es zweckmäßig, wenn die Bänder 10 bis 13 mit ihren Rollen 15 sowie Tragrosten und Gleitführungen in bezug auf ihre Bandebenen verstellbar sind, um so den Querschnitt des Kanals 14 ändern zu können. Die Länge der Rohlinge 26 kann durch den Takt der Schneideeinrichtung 18 verändert werden.

[0023] Zweckmäßigerweise ist die Vorschubgeschwindigkeit der Bänder 10 bis 13 regelbar, und zwar insbesondere stufenlos regelbar, um die Vorschubgeschwindigkeit an die Aufheizgeschwindigkeit und die Größe der Kondensatorplattenanordnung 21 entsprechend anpassen zu können.

[0024] Die Bandstranganlage eignet sich beispielsweise zur Herstellung von Rohlingen für Wandbausteine, insbesondere Leichtbausteine, etwa auf Basis von Kalksilikat, Gas- oder Schaumbeton oder aus grobkeramischem Material, wobei die Rohmischung große Anteile Schaum und Wasser enthält, so daß Scherbenrohdichten bis herab zu 0,2 g/cm³ erzielt werden.

[0025] Bei der in der Querschnittsdarstellung von Fig. 2 bzw. Fig. 3 dargestellten Kondensatorplattenanordnung 21 sind an den Bändern 12 bzw. 13 anliegend mit Abstand zueinander zwei Paare von einander gegenüberliegenden Kondensatorplatten 30 vorgesehen, zwischen denen ein Zylinderkondensator, bestehend aus einer die Förderbänder 10, 11, 12, 13 umschließenden Kondensatorelektrode 31 und einer im Inneren des Strangs befindlichen Kondensatorgegenelektrode 32, die im Bereich der umschließenden Kondensatorelektrode 31 angeordnet ist, so daß in Längsrichtung des Kanals 14 auf den beiden gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Kondensatorplatte 30, die Kondensatorelektrode 31 und eine Kondensatorplatte 30 aufeinander folgen. Die äußeren Kondensatorplatten 30 sind an den potentialfreien Anschluß (0) des Hochfrequenzgenerators 23 angeschlossen und erstrecken sich dabei soweit entlang des Kanals 14, daß die vom Zylinderkondensator ausgehenden Streufelder von den Kondensatorplatten 30 auf beiden Seiten aufgenommen werden, so daß der Strang innerhalb des Kanals 14 außerhalb des Erwärmungsbereichs berührungsspannungsfrei ist. Die Kondensatorelektrode 31 ist an den anderen nicht potentialfreien Anschluß (+) des Hochfrequenzgenerators 23 angeschlossen. Die Kondensatorgegenelektrode 32 ist an den potentialfreien Anschluß (0) des Hochfrequenzgenerators 23 angeschlossen.

[0026] Die Kondensatorgegenelektrode 32 ist gegenüber dem im Kanal 14 befindlichen Strangmaterial durch eine Hülle 40 aus isolierendem Kunststoff geschützt, wobei die äußere Kondensatorelektrode 31 und die innere Kondensatorgegenelektrode 32 auf unterschiedlichem Potential liegen oder auch symmetrischem Nullpotential.

[0027] Gemäß Fig. 4 kann die Kondensatorelektrode 31 (und eventuell auch die Kondensatorplatten 30) aus mehreren, benachbart zueinander angeordneten Teilplatten 31a, 31b bestehen, um den Skin-Effekt im Strangmaterial so gering wie möglich zu halten. Die Teilplatten 31a, 31b liegen auf gleichem Potential, und ihre benachbarten Kanten sind durch einen Schlitz 37 getrennt, der infolge gleichen Potentials so eng wie möglich sein kann.

[0028] Wie in Fig. 5 dargestellt, ist es zweckmäßig, in bezug auf den Strang etwas konkav ausgebildete Kondensatorplatten 30, 31 zu verwenden, wodurch ebenfalls ein Beitrag zur Homogenisierung des Feldes erhalten wird. Außerdem kann die Konkavität der Kondensatorplatte 30, 31 mit einem Material 41 mit möglichst hoher Dielektrizitätskonstante ausgefüllt sein, so daß ihre dem entsprechenden Band 10, 11, 12 oder 13 zugewandte Fläche plan ist und an diesem anliegt. Während Kunststoffe eine Dielektrizitätskonstante in der Gößenordnung von etwa 2 bis 4 aufweisen (bei einem Verlustfaktor tg δ, der extrem niedrig ist, so daß sich der Kunststoff praktisch auch nicht erwärmt), sind hier Materialien, wie Calciumtitanat, vorgesehen, deren Dielektrizitätskonstante sehr viel größer als 1 ist. Außerdem zeigen diese Materialien hohe Formstabilität und einen geringen Temperaturausdehnungskoeffizienten.

[0029] Fig. 6 zeigt den normierten Potentialverlauf zwischen zwei gegenüberliegenden Kondensatorplatten für eine Kunststoffschicht zwischen Strang und Kondensatorplatte (gestrichelt) und für ein Material 41 mit hoher Dielektrizitätskonstante zwischen Strang und Kondensatorplatte (durchgezogen). Ersichtlich ergibt sich im letzteren Falle ein sehr viel kleinerer Spannungsabfall über den Kondensatorplatten, was die Betriebssicherheit deutlich erhöht. Das Stranggut hat zumindest bei den vorstehend angesprochenen Anwendungsfällen eine Dielektrizitätskonstante von ca. 40 bis 80 und einen nennenswerten Verlustfaktor tg δ, d.h. das Stranggut ist mittels eines Hochfrequenzfeldes besonders gut erwärmbar.

[0030] Außerdem ist es zweckmäßig, die Kondensatorplatten an der den Bändern zugewandten Seiten mit einer Kunststoffschicht zu versehen bzw. die Kondensatorplatten in Kunststoff einzubetten, um den Verschleiß der sich an den Kondensatorplatten entlang bewegenden Bänder gering zu halten. Diese Kunststoffbeschichtung sollte jedoch so dünn wie möglich sein, um das Spannungsprofil nicht zu stark zu beeinflussen. Zum selben Zweck kann das Material 41 an der dem Band zugekehrten Seite geschliffen und poliert sein.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Erwärmen eines in einem durch Förderbänder (10 bis 13) gebildeten Kanal (14) geführten Strangs aus einem leitfähigen, sich durch Erwärmen verfestigenden Material, wobei eine Kondensatorplattenanordnung (21), die an einen Hochfrequenzgenerator (23) angeschlossen ist, elektrisch isoliert gegenüber dem Strang angeordnet ist, wobei die Kondensatorplattenanordnung (21) zwei Paare von Kondensatorplatten (30) aufweist, die mit dem potentialfreien Anschluß des Hochfrequenzgenerators (23) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Paaren von Kondensatorplatten (30) ein Zylinderkondensator bestehend aus einer die Förderbänder (10 bis 13) umschließenden Kondensatorelektrode (31) und mindestens einer im Inneren des Strangs befindlichen Kondensatorgegenelektrode (32), die im Bereich der umschließenden Kondensatorelektrode (31) angeordnet ist, befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorplatten der umschließenden Kondensatorelektrode (31) aus mindestens zwei Teilplatten (31a, 31b) besteht, die durch einen Spalt (37) getrennt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorplatten der umschließenden Kondensatorelektrode (31) in Richtung auf den Strang konkav ausgebildet sind, wobei die Konkavität mit einem elektrisch isolierenden Material ausgefüllt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch isolierende Material eine Dielektrizitätskonstante sehr viel größer als 1, vorzugsweise größer als 100 aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich bezüglich des Strangs gegenüberliegenden Kondensatorelektroden (31, 32) symmetrisch zum Nullpotential beaufschlagbar sind.

Claims

1. Device for heating a web which is guided in a channel (14) formed by conveyor belts (10 to 13) and which comprises a conductive material which solidifies by heating, a capacitor plate arrangement (21) which is connected to a radio-frequency generator (23) being disposed to be electrically insulated in relation to the web, the capacitor plate arrangement (21) exhibiting two pairs of capacitor plates (30) which are connected to the floating connection of the radio-frequency generator (23), characterized in that a cylindrical capacitor comprising a capacitor electrode (31), surrounding the conveyor belts (10 to 13), and at least one capacitor counter electrode (32) which is situated within the web and which is disposed in the region of the surrounding capacitor electrode (31) is situated between the pairs of capacitor plates (30).

2. Device according to Claim 1, characterized in that the capacitor plates of the surrounding capacitor electrode (31) comprise at least two partial plates (31a, 31b) which are separated by a gap (37).

3. Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the capacitor plates of the surrounding capacitor electrode (31) are designed to be concave in the direction towards the web, the concavity being filled with an electrically insulating material.

4. Device according to Claim 3, characterized in that the electrically insulating material exhibits a dielectric constant which is very much greater than 1, preferably greater than 100.

5. Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the capacitor electrodes (31, 32) which are situated opposite one another with respect to the web can be acted upon symmetrically in relation to the zero potential.

Revendications

1. Dispositif pour le réchauffage d'un boudin, constitué en un matériau électriquement conducteur qui se solidifie par échauffement, transporté dans un canal (14) formé par des tapis transporteurs (10 à 13), dans lequel est prévu un agencement (21) de plaques de condensateur connecté à un générateur haute fréquence (23) et disposé de manière électriquement isolée par rapport au boudin, l'agencement (21) de plaques de condensateur présentant deux paires de plaques de condensateur (30) qui sont connectées à la borne de potentiel nul du générateur haute fréquence (23), caractérisé en ce qu'un condensateur cylindrique, constitué par une électrode de condensateur (31) qui enveloppe les tapis transporteurs (10 à 13) et par au moins une contre-électrode de condensateur (32) disposée à l'intérieur du boudin dans la zone de l'électrode de condensateur enveloppante (31), est disposé entre les paires de plaques de condensateur (30).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques de condensateur de l'électrode de condensateur enveloppante (31) sont constituées par au moins deux plaques partielles (31a, 31b) qui sont séparées par une fente (37).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les plaques de condensateur de l'électrode de condensateur enveloppante (31) présentent une concavité en direction du boudin, cette concavité étant remplie par un matériau électriquement isolant (41).

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau électriquement isolant présente une constante diélectrique nettement supérieure à 1, de préférence supérieure à 100.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les électrodes de condensateur (31, 32) se faisant face par rapport au boudin peuvent être portées à des potentiels symétriques par rapport au potentiel nul.

Zeichnung