Farb- und Email-Einbrennofen mit Infrarotstrahlungsquellen. Die Erfindung bezieht sich auf einen Farb- und Email-Einbrennof en mit Infrarot strahlungsquellen, welcher weisses, schwarzes und farbiges Email ohne Rissbildung trocknet und ohne Verfärbung einbrennt.
Zweckmässig ist der Farb- und Email-Ein- brennofen so ausgebildet, d\ass Uuroh Anwen dung von Strahlungs- und Konvektionswärme Farben mit grosser Infrarotrefle%ion ebenso gut wie Farben mit grosser Infrarotabsorption getrocknet und eingebrannt werden können.
Bisher bestand das Verfahren, Farban striche und Email@anstriclie- mittele Infrarot- strahlen zu tro,dknen und: zu brennen, im all- gemeinen darin, die bemalte Fläche direkt den infraroten Strahlen auszusetzen, welche durch eine Vielzahl von mit Goldreflekto ren versehenen Kohlenfadenlampen erzeugt wurde.
Die von den Lampen ausgehenden Infrarotstrahlen dringen. in die Farbschicht ein und werden absorbiert und in Wärme umgewandelt, welche -die flüchtigen Bestand teile aus der Farbsrhicht austreibt und den Rückstand brennt.
Es ist bekannt, dass' dieses Trocknungsveriahren rascher arbeitet als ir gendein anderes und dass die früher üblichen Trocknungszeiten von mehreren Stunden durch den Infrarotprozess auf ebenso viele Minuten herabgesetzt wurde.
Es ist eine beka-nüte Tatsache, dass die Infrarotstrahlen durch die Farbsichicht ab- sofbiert werden, und -unter der Wirkung die- ser absorbierten Strahlen steigggt die Tempe- ,ratur gleichmässig im Innern der Schicht an, und zwar rascher, ,als wenn die Erwärmung von der innern Fläche auerfolgt,
wie es bei einem reinen Konvektionsheizsystem der Fall ist. Die Geschwindigkeit, mit- welcher eine Farbschicht,die Trocknungs- und Brenn- temperatur erreicht, hängt von der Menge der Strahlen ab, und die Gleichmässigkeit der Absorption :
der Strahlen ist bis zu einem ge- wissen Grad vom Farbton der zu behandeln den Farbe abhängig. Schwarze Färbe absor biert die infraroten Strahlen: stärker als die weisse Farbe, und im allgemeinen nimmt ,die Absorption mit dunkler werdendem Farbton zu.
Allgemein kann gesagt werden, dass die in einer Farb- oder Emailschicht entstehende Wärme von der Menge der absorbierten Infra rotstrahlen abhängt.
Beim Trocknen und- Brennen von svnthe- tis;chem Email mittels Infrarotstrahlen er gaben sich bei der Behandlung von Auto mobilkarosserien, welche mit hellgefärbten Emailschichten bedeckt waren, beim Brennen ausserordentliche Schwierigkeiten.
Die .starke Verfärbung und Streifenbildung dieser hell gefärbten Emailschichten bildete ein schwie- riges Problem, und in vielen Fällen wurde die Verwendung von Infrarotstrahlen aufge geben, da keine geeignete Lösung des Pro- hlems zu finden war.
Dies machte die Rück kehr zu langsamer arbeitenden und s,chwerfäl- ligeren Trocknungseinrichtungen,erforderlieh. Es ist klar, dass die ausschliessliche Ver wendung eines Farb- und Email-Einbrenn- ofens mit Infrarotstrahlungsquellen für sämt liche Farbtöne einen grossen Vorteil dai)stel- len würde, da ein solcher Ofen leicht gebaut, pkonomis,
ch in Betrieb und Bedienung und ferner weniger umfangreich und sicherer im Betrieb ist als andere Typen von Farb- brennmaschinen.
Wie schon früher bemerkt wurde, ab sorbiert dunkler gefärbtes Email eine grössere Menge infraroter Strahlen und die Erhitzung dieses Emails ist raseh und durchwegs gleich mässig. Weisses und hellgefärbtes Email je doch ist stark infrarot reflektierend und daher unfähig einer raschen und gleich mässigen Absorption der Strahlen, so dass es praktisch unmöglich ist, mit den bekannten Infrarotbrennöfen eine Verfärbung und/oder Rissbildung in der Farbschicht zu vermeiden.
Nicht alle auf irgendeine Farbschicht ge richteten Infrarotstrahlen erreichen oder durchdringen diese Farbschicht vollständig; noch ist diese Durchdringung gleichmässig, so dass der Anteil Strahlen, welche bis zum Grund einer gegebenen Schicht eindringen, nur gleich einem Bruchteil der auf die Schicht auftretenden Strahlen ist. Der Anteil ,Strahlen, welche durch die Farbschicht hin durehtreten, ist wesentlich geringer für den Fall, wo die Farben eine starke Infrarot xeflexion besitzen.
Nachdem gefunden wurde, dass beim Aus setzen eines stark reflektierenden hellgefärb ten Emails unter eine starke Infrarotstrah- lung eine verfärbte Fläche entstand, wurde zuerst angenommen, dass eine blosse Reduk tion der Betriebsspannung der Infrarotlam- pen sich eine Verfärbung vermeiden liesse. Es wurde aber gefunden, dass die Reduktion der Betriebsspannung den Wirkungsgrad der Lampen herabsetzte und anderseits die Wir kung der Strahlen derart beeinflusste, dass das Email schlecht gebrannt wurde.
Es wur den nun Versuche unternommen, um diesen Nachteil durch eine Reduktion der Lampen zahl zu beheben, aber dies bewirkte eine ungleichmässige Verteilung der Strahlen und eine ungleichmässig getrocknete Enrailschieht. Es wurden auch Lampen mit geringerer Wattzahl verwendet, aber dies wurde auf gegeben, als gefunden wurde, dass die er zeugte Menge infraroter Strahlen ungenü gend war und dass im Ofen keine genügende Hitze erzeugt werden konnte.
Beim Trocknen von Emailschichten spe ziell @an Automobilkarosserien mit Infrarot strahlen ist es schwierig, solche Zonen rasch und gut zu trocknen, welche nicht direkt in der Bahn der Infrarotstrahlen liegen. Dies ist ganz besonders um die Tür- und Fenster rahmen und um die Bodenplatten herum der Fall. Gleiche Schwierigkeiten ergaben sich beim Trocknen der Kotflügel und derglei chen. Die Aufrechterhaltung einer höheren und gleichmässigeren Gesamttemperatur je doch bewirkt ein vollstäudiges_Trochnen und Brennen sämtlicher Teile der bemalten Flächen.
Ein weiteres Problem beim Trocknen von Automobilkarasserien im Infrarotofen ent steht durch die Unsymmetrze derselben. Ob gleich die Anordnung der Infrarotlampen in den bekannten Öfen verbessert wurde, so war es bisher nicht möglich, eine Lampenanord nung für einen Durchlaufofen zu finden, in welchem jeder Teil der Karosserie sich in gleichem Abstand von der Heizquelle befin det. Es ist eine bekannte Tatsache, dass die Zufuhr von Wärme zu einem Objekt mittels Strahlung die wirksamste ist, vorausgesetzt, dass der Weg der Strahlungsenergie nicht zu lange ist.
Um daher unsymmetrische Karos- serien in einem bekannten Infrarotofen zu trocknen, muss man bei der Anordnung der Lampen äusserste Sorgfalt verwenden, um die Stärke der Strahlung derart einzustellen, dass eine gleichmässige Trocknung erfolgt.
Eine Verstärkung der auf die von den Lampen am weitesten entfernten Stellen gerichteten Strahlung, um eine maximale Trocknungs- wirkung zu erhalten, bewirkt eine Schädi gung der am nächsten bei -den Lampen lie genden Teile.
Der Farb- und Email-Einbrennofen ge mäss der vorliegenden Erfindung ergibt höchst zufriedenstellende Resultate und ver hindert -die ungleichmässige Verteilung des Infrarotes auf die Emailschicht soweit, sass ein ungleichmässiges Trocknen der Email schicht vermieden wird.
Es können hohe und gleichmässige Ofentemperaturen erhalten werden, so sass: die behandelten Objekte gut .getrocknet und gebrannt sind, wobei insbe sondere hellgefärbte Objekte nicht verfärbt und rissig sind. Mit dem erfindungsgemässen Einbrennofen kann die totale Trocknungszeit für synthetisohes Email herabgesetzt werden. Die Trocknungszeit der Grundierung (Unter schicht) einer Automobilkarosserie wird z. B.
von 12,6 Minuten auf 5 Minuten herunter gesetzt.
In den Figuren der beiliegenden Zeich nung ist ein Ausführungsbeispiel ,des Erfin- dungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 ist eine Ansicht eines Infrarotofens, wobei gleichzeitig eine Aufhängevorrichtung für eine Automobilkarosserie gezeigt ist.
Fig. 2 ist eine perspektivisohe Ansieht des Ofens, welche die innern Einzelheiten und die Anordnung eines Luftvorhanges an :den offenen Stirnwänden des Ofens zeigt. Wie in Fig.1 gezeigt ist, besteht der Ofen aus einem verstellbaren kastenförmigen Rahmenwerk, an dem Gestelle mit Infrarot lampen 3 in Reflektoren 4 befestigt sind.
Die verwendeten Lampen sind von der üblichen Art mit Kohlenfäden, und sie sind in Gold reflektoren eingesetzt. Die Lampen und Re elektoren sind in horizontalen Reihen ange ordnet, um -eine gleiehmässige räumliche Ver teilung der Infrarotstrahlen zu erreichen.
Ferner kann jede Lampe in ihrem Reflektor verstellt werden, wodurch eine weitere Regu lierung der räumlichen Intensitätsverteilung .der Infrarotstrahlen vorgenommen werden kann, um eine volle und gleichmässige Be deckung der zu behandelnden Objekte zu er reichen sowie um ein Überlappen der Strah len und eine daraus resultierende ungleich mässige Temperatur bezw. "heisse Stellen" zu vermeiden.
Der Ofen ist von geschlossener Bauart, wobei die Seitenwände, die Decke und der Boden durch eine Verkleidung 5 abgescflas- sen sind, die aus Leichtmetallplatten oder Platten aus unbrennbarem Material bestehen.
Die Stirnwände .des Ofens werden offen ge lassen und sind .derart konstruiert, dass zwei oder mehr solcher öfen zu einem Tunnelofen aneinandergereiht werden können. Ferner ist oben im Ofen ein Transportsystem für .das zu behandelnde Gut eingebaut.
'Wie in Fig.l und 2 gezeigt, ist eine perforierte Sähutzplatte 6 vor den Infrarot- la-vrpen derart aufgehängt, sass sie sich 7,wi- schen den Lampen und- einem durch .den Ofen laufenden BehauKungsgegenstand befindet.
Die in gleichmässigem Abstand von unge fähr 46 cm (18 inches) vor den Infrarot- lampen 3 angeord@@nete Schutzplatte 6 ist aus 3.,2 mm (@(8') dickem, unbemaltem Metall= bllech hergestellt und mit Lödhern vom Durchmeses.r 3,2 mm (@@$') versehen, welche ungefähr im Abstand von 4;
8 mm (3/l#s') an geordnet sind. Die Schutzplatte 6 überdeckt im wesentlichen alle Innenwände des Ofens und speziell diejenigen, wo die Iüfrarotlam- pen angeordnet sind.
Die Verwendung der beschriebenen per forierten Metallplatte, bei der ungefähr 50 des Metal;les entfernt ist, ergab die besten Resultate. Die Verwendung von zu wenig Löchern odem einer zu dieken Sckutzplatte beR4rkt, sass zu wenig Strahlung zu :
den bemalten Gegenständen gelängt, wogegen. bei der Verwendung einer Platte finit zu vielen oder zu grossen Löchern ein unerwünschtes Rissigwerden und eine Verfärbung der Yarb- sehicht erfolgt.
Um die Wirkung :der Infrarotlampen und der Schutzplatten zu unterstützen, ist noch ein Luftumlaufsystem eingebaut, um an allen. Stellen des Ofens eine gleichmässige Wärmeviikung zu gewährleisten:
. Wie in der Zeiehnung ersichtlich ist, wird die Luft oben im Ofen durch eine Anzahl von Öffnungen 7 hindurch angesaugt und @durdb. Leitungen 8 nach unten geführt. Mittels- eines Gebläses 9 wird die Luft alsdann in die im Innern des Ofens befindlichen:
Leitungen 10 getrieben, welche sich beidseitig ,dem. Boden des Ofens entlang erstre.eken..Luftöffnungen 1.1, welche über die ganze Länge der Leitungen 10 ver- teigt sind,. gestatten der geförderten Luft den Eintritt nach innen gegen den Ofenboden.
Die Luftströme aus den. einander o"egenüber- liegenden Üffnungen 11 treffen und ver mischen sich in der litte des Ofen, auf Bodenhöhe, um ihren Weg unter Wirbelbil- düng nach oben zu suchen. Wenn die Luft im:
Offen hochsteigt, wird sie durch die Schutz platten erwärmt und zirkuliert um das zu trocknende Objekt, wosauf sie nach Errei chen des Oberteils des Ofens wieder durch ,die Öffnung 7 angesaugt wird, worauf sieh der Vorgang wieder .holt..
Um'die mit Dunst gesättigte Luft zu ent fernen, ist .auf. dem Ofen ein Ventilator 12 installiert. Am Gebläse 9 ist ein Frischluft- eintritt 13 vorh"anden,
. der mit der Ausstoss- äffnung des Ventilators- 1'2- zusammenwirkt und den Eintritt einer gleichen Luftmenge gestattet, wie sie oben durch die Austritts öffnung abfliesst.
Die Reguliereinrichtung. ist in der beiliegenden Zeichnung :gezeigt und bestecht aus dem Einlasshebel 14 mit einem Kabel 15, weldhes überein System von Rol len 16 zum Deckel 17 der Austrittsöffnung führt. Diese Anordnung gestattet eine gleiche Öffnung der Aus-trittuöffnung 12 wie am Eimass 13 und .gewährleistet einen gleich mässigen Zustand der Luft im Ofen.
Die Inirara2ampen, die perforierten Schutzplatten und die zirkulierende Luft im geschlossenen Ofen bewirken zusammen ,eine bessere Ausnützung der von den Lampener zeugten Infrwrotstra'h1.en. Bei den bekannten Infrarotstrahlungsöfen werden ungenügend starke Strahlen, welche ,das. Objekt nicht er reichen, in der- im. Ofen befindlichen. Luft zerstreut und dienen so keinem nützlichen Zweck.
Im beschriebenen Ofenaber dringt ein Teil der Strahlen durch die Perforationen der Schutzplatten 6, erreicht die Färbsthicht und_.durchdmingt diese, indem sie den Trock- nungs- und Brennvorgang einleitet. Der Rest der Strahlen wird von den SchutzpRatten auf genommen und lässt deren Temperatur an- steigen.
Diese Schutzplatten erhitzen aber<I>:die</I> Luftströme, welche vom Gebläse 9 durch den Ofen getrieben werden, und wenn der Pr.o- zess fortgesetzt wird, werden auch diejenigen Teile der bemalten Objekte, welche von den Infrarotstrahlen nicht direkt getroffen wer den, durch die heisse Luft erwärmt und ge trocknet. Dadurch wird eine gleisshmässige Verteilung der Wärme erreicht, und,die über all gleiehmässi:
ge Temperatur zeitigt sauber getrocknete und gebrannte Flächen, selbst wenn diese nicht in -der direkten Bahn der infraroten Strahlen liegen..
Der beschriebene halbtragbare Infrarot strahlungsofen kann mit Vorteil auch in sol chen Fällen verwendet werden, wo die Ein richtung eines umfangreic'hen und dauernden Dampf- oder Gasofens unerwünscht ist. Wie in der beiliegenden Zeichnung dargestellt, weisit,der Ofen ein Trausportsys-tem 19 auf, das im obern Teil des Ofens eingebaut ist.
Die Fig. 1 zeigt einen Ofen zur Aufnahme einer Automobilkarosserie 24, welche auf übliche Weise mittels Ketten 21 und Trägern 22 aufgehängt ist. Falls aber kleinere Objekte, wie Schutzbleche und Räder, durch den Ofen transportiert werden müssen, so ist es unökonomisch und unerwünscht, denselben Raum zu 'beanspruchen oder dieselbe Menge elektrischer Energie zu ve=rbrauchen, wie sie für den Betrieb des Ofens nötig sind. um ganze Automobilkarosserien zu behandeln.
Aus, diesem Grund muss ,die Ofengrösse je nach Bedarf verste3l.bar sein.
Hiezu werden: die Bolzen 215 gelöst und an den Querstücken 27 und an dem Rahmen werk 2 die notwendigen Umstellungen vor genommen. Eine soliche Umstellung kann eine Vergrösserung oder Verringerung der Lam- penzah .1 erforderlich -machen, und dies wird durch ;
die beschriebene 'bekannte Lampen- anordnung erleichtert. Zweckmässig werden die Lampen in Gruppen. von sieben Stück an den kaistenförmigen Querstücken 28 mion- tiert, welche Querstücke auch die ;S'tromzu- fü'hrungsdrähte und FokusvensteJlvorrichtun- gen für die Lampen enthalten.
Auf diese Weise können mit Leichtigkeit Gruppen zu sieben Lampen .eingesetzt oder herausgenom men werden, wobei dies ohne Beeinflussung der andern Einheiten erfolgen kann.
Ferner kann :die Betriebsisp@anuung der Lampen er höht oder erniedrigt werden, oder :es können uss elne Lampengruppen ganz ausge a 'h ein7 löscht werden, was, der Bedienungsperson des Ofens gestattet, eine gewünschte Ofentempe ratur beizubehalten. oder diese je nach Wunsch zu erhöhen oder zu senken.
Der beschriebene Ofen kann beispiels weise 1,5 m (fünf Fuss) lang sein. Einzelne solche Ofen können zu einem Durchlauf- tunnelofen zusammengesetzt werden, bis. die notwendige Länge erreicht ist.
Der ganze Tunnel kann dann betreffend Temperatur, Luftgeschwindigkeit, Anzahl der Lampen gruppen usw. als eine .einzige Einheit regu liert werden oder es kann auch jeder Ofen einzeln 'bedient werden.
Eine solche Bauart erhöht die Anpas- sungsfähigkeit des Ofens wesentlich und erlaubt dessen Umstellung und Anpassung für ungezählte Arten von Parbtrocknungs- arbeiten.
Die Anordnung eine,, Luftvorhanges be kannter Art am Infrarotstrahlungsofen ist in Fig. <B>2 gezeigt.</B> Der Luftvorhang besteht aus einem von einen. oder mehreren Geb@täsen (nicht gezeichnet) erzeugten Luftcirom. Durch ein Rohrsystem 29, das in Öffnung-en 20 endigt, wird ein ununterbrochener Luft strom über das offene Stirnende des Tunnels geblasen.
Die Verwendung des Inz:ftvorhang- prinzips ist allgemein bekannt und braucht hier nur insofern erwähnt zu werden, um :darauf hinzuweisen, .dass dessen Verwendung bei einem Durehlauftunnelofen mit einem Transportsystem :die Anordnung von Türen am Eingang und Anisgang des Tunnelofens und deren Betätigung erübrigt.
In der beiliegenden Zeichnung ist auch eine Sicherheitsstange 23 bezeigt, welche am Grunde des. Ofens angeordnet ist, und -die dazu dient, das Transportsystem anzuhalten, wenn eine durch den Ofen laufende Auto- mobilkarosserie oder ein anderes Objekt von ,
den Trägern 22 fallen sollte. Die Sicherheits- stange 23 steht mit dem Transportmotor (nicht gezaifnet) .derart in Wirkung@s.ver'bin- dung, dass ein auf die Stange 23 faltender Gegenstand einen Kurzschluss verursacht und das Transportsystem so lange s t1lll:
setzt, bis der ,darauf liegende Gegenstand entfernt ist.