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Die Erfindung betrifft eine Anströmungsvorrichtung, eine Bearbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zum Anströmen von Oberflächen, erforderlich zum Behandeln, insbesondere zum Trocknen, Erwärmen, Befeuchten von Werkstücken, insbesondere Trägerprofilen.
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Nach dem Stand der Technik wird in einem ersten Behandlungsschritt ein auf die Oberfläche eines Werkstücks aufgebrachtes, adhäsives Fixierungsmittel, wie etwa Leim, Harz, Schmelzkleber, Lack oder ein anderer geeigneter Klebstoff, alternativ auch ein Primer getrocknet, befeuchtet und/oder erwärmt. Durch das Trocknen, Befeuchten und/oder Erwärmen wird das Fixierungsmittel bzw. der Primer also aktiviert, so dass in einem nächsten Schritt eine Deckschicht, z. B. eine Kaschierfolie, haftend auf das Werkstück aufgebracht, bzw. das Werkstück ummantelt werden kann. Solche das Werkstück kaschierende Deckschichten können bspw. zum Zweck von Dekoration, Schutz, Veredelung oder aufgrund anderer vorteilhafter Materialeigenschaften verwendet werden.
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Das Behandeln, insbesondere das Trocknen, Erwärmen oder Befeuchten erfolgt im Stand der Technik mittels mehrerer, einzelner und in einem Abstand voneinander angeordneter Heißluftgebläse und/oder Heißluftföns. Das Werkstück, auf dem sich ein Fixierungsmittel befindet, wird auf einem Fördermittel durch eine Zone gefahren, in dem es von dieser Pluralität an Heizluftgebläsen/-föns mit heißer Luft angeströmt wird. Die Heizluftgebläse/-föns sind auf das Werkstück gerichtet und bspw. individuell an Stangen neben diesem angeklemmt und einzeln oder in der Gesamtheit an- bzw. abschaltbar.
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Profilkaschierungsanlagen, die einen Anwendungsbereich der Erfindung betreffen, finden sich bspw. in der Erzeugung von Fenster- und Türprofilen, Rahmen, Fußleisten, Gardinenstangen, Möbelteilen, Zaunprofilen und vielen anderen Erzeugnissen, vornehmlich aus der Holz-, Kunststoff- oder Metallindustrie, bei der Trägerprofile zum Einsatz kommen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Anströmung eines Werkstücks, bspw. eines Trägerprofils, vorzuschlagen, die sich durch einen verbesserten Wirkungsgrad und eine hohe Effizienz bzgl. des Verhältnisses von Kosten zu Leistung auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 dargelegten Merkmale bzgl. einer gattungsgemäßen Anströmungsvorrichtung, sowie für die Bearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 14 und für das Verfahren gemäß Anspruch 15 realisiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 und 16 beansprucht.
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Eine erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtung weist wenigstens ein Leitblech zur Führung eines beschleunigten Fluids in Richtung eines Werkstücks, insbesondere der Oberfläche eines Werkstücks auf, wobei das wenigstens eine Leitblech mit mindestens einen Einlass und mindestens einen Auslass für das Fluid versehen ist, wobei das wenigstens eine Leitblech einen Innenraum aufspannt, und wobei das Leitblech an einem ersten Ende eine Eingangsöffnung und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende eine Ausgangsöffnung aufweist, wobei der Abstand zwischen der Eingangsöffnung und der Ausgangsöffnung die Länge des wenigstens einen Leitblechs definiert.
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Die Anströmungsvorrichtung weist wenigstens ein Leitblech auf. Das wenigstens eine Leitblech kann aus metallischem und nicht-metallischem Material, aus einer Legierung, Kunststoff oder einem anderen Werkstoff gefertigt sein, der die erforderliche Festigkeit, insbesondere die gewünschte Biegesteifigkeit aufweist. Die Form des wenigstens einen Leitblechs ist bevorzugt dreidimensional und richtet sich vorteilhaft nach dem Profil eines zu behandelnden Werkstücks, insbesondere eines Trägerprofils. Nach einer ersten Alternative hat das Leitblech einen geschlossenen, z. B. kreisringförmigen, ovalen, drei-, vier- oder vieleckigen Querschnitt, der einen Innenraum umschließt. Nach einer zweiten Alternative kann der Querschnitt des Leitblechs den Innenraum abschnittsweise umschließen, z. B. als nicht geschlossener Kreis, als teilweise geschlossenes Oval, Drei, Vier-, Vieleck oder als eine andere geometrische Form. Das Leitblech kann aus gefalteten oder gebogenen Abschnitten gebildet sein, es kann bei einer Ausführungsform nach der zweiten Alternative aber auch einen Basisabschnitt aufweisen, von dessen seitlicher Kante aus sich Seitenabschnitte oder Flügel bis zu einem freien Ende erstrecken. Die freien Enden der gefalteten, gebogenen oder der Seitenabschnitte begrenzen dann den Innenraum für ein Leitblech nach der zweiten Alternative. Erfindungsgemäß ist der Innenraum dazu ausgelegt, dass er das Werkstück ganz oder teilweise aufnimmt. Die Maße des Leitblechs, insbesondere seine Breite und Tiefe, richten sich nach den Abmessungen des Werkstücks und können für die Breite z. B. zwischen 0,5 cm und 500 cm betragen. Die Tiefe des Innenraums kann 0,5 cm bis 500 cm betragen.
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Jedes Leitblech hat bevorzugt je mindestens einen Einlass und mindestens einen Auslass. Mehrere Einlässe sind dann von Vorteil, wenn das Leitblech so lang und/oder breit ist, dass ein Einlass zu wenig Fluid zum gleichmäßigen Füllen des Innenraums bereitstellt, mit der Folge, dass keine gleichmäßige Behandlung der Oberfläche des Werkstücks gewährleistet ist. Bei einem Leitblech nach der ersten Alternative, also mit einem geschlossenen Innenraum, sind entweder Auslässe in der Wand des Leitblechs vorgesehen oder die nachfolgend erläuterten Eingangs- oder Ausgangsöffnung des Leitblechs dient als Auslass. Der Auslass des Leitblechs definiert sich bei einer Ausführung nach der zweiten Alternative, die einen nur teilweise umschlossenen Innenraum aufweist, durch die sich gegenüberliegenden freien Enden des Leitblechs. Einlass und Auslass können verschiedene Durchmesser und gerade der Einlass auch diverse Querschnitte bzw. Gestaltungen aufweisen, bspw. abgestimmt auf Anschlüsse für Schläuche, Rohre oder andere Hohlkörper, Aufsätze, Adapter, Stutzen usw. Die Fläche des mindestens einen Auslasses ist bevorzugt größer als die Fläche des mindestens einen Einlasses.
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Ein Leitblech weist weiterhin an einem ersten Ende eine Eingangsöffnung und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende eine Ausgangsöffnung auf, wobei der Abstand zwischen der Eingangsöffnung und der Ausgangsöffnung die Länge des wenigstens einen Leitblechs definiert. Respektive der geometrischen Form der Querschnittsfläche des Leitblechs ergibt sich in Verbindung mit der Länge des Leitblechs ein dreidimensional geformtes Leitblech. Das wenigstens eine Leitblech spannt dementsprechend einen Innenraum auf, der für die zumindest teilweise Aufnahme eines Werkstücks ausgelegt ist. Das Leitblech ist in der Regel im Vergleich zu der Länge, über die die einzelnen Heißluftgebläse, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, aufgestellt sind, kürzer, weil im Innenraum des Leitblechs der Anströmungsvorrichtung wesentlich gezielter getrocknet, erwärmt oder befeuchtet werden kann. Die Länge kann frei gewählt werden, typischerweise beträgt sie von 5 cm bis 500 cm.
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Nach einer vorteilhaften Ausführung des Einlasses weist dieser ein Prallblech auf, das zur besseren Verteilung des einströmenden Fluids im Innenraum des Leitblechs angeordnet ist. Der Abstand von der Mündung des Einlasses am Leitblech zum Prallblech beträgt 1 mm bis 15 cm, bevorzugt 1 cm bis 5 cm. Das Prallblech kann eine kleinere Fläche aufweisen als der Einlass, es kann aber auch eine gleiche oder größere Fläche aufweisen als der Einlass.
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Durch den mindestens einen Einlass des Leitblechs wird ein Fluid zugeführt und in Richtung auf das Werkstück bzw. dessen Oberfläche, z. B. eines Trägerprofils oder einer Folie geleitet, die optional jeweils beschichtet sein können, z. B. mit einem Fixierungsmittel, wie etwa einem Primer oder einem Klebstoff. Ein solches Fluid kann ein reines Fluid oder ein Fluidgemisch, z.B. Luft, insbesondere Druckluft sein. Das Fluid kann ein ein- oder mehrphasiges Gemisch sein. Es können z.B. einem ersten Fluid ein sekundäres Gas, eine flüssige Phase oder auch feste Partikel beigeordnet sein, um bspw. die Oberfläche des Werkstücks unmittelbar oder z. B. ein mindestens abschnittsweise aufgetragenes Fixierungsmittel gezielt zu beeinflussen. Weist das Werkstück eine schmelzbare Oberfläche auf, z. B. aus Kunststoff, so kann die aufgeschmolzene Werkstückoberfläche als Fixierungsmittel dienen. Typisch kann das Fluid Flüssigkeit aufweisen, um das Fixierungsmittel zu befeuchten.
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Das Fluid ist wenigstens beschleunigt, um ein Trocknen oder Befeuchten des Fixierungsmittels zu gewährleisten. Im Zusammenhang mit dieser Erfindung schließt das Trocknen auch das Abdunsten oder Entfernen von Wasser oder Lösungsmittel ein. Die Luftgeschwindigkeit kann in einem weiten Bereich frei gewählt werden; sie kann z. B. zwischen 2 m/min bis 500 m/s betragen. Die Beschleunigung erfolgt in der Regel durch einen Ventilator. Jedoch ist es nach einer bevorzugten Ausführung auch vorgesehen mit einem Fluid unter Druck zu arbeiten, bspw. mit Druckluft oder allgemein Druckgas, bis zu 30 bar, typischerweise 0,1 bar bis 10 bar, bevorzugt 0,5 bar bis 5 bar. Die Druckluft wird typischerweise durch einen Kompressor oder Ventilator erzeugt. Die Erfindung ist entsprechend nicht auf die Anströmung mit beschleunigtem Fluid unter atmosphärischem Druck beschränkt.
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Der Anströmungsvorrichtung ist bevorzugt eine Wärme- und/oder Kältequelle zugeordnet, so dass das Fluid, bspw. für den Einsatz in Trocknungs- und/oder Verflüssigungsprozessen erwärmt und/oder gekühlt werden kann. Typisch können zur Erwärmung elektrische Heizmittel (z. B. Widerstandsheizdrähte), aber auch flüssigkeitsbetriebene Heizmittel (z. B. Wärmetauscher mit Thermoöl) oder ein direktes Heizmittel eingesetzt (z. B. Gas- oder Ölbrenner) eingesetzt werden. Kaltes Fluid kann durch die Nutzung einer Kältemaschine, bspw. einer Absorptions- oder Kompressionskältemaschine, bereitgestellt werden. Das Fluid kann dadurch bei Temperaturen von -100 °C bis zu 1.000 °C bereitgestellt werden. Üblich sind zur Erwärmung Temperaturen von 30°C bis 200°C, je nach Werkstoff bzw. Fixierungsmittel auch bis zu 500°C. Zur Kühlung werden bevorzugt Temperaturen von -100 °C bis +15 °C genutzt.
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Die erforderlichen Anwendungsbedingungen, insbesondere Geschwindigkeit, Menge, Druck und Temperatur für das Fluid können also individuell bezogen auf das Werkstück bzw. das Fixierungsmittel eingestellt werden, so dass die Anlage kompakt ausgeführt werden kann und gleichmäßigere Ergebnisse bei mittelfristig niedrigeren Kosten gewährleistet. Bei vorhandenen Trocknungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik erweist es sich als gefährlich, dass ein nachfolgendes Heizgebläse lösungsmittelbelastete Luft ansaugt, die durch ein vorangegangenes Heizgebläse erzeugt wurde. Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Einlass der Anströmungsvorrichtung nicht neben einem Auslass angeordnet, so dass der Einlass unverbrauchte, insbesondere nicht-lösungsmittelhaltiges Fluid ansaugt. Als weiterer Vorteil erweist sich, dass das aus dem Auslass der erfindungsgemäßen Anströmvorrichtung entweichende Fluid ohne Weiteres von einer Absaugung erfasst werden kann. Damit ist die Luftqualität in der Umgebung der erfindungsgemäßen Anströmvorrichtung von weitaus besserer Qualität als nach dem Stand der Technik. Die erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtung nach dieser Ausführung bietet somit eine sichere Alternative zum Stand der Technik.
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Stromab der Wärme- und/oder Kältequelle ist bevorzugt ein erster Temperaturfühler angeordnet, der vorteilhaft mit einer Steuer- und Regelungseinheit kommuniziert. So kann die Fluidtemperatur von außen und in-situ gesteuert werden. Ein bevorzugt zweiter Temperaturfühler übermittelt vorteilhaft der Steuer- und Regelungseinheit die Oberflächentemperatur des ankommenden Werkstücks. Die äußeren Einflussgrößen, wie z.B. die Umgebungstemperatur, können z. B. in einer Werkshalle je nach Tages- und/oder Jahreszeit deutlich schwanken, so dass mit den Signalen des zweiten Temperaturfühlers eine nach Prozessvorgaben vorgesehene Bearbeitungstemperatur des Werkstücks durch Anpassung der Fluidtemperatur und/oder Fluidgeschwindigkeit ohne Änderung der Geschwindigkeit der Bearbeitungsstraße automatisch erfolgen kann. Ein dritter Temperaturfühler übermittelt zur Kontrolle der erreichten Bearbeitungstemperatur die Oberflächentemperatur des Werkstücks nach der Behandlung im Leitblech an die Steuer- und Regelungseinheit.
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Um die Anströmungsvorrichtung noch effizienter zu gestalten sind im Innenraum eines Leitblechs bevorzugt ein oder mehrere Leitelemente angeordnet, die an der jeweiligen Einbaustelle die Querschnittsfläche eines Leitblechs verringern und das Leitblech über seine Länge in Abschnitte einteilen. So wird gewährleistet, dass das Fluid auf die Werkstückoberfläche gerichtet wird und möglichst wenig Fluid ungenutzt, d. h., ohne Kontakt mit der Werkstückoberfläche entweichen und möglichst wenig Umgebungsluft zuströmen kann. Damit wird eine möglichst kontrollierte Behandlungsatmosphäre geschaffen. Insbesondere wenn Leitelemente eingesetzt werden, können mehrere Einlässe am Leitblech vorgesehen sein, bevorzugt ein Einlass für jeden durch ein oder mehrere Leitelemente abgegrenzten Bereich im Innenraum des Leitblechs. Nach einer weiter vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Anströmungsvorrichtung kann das Fluid in jedem abgegrenzten Bereich des Innenraums eine andere Zusammensetzung, Temperatur, Geschwindigkeit, Menge oder einen anderen Druck aufweisen. Auf diese Weise kann z. B. ein Vorwärmen oder ein nur abschnittsweises Befeuchten und anschließendes oder vorangehendes Erwärmen des Fixierungsmittels bewirkt werden. Es kann also ein Behandlungsprofil für das Werkstück bzw. das Fixierungsmittel eingestellt werden, bei dem sich in benachbarten, abgegrenzten Bereichen des Innenraums Geschwindigkeit, Temperatur, Druck, Menge und/oder Zusammensetzung des Fluids unterscheiden.
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Zum Wechsel des Leitblechs ist dieses mit einer Kupplung an einer Haltekonstruktion, an der Anströmungsvorrichtung oder einer Anlage zum Kaschieren eines Werkstücks befestigt. Idealerweise handelt es sich dabei um eine Schnellkupplung, um lange Rüst- und Umbauzeiten bei einem Wechsel der Profilform zu vermeiden. Die Schnellkupplung kann z. B. mittels eines Hebels gelöst oder geschlossen werden. Bevorzugt greifen dabei korrespondierende Profile am Leitblech und einer Haltekonstruktion oder am Leitblech und der Zufuhr für das Fluid bzw. dem Einlass ineinander. Optional ist eine Dichtung im Bereich der zu kuppelnden Bestandteile der Anströmvorrichtung vorgesehen.
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Bevorzugt ist das Leitblech doppelwandig, insbesondere als Hohlprofil, ausgebildet. Das Hohlprofil weist dementsprechend eine dem Werkstück abgewandte Außenwand und eine dem Werkstück zugewandte Innenwand auf, die einen Hohlraum umschließen. In der Innenwand des Hohlprofils befindet sich mindestens eine Auslassöffnung, vorteilhaft jedoch mehrere Auslassöffnungen. Die oder diese Auslassöffnungen können bspw. rund, oval, kapselförmig, mehreckig oder schlitzförmig, aber auch wie ein Schlüsselloch mit einer Aufweitung an einem Ende einer schlitzförmigen Auslassöffnung ausgebildet sein. Die Auslassöffnungen können in einer Ausführungsform regelmäßig über die Fläche der Innenwand angeordnet sein. In einer anderen Ausführungsform können die Auslassöffnungen aber auch unregelmäßig über die Ausdehnung der Innenwand verteilt sein, z. B. nur wenige Auslassöffnungen im Bereich der Eingangsöffnung und bis zur Ausgangsöffnung zunehmend mehr Auslassöffnungen pro Flächeneinheit, oder umgekehrt. Auch die Größe der Auslassöffnungen kann variieren, üblicherweise von 0,1 mm Durchmesser bis zu 2 cm Durchmesser, wenn ein unter Druck stehendes Fluid eingesetzt wird und von 0,1 cm bis zu 5 cm Durchmesser, wenn ein Fluid bei atmosphärischem Druck eingesetzt wird. Es sind aber auch ohne Weiteres Auslassöffnungen mit anderem Durchmesser einsetzbar.
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Insbesondere wenn das Leitblech als Hohlprofil ausgebildet ist, ist der Auslass vorteilhaft immer noch größer als der Einlass, denn die gesamte Innenwand ist als Auslass anzusehen. Die Summe der Fläche der Auslassöffnungen kann jedoch kleiner, gleich oder größer als der Querschnitt des Einlasses sein. Die Fläche der Auslassöffnungen kann insbesondere dann kleiner oder gleich der Fläche des Auslasses sein, wenn ein unter Druck stehendes Fluid eingesetzt wird.
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Wird ein Hohlprofil als Leitblech eingesetzt, so kann auch das Hohlprofil durch Leitelemente in mindestens zwei abgegrenzte Bereiche unterteilt sein. Auch in diesem Fall ist es vorteilhaft, mindestens einen Einlass für jeden abgegrenzten Bereich vorzusehen. Anzahl und Fläche der Auslassöffnungen können für jeden abgegrenzten Bereich optimiert werden.
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Auch als zusätzliche Sicherheitsvorkehrung weist das Hohlprofil vorteilhaft eine Schließvorrichtung auf, die den Auslass bzw. die Auslassöffnungen verschließen kann. Die Schließvorrichtung kann z. B. als Schieber ausgebildet sein. Hat die Schließvorrichtung den Auslass bzw. die Auslassöffnungen verschlossen, wird das Fluid in einen zweiten Hohlraum des Leitblechs bis zu einer sicheren Ablassstelle umgeleitet. Es wird damit vermieden, dass bei einer Abschaltung die Anströmungsvorrichtung auskühlt und/oder Fluid aus den Auslassöffnungen nach der Abschaltung nachfließen kann. Somit werden längere Anlaufzeiten beim Wiederanfahren der Anströmungsvorrichtung vermieden und die Flexibilität der Anströmungsvorrichtung auch aus ökonomischer Sicht sichergestellt.
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Die erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtung kann sowohl bei der manuellen Fertigung genutzt werden als auch bei der automatisierten Fertigung. Sie kann mit beliebigen Fördervorrichtungen kombiniert werden, die die Werkstücke tragen.
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Eine solche vorangehend beschriebene Anströmungsvorrichtung ist bevorzugt in eine Bearbeitungsvorrichtung integriert, welche zusätzlich noch ein oder mehrere weitere Bearbeitungseinheiten umfasst. Typische Bearbeitungseinheiten sind eine Kaschieranlage, die dazu ausgelegt ist, eine Folie z. B. aus Kunststoff oder Metall oder ein Papier auf das Fixierungsmittel aufzubringen. Alternativ kann es eine Beschichtungsanlage sein, die eine Beschichtung, z. B. einen Lack oder eine Schicht aus Partikeln (z. B. aus Sand, aus Keramik oder aus Metallpartikeln) auf das Fixierungsmittel oder das Werkstück aufbringt. Auch eine Prägevorrichtung kann mit der erfindungsgemäßen Anströmungsvorrichtung kombiniert werden. Da die Anströmungsvorrichtung weitestgehend autark arbeiten kann, ist sie ideal dafür geeignet, um in bestehende Anlagen nachgerüstet zu werden. So kann sie in eine Bearbeitungsvorrichtung nachträglich, oder auch ab Werk in Neumaschinen, zur Effizienzsteigerung und Kostenreduktion eingebracht werden ohne vor- und nachgeschaltete Bearbeitungseinheiten zu beeinträchtigen.
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Als neuer Anwendungsbereich für die erfindungsgemäße Anströmvorrichtung hat sich das Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere von Oberflächen von Werkstücken erwiesen. Das Anströmen des Werkstücks bzw. dessen Oberfläche mit beschleunigtem Fluid kann beispielsweise nach einer zweiten alternativen Verwendung dazu genutzt werden, Folien, Gewebe, Vliese oder dergleichen flächige Beschichtungen auf die Oberfläche aufzudrücken. Insbesondere bei dieser Verwendung erweist sich das individuell einstellbare, gleichmäßig ausströmende Fluid als geeignetes Mittel, um flächige Beschichtungen, die von einer Zuführvorrichtung mindestens abschnittweise über dem Werkstück angeordnet werden, glatt und faltenfrei auf die Werkstückoberfläche aufzubringen und ggf. an ein zuvor auf der Werkstückoberfläche aufgebrachtes adhäsives Fixierungsmittel anzudrücken. Bisher werden für diese Anwendung meist Walzen eingesetzt; die im Zusammenhang mit dieser Erfindung eingesetzte Anströmvorrichtung kann sich insbesondere bei empfindlichen flächigen Beschichtungen als schonendes Mittel zum Aufbringen bzw. Fixieren der flächigen Beschichtung erweisen. Insbesondere bei komplex geformten Profilen kann sich die Anströmvorrichtung gegenüber Walzen als vorteilhaft erweisen, weil komplexe Konturen besser und gleichmäßiger von einem Fluid überstrichen werden können als von Walzen oder anderen Andruckmitteln. Zudem kann die erfindungsgemäße Anströmvorrichtung preiswerter als Walzen sein. Bei dieser Ausführung wird die erfindungsgemäße Anströmvorrichtung in Verbindung mit einer Zuführvorrichtung für eine flächige Beschichtung eingesetzt, wobei diese Zuführvorrichtung bevorzugt vor der Anströmvorrichtung angeordnet ist.
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Nach einer dritten Alternative ist auf dem Werkstück eine flüssige Beschichtung aufgetragen, z. B. ein Lack oder eine Lasur, die optional mit einer Partikelschicht versehen sein können. Die erfindungsgemäße Anströmvorrichtung bzw. das beschleunigte, optional unter Druck stehende, erwärmte oder gekühlte Fluid wird im Innenraum des Leitblechs auf diese Beschichtung gerichtet, um sie auszuhärten. Bei dieser dritten Alternative ist die erfindungsgemäße Anströmvorrichtung mit einer Auftragsvorrichtung für die flüssige Beschichtung verbunden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anströmung eines Werkstücks unter Einsatz einer Anströmungsvorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, sieht vor, dass ein Fluid durch einen Einlass in einen Innenraum einströmt, der durch ein Leitblech aufgespannt wird, und dazu ausgelegt ist, das Werkstück ganz oder teilweise aufzunehmen, wobei das Fluid dabei in Richtung auf die Oberfläche eines Werkstücks strömt und die Anströmungsvorrichtung durch den Auslass des Leitblechs verlässt, und wobei sich Werkstück und Anströmungsvorrichtung relativ zueinander bewegen. Nach einer besonders bevorzugten Ausführung bewegt sich das Werkstück von der Anströmvorrichtung auf eine Bearbeitungsvorrichtung zu oder von einer Bearbeitungsvorrichtung auf die Anströmungsvorrichtung zu.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Fluid durch eine Wärme- und/oder Kältequelle erwärmt und/oder gekühlt, die der Anströmungsvorrichtung zugeordnet ist. Das erwärmte und/oder gekühlte und beschleunigte Fluid passiert dann durch einen oder mehrere Einlässe hindurch das Leitblech bzw. den Hohlraum des Leitblechs in Richtung auf den Auslass bzw. die Auslassöffnungen. Das erwärmte und/oder gekühlte und beschleunigte Fluid ist dabei auf die Oberfläche des Werkstücks, nach einer ersten Alternative, bei der das Werkstück behandelt wird, bevorzugt auf das Fixierungsmittel gerichtet, das auf die Werkstückoberfläche aufgebracht ist. Nach einer zweiten, vorstehend beschriebenen alternativen Verwendung ist das beschleunigte, optional unter Druck stehende, erwärmte oder gekühlte Fluid auf eine flächige Beschichtung wie z. B. eine Folie, ein Dekorpapier oder dergleichen gerichtet, die auf der Oberfläche des Werkstücks angeordnet ist bzw. anzuordnen ist. Nach einer dritten, vorstehenden beschriebenen alternativen Verwendung ist auf das Werkstück eine Beschichtung aufgetragen, z. B. ein Lack, eine Lasur, ggf. ergänzt durch eine darauf aufgetragene Partikelschicht und das beschleunigte, optional unter Druck stehende, erwärmte oder gekühlte Fluid härtet diese Beschichtung aus. Während dieser Behandlungs- oder Bearbeitungsvorgänge ist das Werkstück mindestens abschnittsweise im Innenraum des Leitblechs aufgenommen. Ein erster Temperaturfühler ist stromab der Wärmequelle, vorzugsweise zwischen Wärmequelle und Einlass angeordnet und erfasst die Temperatur des Fluids. Ein zweiter Wärmefühler erfasst die Oberflächentemperatur des zu behandelnden Werkstücks bzw. des Fixierungsmittels und ist bevorzugt vor der Eingangsöffnung des Leitblechs angeordnet. Nach der Ausgangsöffnung ist optional ein dritter Temperaturfühler angeordnet, der die Oberflächentemperatur des behandelten Werkstücks erfasst. Die Temperaturfühler übermitteln die jeweils erfasste Temperatur an eine Steuer- und Regelungseinheit, die dann die Leistung der Wärmequelle und/oder die Fluidgeschwindigkeit so regelt, dass im Innenraum des Leitblechs eine vorgegebene Temperatur erreicht wird, die z. B. ausreicht, um ein Fixierungsmittel zu aktivieren, eine flächige Beschichtung auf dem Werkstück zu fixieren oder um eine Lackschicht auszuhärten.
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Nach einer vorteilhaften Ausführung ist eine Schließvorrichtung, beispielsweise ein Schieber vorgesehen, die die Auslassöffnungen der Anströmungsvorrichtung verschließt, wenn kein Werkstück behandelt wird, so dass das erwärmte und beschleunigte, optional unter Druck stehende Fluid an einer sicheren Ablassstelle aus der Anströmungsvorrichtung austreten kann.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausführung sind die Anströmungsvorrichtung und das Werkstück relativ zueinander beweglich. Insbesondere bevorzugt ist es nach einer ersten Alternative, wenn das Werkstück z. B. mittels einer Fördervorrichtung gegenüber dem stationären Leitblech gefördert wird. Das Werkstück wird dabei mindestens abschnittsweise im Innenraum des Leitblechs aufgenommen, um eine vollständige Behandlung der Werkstückoberfläche bzw. des Fixierungsmittels zu erreichen. Für den Fall, dass z. B. eine vollständige Ummantelung oder Kaschierung eines Werkstücks erfolgen soll, kann das Leitblech kreisringförmig ausgebildet sein. Das Werkstück wird dann allseits von dem beschleunigten, optional erwärmten und/oder befeuchteten Fluid angeströmt. Nach einer zweiten Alternative ist die Anströmungsvorrichtung gegenüber dem Werkstück beweglich, z. B. wenn das Werkstück schwer zu manipulieren oder zu fördern ist.
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Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dass sich das Werkstück bei der Behandlung mindestens abschnittsweise im Innenraum des Leitblechs und damit in einem respektive der Behandlung definier- und kalkulierbaren Abstand befindet, so dass sich im Innenraum eine Behandlungsatmosphäre ergibt, die respektive Druck, Temperatur, Zustand der Komponenten und/oder Geschwindigkeit des Fluids nur geringfügig von den Umgebungsbedingungen beeinflusst wird. Dies macht auch den Fluideintrag und die Kosten der Vorrichtung sowie des optional unter Druck stehenden Fluids überschau- und kalkulierbar. Die Anlagenabschnitte, in dem diese Bearbeitungsschritte erfolgen, können gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten einzelnen Heißluftgebläsen verkürzt werden.
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Es entfallen Raumkosten genauso wie Energie-, Reparatur und Rüstkosten, denn die Ausführung ist im Gegensatz zu weitgehend ungerichteten Heizluftgebläsen, die die Oberfläche des Werkstücks bzw. das Fixierungsmittel ungleichmäßig erwärmen, hocheffizient, günstig und langlebig. Die erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtung benötigt nur ein Gebläse und/oder Drucklufterzeuger, nur eine Wärme- und/oder Kältequelle und ist dabei absolut flexibel und vielfältig einsetzbar, bspw. da ein Profilwechsel, dank dem Einsatz der Kupplung, sehr schnell und prozesssicher erfolgen kann.
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Besonders hervorzuheben ist, dass der vom Leitblech gebildete Auslass die Möglichkeit einer einfachen und gezielten Abluftabsaugung eröffnet, so dass vermieden wird, dass mit z. B. Lösungsmitteln belastetes Fluid in die Umgebung der Anströmvorrichtung austritt. Weiter wird dadurch die Brandgefahr reduziert.
Details der Erfindung werden nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtung mit gerundetem Leitblech im Querschnitt
- 2 eine erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtung mit Hohlraum im Querschnitt
- 3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anströmungsvorrichtung mit Hohlraum und Leitelement
- 4 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anströmungsvorrichtung mit einem zweitem, separaten Hohlraum.
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Nachfolgend werden bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile bzw. Merkmale verwendet.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtung 1, die ein Leitblech 2, einen Einlass 3 und einen Innenraum 4 aufweist, der durch den Auslass 5 begrenzt wird. Das Leitblech 2 ist aus Metall und weist einen gerundeten Querschnitt auf. Optional kann der Querschnitt des Leitblechs 2 drei-, vier- oder vieleckig sein. Die freien Enden 6 des Leitblechs 2 liegen einander gegenüber und begrenzen den Auslass 5, so wie durch den Pfeil P gekennzeichnet. Die Querschnittsfläche des Einlasses 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel kleiner als die Querschnittsfläche des Auslasses 5. Die Anströmungsvorrichtung 1 wird von einem Fluid, hier auf 10 m/Sekunde beschleunigte Luft, in Richtung des Pfeils F durchströmt. Das Fluid tritt durch den Einlass 3 ein, durchströmt den Innenraum 4 und tritt am Auslass 5 aus dem Leitblech 2 der Anströmungsvorrichtung 1 wieder aus. Das Fluid kann optional durch eine (hier nicht dargestellte) Wärmequelle, z. B. einen Wärmetauscher, erwärmt sein, typischerweise auf Temperaturen von z. b. 80 °C bis 180 °C. Alternativ kann auch eine Kältequelle vorgesehen sein, die das zur Anströmungsvorrichtung 1 bzw. dem Leitblech 2 hinströmt, abkühlt.
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2 zeigt eine alternative Ausführung der Anströmungsvorrichtung 1, die einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Das Leitblech 2 nach 2 weist einen Basisabschnitt 15 auf, an dessen seitliche Längskanten sich seitliche Abschnitte, auch als Flügel 16 bezeichnet, anschließen. Die Flügel 16 erstrecken sich in einem Winkel zum Basisabschnitt 15 und spannen so den Innenraum 4 auf. Der Einlass 3 ist auf der kurzen Seite des Trapezes angeordnet und der Auslass 5 auf der gegenüberliegenden, langen Seite des Trapezes. Die Anströmungsvorrichtung 1 nach 2 weist ein Leitblech 2 mit einer Außenwand 7 und mit einer Innenwand 8 auf, die - abgesehen von den Auslassöffnungen 9 - einen geschlossenen Hohlraum 11 bilden. Die Innenwand 8 weist zahlreiche Auslassöffnungen 9 auf. Die Auslassöffnungen 9 können gleichmäßig über die Innenwand verteilt sein oder sie können ungleichmäßig verteilt sein, sie können von gleicher Größe und Form sein oder von unterschiedlicher Größe und Form. Durch die Verteilung, die Größe und Form der Auslassöffnungen 9 kann das Anströmen der Oberfläche eines Werkstücks durch das Fluid optimiert werden.
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Ein Werkstück W ist abschnittsweise im Innenraum 4 des Leitblechs 2 aufgenommen. Dies zeigt sich dadurch, dass die Flügel 16, die sich von der Seitenkante des Basisabschnitts 15 bis zu den freien Enden 6 erstrecken, die Seitenwände des Werkstücks abschnittsweise überdecken. Das Werkstück W ist abschnittsweise mit einem Fixierungsmittel 10 beschichtet. Der Innenraum 4 ist so bemessen, dass ein Werkstück W, hier eine Fensterkantel mit einem Querschnitt von 8 cm × 10 cm abschnittsweise mit einer Folie kaschiert werden kann. Das Fixierungsmittel 10, hier ein thermoplastischer Schmelzkleber, der bei 100 °C erweicht, wird durch das Fluid, hier beschleunigte und mittels der Wärmequelle auf 180 °C erwärmte Druckluft, erwärmt. Dies erfolgt, indem das Fluid durch den Einlass 3 in den Hohlraum 11 zwischen Außen- und Innenwand 7, 8 des Leitblechs 2 geleitet wird, sich dort verteilt und durch die Auslassöffnungen 9 in den Innenraum 4 der Anströmungsvorrichtung 1 austritt. Dort trifft die erhitzte Druckluft auf das Fixierungsmittel 10 und erwärmt dieses gleichmäßig Das Fluid verlässt die Anströmungsvorrichtung 1 durch den Auslass 5. Das Werkstück W mit dem abschnittsweise darauf angebrachten, nach Passieren des Fluids erweichten und damit aktivierten Fixierungsmittel 10 ist nun bereit für das Kaschieren mit einer Folie, die auf dem erwärmten und damit aktivierten Fixierungsmittel 10 haftet.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtung 1 in perspektivischer Ansicht. Die Anströmungsvorrichtung 1 weist ein Leitblech 2 mit zwei voneinander beabstandeten Einlässen 3 auf. Im Innenraum 4 des Leitblechs 2 ist zwischen den Einlässen 3 ein Leitelement 12 angeordnet, dass den Querschnitt des Innenraums 4 verengt. Auf diese Weise entstehen zwei Teil-Innenräume, die jeweils einen der beiden Einlässe 3 aufweisen. Das Leitelement 12 kann einfach dazu genutzt werden, ein gleichmäßiges Verteilen des beschleunigten Fluids im Innenraum 4 zu gewährleisten. Insbesondere in Verbindung mit ungleich verteilten Auslassöffnungen 9 in der Innenwand 8 des Leitblechs 2 sowie der Einstellung des Volumens pro Zeiteinheit, der Temperatur, der Mischung und/oder des Feuchtegehalt des Fluids kann z. B. ein intensiveres oder schwächeres Anströmen von Fluid, ein Anströmen mit einem wärmeren oder kälteren Fluid, einem Fluid, das mit Feuchtigkeit versetzt ist oder mit einem Fluidgemisch können in jedem Teil-Innenraum der Anströmungsvorrichtung 1 gemäß 3 optimierte Bedingungen z. B. zum Erhitzen des Fixierungsmittels in einem ersten Teil-Innenraum, der sich von der Eingangsöffnung bis zum Leitelement 12 erstreckt eingestellt werden; zum Abdunsten von Lösungsmittel können im zweiten Teil-Innenraum auf diese Vorgaben optimierte Bedingungen einstellen.
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Die Anströmungsvorrichtung 1 nach 3 hat eine Einlassöffnung, die von den Kanten 13 des Leitblechs 2 begrenzt wird. Eine Auslassöffnung, die der Einlassöffnung gegenüberliegt, wird durch die Kanten 14 des Leitblechs 2 begrenzt. Das abschnittsweise mit einem Fixierungsmittel 10 versehene Werkstück W wird der Eingangsöffnung zugeführt und gelangt in den Innenraum 4, so wie in 2 dargestellt. Dabei wird es mindestens abschnittsweise von der Anströmungsvorrichtung 1 bzw. dem Leitblech 2 aufgenommen. Das Werkstück W kann manuell oder automatisch, bevorzugt über ein (hier nicht dargestelltes) Fördermittel, der Anströmungsvorrichtung 1 zugeführt werden. Das Werkstück W durchläuft die Anströmungsvorrichtung 1 in Förderrichtung und tritt an der Ausgangsöffnung wieder aus dem Innenraum 4 aus. Falls der Innenraum 4 in Teil-Innenräume unterteilt ist, passiert das Werkstück W nacheinander die Teil-Innenräume auf dem Weg von der Eingangsöffnung zur Ausgangsöffnung.
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4 zeigt eine erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtung 1, die ein Leitblech 2 mit einer Außenwand 7 und einer Innenwand 8 aufweist. Das Leitblech 2 weist einen Basisabschnitt 15 und zwei rechtwinklig daran anschließende Flügel 16 auf. In der Innenwand 8 sind Auslassöffnungen 9 angebracht. In der Außenwand 7 des Basisabschnitts 15 mündet ein Einlass 3, durch den ein beschleunigt, optional auch erwärmtes bzw. befeuchtetes Fluid oder Fluidgemisch in den Hohlraum 11 des Leitblechs 2 eintritt, sich dort verteilt und aus den Auslassöffnungen 9 in den Innenraum 4 des Leitblechs 2 austritt. Die Auslassöffnungen richten das Fluid auf die Oberfläche eines Werkstücks (hier nicht dargestellt), das mindestens abschnittsweise im Innenraum 4 aufgenommen ist. Das Fluid tritt durch den Auslass 5, der durch die beiden freien Enden 6 der Flügel 16 des Leitblechs definiert wird, aus der Anströmungsvorrichtung 1 aus.
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Befindet sich kein Werkstück im Innenraum 4 der Anströmungsvorrichtung 1, strömt erwärmtes Fluid ungenutzt durch die Vorrichtung und erhitzt die Umgebung unnötig. Um dies zu vermeiden, ist oberhalb des Basisabschnitts 15 ein zweiter Hohlraum 17 angeordnet, der vom Hohlraum 11 getrennt ist. Ein (hier nicht dargestellter) Umschalter schließt den Einlass 3, lenkt das erwärmte Fluid durch einen zweiten Einlass 18 in den zweiten Hohlraum 17 und lässt das Fluid dort in den oberen Innenraum 20 austreten. Das erhitzte Fluid tritt dann durch Austrittsöffnungen 9 in der Innenwand 8 des Abschnitts 17 aus, die jedoch nicht auf das Werkstück gerichtet sind. Auf diese Weise wird ein vollständiges Auskühlen der Anströmungsvorrichtung 1 verhindert, so dass beim Wiederanfahren der Anströmungsvorrichtung 1 schnell wieder eine gleichmäßige Behandlungsatmosphäre im Innenraum 4 herrscht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anströmungsvorrichtung
- 2
- Leitblech
- 3
- Einlass
- 4
- Innenraum
- 5
- Auslass
- 6
- Freie Enden
- 7
- Außenwand
- 8
- Innenwand
- 9
- Auslassöffnungen
- 10
- Fixierungsmittel
- 11
- Hohlraum
- 12
- Leitelement
- 13
- Kanten
- 14
- Kanten
- 15
- Basisabschnitt
- 16
- Flügel
- 17
- Zweiter Hohlraum
- 18
- Zweiter Einlass
- 19
- Prallblech
- 20
- Oberer Innenraum
- W
- Werkstück
- F
- Strömungsrichtung des Fluids
- P
- Pfeil zwischen den freien Enden des Leitblechs
- L
- Länge des Leitblechs