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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Trocknung von einem mit einem Farbauftrag versehenen Bauteil mittels zugeführter Warmluft und eine Anordnung hierzu.
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Stand der Technik
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Bei Flugzeugen werden der Rumpf zumeist einfarbig und das Seitenleitwerk meist mehrfarbig lackiert. Zur Anwendung kommen hier Zweikomponenten-Lacke, die nach dem Aufbringen je nach Lacksystem bisher 12 bis 24 Stunden trocknen, wobei die Trocknungsdauer auch von dem eingesetzten Härter und den Umgebungsbedingungen abhängen.
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In den Lackierräumen erfolgt die Lackaufbringung, die für sich schon mehrere Stunden in Anspruch nimmt. Nach der Lackaufbringung erfolgt eine erste Lüftung des lackierten Bauteils während einer Ablüftzeit von etwa ein bis zwei Stunden, damit sichergestellt ist, dass das im Lackierraum vorhandene Luft-Lösemittel-Gemisch nicht mehr explosiv ist.
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Es erfolgt dann die Trocknung. Bei der Trocknung trocknet der Lack auf dem Bauteil bei Raumlufttemperaturen im Bereich von z. B. 20°C bis 23°C. Dabei wird dem Lackierraum permanent aufbereitete Außenluft zugeführt. Die Zulufteinbringung erfolgt in aller Regel oberhalb des Bauteils. Eine Verkürzung der Trocknungsdauer über eine Steigerung der Heizleistung ist prinzipiell möglich. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass keine zu schnelle Trocknung der Oberfläche und damit eine Oberflächenverdichtung erfolgt, wodurch das Ausdiffundieren des Lösungsmittels aus dem frisch aufgebrachten Lack erschwert werden würde.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Lacktrockungsanordnung zu schaffen, die energieeffizienter und schneller arbeitet als die bekannten Trocknungsverfahren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
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Das durch die Anordnung verwirklichte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Warmluft in einem vorgegeben horizontalem Abstand zum Bauteil im Fuß- oder Befestigungs- oder Standbereich des Bauteils impulsarm zugeführt und zur Erreichung und Erhaltung einer insbesondere oberflächenbezogen homogenen Oberflächentemperatur des Bauteils, die insbesondere höher ist als die Umgebungs- bzw. Raumlufttemperatur im Lackierraum, mittels thermischer Strömungseffekte im Wesentlichen vertikal am Bauteil entlang und/oder über die und entlang der Oberfläche des Bauteils geführt wird.
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Der Maximalwert der Bauteiloberflächentemperatur wird durch das verwendete Lacksystem begrenzt.
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Als Bauteil ist ein auf seiner Oberfläche zu lackierendes Bauteil, beispielsweise ein Flugzeugseitenleitwerk, ein Flugzeugrumpf, eine Flugzeugtragfläche oder ein Fahrzeugbauteil, wie ein Kfz-Bauteil, vorgesehen.
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Der spezielle Erfindungsgedanke besteht darin, dass nach der Lackierung an das lackierte und zu trocknende Bauteil entsprechende Luftströme herangeführt und, insbesondere impulsarm in der direkten Bauteilumgebung in einem vorgegebenen Abstand freigesetzt werden, wobei es sich gegenüber der Umgebungs- bzw. Raumlufttemperatur im Lackierraum um erwärmte Luft handelt, so dass aufgrund der Thermik ein Überströmen der Lackoberfläche des Bauteils erfolgt.
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Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass an das lackierte und zu trocknende Bauteil entsprechende Luftströme herangeführt und impulsarm in der direkten Bauteilumgebung in einem vorgegebenen Abstand freigesetzt werden, wobei es sich gegenüber der Umgebungs- bzw. Raumlufttemperatur im Lackierraum um erwärmte Luft handelt, so dass aufgrund der Thermik ein Überströmen der Oberfläche des Bauteils erfolgt. Dabei erfolgt die Luftzuführung vorteilhafter Weise so, dass erwärmte Luft in entsprechender Menge das Bauteil überstreicht und die aus dem Lack ausdiffundierende Feuchtigkeit und/oder das Lösungsmittel abgeführt wird. Die Trocknung erfolgt dabei gesteuert so, dass die Bauteiloberfläche bzw. die Lackoberfläche optimal so temperiert, dass ein schneller Feuchtigkeits- und/oder Lösemittelaustritt ohne ein Verschließen der Lackoberfläche erfolgen kann.
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Dies gelingt insbesondere aufgrund der vorteilhaften Anordnung der Luftausströmungsquelle. Hierzu ist vorgesehen, dass als Luftausströmungsquelle mindestens eine in einem horizontalen und/oder vertikalen Abstand zum Bauteil angeordnete, etwa bodenparallel verlaufende und/oder annähernd horizontal verlaufende Luftquelle verwendet wird. Bevorzugter Weise wird als Luftausströmungsquelle ein Rohrabschnitt und/oder ein Schlauchabschnitt verwendet wird, der in einem Abstand, gemessen zwischen der Mittellängsachse des Rohr- oder Schlauchabschnittes und der Oberfläche des Bauteils von ≤ 1 m, insbesondere von 0,5 m und weniger, angeordnet wird.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass erwärmte Luft in entsprechender Menge (≤ 2000 m3/(hlfm)) im unteren Bauteilbereich über annähernd horizontal verlaufende Luftausströmquellen zugeführt wird. Das heißt, dass über Luftaussströmquellen 16 insgesamt eine Luftmenge von ≤ 2000 m3 pro Stunde und pro laufendem Meter Bauteillänge in Bezug auf seine horizontale Längserstreckung zugeführt wird. Die einzelnen Luftausströmquellen verlaufen hierbei, vorzugsweise linienförmig, entlang des Bauteils in einem horizontalen Abstand zum Bauteil, der, gemessen von der Bauteilaußenkante als horizontaler Abstand der Bauteilaußenkante, insbesondere bei einem Bauteil mit etwa rechteckigem Querschnitt, oder als horizontaler Abstand eines Bauteilaußenbereichs im Bereich der größten horizontalen Bauteilerstreckung, insbesondere bei einem Bauteil mit etwa rundem, ovalem oder elliptischem Querschnitt, und der jeweiligen Luftausströmquelle, bevorzugterweise gemessen als Abstand Bauteiloberfläche-Mittelachse des die Luftausströmquelle bildenden Rohr oder Schlauchabschnitts, ≤ 1 m ist. Die Luftausströmung an einer Luftausströmquelle erfolgt impulsarm mit einer Ausströmgeschwindigkeit ≤ 1 m/s, die angrenzend an den Luftausströmschlitz an den Luftausströmschlitz oder an den Luftausströmöffnungen gemessen wird.
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Bevorzugterweise wird als Luftausströmungsquelle eine in einem horizontalen und/oder vertikalen Abstand zum Bauteil angeordnete, etwa bodenparallel verlaufende und/oder annähernd horizontal verlaufende Luftquelle verwendet.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird eine speziell ausgebildete Anordnung verwendet, wie sie in Anspruch 1 angegeben ist.
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Hierbei ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Luftausströmungsquellen vorgesehen sind, mit denen die Warmluft in einem vorgegebenen horizontalen Abstand zum Bauteil im Fuß- oder Befestigungs- oder Standbereich des Bauteils impulsarm zugeführt und zur Erreichung und Erhaltung einer, insbesondere oberflächenbezogen homogenen, Oberflächentemperatur des Bauteils mittels thermischer Strömungseffekte im Wesentlichen vertikal am Bauteil entlang geführt wird. Hierdurch wird erreicht, dass durch optimale Anordnung der Luftausströmungsquellen eine optimale, insbesondere homogene Oberflächentemperatur erreicht wird.
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Zur impulsarmen Ausströmung der Warmluft ist bevorzugter Weise vorgesehen, dass als Luftausströmungsquelle ein Rohrabschnitt mit einem rohrabschnittachsparallelen Ausströmungsschlitz, ein Rohr- oder Schlauchabschnitt mit einer Vielzahl von auf den Umfang verteilten Luftaustrittsöffnungen oder ein Schlauchabschnitt mit luftdurchlässiger Oberfläche vorgesehen ist.
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Der Schlauchabschnitt kann beispielsweise eine luftdurchlässige Kunstfaseroberfläche, eine Zellstoffoberfläche oder ein anderes zum impulsarmen Luftdurchtritt geeignetes Oberflächenmaterial aufweisen. Anstelle eines Ausströmschlitzes kann auch eine Vielzahl einzelner Ausströmöffnungen (Düsen), die in einem Kanalteil angeordnet sind, verwendet werden.
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Grundsätzlich wird angestrebt, dass die Oberflächentemperaturverteilung des zu trocknenden Bauteils homogen ist, damit der Trocknungsvorgang für das gesamte Bauteil gleichmäßig erfolgt. Die Positionierung der Zuluftdurchlässe (Schläuche etc.) erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit der Bauteilgeometrie.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in der für die Trocknung vorgesehenen Trocknungsposition, bevorzugterweise auf jeder Bauteillängsseite, mindestens ein Rohr- oder Schlauchabschnitt im Bereich der Bodenfläche angeordnet ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind dann in Bezug auf die vertikale Bauteilhöhe voneinander beabstandet weitere Rohr- oder Schlauchabschnitte an allen Bauteillängsseiten etwa bodenparallel angeordnet.
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Für den Fall, dass ein zu trocknendes Bauteil einen kreisförmigen oder ovalen oder ähnlichen Querschnitt aufweist, ist vorgesehen, dass mindestens ein Rohrabschnitt boden- oder unterseitig und bevorzugterweise auf jeder Bauteillängsseite mindestens je ein weiterer Rohr- oder Schlauchabschnitt angeordnet ist.
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Hierdurch wird eine Oberflächenüberströmung der zylinderförmigen Bauteiloberfläche erzeugt, die sich zwar im oberen, d. h. also bodenentfernten Abschnitt der Außenoberfläche ablöst, wobei sich jedoch mindestens ein Rückströmwirbel ergibt, der zu einer Oberflächenüberströmung der gesamten frisch lackierten Bauteiloberfläche führt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in rein schematischer Darstellung:
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1 und 2 eine erfindungsgemäße Anordnung zum Trocknen eines lackierten Bauteils in einer Seitenansicht und einer Ansicht von vorne, und
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3 bis 6 weitere erfindungsgemäße Anordnungen zum Trocknen eines lackierten Bauteils in einer Seitenansicht.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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In 1 und 2 ist eine Anordnung 100 zum Trocknen in einem nur angedeuteten Lackierraum 10 dargestellt. Bei einem solchen Raum kann es sich um den Lackierraum selbst oder um einen weiteren Raum zur Nachbearbeitung bzw. Trocknung eines Bauteils 11 handeln. Das Bauteil 11, das eine größere Höhenerstreckung H als Breite B aufweist, ist über eine geeignete Halterung 12 in einem vorgegebenen vertikalen Abstand AV zur Bodenfläche 13 in einer vertikalen Ausrichtung V gehalten, wobei die Halterung 12 so gestaltet ist, dass sie eine Luftumströmung des Bauteils 11 ausgenommen an den Berührungsflächen mit dem Bauteil 11 nicht behindert.
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Außerhalb des Lackierraums 10 ist ein Luftaufbereiter 14 angeordnet, mit dem Luft verdichtet und erwärmt sowie be- bzw. entfeuchtet werden kann, und zwar zur Bereitstellung von Trocknungsluft, die dem Lackierraum 10 zugeführt wird. Dabei wird die Trocknungsluft dem Lackierraum 10 über ein Kanalsystem 15 zugeführt, das sich in den Lackierraum 10 erstreckt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung sieht vor, dass die über das Kanalsystem 15 herangeführte Trocknungsluft dem Bauteil 11 zugeführt wird, indem als Quelle für die Trocknungsluft eine in einem horizontalen und/oder vertikalen Abstand AQH, AQV (gemessen zwischen der Mittellinie oder Mittellängsachse M der Luftströmungsquelle 16 und der Oberfläche 20 und/oder der Unterkante 23 des Bauteils 11) zum Bauteil 11 angeordnete, etwa bodenparallel verlaufende oder annähernd horizontal verlaufende Luftströmungsquelle 16 verwendet wird.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind als Luftquelle je ein Rohrabschnitt 17A, 17B vorgesehen, der jeweils einen rohrabschnittsachsparallelen Ausströmschlitz 18 aufweist, aus dem die Luft mit möglichst geringer Ausströmgeschwindigkeit LV auf das Bauteil 11 zuströmt und dieses bis zu seiner Oberkante überstreicht. Das Überstreichen wird dadurch erreicht, dass die vom Luftaufbereiter 14 zur Verfügung gestellte und über das Kanalsystem 15 der Luftausströmungsquelle 16 zugeführte Luft erwärmt ist, so dass sich am Bauteil eine natürliche Konvektionsströmung ergibt, die dazu führt, dass das Bauteil zur Erwärmung der Oberfläche 20 überströmt wird. Die Rohrabschnitte 17A, 17B weisen zueinander einen horizontalen Mittelabstand AQH2 auf.
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Wenn sich dann eine Erwärmung der Oberfläche 20 eingestellt hat, diffundiert aus der Bauteiloberfläche 20 des Bauteils 11, das vorher mit einem entsprechenden Farbauftrag 20A versehen wurde, bzw. aus der Oberflächenschicht des Farbauftrages 20A ein verwendetes Lösemittel und/oder auch Feuchtigkeit aus und wird vom Luftstrom 21 abgeführt. Der Lackierraum 10 verfügt über in der Zeichnung nicht dargestellte Luftabführungseinrichtungen, die die lösemittel- und/oder feuchtigkeitsbefrachtete Luft aus dem Lackierraum 10 abführen.
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Ziel der Anordnung ist es, bauteilnah einen Luftstrom 21 so zu freizusetzen, dass dieser das Bauteil 11 optimal trocknet und im Hinblick auf Erwärmung der Oberfläche 20 und damit des Farbauftrages 20A auf dem Bauteil 11 eine optimale Oberflächentemperatur erzeugt, die ein Ausdiffundieren von Lösemittel und Feuchtigkeit zulässt und zu einer schnellen Durchtrocknung des Farbauftrages 20A führt. Diese Bedingungen müssen nur in Bauteilnähe erreicht werden, während der gesamte Lackierraum 10 eine nicht erwärmte Umgebungs- oder Raumtemperatur aufweisen kann.
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Um dies zu erreichen, kann anstelle des Rohrabschnitts 17A, 17B mit dem Ausströmschlitz 18 ein Rohrabschnitt verwendet werden, der anstelle eines Ausströmschlitzes eine Vielzahl von aus dem Umfang verteilten Luftaustrittsöffnungen (angedeutet bei 22) aufweist oder der Abschnitt kann alternativ als Schlauchabschnitt mit einer luftdurchlässigen Oberfläche ausgebildet sein. Hier ist ein luftdurchlässiges Kunststofffaser- oder Naturfasergewebe, ein Zellstoffgewebe oder ein anderes zum impulsarmen Luftdurchtritt geeignetes Material vorzusehen.
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Bei der Anordnung 100 gem. 1 ist vorgesehen, dass die beiden nebeneinander angeordneten Rohrabschnitte 17A, 17B in einem vertikalen Abstand AQV zur Unterkante 23 des Bauteils 11 und in einem horizontalen Abstand AQH2 bezüglich ihrer Mittellinien zueinander angeordnet sind. Der Abstand AQV kann ggf. auch negativ werden, d. h. die Luftausströmquellen sind oberhalb der Unterkante des Bauteils (20) angeordnet, wenn die Platzverhältnisse dies erfordern. Im Allgemeinen ist jedoch eine Anordnung unterhalb der Bauteilunterkante anzustreben.
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In den 3 bis 6 sind alternative Ausführungsformen dargestellt.
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Gemäß 3 ist vorgesehen, dass gegenüber 1 der horizontale Abstand AQH der beiden Rohrabschnitte 17A, 17B zueinander vergrößert ist. Demgegenüber ist der Abstand AQV zur Unterkante 23 des Bauteils 11 verkleinert.
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Bei der Ausführungsform der Anordnung 100 gemäß 4 ist vorgesehen, dass noch zusätzliche Rohrabschnitte 17C, 17D parallel angeordnet werden, was den Vorteil hat, dass insgesamt ein quantitativ größere Luftstrom mit gleicher oder kleinerer Luftgeschwindigkeit LV an das Bauteil 11 herangeführt wird.
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Bei der Ausführungsform der Anordnung 100 gemäß 5 ist wiederum der horizontale Abstand AQH2 der Rohrabschnitte 17A, 17B zueinander vergrößert und zusätzlich sind Rohrabschnitte 17E, 17F in einem horizontalen Abstand ABH3 zum Bauteil 11 und in einem großen Abstand AQV2 zur Bodenfläche 13 jeweils an einer Seite des Bauteils 11 ABH angeordnet. Hier kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass trotz der eintretenden Abkühlung des Luftstroms 21 eine noch gleichmäßigere Temperaturverteilung an der Oberfläche 20 des Bauteils 11 erreicht wird. Der Luftstrom 21 ist der Thermikluftstrom, der, ausgehend von den Luftausströmquellen 17A und 176 das Bauteil 11 vertikal überströmt. Die Abkühlung resultiert aus der Induktion von (kälterer) Umgebungsluft in die Thermikströmung
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Bei der Ausführungsform der Anordnung 100 gemäß 6 ist als beispielhaftes Bauteil 11 ein Flugzeugrumpf im Lackierraum 10 angedeutet, von dem nur die äußere Umrisslinie 25 bei einer Schnittdarstellung dargestellt ist. Um das Bauteil 11 sind als Luftausströmquelle 16 je ein Rohr- oder Schlauchabschnitt 17A, 17B, 17C, 17D in einem lotrechten Abstand ABL, gemessen zwischen der Mittellängsachse des Rohr- oder Schlauchabschnittes und der Bauteiloberfläche 20, zwischen der Außenseite der Luftausströmungsquelle 16 und dem Bauteil 11 angeordnet, wobei jeder Abschnitt jeweils entweder einen rohrabschnittsachsparallelen Ausströmschlitz 18 oder bevorzugterweise umlaufend angeordnete Luftausströmöffnungen 22 aufweist, woraus die Luft mit möglichst geringer Ausströmgeschwindigkeit LV auf das Bauteil 11 zuströmt und dies bis in den Bereich seiner Oberseite überstreicht. Das Überstreichen wird dadurch erreicht, dass die von einem nicht dargestellten Luftaufbereiter zur Verfügung gestellte und über ein Kanalsystem der jeweiligen Luftausströmungsquelle 16 zugeführte Luft erwärmt wird, so dass sich am Bauteil 11 eine natürliche Konvektionsströmung ergibt, die dazu führt, dass das Bauteil 11 bevorzugterweise homogen oder nahezu homogen, d. h. mit geringen Differenzen im Hinblick auf die Oberflächentemperatur zur Erwärmung der Oberfläche 20 umströmt wird.
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Wie bereits erläutert, führt die Erwärmung der Oberfläche 20 dazu, dass Lösemittel und/oder Feuchtigkeit aus der Oberflächenschicht des Farbauftrages 20a abgeführt und mittels des Luftstroms 21 vom Bauteil 11 weg zu einem nicht dargestellten Abzug geführt wird.
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Die Anordnung der Luftausströmquelle 16 ist dabei so, dass die in der Zeichnungsebene jeweils rechts und links außen angeordneten Luftausströmquellen 16 (Rohrabschnitten 17A, 17D) in einem vorgegebenen horizontalen Abstand AQH zwischen der Luftausströmquelle 16 und der Bauteiloberfläche in Bezug auf den runden oder ovalen Querschnitt im mittleren Bauteiloberflächenbereich 25 angeordnet sind. Hierdurch ist sichergestellt, dass in erster Linie die für die Ausbildung einer Konvektionsströmung an der Bauteiloberfläche 20 notwendige Luft bereit gestellt wird, ohne dass die Notwendigkeit der Gesamterwärmung des Lackierraumes besteht. Dies ist nicht nur energetisch vorteilhaft, sondern auch sinnvoll, damit sich die notwendige Konvektionsströmung einstellt, was darauf beruht, dass der zum Bauteil 11 entsprechend zugeführte Luftstrom gegenüber der Raumlufttemperatur im Lackierraum 10 erwämte Luft ist, so dass sich aufgrund der Thermik ein Überströmen der Oberfläche 20 und damit des Farbauftrages 20a des Bauteils 11 erfolgt. Weitere Trocknungsluft wird über die weiteren Rohrabschnitte 17B, 17C bereit gestellt, die ebenfalls in einem Abstand ABL zur Bauteiloberfläche 20 angeordnet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Anordnung
- 10
- Lackierraum
- 11
- Bauteil
- 12
- Halterung
- 13
- Bodenfläche
- 14
- Luftaufbereiter
- 15
- Kanalsystem
- 16
- Luftausströmungsquelle
- 17A, 17B, 17C, 17D, 17E, 17F
- Rohr- oder Schlauchabschnitte
- 18
- Ausströmschlitz
- 19
- Oberkante
- 20
- Oberfläche
- 20A
- Farbauftrag
- 21
- Luftströmung
- 22
- Öffnung
- 23
- Unterkante
- 24
- Oberseite
- 25
- Umrisslinie
- H
- Hohe
- B
- Breite
- AV
- vertikaler Abstand
- AQV
- vertikaler Abstand Luftströmungsquelle
- AQH, AQH2
- horizontaler Abstand Luftströmungsquelle
- LV
- Luftgeschwindigkeit
- ABH
- horizontaler Abstand Luftausströmungsquelle-Bauteil
- ABL
- lotrechter Abstand Luftausströmungsquelle-Bauteil
- M
- Mittellängsachse
