Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Flächenpressung auf pressbandgetriebene Werkstücke

Abstract

 Das unter Betriebsdruck stehende fluide Druckmedium in der Wirkzone wird zusätzlich heftig zwangsbewegt, vorzugs­weize mit turbulenter Strömung. Es stellt sich eine außer­ordentliche Steigerung des Wärmeübertragungsvermögens ein.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vor­richtung zum Aufbringen einer Flächenpressung auf preßbandbe­triebene Werkstücke wie beispielsweise kontinuierlich bewegte Werkstoffbahnen, auch in Form von Laminaten oder dergleichen.

[0002] Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen (DE-OS 24 21 296) wird in einer abgedichteten, an einer Seite von dem Preßband definier­ten Wirkzone die Flächenpressung durch den Druck eines gasförmigen oder flüssigen Druckmediums erzeugt. Man kann dabei beispiels­weise 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 gleich­zeitig auch Heizplatte ist, so daß das Druckmedium in der Wirk­zone auch beheizt werden kann, da meist die mit derartigen Druck­kammern ausgestatteten Bandpressen, beispielsweise Doppelband­pressen, auch ein Erwärmen und/oder Kühlen der vorlaufenden Werkstücke erfordern.

[0003] 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 end­losen Preßband befindliche Druckgasschicht in der Druckkammer bezüglich der Wärmeübertragung isolierend wirkt. Man hat ver­sucht (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 Wärmeleit­fähigkeit von Öl auch nur maximal den dreifachen Wert der Wärmeleitfähigkeit von Luft erreicht und darüber hinaus erheb­liche Verschmutzungsprobleme auftreten können.

[0004] 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 Druck­schuhen metallischer Abrieb, der das sichere Funktionieren der umlaufenden Dichtungen für die Druckkammer in Frage stellt.

[0005] 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 Zu­führungsgeschwindigkeiten 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 Bewe­gung durch die Wirkzone abkühlt. Da derartige Wirkzonen relativ lang sind, ergibt sich vom Einlaß bis zum Auslaß ein nicht hinnehm­bares Temperaturgefälle in Durchlaufrichtung der Werkstücke.

[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde,ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art aufzuzeigen, bei dem bzw. der der Wärmeübergang in der Wirkzone zwischen der als Heiz-oder Kühlplatte ausgebildeten Druckplatte und dem Preßband ent­scheidend verbessert wird.

[0007] Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich bezüglich des Verfahrens aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1, bezüglich der Vorrichtung aus dem Hauptvorrichtungsanspruch.

[0008] Es hat sich völlig überraschend gezeigt, daß durch die vergleichs­weise 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 Wärmeüberträgers von der die Wirkzone begrenzenden Heizplatte als Sender auf das Preßband, wobei hervor­zuheben ist, daß sich auf genau die gleiche Weise im Falle des Erfordernisses der Kühlung auch eine außerordentlich verbesserte Kühlung einstellt. Die Wärmeflußrichtung verläuft lediglich umge­kehr vom Preßband fort.

[0009] Bei diesem System, bei dem der Wärmespender und der Wärmeempfänger die Wirkzone begrenzen, stellt sich ein Temperaturgefälle aus­schließlich in Richtung von Wärmespender zum Empfänger ein. Das Druckmedium wirkt nur als Vermittler oder wie eine Zwischen­schicht mit nunmehr durch die Zwangsbewegung sehr hohem Wärme­durchgangswert.

[0010] Es ist ferner hervorzuheben, daß die bei der heftigen Zwangs­bewegung entstehenden Reibungsverluste vollständig in Wärme umge­setzt werden und von daher im Falle der Wärmeübertragung mit zur Aufheizung beitragen. In bestimmten Fällen kann zumindest zeit­weilig sogar ganz der Wärmespender abgeschaltet werden.

[0011] Es hat sich ferner herausgestellt, daß sich über die Geschwin­digkeit der Zwangsbewegung des Mediums als Regelgröße die Wärme­übertragung sehr einfach und sehr feinfühlig regeln läßt. Dabei gehen der jeweils gegebene Betriebsdruck und die Durchlaufge­schwindigkeit 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 insbeson­dere kein Nachlauf der Heizenergie-Übertragung.

[0012] Das Ausmaß der Zwangsbewegung hängt vom Betriebsdruck und dem Aus­maß der gewünschten Wärmeübertragung ab. In jedem Fall wird zweck­mäßig so heftig bewegt, daß sich eine turbulente Bewegung des Druckmediums ergibt. Für gasförmi q e Medien haben sich Bewegungs­geschwindigkeiten von 10 bis 50m/sec,vorzugsweise 20 bis 40 m/sec. für flüssige Medien solche von 2 bis 5 m/sec,vorzugsweise 4 bis 5 m/sec. als sehr zweckmäßig erwiesen.
Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes insbesondere auch unter Einschluß konstruktiver Ausgestaltungen einer entspre­chenden Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ausführungsbeispiele werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

[0013] Es zeigen
Figuren 1 - 3 stark schematisierte Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen gemäß der Erfindung.

[0014] Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Vor­richtung 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 Druck­kammer 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 Spezialdich­tungen 6. In der Wirkzone 4 bzw. der Druckkammer wird die erfor­derliche Flächenpressung in bekannter Weise durch ein z. B. gas­förmiges, 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 Ausführungs­beispiel ist hierzu die Druck- und Heizplatte 5 relativ groß be­messen 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 Druck­medium 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.

[0015] Das Ausmaß der Wärmeübertragung läßt sich sowohl über den Betriebs­druck, wie insbesondere auch über die Strömungsgeschwindigkeit sehr feinfühlig regeln. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist beispiels­weise in denkbar einfacher Weise dadurch für eine stärkere Erwärmung auf einem ersten Abschnitt der Wirkzone 4, gesehen in Durchlauf­richtung 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 4a eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit ein­stellt.

[0016] Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei grund­sätzlich gleichen Vorrichtungsaufbau eine Druck- und Heizplatte 5a vorgesehen, der je nach Länge der Wirkzone 4 ein oder mehrere, im dargestellten Ausführungsbeispiel 2 Zwangsbewegungseinrichtungen in Form von Ventilatoren 8a zugeordnet sind, deren rotierende Flügel 8b als Flachflügel ausgebildet sind und sich zu­mindest teilweise in die Wirkzone 4 hinein erstrecken.

[0017] Beide Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2 bestechen durch eine kompakte, Wärmeverluste sehr gering haltende und jegliche Anschlußprobleme vermeidende Bauweise.

[0018] Bei dem in Figur 3 dargestellten, ebenfalls den gleichen grundsätz­lichen Aufbau habenden Ausführungsbeispiel ist eine vordere Druck- und Heizplatte 5b gezeigt, bei der aus Raumgründen Zu- und Ablei­tungen 10 aus der Wirkzone 4 unter der Druck- und Heizplatte 5b 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.

[0019] Im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist ferner illustriert, daß sich an die Wirkzone 4 mit einer Erwärmung des Preßbandes 1 und damit des Werkstückes 3 eine Wirkzone 4a anschließen kann, die grundsätzlich genau den gleichen Aufbau hat, wobei lediglich hier die Wärmeübergangsrichtung umgekehrt ist, also eine Kühl­zone gebildet ist, bei der die Druck- und Kühlplatte 5c mit einer Kühleinrichtung 7a versehen ist. In genau der gleichen Weise wird auch hier zur außerordentlichen Steigerung des Kühl­vermögens das unter Druck stehende gasförmige Medium in der Wirk­zone 4a heftig zwangsbewegt, wozu wiederum ein Ventilator 8 vor­gesehen ist. Auch hier ist ein Kompressor 11 vorgesehen.Als Zwangs­bewegungseinrichtung kann auch ein Drehkolbengebläse oder ein Ver­dichter verwendet werden.

[0020] 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 preß­bandgetriebenen Werkstücke wie bisher in der abgedichteten Wirk­zone 4, 4a die Flächenpressung durch den Druck eines fluiden Druckmediums erzeugt wird und die Wirkzone 4, 4a 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 gas­förmige 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 Kreis­lauf vorgesehen sein.

[0021] Das Ausmaß der Wärmeübertragung kann man durch Änderung der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Druckes des Druckmediums feinfühlig regeln.

[0022] Zur Erzielung der erfinderischen Wirkung ist es nicht erforder­lich das Druckmedium in einem geschlossenen Kreislauf zu führen; es kann auch im Bereich der die Druckkammer umlaufend begrenzen- den Dichtungen ein erhöhter Verlust an gasförmigem Druckmedium vorgesehen und des aus der Druckkammer abströmende Druckmedium durch Einspeisung einer entsprechenden Menge an Druckmedium laufend ersetzt werden.

Ansprüche

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, 4a) zusätzlich heftig zwangs­bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fluide Druckmedium mit turbulenter Strömung zwangsbewegt wird.

3. Verfahren nach einem oder mehreren oder vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daß das Druckmedium mit Strömungs­geschwindigkeiten von 2 bis 50 m/sec.,vorzugsweise 20 bis 40 m/sec bei gasförmigen und 4 bis 5 m/sec bei flüssigen Druckmedien bewegt wird.

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 (4) einschließenden Kreislauf zwangsbewegt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausmaß des Wärmeübertragungs­vermögens des Druckmediums durch Varitation der Strömungsgeschwin­digkeit und/oder des Druckes steuert.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet, daß bei stillstehenden Preßbändern die Zwangsbewegung des Druck­mediums beendet wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,mit einem Preßband (1),das eine Seite einer Druckkammer (4,4a) begrenzt,die ferner durch eine angrenzende Druck- und Heiz- bzw. Kühlplatte (5,5a,5b,5c) und einer umlaufenden Dichtung (6) zwischen der Platte und dem Preßband (1) definiert ist und die mit unter Betriebsdruck stehenden fluiden Druckmedium speisbar ist, dadurch gekennzeichnet,daß der Druck­kammer (4,4a) eine Zwangsbewegungseinrichtung (8,8a,8b) zur Er­zeugung einer heftigen Zwangsbewegung des fluiden Druckmediums zu­geordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet,daß die Zwangsbewegungseinrichtung ein Ventilator (8) ist.

10.Vorrichtung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß der Venti­lator (8) in die Druck-und Heizplatte (5) integriert ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangs­bewegungseinrichtung durch ein oder mehrere Ventilatoren (8a,8b) gebildet ist,deren Flügel (8b) in die Druckkammer (4) ragen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,daß die Zwangsbewegungseinrichtung ein Drehkolbengebläse oder ein Verdichter ist.

13, Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, da­durch gekennzeichnet,daß die Druckkammer (4) eine Zone (4a) ver­ringerten Strömungsquerschnittes aufweist.

Zeichnung