DE102021129749A1

DE102021129749A1 - Anströmungsvorrichtung zum Trocknen und/oder Erwärmen eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102021129749A1
Application number: DE102021129749.4A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: SCHULTE GOEBEL CHRISTOF
Current assignee: SCHULTE GOEBEL CHRISTOF
Priority date: 2021-11-15
Filing date: 2021-11-15
Publication date: 2023-05-17
Anticipated expiration: 2041-11-16
Also published as: EP4433767A1; DE102021129749B4; WO2023084076A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anströmungsvorrichtung (10) zur Anströmung eines Werkstücks (W) mit einem beschleunigten Fluid. Um eine Anströmungsvorrichtung (10) und ein Verfahren bereitzustellen, welche mittels genauer Dosierung und Führung von Fluid ein effizienteres, ressourcenschonenderes und entsprechend auch kostengünstigeres Anströmen von Werkstücken (W) mit einem Fluid ermöglicht, ist eine Anströmungsvorrichtung (10) zum Trocknen, Erwärmen, Kühlen, Vorbehandeln und/oder Nachbehandeln eines Werkstücks (W) mit einem beschleunigten Fluid vorgesehen, mit- einem Grundkörper (30), welcher zumindest ein sich von dem Grundkörper wegerstreckendes, das beschleunigte Fluid in Richtung des Werkstücks (W) führendes Führungselement (12; 34; 52, 54) aufweist, wobei der Grundkörper (30) und das wenigstens eine Führungselement (12) einen Innenraum (18) begrenzen, der das Werkstück (W) mindestens teilweise abdeckt oder umschließt, und wobei der Innenraum (18) zur Hindurchführung des Werkstücks (W) ausgebildet ist, wobei der Grundkörper und das zumindest eine Führungselement (12) an einem ersten Ende eine Eingangsöffnung (20) und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende eine Ausgangsöffnung (22) aufweist, wobei der Abstand zwischen der Eingangsöffnung (20) und der Ausgangsöffnung (22) die Länge des wenigstens einen Führungselements (12) definiert, mit- mindestens einem Einlass (14) in den Innenraum (18) und mindestens einem Auslass (16) für das Fluid aus dem Innenraum (18), wobei- an dem Grundkörper (30) oder im Innenraum (18) eine Verteilungseinrichtung (24; 50) für das Fluid angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anströmungsvorrichtung zum Trocknen und/oder Erwärmen eines Werkstücks mit einem beschleunigten Fluid, sowie ein Verfahren zum Trocknen und/oder Erwärmen eines Werkstücks mit einer Anströmungsvorrichtung.
Anströmungsvorrichtungen der eingangs genannten Art können bspw. im Möbel- und Fensterbau, oder auch bei der Herstellung von Türen o.ä. eingesetzt werden. Anströmungsvorrichtungen können dabei insbesondere eingesetzt werden, um einen Fluidstrom, insbesondere erhitzte Druckluft, zur Behandlung auf Oberflächen von Holz, Kunststoff oder Metall zu bringen, wobei auch Oberflächen anderer Werkstofftypen zur Behandlung in Frage kommen. Insbesondere zur Profilummantelung können entsprechende Anströmungsvorrichtungen zur Erwärmung von Profilen, Klebern und Primern eingesetzt werden. Weitere Anwendungsgebiete können dabei Abdunsten, Trocknen oder anderweitige Behandlungen mittels beschleunigtem Fluid darstellen.
Eine Vorrichtung zum Anströmen eines Werkstücks mit einem Fluid ist aus DE 10 2018 129 583 B4 bekannt. Als weiterer Stand der Technik wird überdies auf die Druckschriften DT 24 27 355 A1 , DE 299 11 821 U1 und DE 10 2012 207 312 A1 hingewiesen.
Bekannte Vorrichtungen zum Anströmen eines Werkstücks mit einem Fluid weisen geringe Wirkungsgrade mit entsprechend hohem Ressourcenverbrauch auf. So sind diese lediglich dazu ausgebildet, ein an der Vorrichtung vorbeigeführtes, zu bearbeitendes Werkstück mit einem Fluid in einem ungeordneten Kontaktbereich zu überfluten. Dabei geht ein wesentlicher Teil des Fluids selbst, insbesondere aber auch ggf. ein wesentlicher Teil von Energie in Form von Wärme ungenutzt verloren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anströmungsvorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche ein effizienteres Trocknen und/oder Erwärmen von Werkstücken mit einem Fluid ermöglichen.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit einer Anströmungsvorrichtung nach Anspruch 1 und einem Verfahren nach Anspruch 13. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen.
Die erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtungsvorrichtung zum Trocknen und/oder Erwärmen eines Werkstücks mit einem beschleunigten Fluid weist einen Grundkörper auf, welcher zumindest ein sich von dem Grundkörper weg erstreckendes, das beschleunigte Fluid in Richtung des Werkstücks (W) führendes Führungselement aufweist.
Der Grundkörper kann im Rahmen der Erfindung als Grundplatte, als Grundblock o.ä. ausgebildet sein. Von der Grundplatte oder auch von dem Grundblock kann sich mindestens ein Führungselement, das man auch als Seitenwand bezeichnen kann, wegerstrecken, so dass bevorzugt aus einer Grundplatte mit zwei oder vier fest damit verbundenen Seitenwänden ein einseitig offenes Gehäuse als Grundkörper gebildet wird, wobei das Gehäuse mit nur zwei Seitenwänden offene Stirnwände aufweisen kann. Der Grundkörper weist also bei dieser Ausführung eine Ausnehmung auf, die zu einem Innenraum hin geöffnet, ist, der durch den Grundkörper und das mindestens eine Führungselement aufgespannt wird. Der Grundkörper wird bevorzugt als ein Grundblock ausgebildet, wenn die offene Seite des Innenraums durch eine gitter- oder siebartige Wand geschlossen wird. Das beschleunigte Fluid strömt dann aus einer Auslassöffnung durch diese gitter- oder siebartige Wand des Grundkörpers bzw. Grundblocks in Richtung auf das Werkstück. Der Innenraum trägt also zu einer besseren Verteilung des beschleunigten Fluids bei.
Das Führungselement erstreckt sich insbesondere in einer Anströmrichtung von dem Grundkörper weg. Die Anströmrichtung ist die Richtung, in die das beschleunigte Fluid insbesondere durch die Führungselemente geführt wird. In Anströmrichtung wird das zu behandelnde Werkstück zur Trocknung und/oder Erwärmung in einem Abstand an der Grundplatte bzw. dem Grundkörper oder Grundblock in einer Förderrichtung vorbeigeführt. Der Abstand kann typisch zwischen 1 mm und 50 mm betragen, bevorzugt zwischen 5 mm und 25 mm, vorteilhaft zwischen 10 mm und 20 mm betragen. Die Anströmrichtung kann einen beliebigen Winkel zur Förderrichtung einnehmen, sie ist bevorzugt in einem Winkel, bevorzugt orthogonal zur Förderrichtung ausgerichtet. Besonders bevorzugt ist die Anströmrichtung lotrecht oder waagerecht zur Förderrichtung ausgerichtet, so dass sich um eine im Wesentlichen vertikale Anströmrichtung handeln kann.
Erfindungsgemäß weisen der Grundkörper und das zumindest eine Führungselement an ihrem ersten Ende eine Eingangsöffnung und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende eine Ausgangsöffnung auf, wobei der Abstand zwischen der Eingangsöffnung und Ausgangsöffnung die Länge des wenigstens einen Führungselements bzw. Grundkörpers definiert. Die Länge des Führungselements kann dabei insbesondere parallel zur Förderrichtung ausgerichtet sein. Das zu behandelnde Werkstück wird bevorzugt an der Anströmungsvorrichtung vorbei von der Eingangs- zur Ausgangsöffnung geführt. Der Grundkörper kann weiter eine Mittelachse aufweisen, wobei das Werkstück bevorzugt parallel zu dieser Mittelachse relativ zum Grundkörper in Förderrichtung verfahren wird. Der Grundkörper mit dem mindestens einen Führungselement kann im Rahmen der Erfindung als ein entlang einer Längsachse länglich ausgebildetes Gehäuse, also bevorzugt als ein im Wesentlichen rechteckiger länglicher Grundkörper ausgebildet sein. Es ist möglich den Grundkörper auch in anderen Geometrien bzw. Querschnitten, auch in solchen die unregelmäßig ausgebildet sind, vorzusehen. Ein Grundkörper mit einfacher Geometrie ist insbesondere einfach und kostengünstig erzeugbar. Außerdem eignet sich ein effizient gestalteter Grundkörper zudem besonders zur Nachrüstung an bestehende Bearbeitungsanlagen.
Mit dem Grundkörper ist mindestens ein Führungselement verbunden, das sich vom Grundkörper weg erstreckt, und dass in einer vorteilhaften Ausführung als Seitenwand des Grundkörpers bezeichnet wird. Alternativ kann das Führungselement als Leitblech, aber auch als Vorwärmelement oder als Nachwärmelement ausgeführt sein, wobei die Vorwärm- und Nachwärmelemente sich über den Grundkörper hinaus erstrecken. Bevorzugt ist ein Grundkörper mit mehreren, insbesondere unterschiedlichen Führungselementen verbunden. Aufgabe des Führungselements ist es, das beschleunigte Fluid zu führen. Das Führungselement ist bevorzugt flächig ausgebildet und kann eben oder gebogen, geknickt oder gefaltet ausgebildet sein. Das Führungselement ist so bemessen, dass es in Verbindung mit dem Grundkörper das Werkstück mindestens teilweise abdeckt bzw. umschließt.
Führungselement und Grundkörper spannen einen Innenraum auf, der das zu erwärmende oder zu trocknende Werkstück mindestens abschnittsweise aufnimmt. Das Führungselement kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Es ist entweder fest mit dem Grundkörper verbunden, z. B. als Seitenwand des Grundkörpers, oder es ist durch Klemmen, Steck- oder Rastvorrichtungen, Schrauben oder durch Haken, die in Ausnehmungen des Grundkörpers eingehängt werden können mit dem Grundkörper bzw. mit einem weiteren Führungselement verbunden. Alternativ weisen der Grundkörper oder ein weiteres Führungselement Haken auf, die in Ausnehmungen des zu befestigenden Führungselements eingehängt werden können. Besonders bevorzugt ist es, wenn ein erstes Führungselement fest am Grundkörper verbunden ist, z.B. als Seitenwand, und wenn ein zweites Führungselement lösbar mit dem ersten Führungselement verbunden ist. Mit dieser Anordnung ist die Anströmungsvorrichtung flexibel an verschieden dimensionierte Werkstücke anpassbar. Vorteilhaft sind zwei Führungselemente in Förderrichtung parallel, aber beabstandet zueinander angeordnet, bevorzugt ober- und/oder unterhalb des Grundkörpers. Damit wird das beschleunigte Fluid effizient an der Seite des Werkstücks vorbeigeführt, z. B. um zu Trocknen oder zu Erwärmen. Der Abstand von zwei Führungselementen zueinander bzw. zum Grundkörper kann nach einer vorteilhaften Ausführung veränderbar sein, um z. B. Werkstücke unterschiedlicher Größe optimal trocknen und/oder erwärmen zu können. Alternativ können Führungselemente ausgetauscht werden, um verschieden geformte bzw. verschieden große Werkstücke trocknen und/oder erwärmen zu können.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist jeweils ein endständiges Führungselement im Bereich der Eingangs- und Ausgangsöffnung angeordnet, wobei ein Durchlass für das Werkstück offenbleibt. Dabei schließen diese endständigen Führungselemente dicht an die Grundplatte bzw. den Grundkörper an und enden in einem Abstand von bis zu 50 mm, bevorzugt von bis zu 30 mm, vorteilhaft von bis zu 10 mm zum Werkstück. Ggf. ist an dem endständigen Führungselement ein Abdichtungselement angebracht, dass die Eingangs- bzw. Ausgangsöffnung abschließt, insbesondere elastisch abschließt, z. B. durch eine elastische Dichtung. Bei dieser Ausführung verlässt das beschleunigte Fluid die Anströmungsvorrichtung bevorzugt durch ein Auslassrohr, das z. B. an Auffangleitungen für das verbrauchte, beschleunigte Fluid angeschlossen werden können. Die endständigen Führungselemente verbessern die Führung und Nutzung des erhitzten Fluids sowie ggf. die Rückgewinnung des erhitzten Fluids.
Im Rahmen der Erfindung können der Grundkörper und/oder das vorgenannte Führungselement insbesondere aus einem metallischen, aber auch aus einem nicht-metallischen Werkstoff ausgebildet sein. Grundkörper und Führungselemente können aus demselben, aber auch aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt sein. Die Auswahl kann insbesondere nach der gewünschten Temperaturfestigkeit oder -leitfähigkeit erfolgen. Weiter können auch ein geringes Gewicht und geringe Materialkosten dafürsprechen, einen einfachen metallischen Werkstoff, wie Stahl, Aluminium o.ä. vorzusehen. Dies begünstigt mit Blick auf den Herstellungsprozess zudem, dass Führungselemente und Grundkörper mit einfachen Mitteln in verschiedenen Ausführungen bzgl. ihrer Geometrie bereitstellbar sind. Es ist ebenso denkbar einen Verbund von Werkstoffen zur Ausgestaltung von Führungselementen und/oder Grundkörper vorzusehen. Ein solcher Verbund kann bspw. als Metall mit einer insbesondere außen aufgebrachten Isolierung ausgebildet sein.
Eine erfindungsgemäße Anströmvorrichtung kann so ausgebildet sein, dass sie zwei oder mehr unterschiedliche Anströmrichtungen aufweist, insbesondere einen ersten Abschnitt der Anströmvorrichtung mit einer ersten Anströmrichtung, z. B. vertikal, und mindestens einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Anströmrichtung, z. B. horizontal, so dass also die erste Anströmrichtung und die zweite Anströmrichtung nicht gleich sind. Die erste und die zweite Anströmrichtung können um beliebige Winkel zu einander versetzt sein, z. B. um 45° oder um 90°. Schließlich ist es ebenfalls möglich, in Längsrichtung des Grundkörpers versetzte bzw. alternierende Abschnitte einzurichten, in welchen bspw. jeweils nur eine Anströmung aus vertikaler Richtung bzw. seitlicher Richtung vorgenommen wird. Einzelne Abschnitte können dabei aber entsprechend der vorangehenden Beschreibung sowohl eine vertikale, als auch eine seitliche Anströmung des entsprechenden Werkstücks realisieren.
Ein Führungselement kann derart ausgebildet bzw. an dem Grundkörper angeordnet sein, dass es sich von dem Grundkörper in Anströmrichtung weg erstreckt, wobei die Anströmrichtung in der Regel in Richtung auf das zu behandelnde Werkstück weist, so dass das beschleunigte Fluid in Richtung auf das zu trocknende bzw. zu erwärmende Werkstück gelenkt wird. Ein Führungselement kann sich alternativ oder zusätzlich nicht nur wie vorstehend beschrieben in Anströmrichtung vom Grundkörper weg erstrecken. Es kann z. B. entgegen der Förderrichtung bzw. in Förderrichtung über den Grundkörper hinausragen. Zwei oder mehr Führungselemente können derart angeordnet sein, dass sie in einem Abstand voneinander parallel zueinander angeordnet sind, so dass sie im Betriebszustand das Werkstück mindestens abschnittsweise seitlich abdecken, während der Grundkörper die Ober- oder Unterseite des Werkstücks abdeckt. Ein Führungselement kann zudem mindestens eine Auslassöffnung für das beschleunigte Fluid aufweisen, so dass das beschleunigte Fluid, insbesondere erhitzte Druckluft, im Betriebszustand in Richtung auf das Werkstück gelenkt wird. Ist ein Führungselement mit eine Auslassöffnung in Förderrichtung vor dem Grundkörper angeordnet, wird es als Vorwärmelement bezeichnet. Ist ein Führungselement mit eine Auslassöffnung in Förderrichtung nach dem Grundkörper angeordnet, wird es als Nachwärmelement bezeichnet.
Es lassen sich beispielhaft verschiedene Ausgestaltungen der Anströmungsvorrichtung mit Bezug zu Vorwärm- bzw. Nachwärmelementen und/oder Leitblechen formulieren, welche mit anderweitig dargestellten Möglichkeiten überdies kombinierbar sind. Zwischen den endseitig angeordneten Vor- bzw. Nachwärmelementen können an dem Grundkörper weiter noch Leitbleche angeordnet sein. Es ist dabei festzuhalten, dass die Vorwärm- bzw. Nachwärmelemente und auch die Leitbleche jeweils Innenräume aufspannen, welche miteinander zumindest mittelbar ineinander übergehen, und welche von einem zu behandelnden Werkstück nacheinander durchlaufen werden. Die durch Leitbleche unterteilten Innenräume können mit demselben oder mit unterschiedlichen beschleunigten Fluiden beaufschlagt werden, z. B. mit Fluiden mit jeweils unterschiedlicher Temperatur. Ein Vorwärm- oder Nachwärmelement kann optional in Bezug zum Grundkörper geneigt werden. Durch das Neigen des Vor- bzw. Nachwärmelements kann erreicht werden, dass das beschleunigte Fluid das Werkstück besser überstreicht.
Erfindungsgemäß weist die Anströmvorrichtung mindestens einen Einlass und mindestens einen Auslass für das Fluid auf. Der Grundkörper und/oder das zumindest eine Führungselement begrenzen einen Innenraum, der das Werkstück im Betriebszustand mindestens teilweise abdeckt bzw. umschließt, und der zur Hindurchführung des Werkstücks von der Eingangs- zur Ausgangsöffnung ausgebildet ist.
Ein Einlass für das beschleunigte Fluid kann im Rahmen der Erfindung an einer beliebigen Stelle des Grundkörpers bzw. des Führungselements angeordnet sein. Entlang der Längsachse des Grundkörpers kann der Einlass bevorzugt mittig oder an dem der Förderrichtung entgegengesetzten Ende der Anströmungsvorrichtung angeordnet sein, um eine gleichmäßige Verteilung des beschleunigten Fluids zu gewährleisten. Ein Grundkörper bzw. Führungselement können auch zwei oder mehr Einlässe aufweisen, z. B., wenn dies zur optimalen Anströmung des Werkstücks erforderlich ist. Dabei kann ein Einlass insbesondere den Grundkörper oder das Führungselement ganz bis zum Innenraum durchsetzen, z. B. als Öffnung oder Bohrung ausgebildet sein.
Bei der erfindungsgemäßen Anströmungsvorrichtung ist nach einer ersten Alternative an dem Grundkörper und ggf. auch an mindestens einem Führungselement eine Verteilungseinrichtung angeordnet, die mindestens eine Leitung aufweist. Die Leitung der Verteilungseinrichtung ist mit einem ersten Ende mit einem Einlass verbunden und die Leitung weist mindestens eine Auslassöffnung auf, die bevorzugt an einem freien Ende der Leitung ausgebildet ist. Die mindestens eine Auslassöffnung kann jedoch auch an beliebiger Stelle der Leitung ausgebildet sein. Dabei steht erfindungsgemäß die Verteilungseinrichtung derart mit mindestens einen Einlass derart in Wirkverbindung, dass die Verteilungseinrichtung mittels der mindestens einen Leitung zur Verteilung des beschleunigten Fluids von dem mindestens einen Einlass zu der mindestens einen Auslassöffnung ausgebildet ist. An der Verteilungseinrichtung können mehrere Auslassöffnungen ausgebildet sein. Ist die Leitung der Verteilungseinrichtung am Grundkörper angeordnet, und ist der Grundkörper als Grundblock ausgebildet, so bewirkt die sieb- oder gitterartig ausgebildete Wand des Grundblocks, dass das beschleunigte Fluid durch die sieb- oder gitterartig ausgebildete Wand verteilt und über die gesamte Fläche der sieb- oder gitterartigen Wand in Richtung auf das zu trocknende bzw. zu erwärmende Werkstück abgegeben wird.
Um ein optimales Trocknen bzw. Erwärmen des Werkstücks zu gewährleisten, sind die Auslassöffnungen ggf. versetzt angeordnet, so dass eine Ober- oder Unterseite oder eine Seitenfläche des Werkstücks in voller Breite mit beschleunigtem Fluid überströmt wird. Die Anordnung des bzw. der Auslassöffnungen wird so gewählt, dass das beschleunigte Fluid optimal zum Trocknen oder Erwärmen des Werkstücks eingesetzt wird. Aus der Auslassöffnung tritt das beschleunigte Fluid bevorzugt in die Ausnehmung oder den Innenraum aus, der vom Grundkörper und dem Führungselement aufgespannt wird und kommt entweder direkt oder nach Umlenkung durch ein Führungselement schließlich mit dem Werkstück in Kontakt. Die Verteilungseinrichtung ist wesentlich für das optimale Verteilen des Fluids. Sie gewährleistet, dass mit minimalem Einsatz von Fluid ein maximales Trocknen oder Erwärmen des Werkstücks erreicht wird.
Die Verteilungseinrichtung weist erfindungsgemäß mindestens eine Leitung auf. Diese mindestens eine Leitung kann z. B. als Rohrleitung, als Schlauchleitung, als kombinierte Rohr- und Schlauchleitung oder als Kanal in bzw. an der Wand des Grundkörpers oder des mindestens einen Führungselements ausgebildet sein. In einer einfachen Grundform kann die Verteilungseinrichtung als eine unverzweigte Leitung mit mindestens einer Auslassöffnung ausgebildet sein. Bevorzugt kann die Verteilungsleitung jedoch als verzweigte Leitung ausgebildet sein, ausgehend von einem oder mehreren Einlässen zu einem oder mehreren Auslassöffnungen.
Die Verteilungseinrichtung kann zur Verbindung mit dem Einlass ein Verteilerstück aufweisen, das die Leitung in einen ersten und in eine zweiten Leitungsabschnitt teilt. Das Verteilerstück ist vorteilhaft als Mehrwege-, insbesondere als Zwei-Wege-Verteilerstück, also z. B. als T- oder Y-Stück ausgebildet. Das durch den Einlass in die Verteilungseinrichtung einströmende, beschleunigte Fluid wird dann durch einen ersten Leitungsabschnitt des Verteilerstücks geführt und strömt anschließend an einer Verzweigung in zwei oder mehr zweite Leitungsabschnitte jeweils bis zu einer Auslassöffnung. Der Gesamtstrom des beschleunigten Fluids wird durch den ersten Leitungsabschnitt geführt und anschließend an der Verzweigung in zwei oder mehr Teilströme aufgeteilt. Die zwei oder mehr zweiten Leitungsabschnitte können z. B. im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Grundkörpers geführt sein.
Nach einer Ausführung der Erfindung ist es möglich, dass Leitungen einer Verteilungseinrichtung zwei freie Enden aufweisen, wobei jeweils eines davon an einem Ende des Grundkörpers in Längsrichtung gesehen angeordnet ist. Beide freien Enden stehen wiederum über Kopplungselemente mit Verteilräumen mit einem Vorwärm- bzw. Nachwärmelement entsprechend der vorgenannten Darstellungen in Wirkverbindung, wobei die Vorwärm- bzw. Nachwärmelemente jeweils Leitungen bzw. Kanäle mit mindestens eine Vorauslass-Öffnung für das beschleunigte Fluid aufweisen. Ein freies Ende einer Leitung der Verteilungseinrichtung kann also in einem Verteilraum münden, an den sich mindestens eine, bevorzugt aber mehrere weitere Leitungen oder ein oder mehrere Kanäle zur Verteilung des beschleunigten Fluids anschließt. Insbesondere dann, wenn ein Führungselement als Vorwärm- oder Nachwärmelement ausgebildet ist, kann daran mindestens eine Leitung oder ein Kanal zum Verteilen des beschleunigten Fluids ausgebildet sein, die jeweils mindestens eine Auslassöffnung für das beschleunigte Fluid aufweist. Der Verteilraum ist vorteilhaft so ausgebildet, dass er jeweils alle Vorwärm- oder Nachwärmelemente abdeckt, die jeweils an einer Seite des Grundkörpers angeordnet sind. Insbesondere dann, wenn ein Führungselement mehrere Leitungen oder Kanäle aufweist, ist die Verteileinrichtung vorteilhaft so ausgebildet, dass jede einzelne Leitung bzw. jeder einzelne Kanal durch die Mittel zum Einstellen des Leitungsquerschnitts geöffnet oder geschlossen werden kann. Dadurch kann das jeweilige Führungselement auf einfache Weise an die Größe verschiedener Werkstücke angepasst werden.
Eine Auslassöffnung kann unmittelbar in Richtung auf das Werkstück gerichtet sein. Eine Auslassöffnung kann aber auch in Richtung auf den Grundkörper oder ein Führungselement gerichtet sein, damit das beschleunigte Fluid dann vom Grundkörper oder Führungselement in Richtung auf das Werkstück umgelenkt wird. Mehrere Auslassöffnungen können versetzt angeordnet sein, so dass das beschleunigte Fluid die Oberfläche des Werkstücks möglichst gleichmäßig und möglichst vollständig anströmt, beispielsweise indem das beschleunigte Fluid mäanderförmig durch den Innenraum um das Werkstück herum geführt wird. Durch die Anordnung verschiedener Auslassöffnungen an der Verteilungseinrichtung kann der Innenraum optimal mit beschleunigtem Fluid versorgt werden. Bevorzugt sind eine Mehrzahl von Auslassöffnungen um den Umfang des Werkstücks herum angeordnet, z. B. annähernd kreisförmig und/oder über die Länge der Anströmungsvorrichtung verteilt. Auf diese Weise wird die Oberfläche des Werkstücks besonders gleichmäßig erwärmt bzw. getrocknet.
Eine zweite Alternative der erfindungsgemäßen Anströmungsvorrichtung, die sich durch eine besonders gute, energiesparende Führung des beschleunigten Fluids auszeichnet, sieht eine alternative Verteilungseinrichtung vor. Sie weist bevorzugt einen geschlossenen Querschnitt aus Grundkörper und Führungselement auf. Der geschlossene Querschnitt kann rund, oval oder eckig sein. In den Grundkörper bzw. den Innenraum der Anströmvorrichtung sind erste und zweite Verteilbleche bevorzugt quer zur Förderrichtung in wechselnder Reihenfolge als alternative Verteilungseinrichtung eingesetzt. Die ersten und zweiten Verteilbleche unterscheiden sich dadurch voneinander, dass sie jeweils unterschiedliche bzw. unterschiedlich angeordnete Querschnitte zum Durchtritt des beschleunigten Fluids schaffen. Beispielsweise weist das erste Verteilblech einen geringeren Durchmesser bzw. geringere Abmessungen auf als der Innenraum, so dass ein Spalt zwischen erstem Verteilblech und Grundkörper bzw. Führungselement verbleibt, der z. b. mehr als 5 mm beträgt. Der Abstand zum Werkstück ist jedoch minimal bemessen, z. B. maximal 5 mm. Bevorzugt ist der Abstand des ersten Verteilblechs zum Werkstück durch Dichtungen, z. B. elastische Dichtlippen, geschlossen, so dass sich z. B. eine mäanderförmige Luftführung ergibt, bei der der Strom des beschleunigten Fluids ein- oder mehrfach umgelenkt wird, um eine turbulente Strömung zu fördern. Die Querschnitte des ersten und des zweiten Verteilblechs können an sich frei gewählt werden, sie sind nicht auf einen Ringspalt um das erste Verteilblech und eine Öffnung im zweiten Verteilblech beschränkt. Wichtig ist, dass das beschleunigte Fluid durch die unterschiedlichen Querschnitte von erstem und zweitem Verteilblech durch Verwirbelung in intensiven Kontakt mit dem Werkstück gebracht wird.
Das zweite Verteilblech ist, bezogen auf die Förderrichtung, in einem Abstand zum ersten Verteilblech angeordnet. Es schließt unmittelbar an den Grundkörper oder das Führungselement an, weist aber eine Öffnung auf, die einen größeren Abstand zum Werkstück aufweist, z. B. mehr als 5 mm. Das erste und das zweite Verteilblech werden im Innenraum der Anströmungsvorrichtung zwischen dem Einlass und dem Auslass für das beschleunigte Fluid angeordnet, bevorzugt so, dass auf den Einlass zuerst ein erstes Verteilblech folgt und dann ein zweites. Das erste und das zweite Verteilblech werden vorteilhaft alternierend im Innenraum angeordnet. Bevorzugt sind der Einlass und der Auslass für das beschleunigte Fluid so angeordnet, dass das beschleunigte Fluid den Innenraum der Anströmungsvorrichtung im Gegenstrom bezogen auf die Förderrichtung des Werkstücks durchläuft. Auf diese Weise erfolgt eine besonders intensive Trocknung bzw. Erwärmung des Werkstücks.
Die erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtung ermöglicht sowohl mit ihrer ersten als auch mit ihrer zweiten Alternative durch die Verteilungseinrichtung eine effiziente und gezielte Verteilung des Fluids zum optimalen Trocknen und/oder Erwärmen des Werkstücks. Die Anströmungsvorrichtung weist dabei einen einfachen und kostengünstigen Aufbau auf und gestattet überdies, das beschleunigte Fluid mit hohem Wirkungsgrad auszunutzen. Dabei können die erste und die zweite Alternative der Anströmungsvorrichtung sowohl getrennt als auch in Kombination miteinander genutzt werden. Es können auch einzelne Merkmale der ersten und der zweiten Alternative miteinander kombiniert werden.
Bei der ersten und der zweiten Alternative der Verteileinrichtung kann der Auslass als Stutzen oder Rohr ausgeführt sein, insbesondere wenn die Anströmungsvorrichtung einen geschlossenen Innenraum aufweist. Sie erlaubt damit auf besonders einfache Weise eine Rückführung von wenigsten einem Teilstrom des beschleunigten Fluids, was eine weitere Einsparung von Energie ermöglicht.
Der Auslass kann durch mindestens eine offene Seite des Innenraums gebildet sein. Der Auslass kann aber bevorzugt auch als Öffnung im Leitblech oder im Grundkörper gebildet sein, insbesondere, wenn die Anströmungsvorrichtung einen geschlossenen Querschnitt aufweist. Besonders vorteilhaft ist der Auslass als Rohrstutzen ausgebildet, an den z. B. eine Abluft- oder Rückführungsleitung angeschlossen sein kann. Bei dieser Ausführung kann das am Werkstück vorbeigeführte, verbrauchte Fluid gesammelt werden. Es kann entweder geordnet entsorgt werden oder es kann, ggf. nach erneutem Erhitzen oder nach einer Reinigung wieder zum Trocknen, Kühlen, Erwärmen oder Vorbehandeln des Werkstücks eingesetzt werden.
Wird als Fluid Druckluft eingesetzt, so kann es sich bevorzugt um erhitzte Druckluft handeln. Druckluft kann hier bereits als einfach beschleunigte Luft verstanden werden. Auch im Rahmen der Erfindung kann Druckluft zudem analog als allgemeines Druckgas ausgebildet sein, welches wiederum rein oder als Gemisch vorliegen kann. Wenn im Folgenden vereinfachend lediglich Druckluft genannt wird, so können die Ausführungen aber entsprechend auch auf Druckgas bzw. auf ein ein- oder mehrphasiges Gasgemisch angewendet werden. Überdies kann das Fluid als ein- oder mehrphasiges Gemisch ausgebildet sein. Es können z.B. einem ersten Fluid ein sekundäres Gas, eine flüssige Phase und/oder auch feste Partikel beigeordnet sein, um bspw. die Oberfläche des Werkstücks unmittelbar oder ein zumindest abschnittsweise auf das Werkstück aufgetragenes Fixierungsmittel gezielt zu beeinflussen. Das Fluid kann zudem auch einen Anteil an Flüssigkeit aufweisen, um das Fixierungsmittel zu befeuchten. Das Fluid ist wenigstens beschleunigt, um ein Trocknen oder auch sogar Befeuchten des Fixierungsmittels gewährleisten zu können. Im vorliegenden Fall schließt das Trocknen auch das Abdunsten oder Entfernen von Wasser oder Lösungsmittel ein.
Als beschleunigt kann Luft bzw. Gas bereits angesehen werden, welches zumindest am Einlass der Anströmungsvorrichtung eine Strömungsgeschwindigkeit von bevorzugt mindestens 0,03 m/s, besonders bevorzugt mindestens 0,5 m/s, ganz besonders bevorzugt mindestens 1 m/s aufweist. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft bzw. des Gases kann nach oben dabei jeweils bis bspw. 500 m/s gewählt sein.
Bevorzugt weist die Verteilungseinrichtung Mittel zum Einstellen des Drucks, des Volumens und /oder der Geschwindigkeit des beschleunigten Fluids auf. Diese Mittel zum Einstellen sind bevorzugt Mittel zum Einstellen des Leitungsquerschnitts wie z. B. Schrauben, Schieber, Blenden oder Drosseln. Diese Mittel zum Einstellen von Druck, Volumen und/oder Geschwindigkeit des beschleunigten Fluids sind bevorzugt so ausgelegt, dass sie den Leitungsquerschnitt beliebig weit öffnen oder schließen können, also auch vollständig schließen oder öffnen können. Diese Mittel zum Einstellen können an beliebigen Stellen der Verteilungseinrichtung angeordnet sein. Sie ermöglichen ein präzises Steuern des beschleunigten Fluids in der erfindungsgemäßen Anströmvorrichtung und ermöglichen so ein effizientes Trocken bzw. Erwärmen des Werkstücks.
Wie vorangehend erwähnt kann es vorteilhaft sein, die Temperatur des Fluids beeinflussen zu können. Dabei ist insbesondere die Erhitzung des Fluids interessant zum Trocknen und/oder Erwärmen des Werkstücks. Es ist dabei insbesondere vorteilhaft, wenn das Fluid bereits die gewünschte Arbeitstemperatur aufweist, wenn es in den Bereich des Einlasses kommt. Dem Einlass kann daher eine Wärmequelle vorgelagert sein, zur Erhitzung des beschleunigten Fluids. Alternativ kann die Wärmequelle auch in die Anströmvorrichtung integriert sein, z. B. nach dem Einlass und vor dem Auslass.
Entsprechend sind bevorzugt der Einlass und die Verteilungseinrichtung zur Beschickung mit erhitzter Druckluft ausgebildet. Hinsichtlich der Druckfestigkeit sind also die Bauteile entsprechend insbesondere nach ihrer Wandstärke auszulegen. Der vorgenannte Temperaturbereich für erhitzte Druckluft lässt sich mitunter bereits durch den Einsatz eines hitzebeständigen Stahls gewährleisten. Den Temperaturanforderungen bei der Beschickung mit Druckluft bei üblichen Temperaturen bis ca. 500°C genügen entsprechend auch andere Werkstoffe der vorgenannten Arten.
Der Druck, die Geschwindigkeit, die Feuchtigkeit und/oder die Temperatur des beschleunigten Fluids können nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung durch Sensoren an oder in der Leitung der Verteilungseinrichtung überwacht werden. Die Sensoren stehen vorteilhaft mit einer Steuereinheit in Verbindung, die in Abhängigkeit von vorgegebenen Werten den Druck, die Geschwindigkeit und/oder die Temperatur des beschleunigten Fluids so einstellt, dass ein effizientes Trocknen bzw. Erwärmen des Werkstücks gewährleistet ist. Weiter ist vorteilhaft ein Sensor zum Erfassen der Feuchtigkeit und/oder der Umgebungstemperatur der Anströmvorrichtung und/oder ein Sensor zum Erfassen der Temperatur sowie die Helligkeit und ggf. die Farbe des Werkstücks vor dem Trocknen bzw. Erwärmen vorgesehen, wobei die Signale dieser Sensoren an die Steuereinheit geleitet werden, die dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von diesem bzw. diesen Signalen Druck, Geschwindigkeit und/oder Temperatur des beschleunigten Fluids einzustellen. Weiter können auch Maschinendaten und weitere Prozessparameter wie z. B. Arbeitsstunden, Verbrauch an Energie und Fluid, Arbeitsgeschwindigkeit oder Art des erwärmten bzw. getrockneten Werkstücks erfasst werden.
Die Steuereinheit kann optional Mittel zum Verstellen der Führungselemente in Höhe und Breite bezogen auf den Grundkörper aufweisen. Weiter können die Einstellungen der Führungselemente für verschiedene Werkstücke in einem Speicher der Steuereinheit abgelegt werden, so dass eine Umstellung von einem Werkstück auf ein anderes Werkstück automatisch erfolgen kann. Alternativ kann die Umstellung der Führungselemente in Höhe und Breite auch manuell erfolgen.
Nach einer weiter bevorzugten Ausführung ist die Steuereinheit so ausgelegt, dass ein Protokoll des Drucks, der Geschwindigkeit und/oder der Temperatur des beschleunigten Fluids während des Trocknens bzw. Erwärmens des Werkstücks erstellt wird.
Die Menge an Fluid, welche dem Einlass bzw. der Verteilungseinrichtung zugeschickt wird, kann bspw. mittels der Regelung von Betriebsparametern, insbesondere von Druck und Geschwindigkeit des Fluids gesteuert bzw. geregelt werden. Diese Steuerung bzw. Regelung findet dabei besonders bevorzugt vor der Anströmungsvorrichtung stattfinden. Zur Erzeugung der Druckluft können dazu bekannte Maschinen, wie Lüfter, Verdichter, Kompressoren o.ä. eingesetzt werden. Der Betriebsdruck der Druckluft kann damit für den Betrieb der Anströmungsvorrichtung auf bis zu 30 bar, jedoch bevorzugt zwischen 0,1 bar und 10 bar, besonders bevorzugt zwischen 0,5 bar und 5 bar eingestellt werden. Der Erzeugung der Druckluft kann weiter eine Heiz- und/oder Kältequelle zugeordnet sein. Zur Erwärmung können insbesondere bekannte elektrische, aber auch flüssigkeits- oder gasbetriebene Heizmittel eingesetzt werden. Um eine abgekühlte Druckluft bereitzustellen können weiter Kältemaschinen o.ä. vorgesehen sein, um der Druckluft entsprechende Energie in Form von Wärme zu entziehen. Die Druckluft kann dabei, je nach Anwendungsfall, z.B. auf Temperaturen zwischen - 30°C und +2000 °C eingestellt werden. Üblicherweise werden im Falle erhitzter Druckluft Temperaturen zwischen 30°C und 200°C, ggf. sogar bis zu 500°C eingestellt. Zur Kühlung Temperaturen von -100°C bis ca. +15°C.
Als Maßstab zur effizienten Nutzung des beschleunigten Fluids zum Trocknen und/oder Erwärmen des Werkstücks eignet sich der Abstand des Grundkörpers bzw. der zumindest einen Auslassöffnung zum zu behandelnden Werkstück. Je größer dieser Abstand ist, desto geringer kann der am Werkstück noch verbleibende restliche Druck, die restliche Geschwindigkeit und auch die restliche Wärmeenergie des Fluids sein. Der vorgenannte Abstand kann entsprechend die Effizienz der Anströmungsvorrichtung beeinflussen, weil für qualitativ hochwertige Ergebnisse bei höherem Abstand insbesondere Druck und Temperatur des Fluids erhöht werden müssten, was energetisch und daher kostentechnisch sehr aufwändig ist. Der Abstand von Grundkörper zu Werkstück kann daher im Betrieb bspw. bis zu 50 mm, vorteilhaft bis zu 25 mm, bevorzugt bis zu 15 mm, besonders bevorzugt bis zu 5 mm betragen. Je geringer der Abstand zwischen Grundkörper bzw. Führungselement und Werkstück ist, desto weniger können Umgebungseinflüsse das Trocknen bzw. das Erwärmen beeinflussen.
Nach einer vorteilhaften Ausführung verfügt der Grundkörper und/oder ein Führungselement, z. B. das Vorwärm- oder Nachwärmelement, über eine von dem Rest der Verteilungseinrichtung unabhängige Fluidzufuhr, so dass mittels der Anströmvorrichtung wie vorgenannt separat vom einfachen Trocknen und Erwärmen ein weiterer Einfluss auf die Bearbeitung des Werkstücks vorgenommen werden kann, z. B. durch eine partielle Befeuchtung oder die Zuführung einer chemischen Komponente z. B. der zweiten Komponente eines Zwei-Komponenten-Klebstoffs. Es ist ferner denkbar, dass der Grundkörper und/oder das Führungselement zumindest über ein Element zur Wärmestrahlung verfügt.
Es ist nach einer bevorzugten Ausführung möglich, Fluid mehrfach zu nutzen, insbesondere indem aus strömungstechnischer Sicht dafür gesorgt wird, dass sich von dem Werkstück entfernendes Fluid zurückgeführt wird. Dies kann gerade dann vorteilhaft sein, wenn das Fluid noch über Energie insbesondere in Form von Wärme und Geschwindigkeit bzw. Druck verfügt, welche in vorteilhafter Weise noch nutzbar ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind daher an dem Grundkörper und/oder in der Ausnehmung Mittel zur Strömungsführung vorgesehen. Eine solche Ausgestaltung kann überdies auch kombiniert werden mit einem geschlossenen Leitblech an dem Grundkörper. Das geschlossene Leitblech verhindert, dass das energiereiche Fluid zu schnell davonströmt. Durch bspw. Barrieren o.ä. ggf. auch an dem Leitblech kann das Fluid dann wieder in Richtung Werkstück gelenkt werden. Es ist ebenfalls möglich eine Strömungsführung derart vorzusehen, dass ein bspw. stationäres Werkstück nur an vorgesehenen Abschnitten mit dem Fluid beströmt wird. Die Strömungsführung kann bspw. mäanderformig ausgebildet werden.
Werden beim Trocknen oder Erwärmen des Werkstücks Stoffe, insbesondere Schadstoffe an das Fluid abgegeben, so kann das mit (Schad-)stoffen belastete Fluid mit Mitteln zum Absaugen gezielt abgeführt und ggf. entsorgt oder aufbereitet werden. Die Mittel zum Absaugen können einen Saugmotor aufweisen, der in eine Abluftleitung eingesetzt ist, wobei die Abluftleitung mit dem Auslass in Strömungsverbindung steht.
Die Anströmungsvorrichtung selbst kann vorteilhafterweise derart an einem Träger befestigt sein, dass entsprechende Mittel zur Befestigung insbesondere am Grundkörper, und dort bevorzugt an einer zum Träger gewandten Außenfläche des Grundkörpers oder Führungselements angeordnet sind. Dieselbe Außenfläche wurde vorangehend bereits bevorzugt herangezogen zur Anordnung eines Einlasses. Der oder die Auslassöffnungen liegen bevorzugt der Außenfläche des Grundkörpers gegenüber; sie sind beispielsweise in der Ausnehmung angeordnet. Entsprechend kreuzen sich bei der hier vorgeschlagenen Ausführung die Befestigung und das ausströmende, beschleunigte Fluid nicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Sicherungsmittel an der Außenfläche des wenigstens einen Führungselements bzw. des Grundkörpers angeordnet. Aus sicherheitstechnischen Gründen kann es dabei weiter vorteilhaft sein, dass die Sicherheitsmittel derart ausgebildet sind, dass die Anströmungsvorrichtung zumindest nachgiebig, z.B. pendelnd gelagert ist. Wird die Anströmungsvorrichtung beispielhaft für den Betrieb mit erhitzter Druckluft genutzt, so ist es dann bspw. möglich, dass eine Betriebsstörung durch z. B. ein neu zugeführtes, zu trocknendes oder zu erwärmende Werkstück, das jedoch, bezogen auf die Förderrichtung, seitlich oder nach oben über den Eingang der Anströmvorrichtung hinausragt, gegen die Anströmvorrichtung prallt. Ist ein Sicherungsmittel vorhanden, wird das bei einer solchen Kollision zu einem Auslösen der Sicherungsmittel führen. Die Anströmvorrichtung wird durch das nicht korrekt zugeführte Werkstück infolge der pendelnden Lagerung in Förderrichtung wegbewegt. Damit kann gewährleistet werden, dass weder Werkstück noch Anströmvorrichtung Schaden nehmen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Sicherungsmittel daher als lösbare Steckverbindung ausgebildet. Die Steckverbindung kann dabei bevorzugt derart ausgerichtet sein, dass ein Lösen bevorzugt in Förderrichtung geschieht.
Es ist weiter nach einer vorteilhaften Ausführung denkbar, dass anstelle eines ersten Vorwärmelements ein Ausblaselement insbesondere entgegen der Förderrichtung, also vor dem Grundkörper oder einem Vorwärmelement an einem freien Ende der Leitungen der Verteilungseinrichtung angeordnet ist. Ein solches Ausblaselement erfüllt insbesondere den Zweck des Ausblasens bzw. Abdunsten von Nuten im zu behandelnden Werkstück. Es stellt häufig ein Problem dar, dass ein Werkstück auf der zu behandelnden Oberfläche ein Profil oder feine Nuten aufweist, welche Feuchtigkeit bzw. Flüssigkeit aufweisen, die nachfolgende Bearbeitungen stören. Insbesondere kann es daher die Bearbeitungsqualität und -geschwindigkeit vorteilhaft beeinflussen, wenn mittels eines Ausblaselements gezielt das Profil oder die Nuten ausgeblasen werden. Das Ausblaselement kann mit demselben beschleunigten Fluid, insbesondere erhitzte Druckluft, betrieben werden wie der Rest der Anströmungsvorrichtung. Es ist aber auch denkbar, diesem eine eigene Fluidquelle zuzuordnen. Es kann in dem Zusammenhang effizient sein, das Ausblaselement mit nicht erhitzter Druckluft oder sogar mit einem anderen Druckgas zu betreiben, mitunter auch mit weiteren Zusätzen der vorangehend genannten Art. Ferner kann das Ausblaselement dann mit einem brennbaren Gas zur Beflammung des zu behandelnden Werkstücks betrieben werden. Ein vergleichbarer Effekt kann durch den Einsatz eines beschleunigten Fluids mit sehr hohem Druck von z. B. mindestens 6 bar und gleichzeitig hohen Temperaturen von z. B. mindestens 600 °C erreicht werden.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Anströmung eines Werkstücks mit einem beschleunigten Fluid, wobei Definitionen und Erklärungen zu Begrifflichkeiten der voranstehenden erfindungsgemäßen Anströmungsvorrichtung auch hier Anwendung finden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Anströmung eines Werkstücks mit einem beschleunigten Fluid mittels einer Anströmungsvorrichtung wird das Fluid, insbesondere erhitzte Druckluft, durch einen Einlass einer Verteilungseinrichtung zugeführt und mittels Leitungen der Verteilungseinrichtung in Richtung zumindest einer Auslassöffnungen, z. B. an einem freien Ende der Leitungen, gelenkt. Weiter tritt das Fluid aus der Auslassöffnung erfindungsgemäß in einen von zumindest einem Führungselement aufgespannten Innenraum aus und kommt im Innenraum mit dem Werkstück in Kontakt, welches den Innenraum in Förderrichtung von einer Eingangs- zu einer Ausgangsöffnung des zumindest einen Führungselements durchläuft. An der Leitung der Verteilungseinrichtung können eine oder mehrere Auslassöffnungen vorgesehen sein, aus welchen das Fluid austreten kann. Es ist, wie vorangehend dargelegt, denkbar, dass das beschleunigte Fluid auch bereits vor dem zumindest einen freien Ende aus weiteren Auslassöffnungen in den Innenraum austritt. Nachdem das beschleunigte Fluid am Werkstück vorbeigeströmt ist, um es zu trocknen oder zu erwärmen, tritt das beschleunigte Fluid durch eine weitere Auslassöffnung aus der Anströmungsvorrichtung aus. Bevorzugt ist diese weitere Auslassöffnung als Rohrstutzen geformt, so dass das aus der Anströmungsvorrichtung austretende, beschleunigte Fluid mittels einer Abluft- oder Rückführungsleitung gesammelt und z. B. aufbereitet oder im Kreislauf geführt werden kann.
Gemäß der vorangehenden Ausführungen zur Anströmungsvorrichtung, kann es analog für das vorstehende Verfahren vorteilhaft sein, wenn das Fluid ausgehend von der Auslassöffnung zumindest teilweise in Richtung auf den Grundkörper oder ein Führungselement zurückströmt und dann erst auf das Werkstück gelenkt bzw. umgelenkt wird. Das Umlenken des Fluids bewirkt eine gleichmäßigere Verteilung des beschleunigten Fluids im Innenraum. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform tritt das Fluid aus der Auslassöffnung zuerst in die Ausnehmung eines Grundkörpers bzw. Grundblocks aus und strömt dann dem Innenraum zu. Aus dem Innenraum strömt das Fluid dann am Werkstück vorbei dem Auslass zu und von dort entweder in die Umgebung oder bevorzugt in eine Abluft- oder Rückführungsleitung, die mit dem Auslass in Strömungsverbindung steht.
Wie vorangehend erwähnt können auch hier Grundkörper und Führungselement separat vorliegen und trotzdem einen Teil der Anströmungsvorrichtung bilden. Dabei können die beiden Teile bspw. derart zueinander angeordnet sein, dass Ausnehmung und Innenraum bevorzugt miteinander in Kontakt stehen. Dabei ist es generell ebenfalls möglich, dass die Verteilungseinrichtung derart in der Ausnehmung angeordnet und etwaige Auslassöffnungen im Bereich des zumindest einen freien Endes und/oder an den Leitungen derart ausgerichtet sind, dass das Fluid im Wesentlichen direkt dem Innenraum zuströmt, mitunter sogar ohne die Ausnehmung zu kontaktieren.
Schließlich kann es vorteilhaft sein, dass Mittel zur Fernbedienung und/oder Automatisierung des vorstehenden Verfahrens vorgesehen sind. Einerseits lassen sich so bspw. Stand- und Umrüstzeiten reduzieren, wenn verschiedene Arten von Werkstücken nacheinander bearbeitet werden sollen, welche bspw. mit Fluid unterschiedlicher Beschleunigung, Temperatur oder anderem Druck angeströmt werden müssen um ein gewünschtes Ergebnis zu erreichen. Zudem kann eine solche Automatisierung zu einer hohen Fertigungsqualität beitragen.
Auch bei der Durchführung eines automatisierten Verfahrens gelten die vorangehend getroffenen Erläuterungen zur möglichen Konfiguration einer Steuer- und/oder Regelungseinheit in Verbindung mit Temperaturfühlern. Etwaige SOLL-Werte werden bevorzugt in einem abrufbaren Speicher der Steuer- und/oder Regelungseinheit hinterlegt und sind durch diese abrufbar. Entsprechend kann auch hier ein Computer, SPS o.ä. vorgesehen sein, um einen im Wesentlichen automatisierten Prozess zu ermöglichen.
Soll ein Werkstück bspw. mit Folie kaschiert werden, so kann es vorteilhaft sein, das Werkstück, das z. B. draußen oder in einem unbeheizten Lager gelagert wurde, schon vor Eintritt in den Innenraum für eine nachfolgende Bearbeitung auf die optimale Betriebstemperatur zu erwärmen oder, falls das Werkstück z. B. Kondensationsfeuchtigkeit, Schnee, Eis oder andere Flüssigkeit auf der Oberfläche aufweist, das Werkstück für eine nachfolgende Bearbeitung zu trocknen. Ein solches Vorwärmen empfiehlt sich insbesondere dann, wenn der Grundkörper nicht lang genug ist, um das Werkstück auf die erforderliche Temperatur zu erwärmen bzw. um es vollständig zu trocknen. Ein Vorwärmen empfiehlt sich auch, wenn besonders schonend getrocknet bzw. erwärmt werden soll. Dies kann bspw. ermöglichen, die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Werkstücks in der nachfolgenden Bearbeitungsanlage, z. B. einer Kaschier- oder Lackieranlage, zu erhöhen. Außerdem reduziert die Bereitstellung gleichmäßig vorgewärmter Werkstücke den Ausschuss nachfolgender Bearbeitungsvorrichtungen, wenn die Qualität der jeweiligen Bearbeitung von einer trockenen bzw. temperierten Oberfläche des Werkstücks abhängt.
Weiter kann mittels Vorwärmung durch Vorwärmelemente aber bspw. auch auf unterschiedliche Umgebungstemperaturen reagiert werden. Wird die Anströmungsvorrichtung z.B. in einer üblichen Werkshalle genutzt, so ergeben sich zwischen Jahreszeiten mitunter große Temperaturgradienten in der Umgebungsluft, welche die Bearbeitung eines Werkstücks wie vorgenannt merkbar beeinflussen können. Eine Vorwärmung kann dann insbesondere einen Ausgleich bei niedrigen oder hohen Umgebungstemperaturen schaffen, indem das Werkstück vorgewärmt oder vorgekühlt wird.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtung auch genutzt werden, indem eine erste Anströmungsvorrichtung zum Vorwärmen eines Werkstücks eingesetzt wird. Auf das vorgewärmte Werkstück wird dann z. B. ein flüssiger Primer aufgebracht. Das mit einem Primer versehene Werkstück wird anschließend durch eine zweite Anströmungsvorrichtung getrocknet bzw. abgedunstet sowie ggf. bei Bedarf erwärmt bzw. gekühlt.
Die erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtung ist besonders geeignet, um Profile z. B. aus Kunststoff oder Metall zu trocknen und / oder zu erwärmen, z. B. Profile für den Maschinenbau oder Fensterbau oder für Konstruktionen für den Innenausbau oder Außenbau. Die erfindungsgemäße Anströmungsvorrichtung ist weiter besonders geeignet, die Oberfläche eines Werkstücks vor- oder nachzubehandeln, z. B. durch ein beschleunigtes Fluid, das bei Bedarf erwärmt sein kann und das optional mit Feuchtigkeit oder mit einem Wirkstoff zur Vorbehandlung oder Nachbehandlung der Oberfläche eines Werkstücks angereichert sein kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf Figuren erläutert. Die Figuren zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Anströmungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine weitere Ansicht der Anströmungsvorrichtung von unten aus 1;
3 eine Schnittansicht der Anströmungsvorrichtung aus 1 entlang einer Schnittachse A.
4 eine Ansicht der Anströmungsvorrichtung gemäß 1-3 von unten mit einer sieb- bzw. gitterartigen Wand für den Grundkörper
5 einen ausschnittweisen Längsschnitt durch eine alternative Ausführung einer Anströmungsvorrichtung
6 einen Querschnittschnitt A-A durch die Anströmungsvorrichtung nach 5
7 einen Querschnittschnitt B-B durch die Anströmungsvorrichtung nach 5
8 ein Werkstück, das Verteilbleche einer Anströmungsvorrichtung nach den 5 bis 7 durchsetzt.

1 zeigt beispielhaft eine erste Ausführung einer Anströmungsvorrichtung 10 zur Anströmung eines Werkstücks W mit einem beschleunigten Fluid, hier erhitzte Druckluft, aufweisend ein als Leitblech 12 ausgebildetes Führungselement, welches als Teil eines Grundkörpers 30 ausgebildet ist. Grundkörper 30 und Leitblech 12 erstrecken sichjeweils länglich entlang einer gemeinsamen Längsachse L. An dem Leitblech 12 können weitere, hier nicht dargestellte Leitbleche lösbar befestigt sein, insbesondere durch Klemmen, Steck- oder Rastverbindungen oder durch zusammenwirkende Haken und Ösen.
In 1 wird wegen der Perspektive nicht deutlich, dass in der Bildebene hinter dem Grundkörper 30 diesem ein zweites Leitblech 12 zugeordnet ist. Die Leitbleche 12 sind bevorzugt achsensymmetrisch zur Längsachse L an dem Grundkörper 30 angeordnet. Die Leitbleche 12 spannen gemeinsam einen in Richtung des Werkstücks W gerichteten und dahin geöffneten Innenraum 18 auf. Der nach unten geöffnete Teil der Anströmungsvorrichtung, der nicht durch Leitbleche 12 verschlossen wird, kann als Auslass 16 für die bspw. erhitzte Druckluft angesehen werden, aus welchem diese nach der Benutzung an die Umgebung ausströmen kann.
1 illustriert weiter, dass die Leitbleche 12 an dem Grundkörper 30 einen Einlass 14 aufweisen. Dieser durchsetzt den Grundkörper 30 hier von oben in Richtung des Innenraums 18. Entlang der Längsachse L weisen die Leitbleche 12 ein erstes und ein zweites Ende auf, wobei das erste Ende als Eingangsöffnung 20 und das zweite Ende als Ausgangsöffnung 22 ausgebildet ist, durch welche das Werkstück W in einer Förderrichtung F im Zuge der Bearbeitung geführt wird.
Wie die 2 und 3 gut illustrieren, ist der Grundkörper 30 im Wesentlichen als ein Gehäuse mit einer Grundplatte 31 und zwei Führungselementen, die als mit der Grundplatte fest verbundene Seitenwände 33a und 33b ausgebildet sind, wobei die Seitenwände 33a, 33b sich von der Grundplatte aus in eine erste Anströmungsrichtung AS1 erstrecken. Der Grundkörper 30 ist also mit offenen Stirnwänden und mit einer geöffneten Unterseite ausgebildet, die zu dem Werkstück W hin gerichtet ist, und die den Auslass 16 bildet. Die Seitenwände 33a-b bilden daher mit der Grundplatte 31 eine Ausnehmung 32 in dem Grundkörper 30. Die Ausnehmung 32 kann mit einer sieb- oder gitterartigen Wand 35 (vgl. 4) zum Innenraum hin abgegrenzt werden. Die sieb- oder gitterartige Wand 35 behindert den Durchtritt des beschleunigten Fluids nicht, sie kann ihn ggf. fokussieren. Die sieb- oder gitterartige Wand 35 weist Auslassöffnungen 35a auf, die beliebig angeordnet sein können und die der Führung des beschleunigten Fluids dienen. Wie 2 beispielhaft zeigt, ist in der Ausnehmung 32 eine Verteilungseinrichtung 24 angeordnet. Diese setzt sich hier wiederum aus einer Verteilbox 42 und damit verbundenen Leitungen 26 zusammen. Die beiden Leitungen 26 weisen jeweils ein freies Ende 28, jeweils mit einer Auslassöffnung 27 auf. Die Leitungen 26 erstrecken sich entlang der Längsachse L und weisen bei diesem Ausführungsbeispiel keine Auslassöffnungen auf, diese sind aber optional möglich und üblich. Die Verteilbox 42 ist im vorliegenden Fall, wie wiederum aus 3 ersichtlich wird, mit dem Einlass 14 verbunden.
Somit wird dem Einlass 14 beispielhaft zugeführte beschleunigte, erhitzte Fluid an die Verteilbox 42 weitergeleitet, wo das Fluid wiederum in zwei Teilströmen durch die Leitungen 26 entlang der Längsachse L bis zu den freien Enden 28 geführt wird. Dort kann das Fluid dann aus den Auslassöffnungen 27 in die Ausnehmung 32 austreten, von wo sie, geführt durch die Seitenwände 33a, 33b, wiederum dem Innenraum 18 zuströmt und - entweder direkt oder geführt durch das Leitblech 12, mit dem Werkstück W in Kontakt kommt. Nach dem Kontakt mit dem Werkstück W strömt das Fluid zum Auslass 16. Zur Verteilung des beschleunigten Fluids, bspw. Druckluft weist die Verteilbox 42 ein hier nicht näher dargestelltes T-Stück auf, welches mit einer Öffnung mit dem Einlass 14 und mit den anderen beiden Öffnungen wiederum mit den Leitungen 26 verbunden ist. Es ist alternativ denkbar, dass in einer anderen Ausgestaltung keine Verteilbox 42 sondern ein Mehrwege-Verteilstück zwischen Einlass 14 und Leitung 26 eingesetzt ist. Verteilbox 42 bzw. Mehrwege-Verteilstück sind bevorzugt hochdicht und druckfest ausgebildet.
Trifft die erhitzte Druckluft auf das Werkstück W, so wird die Oberfläche des Werkstücks erwärmt und -falls Feuchtigkeit vorhanden ist- getrocknet. Optional kann gleichzeitig bspw. ein auf dem Werkstück aufgebrachtes und hier nicht näher dargestelltes Fixierungsmittel gleichmäßig erwärmt und aufgeschmolzen werden. Als Fixierungsmittel kann das Werkstück W auf seiner dem Grundkörper 30 zugewandten Oberseite z. B. einen thermoplastischen Schmelzkleber aufweisen, für dessen gleichmäßige Erweichung die Oberseite entsprechend auf eine Temperatur von z. B. ca. 100°C bis 200°C mittels der erhitzten Druckluft erwärmt werden muss. Alternativ können statt einem Fixierungsmittel z. B. auch eine Grundierung oder ein Lack auf der Oberfläche des Werkstücks angeordnet sein.
Das beschleunigte Fluid wird daher im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Wärmequelle, die hier nicht näher dargestellt sind, und die optional Bestandteil der Anströmvorrichtung sein kann, erhitzt. Das Fluid, hier z. B. die erhitzte Druckluft, tritt hier z.B. mit einer Geschwindigkeit von ca. 10 m/s aus den Auslassöffnungen aus und weist dabei bspw. eine Temperatur zwischen 200°C und 600°C auf. Die Anströmungsvorrichtung 10 ist mittels einer hier nicht dargestellten Regelungseinheit dazu in der Lage auf etwaige Schwankungen der Drucklufttemperatur zu reagieren und die Wärmequelle zum Ausgleich anzusteuern. Die Schwankungen können bspw. bereits durch kleine Änderungen in der Umgebungsluft begründet sein, die sich z. B. aus dem Öffnen von Hallentoren oder plötzlicher Sonneneinstrahlung ergeben. Die Anströmungsvorrichtung 10 ist durch die Regelungseinheit in der Lage trotz solcher etwaigen Änderungen in der Umgebungsluft eine gleichmäßige Erwärmung, Kühlung oder Trocknung oder andere Bearbeitung des Werkstücks W durchzuführen, und gewährleistet dabei eine entsprechend konstant hohe Bearbeitungsqualität.
Wie weiter beispielhaft 1 illustriert, erstreckt sich über die Eingangsöffnung 22 hinaus ein als Vorwärmelement 34 ausgebildetes weiteres Führungselement von dem Grundkörper 30 weg, entgegen der Förderrichtung F (1). Das Vorwärmelement 34 kann alternativ oder -wie in 1 dargestellt- ergänzend zu dem Leitblech 12 am Grundkörper 30 angeordnet sein. Das Vorwärmelement 34 setzt sich hier beispielhaft aus einem blockartigen Kopplungselement 36 und zwei daran außen angebrachten Vorwärmflügeln 37a,b zusammen, die in einem Abstand voneinander, aber parallel zueinander ausgerichtet sind. Die sich parallel zur Förderrichtung erstreckenden Abschnitte der Vorwärmelemente sind von hier z. B. drei parallelen, übereinander angeordneten, hier nicht näher dargestellten Kanälen durchsetzt. An den nach innen, also zueinander gerichteten Innenflächen der Vorwärmflügel 37a, b sind, ausgehend von den drei übereinander angeordneten Kanälen, an jedem einzelnen Kanal jeweils eine Mehrzahl an Vorauslassöffnungen 38 angeordnet. Vorauslassöffnungen 38 entsprechen den Auslassöffnungen 27, sind aber an einem Vorwärmelement 34 angeordnet. Das Vorwärmelement 34 bzw. dessen Kanäle sind dabei mittels des Kopplungselements 36 mit der Verteilungseinrichtung 24 verbunden, so dass die Vorauslassöffnungen 38 mit der bspw. erhitzten Druckluft zusätzlich zu den Auslassöffnungen 27 beaufschlagbar sind. Die Vorauslassöffnungen 38 sind, was hier nicht dargestellt wird, im Betrieb bevorzugt auf Höhe des Werkstücks W angeordnet und strömen dieses in einer zweiten Anströmrichtung AS2 an (vgl. 2). Die erste Anströmrichtung AS1 steht senkrecht zur zweiten Anströmrichtung AS2. Beide Anströmrichtungen stehen senkrecht zur Förderrichtung F. Entsprechend wird dann das Werkstück W zwischen den Vorwärmflügeln 37a, b in Förderrichtung F hindurchgeführt.
Sowohl das Kopplungselement 36 als auch jeder einzelne Kanal des Vorwärmelements 34 weist ein separates hier nicht dargestelltes Verschlusselement auf, mit dem das Kopplungselement 36 oder jeder einzelne Kanal gesperrt oder geöffnet werden kann. Das Verschlusselement kann eine Schraube, ein Schieber, eine Blende oder eine Drossel sein. Bevorzugt kann das Kopplungselement 36 und jeder einzelne Kanal stufenlos für das beschleunigte Fluid geöffnet oder geschlossen werden. Auf diese Weise kann der Verbrauch an beschleunigtem Medium besonders wirtschaftlich dosiert werden, indem nur das Kopplungselement 36 bzw. nur diejenigen Kanäle geöffnet werden, die zum Trocknen bzw. Erwärmen oder Vorbehandeln eines Werkstücks benötigt werden. Das Verschlusselement kann manuell betätigt werden, es kann aber auch durch die Steuereinheit betätigt werden.
Das Vorwärmelement 34 kann also dann eingesetzt werden, wenn unter extremen Bedingungen der Grundkörper 30 das Werkstück W nicht ausreichend Kühlen, Trocknen bzw. Erwärmen kann oder wenn das Werkstück W besonders schonend gekühlt, erwärmt oder getrocknet werden soll. Entsprechend kann die Anströmungsvorrichtung 10 auch ein Nachwärmelement aufweisen, das wie das Vorwärmelement aufgebaut ist, jedoch in Förderrichtung dem Grundkörper 30 nachgeschaltet ist. Das Werkstück W kann also bereits vor dem Durchtritt durch die Eingangsöffnung 20 mit einer regulierbaren Menge an Druckluft angeströmt werden. Entsprechend eignet sich die Anströmungsvorrichtung 10 auch insbesondere für die Trocknung, Kühlung, Erwärmung und ggf. Bearbeitung von Meter- oder Endlosware, z. B. Fensterprofile oder andere Profile aus Kunststoff, Glas, Holzwerkstoff oder Metall und kann dabei auch einerseits auf stark von der Norm abweichende Umgebungstemperaturen (bspw. im heißen Sommer oder kalten Winter) reagieren und andererseits auch ein möglicherweise mit einer Flüssigkeit belastetes Werkstück im Vorfeld trocknen bzw. abdunsten.
Wie weiter insbesondere 1 illustriert, weist die Anströmungsvorrichtung 10 Sicherungsmittel 40 auf. Diese sind auf derselben Außenfläche des Grundkörpers 30 angeordnet wie der Einlass 14. Die Sicherungsmittel 40 sind zu beiden Seiten des Einlasses in Bezug auf die Längsachse L angeordnet. Die Sicherungsmittel 40 sind hier als männlicher Teil einer Steckverbindung ausgebildet. Dabei sind die Sicherungsmittel 40 hier jeweils derart ausgerichtet, dass ein Lösen in Förderrichtung F erfolgt. Die Stifte der Steckverbindung wirken mit entsprechenden Aufnahmen oder Ösen einer Haltevorrichtung zusammen, die hier nicht näher dargestellt ist, und die an einem Träger befestigt ist.
Die 5 bis 8 zeigen Merkmale einer alternativen Verteilungseinrichtung 50 der erfindungsgemäßen Anströmungsvorrichtung 10, die sich durch eine besonders gute, energiesparende Führung des beschleunigten Fluids auszeichnet. Die Ausführung nach den 5-8 weist bevorzugt einen geschlossenen Querschnitt aus Grundkörper 30 und Verteilblechen 12 auf. Die Anströmungsvorrichtung sieht also hier z. B. rohrförmig aus. Der geschlossene Querschnitt kann z. B. rund, oval oder eckig sein. 5 zeigt einen Längsschnitt parallel zur Förderrichtung F durch den Grundkörper 30 mit einem Werkstück W, das die Anströmungsvorrichtung 10 oberhalb des Grundkörpers 30 durchläuft. Die an der Eingangsöffnung 20 und an der Ausgangsöffnung 22 angeordneten, endständigen Leitbleche 12a schließen an den Grundkörper 30 bzw. die Leitbleche 12 an und schließen die Eingangs- bzw. Ausgangsöffnung bis auf einen Durchlass für das Werkstück, wobei der Durchlass für das Werkstück nach einer bevorzugten Ausführung in Höhe und Breite jeweils ca. 10 mm größer bemessen ist als die Abmessungen des Werkstücks. Vorteilhaft ist der Abstand zwischen Durchlass und Werkstück durch Dichtungen, z. B. elastische Dichtlippen aus Kunststoff, verschlossen. Diese dicht schließenden, endständigen Verteilbleche 12a unterstützen eine gezielte Führung des erhitzten Fluids sowie ggf. eine Rückführung des erhitzten Fluids, das aus einem Auslass 16 aus dem Innenraum 18 austritt und an diesem Auslass 16 optional erfasst bzw. gesammelt oder auch zurückgeführt werden kann, z. B. durch eine Abluft- oder Rückführungsleitung. Der Auslass 16 kann an beliebiger Stelle der Anströmungsvorrichtung, z. B. an einem Leitblech 12, 12a angeordnet sein, vorteilhaft dort, wo sich verbrauchtes, beschleunigtes Fluid befindet.
In den Grundkörper 30 bzw. den Innenraum 18 sind Verteilbleche 52 und 54 in wechselnder Reihenfolge als alternative Verteileinrichtung 50 eingesetzt. Die Verteilbleche 52, 54 sind, wie in 5 bis 8 dargestellt, vorteilhaft quer zur Förderrichtung angeordnet. Die Verteilbleche 52 und 54, die ebenfalls als Leitbleche für das beschleunigte Medium dienen, unterscheiden sich dadurch voneinander, dass sie jeweils unterschiedliche bzw. unterschiedlich angeordnete Querschnitte zum Durchtritt des beschleunigten Fluids schaffen. Das erste Verteilblech 52 umschließt das Werkstück W dicht mit ca. 0 mm bis 5 mm Abstand und ist mit einem größeren Abstand von mehr als 5 mm zu dem Grundkörper 30 sowie etwa vorhandenen, weiteren Leitblechen 12 angeordnet. 0 mm Abstand zum Werkstück wird beim ersten Verteilblech 52 bevorzugt durch den Einsatz von Dichtungen realisiert, insbesondere von elastischen Dichtungen, die das die Anströmungsvorrichtung durchlaufende Werkstück im Bereich des Durchlasses dicht umschließen. 6 zeigt den Querschnitt durch eine solche Anströmvorrichtung 10 entgegen der Förderrichtung F mit einem ersten Verteilblech 52. Ein Spalt 55 zwischen dem ersten Verteilblech 52 und dem Leitblech 12 bzw. dem Grundkörper 30 beträgt vorteilhaft mindestens ca. 5 mm. Das erste Verteilblech 52 ist durch schmale Stege 56 am Grundkörper 30 bzw. am Verteilblech 12 angeordnet. Grundkörper 10 und Verteilblech 12 sind hier gerundet ausgeführt und bilden daher einen kreisförmigen Querschnitt. Mehrere Verteilbleche 52 sind in Förderrichtung F voneinander beabstandet in der Anströmungsvorrichtung 10 angeordnet.
Jeweils zwischen zwei ersten Verteilblechen 52 ist ein zweites Verteilblech 54 angeordnet. Das zweite Verteilblech 54 schließt unmittelbar an den Grundkörper 30 bzw. das Verteilblech 12 an. Das zweite Verteilblech 54 weist eine Öffnung 58 für das Werkstück W auf, die einen Abstand von bevorzugt mindestens 5 mm von der Oberfläche des Werkstücks W aufweist. 7 zeigt einen Querschnitt an der Stelle B-B aus 5 entgegen der Förderrichtung F mit einem Blick auf ein zweites Verteilblech 54. Das zweite Verteilblech 54 schließt bündig mit dem Grundkörper 30 und dem Verteilblech 12 ab, es ist z. B. mit Grundkörper und Verteilblech verschweißt. Der Abstand zwischen dem zweiten Verteilblech 54 und der Oberfläche des Werkstücks W ergibt sich durch die Bemessung der Öffnung 58.
8 zeigt eine alternative Verteilungseinrichtung 50 als Folge von Verteilblechen 52 und 54, die von einem Werkstück W durchsetzt werden. Alternierend umschließt ein erstes Verteilblech 52 das Werkstück in geringem Abstand von z. B. bis zu 5 mm, bevorzugt 0 mm, gefolgt von einem zweiten Verteilblech 54, das das Werkstück W in größerem Abstand von z. B. mehr als 5 mm umgibt. Das erste Verteilblech 52 weist einen geringeren Durchmesser auf als das zweite Verteilblech 54. Bei eckig geformten Verteilblechen 52, 54 weist das erste Verteilblech 52 eine geringere Kantenlänge auf, z. B. um ca. 10 mm geringer, als das zweite Verteilblech 54.
Die Anströmungsvorrichtung 10 nach dem Ausführungsbeispiel der 5 bis 8 wird wie folgt betrieben: ein Einlass 14 für das beschleunigte Fluid befindet sich bevorzugt an dem Ende des Grundkörpers 30 oder Verteilblechs 12, das in Förderrichtung F die Ausgangsöffnung 24 am hinteren Ende der Anströmungsvorrichtung 10 aufweist. Alternativ kann der Einlass 14 an beliebiger Stelle der Anströmungsvorrichtung angeordnet sein, z. B. mittig oder über die Länge L des Grundkörpers bzw. der Grundplatte verteilt. Ein Auslass 16 für das beschleunigte Fluid befindet sich vorteilhaft in Förderrichtung F am vorderen Ende der Anströmungsvorrichtung 10. Optional sind zwei oder mehr Auslässe 16 vorgesehen, z. B. einer am vorderen Ende der Anströmungsvorrichtung 10 und einer am in Förderrichtung F hinteren Ende der Anströmungsvorrichtung 10, alternativ verteilt über die Länge der Anströmungsvorrichtung 10. Das beschleunigte Fluid tritt durch den Einlass 14 in den Innenraum 18 ein, der in einem Abstand vom Einlass 14 durch das erste Verteilblech 52 bis auf einen kleinen Querschnitt verschlossen ist. Der Einlass 14 ist hier mit einer Mehrzahl von Einlassöffnungen vorteilhaft kreisringförmig um den Umfang der Verteilungsvorrichtung 50 angeordnet, so dass das beschleunigte Fluid den gesamten Umfang des Werkstücks gleichmäßig überstreicht. Das beschleunigte Fluid streicht über die Oberfläche des Werkstücks W und wird dann durch den Spalt zwischen dem Grundkörper 30 bzw. dem Leitblech 12 in Richtung auf das entgegen der Förderrichtung F beabstandete zweite Leitblech 54 geführt. Das Fluid wird auf dem Weg zum zweiten Verteilblech 54 über die Oberfläche des Werkstücks W geführt und wird dann entgegen der Förderrichtung F durch die Öffnung 58 des zweiten Verteilblechs 54 in Richtung auf das nachfolgende erste Verteilblech 52 gefördert. So passiert das beschleunigte Fluid alle Verteilbleche 52, 54 der Verteileinrichtung 50 bis zum Auslass 16. Der Auslass 16 kann als Rohr oder Stutzen geformt sein, an das eine Abluft- oder Rückführungsleitung angeschlossen sein kann. Diese Anordnung der Verteilbleche 52, 54 und das Führen des beschleunigten Fluids im Gegenstrom zur Förderrichtung an den Verteilblechen 52, 54 vorbei bewirken im Fluid Turbulenzen, die eine maximale Trocknung bzw. Erwärmung oder Kühlung des Werkstücks sowie ggf. eine Vor- bzw. Nachbehandlung des Werkstücks gewährleisten. Wird ein erwärmtes Fluid eingesetzt, so wird der Wärmeinhalt des beschleunigten Fluids besonders gut ausgenutzt und eine Rückgewinnung des Fluids ist auf besonders einfache Weise möglich.
Bezugszeichenliste

10: Anströmungsvorrichtung
12: Leitblech
12a: endständiges Leitblech
14: Einlass
16: Auslass
18: Innenraum
20: Eingangsöffnung
22: Ausgangsöffnung
24: Verteilungseinrichtung
26: Leitungen
27: Auslassöffnungen
28: freies Ende
30: Grundkörper
31: Grundplatte
32: Ausnehmung
33a,b: Seitenwände
34: Vorwärmelement
35: Wand
35a: Auslassöffnungen
36: Kopplungselement
37a,b: Vorwärmflügel
38: Vorauslassöffnungen
40: Sicherungsmittel
42: Verteilbox
50: alternative Verteileinrichtung
52: erstes Verteilblech
54: zweites Verteilblech
55: Spalt
56: Steg
58: Öffnung
A-A: Schnittachse
B-B: Schnittachse
AS1: erste Anströmrichtung
AS2: zweite Anströmrichtung
F: Förderrichtung
L: Längsachse
W: Werkstück

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018129583 B4 [0003]
WO 2427355 A1 [0003]
DE 29911821 U1 [0003]
DE 102012207312 A1 [0003]

Claims

Anströmungsvorrichtung (10) zum Trocknen, Erwärmen, Kühlen, Vorbehandeln und/oder Nachbehandeln eines Werkstücks (W) mit einem beschleunigten Fluid, mit - einem Grundkörper (30), welcher zumindest ein sich von dem Grundkörper wegerstreckendes, das beschleunigte Fluid in Richtung des Werkstücks (W) führendes Führungselement (12, 12a; 34) aufweist, wobei der Grundkörper (30) und das wenigstens eine Führungselement (12) einen Innenraum (18) begrenzen, der das Werkstück (W) mindestens teilweise abdeckt oder umschließt, und wobei der Innenraum (18) zur Hindurchführung des Werkstücks (W) ausgebildet ist, wobei der Grundkörper (30) und das zumindest eine Führungselement (12) an einem ersten Ende eine Eingangsöffnung (20) und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende eine Ausgangsöffnung (22) aufweisen, wobei der Abstand zwischen der Eingangsöffnung (20) und der Ausgangsöffnung (22) die Länge des wenigstens einen Führungselements (12) definiert, mit - mindestens einem Einlass (14) in den Innenraum (18) und mindestens einem Auslass (16) für das Fluid aus dem Innenraum (18), wobei - an dem Grundkörper (30) oder im Innenraum (18) eine Verteilungseinrichtung (24; 50) für das Fluid angeordnet ist.
Anströmungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungseinrichtung (24) mindestens eine Leitung (26) aufweist, die bevorzugt am Grundkörper (30) angeordnet ist, wobei die Leitung (26) mindestens eine Auslassöffnung (27) aufweist, und wobei die mindestens eine Leitung (26) mit dem mindestens einen Einlass (14) und mit der mindestens einen Auslassöffnung (27) in Wirkverbindung steht.
Anströmungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungseinrichtung (50) als Folge von ersten Verteilblechen (52) und zweiten Verteilblechen (54) ausgebildet ist, die im Innenraum (18) angeordnet sind.
Anströmungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verteilblech (52) das in einem Abstand von 0 mm bis 5 mm zum Werkstück und in einem Abstand von mehr als 5 mm zum Grundkörper (30) bzw. Führungselement (12) angeordnet ist, und dass das zweite Verteilblech (54) an Grundkörper (30) bzw. Führungselement (12) anschließt, aber in einem Abstand von mehr als 5 mm zum Werkstück angeordnet ist.
Anströmungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Führungselement (12) als zumindest ein Vorwärmelement (34) oder Nachwärmelement und/oder als zumindest ein Leitblech (12, 12a) ausgebildet ist.
Anströmungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Vorwärmelement (34) und/oder Nachwärmelement eine oder mehrere Vorauslassöffnungen (38) für das beschleunigte Fluid aufweist.
Anströmungsvorrichtung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Vorwärmelement (34) und/oder Nachwärmelement ein oder mehrere separate Fluidkanäle aufweist, wobei jeder Fluidkanal eine oder mehrere Vorauslassöffnungen (38) aufweist.
Anströmvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass einem Fluidkanal und optional einem Kopplungselement (36) einstell- und/oder regelbare Sperrmittel zugeordnet sind.
Anströmungsvorrichtung (10) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Grundkörper (30) eine Ausnehmung (32) vorgesehen ist, wobei die Verteilungseinrichtung (24) in der Ausnehmung (32) des Grundkörpers (30) angeordnet ist.
Anströmungsvorrichtung (10) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Sicherungsmittel (40) an einer von dem Innenraum (18) abgewandten Außenfläche des wenigstens einen Führungselements (12) bzw. des Grundkörpers (30) angeordnet sind.
Anströmungsvorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel (40) als lösbare Steckverbindung ausgebildet sind.
Anströmungsvorrichtung (10) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und/oder Regelungseinheit vorgesehen ist, zur Einstellung von Menge und/oder Eigenschaften des beschleunigten Fluids, wobei der Steuer- und/oder Regelungseinheit ein oder mehrere Temperaturfühler zur Ermittlung der Temperatur des Werkstücks (W) und/oder der Temperatur des Fluids und/oder der Umgebung zugeordnet sind.
Verfahren zum Trocknen, Erwärmen, Kühlen, Vorbehandeln und/oder Nachbehandeln eines Werkstücks (W) mit einem beschleunigten Fluid mittels einer Anströmungsvorrichtung (10), wobei das Fluid, insbesondere erhitzte Druckluft, durch einen Einlass (14) einer Verteilungseinrichtung (24; 50) zugeführt und in einen von dem Grundkörper (30) und zumindest einem Führungselement (12) aufgespannten Innenraum (18) austritt und dann mit dem Werkstück (W) in Kontakt kommt, welches den Innenraum (18) in einer Förderrichtung (F) von einer Eingangs- (20) zu einer Ausgangsöffnung (22) der Anströmungsvorrichtung (10) durchläuft und wobei das Fluid die Anströmungsvorrichtung (10) durch einen Auslass (16) verlässt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid durch eine Austrittsöffnung (27) zuerst in eine Ausnehmung (32) eines Grundkörpers (30) austritt und dann dem Innenraum (18) zuströmt, wobei das wenigstens eine Führungselement (33a, 33b) als Teil des Grundkörpers (30) ausgebildet und die Verteilungseinrichtung (24) in der Ausnehmung (32) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid durch einen Einlass (14) in den Innenraum (18) eingebracht und mittels der alternierend angeordneten ersten und zweiten Leitbleche (52, 54) in Richtung auf das Werkstück (W) geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmungsvorrichtung (10) eine Steuer- und/oder Regelungseinheit aufweist, welche mit einem oder mehreren Temperaturfühlern in Wirkverbindung befindlich ist, so dass zumindest Temperatur und/oder Volumenstrom des Fluids kontrolliert und manuell und/oder automatisch auf SOLL-Werte angepasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regelungseinheit Signale von Sensoren empfängt, die Laufzeit, Funktion und Einstellung der Anströmungsvorrichtung (10) protokolliert.