DE102009048824A1

DE102009048824A1 - Vorrichtung zur Strahlungshärtung von Werkstücken

Info

Publication number: DE102009048824A1
Application number: DE200910048824
Authority: DE
Inventors: Rolf Heninger; Mikael Orsén
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2011-04-28

Abstract

Eine Vorrichtung zur Strahlungshärtung von Werkstücken weist ein kommunizierendes Rohrleitungssystem zum Durchleiten der zu bearbeitenden Werkstücke mit zumindest einem Zuführrohr und einem Aushärtebehälter auf. Das Zuführrohr ist zum Zuführen eines Werkstücks in Werkstückdurchlaufrichtung ausgebildet und mündet in den Aushärtebehälter. An dem Aushärtebehälter ist eine Bestrahlungseinrichtung zum Bestrahlen der Werkstücke vorgesehen, um die Oberfläche der Werkstücke zu härten. Die Vorrichtung weist eine Schutzgasversorgungseinrichtung auf, um dem Aushärtebehälter ein Schutzgas zuzuführen. Es ist eine Zirkulationsleitung vorgesehen, die mit einem ersten Ende kommunizierend mit dem Zuführrohr an einem vom Ausgleichsbehälter entfernten Bereich verbunden ist und mit einem zweiten Ende beabstandet vom ersten Ende mit dem Rohrleitungssystem verbunden ist, wobei eine Strömungseinrichtung in der Zirkulationsleitung derart angeordnet ist, dass zumindest in einem Abschnitt des Zuführrohres Gas im Kreislauf geführt wird und dieser Kreislauf mit der Schutzgasversorgungseinrichtung verbunden ist, so dass sich im Kreislauf ein Schutzgas bildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Strahlungshärtung eines Werkstücks.
In der EP 1 235 652 B1 ist ein Verfahren zur Strahlungshärtung beschrieben. Gemäß diesem Verfahren ist ein Behälter, beispielsweise ein Tauchbecken, vorgesehen, in den ein Schutzgas eingefüllt wird, um die darin enthaltene Luft zu verdrängen. Der Behälter enthält dann eine Schutzgasatmosphäre, in die ein Substrat, welches mit einer strahlungshärtbaren Masse beschichtet ist, eingetaucht wird. Danach erfolgt die Strahlungshärtung mittels Elektronenstrahlen, Röntgen- oder Gammastrahlen, UV-Strahlen oder sichtbarem Licht. Durch geeignete Vorrichtungen, wie zum Beispiel Stellwände, kann bei der Strahlungshärtung von zum Beispiel Bodenflächen die Schutzgasatmosphäre begrenzt werden.
Aus der WO 00/14468 geht eine Vorrichtung zum UV-Härten unter Schutzgasatmosphäre hervor. Diese Vorrichtung umfasst eine Strahlungsquelle, einen abgeschlossenen Raum zum Bestrahlen der Werkstücke, eine Zuführöffnung, eine Abführöffnung, wobei der abgeschlossene Raum über zwei Ventileinrichtungen mit Schutzgas beaufschlagbar ist. Die zwei Ventileinrichtungen bilden eine Art Schutzgasvorhang am Einlass und am Auslass, um das Eindringen von Umgebungsluft zu verhindern, während jeweils eine rohrförmige Schutzgasausgabeeinrichtung zum direkten Beaufschlagen des Werkstücks mit Schutzgas vorgesehen ist.
In der EP 1 711 279 B1 ist eine Ultraviolette-Vernetzungseinrichtung beschrieben, die unter kontrollierter Atmosphäre arbeitet. Diese Vorrichtung weist einen Bearbeitungsraum auf, an dem eingangsseitig und ausgangsseitig spezielle Strömungskanäle vorgesehen sind, um Schutzgas ins Innere des Raumes einzubringen und ein Austreten von Gasen aus der Vorrichtung zu verhindern.
In der EP 0 914 876 B1 ist eine Vorrichtung zum Strahlungshärten von Folien beschrieben. Diese Vorrichtung weist Gasdüsen auf, um im Bereich des auszuhärtenden Abschnitts der Folie ein Schutzgas aufzubringen.
Aus der DE 101 57 554 64 , der EP 0540884 B1 und der DE 102 55 419 A1 sind weitere Vorrichtungen zum Strahlungshärten unter Schutzgasatmosphäre beschrieben.
Gemäß einer internen Vorentwicklung wird eine Vorrichtung zur Strahlungshärtung mit einem Zuführrohr und einem daran angeschlossen Aushärtebehälter und einem Abführrohr verwendet (1). Diese Vorrichtung weist im Aushärtebehälter, eine Bestrahlungseinrichtung und eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Schutzgas auf. Das Zuführrohr, der Aushärtebehälter und das Abführrohr bilden einen gasdichten Durchgang, wobei der Aushärtebehälter den tiefsten Bereich des Durchgangs bildet, so dass sich im Aushärtebehälter das Schutzgas sammelt.
Bei der Strahlungshärtung von Werkstückoberflächen, z. B. von radikal polymerisierbaren Verbindungen bzw. radikalischen Farben (z. B. Acrylatverbindungen), kann eine starke Inhibierung der Polymerisation durch Sauerstoff auftreten. Diese Inhibierung bzw. Hemmung führt zu einer unvollständigen Härtung an der Oberfläche und so zum Beispiel zu klebrigen Beschichtungen.
Dieser Sauerstoffinhibierungseffekt kann durch den Einsatz hoher Photoinitiatormengen, durch Mitverwendung von Koinitiatoren, zum Beispiel Aminen, energiereicher UV-Strahlung hoher Dosis, zum Beispiel von Quecksilberhochdrucklampen, oder durch Zusatz von Barriere bildenden Wachsen vermindert werden. Diese Mittel sind jedoch relativ teuer.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist eine Beseitigung des Restsauerstoffs, der im Reaktionsbereich vorhanden ist, vorgesehen, wobei dieser Sauerstoff durch ein Schutzgas, wie zum Beispiel Stickstoff, verdrängt werden soll.
Die Vernetzung der UV-Harze unter kontrollierter Stickstoffatmosphäre hat zahlreiche Vorteile, da das Nichtvorhandensein von Sauerstoff im UV-Bereich die Erhöhung der Vernetzungsgeschwindigkeit, die Verminderung der notwendigen Lichtintensität der UV-Lampen oder der Anzahl verwendeter UV-Lampen, die Verringerung der Menge der in die Formulierung eingeleiteten Photoinitiatoren und Synergisten und die Verringerung der Bildung von Nebenprodukten (wie Peroxyde oder Hydroperoxyde) bei gleichzeitigem Erhalt eines Endprodukts von sehr hoher Qualität ermöglicht.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist von Nachteil, dass insbesondere dreidimensionale Werkstücke Bereiche, wie z. B. Hinterschneidungen oder Hohlräume aufweisen, in denen sich der Sauerstoff nur unzureichend verdrängen lässt. Zudem wird durch das Aufbringen einer zu härtenden Substanz bspw. Farbe, z. B. mittels Druckluft-Zerstäubung, Sauerstoff in der zu härtenden Farbe eingelagert. Dadurch ist eine längere Verweilzeit der Werkstücke in einer Atmosphäre mit vermindertem Sauerstoffgehalt notwendig, bis ein vollständiger Gasaustausch bzw. eine vollständige Verdrängung des Sauerstoffs in der das Werkstück umgebenden Atmosphäre vollzogen ist. Hierdurch ergeben sich höhere Fertigungskosten, da größere Anlagen und/oder längere Verweilzeiten der Werkstücke in den Anlagen notwendig sind.
Bei allen oben beschriebenen Vorrichtungen ist es nicht möglich den Sauerstoff vollständig bzw. nahezu vollständig aus dem Aushärtebereich zu verdrängen. Somit sind diese Vorrichtungen bzgl. der Verminderung des Sauerstoffanteils im Aushärtebereich nach unten hin begrenzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Vorrichtung bereitzustellen, die möglichst schnell und effektiv eine Atmosphäre mit geringem Sauerstoffgehalt um ein Werkstück bereitstellt und dadurch den Produktionsablauf hinsichtlich Verweilzeit des Werkstücks in der Vorrichtung, Anlagengröße und erzielbaren Sauerstoffgehalten verbessert. Zudem soll der Schutzgasverbrauch reduziert werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Eine Vorrichtung zur Strahlungshärtung von Werkstücken gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein kommunizierendes Rohrleitungssystem zum Durchleiten der zu bearbeitenden Werkstücke mit zumindest einem Zuführrohr und einem Aushärtebehälter auf. Das Zuführrohr ist zum Zuführen eines Werkstücks in Werkstückdurchlaufrichtung ausgebildet und mündet in den Aushärtebehälter. An dem Aushärtebehälter ist eine Bestrahlungseinrichtung zum Bestrahlen der Werkstücke vorgesehen, um die Oberfläche der Werkstücke zu härten. Die Vorrichtung weist eine Schutzgasversorgungseinrichtung auf, um dem Aushärtebehälter ein Schutzgas zuzuführen.
Diese Vorrichtung zeichnet sich durch eine Zirkulationsleitung aus, die mit einem ersten Ende kommunizierend mit dem Zuführrohr an einem vom Aushärtebehälter entfernten Bereich verbunden ist, und mit einem zweiten Ende beabstandet vom ersten Ende mit dem Rohrleitungssystem verbunden ist, wobei eine Strömungseinrichtung in der Zirkulationsleitung derart angeordnet ist, dass zumindest in einem Abschnitt des Zuführrohres und in der Zirkulationsleitung Gas im Kreislauf geführt wird und dieser Kreislauf mit der Schutzgasversorgungseinrichtung verbunden ist, so dass sich im Kreislauf eine Schutzgasatmosphäre bildet.
Das wesentliche an der Erfindung ist, dass Gas in einem Kreislauf geführt wird, wobei das Zuführrohr Bestandteil des Kreislaufs ist. Dem Kreislauf wird ein Schutzgas zugeführt so dass sich im Kreislauf eine Schutzgasatmosphäre bildet, die die Werkstücke umströmt.
Unter Schutzgas wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Gas oder ein Gasgemisch verstanden, das bzgl. der zu härtenden Oberflächen inerter bzw. reaktionsträger als Luft ist.
Als Schutzgase können Inertgase und Inertgas-Mischungen, vorzugsweise Kohlendioxid und Stickstoff sowie Argon vorgesehen sein. Inertgas-Mischungen sind insbesondere dann vorteilhaft, um durch eine gezielte Regelung der Dichte der Inertgas-Mischung die Sperrwirkung gegenüber der von außen eingetragenen Umgebungsluft zu erhöhen. Die Schutzgasatmosphäre enthält Schutzgas und kann anteilig auch Luft enthalten. Der Luftanteil muss jedoch so gering sein, dass die Schutzgasatmosphäre bzgl. der zu härtenden Oberflächen inerter als reine Luft ist.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Schutzgasatmosphäre über die Zirkulationsleitung abgeführt und erneut der Vorrichtung zugeführt. Hierdurch ist der Schutzgasverbrauch der vorliegenden Erfindung gering, da die Schutzgasatmosphäre im Kreis geführt und somit wieder verwendet wird. Dies ermöglicht niedrige Kosten bei der Strahlungshärtung. Entspricht die Schutzgasatmosphäre in ihrer Zusammensetzung nicht mehr den gewünschten Anforderung wird Sie mit Schutzgas aus der Schutzgasversorgungsquelle angereichert.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann durch das Abführen der Schutzgasatmosphäre Luft aus der Vorrichtung entfernt werden. Durch die Anreicherung der Schutzgasatmosphäre wird die Luft durch Schutzgas ersetzt. Hierdurch ist es möglich den Sauerstoffgehalt im Zuführrohr und/oder im Aushärtebehälter beliebig herabzusetzen.
Erfindungsgemäß bildet die Zirkulationsleitung durch die zirkulierende Schutzgasatmosphäre eine Art Schleuse vor dem Aushärtebehälter im Zuführrohr aus, die das Eindringen von Luft in den Aushärtebehälter verhindert.
Durch die im Zuführrohr zirkulierende Schutzgasatmosphäre bzw. die Zwangsströmung entstehen Verwirbelungen und Turbulenzen an der Werkstückoberfläche. Somit findet ein schneller Gasaustausch im oberflächennahen Bereich statt. Hierdurch können Werkstücke schneller und effektiver mit einer Atmosphäre mit vermindertem Sauerstoffgehalt beaufschlagt werden, da durch die zirkulierende Schutzgasatmosphäre die Oberflächen der Werkstücke von der Schutzgasatmosphäre umspült werden und auf diese Weise Sauerstoff aus der Luft vom oberflächennahen Bereichen weggerissen bzw. verdrängt wird. Insbesondere 3D-Körper, die Hinterschneidungen und/oder Hohlräume aufweisen können dadurch besonders schnell vollständig mit Schutzgas umgeben werden. Um das Lösen von Sauerstoff von oberflächennahen Bereichen der Werkstücke zu verbessern kann die Strömungsgeschwindigkeit der zirkulierenden Schutzgasatmosphäre erhöht werden.
Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass eine kürzere Verweilzeit der 3D-Körper in der Atmosphäre mit vermindertem Sauerstoffgehalt im Aushärtebehälter möglich ist, da die Werkstücke bereits zuvor durch die zirkulierende Schutzgasatmosphäre vom sie umgebenden Sauerstoff befreit werden. Somit können die Werkstücke kürzer im Aushärtebehälter verbleiben da sofort die reduzierte Sauerstoffatmosphäre mit dem gewünschten Rest-O₂-Gehalt im Aushärtebehälter bereitstellbar ist. Dies wirkt sich positiv auf Taktzeit und Schutzgasverbrauch aus. Unter Rest-O₂-Gehalte wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Anteil von Sauerstoff in Gewichtsprozent (Gew.%) im Zuführrohr und im Aushärtebehälter verstanden.
Vorzugsweise wird die Schutzgasatmosphäre im Zuführrohr entgegen der Werkstückdurchlaufrichtung zirkuliert. Hierdurch kann das Eindringen von Luftsauerstoff in die Vorrichtung fast vollständig vermieden werden, wodurch die erzielbaren Rest-O₂-Gehalte nach unten nicht begrenzt sind.
Erfindungsgemäß beträgt der Rest-O₂-Gehalt bzw. der Sauerstoffgehalt im Zuführrohr weniger als 15 Gew.% bzw. weniger als 10 Gew.%, bzw. weniger als 5 Gew.%, bzw. weniger als 3 Gew.% und vorzugsweise weniger als 1 Gew.%. Hierdurch ist im Aushärtebehälter ein nahezu beliebiger Rest-O₂-Gehalt einstellbar von z. B. weniger als 1 Gew.% bzw. weniger als 0,1 Gew.% und vorzugsweise weniger als 0,01 Gew.% und insbesondere von weniger als 0,005 Gew.%.
Um den Sauerstoffgehalt im Schutzgas weiter herabzusetzen kann eine Nachreinigungsstufe vorgesehen sein, die mittels katalytischer Reduktion (z. B. mit Wasserstoff H₂) den Sauerstoff aus dem Schutzgas reduziert.
Die Dauer, mit der das Werkstück mit der Zwangsströmung beaufschlagt wird, wird durch die Länge des Abschnitts des Zuführrohrs bestimmt, in dem die Werkstückoberfläche mit der zirkulierenden Schutzgasatmosphäre angeströmt wird, d. h. je länger dieser Abschnitt des Zuführrohres ausgebildet ist, desto geringer ist der Rest-O₂-Gehalt an der Werkstückoberfläche. Es kann auch die Transportgeschwindigkeit einer Fördereinrichtung verringert werden, um die Verweildauer in der Schutzgasatmosphäre zu erhöhen.
Vorzugsweise wird die Zwangsströmung entgegen der Werkstückdurchlaufrichtung erzeugt, um das Eindringen von Luftsauerstoff von außerhalb der Vorrichtung effektiv zu verhindern.
Vorzugsweise ist das Schutzgas schwerer als Luft. Der Rest-O₂-Gehalt bzw. der Sauerstoffgehalt in der Schutzgasatmosphäre beträgt weniger als 15 Gew.% bzw. weniger als 10 Gew.% und vorzugsweise weniger als 5 Gew.%. Vorzugsweise beträgt der Rest-O₂-Gehalt in der Schutzgasatmosphäre z. B. weniger als 1 Gew.% bzw. weniger als 0,1 Gew.% und vorzugsweise weniger als 0,01 Gew.% und insbesondere von weniger als 0,005 Gew.%. Dadurch dass das Schutzgas einen geringeren Sauerstoffanteil als Luft aufweist ist das Schutzgas inerter bzw. reaktionsträger als Luft.
Bei einem Schutzgas, das schwerer als Luft ist, ist das Molgewicht daher größer als 28,8 g/mol (entspricht dem Molgewicht eines Gasgemisches von 20% Sauerstoff und 80% Stickstoff). Vorzugsweise ist das Molgewicht des Schutzgases größer als 32 g/mol, insbesondere größer 35 g/mol.
Für bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch Schutzgase (z. B. Stickstoff) vorgesehen sein die leichter als Luft sind.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Strahlungshärtung vorgesehen bei dem ein Werkstück über ein Zuführrohr einem Aushärtebehälter zugeführt wird, wobei Zuführrohr und Aushärtebehälter Teil eines Rohrleitungssystems sind und die Oberfläche des Werkstücks in dem Aushärtebehälter mittels einer Bestrahlungseinrichtung gehärtet wird, wobei in dem Aushärtebehälter mittels Schutzgas aus einer Schutzgasversorgungseinrichtung eine Schutzgasatmosphäre bereitgestellt wird. Zumindest durch das Zuführrohr und eine Zirkulationsleitung wird Gas in einem Kreislauf zirkuliert, wobei die Zirkulationsleitung mit einem ersten Ende kommunizierend mit dem Zuführrohr an einem vom Aushärtebehälter entfernten Bereich verbunden ist und mit einem zweiten Ende beabstandet vom ersten Ende mit dem Rohrleitungssystem verbunden ist, und dem Kreislauf von der Schutzgasversorgungseinrichtung Schutzgas zugeführt wird so dass sich im Kreislauf eine Schutzgasatmosphäre bildet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:
1 eine interne Vorentwicklung einer Vorrichtung zur Strahlungshärtung,
2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Strahlungshärtung, schematisch in einer seitlich geschnittenen Ansicht, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch in einer seitlich geschnittenen Ansicht, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch in einer seitlich geschnittenen Ansicht, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
5 die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch in einer seitlich geschnittenen Ansicht, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, und
6 die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch in einer seitlich geschnittenen Ansicht, gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
Eine Vorrichtung 1 zur Strahlungshärtung von Werkstücken 3 weist ein kommunizierendes Rohrleitungssystem zum Durchleiten der zu bearbeitenden Werkstücke 3 mit zumindest einem Zuführrohr 2 und einem Aushärtebehälter 5 auf. Das Zuführrohr 3 ist zum Zuführen eines Werkstücks 3 in Werkstückdurchlaufrichtung 4 ausgebildet und mündet in den Aushärtebehälter 5. An dem Aushärtebehälter 5 ist eine Bestrahlungseinrichtung 6 zum Bestrahlen der Werkstücke 3 vorgesehen, um die Oberfläche 7 der Werkstücke 3 zu härten. Die Vorrichtung 1 weist eine Schutzgasversorgungseinrichtung 9 auf, um dem Aushärtebehälter 5 ein Schutzgas zuzuführen. Es ist eine Zirkulationsleitung 10 vorgesehen, die mit einem ersten Ende 27 kommunizierend mit dem Zuführrohr 2 an einem vom Aushärtebehälter 5 entfernten Bereich verbunden ist und mit einem zweiten Ende 28 beabstandet vom ersten Ende 27 mit dem Rohrleitungssystem verbunden ist, wobei eine Strömungseinrichtung 24 in der Zirkulationsleitung 10 derart angeordnet ist, dass zumindest in einem Abschnitt des Zuführrohres 2 Gas im Kreislauf geführt wird und dieser Kreislauf mit der Schutzgasversorgungseinrichtung 9 verbunden ist, so dass sich im Kreislauf eine Schutzgasatmosphäre bildet.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel (2) weist die Vorrichtung 1 einen Einlass 11 zum Zuführen von Werkstücken in das Zuführrohr 2 auf. Ein erster Abschnitt 12 des Zuführrohres 2 ist horizontal angeordnet. An den ersten Abschnitt 12 schließt sich ein zweiter Abschnitt 13 des Zuführrohrs 2 an, der in etwa schräg nach unten verläuft. Ein Winkel α des zweiten Abschnitts 13 des Zuführrohres 2 gegenüber der horizontalen beträgt in etwa 40° bis 60°
Der zweite Abschnitt 13 des Zuführrohrs 2 mündet in den Aushärtebehälter 5. Der Aushärtebehälter 5 ist in etwa quaderförmig ausgebildet.
An einer Deckenwandung 14 des Aushärtebehälters 5 ist die Bestrahlungseinrichtung 6 angeordnet, um ein im Aushärtebehälter 5 angeordnetes Werkstück 3 bzw. dessen Oberfläche 7 zu bestrahlen.
Als Bestrahlungseinrichtung 6 kann eine Einrichtung zum Ausgeben von Elektronenstrahlen, Röntgen- oder Gammastrahlen, UV-Strahlen oder sichtbarem Licht vorgesehen sein. Hierfür können zum Beispiel Glühlampen, Halogenlampen, Photoblitzlampen, Hochleistungsblitzlampen, Xenonlampen oder auch Quecksilberdampflampen. Zum Härten von Klarlacken werden vorzugsweise Quecksilber-Dampflampen verwendet, die eine UVC-Strahlung im Bereich von 200–280 nm oder eine UVB-Strahlung im Bereich von 280–320 nm abgeben., Pigmentierte Lacke werden vorzugsweise mit UVA-Strahlung im Bereich von 320–380 nm und teilweise mit UVB-Strahlung gehärtet. Die Lampen können des Weiteren ein Gehäuse mit Reflektor, Kühleinrichtungen, Strahlungsfilter usw. (nicht dargestellt) aufweisen.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist das erste Ende der 27 der Zirkulationsleitung 10 am Anfang des zweiten Abschnittes 13 des Zuführrohres 2 angeordnet. Das zweite Ende 28 der Zirkulationsleitung mündet in die Deckenwandung 14 des Aushärtebehälters. In der Zirkulationsleitung 10 ist die Strömungseinrichtung 24 angeordnet. Die Strömungseinrichtung 24 ist z. B. als Gebläse, als Umwälzpumpe oder als Verdichtereinrichtung ausgebildet.
Der Abschnitt der Zirkulationsleitung 10 vom ersten Ende 27 bis zur Strömungseinrichtung 24 bildet einen ersten Leitungsabschnitt 22 aus. Der erste Leitungsabschnitt 22 ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als Ansaugabschnitt ausgebildet. Der Ansaugabschnitt saugt die Schutzgasatmosphäre aus dem Zuführrohr 2 ab. Dies geschieht vorzugsweise derart, dass ausschließlich Schutzgasatmosphäre aus dem Abschnitt 13 angesaugt wird. Dies kann z. B. über einen das Zuführrohr 2 umgebenden Ringspalt (nicht dargestellt) erfolgen.
Der Abschnitt der Zirkulationsleitung 10 von der Strömungseinrichtung 24 bis zum zweiten Ende 28 bildet einen zweiten Leitungsabschnitt 23 aus. Der zweite Leitungsabschnitt 23 ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als Ausgabeabschnitt ausgebildet.
Der zweite Leitungsabschnitt 23 der Zirkulationsleitung 10 ist über einen weiteren Leitungsabschnitt 26 mit einer Schutzgasquelle 17 verbunden. Über die Leitungsabschnitte 26 und 23 wird der Aushärtebehälter 5 mit Schutzgasatmosphäre versorgt. Der Ausgabeabschnitt 23 beschickt somit zum einen den Aushärtebehälter 5 mit Schutzgasatmosphäre und zum anderen gibt er die im Rohrleitungssystem und in der Zirkulationsleitung 10 zirkulierende Schutzgasatmosphäre aus.
Die Zuführung des Schutzgases kann grundsätzlich an einer beliebigen geeigneten Stelle im Rohrleitungssystem erfolgen. Geeignete Stellen im Rohrleitungssystem sind z. B. der Ansaugabschnitt 22, das Zuführrohr 2, der Aushärtebehälter 5 oder auch ein Abführrohr 8.
Als Schutzgas wird vorzugsweise ein Gas verwendet, das schwerer als Luft ist. Als Schutzgase können Inertgase, zum Beispiel Edelgase, wie Argon oder Helium, Kohlenwasserstoffe und halogenierte Kohlenwasserstoffe, Kohlendioxid und Stickstoff oder eine Mischung aus einem oder mehreren dieser Gase vorgesehen sein.
Über die Zirkulationsleitung 10 wird eine Zwangsströmung der Schutzgasatmosphäre im zweiten Abschnitt 13 des Zuführrohrs 2 entgegen der Werkstückdurchlaufrichtung 4 erzeugt. Hierdurch wird das Eintreten von Umgebungsluft durch den Einlass 11 in die Vorrichtung 1 zuverlässig und effektiv verhindert. Durch diese Zwangsströmung werden zudem Sauerstoffrückstände zum Beispiel in Hinterschneidungen oder Werkstückkanten des Werkstücks 3 von der Oberfläche 7 des Werkstücks entfernt.
Im zweiten Abschnitt 13 des Zuführrohrs 2 ist eine Konzentrationsmesseinrichtung 29 angeordnet, um den Sauerstoff- oder den Schutzgasanteil in der Schutzgasatmosphäre zu messen. Erfindungsgemäß beträgt der Rest-O₂-Gehalt bzw. der Sauerstoffgehalt im Zuführrohr weniger als 15 Gew.%, bzw. weniger als 10 Gew.%, bzw. weniger als 5 Gew.%, bzw. weniger als 3 Gew.%, bzw. weniger als 1 Gew.%, bzw. weniger als 0,05 Gew.% und vorzugsweise weniger als 0,5 Gew.%.
Im Aushärtebehälter 5 ist eine weitere Konzentrationsmesseinrichtung 30 angeordnet. Diese Konzentrationsmesseinrichtung 30 ist derart ausgebildet, dass sie den Sauerstoffgehalt direkt in dem Bereich misst, in dem die Werkstücke 3 gehärtet werden. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Schutzgasversorgungseinrichtung 9 ist im Aushärtebehälter 5 ein nahezu beliebiger Rest-O₂-Gehalt von z. B. weniger als 1 Gew.% bzw. weniger als 0,1 Gew.% und vorzugsweise weniger als 0,01 Gew.% und insbesondere von weniger als 0,005 Gew.% einstellbar.
Vom Aushärtebehälter 5 erstreckt sich in etwa schräg nach oben ein erster Abschnitt 18 des Abführrohres 8, der in einen zweiten Abschnitt 19, der in etwa horizontal angeordnet ist, mündet. Am in Werkstückdurchlaufrichtung 4 liegenden Ende des zweiten Abschnitts 19 des Abführrohres 8 ist ein Auslass 20 zum Abführen der Werkstücke 3 aus der Vorrichtung 1 vorgesehen.
Vom Einlass 11 über den Zuführrohr 2, den Aushärtebehälter 5 und den Abführrohr 8 hin zum Auslass 20 erstreckt sich eine Fördereinrichtung 21. Die Fördereinrichtung kann zum Beispiel als Förderband, Kettenförderer, Bandförderer, oder verfahrbarer Roboterarm oder dergleichen ausgebildet sein, um ein Werkstück 3 durch das Rohrleitungssystem 2, 5, 8 der Vorrichtung 1 zu befördern. Die eben genannten Mittel sind insbesondere zum Transportieren von dreidimensionalen Werkstücken 3 ausgebildet. Es können aber auch Rollen vorgesehen sein, um z. B. ein bandförmiges Werkstück 3 (Folie) durch die Vorrichtung zu befördern.
Als Werkstücke 3 sind nahezu beliebige Bauteile aus Metall oder Kunststoff, aber auch Substrate, aus zum Beispiel Papier, Karton, Folien oder Textilien, denkbar, die eine strahlungshärtbare Oberfläche aufweisen. Vorzugsweise sind Bauteile für die Automobil-Industrie aus Metal und Kunststoff, die entsprechend hohe Anforderungen an Qualität und Lebensdauer haben als Werkstücke vorgesehen.
Weiterhin ist eine Steuereinrichtung vorgesehen (nicht dargestellt), die die Fördereinrichtung 21, die Strömungseinrichtung 24 die Schutzgasversorgungseinrichtung 9 und die Bestrahlungseinrichtung 6 ansteuert. Die Steuereinrichtung erhält Daten von den Konzentrationsmesseinrichtungen 29, 30 anhand derer die Fördereinrichtung 21, die Strömungseinrichtung 24 die Schutzgasversorgungseinrichtung 9 und die Bestrahlungseinrichtung 6 angesteuert (Geschwindigkeit der Fördereinrichtung, Geschwindigkeit der Schutzgasströmung, Zudosierung von Schutzgas) werden.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Fördereinrichtung 21 transportiert das dreidimensionale Werkstück 3 in Werkstückdurchlaufrichtung 4 über den Einlass 11 in den ersten Abschnitt 12 des Zuführrohres 2.
Im ersten Abschnitt 12 des Zuführrohres 2 ist der Sauerstoffanteil in der Atmosphäre bereits durch aus der Vorrichtung 1 ausströmendes Schutzgas reduziert.
Das Werkstück 3 gelangt dann in den zweiten Abschnitt 13 des Zuführrohres 2.
Nachdem das Werkstück 3 den Ansaugabschnitt 22 der Zirkulationsleitung 10 im Zuführrohr passiert hat wird das Werkstück 3 mit Schutzgasatmosphäre beaufschlagt. Die Strömungsgeschwindigkeit der strömenden Schutzgasatmosphäre beträgt in etwa 1 bis 10 m/s. Durch die Anströmung des Werkstücks 3 mit Schutzgasatmosphäre wird eine Atmosphäre mit vermindertem Sauerstoffgehalt um das Werkstück herum erzeugt. Je länger das Werkstück 3 angeströmt wird desto weniger Sauerstoff ist im Bereich der Werkstückoberfläche vorhanden. Die Dauer, die das Werkstück mit der Schutzgasatmosphäre beaufschlagt wird, wird durch die Länge des Abschnitts im zweiten Abschnitts 13 des Zuführrohrs 2, in dem die Schutzgasatmosphäre zirkuliert, bestimmt, d. h. je länger dieser Abschnitt des Zuführrohres 2 ausgebildet ist, desto geringer ist der Rest-O₂-Gehalt an der Werkstückoberfläche 7. Es kann auch vorgesehen, sein die Transportgeschwindigkeit der Fördereinrichtung 21 zu verringern oder die Strömungsgeschwindigkeit der Schutzgasströmung zu erhöhen, um den Rest-O₂-Gehalt an der Werkstückoberfläche 7 zu vermindern.
Der Rest-O₂-Gehalt im Zuführrohr 2 wird über die Konzentrationsmesseinrichtung 29 gemessen. Gegebenenfalls wird über den entsprechenden Leitungsabschnitt 26, 23 Schutzgas aus der Schutzgasversorgungseinrichtung 9 zudosiert, um den Sauerstoffgehalt zu reduzieren. Hierdurch kann Luft aus der Schutzgasatmosphäre bzw. aus dem Zuführrohr 3 nahezu vollständig verdrängt werden.
Über die Fördereinrichtung 21 wird das Werkstück weiter transportiert. Im weiteren Verlauf des zweiten Abschnitts 13 des Zuführrohrs stellt sich ein gewünschter Rest-O₂-Gehalt an der Werkstückoberfläche 7 ein, bis das Werkstück schließlich den Aushärtebehälter 5 erreicht.
Im Aushärtebehälter 5 herrscht ebenfalls ein gewünschter Rest-O₂-Gehalt. Der Rest-O₂-Gehalt wird über die Konzentrationsmesseinrichtung 30 gemessen. Gegebenenfalls wir über den entsprechenden Leitungsabschnitt 26, 23 Schutzgas aus der Schutzgasversorgungseinrichtung 9 zudosiert.
Durch das Befüllen des Aushärtebehälters 5 mit Schutzgas bzw. mit der Schutzgasatmosphäre und/oder durch die zirkulierende Schutzgasatmosphäre wird zu Beginn der Produktion die im Aushärtebehälter 5 und im Zuführrohr 2 und im Abführrohr 8 vorhandene Luft verdrängt, durch Schutzgasatmosphäre ersetzt und über den Einlass 11 und den Auslass 20 aus der Vorrichtung 1 abgeführt. Hierbei ist die Schutzgasatmosphäre vorzugsweise schwerer als Luft.
Im Aushärteabschnitt 5 verweilt das Werkstück 3 so lange, bis die Bestrahlungseinrichtung 6 die Oberfläche des Werkstücks 3 ausreichend gehärtet hat.
Während des gesamten Vorgangs wird über den Absaugabschnitt 22 der Zirkulationsleitung 10 die Schutzgasatmosphäre aus dem zweiten Abschnitt 13 des Zuführrohres 2 abgesaugt und gegebenenfalls mit Schutzgas aus der Schutzgasquelle 17 angereichert und anschließend wieder dem Aushärtebehälter 5 über den Ausgabeabschnitt 23 zugeführt. Über die Menge an zugeführtem Schutzgas lässt sich der Rest-O₂-Gehalt im Aushärtebehälter 5 und im Zuführrohr 2 exakt einstellen.
Durch das Absaugen über den Absaugabschnitt ist der Verbrauch der Vorrichtung an Schutzgas gering, da nur eine sehr kleine Menge Schutzgas über den Einlass 11 austritt.
Durch die zirkulierende Schutzgasatmosphäre wir gegebenenfalls ständig unerwünschte Luft bzw. Sauerstoff über den Einlass 11 aus der Vorrichtung verdrängt.
Nachdem die Oberflächen des Werkstücks 3 vollständig ausgehärtet sind, wird das Werkstück über die Fördereinrichtung 21 und den ersten und zweiten Abschnitt 18. 19 des Abführrohrs 8 zum Auslass 20 befördert.
Im folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele erläutert. Sofern nichts anderes beschrieben ist, sind die weiteren Ausführungsbeispiele gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet und werden in gleicher Weise wie das erste Ausführungsbeispiel verwendet.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (3) zweigt die Zirkulationsleitung 10 vom Beginn des zweiten Abschnitts 13 des Zuführrohrs ab und mündet am Ende des zweiten Abschnitts 13 wieder in den zweiten Abschnitts 13.
Die Schutzgasatmosphäre wird im Zuführrohr 2 mit der Strömungseinrichtung 24 entgegen der Werkstückdurchlaufrichtung 4 zirkuliert.
In der Deckenwandung 14 des Aushärtebehälters ist eine Düse 15 zum Ausgeben von Schutzgas angeordnet. Die Düse 15 ist über einen Leitungsabschnitt 16 direkt mit der Schutzgasquelle 17 verbunden, um den Aushärtebehälter 5 mit Schutzgas zu Beaufschlagen.
Es kann auch lediglich eine einzige Leitung vorgesehen sein, um die Vorrichtung mit Schutzgas zu versorgen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn das Schutzgas schwerer als Luft ist, und die Vorrichtung dadurch von unten nach oben mit Schutzgas befüllbar ist.
In einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Zirkulationsleitung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Schutzgasatmosphäre wird im Zuführrohr 2 mit der Strömungseinrichtung 24 in Werkstückdurchlaufrichtung 4 zirkuliert.
Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung erstreckt sich die Zirkulationsleitung 10 vom Beginn des zweiten Abschnitts 13 des Zuführrohrs 2 bis knapp vor den Übergang vom ersten Abschnitt 18 zum zweiten Abschnitt 19 des Abführrohrs 8. Die Zirkulation der Schutzgasströmung erfolgt vorzugsweise entgegen der Werkstückdurchlaufrichtung 4, um das Eindringen von Luftsauerstoff aus der Atmosphäre über den Ein- 11 und/oder den Auslass 20 sicher und zuverlässig zu verhindern.
Vorzugsweise wird das Schutzgas entgegen der Werkstückdurchlaufrichtung 4 zirkuliert. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Schutzgasströmung in Werkstückdurchlaufrichtung 4 gerichtet ist.
Das Zuführrohr 2 und das Abführrohr 8 können auch in anderen als den oben beschrieben Winkeln gegenüber der Horizontalen geneigt sein. Es ist auch eine vertikale oder eine horizontale Anordnung des Zuführrohres 2 und/oder des Abführrohres 8 denkbar. Bei einer vertikalen Anordnung des Zuführrohres 2 und/oder des Abführrohres 8 kann durch Verwendung eines Schutzgases welches schwerer als Luft ist das Eindringen von Luft dann noch effektiver vermieden werden.
Im Rohrleitungssystem können auch Mittel zum Erzeugen einer turbulenten Schutzgasströmung vorgesehen sein. Diese Mittel sind z. B. als Schaufeln, Leitbleche oder Strömungswiderstände ausgebildet und z. B. im Ausgabeabschnitt oder im Zuführrohr oder auch im Aushärtebehälter angeordnet.
In einem fünften Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet (6). Im Bereich zwischen der Strömungseinrichtung 24 und dem Aushärtebehälter 5 ist eine Nachreinigungsstufe 25 integriert. Die Nachreinigungsstufe 25 ist mit einer Wasserstoffquelle zum Zuführen von Wasserstoff verbunden. In der Nachreinigungsstufe ist ein Katalysator vorgesehen, um mittels katalytischer Reduktion den Sauerstoff mittels Wasserstoffs unter der Bildung von Wasser aus dem Schutzgas zu entfernen. Zusätzlich kann ein Feuchtigkeitsabscheider vorgesehen sein, um das entstandene Produktwasser aus der Vorrichtung abzuführen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch umgedreht ausgebildet sein. Das bedeutetet, dass der Aushärtebehälter 5 im höchsten Punkt der Vorrichtung angeordnet ist und das Zuführrohr 2 ist aufsteigend und das Abführrohr 8 ist absteigend ausgebildet. Eine derartige Ausbildung der Vorrichtung 1 ist insbesondere bei Verwendung eines Schutzgases welches leichter als Luft ist vorteilhaft, da sich dieses dann wie beim ersten Ausführungsbeispiel allein durch sein Eigengewicht im Aushärtebehälter sammelt.
Der Abführabschnitt ist bei der vorliegenden Erfindung nicht zwingend erforderlich. Es kann auch vorgesehen sein die Werkstücke direkt aus dem Aushärtebehälter abzuführen. Allerdings sollte der Auslass am höchsten Punkt des Behälters angeordnet sein, um ein Austreten der Schutzgasatmosphäre zu verhindern, wenn ein Inertgas oder eine Gasmischung eingesetzt wird, die schwerer als Luft ist.
Prinzipiell kann die Vorrichtung eine beliebige Form aufweisen. Die Form wird durch die Dichte und das Gewicht des verwendeten Schutzgases bzw. der verwendeten Schutzgasmischung beeinflusst. Bei Verwendung eines Schutzgases, das leichter als Luft ist, wird eine Vorrichtung bevorzugt, bei der der Aushärtebehälter am höchsten Punkt der Vorrichtung angeordnet ist. Bei Verwendung eines Schutzgases, das schwerer als Luft ist, wird eine Vorrichtung bevorzugt, bei der der Aushärtebehälter am tiefsten Punkt der Vorrichtung angeordnet ist.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Aushärtebehälter 5 über die Düse 15 und den Leitungsabschnitt 16 mit Schutzgas aus der Schutzgasversorgungseinrichtung 9 beaufschlagt.
Der Anteil an Sauerstoff im Aushärtebehälter 5 wird mittels der Konzentrationsmesseinrichtung 30 bestimmt. Ist dieser noch zu hoch wird Schutzgas zudosiert.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den anderen Ausführungsbeispielen beschrieben. Sofern nichts anders beschrieben ist gelten die Ausführungen für das erste Ausführungsbeispiel.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wirkt das im Zuführrohr 2 und in der Zirkulationsleitung 10 zirkulierende Schutzgas wie eine Schleuse. Durch die Schutzgasströmung wird verhindert, dass Luft von außen in die Vorrichtung eindringt.
Der Aushärtebehälter wird über den Leitungsabschnitt 16 und die Düse 15 mit Schutzgas aus der Schutzgasversorgungseinrichtung 9 beaufschlagt. Gleiches gilt für das dritte und das vierte Ausführungsbeispiel.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der zirkuliert das Schutzgas im Zuführohr 2 und in der Zirkulationsleitung 10 entgegen der Werkstückdurchlaufrichtung 4.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird das Schutzgas entgegen der Werkstückdurchlaufrichtung zirkuliert.
Dadurch, dass das Schutzgas auch im Abführrohr zirkuliert wird noch effektiver verhindert, dass Schutzgas von außen über den Einlass und den Auslass in die Vorrichtung eindringt.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem fünten Ausführungsbeispiel wird mittels der Nachreinigungsstufe 25 der Sauerstoffanteil in der Schutzgasströmung weiter reduziert. In der Nachreinigungsstufe 25 erfolgt bspw. eine katalytische Reduktion mittels Wasserstoff. Dabei wird der Sauerstoff aus der Schutzgasströmung unter Bildung von Wasser reduziert. Hierdurch ist es möglich den Restsauerstoff in der Schutzgasströmung nahezu vollständig zu eliminieren. Das dabei entstehende Wasser kann, bspw. mittels eines Feuchtigkeitsabscheiders, abgeführt werden.
Vorzugsweise wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Menge an Sauerstoff, die der Schutzgasströmung entzogen wurde, durch Inertgas ersetzt, um ein gleichbleibendes Gasvolumen in der Vorrichtung aufrechtzuerhalten.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Zuführrohr
3: Werkstück
4: Werkstückdurchlaufrichtung
5: Aushärtebehälter
6: Bestrahlungseinrichtung
7: Oberfläche
8: Abführrohr
9: Schutzgasversorgungseinrichtung
10: Zirkulationsleitung
11: Einlass
12: Erster Abschnitt
13: Zweiter Abschnitt
14: Deckenwandung
15: Düse
16: Leitungsabschnitt
17: Schutzgasquelle
18: Erster Abschnitt
19: Zweiter Abschnitt
20: Auslass
21: Fördereinrichtung
22: Erster Leitungsabschnitt
23: Zweiter Leitungsabschnitt
24: Strömungseinrichtung
25: Nachreinigungsstufe
26: Leitungsabschnitt
27: erstes Ende
28: zweites Ende
29: Konzentrationsmesseinrichtung
30: Konzentrationsmesseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1235652 B1 [0002]
WO 00/14468 [0003]
EP 1711279 B1 [0004]
EP 0914876 B1 [0005]
DE 1015755464 [0006]
EP 0540884 B1 [0006]
DE 10255419 A1 [0006]

Claims

Vorrichtung zur Strahlungshärtung von Werkstücken mit einem kommunizierenden Rohrleitungssystem (2, 5, 8) zum Durchleiten der zu bearbeitenden Werkstücke (3) mit zumindest einem Zuführrohr (2) und einem Aushärtebehälter (5), wobei das Zuführrohr (2) zum Zuführen eines Werkstücks (3) in Werkstückdurchlaufrichtung (4) ausgebildet ist und in den Aushärtebehälter (5) mündet, und an dem Aushärtebehälter (5) eine Bestrahlungseinrichtung (6) zum Bestrahlen der Werkstücke (3) vorgesehen ist, um die Oberfläche der Werkstücke (3) zu härten, und einer Schutzgasversorgungseinrichtung (9), um dem Aushärtebehälter (5) ein Schutzgas zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zirkulationsleitung (10) vorgesehen ist, die mit einem ersten Ende kommunizierend mit dem Zuführrohr (2) an einem vom Aushärtebehälter (5) entfernten Bereich verbunden ist und mit einem zweiten Ende beabstandet vom ersten Ende mit dem Rohrleitungssystem (2, 5, 8) verbunden ist, und eine Strömungseinrichtung (24) in der Zirkulationsleitung (10) derart angeordnet ist, dass zumindest in einem Abschnitt des Zuführrohres (13) Gas im Kreislauf geführt wird und dieser Kreislauf mit der Schutzgasversorgungseinrichtung (9) verbunden ist, so dass sich im Kreislauf ein Schutzgas bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgasversorgungseinrichtung (9) derart ausgebildet ist, dass dem zirkulierenden Schutzgas dem Verbrauch entsprechend Schutzgas zudosiert wird
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aushärtebehälter (5) auf einem tieferen Niveau angeordnet ist als der Zuführrohr (2).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungseinrichtung (24) derart ausgebildet ist, dass die Schutzgasatmosphäre entgegen der Werkstückdurchlaufrichtung (4) zirkuliert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungseinrichtung (24) derart ausgebildet ist, dass das Schutzgasatmosphäre in Werkstückdurchlaufrichtung (4) zirkuliert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich hinter der Strömungseinrichtung (24) in Strömungsrichtung des Schutzgases eine Nachreinigungsstufe (25) zum Abziehen des Sauerstoffs aus dem Schutzgas vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konzentrationsmesseinrichtung (29, 30) im Rohrleitungssystem (2, 5, 8) vorgesehen ist, um im Zuführroh (2) oder im Abführrohr (8) die Sauerstoffkonzentration zu messen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das im Rohrleitungssystem (2, 5, 8) Mittel zum Erzeugen einer turbulenten Schutzgasatmosphäre vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel als Schaufeln, Leitbleche oder Strömungswiderstände ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlungseinrichtung (6) zum Ausgeben von Elektronenstrahlen, Röntgen oder Gammastrahlen, UV-Strahlen oder sichtbarem Licht ausgebildet ist.
Verfahren zur Strahlungshärtung bei dem ein Werkstück (3) über ein Zuführrohr (2) einem Aushärtebehälter (5) zugeführt wird, wobei das Zuführrohr (2) und der Aushärtebehälter (5) Teil eines Rohrleitungssystems (2, 5, 8) sind und die Oberfläche des Werkstücks (3) in dem Aushärtebehälter (5) mittels einer Bestrahlungseinrichtung (6) gehärtet wird, wobei in dem Aushärtebehälter (5) mittels Schutzgas aus einer Schutzgasversorgungseinrichtung (9) eine Schutzgasatmosphäre bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Gas zumindest durch das Zuführrohr (2) und eine Zirkulationsleitung (10) in einem Kreislauf zirkuliert wird, wobei die Zirkulationsleitung (10) mit einem ersten Ende kommunizierend mit dem Zuführrohr (2) an einem vom Aushärtebehälter (5) entfernten Bereich verbunden ist und mit einem zweiten Ende beabstandet vom ersten Ende mit dem Rohrleitungssystem (2, 5, 8) verbunden ist, und dem Kreislauf von der Schutzgasversorgungseinrichtung (9) Schutzgas zugeführt wird so dass sich im Kreislauf eine Schutzgasatmosphäre bildet.
Verfahren zur Strahlungshärtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffkonzentration der Schutzgasatmosphäre im Aushärtebehälter (5) und/oder im Zuführrohr (2) gemessen wird und nach Maßgabe der Konzentrationsmessung das Schutzgas aus der Schutzgasversorgungseinrichtung (9) zudosiert wird.
Verfahren zur Strahlungshärtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgasatmosphäre entgegen einer Werkstückdurchlaufrichtung (4) zirkuliert.
Verfahren zur Strahlungshärtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Nachreinigungsstufe (24) dem Schutzgas Sauerstoff mittels katalytischer Reduktion entzogen wird.
Verfahren zur Strahlungshärtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zirkulierende Schutzgasatmosphäre über Mittel zur Erzeugung einer turbulenten Schutzgasatmosphäre in eine turbulente Schutzgasatmosphäre versetzt wird.