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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer Arbeitsfläche eines
zur Beflammung von Objekten dienenden Brenners und eine Beflammungsanlage,
mit der dieses Verfahren ausführbar ist.
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Das
Beflammen ist ein häufig
eingesetztes Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Objekten, sei
es, um mit Hilfe einer oxidierenden Flamme oder einer Plasmaflamme
Verunreinigungen von der Oberfläche
des Objekts zu entfernen oder um in der Flamme enthaltene Substanzen
auf der Oberfläche abzuscheiden.
Zum Beispiel beschreibt
EP
1 148 036 B1 ein Verfahren, bei dem die Oberfläche von
Objekten aus Glas, Keramik oder dergleichen zunächst mit einer oxidierenden
Flamme und dann mit einer silikatisierenden Flamme behandelt wird,
damit die Oberfläche
anschließend
besser mit Druckfarbe bedruckt werden kann. Die zu behandelnde Oberfläche des Objekts
wird dabei an einem Brenner vorbeigeführt, der eine auf das Objekt
gerichtete Arbeitsfläche
aufweist, von der die Flamme über
eine oder mehrere Düsen
auf das Objekt abgegeben wird.
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Bei
einigen Beflammungsverfahren kommt es durch Reaktion von in der
Flamme enthaltenen Substanzen zur Bildung von mikroskopischen Feststoffpartikeln,
die zu größeren Partikeln
agglomerieren und sich dann als Staub auf Oberflächen in der Umgebung des Brenners
und auf den Brenner selbst niederschlagen. So entsteht beispielsweise
bei einer Oberflächenbehandlung
mit einer silikatisierenden Flamme ein feiner weißer Staub
aus Siliziumoxiden.
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Aus
dem Umfeld des Brenners läßt sich
dieser Staub mit Hilfe von geeignet ausgelegten Absaugeinrichtungen
entfernen. Da sich jedoch der Staub auch auf der Arbeitsfläche des
Brenners niederschlägt,
ist von Zeit zu Zeit eine Reinigung dieser Arbeitsfläche erforderlich,
damit eine einwandfreie Funktion des Brenners sichergestellt werden
kann und bei der Beflammung der Objekte die gewünschten Parameter eingehalten
werden können.
Die Reinigung des Brenners kann beispielsweise mechanisch mit Hilfe
einer Bürste
oder dergleichen erfolgen. Dazu ist es jedoch im allgemeinen erforderlich, den
Brenner abzuschalten oder zumindest den Beflammungsvorgang für die Dauer
der Reinigung zu unterbrechen.
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Die
Notwendigkeit, den Brenner in gewissen Intervallen zu reinigen,
führt daher
zu einer Abnahme der Produktivität,
und insbesondere in Beflammungsanlagen, die in größere Produktionsanlagen
integriert sind und von den zu behandelnden Objekten in dichter
Fol ge auf einem Förderer
durchlaufen werden, werfen die notwendigen Betriebsunterbrechungen erhebliche
Probleme auf.
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Eine
Möglichkeit,
einen ununterbrochenen Betrieb aufrechtzuerhalten, besteht im Prinzip
darin, mehrere Brenner vorzuhalten, die im Wechsel eingesetzt werden,
so daß während der
Reinigung eines Brenners dessen Funktion von einem anderen Brenner übernommen
werden kann. Diese Lösung
erfordert jedoch deutlich erhöhte
Anlagekosten.
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In
DE 199 12 283 A1 wird
ein Reinigungsgerät
für Schweißbrenner
beschrieben, bei dem ein antreibbares Reinigungsmesser direkt am
Brenner angeordnet ist. Mit diesem Messer kann die Reinigung durchgeführt werden,
wenn der Brenner abgeschaltet ist.
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Ähnlich offenbart
auch
JP 62 169 912
A ein Verfahren, bei dem die Reinigung eines Brenners mit am
Brenner angeordneten Aggregaten vorgenommen wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Reinigen der Arbeitsfläche eines Brenners
zu schaffen, das einen weitgehend ununterbrochenen Betrieb des Brenners
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß die
Reinigung der Arbeitsfläche während des
Betriebs des Brenners in mehreren zeitlich aufeinanderfolgenden
Phasen erfolgt und in jeder Phase nur ein Bruchteil der Arbeitsfläche gereinigt
wird.
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Da
bei diesem Verfahren der Reinigungsprozeß stets nur einen Bruchteil
der Arbeitsfläche
des Brenners betrifft, ist der verbleibende, im allgemeinen deutlich
größere Teil
der Arbeitsfläche
von dem Reinigungsprozeß nicht
betroffen, so daß mit
diesem Teil der Arbeitsfläche
der Betrieb des Brenners fortgesetzt werden kann. Auf diese Weise
wird jedenfalls die zum Abschalten und zum späteren erneuten Zünden des
Brenners benötigte
Zeit eingespart. Der von dem Reinigungsprozeß betroffene Teil der Arbeitsfläche kann
auch so klein gehalten werden, daß die Flammengeometrie durch
den Reinigungsprozeß nicht
nennenswert beeinflußt
wird, so daß die
Beflammung der Objekte auch während
der Reinigungsphasen fortgesetzt werden kann.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
verschiedenen Reinigungsphasen, in denen jeweils ein anderer Teil
der Arbeitsfläche
des Brenners gereinigt wird, können
kontinuierlich ineinander übergehen,
beispielsweise indem ein Reinigungsaggregat stetig über die
Arbeitsfläche
des Brenners gefahren wird. Es ist jedoch auch ein Intervallbetrieb
möglich,
bei dem das Reinigungsaggregat schrittweise an der Arbeitsfläche entlang
bewegt wird oder längs
der Arbeitsfläche
angeordnete Reinigungsaggregate der Reihe nach aktiviert werden. Wenn
alle Teile der Arbeitsfläche
gereinigt worden sind, kann entweder sofort oder nach einer Arbeitsphase,
in der nicht gereinigt wird, ein erneuter Reinigungszyklus beginnen.
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Auch
die einzelnen Reinigungsphasen können
durch mehr oder weniger lange Pausen getrennt sein, in denen nicht
gereinigt wird. Das hat den Vorteil, daß die benötigten Reinigungsaggregate
während
jeder Phase nur kurzzeitig der Hitze der Flamme ausgesetzt zu werden
brauchen und dann bis zum Beginn der nächsten Phase Zeit haben, wieder
abzukühlen.
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Für den eigentlichen
Reinigungsvorgang können
im Prinzip alle bekannten Techniken eingesetzt werden, beispielsweise
mechanische Reinigung mit Hilfe einer Bürste, Absaugung oder auch Freiblasen
der Arbeitsfläche
mittels Druckluft. In Kombination mit einer Absaugeinrichtung, mit
der die Gegenstände
im Umfeld des Brenners staubfrei gehalten werden, ist die Reinigung
der Arbeitsfläche des
Brenners mittels Druckluft besonders zweckmäßig, da dann der Staub, der
mit Hilfe der Druckluft von der Arbeitsfläche des Brenners abgelöst wurde,
unmittelbar mit der Absaugvorrichtung abgesaugt werden kann. Außerdem läßt sich
die Druckluft mit Hilfe einer geeigneten Düse sehr gut auf einen hinreichend
kleinen Teil der Arbeitsfläche
des Brenners konzentrieren.
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Beim
Beflammen von relativ kleinen, in dichter Folge zugeführten Objekten
wie Flaschen oder dergleichen ist es natürlich zweckmäßig, die
kurzen Intervalle, in denen das beflammte Objekt ausgetauscht wird,
für Reinigungsphasen
zu nutzen. Auch wenn zwischen dem Abtransport des fertig beflammten
Objekts und der Zufuhr eines neuen Objekts nur ein kleines Zeitfenster
besteht, kann in diesem Zeitfenster in der regel zumindest eine
Reinigungspha se durchgeführt
werden, da die Reinigung eines entsprechend kleinen Bruchteils der
Arbeitsfläche
ebenfalls nur geringe Zeit in Anspruch nimmt. So ist es im Prinzip
möglich,
die Reinigung vollständig
während der
Objektwechsel vorzunehmen, so daß die Beflammung außerhalb
der Reinigungsphasen folglich mit unverminderter Leistung des Brenners
erfolgen kann.
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Andererseits
ist es bei Objekten, deren Oberfläche relativ lange der Flamme
des Brenners ausgesetzt werden muß, auch möglich, eine oder mehrere Reinigungsphasen
oder auch einen kompletten Reinigungszyklus während der Zeit durchzuführen, in welcher
der Brenner stationär
relativ zu dem Objekt gehalten wird. Da die Reinigung in jeder Phase
nur eine kurzzeitige und lokal begrenzte Störung der Flamme verursacht,
wirkt sich der Reinigungprozeß letztlich
nicht auf das Beflammungsergebnis aus.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
wird der Brenner während
der Beflammung relativ zum Objekt bewegt, so daß er die zu beflammende Oberfläche überstreicht,
während
gleichzeitig die Reinigung des Brenners stattfindet. Der in den
einzelnen Reinigungsphasen gereinigte Bruchteil der Arbeitsfläche wird
dann so klein gehalten, daß die
dadurch verursachte Störung
der Flamme praktisch vernachlässigbar
ist.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch eine Beflammungsanlage, die für die Durchführung des
oben beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.
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Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand
der Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile einer
Beflammungsanlage, die für
das erfindungsgemäße Verfahren
eingerichtet ist;
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2 und 3 schematische
perspektivische Detailansichten eines Brenners der Anlage nach 1 während unterschiedlicher
Reinigungsphasen; und
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4 und 5 Flammenprofile
für die
Reinigungsphasen nach 2 und 3.
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Die
in 1 gezeigte Beflammungsanlage weist einen Brenner 10 auf
und dient zur Beflammung von Objekten, in diesem Beispiel von Glasflaschen 12,
die an einem Förderer 14 hängend in
dichter Folge in Richtung des Pfeils A an dem Brenner 10 vorbeigeführt werden.
Jede Flasche 12 ist mit ihrem Hals an einem Greifer 16 gehalten,
der um seine vertikale Längsachse
drehbar in einem an dem Förderer 14 angeordneten
Halteelement 18 gelagert ist. An dem Förderer 14 ist ein
Drehantrieb 20 angeordnet, mit dem die Greifer 16 und
folglich die Flaschen 12 in Drehung versetzt werden können (Pfeil
B).
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Der
Brenner 10 hat eine in vertikaler Richtung langgestreckte
Arbeitsfläche 22,
die in 1 vom Betrachter abgewandt und der Umfangsfläche der
Flasche 12 zugewandt ist und von der eine entsprechend
langgestreckte silikatisierende Flamme auf die Umfangsfläche der
Flaschen 12 abgegeben wird. Aufgrund der Rotation der Flaschen 12 kann
somit die Flamme einen größeren Umfangsbereich oder
auch den gesamten Umfang der Flasche 12 überstreichen,
so daß die
Oberflächenzonen
der Flaschen, an denen später
ein Aufdruck angebracht werden soll, mit der silikatisierenden Flamme
vorbehandelt werden.
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Mit
dem Förderer 14 könnten die
Flaschen taktweise zugeführt
werden. Im gezeigten Beispiel ist jedoch vorgesehen, daß der Förderer 14 die
Flaschen 12 mit konstanter Geschwindigkeit transportiert,
so daß sie
sich kontinuierlich an dem Brenner 10 vorbeibewegen. Der
Brenner 10 ist auf einem Schwenkgehäuse 24 montiert, das
um eine Achse 26 schwenkbar ist (Doppelpfeil C) und so
angetrieben wird, daß die
Arbeitsfläche 22 der
Bewegung jeder einzelnen Flasche 12 längs des Förderers 14 ein Stück weit
folgt und dann relativ schnell wieder in die Ausgangsposition zurückschwenkt,
um die nächste Flasche
zu beflammen. Die Arbeitsfläche 22 ist
dabei der Umfangsfläche
jeder einzelnen Flasche 12 so lange zugewandt, daß die Flasche
eine vollständige Umdrehung
ausführen
und somit auf ihrem gesamten Umfang beflammt werden kann.
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Oberhalb
des Förderers 14 ist
eine Absaugeinrichtung 28 angeordnet, die dazu dient, Siliziumoxidstaub,
der in der Flamme des Brenners entsteht und sich auf den im Umfeld
des Brenners vorhandenen Oberflächen
niederschlägt,
von diesen Oberflächen
abzusaugen. Der von der Absaugeinrichtung erzeugte Sog reicht jedoch
nicht aus, auch die Arbeitsfläche 22 des
Brenners zu entstauben.
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Aus
diesem Grund ist auf dem Schwenkgehäuse 24 eine Reinigungseinrichtung
montiert, die speziell zum Reinigen der Arbeitsfläche 22 des
Brenners dient. Diese Reinigunsgeinrichtung weist einen Reinigungskopf 30 auf,
der eine Druckluftdüse 32 auf einen
Teil der Arbeitsfläche 22 gerichtet
hält und
relativ zum Brenner 10 mit Hilfe eines im Schwenkgehäuse 24 untergebrachten
Antriebs in der Höhe
verfahrbar ist, so daß er
die gesamte Arbeitsfläche 22 abtasten
kann. Durch die Druckluftdüse 32 wird
ein Druckluftstrahl so auf die Arbeitsfläche 22 gerichtet,
daß er diese
auf ganzer Breite überstreicht
und von Staub befreit, sich in der Höhe jedoch nur über einen
kleinen Bruchteil der Arbeitsfläche
erstreckt, beispielsweise weniger als ein 1/5 oder vorzugsweise
weniger als 1/10 der Gesamthöhe.
So ist es möglich,
die Druckluftdüse 32 bei
laufenden Betrieb des Brenners zu aktivieren, ohne daß die Flamme
ausgeblasen wird.
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In 2 und 3 ist
der Brenner 10 jeweils in einer Perspektive dargestellt,
in der man auf die Arbeitsfläche 22 blickt.
Diese Arbeitsfläche
ist mit einem Raster von Düsen 34 bestückt, aus
denen im Betrieb Teilflammen 36 austreten, die sich zu
einer gemeinsamen Flamme 38 vereinigen, wie in 4 und 5 dargestellt
ist. Das freie Ende der Flamme 38 beaufschlagt die Oberfläche der
Flasche 12 und wird dadurch aufgeweitet.
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2 und 4 einerseits
und 3 und 5 andererseits stellen unterschiedliche
Reinigungsphasen dar, in denen sich die Druckluftdüse 32 jeweils
in einer anderen Position (Höhe)
befindet. In jeder Position der Druckluftdüse 32 überstreicht
der von ihr erzeugte Druckluftstrahl eine andere Zone 40 der
Arbeitsfläche 32,
um den dort abgelagerten Staub zu entfernen. Man erkennt, daß die Zone 40 jeweils
nur einen Bruchteil der Reinigungsfläche einnimmt. Die in der Zone 40 liegenden
Düsen 34 können keine
Teilflamme 36 ausbilden, doch hat dies, wie 4 und 5 zeigen,
auf die Geometrie der vereinigten Flamme 38 – insbesondere
an der Oberfläche
der Flasche 12 – kaum
einen Einfluß,
da die entstehende Lücke
durch eine Aufweitung der angrenzenden Teilflammen 36 aufgefüllt wird.
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Allenfalls
in den Phasen, in denen sich die Druckluftdüse 32 am oberen oder
unteren Ende der Arbeitsfläche 22 befindet,
kann es zu einer gewissen Abnahme der Gesamthöhe der Flamme 38 und
damit zu einer entsprechenden Abnahme der Breite der überstrichenen
Fläche
auf der Flasche 12 kommen. Falls dies unerwünscht ist,
läßt sich
die Zeitsteuerung jedoch so einrichten, daß die Reinigungsphasen, in denen
sich die Druckluftdüse 32 am
oberen oder unteren Ende der Arbeitsfläche 22 befindet, jeweils
in den Zeitintervallen stattfinden, in denen das Schwenkgehäuse 24 (1)
zurückschwenkt,
um den Brenner auf eine neue Flasche auszurichten.
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In
diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die einzelnen Reinigungsphasen,
in denen eine einzelne Zone 40 gereinigt wird, jeweils
nur von geringer Dauer sein werden, insbesondere dann, wenn die
Druckluft in Form kurzer Impulse abgegeben wird. Eine solche impulsförmige Abgabe
der Druckluft ermöglicht
zugleich eine hohe Reinigungswirkung bei geringem Druckluftverbrauch
und verursacht während
jedes Impulses nur eine kurzzeitige und daher in ihren Auswirkungen
vernachlässigbare
Störung
des Flammenprofils.