DE808474C - Einrichtung zum Trocknen lackierter Bleche nach dem Wirbelstromverfahren - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Trocknen lackierter Bleche nach dem Wirbelstromverfahren Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Trocknen lackierter Bleche nach dem Wirbelstromverfahren. Diese Einrichtungen haben den Vorteil, daß durch die Wirbelströme die Wärme im Blech entsteht und dadurch gewährleistet ist, daß die Erhitzung der Lackschicht von innen nach außen fortschreitet. Bei der früher allgemein angewandten Ofentrocknung konnte es infolge der Wärrnezufuhr von außen vorkommen, daß sich zunächst eine dünne Lackhaut bildete, welche das Verdampfen des Lösungsmittels aus den unteren Lackschichten behinderte. Der Lacküberzug erschien äußerlich vollständig getrocknet, während er in den untersten Lackschichten noch plastisch war. Dies konnte in der weiteren Verwendung der Bleche nachteilig wirken. Es kommt hinzu, daß man bei sperrigem Trockengut mittels der Induktionserhitzung die Wärme sparsam dorthin bringen kann, wo sie gebraucht wird. Besonders günstig wirkt sich dies aus, wenn nur cine begrenzte Teiloberfläche erhitzt werden soll, z. B. eine durch Lack zu schützende Schweißnaht. Einrichtungen der eingangs gekennzeichneten Art sind bereits bekannt. Sie bestehen aus einem Wechselstrommagnet,zwischen dessen Polschuhen das zu trocknende Blech unter senkrechter Beaufschlagung durch magnetische Feldlinien hindurchgeführt wird. Der mit diesem früheren, an sich grundsätzlich richtigen Vorschlag erzielbare Nutzen gegenüber der als weniger wirksam bezeichneten streifenden Anordnung wird allerdings nie voll in Erscheinung treten können, weil auch bei der streifenden Anordnung die magnetischen Kraftlinien in ihren Luftwegen sich zu verkürzen suchen, wobei sie den kürzesten, also möglichst senkrechten Weg auf die Eisenfläche suchen, so daß bei jeder Erhitzung eines Eisenkörpers schon von selbst eine Kraftlinienverteilung sich einstellt, welche eine gewisse Tendenz in Richtung der von dem erwähnten Vorschlag für vorteilhaft gehaltenen senkrechten Beaufschlagung aufweist. Der hiervon erwartete Nutzen gegenüber den anderen Beaufschlagungsmethoden sinkt hierdurch beträchtlich. Weiterhin wird man zugeben müssen; daß das magnetische Gesamtfeld außerdem unmittelbar vor der Eisenoberfläche von den Wirbelströmen und deren magnetischem Feld n::iit bestimmt wird und daß diese Wirbelströme im allgemeinen eine zur Oberfläche tangentiale Richtung aufweisen.
• Alle oben beschriebenen Einrichtungen haben im praktischen Betrieb denselben Nachteil. Dieser Nachteil kommt am meisten zur Auswirkung, wenn es sich entweder um großflächige Stücke handelt oder aber, wenn im Fließverfahren viele, mit kleinen Zwischenräumen aufeinanderfolgende Arbeitsstücke erhitzt werden sollen. .Die zu trocknenden Lacke haben meistens die Eigenschaft, in ihren Farben auf unterschiedliche Temperaturen sehr empfindlich zu sein. Man kann nachträglich sehr genau erkennen, daß die Trocknung nicht gleichmäßig war. Es muß aber mit Rücksicht auf das nachträgliche Verhalten der Lackschicht eine genau gleichmäßige Trocknung gefordert werden. Die Stromdichte der Wirbelströme ist offenbar ungleichmäßig über den Querschnittverteilt, wie die ungleiche Färbung erkennen läßt. Bei den oben beschriebenen einfachen Anordnungen wird der durch die vorzugsweise einzige Primärwicklung erzeugte magnetische Fluß in seiner Gesamtheit auf das zu erhitzende Werkstück, bzw. bei Fließverfahren auf die hintereinanderfolgenden Werkstücke oder Bandteile bzw. Streifen oder Flächenstücke, zur Einwirkung gebracht. Da durch die primäre Wechselspannung lediglich die gesamte Flußschwankung bzw. bei sinusförmiger Wechselspannung lediglich die Amplitude des Wechselflusses gegeben ist, nicht aber die Induktionsverteilung innerhalb der von der betrachteten Spule umsäumten Fläche, stellt sich die räumliche Verteilung der magnetischen Induktion im übrigen so ein, daß bei gleicher Gesamtzahl der magnetischen Kraftlinien ihre Verteilung innerhalb der durch die betrachtete Windung oder Spule umsäumten Fläche so ist, daß der zur Aufrechterhaltung dieses magnetischenFeldesbenötigte '_Vlagnetisierungsstrom ein Optimum wird. In den Fig. Z bis 3 sind die grundsätzlichen Fälle festgehalten. Fig. z zeigt die Induktionsverteilung bei einem linearen gestreckten Leiter und gleichförmiger Verteilung des magnetischen Leitwerts entlang der Leiterlänge. Bringt man einen oder mehrere Körper mit größerer magnetischer Leitfähigkeit in das magnetische Feld des Leiters, so bleibt die gesamte Flußverkettung bei gleichbleibender Primärspannung unverändert, die räumliche Verteilung der magnetischen Induktion.entlang dem Leiter ändert sich aber gemäß Bild 2.
• Diese Skizzen gelten im Prinzip auch, wenn man statt des gestreckten Leiters eine oder mehrere geschlossene Windungen nimmt (Fig. 3a bis 3c) oder einen gestreckten Leiter unterteilt (Fig. 3d). Bei einer mit streifender Beaufschlagung arbeitenden Erhitzungsvorrichtung ergab sich z. B. bei Trocknung eines Schutzlackstreifens über einer Schweißnaht von in Fließfertigung durchlaufenden Blechzylindern eine ungleichmäßige Verfärbung gemäß Fig. 4, d. h. die beiden Enden blieben kälter.
• Andere Ungleichmäßigkeiten und Abweichungen werden durch die Rückwirkung der Wirbelströme veranlaßt.
• Die Einrichtung gemäß der Erfindung beseitigt diese 1 Übelstände, indem sie den magnetischen Kräftfluß in konstant gehaltene kleine Teilflüsse zerlegt. Diese Teilflüsse werden auf konstanter Größe gehalten, indem man die Leiter bzw. Windungen in Teile dieser Wicklungsgrößen zerlegt und die einzelnen Wicklungsteile parallel an die Betriebsspannung legt. Die Schwankungen der Amplitude der magnetischen Kraftliniendichte müssen sich sodann auf die Teilung dieser Leiterstücke bzw. Wicklungsteile beschränken. Da diese Teilung so klein wie möglich gewählt wird, hält sich je Flächeneinheit die auftretende maximale Induktionsschwankung und damit auch die Erhitzungsabweichung innerhalb der zulässigen Grenzen. .
• Fig. 5 zeigt ein Beispiel für die Einrichtung nach der Erfindung, wobei die Beaufschlagung des Werkstücks mit den magnetischen Kraftlinien in streifender Anordnung vor sich geht. Die Wirkung ist in roher Annäherung vergleichbar mit der erhitzenden Wirkung eines Gasbrenners, bei welchem aus vielen einzelnen Öffnungen genau dosierte Flämmchen das Trockengut erwärmen (Fig.6). Diese Erwärmungswirkung ist bedeutend gleichmäßiger, als wenn man, um im Beispiel zu bleiben, eine einzige große Stichflamme anwenden würde.
• Die Anordnung (Fig. 5) eignet sich in gleicher Weise sowohl für den Fall, daß das Trockengut das magnetische Feld in Richtung von rechts nach links, als auch für den Fall, daß das Trockengut das Magnetfeld in Richtung senkrecht zur Papierebene passiert.
• Die Einrichtung nach der Erfindung läßt sich auch auf ändere Spulenanordnungen übertragen, z. B. auf spiralförmige Tellerspulen gemäß Fig. 7. Solche Spulen eignen sich insbesondere zur Erhitzung kleiner Blechdeckel. Fig. 8 zeigt die Abwandlung gemäß der Erfindung zur Erzielung steuerbarer Trocknungseffekte. Da solche Deckel bei Anwendung der bekannten einfachen Erhitzungsmethoden dazu neigen, in der Mitte heller zu bleiben, ist mit der Erfindung eine Methode an die Hand gegeben, durch Abstufung der getrennt gespeisten Windungszahlen die gesuchte Induktionsverteilung zu. erzwingen. Die innerste Parallelspule muß hierbei eien sehr kleinen Durchmesser haben, sonst bleibt in der Mitte eine weniger stark erhitzte Stelle übrig.
• Die von der Erfindung bezweckte gleichmäßige Erhitzungsverteilung läßt sich durchaus nicht dadurch erreichen, daß man den magnetischen Fluß einer der üblichen bekannten Anordnungen ein- oder zweimal unterteilt. Vielmehr bedingt die beschränkte Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wärme im erhitzten Körper, daßwährend der meist sehr kurzen Erhitzungszeit diese Wärme sich im Körper nur sehr wenig verteilen kann. Ferner bedingt die große Bereitschaft des magnetischen Feldes, sich den Leitwertsveränderungen bei wanderndem Trockengut anzupassen, eine Begrenzung der Teilung bzw. Polteilung auf ganz wenige, etwa r bis -5 cm. Ist a die Geschwindigkeit, mit welcher etwa das Maximum einer Temperaturverteilungskurve nach den Seiten zu abwandert, ferner t", die mit Rücksicht auf die benutzten Lacke geringstmögliche Erwärmungszeit, so ergibt sich für die Teilung T der Erhitzungsvorrichtung: T = 2 a t.. Ein weiterer Gesichtspunkt für die Abgrenzung der Polteilung entsteht bei der Betrachtung des Einflusses des Laufspalts. Die Forderung, auch bei Abweichungen der mechanischen Abmessungen des Werkstücks infolge Herstellungsunregelmäßigkeiten einen einwandfreien Vorbeitransport desselben zu gewährleisten, bedingt Luftspalte von der Größenordnung mehrerer Millimeter. Die Untergrenze für die Verkleinerung der Teilung ist gegeben durch die Rücksichtnahme auf den Einfluß der Streuung, welche von dem Verhältnis Luftspalt zu Teilung abhängt.
• Die Anordnung und Dimensionierung nach der Erfindung unterscheidet sich somit grundsätzlich von etwa vereinzelt vorhandenen und aus anderen Gründen mehr oder weniger zufällig entstandenen Anordnungen, bei welchen beispielsweise aus schalttechnischen Gründen oder mit Rücksicht auf vorhandene Drahtstärken zwecks Querschnittsunterteilungen Parallelschaltungen oder Serienparallelschaltungen als handwerksmäßiges Aushilfsmittel vorgenommen sind.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Trocknen lackierter Bleche nach dem Wirbelstromverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kraftfluß in viele kleine, örtlich nur in engen Grenzen verlagerungsf:iliihe Teilflüsse mit jeweils getrennter und für sich an der vollen Netzspannung liegender Erregerwicklung zerlegt wird, wobei der Abstand zwischen zwei bei dieser Aneinanderreihung von Teilflüssen entstehenden, sich entsprechenden Punkten (Teilung T) etwa zwischen i und 5 cm liegt und etwa der Gleichung T = 2 a t," (X = Ausbreitungsgeschwindigkeit des Erwärmungsmaximums; t," _ geringstzulässige Erwärmungszeit) entspricht.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Flächenerhitzungen die Teilflüsse wahlweise sowohl in Richtung jeder Koordinate als auch in Richtung beider Koordinaten aneinander gereiht werden, so daß sie in einer Fließanordnung parallel oder/und senkrecht zur Fließrichtung liegen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2 für Spiralspulen, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Unterteilung des Flusses in Form von zentrischen Ringzonen durch mehrere koaxiale; an derselben Speisespannung liegende Erregerspulen vorgenommen wird.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilerregerspulen außerdem erforderlichenfalls mit ungleichen Windungszahlen ausgeführt werden.