DE3016437A1

DE3016437A1 - Durchlaufkabine zur waermebehandlung einer oberflaechenschutzschicht, insbesondere einer lack- oder emailschicht

Info

Publication number: DE3016437A1
Application number: DE19803016437
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 7030 Böblingen Schmid
Original assignee: Eisenmann Kg Maschinenbau & Co 7030 Boeblingen GmbH; Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Eisenmann Maschinenbau KG (komplementaer Eisenman
Priority date: 1980-04-29
Filing date: 1980-04-29
Publication date: 1981-11-05
Also published as: DE3016437C2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Hans Langosch.' Df.-lng.HeinzHosenthien 7000 Stuttgart 1 Herdweg 62 "telefon (07 i 1) 296523 "" '"

~ς ~ J016437

Anmelderin:

Firma

Eisenmann KG

Maschinenbau-Gesellschaft mbH & Co, Tübingerstr. 81
7030 Böblingen

Durchlaufkabine zur Wärmebehandlung einer Oberflächenschutzschicht, insbesondere einer Lack- oder Emailschicht

Die Erfindung betrifft eine Durchlaufkabine zur Wärmebehandlung einer Oberflächenschutzschicht, insbesondere einer Lack- oder Emailschicht, durch die die mit Lack oder Email beschichteten Werkstücke mit einer Fördervorrichtung von einem Eingang zu einem

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Ausgang hindurchbewegt werden und die mit Infrarotstrahlern bestückt ist. Der Einsatz von Infrarotstrahlern eignet sich ganz besonders bei der Verarbeitung von Pulverlacken, sei es ein Epoxi-Pulver, ein Polyester-Pulver oder ein anderer Pulverlack oder katalysiertes Material. Es ergibt sich eine erhebliche Betriebskostenersparnis, man benötigt nur eine kurze Aushärtzeit, dabei wird die Beschichtung in einem gewünschten zeitlichen Verlauf aufgeheizt, ohne daß das Werkstück selbst wesentlich erwärmt wird, Die für den Erwärmungsprozeß verwendete IR-Strahlung beschränkt sich in der Regel auf einen Wellenlängenbereich von 0,85- A Mm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchlaufkabine zu schaffen, mit der weitgehend unabhängig von der Formgebung des Werkstückes eine optimale Wärmebehandlung der Schicht durchgeführt werden kann, so daß trotz einfacher Bauweise eine hohe Qualität und eine hohe Durchlaufleistung bei geringen Betriebskosten gegeben sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Infrarotstrahler gruppenweise auf beweglichen Trägern installiert und mindestens die Gruppen einzeln steuerbar sind. Dabei sind die Strahler an den Wänden eines umfangsmäßig nahezu

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geschlossenen Kanal es angeordnet. Durch die Regelbarkeit der einzelnen Strahlergruppen bzw. Strahler und ihre dem Werkstück angepaßte räumliche Anordnung läßt sich eine diffuse Strahlung erreichen, so daß Strahlungsschatten weitgehend vermieden sind. Die Lack- bzw. Emailschicht wird gleichmäßig erwärmt. Insbesondere kann der Temperaturverlauf günstig so gestaltet werden, daß eine hohe Aufheizgeschwindigkeit bis zu einer Verlaufphase gegeben ist, so daß der Verlauf des Pulverlackes bzw. des Emails bei möglichst niedriger Viskosität stattfindet. Dabei kann die Temperatur sehr genau eingehalten werden und die Objekttemperatur kann dicht unterhalb der kritischen oberen Grenze angesetzt werden, so daß die Einbrennzeit kurz und die Energieverlustrate gering ist. Auch der Temperatursprung zwischen der Verlaufphase und der Vernetzungsphase kann entsprechend rasch herbeigeführt werden. Dazu können die in Förderrichtung hintereinander angeordneten Gruppen entsprechend ein- und ausgeschaltet werden, die Energiedichte der einzelnen Strahler kann geregelt werden, wobei die Regelung über den Kanalquerschnitt entsprechend den Werkstücken unterschiedlich vorgenommen werden kann. Insbesondere lassen sich die Verhältnisse optimieren durch die richtige Wahl der Abstände der Strahler zum Werkstück und durch deren

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Atiordnung in Förderricbtung. Strahlerlose Zonen können sich abwechseln mit Erhitzungszonen, so daß die Werkstückdichte berücksichtigt werden kann und Werkstücke mit unterschiedlichen Wandstärken eine gleichmäßige

Erwärmung erfahren, so daß Temperaturdifferenzen unterhalb 10 C bleiben, die vom Pulver ohne Qualitätseinbuße bewältigt werden.

Von wesentlichem Vorteil ist es, wenn die Fördervorrichtung in Form einer Sehlaufe angeordnet ist und der Eingang und der Ausgang nebeneinander liegen, vorzugsweise durch eine Öffnung in einer Kabinenwand gebildet sind. Dadurch lassen sich Strahlungsverluste auf einem Minimum halten, die Kabine baut klein, die Durchlaufzeiten sind besonders kurz.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Träger als Schubeinheiten ausgebildet, die mindestens in Förderrichtung einzeln verschiebbar sind, dabei können Gleitführungen oder Rollführungen verwendet werden. Zweckmäßig sind die Schubeinheiten durch im Querschnitt U-förmige Schienen geführt und an diesen feststellbar. Die Schienen selbst sind wieder quer zur Förderrichtung verstellbar, so daß jede Gruppe in zwei zueinander senkrechten Richtungen gegenüber dem Werkstück verstellbar ist.

Auf jedem Träger sind mehrere Strahler über- bzw. nebeneinander angeordnet, ihre Strahlungsseiten

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bilden eine zur Förderrichtung parallele Fläche. Nach der Erfindung brauchen nicht alle Kanalwände aus Strahlern zu bestehen, diese können teilweise durch Reflektoren einsetzt sein, /iwc ckmäßigerweise sind die Strahler an den Seitenwänden des Kanales, einander gegenüberliegend, angeordnet und die Deckenseite und die Bodenseite sind mit Reflektoren ausgestattet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanal allseitig von Lufträumen umgeben, an der Decke befindet sich ein Abzugsschacht, im Bereich des Bodens ist ein Lufteinlaß vorgesehen. Der Abzugsschacht steht mit einer Öffnung im Boden in Verbindung, um einen regelbaren Umluftanteil vorzusehen. Dadurch ergibt sich eine vertikale Umluftströmung, durch die die Gleichmäßigkeit der Temperaturverhältnisse günstig beeinflußt werden kann.

Entsprechend der gewünschten Temperierung ist der Kanal in Durchlaufrichtung gesehen in mehrere im Abstand voneinander angeordnete Abschnitte unterteilt, so daß mindestens vier Zonen gebildet werden, nämlich eine erste Zone für die rasche Aufheizung auf z.B. 80 - 130°, eine zweite Zone, in der diese Temperatur gehalt* ird zur Verflüssigung des Pulvers und der e prechenden Filmbildung (Verlauf- und Entgasungszo , eine dritte Zone zur weiteren

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Aufheizung auf etwa 180 - 220⁰C und schließlich eine vierte Zone zur vollständigen Aushärtung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die beispielsweise Ausführungsformen darstellt, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung

der Kabine in einem Querschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine

Kabine gemäß der Linie II - II in Fig. 3 in schematischer

Darstellung,

Fig. 3 eine Draufsicht hierzu ohne

Sauggebläse und Abzugsschacht,

Fig. 4 einen Schnitt hierzu gemäß der Linie IV - IV in Fig. 3,

i'ig. 5 und 6 weitere Darstellungen von Kabinen in schematischen Draufsichten,

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Anordnung von parallelen

Reflektorflächen im Bereich des Ein- und Auslaufs der Kabine.

Die Durchlaufkabine hat z.B. rechteckigen Querschnitt mit Außenwänden 1,2, einem Boden 3 und einer Decke 4. In dieser Kabine befindet sich, von Lufträumen um-

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geben, ein Kanal 5, der umfangsmäßig mindestens nahezu geschlossen ist und dessen Seitenwände 6,7 mindestens teilweise durch Infrarotstrahler 8 gebildet sind, die sich auch an der Deckenseite 9 und auf der Bodenseite 10 fortsetzen können, es sei denn, hier sind, wie in Fig. 4 gezeigt, Reflektoren 11 eingesetzt. Im Bereich des Bodens 3 befinden sich in den Außenwänden 1,2 Frischlufteinlässe 12 und an der Decke 4 ist ein Abzugsschacht 13 vorgesehen. Am Boden 3 befindet sich eine Öffnung 14, die über eine Leitung 15 mit dem Abzugsschacht 13 verbunden ist, so daß über Durchbrüche 16 in der Bodenseite 10 des Kanales 5 Umluftanteile durchtreten können. Durch die Kabine wird von einem Eingang 17 zu einem Ausgang 18 über eine schematisch dargestellte Fördervorrichtung 19 ein strichpunktiert wiedergegebenes Werkstück 20 hindurchgeführt, auf dessen Oberfläche der Pulverlack bzw. Pulver- oder Naßemail aufgebracht ist. Der Kabine mit dem Eingang 17 ist z.B. eine entsprechende, nicht näher dargestellte elektrostatische Pulverbeschichtungseinrichtung vorgeschaltet oder entsprechend eine Vorrichtung zur Aufbringung der Naß- oder Trockenemailschicht bei einer Kabine für die Emaileinbrennung.

Wie sich insbesondere aus den Fig. 2 bis 4 ergibt, sind die Infrarotstrahler 8 gruppenweise zusammengefaßt, es sind jeweils vier Strahler 8 übereinander

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auf einem Träger 21 befestigt, der in Förderrichtung (Pfeil 22) in im Querschnitt U-förmigen Schienen 23,24 bzw. 25,26 verschieb- und an beliebiger Stelle festklemmbar ist. Die Schienen 23,24 bzw. 25,26, sind wieder zu Einheiten zusammengefaßt, die in Führungen 27 quer zur Förderrichtung gemäß Pfeil 22 verschoben werden Können, so daß der Kanal 5 in im Abstand voneinander angeordnete Abschnitte 28,29 (siehe Fig. 5 und 6) aufgeteilt werden kann und die Kanalbreite 30 an die Abmessungen des Werkstückes 20 und anderen Erfordernissen angepaßt werden kann. Die Strahlungsseiten 31 der Strahler 8 sind aufeinander zugerichtet, die Strahler 8 liegen zweckmäßigerweise einander gegenüber.

An der Decke 4 befindet sich ein Sauggebläse 32, das ein entsprechendes Druckgefälle zwischen den Frischlufteinlässen 12 bzw. den Durchbrüchen 16 und dem Abzugsschacht 13 erzeugt.

Die Werkstücke 20 werden mit der Fördervorrichtung 19 zweckmäßig in Form einer Schlaufe 33 durch die Kabine hindurchgeführt, wobei der Eingang 17 und der Ausgang 18 nebeneinanderliegen und durch eine gemeinsame Öffnung 34 in einer Kabinenwand 35 gebildet werden können. Die Strahlungsseiten 31 der Strahler 8 liegen wie gesagt zweckmäßig einander gegenüber oder sind so ausgerichtet, daß Strahlungsverluste durch

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Strahlungsaustritt am Eingang 17 oder Ausgang 18 bzw. an der Öffnung 34 vermieden werden. Gegebenenfalls können entsprechende Reflektoren angeordnet sein. Als besonders günstige Anordnungen haben sich die nach Fig. 5 und 6 erwiesen.

Die in der Regel metallischen Werkstücke 20 tragen am Eingang 17 eine Lackpulverschicht, die durch eine elektrostatische Pulverbeschichtungseinrichtung aufgebracht worden ist. Der Abschnitt 28 bildet eine erste Zone, in der die Lackschicht auf etwa 80 bis 130⁰C aufgeheizt wird, so daß sich die Schicht schließt und eine homogene Verfilmung eintritt. In einer zweiten Zone zwischen den Abschnitten 28 und 29 vollendet sich die Filmbildung, ebenso eine Entgäsung. Der Abschnitt 29 gibt eine dritte Zone wieder, in der die rasche weitere Aufheizung auf 180 - 220 C erreicht wird, bei der die Aushärtung und Resttrocknung einsetzt und gegebenenfalls in einer vierten Zone bis zum Ausgang 18 vollendet wird. Die Temperaturverläufe in den einzelnen Zonen lassen sich durch die Infrarotstrahler 8 durch deren Abstandsanordnung und elektrische Versorgung angepaßt an die Art des Lackpulvers und die Gestaltung des Werkstückes 20 exakt steuern.

Bei einer entsprechenden Durchlaufkabine zum Einbrennen von Naß- oder Trockenemail können entspre-

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chende Temperaturzonen vorgesehen und temperaturgeregelt sein mit allerdings dem Emailierverfahren angepaßten Temperaturniveau.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform sind zur Herabsetzung von Strahlungsverlusten an den beim Einlauf 36 und beim Auslauf 37 angeordneten Strahlern 8 lief lektorflächen 38 angeordnet,, die einmal senkrecht zu den wärmeabstrahlenden Strahlerelementen der Strahler 8 gerichtet sind und gleichzeitig auch senkrecht zur Durchlaufrichtung 39 durch die Kabine.

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Claims

Patentansprüche

1. JDurchlaufkabine zur Wärmebehandlung einer Oberflächenschutzschicht, insbesondere einer Lack- oder Emailschicht , durch die die mit Lack bzw. Naß- oder Trockenemail beschichteten Werkstücke mit einer Fördervorrichtung von einem Eingang zu einem Ausgang hindurchbewegt werden und die mit Infrarot-Strahlern bestückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Strahler (8) gruppenweise auf beweglichen Trägern (21) installiert und mindestens die Gruppen einzeln steuerbar sind.

2. Kabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler (8) Wände (6,7 bzw. 9,10) eines umfangsmäßig nahezu geschlossenen Kanales (5) abgeben.

3. Kabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung (19) in Form einer Schlaufe (33) angeordnet ist und der Eingang (17) und der Ausgang (18) nebeneinanderliegen.

4„ Kabine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (17) und der Ausgang (18) durch

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eine öffnung (34) in einer Kabinenwand (35) gebildet sind.

5. Kabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (21) als Schubeinheiten ausgebildet sind, die mindestens in Förderrichtung (Pfeil 22) einzeln verschiebbar sind.

6. Kabine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubeinheiten durch im Querschnitt U-förmige Schienen (23,24; 25,26) geführt und an diesen feststellbar sind.

7. Kabine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (23,24; 25,26) quer zur Förderrichtung (Pfeil 22) verstellbar sind.

8. Kabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Träger (21) mehrere Strahler (8) über- bzw. nebeneinander angeordnet sind, deren Strahlungsseite (31) eine zur Förderrichtung (Pfeil 22) parallele Fläche bildet.

9. Kabine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler (8) mindestens einen Teil der Seitenwände (6,7) des Kanales (5) bilden und die

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Deckenseite (9) und die Bodenseite (10) mit Reflektoren (11) versehen ist.

ΙΟ» Kabine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (5) allseitig von Lufträumen umgeben ist und an der Decke (4) ein Abzugsschacht (13) und im Bereich des Bodens (3) . Lufteinlässe (12) vorgesehen sind.

H₀ Kabine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugsschacht (13) für einen regelbaren Umluftanteil über eine Leitung (15) mit einer Öffnung (14) im Boden (3) in Verbindung steht.

12. Kabine nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet,

daß im Bereich der Decke (4) ein Sauggebläse (32) installiert ist, um Frischluft zwischen den Wänden (1,6 bzw. 2,7) der Kabine und des Kanals (5) und Umluft durch das Kanalinnere zum Abzugsschacht (13) zu fördern.

13. Kabine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (5) in Förderrichtung (Pfeil 22) gesehen in mehrere, im Abstand voneinander angeordnete Abschnitte (28,29) unterteilt ist.

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14. Kabine nach Anspruch 4 und 13, dadurch gekennzeich net, daß ein Strahlerpaar mit ihren Strahlungsseiten (31) gegeneinander gerichtet der Öffnung (35) gegenüberliegt.

15. Kabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler (8) mit ihren Strahlungsseiten (31) von Eingang (17) und Ausgang (18) abgewandt bzw. gegenüber diesen abgedeckt sind.

16. Kabine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Einlauf (36) und/oder am Auslauf (37) der Kabine zur Herabsetzung von
Strahlungsverlusten Reflektorflächen (38) vorgesehen sind.

17. Kabine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Reflektorflächen (38) mehrere zueinander parallel und etwa senkrecht zur Durchlaufrichtung (39) verlaufende Flächen vorgesehen sind.

18. Kabine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen senkrecht zu den Heizelementen
der Strahler (8) am Einlauf (36) und/oder am
Auslauf (37) gerichtet sind. (Fig. 7).

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