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Die
Erfindung betrifft eine Flammbehandlungsanlage gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Flammbehandlungsanlagen
der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie weisen mindestens einen
Brenner auf, der mittels eines ihm zugeführten Luft-/Gasgemisches
eine Flamme erzeugt. Bei der Flammbehandlung wird eine zu behandelnde
Oberfläche für sehr kurze Zeit der Flamme des
Brenners ausgesetzt. Während der Wärmeeinwirkung
durch die Flamme werden Molekülketten an der Oberfläche aufgebrochen,
und in der Flamme enthaltene Sauerstoffbestandteile werden an die
Bruchstellen angebunden. Auf diese Weise entstehen an der Oberfläche
des ursprünglich unpolaren Materials polare Moleküle,
an die sich Druckfarben, Lacke, Klebstoffe etc. anbinden können.
Die optischen und mechanischen Eigenschaften der Oberflächen ändern
sich dabei nicht. Die Flammbehandlung kann beispielsweise zur Vorbehandlung
von Kunststoffoberflächen, insbesondere Folien und Formteilen,
zur Reinigung von Metall-, Glas- und Keramikoberflächen,
aber auch zum Entgraten von Formteilen eingesetzt werden. Des Weiteren
ist ein Einsatz bei der Vorbehandlung von Nuten und Klebenähten
und allgemein zur Verbesserung der Haftung beim Bedrucken, Lackieren,
Verkleben, Beschichten, Kaschieren, Beflocken, Beschäumen
und ähnlichem vorgesehen.
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Bei
stark verformten Produkten, deren Oberfläche einer Flammbehandlung
unterzogen werden soll, werden in der Regel Mehrfachbrenneranlagen eingesetzt,
also Flammbehandlungsanlagen, die mehrere Brenner umfassen, um sämtliche
zu behandelnden Ober flächenbereiche erfassen zu können. Derartige
Mehrfachbrenneranlagen können auch mehrere Gruppen von
Brennern umfassen. Die bekannten Flammbehandlungsanlagen weisen
dabei insbesondere einen oder mehrere sogenannte Masterbrenner auf,
die im Betrieb der Flammbehandlungsanlage aus Sicherheitsgründen
immer brennen. Zusätzlich kann mindestens ein weiterer
Brenner vorgesehen sein, der zusätzlich zu dem Masterbrenner zuschaltbar
ist. Unter „zugeschaltet” oder auch „angeschaltet” wird
im Folgenden verstanden, dass der Brenner eine Flamme erzeugt, während
unter „abgeschaltet” verstanden wird, dass der
Brenner keine Flamme erzeugt. Das Zu- und Abschalten zusätzlicher
Brenner oder Brennergruppen ist bei den bekannten Flammbehandlungsanlagen
besonders umständlich, da hierfür aus Sicherheitsgründen
zunächst sämtliche Brenner abgeschaltet werden
müssen. Erst dann kann einerseits eine Einstellung der Leistung
erfolgen und der zusätzliche Brenner beziehungsweise die
zusätzlichen Brenner mit den Masterbrennern gemeinsam wieder
angeschaltet werden. Zündet nur ein einziger Brenner nicht,
bleibt die gesamte Anlage abgeschaltet. Unter der Einstellung der
Leistung eines Brenners wird verstanden, dass die Luft-/Gasdurchflussmenge
eingestellt wird.
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Bei
den bekannten Flammbehandlungsanlagen müssen darüber
hinaus alle Brenner zur gleichen Zeit betrieben und überwacht
werden. Die Gesamtleistung der Anlage, also insbesondere die von
der Anlage bereitgestellte Luft-/Gasmenge wird fest auf die angeschlossenen
Brenner verteilt, auch wenn einzelne Brenner abgeschaltet sind und
daher keine Luft-/Gaszufuhr benötigen. Jede einzelne Brennergruppe
wird also mit einer festgelegten konstanten Luft- und Gasmenge versorgt.
Hierdurch ergibt sich das Problem, dass, wenn ein Brenner ausgefallen
ist, die anderen Brenner der Gruppe mehr Luft- /Gasgemisch zugeführt
bekommen, wodurch sich die Leistung der übrigen zugeschalteten
Brenner unerwünscht ändert.
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Bei
den bekannten Flammbehandlungsanlagen ist eine Leistungsansteuerung
einzelner Brennergruppen also einerseits nur in Verbindung mit dem Masterbrenner
beziehungsweise mit der Masterbrennergruppe und außerdem
nur im vollständig ausgeschalteten Zustand der Flammbehandlungsanlage möglich.
Bei den bekannten Flammbehandlungsanlagen ist die Ansteuerung der
Brenner somit äußerst umständlich und
unflexibel.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Flammbehandlungsanlage
zur Behandlung von Oberflächen zu schaffen, welche einen
flexiblen Einsatz der Brenner gewährleistet.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe, wird eine Flammbehandlungsanlage
zur Behandlung von Oberflächen mit den Merkmalen des Anspruchs
1 vorgeschlagen. Sie weist mehrere Brenner auf, die mittels eines
ihnen zugeführten Luft-/Gasgemisches eine Flamme erzeugen
können. Die Flammbehandlungsanlage zeichnet sich dadurch
aus, dass jeder Brenner unabhängig vom Zustand des mindestens einen
weiteren Brenners zu- und abschaltbar ist. Dadurch können
sämtliche Brenner der Flammbehandlungsanlage beliebig miteinander
kombiniert werden, ohne dass sämtliche Brenner zum Zu-
oder Abschalten eines anderen Brenners abgeschaltet werden müssen.
Es gibt somit keinen Masterbrenner mehr, der immer angeschaltet
ist, sondern jeder Brenner kann mit jedem anderen Brenner beliebig
kombiniert zugeschaltet werden. Bei einem Ausfall eines einzelnen
Brenners ist es somit auch möglich, dass die gesamte Flammbehandlungsanlage angeschaltet bleibt,
das heißt also, dass die übrigen Brenner zugeschaltet
bleiben können.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Flammbehandlungsanlage
ist vorgesehen, dass jeder Brenner eine eigene Luft-/Gasversorgung
aufweist, die unabhängig von den Luft-/Gasversorgungen
der anderen Brenner überwacht und angesteuert wird. Dadurch
ist es möglich, die Luft-/Gasversorgung für jeden
einzelnen Brenner getrennt abzuschalten, beispielsweise wenn ein
einzelner Brenner abgeschaltet werden soll. Ein unnötiges
Ausströmen von Gas wird dadurch verhindert. Darüber
hinaus ist vorzugsweise die Leistung, insbesondere die Luft-/Gasdurchflussmenge
zur Versorgung eines Brenners für jeden einzelnen Brenner
getrennt regelbar. Hierzu ist es im Übrigen besonders vorteilhaft, wenn
die Luft-/Gasdurchflussmenge in der Luft-/Gasversorgung für
jeden einzelnen Brenner getrennt überwacht wird. Die Flammbehandlungsanlage
kann auf diese Weise zur Behandlung verschiedenster Teile mit unterschiedlichen
Oberflächenbereichen eingesetzt werden, die beispielsweise
unterschiedliche Brennerleistungen erfordern. Vorzugsweise wird auch
der Zustand jedes einzelnen Brenners angesteuert und überwacht,
sodass beispielsweise ein Abschalten eines Brenners detektiert und
die zugehörige Luft-/Gaszufuhr abgeschaltet werden kann.
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Weiterhin
bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel einer Flammbehandlungsanlage,
das sich dadurch auszeichnet, dass jeder Brenner getrennt, also
unabhängig von den anderen Brennern gezündet werden
kann. Dadurch kann jeder einzelne Brenner unabhängig vom
Zustand der anderen Brenner eingeschaltet werden, insbesondere können
die Brenner für den Fall zugeschaltet bleiben, dass ein weiterer
Brenner zugeschaltet werden soll.
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Bei
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen der Flammbehandlungsanlage
ist vorgesehen, dass mehrere Brenner gleichzeitig mit unterschiedlichen
Leistungen betrieben werden können. Die Brenner sind also
nicht nur unabhängig voneinander zu- und abschaltbar, sondern
die Flammbehandlungsanlage weist eine eigene Leistungssteuerung
für jeden Brenner auf. Jeder einzelne Brenner kann auf
diese Weise auf einen bestimmten Oberflächenbereich eines
verformten Teils, der eine bestimmte Leistung des Brenners erfordert,
exakt eingestellt werden.
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Weiterhin
bevorzugt wird auch ein Ausführungsbeispiel einer Flammbehandlungsanlage,
das sich dadurch auszeichnet, dass einzelnen Brennern unterschiedliche
Precursoren, also Zusatzstoffe, bei denen es sich beispielsweise
um chemische Substanzen oder um Gase handeln kann, in unterschiedlichen
Mengen zuführbar sind. Einzelne Bereich einer zu bearbeitenden
Oberfläche können auf diese Weise gleichzeitig
unterschiedlichen Vorbehandlungen oder auch Nachbehandlungen unterzogen
werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert.
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Die
einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Flammbehandlungsanlage 1 mit mehreren,
hier beispielhaft drei Brennern 3. Die Brenner 3 sind
mit einer Steuereinheit 5 verbunden, die insbesondere die
Zuflussmenge an Luft und Gas zu den Brennern 3, das Verhältnis
des Luft-/Gasgemisches und andere Parameter einstellt, insbesondere
regelt, und die Teil der Flammbehandlungsanlage 1 ist.
Die Steuereinheit 5 dient darüber hinaus vorzugsweise
zur Überwachung und Ansteuerung der Brenner 3.
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Vorzugsweise
weist jeder Brenner 3 eine eigene Luft-/Gasversorgung 7 auf.
Mittels des Luft-/Gasgemisches, welches den Brennern 3 in
den Luft-/Gasversorgungen 7 zugeführt wird, können
die Brenner 3 eine Flamme 9 erzeugen. In der Figur
sind alle drei Brenner 3 zugeschaltet, sie erzeugen also alle
eine Flamme 9, die in einem Abstand zu einer hier nicht
dargestellten Oberfläche eines Produkts anordenbar ist.
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Durch
die getrennten Luft-/Gasversorgungen 7 für jeden
einzelnen Brenner 3 können die einzelnen Durchflussmengen
von Luft und Gas beziehungsweise des Luft-/Gasgemisches zu jedem
einzelnen Brenner 3 getrennt geregelt und überwacht
werden. Darüber hinaus können mehrere Brenner 3 gleichzeitig
mit unterschiedlichen Leistungen betrieben werden, sodass einzelne
Brenner beispielsweise an unterschiedliche Oberflächenbereiche
mit unterschiedlichen Anforderungen an die Brennerleistung optimal angepasst
sind. Beispielsweise wird für größere
Produkte in der Regel eine größere Brennerleistung
erforderlich sein.
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Darüber
hinaus kann die Luft-/Gasversorgung für jeden einzelnen
Brenner 3 getrennt abgestellt werden, beispielsweise wenn
ein Brenner 3 ausfällt. Auf diese Weise wird ein
unerwünschtes Ausströmen von Gas vermieden.
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Vorzugsweise
ist noch vorgesehen, dass jeder Brenner 3 unabhängig
von den anderen Brennern einzeln ansteuerbar ist und insbesondere
einzeln gezündet werden kann. Die Flammbehandlungsanlage 1 muss
somit nicht mehr vollständig abgeschaltet werden, wenn ein
Brenner zugeschaltet werden soll, sondern es genügt, den
einen zusätzlichen Brenner 3 zu zünden,
während die anderen Brenner zugeschaltet bleiben.
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Insgesamt
zeigt sich, dass jeder Brenner 3 unabhängig vom
Zustand des mindestens einen weiteren Brenners 3 zu- und
abschaltbar ist. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Flammbehandlungsanlagen
ist somit kein Masterbrenner mehr vorhanden, der aus Sicherheitsgründen
immer brennen muss, sondern alle Brenner 3 sind völlig
unabhängig voneinander in jedem beliebigen Zeitpunkt des
Flammbehandlungsprozesses zu- und abschaltbar.
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Durch
die vorteilhafte Flammbehandlungsanlage 1 können
die Brenner 3, wie oben bereits angedeutet wurde, gleichzeitig
unterschiedliche Leistungen erzeugen, je nach Anforderung der zu
behandelnden Oberfläche. Beispielsweise kann bei einem Produkt
vorgesehen sein, dass unterschiedliche Oberflächenbereiche
mit unterschiedlichen Brennerleistungen behandelt werden müssen.
Hierzu können verschiedene Brenner 3 auf verschiedene
Oberflächenbereiche des Produkts gerichtet und die Leistung
des jeweiligen Brenners 3 an die entsprechende Oberfläche
optimal angepasst sein.
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Die
Brenner 3 sind dadurch besonders flexibel einsetzbar, insbesondere
kann die Flammbehandlungsanlage 1 für beliebige
zu behandelnde Produkte, insbesondere für mehrere Produktlinien eingesetzt
werden. Hierzu ist es dann lediglich notwendig, die Brenner 3 auf
die zu behandelnden Oberflächenbereiche des Produkts zu
richten und die Leistung des jeweiligen Brenners 3 an die
Bedürfnisse der zu behandelnden Oberfläche anzupassen.
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Alle
Brenner 3, von denen übrigens eine beliebige Anzahl
vorgesehen sein kann, sind in jeder beliebigen Kombination zuschaltbar.
Sind beispielsweise vier Brenner vorgesehen, so sind diese in fünfzehn
verschiedenen Variationen miteinander kombinierbar. Beispielsweise
können alle vier Brenner gleichzeitig eine Flamme 9 erzeugen
oder auch nur zwei der vier Brenner und so weiter. Bei der in der
Figur gezeigten Anordnung sind mit den drei Brennern 3 insgesamt
sieben verschiedene Kombinationen der Brenner realisierbar.
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Ein
Zu- und Abschalten der einzelnen Brenner kann dabei unabhängig
vom Zustand der anderen Brenner 3 erfolgen, es ist also
gleichgültig, ob und welcher der anderen Brenner 3 an-
oder abgeschaltet ist.
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Bei
einem Ausfall eines Brenners 3 können die anderen
Brenner angeschaltet bleiben oder auch ausgeschaltet werden. Wenn
die übrigen Brenner angeschaltet bleiben, kann der Oberflächenbereich,
der von dem ausgefallenen Brenner 3 zu behandeln war, nachträglich,
also im Anschluss an den eigentlichen Flammbehandlungsprozess, behandelt
werden. Falls die übrigen Brenner ebenfalls ausgeschaltet
werden, wird der gesamte Flammbehandlungsprozess unterbrochen.
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Bereits
mit zwei Brennern ergibt sich für die hier vorgeschlagene
Flammbehandlungsanlage 1 der besondere Vorteil, dass jeder
Brenner völlig unabhängig vom Zustand des mindestens
einen weiteren vorhandenen Brenners an- und abgeschaltet werden
kann. Dadurch, dass jeder Brenner 3 eine eigene Luft- und
Gasversorgung aufweist, beziehungsweise die Luft-/Gaszufuhr jedes
Brenners 3 getrennt überwacht, angesteuert und
geregelt werden kann, unabhängig von der Luft-/Gaszufuhr
der anderen Brenner, reduziert sich der Gasverbrauch wesentlich.
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Die
hier vorgeschlagene Flammbehandlungsanlage 1 kann im Übrigen
an verschiedene Produktpaletten angepasst werden, da jeder einzelne Brenner 3 an
unterschiedliche Oberflächenanforderungen durch die getrennte
Ansteuerbarkeit anpassbar ist. Die Flammbehandlungsanlage 1 ist
dadurch auch besonders energiesparend einsetzbar und gewährleistet
darüber hinaus eine deutlich erhöhte Sicherheit
insbesondere dadurch, dass jeder einzelne Brenner 3 getrennt überwacht
und ansteuerbar ist und insbesondere die Luft-/Gaszufuhr jedes einzelnen
Brenners 3 einzeln abgeschaltet werden kann. Auch die Durchflussmenge
von Luft und Gas wird vorzugsweise für jeden Brenner 3 getrennt überwacht,
wodurch auch der Wärmeeintrag in das Gesamtsystem und der
Gasverbrauch reduziert werden. Darüber hinaus können
die Rüstzeiten bei einem Produktwechsel mit der hier vorgeschlagenen Flammbehandlungsanlage 1 deutlich
reduziert werden.
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Ein
weiterer Vorteil der hier vorgeschlagenen Flammbehandlungsanlage 1 ist
die Möglichkeit der Zuführung unterschiedlicher
Precursoren, also Zusatzstoffen wie beispielsweise Chemikalien oder
Gase, die in unterschiedlichen Dosierungen zur Vor- oder Nachbehandlung
einzelnen Brennern 3 zugeführt werden können.
Unterschiedliche Oberflächenbereiche eines Produkts, welches
gleichzeitig von mehreren Brennern behandelt wird, können
auf diese Weise mit unterschiedlichen Zusatzstoffen behandelt werden.
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Zur Überwachung
der Brennerflamme wird üblicherweise die zur Zündung
der Brenner dienende Zündelektrode eingesetzt, die eine Flamme 9 an
dem Brenner 3 detektiert. Zur Überwachung der
Brennerflamme kann im Übrigen alternativ oder auch zusätzlich
eine UV-Sonde eingesetzt werden. Bei einer Verschmutzung der Zündelektrode
oder der Überwachungssonde ist eine sichere Überwachung
des Zustands des Brenners 3 nicht mehr gewährleistet. Auch
in diesem Fall kann ein Abschalten des jeweiligen Brenners 3,
insbesondere durch eine Unterbrechung der Luft-/Gaszufuhr erfolgen.
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Jeder
Brenner
3 kann einen hier nicht dargestellten Schieber
zur manuellen oder automatischen Regulierung der Flammenbreite aufweisen.
Vorzugsweise ist noch vorgesehen, dass die Luft und das Gas vor
der Zuführung zu dem Brenner
3 gemischt werden,
wie dies beispielsweise in
WO
97/20175 beschrieben ist. Zur Zufuhr von Luft kann die
Flammbehandlungsanlage
1 im Übrigen über
ein eingebautes Gebläse oder über Druckluft verfügen.
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Insgesamt
zeigt sich, dass die hier vorgeschlagene Flammbehandlungsanlage 1 besonders flexibel
einsetzbar ist und zu einer wesentlichen Reduzierung des Energieverbrauchs
und damit der Betriebskosten führt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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