CN1608192A - 作为特别是用于涂漆的涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种作为特别是用于涂漆的涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器(1)。按照本发明此能量发射器(1)包括至少两个作为天线振子的发射器面积单元(10)，其中每个发射器面积单元(10)具有一玻璃载板(11)，它在玻璃背面(12)上携带辐射层(13)，并且其相对的外露玻璃正面(17)对准待干燥物体的或带有涂覆的涂层材料的构件(3)的表面的位置。此外大致平行于玻璃背面(12)、离开一定距离并至少按其尺寸设有一由金属材料组成的平面反射器(20)，其中，各个辐射层(13)设计得用来发射在一频带内的电磁辐射，此频带至少覆盖待干燥物体或涂层材料的在红外区内的本征固有频率，并且辐射层(13)可借助于控制装置(16)激振，以发射至少一个频带，从而激发待干燥物体或涂层材料固有频率产生共振。这里辐射层(13)可借助于控制装置(16)这样地激振，以发射一定的频带，使得激发涂层材料的固有频率产生共振。
Description
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的作为特别是用于涂漆的涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器。
背景技术
在传统的涂漆过程中部分地在很多层中采用不同的油漆材料，如粉状漆、填料、底漆、清漆等等，它们在约80°至200°的反应温度时必须熔化或干燥。在众所周知的设计用于许多构件，例如壳体、车身、金属结构零件等等的成批大量涂漆的喷涂设备中进行常见的用热空气的循环空气干燥，它需要巨大的能量消耗和长的干燥时间。这里采用加热元件加热的热空气作为能量发射器。在通过干燥隧道连续输送构件时喷涂设备具有一大的长度，因此需要相应地昂贵的大型成套厂房形式的结构。除了这些带有常见的普通的通过热空气循环空气干燥的喷涂和涂装设备之外，还已知与其他能量发射器相结合的多级方法，用这些能量发射器向漆层传输能量，以使漆层熔化和/或干燥。
在一种已知涂漆设备(DE19857940C1)中利用组合的紫外线/红外线硬化，其中在许多顺次相接的照射区间内待硬化的油漆材料交替地用红外线和紫外线照射。为此需要一种特别贵的油漆材料，其中优选用于修理油漆中。
其次已知一种涂漆设备，其中对于油漆的干燥采用两级干燥法(DE19503775C1)，在第一干燥阶段采用红外线辐射器作为能量发射器。在这种红外线发射器方面问题是，在涂层材料内射线强度从而还有有效的能量输入随距离的平方衰减。因此这里红外线辐射器在其造型方面应和待干燥物品轮廓正确地匹配，并可以借助于机械手形式的可控调整装置近距离接近表面，使得保持小的间隙，以提高效率。这需要相当可观的设备费用。因此特别是对于轮廓凹凸大的构件显然不能连续地穿过干燥装置，因为在第一干燥阶段内物体必须保持在移过来的红外线辐射器的位置处。然后在第二干燥箱内用大多固定不动的红外线辐射器进行作为第二干燥阶段的后续干燥，为此又需要消耗很长时间。
此外已知一种涂漆设备(DE3814871A1)，其中仅仅采用一个红外线干燥器，它用1.0至4.0μm的近红外线(NIR)辐射频率工作。这里同样出现此前所述的关于有效的能量输入的问题。此外还存在这样的问题，即被遮盖的区域，例如红外线不能直接照射到的沉割区，仅仅很少地加热和硬化。
综上所述可以确定，在迄今已知的涂覆和涂漆设备中涂层材料的熔化和/或干燥需要花费非常大的能量和时间。这些耗费还由于这样的原因引起，即作为涂层材料载体的构件，特别是在良导热的金属构件时其本身也和周围空气一样必须加热到涂层材料所需要的温度，从而使相邻接的涂层材料接受所需要的高温。在构件具有较大的材料质量时又造成了新的问题，即用巨大的能量消耗加热的构件为了后续处理又必须重新花很长时间冷却，其中对于主动冷却又需要大的能量消耗。
发明内容
因此本发明的目的是，制造一种特别是用于涂漆的作为涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器，用它可以大量节省处理能量。
这个目的用权利要求1的特征来实现。
按权利要求1能量发射器包括至少两个发射器面积单元作为天线元件。每个发射器面积单元具有一玻璃载板，它在玻璃背面上带有辐射层，其对面的外露玻璃正面对准待干燥物体的或带有涂覆的涂层材料的构件表面的位置。在大致平行于玻璃背面、离开一定距离地至少按其尺寸设一由金属材料组成的平面反射器。
各个辐射层设计得用来发射在一频带内的电磁辐射，其中此频带至少必须覆盖待干燥物体或涂层材料的在红外区内的本征固有频率。这种分子固有频率特别是位于约10-9至10-12赫兹的红外区内。辐射层可借助于一控制装置激发，以发射至少一个频带，从而可激发待干燥物体或涂层材料固有频率共振，其中本装置相应于普通共振过程从发射的频带中找出与固有频率相关地匹配的共振频率，以便按要求输入高能量密度的能量。因此通过发射的频带按要求与特别是漆料的各自的可用测量技术测出的固有频率相匹配可以直接向这些材料输入高能量密度的能量，而不需将相邻的周围区域，特别是构件支架区域加热到高的温度，或者仅仅少许同时加热。此外这里和普通红外线发射器不同在能量发射器的辐射层内仅仅出现最小的温度升高，这里能量发射器起天线振子的作用。因为待涂覆的构件本身不必强制一起加热到高的温度，可以节省否则在漆干燥后需要的冷却过程，或至少大大缩短冷却过程。
因此总之按照本发明可以制造可以用少得多的能量和时间消耗工作的涂覆和/或干燥设备。
通过大量试验得出，特别是所提供的发射器面积单元的结构和平面反射器以及所提供的辐射方向相结合导致效率的显著提高。
在发射器面积单元的按权利要求2的具体结构中它做成具有平面玻璃面的矩形或正方形，并总体设置在至少一个尤其是相互对置的平面内。由此得到具有有利的大面积的用于有效地输入能量的总辐射面的结构简单的构造。试验表明，用具有约20cm至80cm，尤其是约40cm边长的发射器面积单元可以特别有效地辐射。
按权利要求3的特征可以在必要时制造一封闭的气密性的正面。
在按权利要求4的一种特别优先的改进结构中发射器面积单元的平面构成一隧道的内壁，并设置在其侧壁和/或顶壁和/或其底壁上。穿过这种隧道特别是可以自动输送用于油漆干燥的构件。
用权利要求5的特征对一种辐射层提出权利要求，这种辐射层在很大程度上适合于用来辐射所规定的频带。为此权利要求6针对进一步的具体化和优良的结构方案。
按权利要求7在配备辐射层的玻璃背面的相对置的侧面区域上发射器面积单元分别具有电导体，其中所有发射器面积单元与控制装置的谐波发生器并联连接。谐波发生器包括一电气模块，它在用一起动振荡控制时具有陡峭的电流上升速度，从而适合于用来产生高的谐波分量。这些导体最好做成薄铜带，这里用电容或电感方式与辐射层耦合。三或双MOSFET或在某些情况下一超高速开关适合于作为具有规定性能的电气模块。在这种激振时辐射层以变频器的方式工作，其中比较小的激振频率造成具有规定红外频带的高的辐射频率。
以按权利要求8的改进结构建议，一部分发射器面积单元以兆赫范围内的频率，另一些发射器面积单元以千兆赫范围内的频率激振。通过辐射层作为频率变换器或频率倍增器相对于相应激振频率变成更高频率的上述功能可以用发射器面积单元的这种分配的激振广泛地覆盖固有频率，如果对于具体应用需要的话。例如如果采用具有相互离得比较远的适合于本发明的共振目的的固有频率的混合材料作为涂层材料，这可能是合适的。
按权利要求9平面反射器应该由至少一个有承载能力的金属板构成，在它上面通过绝缘元件固定发射器面积单元。对于最佳的效果，平面反射器和发射器面积单元之间的距离为约1cm至10cm，尤其是约4cm。这个距离可方便地通过绝缘元件相应的结构预定。这种布局造成一种简单和经济的结构。平面反射器本身又可以不需要电气安装地安装在合适的支承位置或支承壁上。在这种布局时辐射层位于发射器面积单元和平面反射器之间的中间空隙内，从而有利地即使在恶劣环境下工作时也能防护机械和在某些情况下化学的影响。相反未涂覆的朝外的玻璃面完全是不敏感的，并可以特别方便地保持清洁，这对于有效和无故障的辐射是重要的。未涂覆的玻璃面也不受通常在涂漆设备中在熔化和干燥时出现的化学物质，例如溶剂蒸汽的侵蚀，因此保证以小的维护费用维持高的无故障使用时间。
此外以权利要求10对一种可自动运行的涂漆设备提出权利要求，其中在一作为第一工位的第一个装置中涂覆液体或粉状或颗粒状形式的涂层材料。这可以有利地以公知的方法按权利要求10用静电方法和/或喷涂方法进行。在第2个工位中第二个装置包括上述的能量发射器，这时可以用发射器未涂覆的材料，尤其是粉状漆材料熔化和/或干燥。由此用非常小的能量消耗和短的处理时间达到无可挑剔的良好保持的涂覆。待涂覆的构件，如金属结构零件、车身或金属壳体可以尤其是在做成隧道形的设备中连续地或在某些情况下按节拍借助于输送装置，例如用输送带，自动地输送。
按权利要求12具有在约1000至1800cm-1波数范围内的固有频率的粉状漆证明是特别合适的，它按照权利要求13涂在由金属材料组成的构件上。
附图说明
借助于附图对本发明作较详细的说明。
附图表示：
图1一作为用于涂漆的涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器的示意透视图；
图2图1中的细部A的局部放大示意图；
图3一带有涂在玻璃背面上的辐射层的发射器面积单元的示意局部透视图。
具体实施方式
在图1中用透视图示意表示一作为用于涂漆的涂覆和干燥设备2组成部分的能量发射器1。此涂覆和干燥设备2在一这里未画出的第一工位内具有一用来将例如作为涂层材料的粉状漆涂在待涂覆构件3，例如汽车车身表面上的第一装置。粉状漆具有在约1000至1800cm-1波数范围内的固有频率，并在第一装置内静电涂覆在构件3上。构件3连同静电附着的粉状漆借助于输送装置4连续或按节拍地输送，穿过这里未画出的第一装置，并在穿过第一工位后到达一在图1中用透视图示意表示的第二工位5，它设置在第一工位后面，并包括一隧道7，构件3借助于输送装置4以希望的方式连续或按节拍输送，穿过此隧道。
如特别地由图1可见，在隧道7内壁上，亦即侧壁8和顶壁9上分别设有许多构成能量发射器1的发射器面积单元10，它们最好基本上相互邻接，并例如在它们之间形成一窄的缝隙，如图2中示意表示的那样，在缝隙内可装入弹性绝缘密封带21。由此实现一封闭的气密性正面。在这里这些发射器面积单元示例性地大致做成矩形，并分别具有一玻璃载板11，如特别是由表示局部放大示意图的图2和3所见。这个玻璃载板11在玻璃背面12上携带一在图3的视图中示意地通过点结构表示的辐射层13。在这个玻璃背面12的相对的侧部区域处在辐射层13上设有电导体14、15，它们以并联线路与在图3中仅仅特别简化和举例表示的控制装置16的谐波发生器连接。控制装置16的这个谐波发生器包括一电气模块，它在起动振荡控制时具有一相应于一陡的上升轮廓的陡峭的电流上升速度，因此适合于用来产生高的谐波分量。由此发射器面积单元10可以用兆赫范围内的频率或千兆赫频率范围内的频率激振。
发射器面积单元10的与玻璃背面12相对的外露的玻璃正面17对准汽车车身3。
这里隧道7的内壁18构成一平面反射器20，并由有承载能力的金属板构成，发射器面积单元10通过在图2中所示的绝缘元件19固定在它上面。这里平面反射器20和发射器面积单元10之间的距离例如大致在1cm至10cm之间。
关于辐射层13的化学成分参照权利要求4和5以及说明书序言中相应的段落。
一旦构件3连同静电附着的粉状漆借助于输送装置4输送穿过隧道7，便由发射器面积单元10上的相应辐射层13发出红外区内的电磁辐射，其频带覆盖粉状漆的特定固有频率，使粉状漆熔化在构件3上并干燥。
Claims (13)
1.作为涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器，特别是用于涂漆，
其特征为：
能量发射器(1)包括至少两个作为天线振子的发射器面积单元(10)，
每块发射器面积单元(10)具有一玻璃载板(11)，它在玻璃背面(12)上带一辐射层(13)，其相对的外露玻璃正面(17)对准待干燥物体的或带有涂覆的涂层材料的构件(3)的表面的位置，
大致与玻璃背面(12)平行、至少按其尺寸并离开一定距离地设置一金属材料的平面反射器(20)，
各辐射层(13)设计成用来发射在一频带内的电磁辐射，此频带至少覆盖待干燥物体或涂层材料在红外区内的本征固有频率，
辐射层(13)可借助于一控制装置(16)激振，以发射至少一个频带，从而可激发待干燥物体或涂层材料的固有频率共振。
2.按权利要求1的作为涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器，其特征为：采用大量矩形或正方形发射器面积单元(10)，它们相互并排地设置在至少一个平面内。
3.按权利要求2的能量发射器，其特征为；在发射器面积单元的相邻棱边之间采用电绝缘的隔离带。
4.按权利要求2或3的作为涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器，其特征为：发射器面积单元(10)构成一隧道(7)的内壁(18)，并设置在侧壁(8)和/或顶壁(9)和/或底壁上，并可通过隧道(7)输送一待干燥物体或一带有涂覆的涂层材料的构件(3)。
5.按权利要求1至4之任一项的作为涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器，其特征为：玻璃载板(11)上的辐射层(13)由涂覆以下的涂层材料形成，它由结合剂、绝缘剂、弥散剂、水和石墨组成，其成分如下：
a.55至65％质量百分比的包含以下材料的基质：
·39至49％质量百分比 结合剂
·18至23％质量百分比 绝缘剂
·18至24％质量百分比 弥散剂
·12至16％质量百分比 蒸馏水
和
b.35至45％质量百分比的石墨，
其中，结合剂由以下成分组成：
·69.06至75.54％质量百分比 蒸馏水
·4至6％质量百分比 硫化油
·0.16至0.24％质量百分比 酚或
·0.05至0.5％质量百分比 苯并异噻唑啉酮
·15至19％质量百分比 酪素
·0.8至1.2％质量百分比 尿素
·2至3％质量百分比 稀释剂
·2.5至3.5％质量百分比 己内酰胺
6.按权利要求5的作为涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器，其特征为：硫化油是硫化的蓖麻油，
酚是碳化的、通过裂化制造的酚，或采用苯并异噻唑啉酮
稀释剂是碱性稀释剂和/或以芳香物质为基和/或酒精为基和/或酯为基和/或酮为基的溶剂，
绝缘剂是绝缘的炭黑，
弥散剂是无机和/或有机的单体和/或聚合的物质，
涂层材料包含一种摇溶剂。
7.按权利要求1至6之任一项的作为涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器，其特征为：发射器面积单元(10)分别在配备辐射层(13)的玻璃背面(12)的相对的侧面区域上具有电导体(14、15)，并且所有发射器面积单元相互并联地与控制装置(16)的一谐波发生器连接，该谐波发生器包括一电气模块，它在起动振荡控制时按照一种陡的上升轮廓具有一陡峭的电流上升速度，从而适合于用来产生一个高的谐波分量。
8.按权利要求1至7之任一项的作为涂覆和/或干燥设备组成部分的发射器，其特征为：一部分发射器面积单元(10)可以用兆赫范围内的频率激振，另一些发射器面积单元(10)可以用千兆赫范围内的频率激振。
9.按权利要求1至8之任一项的作为涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器，其特征为：平面反射器(20)由至少一块有支承能力的金属板构成，发射器面积单元(10)通过绝缘元件(19)固定在金属板上面，其中平面反射器(20)和发射器面积单元(10)之间的距离最好为约1cm至10cm。
10.按权利要求1至9之任一项的作为涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器，其特征为：设有一用来将液态或粉状或颗粒状涂层材料涂覆在一构件(3)表面的至少一部分上的第一装置，用于涂覆涂层材料的第一装置安装在一个第一工位内，待涂覆构件可借助于一输送装置(4)连续地或按节拍地输送穿过此工位，以及
设有一第二装置(6)，它包括一可控制的具有朝向带涂覆的涂层材料的构件(3)的表面的作用方向的能量发射器(1)，这里可借助于能量发射器(1)使涂层材料，尤其是粉状漆材料熔化和/或干燥，以及，带能量发射器的第二装置安装在一第二工位内，它设置在第一工位后面，并且构件(3)可借助于输送装置(4)连续或按节拍输送穿过第二工位。
11.按权利要求10的作为涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器，其特征为：在第一装置内涂层材料的涂覆静电地和/或通过喷涂进行。
12.按权利要求1至11之任一项的作为涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器，其特征为：采用一种具有在约1000至1800cm-1波数范围内的固有频率的粉状漆作为涂层材料。
13.按权利要求12的作为涂覆和/或干燥设备组成部分的能量发射器，其特征为：待涂覆的构件(3)由金属材料组成。
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