DE4221787C2 - Vorrichtung zur Erwärmung flächenförmiger Elemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erwärmung flächen­ förmig ausgebildeter und gasdurchlässiger Kunststoffe wie Faservlies oder Schaumstoff, mit Hilfe eines im Umlauf betrie­ benen Heißgasstromes, mit einer Düsenhaube und einer Abgas­ auffanghaube sowie einer in der Zwischenebene der Hauben liegenden Transportvorrichtung für die zu beaufschlagenden Elemente.

Zur Trocknung von gewaschenen oder lackierten Geräten ist es bekannt, einen Gas- oder Luftstrom zu verwenden, welcher vorzugsweise erwärmt wird, da das Aufnahmevermögen von Feuch­ tigkeit in der Luft mit steigender Temperatur stark zunimmt. So werden beispielsweise in Autowaschstraßen Düsenhauben verwendet, welche mittels einer automatischen Führung durch Abtastung an das zu trocknende Fahrzeug herangeführt werden. Die die Feuchtigkeit aufnehmende Heißluft wird dabei an die Außenluft abgegeben.

Vorrichtungen, welche nach den gleichen Prinzipien arbeiten, sind beispielsweise Haar-Trockenhauben.

Ahnliche Prozesse und Vorrichtungen sind auch in der Ferti­ gungsindustrie bekannt.

Aus der DE 26 55 388 A1 ist eine Vorrichtung zum Erhitzen von flachem Bandmaterial bekannt, die mehrere nebeneinander liegende Verbrennungskammern aufweist und eine mit Öffnungen versehene Platte, die die Verbrennungskammern zum mittels Transportvorrichtung bewegten Bandmaterial hin abdeckt. Die Öffnungen der Platte dienen zur Erzeugung von gleichmäßigen, einzelnen Gas strahlen auf das aus Metall bestehende Bandmate­ rial.

Bei der Herstellung von Formteilen aus Kunststoff ist es ferner bekannt Wärmeenergie zu verwenden, um Vernetzungen der Polymer-Moleküle zu bewirken. Diese Formteile, welche bei­ spielsweise als Folien, Bänder oder Schläuche ausgebildet sind, müssen einer bestimmten Temperatur solange ausgesetzt werden, bis der gesamte Stoff mittels Wärmeleitung die erfor­ derliche Temperatur angenommen hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe flächenförmige Halbfertigprodukte aus gasdurchlässigen Kunststoffen über ihre gesamte Schicht­ dicke und in möglichst kurzer Zeit auf definierte Temperaturen gebracht werden können, wobei die Temperaturverteilung über die Fläche des Stoffes in festgelegter Weise unterschiedlich sein kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei der eingangs genannten Vorrichtung die Düsenhaube mehrere nebeneinanderlie­ gende und parallel betriebene Gasführungskammern mit jeweils mindestens einer Gaszuführung aufweist, wobei sich in der Gasaustrittsebene der Düsenhaube eine Antriebsplatte mit einer Vielzahl von düsenförmig ausgebildeten Bohrungen befindet und auf der Antriebsplatte eine Anzahl Haltestifte angeordnet sind, deren Spitzen dem zu erwärmenden Element zugekehrt sind und im Betriebsfall die Düsenplatte durchdringen und in das Element zu seiner Halterung eindringen, und daß die Abgashaube in ihrer Gaseintrittsebene eine Lochplatte aufweist.

Die Düsenhaube weist vorteilhaft eine thermische Isolierung auf, welche die Gasführungskammern zu einer Baueinheit um­ schließt.

Nach der Erfindung sind in jeder Kammer getrennt steuer- und regelbare Heizkörper und Temperaturfühler angeordnet. Damit ist es möglich, in jeder Kammer eine eigene Temperatur zu er­ zeugen und mit Hilfe der Temperaturfühler aufrechtzuerhalten.

Die Gasführungskammern sind in vorteilhafter Weise voneinander durch Trennwände getrennt sind, welche an ihren den zu erwär­ menden Elementen zugekehrten Enden Quetschkanten aufweisen, die im Betriebsfall die in das zu erwärmende Element ein­ dringenden Gasströme unterschiedlicher Temperatur getrennt halten. Die Quetschkanten legen sich im Betriebsfall auf das zu beaufschlagende Element, grenzen dadurch die Gasströme unterschiedlicher Temperaturen voneinander vollständig ab und spannen gleichzeitig das Element.

Hierdurch läßt sich ein Element, welches durchgehend erwärmt werden soll, in festgelegten Flächenbereichen mit Gasströmen unterschiedlicher Temperatur beaufschlagen.

Die Düsenplatte der Düsenhaube weist an ihren Randbereichen abnehmbare Verschlußbleche auf, welche jeweils der äußeren Begrenzung des zu beaufschlagenden Elements anpaßbar sind. Dadurch wird der gesamte von der Düsenhaube ausgehende Gasstrom dem Element zugeführt und ein seitlicher Gasaustritt aus der Transportvorrichtung zwischen den Hauben wird dadurch ausge­ schlossen, so daß thermische Verluste vermieden werden.

In Weiterbildung der Erfindung sind die untere Fläche der Düsenplatte der Düsenhaube, welche im Betriebsfall mit dem zu beaufschlagenden Element in Berührung kommt und die in das Element eindringenden Stifte, mit einer Beschichtung aus Anti- Haft-Material versehen. In einer Abwandlung der Erfindung besteht die Düsenplatte vollständig aus Anti-Haft-Material, so daß auch Beschädigungen der Oberfläche die Anti-Haft-Wirkung nicht außer Kraft setzen.

Bedingt durch thermische Effekte des zu erwärmenden Kunststoff­ materials treten Schrumpfungsbestrebungen auf, welche durch die Stifte, die im Betriebszustand das Material durchdringen, verhindert werden. Hierzu dienen auch sämtliche Quetschkanten, welche im Betriebszustand auf dem Element einen Spannrahmen bilden. Die Form des Materials bleibt dadurch im wesentlichen erhalten. Da jedoch solche Temperaturen gewählt werden, bei denen das Material in den plastischen Zustand übergehen will oder übergeht, besteht auch eine erhöhte Haftwirkung. Das Anti- Haft-Material verhindert ein Anhaften der Lochplatte und der Stifte.

In besonderen Fällen kann es erforderlich sein, auch den Gasvolumenstrom zu regeln. Hierfür sind in Weiterbildung der Erfindung in jeder Gasführungskammer Mittel zur Steuerung des Gasvolumenstromes vorgesehen. Diese Mittel bestehen vorteilhaft aus steuerbaren Drosselklappen, welche an oder in den Gaszufüh­ rungen angeordnet sind. Es ist jedoch auch zweckmäßig mindes­ tens einen Teil der düsenförmig ausgebildeten Bohrungen mit steuerbaren Mitteln zur Drosselung der Gasströmung zu versehen.

Ferner ist es für bestimmte Anwendungsfälle vorteilhaft, Mittel für die Gasführungskammern zur gleichmäßigen Verteilung der Gasströmung über die düsenförmigen Bohrungen vorzusehen.

In Weiterbildung der Erfindung ist die gesamte Düsenhaube mittels eines Betätigungsgestänges automatisch auf- und abbewegbar ausgebildet. Davon unabhängig läßt sich auch die Antriebsplatte mit ihren Spitzen durch motorisch angetriebene Betätigungsgestänge auf- und abbewegen, so daß beim Einfahren die Spitzen die Düsenplatte durchdringen, um in das Element zu gelangen und es zu fixieren.

Nach der Erfindung weist die Lochplatte der Abgashaube Verschlußklappen zum partiellen Verschließen definierter Bohrungen auf.

Die Verschlußklappen weisen in vorteilhafter Weise Dichtungen auf, so daß Gasverluste vermieden werden.

Bei dem Gasdurchtritt durch das zu beaufschlagende Element können Partikel mitgerissen werden. Um zu verhindern, daß diese und weitere Staubteilchen in den Umlauf geraten, befindet sich im Strömungsausgang der Abgashaube eine Gasfiltereinrichtung, welche aus mechanischen Filtern oder Aktiv-Kohlefiltern oder aus Kombinationen dieser Filter bestehen können.

Der Strömungsausgang der Abgashaube ist über Ventilatoren mit den Eingängen der Düsenhaube verbunden, so daß ein geschlosse­ ner Gaskreislauf entsteht. Damit brauchen nur die Wärmeverluste der Gase ausgeglichen zu werden, so daß erhebliche Energiemen­ gen eingespart werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

Zwischen der Düsenhaube 1 und der Ablufthaube 2 befindet sich für die automatische oder manuell betriebene Zu- und Abfuhr der zu beaufschlagenden Elemente 4 eine nicht näher dargestell­ te Transportvorrichtung. Die Düsenhaube 1 umschließt die Gaszu­ führungskammern I und II. Ihre Wandungen sind mit einer thermischen Isolation 5 versehen. Jede Gaszuführungskammer I und II weist eine Gaszuführung 6 und 7 auf, in die gereinigte Abgase in Richtung der Pfeile 8 und 9 durch den Ventilator 10 eingeblasen werden. In den Düsenkammern befinden sich elek­ trisch betriebene Heizkörper 11, welche sich daher auch relativ leicht ansteuern lassen. Mittels Temperaturfühler 12 wird die Temperatur der die Heizkörper 11 verlassenden Gase gemessen und die Werte einer nicht näher dargestellten Steuervorrichtung zugeführt, welche daraufhin die Heizkörper 11 ansteuert und regelt.

Im unteren Teil der Düsenhaube 1 befindet sich eine Antriebs­ platte 13, welche mit einer größeren Anzahl Bohrungen versehen ist, die als Düsen 14 ausgebildet sind. Mit der Antriebsplatte 13 sind Stifte 20 verbunden, beispielsweise verschraubt. Die Antriebsplatte 13 ist ferner mit einem Gestänge 27 zur Durch­ führung einer Auf- und Abbewegung innerhalb der Düsenhaube 1 verbunden. Bei eine Abwärtsbewegung der Antriebsplatte 13 durchdringen die mit der Antriebsplatte 13 verbundenen Stifte 20 die Düsenplatte 15 und gelangen im Betriebsfall in das Element 4, um es zu fixieren. Der untere Teil der Düsenplatte 15 weist ebenso wie die Stifte 20 eine Beschichtung aus einem Anti-Haft-Material auf, so daß sich die Düsenplatte 15 von dem Element 4 nach dem Erwärmungsvorgang einwandfrei löst. Die Düsenplatte 15 kann jedoch auch vollständig aus Anti-Haft-Ma­ terial bestehen, so daß sich Beschädigungen nicht auf die Anti-Haft-Wirkung erstrecken.

Zur Verhinderung des Gasaustritts aus den Rändern der Düsen­ platte 15, welche nicht von dem Element 4 abgedeckt sind, befinden sich dort Verschlußbleche 16 und zur Abdichtung zu den Rändern des Elements 4 Quetschkanten 17. Diese schließen im Betriebszustand die Gasströmung durch das Element 4 zu den Seiten ab, so daß keine Gase seitwärts entströmen können und bilden gleichzeitig einen Spannrahmen für das Element, um seinem schrumpfbestreben entgegenzuwirken.

Zwischen den Düsenkammern I und II, welche mit unterschied­ lichen Temperaturen betrieben werden, beispielsweise mit ca. 135°C bzw. 160°C, befindet sich eine Trennwand 18, die an ihrem unteren Ende, das dem Element 4 zugekehrt ist, ebenfalls eine Quetschkante 19 aufweist, die sich im Betriebsfall auf das Element 4 legt und damit die verschiedenen Temperaturbereiche abgrenzt und das Element gleichzeitig verspannt.

Unter dem Element 4 ist die Abgashaube 2 angeordnet, welche in ihrer Eingangsebene ebenfalls eine Lochplatte 21 besitzt. Jede oder eine Gruppe von Öffnungen 22 ist mit einer ver­ schließbaren Klappe 23 versehen. Diese Klappen 23 lassen sich unabhängig voneinander ansteuern, so daß je nach Bedarf unterschiedliche Löcher oder Lochgruppen geschlossen oder geöffnet werden können.

Die Abgashaube 2 ist ebenfalls mit einer thermischen Isolation 24 versehen.

Sowohl die Düsenhaube 1 als auch die Abgashaube 2 lassen sich auf- und abbewegen, wie durch die Pfeile 25 und 26 angedeutet ist. Hierfür dient ein nicht näher dargestelltes Betätigungs­ gestänge.

Die aus der Abgashaube 1 in Richtung 30 entströmenden Abgase werden zur Reinigung über ein Filter 28 geführt und über einen Ventilator 10 wieder den Gaszuführungen 6 und 7 zugeleitet. Die Filtervorrichtung 28 kann aus einer Kombination von Filtern bestehen, wie mechanischen Filtern und Aktiv-Kohle-Filter oder auch aus einem dieser Filter.

Mit Hilfe einer nicht dargestellten Transportvorrichtung, welche entsprechende Greifer aufweist oder aus einem Lochband mit Anti-Haft-Beschichtung besteht, wird ein zu erwärmendes Kunststoffelement 4 in Richtung des Pfeiles 29 in den zwischen der Düsen- und der Abgashaube 1 bzw. 2 gebildeten Zwischenraum eingefahren und zur Düsenplatte 13 justiert. Sodann fahren die Hauben aufeinander zu, wobei die Stifte 20 in das Element 4 eindringen und damit eine Formveränderung des Elements während des thermischen Prozesses verhindern.

Soll beispielsweise für die Innenausstattung eines Kraftwagens ein Fußbodenteppich aus einem Kunststoffaservlies thermisch behandelt werden, welcher sich als Endprodukt über einen Kardantunnel erstrecken soll, so können hierfür drei Gaszufüh­ rungskammern verwendet werden, die zu einem Gehäuse kombiniert sind, wobei die beiden äußeren Gaszuführungskammern auf eine Temperatur von 135°C gebracht werden, während die mittlere Gaszuführungskammer mit einer Gastemperatur von 160°C arbeitet. Die verwendeten Temperaturen hängen von den zu verarbeitenden Werkstoffen ab und können entsprechend angepaßt werden. Nach der thermischen Behandlung erfolgt die Entnahme und Formung des Elements in einem entsprechend ausgebildeten Werkzeug, welches in dem Bereich, der den plastischen Zustand erreichte, in der gewünschten Form verbleibt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist besonders zur ther­ mischen Behandlung von flächenförmigen Elementen geeignet, welche Stärken von 20 mm und mehr aufweisen.

In der Praxis wird überwiegend Luft als Wärmeträger verwendet. Es sind jedoch auch Fälle denkbar, bei denen andere Gase, wie beispielsweise Stickstoff verwendet werden können. Desgleichen läßt sich auch Heißdampf verwenden, wobei notwendige An­ passungen beispielsweise zur Abführung von Kondensat vor­ genommen werden müssen.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Erwärmung flächenförmig ausgebildeter und gasdurchlässiger Kunststoffe wie Faservlies oder Schaum­ stoff, mit Hilfe eines im Umlauf betriebenen Heißgasstro­ mes, mit einer Düsenhaube und einer Abgasauffanghaube sowie einer in der Zwischenebene der Hauben liegenden Transport­ vorrichtung für die zu beaufschlagenden Elemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenhaube (1) mehrere nebenein­ anderliegende und parallel betriebene Gasführungskammern (I, II) mit jeweils mindestens einer Gaszuführung (6, 7) aufweist, wobei sich in der Gasaustrittsebene der Düsenhau­ be (1) eine Antriebsplatte (13) mit einer Vielzahl von düsenförmig ausgebildeten Bohrungen (14) befindet und auf der Antriebsplatte (13) eine Anzahl Haltestifte (20) an­ geordnet sind, deren Spitzen dem zu erwärmenden Element (4) zugekehrt sind und im Betriebsfall die Düsenplatte (15) durchdringen und in das Element (4) zu seiner Halterung eindringen, und daß die Abgashaube (2) in ihrer Gasein­ trittsebene eine Lochplatte (21) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenhaube (1) eine thermische Isolierung (5) auf­ weist, welche die Gasführungskammern (I, II) zu einer Baueinheit umschließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß in -jeder Gasführungskammer (I, II) getrennt steuer- und regelbare Heizkörper und Temperaturfühler (11) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführungs­ kammern (I, II) voneinander durch Trennwände (18) getrennt sind, welche an ihren den zu erwärmenden Elementen (4) zugekehrten Enden Quetschkanten (17) aufweisen, die im Betriebsfall die in das zu erwärmende Element (4) ein­ dringenden Gasströme unterschiedlicher Temperatur getrennt und das Element (4) gespannt halten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (15) der Düsenhaube (1) an ihren Randbereichen abnehmbare Verschlußbleche (16) aufweist, welche jeweils der äußeren Begrenzung des zu beaufschlagenden Elements (4) anpaßbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche der Düsenpatte (15) der Düsenhaube (1), welche im Be­ triebsfall mit dem zu beaufschlagenden Element (4) in Berührung kommt und die in das Element (4) eindringenden Stifte (20), mit einer Beschichtung aus Anti-Haft-Material (15) versehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (15) aus einem Anti-Haft-Material besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gasführungs­ kammer (I, II) Mittel zur Steuerung des Gasvolumenstromes aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus steuer- und regelbaren Drosselklappen, welche an oder in den Gaszuführungen (6, 7) angeordnet sind, bestehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens ein Teil der düsenförmig ausgebildeten Bohrungen (14) mit steuerbaren Mitteln zur Drosselung der Gasströmung versehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführungs­ kammern (I, II) Mittel zur gleichmäßigen Verteilung der Gasströmung über die düsenförmigen Bohrungen (14) auf­ weisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Düsenhaube (1) mittels eines Betätigungsgestänges automa­ tisch auf- und abbewegbar (Pfeil 26) ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsplatte (13) mit einem Gestänge (27) zur Durchführung einer Auf- und Abwärtsbewegung mechanisch verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (21) der Abgashaube (2) Verschlußklappen (23) zum partiellen Verschließen definierter Bohrungen der Lochplatte (21) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußklappen (23) Dichtungen aufweisen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsaus­ gang der Abgashaube (2) eine Gasfiltereinrichtung (28) aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsaus­ gang der Abgashaube (2) über Ventilatoren (10) mit den Eingängen (6, 7) der Düsenhaube (2) verbunden ist.