DE3911360A1 - Luftfuehrungsvorrichtung fuer eine schweissmaschine zum verarbeiten von kunststoffolien - Google Patents

Description

Eine dem Oberbegriff des Anspruches 1 entsprechende Luftführungsvorrichtung ist der Patentanmeldung P 37 34 137 entnehmbar. Diese Luftführungsvorrichtung weist eine mit der Leitung fluchtende Vorkammer und eine quer zu deren Längsachse angeordnete Wirbelkammer auf, wobei die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung der Wirbelkammer sehr viel größer ausgebildet ist als die Fläche der Eintrittsöffnungen. Aufgrund dieser Ausbildung 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 hierbei 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.

Obwohl diese Luftführungsvorrichtung bereits für viele Schweißarbeiten und Materialien sehr gute Ergebnisse bringt, können trotzdem noch Schwierigkeiten beim Verschweißen dicker Folien auftreten, da es wegen des in diesem Falle hohen Energiebedarfs trotz des gleichmäßigen homogenen Heißluftstromes zu Überhitzungen im Schweißspalt kommen kann, die eine sehr störende Dampfentwicklung zur Folge haben. Ferner kann es beim Verschweißen zweier unterschiedlich dicker Folien insofern Schwierigkeiten geben, als diese einen unterschiedlich großen Energiebedarf haben, so daß die Gefahr besteht, daß die dünnere Folie überhitzt und die dickere Folie nicht bis auf die für eine einwandfreie Verschweißung erforderliche Schweißtemperatur aufgeheizt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftführungsvorrichtung für Heißluftschweißmaschinen zu schaffen, die auch bei schwierigen Einsatzbedingungen einwandfreie Schweißergebnisse ermöglicht. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Durch das Vorsehen eines einen Spalt bewirkenden Abstandes zwischen der Düse und dem trichterförmigen Vorsatz wird erreicht, daß je nach Größe des Abstandes nur ein mehr oder weniger großer Teil des aus der Düse austretenden Heißluftstromes durch den Vorsatz hindurchströmt und direkt in den Schweißspalt gelangt. Der andere Teil des Heißluftstromes fließt an der Außenseite des Vorsatzes entlang und bewirkt eine Vorwärmung der beiden Folien und damit eine langsamere Aufheizung der Schweißzone, wodurch einer Überhitzung der Folienoberfläche vorgebeugt wird.

Durch die Aufteilung des Heißluftstromes in einen durch den Vorsatz fließenden Hauptstrom und einen außen entlangfließenden Nebenstrom wird die Strömungsgeschwindigkeit der aus dem Vorsatz austretenden Luft und damit das Strömungsgeräusch verringert.

Beim Verschweißen zweier unterschiedlich dicker Folien kann durch Verschwenken des Vorsatzes in Richtung der dickeren Folie der aus dem Vorsatz ausströmende Heißluftstrom so gelenkt werden, daß entsprechend dem unterschiedlichen Energiebedarf der Folien der dickeren Folie eine größere Energiemenge als der dünneren Folien zugeführt wird, so daß beide gleichzeitig im Schweißspalt auf die erforderliche Schweißtemperatur aufgeheizt werden.

Im Anspruch 2 ist eine vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung angegeben.

Durch das im Anspruch 3 angegebene Ausbilden von Schlitzen im Endbereich der Düse wird der Vorwärmbereich vergrößert, indem bereits ein Teil der durch die Düse hindurchströmenden Heißluft vor dem Austritt durch die Düsenöffnung nach oben und unten abgezweigt wird.

Durch die weitergehende Ausgestaltung der Schlitze gemäß den Ansprüchen 4 und 5 wird erreicht, daß zu beiden Seiten des Düsenendbereiches und des Vorsatzes ein größerer Heißluftstrom erzeugt wird, der sich mit der von der Seite her eingesogenen Kaltluft vermischt, dadurch deren Wirkung kompensiert und auf diese Weise für eine noch gleichmäßigere Aufheizung der Folien im Schweißspalt sorgt.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schweißmaschine mit der Luftführungsvorrichtung,

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung der Luftführungsvorrichtung mit Düse und Vorsatz und

Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung der Düse und des in einer anderen Stellung angeordneten Vorsatzes.

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.

Vor der Düse 13 ist ein trichterförmiger Vorsatz 32 angeordnet, der aus einer oberen Platte 33, einer unteren Platte 34 und zwei über die Platten 33, 34 in Richtung der Düse 13 vorstehenden Seitenteilen 35, 36 besteht. Die Eintrittsöffnung des Vorsatzes 32 ist mit 37 und die Austrittsöffnung mit 38 bezeichnet.

In dem überstehenden Abschnitt der Seitenteile 35, 36 ist je ein Langloch 39 vorgesehen. Der Vorsatz 32 ist mit Hilfe zweier durch die Langlöcher 39 hindurchgesteckter Schrauben 40 an den Seitenteilen 29, 30 der Düse 13 einstellbar befestigt, wobei einerseits der Abstand zwischen dem Vorsatz 32 und der Düse 13 und andererseits die winkelmäßige Ausrichtung des Vorsatzes 32 variierbar ist.

Im Endbereich der Düse 13 sind mehrere in senkrechter Ebene parallel zur Durchströmrichtung verlaufende Schlitze vorgesehen, wobei die beiden äußeren Schlitze mit 41 und die dazwischenliegenden Schlitze mit 42 bezeichnet sind. Die äußeren Schlitze 41 sind länger als die inneren Schlitze 42, wodurch deren Durchströmquerschnitt größer ist als der der inneren Schlitze 42.

Vor dem Inbetriebsetzen der Schweißmaschine wird die Einstellung des Luftteilers 11 überprüft und ggf. die Einstellhöhe der Schraubhülse 19 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 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 langsam fließender Luftstrom austritt.

Durch das Vorhandensein der Schlitze 41, 42 tritt nur ein Teil des durch die Düse 13 hindurchfließenden Luftstromes aus der Austrittsöffnung 31 aus. Der andere vergleichsweise sehr viel geringere Teil des Luftstromes tritt durch die Schlitze 41, 42 hindurch und fließt an der Ober- und Unterseite des Vorsatzes 32 entlang.

Ferner fließt je nach Größe des Abstandes zwischen dem Vorsatz 32 und der Düse 13 nur ein mehr oder weniger großer Teil des aus der Austrittsöffnung 31 austretenden Luftstromes in die Eintrittsöffnung 37 des Vorsatzes 32 ein. Dieser Teilluftstrom fließt durch den Vorsatz 32 hindurch und mündet direkt in den sich keilförmig verengenden Schweißspalt der beiden Folien.

Der andere Teil des aus der Austrittsöffnung 31 der Düse 13 austretenden Luftstromes vermischt sich mit dem aus den Schlitzen 41, 42 herkommenden Teilluftstrom. Dieser äußere Luftstrom gelangt schon in größerem Abstand vor dem Schweißspalt mit den Folien in Berührung und bewirkt auf diese Weise eine Vorwärmung der Folien. Durch die Vorwärmung steht insbesondere bei dicken Folien mehr Zeit zur Verfügung, die Folien im Schweißbereich tiefgründig auf die erforderliche Schweißtemperatur aufzuheizen, ohne daß es dabei an der Oberfläche zu Überhitzungen und als Folge davon zu einer Dampfentwicklung kommt.

In Abhängigkeit von der Dicke bzw. dem für die Aufheizung auf die Schweißtemperatur erforderlichen Energiebedarf der Folien ergibt sich für die Einstellung des Luftteilers 11 und die Wahl des Abstandes zwischen dem Vorsatz 32 und der Düse 13 folgendes: Bei dünnen Folien wird durch entsprechendes Einstellen des Luftteilers 11 dessen Durchlaßmenge verringert, so daß von vornherein eine geringere Luftmenge und damit eine geringere Energiemenge der Düse 13 zugeführt wird. Da dünne Folien vergleichsweise schnell auf die Schweißtemperatur aufgeheizt werden, kann in diesem Fall mit vergleichsweise geringer Vorwärmung gearbeitet werden, weshalb der Vorsatz 32 bis dicht an die Düse 13 zurückgeschoben ist. Demgegenüber wird bei dicken Folien der Luftteiler 11 auf maximalen Durchlaß eingestellt und der Vorsatz 32 in eine vordere Stellung geschoben, so daß die größtmögliche Luftmenge in die Düse 13 gelangt und die Folien intensiv vorgewärmt werden.

Sofern zwei unterschiedlich dicke Folien verschweißt werden sollen, wird der Vorsatz 32 in Richtung der dickeren Folie verschwenkt, wodurch der aus der Austrittsöffnung 38 austretende Luftstrom in Richtung der dickeren Folie gelenkt und ihr eine größere Energiemenge zugeführt wird.

Durch die Verlängerung der äußeren Schlitze 41 tritt im seitlichen Bereich der Düse 13 ein stärkerer Teilstrom als im mittleren Bereich aus. Auf diese Weise wird die von den Seiten her verstärkt eingesogene Kaltluft aufgeheizt und damit deren Wirkung kompensiert, was in Verbindung mit der über die Austrittsöffnung 38 hinausgehenden Verlängerung der Seitenteile 35, 36 dazu führt, daß über die gesamte Breite des Schweißspaltes eine sehr gleichmäßige Temperatur herrscht und somit eine im Querschnitt sehr gleichmäßig ausgebildete Schweißnaht erzielt wird.

Claims (5)

1. Heißluft-Schweißmaschine zum nahtförmigen Verbinden von Kunststoffolien mit einer über eine Leitung mit einem Heißlufterzeuger verbundenen, eine Düse aufweisenden Luftführungsvorrichtung, wobei die Düse eine mit der Leitung fluchtende Vorkammer und eine quer zu deren Längsachse angeordnete Wirbelkammer aufweist, die mehrere als radiale Durchbrüche in der Wand der Vorkammer ausgebildete Eintrittsöffnungen und diesen gegenüberliegend eine Austrittsöffnung enthält, deren Querschnittsfläche um ein Vielfaches größer ist als die Summe der Querschnittsflächen der Eintrittsöffnungen nach Patentanmeldung P 37 34 137.5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Düse (13) ein trichterförmiger Vorsatz (32) angeordnet ist, dessen Abstand zur Düse (13) variierbar und/oder dessen Winkellage in vertikaler Ebene einstellbar ist.

2. Heißluft-Schweißmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsatz (32) mittels zweier verlängerter, mit je einem Langloch (39) versehener Seitenteile (35, 36) verschieb- und/oder schwenkbar an den Seitenteilen (29, 30) der Düse (13) angeordnet ist.

3. Heißluft-Schweißmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Endbereich der Düse (13) dem Vorsatz (32) gegenüberliegend mehrere in senkrechter Ebene parallel zur Durchströmrichtung verlaufende Schlitze (41, 42) vorgesehen sind.

4. Heißluft-Schweißmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die außenliegenden Schlitze (41) einen größeren Durchströmquerschnitt als die innenliegenden Schlitze (42) haben.

5. Heißluft-Schweißmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die außenliegenden Schlitze (41) länger als die innenliegenden Schlitze (42) sind.