DE19906751A1 - Aufheizgerät - Google Patents
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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.
Priority Applications (1)
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DE19906751B4 DE19906751B4 (de) | 2016-06-02 |
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DE19906751.1A Expired - Fee Related DE19906751B4 (de) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | Aufheizgerät |
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DE19906751B4 (de) | 2016-06-02 |
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