DE19906751A1 - Aufheizgerät - Google Patents

Abstract

Ein Aufheizgerät für gestreckte Werkstücke, insbesondere im erweichten Zustand zu verformende Kunststoff-Profilabschnitte, mit einem Werkstückkanal zur Aufnahme eines Werkstücks und einem Heizkanal zur Aufnahme zumindest eines Heizkörpers, die an den Enden im Sinne eines Umluftstromes und über Zwischenöffnungen miteinander verbunden sind und zumindest ein Gebläse aufweisen, wird in der Weise ausgestaltet, daß die Zwischenöffnungen zwischen Werkstückkanal und Aufheizkanal ungleichförmig längs des Umluftstroms verteilt sind, wobei ein stromauf liegender Endbereich des Werkstückkanals Zwischenöffnungen und zumindest ein in Strömungsrichtung nachfolgender Bereich keine, weniger oder kleine Zwischenöffnungen aufweist, um die bei Umluft oder bewegten Heizgasen kritische örtliche Überhitzung zu vermeiden und eine möglichst gleichmäßige Heizleistung zu erzielen.

Description

Aufheizgeräte werden in vielen Bereichen insbesondere für nicht-metallische Werkstücke eingesetzt, um eine bestimmte gleichmäßige Temperatur im Zu­ sammenhang mit einer Bearbeitung zu erzielen. Beispielsweise werden Kunst­ stoff-Profilabschnitte auf eine sehr genau und sehr gleichmäßig einzuhaltende Er­ weichungstemperatur erwärmt, ehe sie von einem geraden Profilstrangabschnitt zu Bögen umzuformen sind. Ein derartiger Profilabschnitt wird dann in einen passend langgestreckten Innenraum des Aufheizgeräts eingelegt und erhitzt.

So gibt es langzeitig bewährte Aufheizgeräte, die mit hochsiedenden Flüssigkeiten arbeiten, um etwa bei Kunststoff-Profilabschnitten eine Aufheiztemperatur von über 100°C zu erreichen und die auch mit der Flüssigkeitsbenetzung und dem Wärmeinhalt von Flüssigkeit eine schnelle, effektive und gleichmäßige Auf­ heizung des Werkstücks erreichen. Nachteilig dabei sind die mit der Flüssigkeit gegebenen Randbedingungen, daß nämlich das spezielle Aufheizmedium bereit­ gehalten werden muß, daß das Aufheizgerät entsprechend flüssigkeitsdicht auszu­ bilden ist, daß die Flüssigkeit mit fortlaufenden Arbeiten verbraucht wird und ins­ besondere auch das Werkstück benetzt und nach dem Aufheizen mit möglichst wenig Verlusten und wenig Vergießen oder Vertropfen vom Werkstück entfernt werden muß.

Die mit dem Medium Flüssigkeit verbundenen Probleme entfallen bei Verwen­ dung von Luft als Heizmedium. Bei Luft gibt es allerdings Schwierigkeiten hin­ sichtlich einer schnellen und gleichmäßigen Erwärmung, da der spezifische Wärmeinhalt und der Wärmeübergang schlechter sind. Im Sinne eines brauch­ baren Arbeitstaktes dabei die Temperatur und/oder die Umwälzgeschwindigkeit der Luft zu erhöhen, wie dies schon oft versucht worden ist, bedingt Risiken und Nachteile, da sich abhängig vom Luftangriff ungleichmäßige Temperaturen er­ geben, so daß die Erweichungstemperatur, wie sie insbesondere auch bei Kunst­ stoff sehr kritisch ist, bereichsweise nicht erreicht und/oder bereichsweise über­ schritten wird.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Aufheizgerät zu schaffen, welches sowohl die Umstände eines Arbeitens mit einer Spezialflüssigkeit wie auch die Unzulänglichkeiten herkömmlicher, mit Luft arbeitender Aufheizgeräte vermeidet und eine arbeitsgerecht rasche, aber gleichmäßige und genaue Auf­ heizung eines Werkstücks im ganzen ermöglicht, ohne daß das Aufheizgerät da­ bei übermäßig aufwendig und kompliziert auszubilden wäre.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Aufheizgerät nach dem An­ spruch 1 gelöst. So wird mit überaus einfachen Mitteln eine Vergleichmäßigung der Aufheizung im Werkstückkanal durch eine Profilierung von der Anströmge­ schwindigkeit und Temperatur des Heizmediums erreicht, wobei die ungleich­ förmig verteilten Zwischenöffnungen stromauf häufiger, dichter und/oder größer vorgesehen sind als in stromab liegenden Bereichen. Dabei zeigt es sich, daß die sowohl von der Temperatur wie auch von der Strömung her besonders kritische Front am stromauf liegenden Ende des Werkstücks strikter Regulierungsmaß­ nahmen gegen Überhitzung bedarf. Diese dürfen aber nicht dazu führen, daß eine stirnseitige Anströmung des Werkstücks ausfällt und damit eine für die gleich­ mäßige Erweichung eines Profils im gesamten Querschnitt nötige Innendurch­ strömung von Hohlprofilen fehlt.

Die hier vorgesehenen, überaus wirkungsvollen Maßnahmen haben eine Lösung des bisher bestehenden Aufheizproblems auch mit sehr einfachen Mitteln er­ bracht. So ist in der FR-PS 2 748 231 zwar schon versucht worden, mit (gleichförmig verteilten) Zwischenöffnungen eine gleichmäßige Aufheizung von PVC-Profilstangen zu erreichen, wobei eine Erhöhung der Umluftgeschwindigkeit auf 20 bis 30 m/s und damit bis an die Grenzen des technisch vertretbaren ver­ sucht wurde: abgesehen von Leistungs- und Geräuschproblemen müßte in einem solchen Fall das Werkstück angeschnallt werden. Allerdings dürfte auch damit eine stellenweise Überhitzung des Werkstücks im forciert angeströmten Stirnbe­ reich nicht zu vermeiden sein.

Das Aufheizgerät der Erfindung ist grundsätzlich nicht nur mit Umluft zu be­ treiben, sondern kann auch, wenn dies zweckmäßig oder gar notwendig ist, mit Gas, etwa einem inerten Gas (Schutzgas) betrieben werden. Es kann auch Wasserdampf zusätzlich oder statt Luft eingesetzt werden, um die Wärmeleistung und -überleitung zu verbessern.

Zweckmäßig sind die Zwischenöffnungen in einem horizontalen Zwischenboden ausgebildet, was nicht nur eine einfache und kompakte Bauweise, sondern auch einen Wärmeübergang durch Strahlung und Konvektion vom aufgeheizten Zwischenboden auf den Werkstückkanal ermöglicht. Überdies kann auch ein direkter Strahlungsübergang vom Heizkanal in den Werkstückkanal durch die Zwischenöffnungen hindurch genutzt werden, wenn etwa ein langgestreckter Heizstab im Heizkanal vorgesehen wird, wie er für solche Fälle zur elektrischen Heizung praxisgerecht verfügbar ist.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung von zumindest zwei Gebläsen, von denen eines am stromauf liegenden Ende des Werkstückkanals und eines am gegenüberliegenden Ende angeordnet wird. Damit lassen sich die Umluftströme im Werkstückkanal besonders gut einrichten, zumal die Leistungen der Gebläse nach Druck und Durchsatz unterschiedlich gewählt werden können. Insbesondere bei langen Werkstückkanälen und/oder engen Heizkanälen können weitere Gebläse zur Erhaltung und Vergleichmäßigung der Umluft-Förderung ein­ geschaltet werden.

Zwei Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden nach­ folgend näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 Schrägansicht eines Aufheizgeräts in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig. 2 vertikaler Längsschnitt durch das Aufheizgerät nach Fig. 1,

Fig. 3 Querschnitt nach Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 Querschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 horizontaler Längsschnitt nach Linie V-V in Fig. 2,

Fig. 6 vertikaler Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform,

Fig. 7 Schnitt nach Linie VII-VII in Fig. 6.

In den Fig. 1 bis 5 ist ein Aufheizgerät insgesamt mit 1 bezeichnet, welches ein Gehäuse 2 mit Rollen-Füßen 3, 4 aufweist und an zumindest einem Ende seiner horizontal langgestreckten Form über eine Tür 5 stirnseitig zu öffnen ist. Ein in Fig. 1 zu sehendes, satellitenartig abgesetztes Bediengerät 6 erlaubt es, die ge­ wünschten Steuerfunktionen, insbesondere auch die im Gerät vorzugebende Erweichungstemperatur einzustellen und optisch oder akustische Signale über den inneren Verfahrensablauf abzugeben.

Im Längsschnitt gemäß Fig. 2 ist erkennbar, daß das Gehäuse 2 innenseitig mit einer Dämmung 7 versehen ist, die der Wärme- und Schallisolation dient und unter Freihalten von gewünschten inneren Umluft-Bereichen einen Werkstück­ kanal 8 und einen darunterliegenden Heizkanal 9 umgrenzt, der fast über seine gesamte Längserstreckung mit elektrischen Heizstäben 10,11 belegt ist. Endseitig ist der Heizkanal zu einem Einlaufbereich 12 vor der Austrittsseite eines Gebläses 13 aufgeweitet, dessen Ansaugöffnung 14 im Werkstückkanal 8 liegt und durch ein Rohr 15 mit dem Gebläse 13 verbunden ist. Eine gegenüberliegende end­ seitige Aufweitung 16 führt über eine Austrittsöffnung 17 zu einem Rohr 18 und damit zur Ansaugseite eines Gebläses 19, das in den Werkstückkanal hinein­ fördert. Die Dämmung 7 ist dabei nicht nur außen vom Gehäuse, sondern auch innen zu den Kanälen hin glatt, sauber und strömungsgünstig mit Metallblech ab­ gedeckt. Damit ergibt sich ein Umluftkreislauf im Werkstückkanal 8 von rechts nach links in Fig. 2 (Heizkanal 9 von links nach rechts). Die Anordnungen und Anschlüsse der Gebläse 13, 19 sind aus den Fig. 3 bzw. 4 erkennbar.

Im Werkstückkanal 8 ist in Fig. 2 und Fig. 3 ein Werkstückträger 20 zu erkennen, der, wie Fig. 3 näher zeigt, U-förmig ausgebildet ist und das Werkstück mit einem Abstand von den Innenwandungen des Werkstückkanals 8 beim Einschieben in Längsrichtung führt und beim Aufheizen trägt. Der Werkstückträger ist gitter­ förmig ausgebildet und bietet der Umluft Zutritt zum Werkstück von allen Seiten.

Unter diesem Werkstückträger 20 trennt ein Zwischenboden 21 aus einem Blech den Werkstückkanal 8 und den Heizkanal 9. Der Zwischenboden 21 ist aus Fig. 5 in Ansicht von oben zu erkennen, und zwar dort nicht durch den Werkstückträger 20 verdeckt. Der Zwischenboden 21 ist in seinem stromab liegenden hälftigen Bereich 22 zum Gebläse 13 hin in seiner Fläche und auch zum Rand zu den Seitenwänden des Werkstückkanals 8 hin geschlossen. Das Heizmedium bewegt sich in diesem Bereich insgesamt zur Ansaugöffnung 14 des Gebläses 13 hin, ohne irgendwelche Abweigungen oder Einspeisungen.

In der stromauf liegenden Längshälfte 23 des Zwischenbodens 21 ist ein System von Zwischenöffnungen 24 in den Zwischenboden 21 eingebracht, durch den hindurch ein Austausch von Luft (und Strahlungswärme) zwischen Heizkanal 9 und Werkstückkanal 8 erfolgt, so daß ein darüber angebrachtes Werkstück nicht einseitig von der stromauf liegenden Stirnseite heiß angeströmt wird, sondern eine bessere Verteilung zu erzielen ist. Im gleichen Sinne wirken seitliche Längsspalte 25, die der Zwischenboden 21 zu den Seitenbereichen hin freihält, durch die gleichfalls ein bedeutsamer Nebenluftstrom zwischen Heizkanal und Werkstück­ kanal übergeht. Hilfreich dabei ist die Verteilung der benötigten Luftförderleistung auf die zwei endseitig plazierten Gebläse 13, 19, die gegenüber einem funktionell und leistungsmäßig ausreichenden Gebläse eine Verteilungsmöglichkeit auch mit unterschiedlicher Auslegung hinsichtlich Druck und/oder Durchsatz bieten. Im vorliegenden Fall ist das Gebläse 13 leistungsmäßig schwächer ausgelegt als das Gebläse 19, so daß ungeachtet der Zwischenöffnungen im Bereich des Gebläses 19 eine vergleichmäßigte Strömung und Temperatur über die gesamte Kanallänge erhalten wird.

Eine zweite Ausführungsform eines Aufheizgeräts 26 gemäß Fig. 6 und 7 ist prinzipiell ähnlich aufgebaut wie das zuvor betrachtete Aufheizgerät 1, aber für eine größere Länge des Werkstückkanals mit aufzunehmenden Werkstücklängen bis 4 m ausgelegt. Dementsprechend ist die Umluft nicht nur in einem (längeren) Werkstückkanal 27, sondern auch in einem entsprechend längeren Heizkanal 28 vorzubewegen, wobei der Heizkanal mit Rücksicht auf einen guten Kontakt zwischen der Luft und Heizstäben 29, 30 im Querschnitt begrenzt zu halten ist. Diese Ausführungsform weist wieder Gebläse an beiden Kanalenden auf, die hier außenseitig an einem kastenförmigen Gehäuse 31 angeflanscht ist, wobei ein größeres Gebläse 32 an dem stromauf liegenden Ende des Werkstückkanals 27 angeordnet ist, ein kleineres Gebläse 33 gegenüberliegend. Das Gebläse 32 bläst direkt in den Werkstückkanal 27 hinein und saugt aus einer Erweiterung 34 des Heizkanals 28 ab - beim Gebläse 33 sind die Anschlüsse entsprechend vertauscht.

In einem mittleren Bereich der Kanäle, allerdings eher zur stromab liegenden Endseite des Werkstückkanals gelegen, ist ein zusätzliches Gebläse 35 eingeschal­ tet, welches über ein Ansaugrohr 36 mit Ansaugöffnung 37 im Werkstückkanal Luft von oben abzieht und unten in Umluftrichtung (in Fig. 6 nach rechts) in den Heizkanal 28 einbläst.

Damit wird die Förderleistung an Umluft gestützt, aber auch eine sehr wichtige Homogenisierung des Wärmeübergangs erreicht.

Wie aus Fig. 7 im Horizontalschnitt erkennbar ist, werden Werkstückkanal und Heizkanal wieder durch einen Zwischenboden 38 voneinander getrennt, der Zwischenöffnungen 39 aufweist. Diese Zwischenöffnungen sind zum einen wieder in einem bezüglich des Werkstückkanals stromauf liegenden Bereich 40 angeordnet, um eine vergleichmäßigende Wirkung wie bei dem Heizgerät 1 zu erzielen. Ein weiterer Bereich 41 des Zwischenbodens 38, der mit Zwischen­ öffnungen 39 ausgestattet ist, liegt zwischen den Ansaugöffnungen der Gebläse 33 und 35 und bewirkt in diesem Bereich noch einmal eine Warmluftinjektion aus dem Heizkanal 28 nach oben in den Werkstückkanal 27.

Das Gebläse 35 liegt im Strömungssinn von den Zwischenöffnungen 39 des Be­ reichs 41 etwas weiter abgesetzt und ist mit dem Blasstrahl noch weiter davon weggerichtet in einen Zwischenbereich zwischen den Bereichen 40 und 41, in dem keine Zwischenöffnungen vorgesehen sind. Die Luft wird also hier längs der Heizstäbe 29, 30 zum Wirkungsbereich des Gebläses 32 hin gefördert.

Es versteht sich, daß in ganz entsprechender Weise weitere Gebläse eingeschaltet werden können, die sowohl einer Stützung der Luftförderleistung wie auch einer Vergleichmäßigung der Heizleistung im Werkstückkanal dienen.

Claims (12)

1. Aufheizgerät (1) für gestreckte Werkstücke, insbesondere im erweichten Zu­ stand zu verformende Kunststoff-Profilabschnitte, mit einem Werkstückkanal (8) zur Aufnahme des Werkstücks und einem Heizkanal (9) zur Aufnahme zumindest eines Heizkörpers, die an den Enden im Sinne eines Umluftstroms und über Zwischenöffnungen (24, 25) miteinander verbunden sind und zumindest ein Ge­ bläse (13, 19) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenöffnungen (24, 25) zwischen Werkstückkanal (8) und Aufheizkanal (9) ungleichförmig längs des Umluftstroms verteilt sind, wobei ein stromauf liegender Endbereich (23) des Werkstückkanals (8) Zwischenöffnungen und zumindest ein in Strömungsrichtung nachfolgender Bereich keine, weniger oder kleine Zwischenöffnungen aufweist.

2. Aufheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstück­ kanal (8) unmittelbar über dem Heizkanal (9) verläuft, wobei die Zwischenöff­ nungen (24, 25) in einem horizontalen Zwischenboden (21) ausgebildet sind.

3. Aufheizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiz­ körper durch zumindest einen im Heizkanal längserstreckten Heizstab (10,11) gebildet ist.

4. Aufheizgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nachfolgende Bereich ohne Zwischenöffnungen ausgebildet ist und sich stromab bis zum Ende des Werkstückkanals (8) erstreckt.

5. Aufheizkanal nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstück­ kanal (8) etwa über seine stromauf liegende Längshälfte mit Zwischenöffnungen (24, 25) zum Heizkanal verbunden und im übrigen ohne Zwischenöffnungen aus­ gebildet ist.

6. Aufheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Zwischenöffnungen im stromauf liegenden Bereich des Werkstückkanals in Form von Löchern (24) ausgebildet sind.

7. Aufheizgerät nach Anspruch 6 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Löcher (24) jeweils einen mittleren Querschnittsbereich von Werkstückkanal (8) und Heizkanal (9) verbinden.

8. Aufheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Zwischenöffnungen im stromauf liegenden Bereich des Werkstückkanals in Form von längs verlaufenden Randschlitzen (25) ausgebildet sind.

9. Aufheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Werkstückkanal (8) und Heizkanal (9) an beiden Enden über jeweils ein Gebläse (13, 19) miteinander verbunden sind.

10. Aufheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem mittleren Längsbereich von Werkstückkanal (8) ein Gebläse saug­ seitig angeschlossen ist, welches in einen mittleren Bereich des Heizkanals (9) in Umluftrichtung ausbläst.

11. Aufheizgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der saugseitige Anschluß des Gebläses in der Nähe von zumindest einer Zwischenöffnung liegt.

12. Aufheizgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkanal (9) in einen von Zwischenöffnungen freien Bereich des Heizkanals (9) ausbläst.