[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen und/oder Einbrennen einer auf ein
metallisches Band aufgebrachten Beschichtung, wobei das Band kontinuierlich durch
einen an zwei Stirnseiten offenen und ansonsten geschlossenen Kanal aus plattenförmigen
Wandungen hindurchgeführt und während des Durchlaufs erhitzt wird, wodurch die Beschichtung
trocknet und/oder einbrennt, wobei in dem Band Wirbelströme durch ein Magnetfeld induziert
werden, das mittels mindestens einer Spule erzeugt wird, die koaxial zu dem Kanal
ausgerichtet ist und diesen umschließt.
[0003] Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden beispielsweise beim Lackieren von verzinkten
Stahlbändern angewendet, die zum Beispiel als Verkleidungsplatten im Fassadenbau eingesetzt
werden. Der Beschichtungsvorgang kann aus mehreren, hintereinander ablaufenden Stufen
bestehen, beispielsweise einer Grundierung und einer oder mehreren anschließenden
Deckbeschichtungen.
[0004] Der Kanal wird in der Regel in der Bewegungsrichtung des Bandes von einem durch ein
Gebläse erzeugten Luftstrom durchströmt, der zum Abführen der beim Trocknungs- und/oder
Einbrennvorgang entstehenden Gase dient. Diese Gase enthalten in der Regel organische
Lösungsmittel, die zusammen mit dem Abluftstrom einer thermischen oder einer regenerativen
Nachverbrennungsanlage zwecks Oxidation der Schadstoffe zugeführt werden, bevor die
solchermaßen gereinigte Luft der Atmosphäre bzw. zu einem Teilvolumenstrom wieder
dem Kanal zugeführt wird.
[0005] Die Wandungen der bekannten in der Regel senkrecht ausgerichteten Kanäle bestehen
häufig aus Aluminium, da bei diesem nicht ferromagnetischen Material die unerwünschte
Induktion durch das Magnetfeld der Spulen gering gehalten wird. Um die nicht erwünschte
Induktion in den Kanalwandungen weiter zu minimieren, ist sogar angedacht worden,
die Kanalwandungen aus einem hochtemperaturfesten Kunststoffmaterial herzustellen.
[0006] Ein Problem der bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist darin zu sehen, daß eine
Kondensation der aus der Beschichtung während des Trocknungsvorgangs ausdampfenden
Lösungsmittel in jedem Bereich des Kanals verhindert werden muß. Während diese Bedingung
in der Nähe des Bandes, in dem die höchste Temperatur herrscht, immer erfüllt ist,
sind insbesondere die Oberflächen der Wandungen als kälteste Zonen des Kanals für
Kondensationsprozesse besonders gefährdet. Je nach verwendetem Lösungsmittel liegt
dessen Kondensationstemperatur im Bereich von ca. 150 °C oder sogar darüber.
[0007] Um eine Kondensation zu verhindern, wird in der Regel erhitzte Luft durch den Kanal
hindurchgeleitet. Um die Wärmeverluste durch die Wandungen, die insbesondere bei einer
Verwendung von Aluminium eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit besitzen, zu reduzieren,
ist die Außenseite der Wandungen vollflächig mit einer Isolierschicht umgeben. Diese
Isolierschicht wird von den in geeigneten Abständen in Längsrichtung des Kanals verteilt
angeordneten Spulen umschlossen. Die Spulen selbst, die insbesondere bei einer hochfrequenten
Betriebsweise nur aus einer einzigen Windung bestehen und aus einem abgekanteten Blechstreifen
gebildet sind, sind an ihrer Außenseite mit von Wasser durchflossenen Rohrleitungen
versehen, durch die Wärme abgeführt werden kann.
[0008] Die vergleichsweise große Länge derartiger Kanäle, die in der Regel im Bereich zwischen
10 und 20 Meter liegt, sowie die schlechte Zugänglichkeit des Kanalinnern machen eine
kontrollierte Temperaturerfassung in sämtlichen Bereichen der Kanalwandungen nahezu
unmöglich. Die Wandtemperatur wird in der Regel über die Temperatur des zugeführten
Gasstroms geregelt, der mit einer Geschwindigkeit von mehr als 30 Meter pro Sekunde
durch den Kanal geführt wird. Dabei kommt es zu einem konvektiven Wärmeübergang von
dem Gas auf die Kanalwandung. Infolge der über die Länge des Kanals abnehmenden Gastemperatur
herrschen die niedrigsten Temperaturen meistens im Bereich des Endes des Kanals, an
dem das Band und der Gasstrom diesen wieder verlassen. In der Regel wird die dort
erfaßte Wandtemperatur als Maßstab für die Wandtemperatur über die gesamte Kanallänge
genommen. Die Geschwindigkeit und Güte einer Regelung der Wandtemperatur über den
Volumenstrom, das heißt die Geschwindigkeit, sowie die Temperatur des zugeführten
Gases ist insgesamt als unbefriedigend anzusehen.
[0009] Die Schrift
US-A-4 849 598 (D2) offenbart ein diskontinuierliches Verfahren zum Trocknen und/oder Einbrennen
der Lackierung von Fahrzeugkarosserien, wobei die dazu benötigte Wärme durch Induktion
von Wirbelströmen entweder in der Karosserie oder alternativ in einer die Karosserie
umgebenden Kanalwand erzeugt wird.
[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Trocknen und/oder Einbrennen einer auf metallisches Band aufgebrachten Beschichtung
vorzuschlagen, bei dem sich auch bei wechselnden Durchströmungsbedingungen eine bestimmte
Mindesttemperatur an den Wandungen des Kanals über dessen gesamter Länge sicherstellen
läßt.
[0011] Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß zwischen 3% und 10% der von der Spule abgegebenen magnetischen
[0012] Leistung von den Wandungen des Kanals aufgenommen wird und dort zu einer Erhitzung
führt.
[0013] Im Gegensatz zu der bei Verfahren nach dem Stand der Technik verfolgten Strategie
wird die durch Wirbelstrominduktion in den Kanalwandungen in Wärme umgesetzte Leistung
nicht minimiert, sondern gegenüber den bekannten Verfahren ganz bewußt angehoben,
um in Folge der in dem Wandungsmaterial induzierten Ströme eine Temperaturerhöhung
der Kanalwandung zu erzielen. Da die Spulen in der Regel in gleichmäßigen Abständen
über die gesamte Länge des Kanals verteilt angeordnet sind, läßt sich mit Hilfe des
für die Induktion in den Wandungen abgezweigten Spulenleistung eine Erwärmung der
Kanalwandung über die gesamte Kanallänge erreichen. Diese Erwärmung ist über die gesamte
Kanallänge sehr gleichmäßig, so daß größere Temperaturschwankungen nicht auftreten.
Aufgrund der vergleichsweise geringen Wandungsstärke erfolgt die Aufheizung sehr schnell
und aufgrund der vergleichsweise geringen thermischen Trägheit läßt sich die Temperatur
der Wandung bedarfsweise sehr schnell und mit geringer Regelabweichung auf einen bestimmten
Sollwert einregeln.
[0014] Die Erfindung basiert somit auf der Erkenntnis, daß die von den Kanalwandungen aufgenommene
und dort in Wärme umgesetzte Spulenleistung keine Verlustleistung darstellt, sonder
nutzbringend in das von der Bilanzgrenze "Außenseite der Kanalwandung" definierte
System eingebracht wird. Vorzugsweise ist die Außenseite der Kanalwandung auch weiterhin
vollflächig mit einer wirksamen Isolierung umgeben, um Wärmeverluste nach außen zu
vermeiden. Im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nach dem Stand der
Technik stets mit allen Mitteln versucht worden, die Induktion in den Kanalwänden
so gering wie möglich zu halten, vermutlich unter dem Gesichtspunkt, den Wirkungsgrad
des Verfahrens durch Reduzierung eines scheinbaren Verlustanteils zu optimieren. Hierdurch
wurden jedoch die zuvor geschilderten Nachteile in Form einer schwer kontrollierbaren
Oberflächentemperatur der Kanalwandungen hervorgerufen, die mit einer gesonderten
Energiezufuhr zu den Kanalwandungen, nämlich in Form des durch den Kanal geleiteten
heißen Gasstroms kompensiert werden mußten.
[0015] Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Erhöhung der Leistungsaufnahme der Kanalwandungen
auf zwischen 3% und 10 % der gesamten von der Spule abgegebenen magnetischen Leistung
läßt sich zum einen beispielsweise durch Verwendung von ferromagnetischem Material,
das heißt insbesondere Stahl erreichen, der nach dem Stand der Technik in vielen Fällen
vermieden und beispielsweise durch Aluminium ersetzt wurde. Eine andere Möglichkeit
der Erhöhung der in den Kanalwandungen induzierten Leistung besteht in der entsprechenden
Gestaltung der Geometrie der Spule mit dem Ziel, die Feldstärke im Bereich der Kanalwandungen
zu erhöhen. Im Gegensatz hierzu ist bei bekannten Verfahren stets versucht worden,
die Feldstärke allein auf den Bereich des in der Mittelebene des Kanals verlaufenden
Bandes zu konzentrieren.
[0016] Um eine besonders sichere und schnelle Aufheizung der Wandung zu erreichen, wird
gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß der
Anteil der von der Spule abgegebenen Leistung, die von den Wandungen des Kanals aufgenommen
wird und dort zu einer Erhitzung führt, mindestens 5 %, vorzugsweise mindestens 7
% beträgt.
[0017] Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung besteht
darin, daß in der Aufheizphase bei stillstehendem Band die Aufheizung der Wandungen
des Kanals ausschließlich mittels einer Induktion von Wirbelströmen in den Wandungen
mit Hilfe der mindestens einen Spule oder ausschließlich mittels einer elektrischen
Widerstandsbeheizung erfolgt .
[0018] Hierdurch wird auf eine sehr vorteilhafte Weise eine Aufheizung der Kanalwandungen
ohne Hindurchleitung eines vorerhitzten Gasstromes ermöglicht. Nach dem Stand der
Technik stellt der durchgeleitete Gasstrom eine große Verlustleistung dar, die zu
vergleichsweise hohen Betriebskosten insbesondere bei einem häufigen Stoppen und Wiederanfahren
des Prozesses, darstellt. Auch wird die zum Anfahren des Prozesses benötigte Mindesttemperatur
an der inneren Oberfläche der Kanalwandungen nach der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
wesentlich schneller erreicht als nach der eher indirekten bekannten Methode.
[0019] Die Erfindung weiter ausgestaltend ist dabei vorgesehen, daß die Widerstandsheizung
an der Außenseite der Wandungen des Kanals angeordnet ist. Hierdurch wird ein Kontakt
der Widerstandsheizung mit eventuell aggressiv wirkenden Medien in dem im Innern des
Kanals befindlichen Gasstrom verhindert.
[0020] Eine besonders vorteilhafte Art der Widerstandsheizung besteht in einem sogenannten
Widerstandsgewebe, das flächig an den Wandungen befestigt ist, beispielsweise verklebt,
und für eine besonders gleichmäßige Einleitung und Verteilung der Wärme in dem Wandmaterial
sorgt.
[0021] Die bekannten Vorrichtungen zum Trocknen und/oder Einbrennen einer auf ein metallisches
Band aufgebrachten Beschichtung weisen einen aus plattenförmigen Wandungen bestehenden,
stirnseitig offenen und ansonsten geschlossen ausgebildeten Kanal auf, durch den das
Band mittels Führungs- und Antriebseinrichtungen in Längsrichtung des Kanals hindurchführbar
ist. Dabei ist das Band während des Durchlaufs mittels einer Heizeinrichtung auf eine
Trocknungs- und oder Einbrenntemperatur aufheizbar und die Heizeinrichtung mit mindestens
einer Spule versehen, die den Kanal umschließt und ein Magnetfeld im Innern des Kanals
erzeugt, durch das in dem Band Wirbelströme induzierbar sind, wodurch das Band aufheizbar
ist.
[0022] Ausgehend von einer solchen Vorrichtung wird die zugrunde liegende Ausgabe durch
die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 1 gelöst.
[0023] Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
einer Vorrichtung nach der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt ist, näher
erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine perspektivische Darstellung eines Kanalabschnitts und
- Fig. 2
- einen Querschnitt durch den Kanal gemäß Figur 1.
[0024] Eine Vorrichtung zum Trockenen einer auf ein verzinktes Stahlband 3 aufgebrachten
Lackschicht umfaßt einen ca. 10 bis 15 Meter (abhängig von der Bandgeschwindigkeit)
langen, senkrecht ausgerichteten Kanal, von dem der Übersichtlichkeit halber lediglich
ein einzelnes Kanalsegment 1 dargestellt ist. Der Kanal besteht aus einer Vielzahl
derartiger Kanalsegmente 1, die in Längsrichtung des Kanals hintereinander angeordnet
sind und mittels jeweils zweier an gegenüberliegenden Stirnseiten angeordneter Flansche
2 sowie geeigneter Schrauben miteinander verbunden sind. Durch den derart gebildeten
Kanal ist in dessen Längsrichtung das lackbeschichtete Stahlband 3 mittels bekannter
und in der Zeichnung nicht näher dargestellter Führungs- und Antriebseinrichtungen
geführt.
[0025] Das vor der Vorrichtung lackierte Stahlband 3 wird mit feuchter und flüssiger Beschichtung
am unteren stirnseitigen Ende des Kanals eingeführt und verläßt den Kanal an dessen
oberer Stirnseite mit getrockneter und ausgehärteter Lackierung.
[0026] Der in Figur 2 dargestellte Querschnitt des Kanals ist rechteckförmig und besitzt
eine lichte Breite 4 von ca. 200 mm, und eine lichte Länge 5 von ca. 1600 mm. Die
Breite des Stahlbandes 3 beträgt ca. 1500 mm.
[0027] Jedes Kanalsegment 1 ist von einer geschlossenen Spule 6 umgeben, die im Querschnitt
gleichfalls rechteckförmig ist und aus einem Kupferblech besteht. Die Spule 6 besitzt
lediglich eine einzige Windung und ist über Anschlußstücke 7 mit einem Inverter 8
verbunden, über den die Spule 6 mit einer hochfrequenten Spannung mit einer Frequenz
von ca. 100 kHz versorgt wird. Die Spule 6 ist in einer parallel zu der Kanallängsachse
verlaufenden Mittelebene teilbar, um die Spule 6 ausbauen und das umschlossene Kanalsegment
bedarfsweise einfach auswechseln oder reparieren zu können.
[0028] Wie aus Figur 2 zu ersehen ist, ist die Spule 6 äquidistant zu den Wandungen 8 des
Kanalsegments 1 angeordnet. Zwischen den aus einem auf der Innenseite mit einer Kunststoffbeschichtung
versehenen Stahlblech bestehenden Kanalwandungen 8 und der Spule 6 befindet sich ein
Isoliermaterial 9, das einen unerwünschten Wärmeverlust aus dem Kanal über die Wandungen
8 weitgehend unterbindet. An der Außenseite der Spule 6 befinden sich mäanderförmig
verlaufende und in Figur 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Rohrleitungen
10, die von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden und für einen Abtransport der
unweigerlich in der Spule 6 entstehenden Wärme sorgen.
[0029] Durch die Wahl von Stahlblech als Material für die Wandungen 8 des Kanals sowie durch
die entsprechende Gestaltung der Geometrie der Spule 6 ist das magnetische Feld im
Bereich der Wandungen 8 so groß, daß darin ca. 6 % bis 7 % der von der Spule 6 insgesamt
abgegebenen magnetischen Leistung umgesetzt und in Form von Wärme abgegeben wird.
Je nach dem verwendeten Material der Kanalwandungen und der Gasgeschwindigkeit im
Inneren des Kanals kann es auch sinnvoll sein, einen Anteil zwischen 7 % und 10 %
der magnetischen Spulenleistung in den Wandungen 8 in Wärme umzusetzen. Die von der
Spule 6 aufgenommene elektrische Leistung beträgt im vorliegenden Fall ca. 500 kW.
Davon werden ca. 450 kW in Form magnetischer Leistung und der Rest von ca. 50kW in
Form von Wärme an die Kühlschlangen abgegeben. Bei einem Anteil zwischen 6 % und 7
% beträgt die in den Wandungen 8 umgesetzte Wärmeleistung somit zwischen ca. 27 kW
und 31,5 kW. Die Wärmeabgabe erfolgt aufgrund der Isolierung 9, die den Kanal vollflächig
auf seiner Außenseite umgibt, vornehmlich in das Innere des Kanals, das heißt hauptsächlich
in Form von Konvektion an die den Kanal durchströmende Luft. Der weitaus größte Teil
der von der Spule 6 (hier ca. 420 kW) abgegebenen Leistung wird von dem Band 3 aufgenommen
und dort gleichfalls über Wirbelströme in Wärme umgewandelt. Diese Wärme bewirkt den
gewünschten Trocknungs- und Aushärtungsvorgang in der das Band 3 umgebenden Lackschicht.
[0030] Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit, die Wandungen 8 gezielt mit Hilfe des
von der Spule 6 erzeugten magnetischen Feldes aufzuheizen, wenn nach einer Stillstandsperiode
die Trocknungsvorrichtung wieder in Betrieb genommen werden soll. In diesem Falle
kann die zum Anfahren der Vorrichtung erforderliche minimale Temperatur der Wandungen
8, die je nach dem aus dem Lack austretenden Lösungsmittel bei ca. 150°C liegt, allein
durch einen Betrieb der Spule 6 erzielt werden, ohne daß - wie beim Stand der Technik
- über einen längeren Zeitraum vorgeheizte Luft durch den Kanal hindurchgeleitet wird.
Die Zeit bis zum Wiederanfahren der Produktion wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
somit deutlich verkürzt und die Sicherheit, das an allen Orten der Wandungen 8 eine
bestimmte Minimaltemperatur vorherrscht, erhöht.
1. Verfahren zum Trocknen und/oder Einbrennen einer auf ein metallisches Band aufgebrachten
Beschichtung, wobei das Band kontinuierlich durch einen an zwei Stirnseiten offenen
und ansonsten geschlossenen Kanal aus plattenförmigen Wandungen hindurchgeführt und
während des Durchlaufs erhitzt wird, wodurch die Beschichtung trocknet und/oder einbrennt,
wobei in dem Band Wirbelströme durch ein Magnetfeld induziert werden, das mittels
mindestens einer Spule erzeugt wird, die koaxial zu dem Kanal ausgerichtet ist und
diesen umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 3 % und 10%, insbesondere zwischen 6% und 10% der von der Spule abgegebenen
magnetischen Leistung in den Wandungen des Kanals WirbelStröme induziert, die dort
zu einer Erhitzung führen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil mindestens 5% beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil mindestens 7% beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auf heizphase bei stillstehendem Band die Aufheizung der Wandungen des Kanals
ausschließlich mittels einer Induktion von Wirbelströmen in den Wandungen mit Hilfe
der mindestens einen Spule oder ausschließlich mittels einer elektrischen Widerstandsheizung
erfolgt.
1. A method for drying and/or baking a coating deposited on a metallic sheet, with the
sheet being guided in a continuous manner through a duct which is made of plate-like
walls and which is open on two face sides and is otherwise closed, and being heated
during the passage, as a result of which the coating will dry and/or be baked, with
eddy currents being induced in the sheet by a magnetic field which is generated by
means of at least one coil which is aligned coaxially to the duct and encloses the
same, characterized in that between 3% and 10%, especially 6% and 10%, of the magnetic output as emitted by the
coil induce eddy currents in the walls of the duct, leading to a heating there.
2. A method according to claim 1, characterized in that the share is at least 5%.
3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the share is at least 7%.
4. A method according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the heating of the walls of the duct occurs in the heating phase when the sheet is
at a standstill exclusively by means of an induction of eddy currents in the walls
with the help of the at least one coil or exclusively by means of an electric resistance
heating.
1. Procédé pour sécher et/ou cuire un revêtement appliqué sur une bande métallique, laquelle
bande est passée en continu à travers un canal ouvert sur ses deux faces d'extrémité
et fermé par ailleurs et composé de parois en forme de plaques et est chauffée pendant
le passage, de sorte que le revêtement est séché et/ou cuit, dans lequel des courants
de Foucault sont induits dans la bande par un champ magnétique généré lui-même par
un enroulement coaxial par rapport au canal et entourant celui-ci, caractérisé en ce qu'entre 3 % et 10 %, en particulier entre 6 % et 10 % de la puissance magnétique délivrée
par l'enroulement induisent dans les parois du canal des courants de Foucault qui
entraînent un échauffement de celles-ci.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion est d'au moins 5 %.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la proportion est d'au moins 7 %.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pendant la phase de chauffe, alors que la bande est immobile, le chauffage des parois
est réalisé exclusivement au moyen de l'induction de courants de Foucault dans les
parois à l'aide d'un enroulement ou exclusivement au moyen d'un chauffage à résistance
électrique.