DE19801826C2 - Vorrichtung zum Ausbilden eines Luftvorhangs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Luftvorhangs gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Technik wird für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten ein sog. Luftvorhang benötigt. Beispielsweise werden in Pro­ duktionsprozessen Luftvorhänge dafür verwendet, Wassertropfen, Staubpartikel, Späne oder dergleichen von Werkstücken zu ent­ fernen, die zu diesem Zweck durch den Luftvorhang hindurch­ transportiert oder aber von dem Luftvorhang bestrichen werden.

Im einfachsten Fall wird ein Luftführungskanal in Form eines Rohres verwendet, welches mit einer Vielzahl von Bohrungen versehen ist, durch die Druckluft ausgeblasen wird. Nachteilig hierbei ist insbesondere die starke Ungleichförmigkeit des Geschwindigkeitsprofils der austretenden Luft mit der Folge, daß zwischen zwei benachbarten Düsen Bereiche existieren, die vom austretenden Luftstrahl nicht oder in nicht ausreichendem Maße erfaßt werden. Darüber hinaus divergiert der austretende Luftstrahl kegelförmig, so daß eine gezielte Beaufschlagung bestimmter Bereiche nicht möglich ist.

Auch unter ökologischer Sicht sind derartige Vorrichtungen unerwünscht, da der Gesamtwirkungsgrad infolge der Drossel­ verluste der als Bohrungen ausgeführten Ausblasdüsen sehr hoch sind. Weiterhin ist während des Betriebs der Geräuschpegel außerordentlich hoch, da die Luft mit sehr hoher Geschwindig­ keit ausgestoßen wird.

Aus dem Katalog der Meech-Artx Ltd., Burford House, 15 Thorney Leys Business Park, Witney, Oxfordshire, OX 87 GE "Erhöhte Produktivität durch Druckluft-Werkzeuge" ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Druckluft über eine schlitzförmige Aus­ blasöffnung austritt. Die Ausblasöffnung ist als durchgehender Schlitz gestaltet, so daß der austretende Luftstrahl ein abso­ lut gleichmäßiges, konstantes Geschwindigkeitsprofil längs des Schlitzes aufweist. Der hierdurch erzielbare Wirkungsgrad ist gegenüber der eingangs beschriebenen Vorrichtung erheblich verbessert. Gleichzeitig liegt der auftretende Geräuschpegel wesentlich niedriger, so daß besondere Lärmschutzmaßnahmen vollständig entfallen können.

Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist jedoch der vergleichs­ weise hohe Material- und Fertigungsaufwand, da die Breite des Schlitzes von ca. 0,05 mm über die Gesamtlänge von bis zu 900 mm konstant eingestellt und auch während des Betriebs auf­ rechterhalten werden muß. Es werden deshalb massive Bauteile aus Aluminium oder Edelstahl verwendet, die spanabhebend be­ arbeitet werden. Derartige Bearbeitungsprozesse sind kosten­ intensiv und führen dazu, daß diese Vorrichtungen Vergleichs­ weise teuer sind.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Ausbildung eines Luft­ vorhanges mit einem Luftführungskanal und wenigstens einer schlitzförmigen Ausblasöffnung ist in dem amerikanischen Pa­ tent US 3,059,563 beschrieben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung daher das Problem zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die unter weitgehender Beibehaltung der positiven Eigenschaften eine kostengünstigere Fertigung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Luft­ vorhanges mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Erfindung basiert auf der Idee, die schlitzförmige Aus­ blasöffnung in Abkehr von den bislang verwendeten massiven Bauteilen nunmehr aus zwei Blechabschnitten zu bilden, die parallel zueinander und im definierten Abstand voneinander angeordnet sind. In aerodynamischer Hinsicht ist der durch die Blechabschnitte gebildete Schlitz gleichwertig zu der schlitz­ förmigen Ausblasöffnung aus massiven Bauelementen, läßt sich jedoch sehr viel kostengünstiger herstellen, da eine span­ abhebende Bearbeitung nicht nötig ist.

Besonders vorteilhaft, ist es, den gewünschten Abstand durch Abstandshalter einzustellen, die zwischen den beiden Blech­ abschnitten vorgesehen sind. Die Abstandshalter stellen zwar Störstellen für den durch die schlitzförmige Ausblasöffnung hindurchtretenden Luftstrom dar, beeinträchtigen aber das erzeugte Geschwindigkeitsprofil des Luftvorhangs lediglich in geringem Umfang. Die Abstandshalter können im Vergleich zur Längserstreckung der schlitzförmigen Ausblasöffnung ver­ gleichsweise klein ausgeführt sein, so daß die hierdurch be­ wirkten Dellen im Strömungsprofil klein ausfallen und somit für praktisch alle denkbaren Anwendungen vernachlässigbar ist.

In jedem Fall ist sichergestellt, daß der den Luftvorhang bildende Luftstrahl längs der schlitzförmigen Ausblasöffnung nicht unterbrochen ist, wie dies bei Rohren mit Düsenbohrungen oder auch einzeln montierten Blasdüsen häufig der Fall ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, die Abstandshalter längs einer Linie anzuordnen, und zwar parallel zu den Vorderkanten der Blechabschnitte, die die Ausblasöffnung bilden. Dies verein­ facht die Montage, da mittels einfacher Hilfsvorrichtungen die Abstandshalter positioniert werden können.

Besondere Vorteile ergeben sich im Zusammenhang mit einer Variante, bei der die Abstandshalter aus Prägungen bestehen, die in einem der beiden Blechabschnitte eingeformt sind. Der­ artige Prägungen lassen sich kostengünstig durch spanlose Formgebung anbringen. Der gewünschte Abstand zwischen den beiden, die Ausblasöffnung bildenden Blechabschnitte ergibt sich beim Zusammenfügen ohne weiteres zutun. Die Prägungen können hierbei zylindrisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein, so daß sich definierte Auflageflächen für den gegen­ überliegenden Blechabschnitt ergeben. Schließlich sind keiner­ lei zusätzliche Bauteile oder Montagehilfen vonnöten, um die gewünschte Spaltweite einzustellen.

Alternativ können auch Abstandshalter in Form von Distanz­ scheiben Verwendung finden. Diese erfordern zwar einen etwas höheren Aufwand in der Montage, erlauben jedoch eine an sich beliebige Einstellung der Schlitzweite, wobei die Blechab­ schnitte in allen Fällen identisch geformt sein können. Die jeweilige Schlitzweite wird durch Verwendung von Scheiben korrespondierender Höhe eingestellt. Es versteht sich von selbst, daß Scheiben im vorstehenden Sinne auch Plättchen mit an sich beliebiger Kontur sein können. Da diese jedoch von Luft umströmt werden, sollten möglichst abgerundete Konturfor­ men verwendet werden, um die Strömung möglichst wenig zu stö­ ren.

Bevorzugt sind die beiden Blechabschnitte über die Abstands­ halter miteinander verbunden. Je nach Anforderung und Kosten­ aufwand können an sich bekannte Verbindungstechniken zur An­ wendung kommen. Besonders hervorzuheben ist die Möglichkeit, die beiden Blechabschnitte über Punktschweißung miteinander zu verbinden. Speziell im Falle von im Blechabschnitt eingeform­ ten Prägungen können diese als Ansatzpunkt für das Schweißge­ rät dienen, so daß sich eine weitere Vereinfachung in der Montage ergibt.

Ebenso ist es möglich, die beiden Blechabschnitte miteinander zu verkleben, wobei insbesondere die zylindrisch oder kegel­ stumpfförmig ausgebildeten Prägungen exakt definierte Klebe­ flächen bilden.

Weitere Verbindungstechniken, wie beispielsweise Schrauben oder Nieten, lassen sich mit Vorteil dann einsetzen, wenn als Abstandshalter Distanzscheiben oder dergleichen verwendet werden. Im Falle einer Verschraubung besteht der zusätzliche Vorteil darin, daß die Blechabschnitte bei Bedarf, beispiels­ weise zu Reparaturzwecken, leicht voneinander gelöst werden können.

Optimale Wirkungsgrade der Vorrichtung lassen sich dann erzie­ len, wenn der Abstand zwischen den beiden Blechabschnitten zwischen 0,05 mm und 0,15 mm, insbesondere bei 0,10 mm, liegt. Die sich hierbei einstellenden Strömungsverhältnisse ergeben einen stabilen Luftvorhang mit sehr hoher Austrittsgeschwin­ digkeit, wie er beispielsweise für die Waschteiletrocknung in industriellen Fertigungsprozessen benötigt wird.

Je nach Anwendungsfall können weitere Ausblasöffnungen vor­ gesehen sein, die von ein und demselben Luftführungskanal mit Druckluft versorgt werden. Beispielsweise kann eine weitere Ausblasöffnung gegenüberliegend zur ersten Ausblasöffnung vorgesehen sein. Die Sekundärausblasöffnung kann hierbei eine abweichende (kleinere) Schlitzweite besitzen, so daß aus der Sekundärausblasöffnung lediglich eine vergleichsweise kleine Luftmenge ausströmt. Ein typischer Anwendungsfall einer sol­ chen Konfiguration ist die Trocknung von Kleinteilen, bei denen die Vorrichtung als rotierendes System ausgelegt ist, welches um die Teile bzw. den die Teile aufnehmenden Waschkorb herum rotiert. Die erste Ausblasöffnung ist auf die Teile hin gerichtet und dient damit primär deren Trocknung. Die gegen­ überliegend angeordnete Sekundärausblasöffnung ist auf die Trommelwandung hin ausgerichtet und trocknet diese von abge­ schleuderten Wassertropfen. Die Schlitzweite ist so bemessen, daß durch die primäre Ausblasöffnung 95% der Gesamtmenge an Luft austreten.

Bevorzugt ist auch der Luftführungskanal aus einem profilier­ ten Blech gebildet, wobei die Blechabschnitte, die die Aus­ blasöffnung bzw. Ausblasöffnungen bilden, durch eine entspre­ chende Profilgebung mit angeformt sind.

Besonders günstig ist es, wenn Luftführungskanal und Ausblasöffnung aus zwei deckungsgleichen Blechen aufgebaut sind, so daß hinsichtlich der Bevorratung der Bauteile und in der Ar­ beitsvorbereitung weitere Einspareffekte erzielen lassen. Es bietet sich in diesem Zusammenhang an, vorprofilierte Bleche als sog. Endlosprofil zu verwenden, von dem Stücke entspre­ chend dem gewünschten Maß abgelängt werden. Vor dem Zusammen­ bau kann dann eines der beiden Bleche geprägt werden, um die Abstandshalter anzuformen.

Als Ausgangsmaterial eignen sich besonders abgekantete Bleche, da diese besonders günstig in der Herstellung sind. Durch einfache Kantvorgänge wird das gewünschte Profil eingestellt. Diese Art der Formgebung führt auf einfache Art und Weise zu kantigen Profilübergängen. Solche Bleche sind demnach beson­ ders geeignet, wenn der Luftführungskanal einen quadratischen, rechteckigen oder parallelogrammartigen Querschnitt erhalten soll.

Im Falle von abgerundeten Querschnittsformen sind für die Profilierung aufwendigere Formgebungsvorgänge erforderlich. Für eine Reihe von Anwendungsfällen wird dies jedoch in Kauf genommen, da sich hierdurch innerhalb des Luftführungskanals optimierte Strömungsverhältnisse einstellen. Totwasser- bzw. Rezirkulationsgebiete in den Kanten können damit nicht auf­ treten.

Die Erfindung wird nachstehend näher anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen

Fig. 1 Vorrichtung in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 Vorrichtung in Schnittdarstellung mit zwei Aus­ blasöffnungen,

Fig. 3 Vorrichtung in Schnittdarstellung mit einer Ausblasöffnung,

Fig. 4 schematisierter Druckverlauf des ausgebildeten Luftvorhangs.

Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einen Druckluftan­ schluß 6, über den Druckluft, beispielsweise aus einem übli­ chen Druckluftnetz mit mindestens 4 bar Überdruck einem Luft­ führungskanal 3 zugeführt wird. Der Luftführungskanal 3 ist gebildet zwischen zwei gekanteten Profilblechen 10, 20, die stirnseits durch Stirnwände 4, 5 abgeschlossen sind.

Das Blech 10 ist unter Bildung einer Außenkante 13 und einer Innenkante 14 jeweils im rechten Winkel abgekantet, so daß ein im wesentlichen Z-förmiges Profil entsteht.

Ebenso ist das Blech 20 unter Bildung einer Außenkante 23 und einer Innenkante 24 jeweils um 90° gekantet und im übrigen (nach Wenden um 180°) deckungsgleich zu Blech 10.

Durch die gegensinnige Anordnung von Blech 10 und 20 ensteht der Luftführungskanal 3 mit quadratischem Querschnittsprofil.

Das Blech 10 besitzt im Bereich eines Blechabschnitts 11 Prä­ gungen 15 in Form kegelstumpfartiger Vertiefungen, die äqui­ distant längs einer Linie angeordnet sind, die parallel zur Vorderkante des Blechabschnitts 11 verläuft.

Die Prägungen 15 bewirken, daß beim Aufeinanderliegen der beiden Bleche 10, 20 zwischen dem Blechabschnitt 11 und einem gegenüberliegenden Blechabschnitt 21 des Blechs 20 ein vor­ gegebener Abstand A entsteht. Dieser Bereich stellt eine Aus­ blasöffnung 1 für die im Luftführungskanal 3 zugeführte Druck­ luft dar, die in Form eines Luftstrahls L1 ausgeblasen wird. Der Abstand A beträgt ca. 0,1 mm, so daß die hindurchtretende Luft auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird und Umgebungs­ luft LU mitreißt (Fig. 2 und Fig. 3).

In der in Fig. 2 dargestellten Variante ist gegenüberliegend zur Ausblasöffnung 1 eine weitere Ausblasöffnung 2 (Sekundär­ ausblasöffnung) vorgesehen. Sie ist gebildet zwischen einem Blechabschnitt 12 des Blechs 10 und einem Blechabschnitt 22 des Blechs 20. Der Blechabschnitt 22 trägt ebenfalls Prägungen 25, die den (dort nicht näher bezeichneten) Abstand (Spalt­ weite) zwischen den parallel verlaufenden Blechabschnitten 12, 22 vorgeben.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die Ausblasöffnungen 1, 2 mit gleicher Spaltweite ausgeführt, so daß der bei der Sekundärausblasöffnung 2 austretende Luftstrahl L2 dem Luftstrahl L1 entspricht. Es versteht sich von selbst, daß durch unter­ schiedliche Spaltweiten (infolge unterschiedlicher Prägungen 15, 25) eine in weiten Grenzen variierbare Verteilung der austretenden Luftströme L1, L2 eingestellt werden kann.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist keine Sekundärausblasöffnung vorgesehen, d. h. die beiden Blechabschnitte 12, 22 sind Pest (luftdicht) mitein­ ander verbunden. In diesem Fall strömt die gesamte Luft L1 über die Ausblasöffnung 1 aus.

Der in Fig. 3 dargestellte Querschnitt korrespondiert zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, bei dem die Blechabschnitte 12, 22 keinerlei Prägungen aufweisen und miteinander über Schweißpunkte 50 fest verbunden sind. Es ist allerdings darauf hinzuweisen, daß in der Praxis eine derartige Verschweißung keine dichte Verbindung zwischen den beiden Blechabschnitten 12, 22 gewährleistet, sondern eine gewisse Restluftmenge im Bereich von typischerweise 5% der Gesamtluftmenge hindurch­ läßt. Auch hier bildet sich somit ein kleiner Luftvorhang aus, der je nach Anwendungsfall sogar erwünscht ist und beispiels­ weise bei rotierenden Trocknungssystemen einer Wasch- oder Trockungstrommel diese direkt beaufschlagt und trocknet.

Die Prägungen 15, 25 dienen gleichzeitig zum Ansetzen einer Punktschweißpistole, mit der die Blechabschnitte 11, 21 bzw. 12, 22 miteinander verschweißt werden. Dies erleichtert die rationelle Fertigung solcher Vorrichtungen, da die Schweiß­ punkte ohne weitere Hilfsvorrichtung stets exakt positioniert werden.

In Fig. 4 ist schematisch der sich längs der Auslaßöffnung 1 einstellende Druck- bzw. Volumenstromverlauf eingezeichnet, wobei die eingezeichneten Pfeile die Absolutwerte der Drücke P bzw. Volumenströme symbolisieren. Der Verlauf ist dem idealisierten (gestrichelt dargestellten) Rechteckverlauf weitgehend angenähert und weist lediglich jeweils im unmittel­ baren Bereich der Prägungen 15 kleinere Dellen auf. In jedem Fall ist sichergestellt, daß ein längs der Ausblasöffnung 1 durchgehender Luftstrahl (Luftvorhang) erzeugt wird.

In Fig. 4 nicht dargestellt ist der Sekundär-Luftvorhang, der sich gegenüberliegend zur Abblasöffnung 1 einstellt. Wie vor­ stehend beschrieben, ist dieser hinsichtlich seines qualitati­ ven Druck- oder Volumenstromverlaufs ähnlich aufgebaut, unter­ scheidet sich jedoch gegebenenfalls hinsichtlich der Absolut­ werte.

Zur Herstellung des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels wurde Edelstahlblech mit einer Wanddicke von 2 mm verwendet. Der Luftführungskanal besitzt im Quer­ schnitt eine Kantenlänge von ca. 30 mm, die Blechabschnitte 11, 21, 12, 22 erstrecken sich jeweils ca. 10 mm bis 15 mm zu beiden Seiten hin. Es ergibt sich damit im Querschnitt eine Gesamtbreite von ca. 50 mm bis 60 mm.

Die Prägungen 15 wurden so gewählt, daß sich ein Abstand A zwischen den Blechabschnitten 11, 21 von 0,1 mm ergibt. Der Abstand der Prägungen 15 untereinander beträgt ca. 100 mm. Die Schweißpunkte 50 sind ebenfalls im Abstand von ca. 100 mm angebracht.

Bei einer Druckluftzufuhr über ein übliches Druckluftnetz (Druck < 4 bar) stellte sich ein Volumenstromverhältnis L1 : L2 von 95 : 5 ein. Dabei wurde Umgebungsluft mitgerissen. Der Volumenstrom der Umgebungsluft entsprach in etwa dem ein- bis zweifachen des Volumenstroms der austretenden Luft L1 bzw. L2.

Der Vollständigkeit halber ist noch zu erwähnen, daß aufgrund der gewählten, geringen Spaltweite der Ausblasöffnung 1 bei einem Betrieb unter Wasser keinerlei Wassereintritt festzu­ stellen war. Bei einer kombinierten Wasch- und Trocknungs­ einheit kann damit unmittelbar im Anschluß an den Waschvorgang der Trocknungsvorgang beginnen, da sofort trockene Luft an­ steht.

Bezugszeichenliste

1

Ausblasöffnung

2

Sekundärausblasöffnung

3

Luftführungskanal

4

Stirnwand

5

Stirnwand

6

Druckluftanschluß

10

Blech

11

Blechabschnitt

12

Blechabschnitt

13

Außenkante

14

Innenkante

15

Prägung

20

Blech

21

Blechabschnitt

22

Blechabschnitt

23

Außenkante

24

Innenkante

25

Prägung

50

Schweißpunkt
A Abstand
P Druck
Volumenstrom
L1 ausgeblasener Luftstrahl
L2 ausgeblasener Luftstrahl
LU mitgenommene Umgebungsluft

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Ausbilden eines Luftvorhangs mit einem Luftführungskanal (3) und wenigstens einer schlitzförmigen Ausblasöffnung (1; Sekundärausblasöffnung 2), die zwischen zwei parallel und im definierten Abstand (A) zueinander angeordneten Blechab­ schnitten (11, 21; 12, 22) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftführungskanal (3) einschließlich der wenigstens einen Ausblasöffnung aus zwei im wesentlichen deckungsgleichen, profilierten Blechen (10; 20) aufgebaut ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ab­ standshalter (15; 25), die zwischen den beiden Blech­ abschnitten (11, 21; 12, 22) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (15; 25) längs einer Linie und pa­ rallel zu den die Ausblasöffnungen (1; Sekundärausblasöffnung 2) bildenden Vor­ derkanten der Blechabschnitte (11, 21; 12, 22) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abstandshalter aus Prägungen (15; 25) beste­ hen, die in wenigstens einem der beiden Blechabschnitte (11, 21; 12, 22) eingeformt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägungen (15; 25) zylindrisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch Abstandshalter in Form von Distanzscheiben.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Blühabschnitte (11, 21; 12, 22) über einen Abstandshalter (Prägungen 15; 25) mitein­ ander verschweißt, verklebt, verschraubt oder vernietet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) zwischen den beiden Blechabschnitten zwischen 0,05 mm und 0,15 mm vorzugsweise 0,10 mm, beträgt.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Anspruche, ge­ kennzeichnet durch wenigstens eine weitere Ausblasöffnung (Sekundärausblasöffnung 2), die in bezug auf den Luft­ führungskanal (3) vorzugsweise gegenüberliegend zur Aus­ blasöffnung (1) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch abgekantete Bleche (10; 20).

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Luftführungskanal (3) einen quadratischen, rechteckigen oder parallelogrammartigen Querschnitt aufweist.