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Die Erfindung betrifft eine Profilbearbeitungsvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Bearbeitungsvorrichtung zum mantelseitigen Reinigen oder Beschichten von Rohren und anderen langgestreckten Profilen.
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Aus der
DE 10 2009 048 203 A1 ist eine Vorrichtung zum Auftragen einer Korrosionsbeschichtung auf Rohre und andere langgestreckte Profile bekannt. Insbesondere dient die Vorrichtung dazu, dickflüssige Korrosionsschutzmittel, welche insbesondere auf Wasserbasis hergestellt sind beziehungsweise schnell trocknen, in geringen Stärken auf die Mantelfläche der Rohre beziehungsweise die Profile aufzubringen. Es wird hierzu ein vergleichsweise kompakt bauender Beschichtungskopf mit einem mit dem Korrosionsschutzmittel gefüllten Bad vorgesehen. Das Korrosionsschutzmittel tritt über einen zwischen der Vorrichtung und dem Profil eingangs- und ausgangsseitig gebildeten Ringspalt aus dem Bad aus und wird über eine Labyrinthdichtungsanordnung aufgefangen.
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Die Beschichtungsvorrichtung hat sich in der Praxis grundlegend bewährt. Insbesondere können Rohre mit endlicher Länge effektiv, schnell und kostengünstig beschichtet werden. Um mittels der gleichen Beschichtungsvorrichtung Rohre beziehungsweise Profile mit einem unterschiedlichen Querschnitt behandeln zu können, muss die Vorrichtung dahingehend umgebaut werden, dass auf das jeweilige Rohr beziehungsweise Profil zugeschnittene Blenden am Beschichtungskopf ausgetauscht werden und die Labyrinthdichtung entsprechend angepasst wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Profilbearbeitungsvorrichtung derart weiterzubilden, dass eine Umrüstung der Vorrichtung für verschiedene Profiltypen entfällt. Weiter soll die Vorrichtung gleichermaßen eingesetzt werden können, um Profile zu beschichten beziehungsweise zu säubern.
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Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
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Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die langgestreckt ausgebildete Prozesskammer einen Abschnitt des zu bearbeitenden Profils mantelseitig umgreift. Das über die mantelseitig vorgesehene Zuführöffnung in die Prozesskammer eingebrachte Bearbeitungsfluid dient dazu, das Profil zu beschichten beziehungsweise zu reinigen. Insofern können abhängig vom Anwendungsfall unterschiedliche Bearbeitungsfluide verwendet und in unterschiedlicher Weise beziehungsweise Mengen in die Prozesskammer eingebracht werden. Das Profil kann dabei kontinuierlich über die stirnseitigen Durchlassöffnungen der Prozesskammer in ebendiese eingebracht werden. Hinsichtlich ihres Querschnitts sind die Durchlassöffnungen so dimensioniert, dass der größte, in der Prozesskammer zu bearbeitende Profilquerschnitt durch die Durchlassöffnungen geführt werden kann. Eine Umrüstung an der Prozesskammer bei der Bearbeitung unterschiedlicher Profildurchmesser ist insofern nicht notwendig.
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Die Profilbearbeitungsvorrichtung arbeitet insbesondere kontinuierlich im Durchlaufverfahren. Rohre endlicher Länge und mit einem beliebigen, allein durch die Innenabmessung der Prozesskammer beziehungsweise den Querschnitt der Durchlassöffnungen limitierten Durchmesser können stirnseitig miteinander verbunden und der Prozesskammer kontinuierlich zugeführt werden. Jeweils kann vorgesehen werden, dass die Profile in der Prozesskammer entweder gereinigt oder beschichtet werden. Beispielsweise können die Profile mit einem Korrosionsschutzmittel, einem Lack oder einem Polymer beschichtet werden. Insofern können Partikel mittels eines Trägerfluids in die Prozesskammer eingebracht werden. Beispielsweise können die Profile von einem bei der Fertigung derselben verwendeten Ziehmittel, beispielsweise einem Öl oder einer Phosphatseife gereinigt werden. Entsprechend der Aufgabe wird hierbei ein geeignetes Bearbeitungsfluid – pur oder als Gemisch aus einer Mehrzahl von Stoffen – in die Prozesskammer eingeführt. Beispielsweise werden zur Entfettung oder Entölung der Oberflächen der Profilabschnitte Paraffine, Biodiesel, Säuren oder Tensidgemische verwendet.
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Eine Länge der Prozesskammer ist so bestimmt, dass das Bearbeitungsfluid jedenfalls in dem mittleren Bereich der Prozesskammer den Profilabschnitt vollständig umspült beziehungsweise benetzt. Das Füllniveau fällt dann in Richtung der Durchlassöffnungen und das über die Zuführöffnung zugeführte Bearbeitungsfluid tritt stirnseitig über die Durchlassöffnungen aus der Prozesskammer aus. Das Bearbeitungsfluid wird nach dem Auftritt in den Sammelkammern gesammelt und tritt über die Ablauföffnungen aus. Insbesondere kann bei der Prozesskammer auf separate Ablauföffnungen für das Bearbeitungsfluid beziehungsweise einen Überlauf zur Begrenzung eines Flüssigkeitsniveaus verzichtet werden. Die Durchlassöffnungen können insofern als einzige Austrittsöffnungen für das Bearbeitungsfluid vorgesehen werden. Sie dienen insofern zum einen dazu, das Profil in die Prozesskammer einzubringen beziehungsweise aus dieser zu entnehmen. Zum anderen dienen sie dazu, das Bearbeitungsfluid aus der Prozesskammer abzuführen.
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Die Zuführung des Bearbeitungsfluids erfolgt über eine mantelseitig an der Prozesskammer vorgesehene Zuführöffnung und eine der Zuführöffnung zugeordnete Fluidzuführeinheit. Die Fluidzuführeinheit weist beispielsweise wenigstens eine Ringzuführung für das Bearbeitungsfluid auf, welche die Prozesskammer mantelseitig umgreift. In diesem Fall kann an der Prozesskammer in Umfangsrichtung verteilt eine Mehrzahl von Zuführöffnungen vorgesehen sein, welche der Ringzuführung derart zugeordnet sind, dass das Bearbeitungsfluid über die Ringzuführung und die mantelseitig verteilt vorgesehenen Zuführöffnungen von verschiedenen Seiten in die Prozesskammer gelangt. Es ist hierdurch eine gute Benetzung an der Oberfläche des Profils begünstigt, welche sowohl im Bereich der Reinigung des Profils als auch der Oberflächenbeschichtung vorteilhaft wirkt.
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Beispielsweise kann benachbart zu der Ringzuführung wenigstens eine weitere Ringzuführung als Teil der Fluidzuführeinheit vorgesehen sein. Durch das Vorsehen wenigstens einer weiteren Ringzuführung können insbesondere die Menge beziehungsweise der Druck des in die Prozesskammer eingebrachten Bearbeitungsfluids aufgabenspezifisch gewählt beziehungsweise angepasst werden. Beispielsweise kann ein Profil gereinigt werden, indem das Reinigungsfluid als Bearbeitungsfluid mit hohem Druck zugeführt wird. Das Bearbeitungsfluid wird hierbei beispielsweise impulsbehaftet in die Prozesskammer ein- beziehungsweise auf das Profil aufgespritzt. Es bildet sich dann eine Strömung entlang der Mantelfläche des Profilabschnitts in Richtung der Durchlassöffnungen aus, die die Reinigung des Profils begünstigt. Bei der Beschichtung des Profils ist es vorteilhaft, viel Bearbeitungsfluid in die Prozesskammer einzubringen und das Profil möglichst vollständig durch das Bearbeitungsfluid zu führen. Das Bearbeitungsfluid braucht bei der Beschichtung allerdings keine besondere Druckbeaufschlagung aufweisen. Indem die Fluidzuführeinheit verschiedene Ringzuführungen aufweist, kann durch das Zuschalten beziehungsweise Abschalten einzelner derselben die Menge beziehungsweise der Druck des Bearbeitungsfluids individuell eingestellt beziehungsweise aufgabenspezifisch gewählt werden.
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Eine optimierte Prozessgestaltung kann sich abhängig von dem Fließverhalten des Bearbeitungsfluids durch das Vorsehen der benachbart zu der Sammelkammer vorgesehenen Ablaufkammern ausbilden. Zur fluidtechnischen Kopplung der Sammelkammern mit den Ablaufkammern können fluchtend zu den Durchlassöffnungen der Prozesskammer Durchbrüche vorgesehen sein, über die zum einen die Profilabschnitte der Prozesskammer zugeführt oder abgeführt werden und zum anderen das Bearbeitungsfluid von der Sammelkammer in die Ablaufkammern gelangt. Durch die kaskadenartige Ausgestaltung der Sammelkammern und der Ablaufkammern kann insofern einem Verlust von Bearbeitungsfluid vorgebeugt und eine hohe Wirtschaftlichkeit beim Betrieb der Profilbearbeitungsvorrichtung erreicht werden.
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Als Teil der Profilbearbeitungsvorrichtung kann insbesondere eine Kreislauffördereinrichtung für das Bearbeitungsfluid vorgesehen sein. Als Teil der Kreislauffördereinrichtung können ein Sammelbecken für das Bearbeitungsfluid, eine Pumpeneinheit zum Fördern des Bearbeitungsfluids von dem Sammelbecken zu der Fluidzuführeinheit sowie diverse Rohrleitungen zum Verbinden der Sammelkammer beziehungsweise der Ablaufkammer mit dem Sammelbecken und der Fluidzuführeinheit vorgesehen werden. Beispielsweise kann eine Membrampumpe als Teil der Pumpeneinheit vorgesehen werden, welche eine zu einer Pumpendrehzahl korrespondierende Druckschwankung bereitstellt. Die Druckschwankung kann beispielsweise den Reinigungseffekt begünstigen.
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Um insbesondere eine Rohrmantelfläche zu bearbeiten, kann die Prozesskammer eine kreisförmige Innenquerschnittsgeometrie aufweisen. Vorgesehen ist insofern beispielsweise, dass mittels einer spezifisch ausgebildeten Profilbearbeitungsvorrichtung Rohre mit einem Außendurchmesser von 8 mm bis 30 mm bearbeitet werden. Eine Querschnittsgeometrie der Prozesskammer ist insofern auf den größten Profildurchmesser, das heißt auf den Außendurchmesser von 30 mm ausgestaltet. Die Prozesskammer hat insofern beispielsweise einen Innendurchmesser von 33 mm. Abhängig von dem Durchmesser der zu bearbeitenden Rohre füllen die Rohre die Prozesskammer mehr oder weniger aus. Insofern muss bei einem Rohrdurchmesser von 30 mm und einem kreisförmigen Querschnitt der Prozesskammer von 33 mm vergleichsweise wenig Bearbeitungsfluid der Prozesskammer zugeführt werden, während bei der Bearbeitung von Rohren mit einem Außendurchmesser von 10 mm das Bearbeitungsfluid in den großen Mengen zugeführt werden muss. Auch hier ist das Vorsehen einer Fluidzuführeinheit mit variabler Fördermenge beziehungsweise zuschaltbaren Ringzuführungen vorteilhaft.
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Beispielsweise kann zur Unterstützung der Reinigungswirkung vorgesehen sein, dass Reinigungsfluid in der Prozesskammer zu Schwingungen anzuregen, beispielsweise zu Ultraschallschwingungen. Die Schwingungsanregung kann beispielsweise über eine Anregung des Gehäuses der Prozesskammer zu Schwingungen erfolgen.
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Ausgangsseitig kann benachbart zu der Sammelkammer beziehungsweise der wenigstens einen Ablaufkammer ein Nachbearbeitungsmodul vorgesehen sein zur Nachbearbeitung des in der Prozesskammer bearbeiteten Profilabschnitts. Das Nachbearbeitungsmodul weist hierzu insbesondere eine Fluiddüse auf, welche derart positioniert und ausgebildet ist, dass ein Nachbearbeitungsfluid mit individuellen Prozessparametern auf den Profilabschnitt aufgebracht werden kann. Beispielsweise kann die Fluiddüse des Nachbearbeitungsmoduls nach Art einer Ringdüse ausgebildet sein derart, dass ein Fluidstrom entlang einer Oberfläche des Profilabschnitts strömt. Vorteilhaft kann hierbei insbesondere bei der Beschichtung von Profilen die Beschichtung gleichmäßig und in der geforderten Stärke ausgebildet werden. Die Verwendung der Ringdüse ist hierbei vorteilhaft, weil mit einer geringen Menge des Nachbearbeitungsfluids durch den Düseneffekt große Mengen an Luft angesaugt und der Volumenstrom des über die Oberfläche geführten Fluids vergrößert werden kann. Durch die Strömung entlang der Profilmantelfläche kann beispielsweise eine gleichmäßige Beschichtungsdicke begünstigt werden. Beispielsweise wird als Fluiddüse eine Abstrahldüse vorgesehen, welche hinsichtlich ihrer Querschnittsgeometrie so geformt ist, dass das Nachbearbeitungsmodul in der Abstrahldüse beschleunigt und in Richtung des Profilabschnitts abgestrahlt wird. Durch das Vorsehen der Abstrahldüse können beispielsweise Anhaftungen an dem Profilabschnitt abgetragen werden. Eine Reinigung des Profilabschnitts wird insofern begünstigt.
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Aus den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sind weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen. Dort erwähnte Merkmale können jeweils einzeln für sich oder auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Die Zeichnungen dienen lediglich beispielhaft der Klarstellung der Erfindung und haben keinen einschränkenden Charakter. Es zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Profilbearbeitungsvorrichtung mit einer langgestreckt ausgebildeten Prozesskammer, der Prozesskammer stirnseitig zugeordneten Sammelkammern und je einer Ablaufkammer sowie einem Nachbearbeitungsmodul, welche zur Bearbeitung eines Rohrabschnitts mit einem kleinen Durchmesser verwendet wird,
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2 einen Schnitt A-A durch die Profilbearbeitungsvorrichtung nach 1,
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3 die Profilbearbeitungsvorrichtung nach 1, welche zur Bearbeitung eines Rohrprofils mit einem großen Außendurchmesser verwendet wird,
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4 die Profilbearbeitungsvorrichtung nach 1 mit einem modifizierten Nachbearbeitungsmodul, welches eine Abstrahldüse vorsieht, und
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5 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Profilbearbeitungsvorrichtung.
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Eine Profilbearbeitungsvorrichtung nach den 1 und 3 weist als wesentliche Komponenten eine langgestreckt ausgebildete Prozesskammer 1, mit einer Mehrzahl von mantelseitig an der Prozesskammer 1 vorgesehenen Zuführöffnungen 2 und mit stirnseitigen Durchlassöffnungen 4, 5 zum Zuführen eines Profilabschnitts zu der Prozesskammer 1, eine der Prozesskammer 1 mantelseitig zugeordnete Fluidzuführeinheit 6, zwei der Prozesskammer 1 stirnseitig im Bereich der Durchlassöffnungen 4, 5 zugeordnete Sammelkammern 7, 8 sowie benachbart zu den Sammelkammern 7, 8 vorgesehene Ablaufkammern 9, 10 vor. Die Prozesskammer 1 ist in eine Längsrichtung 3 langgestreckt ausgebildet. Eine Länge L der Prozesskammer 1 ist mehr als zehnmal so groß wie eine Innenquerabmessung Q der Prozesskammer 1. Vorliegend ist die Prozesskammer 1 im Querschnitt kreisförmig ausgebildet.
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Mittig bezogen auf die Durchlassöffnungen 4, 5 ist der Prozesskammer 1 die Fluidzuführeinheit 6 zugeordnet. Die Fluidzuführeinheit sieht vorliegend eine zentrische Ringzuführung 11 sowie benachbart hierzu zu beiden Seiten zwei weitere Ringzuführungen 12 vor. Ein Querschnitt durch die Ringzuführung 11 nach 2 zeigt die mantelseitig in Umfangsrichtung der Prozesskammer 1 verteilt angeordneten Zuführöffnungen 2. In gleicher Weise sind die weiteren Ringzuführungen 12 den weiteren Zuführöffnungen 3 zugeordnet. Die Ringzuführung 11 sowie die weitere Ringzuführung 12 umgreifen die Prozesskammer 1 mantelseitig insofern, als dass sie in Umfangsrichtung verteilt der Mantelseite der Prozesskammer 1 zugeordnet sind. Um die Menge des in die Prozesskammer 1 eingebrachten Bearbeitungsfluids zu variieren, können die Ringzuführung 11 und die weitere Ringzuführung 12 individuell zu- beziehungsweise abgeschaltet werden. Es kann insofern abhängig von der Geometrie des Profilabschnitts 50 und der Bearbeitungsroutine eine geringe oder eine große Menge an Bearbeitungsfluid in die Prozesskammer 1 eingeführt werden. Beispielsweise wird bei der Beschichtung des Profils ein großer Volumenstrom des Bearbeitungsfluids mit geringem Druck von zirka 1 bar in die Prozesskammer 1 eingebracht. Der Profilabschnitt 50 wird hierbei mantelseitig bevorzugt vollständig umspült. Das Bearbeitungsfluid tritt dann über die Durchlassöffnungen 4, 5 stirnseitig aus der Prozesskammer 1 aus und wird in den Sammelkammern 7, 8 aufgefangen. An der Sammelkammern 7, 8 sind insofern Ablauföffnungen 13 für das Bearbeitungsfluid vorgesehen. Weiter ist zwischen den Sammelkammern 7, 8 und den Ablaufkammern 9, 10 ein Durchbruch 14 vorgesehen. Über den Durchbruch 14 gelangt das Bearbeitungsfluid von der Sammelkammer 7, 8 in die zugeordnete Ablaufkammer 9, 10, sobald ein entsprechendes Flüssigkeitsniveau erreicht ist. Dies kann beispielsweise der Fall ein, wenn die Menge des zugeführten Bearbeitungsfluids nicht allein über die Ablauföffnungen 12 der Sammelkammern 7, 8 abgeführt werden kann. Der Ablaufkammer 9, 10 ist insofern eine weitere Ablauföffnung 15 zugeordnet zum Abführen des Bearbeitungsfluids aus der Ablaufkammer 9, 10.
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Nicht dargestellt ist, dass als Teil der Profilbearbeitungsvorrichtung eine Kreislauffördereinrichtung für das Bearbeitungsfluid vorgesehen ist mit einem nicht dargestellten Sammelbecken für das Bearbeitungsfluid, mit einer Pumpeneinheit zum Fördern des Bearbeitungsfluids von dem Sammelbecken zu der Fluidzuführeinheit 6 und mit Rohrleitungen, über die das Bearbeitungsfluid in das Sammelbecken gelangt beziehungsweise vom Sammelbecken zur Fluidzuführeinheit 6 gefördert wird. Das Bearbeitungsfluid wird insofern im Kreislauf gepumpt und wiederverwendet.
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Wie vergleichend in den 1 und 3 dargestellt, können in der gleichen Nachbearbeitungsvorrichtung mit der identischen Prozesskammer 1 Rohrabschnitte 50, 60 mit unterschiedlichem Durchmesser bearbeitet werden. Die Durchlassöffnungen 4, 5 der Prozesskammer 1 sowie die Durchbrüche 14 sind insofern auf den größten Rohrdurchmesser des Rohrabschnitts 60 ausgelegt und insofern gleichermaßen geeignet, um Rohrabschnitte 50 mit kleinerem Außendurchmesser aufzunehmen.
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Als Bearbeitungsfluide kommen bei der Beschichtung von Profilabschnitten 50, 60 alle für Dekor- oder Schutzbeschichtungen üblicherweise verwendete Fluide, insbesondere Farben auf Wasserbasis, Lacke oder Korrosionsschutzmittel in Betracht. Beim Reinigen der Profilabschnitte können insbesondere Öle oder Fette verwendet werden.
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Als Teil der Profilbearbeitungsvorrichtung ist nach dem Ausführungsbeispiel der 1 und 3 ein Nachbearbeitungsmodul 16 mit einer Ringdüse 17 vorgesehen. Die Ringdüse 17 dient dazu, eine auf den Rohrabschnitt 50, 60 aufgebrachte Beschichtung gleichmäßig und in einer vorbestimmten Stärke auszugestalten. Es wird hierzu über eine Zuführöffnung 18 ein Nachbearbeitungsfluid der Ringdüse 17 zugeführt. Mit dem Nachbearbeitungsfluid wird Luft angesaugt und ein Luftstrom entlang der Oberfläche des Rohrabschnitts 50, 60 bereitgestellt, welcher das zur Beschichtung aufgetragene Bearbeitungsfluid gleichmäßig verteilt und abhängig von den Prozessparametern eine Dicke der Beschichtung gezielt beeinflusst. Beispielsweise kann über die Ringdüse 17 des Nachbearbeitungsmoduls erwärmte beziehungsweise heiße Druckluft als Nachbearbeitungsfluid zugeführt werden, so dass sich eine gute Trocknungswirkung ergibt. Beispielsweise kann Stickstoff als Nachbearbeitungsfluid über die Ringdüse 17 zugeführt werden.
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Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 sieht das Nachbearbeitungsmodul 16 eine Mehrzahl von Abstrahldüsen 19 vor. Über die Abstrahldüsen 19 wird das Nachbearbeitungsfluid druckbehaftet auf dem Rohrabschnitt 60 aufgetragen. Das Nachbearbeitungsfluid dient hierbei der zusätzlichen Reinigung des Rohrabschnitts 60. Beispielsweise sind die Abstrahldüsen 19 nach Art von Lavaldüsen ausgebildet. Über eine Ablauföffnung 20 gelangt das Nachbearbeitungsfluid aus dem Nachbearbeitungsmodul 16 und wird abgefördert. Beispielsweise kann auch hier eine Kreislauffördereinrichtung für das Nachbearbeitungsfluid vorgesehen sein.
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Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß 5 ist die Prozesskammer 1 mit den gegenüberliegenden Durchlassöffnungen 4, 5 von einer einzigen Sammelkammer 7 umschlossen. Vorliegend ist die Prozesskammer 1 an einem Deckel der Sammelkammer 7 gehalten. An der Sammelkammer 7 sind eine Zuführausnehmung 21 für den Profilabschnitt 50 sowie eine Abführausnehmung 22 für den Profilabschnitt 50 vorgesehen. Das über die Fluidzuführeinheit 6 beziehungsweise die als Teil derselben ausgeführten Ringzuführung 11, 12 zugeführte Bearbeitungsfluid tritt über die Durchlassöffnungen 4, 5 aus der Prozesskammer 1 auf und wird in der Sammelkammer 7 gesammelt. Aus der Sammelkammer 7 gelangt es über die Ablauföffnung 13 in den Fluidkreislauf und wird der Fluidzuführeinheit 6 erneut zugeführt.
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Gleiche Bauteile und Bauteilfunktionen sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009048203 A1 [0002]
