DE3734137A1 - Luftfuehrungsvorrichtung fuer eine schweissmaschine zum verarbeiten von kunststoffolien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heißluft-Schweißmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Durch das DE-GM 75 19 431 ist eine Luftführungsvorrichtung für ein Heißluftschweißgerät bekannt, für die verschiedene Ausführungsformen von als 90°-Bogen ausgebildeten Heißluftdüsen vorgesehen sind. Die Düsen weisen zur Erzielung einer gleichmäßigen Heißluftführung beim Herstellen von Schweißnähten von mehr als 5 mm Breite wenigstens zwei in Durchströmrichtung verlaufende Führungslamellen auf. Abgesehen davon, daß die Herstellung derartiger Düsen wegen des unterschiedlichen Abstandes der Lamellen zum Krümmungsmittelpunkt und der dadurch bedingten unterschiedlichen Krümmungsform ziemlich aufwendig ist, besteht ein weiterer Nachteil darin, daß für unterschiedliche Luftgeschwindigkeiten entsprechend angepaßte Düsen benötigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heißluft-Schweißmaschine zu schaffen, deren Luftführungsvorrichtung einen gleichmäßigen Heißluftstrom liefert, einfach herstellbar und für beliebige Luftgeschwindigkeiten verwendbar ist. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Durch die Maßnahme, die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung der Wirbelkammer sehr viel größer auszubilden als die Gesamtfläche der Eintrittsöffnungen, wirkt die Wirbelkammer als ein Diffusor, in welchem die aus den radialen Durchbrüchen austretenden einzelnen Luftstrahlen unter Druckanstieg und gleichzeitiger Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit expandieren und dabei verwirbelt und miteinander zu einem sehr gleichmäßigen, vergleichsweise langsameren Luftstrom vermischt werden. Da die Austrittsöffnung den Eintrittsöffnungen genau gegenüberliegt und somit innerhalb der Wirbelkammer keine Umlenkung des Luftstromes stattfindet, tritt die erhitzte Luft als gleichmäßig gerichteter homogener Strom aus der Düse aus, wodurch punktuelle Überhitzungen an der Schweißstelle vermieden werden.

Da die in die Wirbelkammer eintretenden Luftstrahlen aufgrund der Diffusorwirkung der Wirbelkammer sowohl bei kleinen als auch bei großen Einströmgeschwindigkeiten verwirbelt und vermischt werden und innerhalb der Wirbelkammer keine Strömungsumlenkung mehr stattfindet, tritt auch bei unterschiedlichen Luftgeschwindigkeiten stets ein gleichmäßiger Luftstrom aus der Düse aus.

Wenn unter der Voraussetzung nach Anspruch 1, wonach die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung um ein Vielfaches größer als die Summe der Querschnittsflächen der Eintrittsöffnungen ist, die Wirbelkammer sich gemäß Anspruch 2 in Richtung auf die Austrittsöffnung trichterförmig verengt, so folgt daraus, daß die Wirbelkammer im Bereich der Eintrittsöffnungen einen entsprechend größeren Hohlraum als im Bereich der Austrittsöffnung bildet. In diesem Fall werden die aus den radialen Durchbrüchen austretenden Luftstrahlen in noch stärkerem Maße im Eingangsbereich der Wirbelkammer expandieren, wodurch die Diffusorwirkung der Wirbelkammer noch verstärkt ist.

Durch die Trichterform der Wirbelkammer wird der weitere wichtige Vorteil erzielt, daß der verwirbelte Luftstrom vor dem Ausströmen gebündelt wird, wodurch er genauer auf den sich keilförmig verengenden Schweißspalt gerichtet werden kann.

Durch die seitlichen Führungslappen gemäß Anspruch 3 wird ein vorzeitiges seitliches Divergieren des in den Schweißspalt gerichteten Luftstromes verhindert. Auf diese Weise wird dazu beigetragen, daß das Schweißgut über die gesamte Breite der zu bildenden Schweißnaht gleichmäßig erwärmt wird.

Da bei der erfindungsgemäßen Düse auch bei unterschiedlichen Luftgeschwindigkeiten ein gleichmäßiger Luftstrom austritt, kann die Luftführungsvorrichtung gemäß Anspruch 6 mit einem verstellbaren Luftteiler versehen werden, durch den sich die an die Schweißstelle zu liefernde Luftmenge in Abhängigkeit vom jeweiligen Wärmebedarf genau einstellen läßt.

In den Ansprüchen 7 und 8 sind vorteilhafte konstruktive Weiterbildungen des Luftteilers angegeben, wobei die trichterförmige Erweiterung der im Anspruch 8 angegebenen Schraubhülse zur Schalldämmung des aus dem Durchbruch austretenden Teilluftstromes dient.

Die Erfindung ist anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schweißmaschine mit der Luftführungsvorrichtung,

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung der Luftführungsvorrichtung,

Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung einer mit einer Prüfbohrung versehenen Düse.

Das Gehäuse der Schweißmaschine ist C-förmig ausgebildet und besteht aus einer Grundplatte (1), einem Sockel (2) und einem nicht dargestellten Arm, der in einen Kopf (3) übergeht. Auf der Grundplatte (1) ist eine vertikale Säule (4) angeordnet.

An einem am Kopf (3) befestigten Träger (5) ist eine in vertikaler Richtung federnd beaufschlagte obere Druckrolle (6) angeordnet, die mit einer an der Säule (4) angeordneten unteren Druckrolle (7) zusammenwirkt. Beide Druckrollen (6, 7) sind durch bekannte nicht dargestellte Antriebsvorrichtungen synchron zueinander antreibbar.

Am Kopf (3) ist ein bekannter und deshalb nur symbolisch dargestellter Heißlufterzeuger (8) befestigt, der über eine Schlauchleitung (9) mit einer Luftführungsvorrichtung (10) verbunden ist. Die Luftführungsvorrichtung (10) besteht aus einem Luftteiler (11), einem gebogenen Rohrstück (12) und einer Düse (13).

Der Luftteiler (11) weist eine mit Außengewinde versehene Zylinderkammer (14) auf, die mit Hilfe von zwei Ringmuttern (15, 16) auf einem abgewinkelten Haltestück (17) festgeklemmt ist, das seinerseits am Träger (5) angeordnet ist. In der umfangsseitigen Wand der Zylinderkammer (14) sind mehrere radiale Durchbrüche (18) vorgesehen. Auf der Zylinderkammer (14) ist eine Schraubhülse (19) angeordnet, deren Relativlage durch eine Stiftschraube (20) gesichert werden kann. Der obere Teil der Schraubhülse (19) ist trichterförmig erweitert, wodurch zwischen der Schraubhülse (19) und der Umfangsseite der Zylinderkammer (14) ein keilförmiger Ringspalt (21) ausgebildet ist.

Das Rohrstück (12) ist mit einem Ende fest mit der Zylinderkammer (14) verbunden. Am anderen Ende des Rohrstückes (12) ist durch eine Schraubverbindung (22) die Düse (13) angeschlossen.

Die Düse (13) weist eine zylindrische Vorkammer (23) auf, die gewissermaßen eine Verlängerung des Rohrstückes (12) bildet. In der Wand der Vorkammer (23) sind mehrere in Reihe nebeneinander angeordnete radiale Durchbrüche (24) vorgesehen, die Eintrittsöffnungen (25) für eine an der Umfangsseite der Vorkammer (23) angeordnete Wirbelkammer (26) bilden. Die Wirbelkammer (26) besteht aus einer oberen Platte (27), einer unteren Platte (28) und zwei Seitenteilen (29, 30), wobei diese Teile durch Hartlöten miteinander verbunden sind. Durch diesen Aufbau der Wirbelkammer (26) ist eine flache rechteckförmige Austrittsöffnung (31) gebildet, die den Eintrittsöffnungen (25) direkt gegenüberliegt. Die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung (31) ist um ein Vielfaches größer als die Summe der Querschnittsflächen der Eintrittsöffnungen (25).

Die Wirbelkammer (26) ist sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Ebene in Richtung auf die Austrittsöffnung (31) trichterartig verjüngt. Die Seitenteile (29, 30) stehen um ein geringes Maß über das vordere Ende der oberen Platte (27) und der unteren Platte (28) über, wodurch sie für die aus der Austrittsöffnung (31) ausströmende Luft seitliche Führungslappen (32, 33) bilden.

Durch Abschrägen des Endes der Vorkammer (23) und durch ggf. unterschiedliche Durchmesser der Durchbrüche (24) läßt sich erreichen, daß die durch die Durchbrüche (24) hindurchtretenden Luftstrahlen im wesentlichen gleich groß sind und eine gleiche Strömungsgeschwindigkeit haben.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante weist die Düse (13) eine Wirbelkammer (34) auf, in der eine senkrecht verlaufende durchgehende Prüfbohrung (35) vorgesehen ist, durch welche die Bedienungsperson die Relativlage des Schweißgutes vor dem Verschweißen überprüfen und ggf. korrigieren kann. Die Prüfbohrung (35) ist von einem mit der oberen Platte (36) und der unteren Platte (37) luftdicht verlöteten zylindrischen Ring (38) begrenzt, wodurch aus der Prüfbohrung (35) keine Heißluft austreten kann.

Vor dem Inbetriebsetzen der Schweißmaschine wird die Einstellhöhe der Schraubhülse (19) überprüft und ggf. so verändert, daß von dem vom Heißlufterzeuger (8) gelieferten kontinuierlichen Luftstrom nur so viel in das Rohrstück (12) eintritt, wie an der Schweißstelle zur Erwärmung des Schweißgutes benötigt wird. Der nicht benötigte Teil des vom Heißlufterzeuger (8) gelieferten Luftstromes tritt durch die Durchbrüche (18) in den Ringspalt (21) aus, fließt nach aufwärts und vermischt sich mit der Umgebungsluft.

Der aus der Zylinderkammer (14) in das Rohrstück (12) eintretende Luftstrom fließt in die Vorkammer (23) und tritt sodann durch die Durchbrüche (24) hindurch in Form einer Vielzahl von dünnen Luftstrahlen in die Wirbelkammer (26) ein. Da die Wirbelkammer (26) aufgrund des großen Unterschiedes der Querschnittsfläche der Austrittsöffnung (31) und der Gesamtfläche der Eintrittsöffnungen (25) als ein Diffusor wirkt, expandieren die einzelnen Luftstrahlen unter gleichzeitiger Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit und verwirbeln und vermischen sich miteinander, so daß aus der Austrittsöffnung (31) ein gleichmäßig breiter und vergleichsweise langsamer fließender Luftstrom austritt, der das Schweißgut an der Schweißstelle sehr gleichmäßig erhitzt.

Durch die Trichterform der Wirbelkammer (26) wird der Luftstrom vor dem Ausströmen aus der Austrittsöffnung (31) gebündelt, wodurch er genauer auf die sich keilförmig verengende Schweißstelle gerichtet werden kann. Durch die seitlichen Führungslappen (32, 33) wird ein vorzeitiges seitliches Divergieren des Luftstromes verhindert. Dadurch wird mit dazu beigetragen, daß das Schweißgut über die gesamte Breite der zu bildenden Schweißnaht gleichmäßig erwärmt wird.

Ähnlich wie in der Wirbelkammer (26) wird auch die in die Wirbelkammer (34) eintretende Luft verwirbelt, fließt um den Ring (38) der Prüfbohrung (35) herum, vereinigt sich hinter dem Ring (38) und tritt als ein ebenfalls gleichmäßiger Luftstrom aus der Wirbelkammer (34) aus.

Claims (8)

1. Heißluft-Schweißmaschine zum nahtförmigen Verbinden von Kunststoffolien mit einer über eine Leitung mit einem Heißlufterzeuger verbundenen, eine Düse aufweisenden Luftführungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (13) eine mit der Leitung (12) fluchtende Vorkammer (23) und eine quer zu deren Längsachse angeordnete Wirbelkammer (26) aufweist, die mehrere als radiale Durchbrüche (24) in der Wand der Vorkammer (23) ausgebildete Eintrittsöffnungen (25) und diesen gegenüberliegend eine Austrittsöffnung (31) enthält, deren Querschnittsfläche um ein Vielfaches größer ist als die Summe der Querschnittsflächen der Eintrittsöffnungen (25).

2. Heißluft-Schweißmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wirbelkammer (26) in Richtung auf die Austrittsöffnung (31) trichterförmig verengt.

3. Heißluft-Schweißmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich der Austrittsöffnung (31) vorspringende Führungslappen (32, 33) zur seitlichen Führung des Luftstromes angeordnet sind.

4. Heißluft-Schweißmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (13) auswechselbar und um die Längsachse der Vorkammer (23) drehbeweglich einstellbar ist.

5. Heißluft-Schweißmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (34) eine senkrecht verlaufende, durchgehende, gegenüber dem Hohlraum der Wirbelkammer (34) luftdicht geschlossene Prüfbohrung (35) enthält.

6. Heißluft-Schweißmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungsvorrichtung (10) einen vor der Düse (13) angeordneten einstellbaren Luftteiler (11) zur Begrenzung der in die Wirbelkammer (26; 34) zu liefernden Luftmenge aufweist.

7. Heißluft-Schweißmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftteiler (11) eine in die Leitung (12) eingesetzte Zylinderkammer (14) mit wenigstens einem radialen Durchbruch (18) und eine auf der Umfangsseite der Zylinderkammer (14) verstellbar angeordnete Abdeckhülse (19) aufweist.

8. Heißluft-Schweißmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkammer (14) mit Außengewinde versehen und die Abdeckhülse als Schraubhülse (19) ausgebildet ist, die sich trichterförmig erweitert.