DE3734137C2 - - Google Patents
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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.
Durch die DE-OS 14 79 840 ist eine Vorrichtung zum
Trennschweißen von Kunststoffolien bekannt, die eine
Heizluftdüse mit einem eine Vorkammer bildenden Längskanal
und eine Mehrzahl von rechtwinklig zu diesem verlaufenden
Austrittsbohrungen aufweist. Es wurden bei
dieser Düse keine Maßnahmen getroffen, um eine Vergleichmäßigung
des durch die Austrittsbohrungen hindurchströmenden
Luftstromes zu erzielen.
In der DE-OS 32 06 804 sind zwei unterschiedlich gestaltete
Heißluftdüsen beschrieben, bei denen zum gleichzeitigen
Erreichen des Schmelzpunktes zweier aus unterschiedlichem
Kunststoff bestehender Werkstückteile eine
entsprechende Aufteilung der Luftmengen bewirkt wird.
Auch bei diesen bekannten Düsen wurden keine Maßnahmen
getroffen, um die verschiedenen Heißluftströme unabhängig
von der Strömungsgeschwindigkeit zu vergleichmäßigen.
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 5 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 6 und 7 sind vorteilhafte konstruktive
Weiterbildungen des Luftteilers angegeben, wobei die
trichterförmige Erweiterung der im Anspruch 7 angegebenen
Schraubhülse zur Schalldämmung des aus dem
Durchbruch austretenden Teilluftstromes dient.
Die Erfindung ist anhand zweier in der Zeichnung
dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigt
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 (7)
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, daß in der Wand der Vorkammer (23)
als Eintrittsöffnungen (25) zur Wirbelkammer (26)
dienende radiale Durchbrüche (24) angebracht sind,
und daß die Wirbelkammer (26) eine den Eintrittsöffnungen
(25) gegenüberliegende Austrittsöffnung
(31) aufweist, 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 Luftführungsvorrichtung (10) einen vor der Düse
(13) angeordneten einstellbaren Luftteiler (11) zur
Begrenzung der in die Wirbelkammer (26; 34) zu
liefernden Luftmenge aufweist.
6. Heißluft-Schweißmaschine nach Anspruch 5, 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.
7. Heißluft-Schweißmaschine nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zylinderkammer (14) mit
Außengewinde versehen und die Abdeckhülse als
Schraubhülse (19) ausgebildet ist, die sich
trichterförmig erweitert.
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