DE20103680U1

DE20103680U1 - Kühlanlage zum Kühlen von Kautschukbahnen

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Publication number: DE20103680U1
Application number: DE20103680U
Authority: DE
Original assignee: Berstorff GmbH
Current assignee: KraussMaffei Extrusion GmbH
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2011-02-27
Also published as: SK286931B6; DE10290677B4; CZ20032220A3; RU2003128882A; CZ303223B6; ITMI20020364A0; BR0207587B1; SK10512003A3; ITMI20020364A1; DE10290677D2; RU2256557C2; BR0207587A; WO2002068169A1

Description

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Kühlanlage zum Kühlen von Kautschukbahnen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage zum Kühlen einer oder mehrerer Kautschukbahnen, mit einer Fördereinrichtung zum kontinuierlichen Fördern der Kautschukbahnen und mit einer Luftverteilereinrichtung, die von einer Gebläseeinrichtung geförderte Kühlluft auf mindestens eine Flachseite der Kautschukbahnen ausströmen lässt.

Kautschukbahnen sind Zwischenprodukte, die zur Herstellung unterschiedlichster Gümmiendprodukte wie z.B. Reifen weiterverarbeitet werden. Solche Kautschukbahnen lassen sich in unterschiedlicher Weise herstellen. Sie können glatte oder auch profilierte Oberflächen besitzen. Eine übliche Herstellanlage für Kautschukbahnen weist eine Extrudereinrichtung auf, die mit einer Breitschlitzdüse zur Extrusion eines flachen Kautschukstrangs versehen ist. Die Breitschlitzdüse fördert unmittelbar in den Walzenspalt eines beispielsweise aus zwei Walzen gebildeten Kalanders, der das Extrudat in die jeweils gewünschte Kautschukbahn mit gleichbleibender Dicke auswalzt. Die Kautschukbahn weist am Austritt aus dem Kalander üblicherweise eine Massetemperatur von ca. 80 - 100⁰C auf. Um ein problemloses Werterverarberten der Kautschukbahn zu gewährleisten, ist es wünschenswert, diese Bahn auf ca. 35 - 40⁰C herunterzukühlen. Hierzu werden heute vielfach Kühlanlagen verwendet, die mit Luft als Kühlmedium arbeiten.

Im Wesentlichen bestehen derartige Luftkühlanlagen aus einer Fördereinrichtung zur kontinuierlichen Förderung der Kautschukbahn, über der eine Luftverteilereinrichtung angeordnet ist, die mittels einer Gebläseeinrichtung Kühlluft in Richtung einer Flachseite der Kautschukbahn fördert, um diese zu kühlen. Die Länge der Fördereinrichtung muss so groß gewählt werden, dass die Kautschukbahn am Ende der Fördereinrichtung auf die gewünschte Endtemperatur abgekühlt ist. Die Kühlluft wird mittels der Gebläseeinrichtung wahlweise von außen oder aus der Werkshalle, in der die Gesamtanlage angeordnet ist, angesaugt und im Regelfall durch eine Vielzahl von Düsen auf die Materialoberfläche geblasen. Damit die Fördereinrichtung nicht zu

lang sein muss und die Kautschukbahn möglichst schnell abgekühlt wird, ist es bekannt, die Kühlluft mit Hilfe eines Wärmetauschers, der an ein Kälteaggregat angeschlossen ist, auf eine Temperatur von z.B. 20⁰C herunter zu kühlen.

Bei einer solchen Verfahrensweise erwärmt sich die gekühlte Luft während ihres Kontaktes mit der Oberfläche der jeweiligen Kautschukbahn nur relativ wenig. Nach dem Kühlvorgang mischt sich die relativ geringfügig erwärmte Kühlluft mit der Luft in der Werkshalle. Der Energieaufwand, der zum Kühlen der Kühlluft aufgewendet wird, geht daher weitgehend verloren. Hinzu kommt, dass die zu installierende Kühlleistung des Kühlaggregats und die Baugröße des Wärmetauschers beträchtlich sind. Somit entstehen bei dieser Art der Kühlung von Kautschukbahnen nicht nur erhebliche Investitionskosten, sondern darüber hinaus auch erhebliche laufende Betriebskosten, insbesondere in Form von Energiekosten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühlanlage der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, dass bei gleichbleibendem Abkühlerfolg die Investitionskosten und auch die Betriebskosten nachhaltig gesenkt werden.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Kühlanlage sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung macht sich den Gedanken zunutze, die mit hohem Energieaufwand vorgekühlte Kühlluft im Kreislauf zu führen, um immer nur den jeweiligen Temperaturanstieg in der Kühlluft, der durch den Kontakt mit der jeweiligen Kautschukbahn entsteht, wieder herauszukühlen und eine verlustbringende Vermischung mit der Umgebungsluft möglichst wettgehend zu vermeiden. Die dafür aufzuwendende Energie ist deutlich geringer, als wenn stets neue Luft aus der Umgebung heruntergekühlt werden müsste.

Da die Kühlluft im wesentlichen frei aus der Luftverteilereinrichtung austritt, ist es praktisch nicht möglich, diese Kühlluft direkt zurückzugewinnen, um sie im Kreislauf zu führen. Für eine solche Kreislaufführung ist es erforderlich, die Kühlung in einem gegenüber der Umgebung abgeschlossenen Raum durchzuführen. Wegen der

beträchtlichen Ausmaße der Fördereinrichtung würde ein derartiger geschlossener Raum sehr hohe Investitionskosten nach sich ziehen.

Die Erfindung geht daher über den vorstehend beschriebenen Grundgedanken deutlich hinaus und sieht zur Absenkung der Investitionskosten vor, lediglich einen Teilstrom der insgesamt verwendeten Kühlluft vorzukühlen und im Kreislauf zu führen. Hierzu wird die Luftverteilereinrichtung in mindestens eine erste und mindestens eine der ersten nachgeordnete zweite Luftkühleinheit aufgeteilt.

In entsprechender Weise wird auch die Gebläseeinrichtung in mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten Ventilator aufgeteilt. Die erste Luftkühleinheit wird dabei von dem ersten Ventilator mit Kühlluft versorgt, die aus der Umgebung angesaugt wird und nicht vorgekühlt ist. Der Energieaufwand für die Zuführung dieser Kühlluft ist somit insgesamt niedrig. Lediglich die mindestens eine zweite Luftkühleinheit, die in Transportrichtung hinter der ersten Luftkühleinheit angeordnet ist, wird von dem zweiten Ventilator mit vorgekühlter Kühlluft versorgt. Damit diese Kühlluft im Kreislauf geführt werden kann, ist die zweite Luftkühleinheit in einem weitgehend geschlossenen Gehäuse angeordnet, durch das die jeweils zu kühlende Kautschukbahn mittels der Fördereinrichtung hindurchführbar ist. Der Luftansaugstutzen des zweiten Ventilators ist hierzu innerhalb des Gehäuses angeordnet. Eine Vermischung mit der Umgebungsluft wird weitestgehend vermieden. Daher muss das Kühlaggregat, das die zur Kühlung der im Kreislauf geführten Kühlluft erforderliche Kälte über einen in die Kreislaufleitung des zweiten Ventilators eingeschalteten Wärmetauscher zur Verfügung stellt, nur vergleichsweise wenig Kühlleistung aufbringen, da der Temperaturunterschied zwischen frisch zugeführter Kühlluft und aus dem Gehäuse abgesaugter Kühlluft nur relativ gering ist.

Damit das Gehäuse selbst möglichst wenig Wärmeenergie aus der Umgebung aufnimmt, ist es von Vorteil, dieses mit einer entsprechenden Wärmeisolierung zu versehen.

Im Hinblick auf die Anordnung des Wärmetauschers für die Herunterkühlung der frisch zuzuführenden Kühlluft empfiehlt es sich, diesen in der von dem zweiten Ventilator in das Gehäuse zurückführenden Kühlluftzuleitung vorzusehen.

Selbstverständlich ist es möglich, jeweils mehr als eine erste oder eine zweite Luftkühleinheit in der Kühlanlage vorzusehen. Diese könnten im Bedarfsfall auch mit unterschiedlichen Kühllufttemperaturen betrieben werden, so dass auch eine kaskadenartige Zusammenschaltung der zweiten Luftkühleinheiten möglich wäre. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Einrichtung lediglich einer ersten und einer zweiten Luftkühleinheit in den meisten Fällen bereits völlig ausreichend ist. Im Hinblick auf die Länge der Förderstrecke der Fördereinrichtung empfiehlt es sich, die erste Luftkühleinheit über eine Teillänge von etwa 55 - 80 %, vorzugsweise 60 - 70 %, und die zweite Luftkühleinheit über eine Teillänge von 45 - 20 %, vorzugsweise 40 - 30 %, der Gesamtlänge der Fördereinrichtung zu erstrecken.

Es empfiehlt sich, die Luftkühleinheiten jeweils mit einer Vielzahl von Luftaustrittsdüsen zu versehen, deren Ausströmrichtung auf die Oberfläche der jeweils zu kühlenden Kautschukbahn gerichtet ist.

Zweckmäßigerweise wird die gesamte Produktionsanlage einschließlich der Kühlanlage innerhalb einer Werkshalle angeordnet und die Kühlluft für die erste Luftkühleinheit aus dem Inneren der Werkshalle angesaugt. Hierzu ist der Luftansaugstutzen für den ersten Ventilator innerhalb der Werkshalle angeordnet.

Die Fördereinrichtung ist zweckmäßigerweise als umlaufendes Transportband ausgebildet, das durch das Gehäuse für die zweite Luftkühleinheit hindurchführt.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand des in der Figur 1 dargestellten schematischen Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Figur 2 ist ein Vergleichsbeispiel dargestellt, bei der die gesamte Kühlluft in einem Wärmetauscher vorgekühlt wird.

Eine mit 1 bezeichnete Kautschukbahn wird über eine horizontal als umlaufendes Transportband ausgebildete Fördereinrichtung 2 kontinuierlich von links nach rechts gefördert. Die Gesamtlänge der Förderstrecke beträgt beispielsweise 30 m. Oberhalb der Fördereinrichtung 2 ist eine erste Luftkühleinheit 3 a angeordnet, die über einen Ventilator 4 a mit aus der Umgebung angesaugter und nicht vorgekühlter Kühlluft versorgt wird. Die Kühlluft strömt im Wesentlichen in vertikaler Richtung von oben nach unten auf die Oberfläche der mit ihrer Breitseite auf dem Transportband aufliegenden

Kautschukbahn. Die erste Luftkühleinheft 3 a erstreckt sich dabei über eine Länge von etwa 20 m. In Transportrichtung unmittelbar hinter der ersten Luftkühleinheit 3a schließt sich eine zweite Luftkühleinheit 3 b an, die innerhalb eines Gehäuses 5 angeordnet ist und sich über eine Teillänge von etwa 10 m entlang der Fördereinrichtung 2 erstreckt. Über dem Gehäuse 5 ist ein Ventilator 4 b in einer Kreislaufleitung 9 für die Kreislaufführung der Kühlluft angeordnet, wobei der Luftansaugstutzen 6 der Kreislaufleitung 9 innerhalb des Gehäuses 5 angeordnet ist. Die aus dem Gehäuse 5 angesaugte Kühlluft wird über den Ventilator 4 b und einen diesem nachgeschalteten Wärmetauscher 8 in vorgekühlter Form in das Gehäuse 5 in Richtung auf die Oberfläche der Kautschukbahn 1 zurückgeführt. Der Wärmetauscher 8 ist zur Vorkühlung der Kühlluft mit einem Kälteaggregat 7 verbunden. Die Kautschukbahn 1 wurde auf einer Produktionsanlage hergestellt, die an der linken Seite der Fördereinrichtung 2 angeordnet ist, aber in der Figur nicht dargestellt ist. Diese Produktionsanlage besteht beispielsweise aus einem Doppelschneckenextruder mit Breitschlitzdüse und nachgeschaltetem Kalander mit zwei Kalanderwalzen.

Die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Kühlanlage ist wie folgt. Von der nicht angestellten Produktionsanlage gelangt die Kautschukbahn 1 mit einer Temperatur von etwa 80 - 100⁰C in den Bereich der ersten Luftkühleinheit 3 a. Der Ventilator 4 a saugt aus der Umgebung der Kühlanlage in der Werkshalle Umgebungsluft an, die beispielsweise max. eine Temperatur von 35⁰C aufweist. Diese Umgebungsluft wird über die Luftkühleihheit 3 auf die obere Breitseite der Kautschukbahn 1 aufgeblasen. Der Temperaturunterschied zwischen der Kühlluft und der Oberfläche der Kautschukbahn 1 ist vor allem im Eingangsbereich der Fördereinrichtung 2 recht groß, so dass eine effektive Kühlung stattfindet. Bis zum Ende der Transportstrecke unterhalb der ersten Luftkühleinheit 3 a kühlt sich das Material beispielsweise bis auf etwa 50⁰C ab. Wenn die Kühlung weiterhin mit nicht vorgekühlter Umgebungsluft vorgenommen würde, würde die Effektivität der Kühlung abnehmen und somit die erforderliche Länge der Kühlstrecke drastisch zunehmen.

Daher wird im zweiten Abschnitt der Kühleinrichtung mit vorgekühlter Kühlluft gearbeitet. Diese weist beispielsweise eine Temperatur von etwa 1O⁰C auf. Somit besteht auch im zweiten Kühlabschnitt eine relativ große Temperaturdifferenz, die eine schnelle Abkühlung der Kautschukbahn von etwa 50⁰C bis auf die gewünschte Endtemperatur von etwa 35 - 40°C gewährleistet. Im Vergleich zum ersten Kühlabschnitt weist der zweite Kühlabschnitt mit vorgekühlter Kühlluft eine wesentlich

kürzere Länge auf. Für die Temperatur der vorgekühlten Kühlluft kommt zweckmäßigerweise ein Temperaturbereich von etwa 0 - 20⁰C in Frage. Die tatsächliche Kühllufttemperatur und die gewünschte Endtemperatur der Kautschukbahn sind die wesentlichen Bestimmungsparameter für die erforderliche Länge der zweiten Kühlstrecke.

Bei der in Figur 2 zum Vergleich mit der vorliegenden Erfindung dargestellten Kühlanlage wird die gesamte zur Kühlung verwendete Luft, die der Kautschukbahn 1 über eine Luftverteilereinrichtung 3 zugeführt wird, durch einen an ein Kälteaggregat angeschlossenen Wärmetauscher 8 gekühlt. Die Luftverteileinrichtung 3 erstreckt sich dabei über die gesamte Länge der Fördereinrichtung 2. Die Kühlluft wird jeweils aus der Umgebung der Anlage mittels eines einzigen Ventilators 4 angesaugt und gekühlt über die Luftaustrittsdüsen der Luftverteilereinrichtung 3 auf die flache Oberseite der Kautschukbahn 1 gerichtet und vermisch sich danach wieder mit der Luft in der Umgebung der Anlage.

Im Vergleich zur Kühlanlage gemäß Fig. 2, bei der die gesamte Kühlluft vorgekühlt wird, arbeitet die erfindungsgemäße Kühlanlage erheblich effektiver, d.h. mit einem deutlich geringeren Energieaufwand. Wenn man davon ausgeht, dass bei einem Kautschukdurchsatz von 3.500 kg/h eine Abkühlung einer Kautschukbahn von 90⁰C bis auf eine Temperatur von 35°C abgekühlt werden soll, ist für das Kälteaggregat eine Antriebsleistung von etwa 180 kW erforderlich, um die gesamte Kühlluft von einer angenommenen Temperatur im Ansaugbereich von ca. 35⁰C auf eine Temperatur von etwa 20⁰C im Bereich des Kühlluftaustritts zu kühlen. Dabei würde die Länge der Kühlstrecke etwa 40m betragen.

Wenn man allerdings stattdessen eine erfindungsgemäße Kühlanlage verwendet, bei der bei gleicher Durchsatzleistung lediglich im zweiten Abschnitt der Kühlanlage mit vorgekühlter Kühlluft gearbeitet wird, erwärmt sich die Kühlluft unter den vorgenannten Bedingungen zwischen dem Kühlluftaustritt und dem Luftansaugstutzen der Kreislaufleitung nur um etwa 2 - 5 K. Die im zweiten Kühlabschnitt zu leistende Abkühlung von 50°C bis auf die gewünschten 35⁰C entspricht lediglich einer Temperaturdifferenz von 15 K. Daher benötigt das Kälteaggregat bei einem Kautschukdurchsatz von 3.500 kg/h lediglich eine Antriebsleistung von 56 kW. Die Gesamtlänge der Kühlstrecke beträgt etwa 30m.

Im Ergebnis bedeutet dies, dass die erforderliche Länge der Kühlanlage bei einer konventionellen Kühlanlage um etwa 1/3 größer ist und außerdem die erforderliche Investitionssumme um fast 50 % über der einer erfindungsgemäßen Kühlanlage liegt. Dabei benötigt die erfindungsgemäße Kühlanlage nur knapp 1/3 der Antriebsleistung für das Kühlaggregat. Der zum Betreiben der Ventilatoren erforderliche Energieaufwand ist in beiden Fällen ungefähr gleich groß.

Bei der in Figur 2 zum Vergleich mit der vorliegenden Erfindung dargestellten Kühlanlage wird die gesamte zur Kühlung verwendete Luft, die der Kautschukbahn 1 über eine Luftverteilereinrichtung 3 zugeführt wird, durch einen an ein Kälteaggregat 7 angeschlossenen Wärmetauscher 8 gekühlt. Die Luftverteileinrichtung 3 erstreckt sich dabei über die gesamte Länge der Fördereinrichtung 2. Die Kühlluft wird jeweils aus der Umgebung der Anlage mittels eines einzigen Ventilators 4 angesaugt und gekühlt über die Luftaustrittsdüsen der Luftverteilereinrichtung 3 auf die flache Oberseite der Kautschukbahn 1 gerichtet.

Claims

1. Kühlanlage zum Kühlen mindestens einer Kautschukbahn (1), mit einer Fördereinrichtung (2) zum kontinuierlichen Fördern der Kautschukbahn (1) und mit einer Luftverteilereinrichtung, die von einer Gebläseeinrichtung geförderte Kühlluft auf mindestens eine Flachseite der Kautschukbahn (1) ausströmen lässt, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Luftverteilereinrichtung in mindestens eine erste und mindestens eine zweite, der ersten nachgeordnete Luftkühleinheit (3a, 3 b) und die Gebläseeinrichtung in mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten Ventilator (4a, 4b) aufgeteilt ist,

- dass die erste Luftkühleinheit (3a) von dem ersten Ventilator (4a) mit aus der Umgebung angesaugter und nicht vorgekühlter Kühlluft versorgt wird,

- dass die zweite Luftkühleinheit (3b) von dem zweiten Ventilator (4b) mit Kühlluft versorgt wird,

- dass die zweite Luftkühleinheit (3b) in einem weitgehend geschlossenen Gehäuse (5) angeordnet ist, durch die die Kautschukbahn (1) mittels der Fördereinrichtung (2) hindurchführbar ist,

- dass der zweite Ventilator (4b) zur Kreislaufführung der Kühlluft einen innerhalb des Gehäuses (5) angeordneten Luftansaugstutzen (6) aufweist und

- dass zur Vorkühlung der in das Gehäuse (5) zurückgeführten Kühlluft ein an ein Kälteaggregat (7) angeschlossener Wärmetauscher vorgesehen ist.

2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) mit einer Wärmeisolierung versehen ist.

3. Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (8) in einer von dem zweiten Ventilator (4b) in das Gehäuse (5) führenden Kühlluftleitung angeordnet ist.

4. Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine erste (3a) und genau eine zweite Luftkühleinheit (3b) vorgesehen sind.

5. Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkühleinheiten (3a, 3b) jeweils mit einer Vielzahl von Luftaustrittsdüsen versehen sind.

6. Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanlage innerhalb einer Werkshalle angeordnet ist und die Kühlluft für die erste Luftkühleinheit mittels eines in der Werkshalle angeordneten Luftansaugstutzens aus dem Inneren der Werkshalle ansaugbar ist.

7. Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (2) als umlaufendes Transportband ausgebildet ist.

8. Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Luftkühleinheit (3a) sich über eine Teillänge von 55-80%, vorzugsweise 60-70%, und die zweite Luftkühleinheit (3b) sich über eine Teillänge von 45-20%, vorzugsweise 40-30%, der Gesamtlänge der Fördereinrichtung (2) erstreckt.