EP0154265A1 - Vorrichtung zum Trocknen von beschichteten Werkstücken durch Infrarotstrahlung - Google Patents

Vorrichtung zum Trocknen von beschichteten Werkstücken durch Infrarotstrahlung Download PDF

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EP0154265A1
EP0154265A1 EP85101940A EP85101940A EP0154265A1 EP 0154265 A1 EP0154265 A1 EP 0154265A1 EP 85101940 A EP85101940 A EP 85101940A EP 85101940 A EP85101940 A EP 85101940A EP 0154265 A1 EP0154265 A1 EP 0154265A1
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EP
European Patent Office
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zone
workpieces
housing
reflectors
zones
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EP85101940A
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Adolf Berkmann
Walter Veyhle
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    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/28—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun
    • F26B3/283—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun in combination with convection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0209—Multistage baking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05D3/0254—After-treatment
    • B05D3/0263—After-treatment with IR heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/04—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases
    • B05D3/0406—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases the gas being air
    • B05D3/0413—Heating with air

Definitions

  • the invention relates to a method for drying coated workpieces by infrared radiation and a device for performing the method.
  • the invention can be used particularly advantageously for gelling (drying) powder-coated castings, in particular also of gray castings, even with an irregular shape.
  • the invention can also be advantageous for thin-walled workpieces of complicated configuration, among others.
  • made of BLech can be used.
  • the workpieces can also be coated with an electrodeposition, water-soluble or solvent-based lacquer. Coated workpieces made of ceramic or glass can also be dried.
  • a furnace is known from US Pat. No. 2,419,643, in the housing of which infrared radiators with reflectors are arranged at a distance from the housing walls.
  • the infrared emitters enclose a radiation room.
  • the housing has inlet and outlet openings and a means of transport for transporting the workpieces through the housing. After entering the housing, the workpieces enter a zone in which the infrared heaters are arranged close together are, so that the workpieces are quickly heated to the desired drying temperature by the intensive direct irradiation.
  • the oven When passing through the oven further, the drying temperature reached only needs to be maintained, for which a smaller number of emitters is sufficient, so that the oven has a second zone with infrared emitters arranged at a greater distance from one another than in the first heating zone of the case.
  • a suction device e.g. also to remove vapors generated during drying to extract air.
  • coated castings of irregular shape cannot be dried or treated in such ovens, since burns of the coating on protruding parts on the one hand and insufficient drying or treatment results with undercuts and on parts lying in the shadow of the IR rays, on the other hand, can be observed.
  • the convective heat component is completely passed on to the atmosphere unused.
  • the object of the invention is to provide a method by means of which workpieces - in particular also workpieces coated with powder, but also with liquid lacquers - can also be dried with an irregular shape and with undercuts by IR radiation.
  • the object of the invention is also to provide an economical device for carrying out the method.
  • the workpieces are heated by the radiation, whereby protruding parts are cooled by the circulated air - which prevents overheating and parts that are only irradiated less and thus can absorb less radiation energy are heated.
  • heat is balanced within the workpieces, which is reinforced by the flow flowing around the workpieces in this zone as well. Due to the heat balance within the workpieces, the positions lying in the radiation shade, which absorb less radiation energy, are supplied with the required thermal energy for drying and the energy used is used more economically.
  • the air circulation can also cool the reflectors of the radiators and the housing walls and use their heat to treat the workpieces, which saves energy.
  • Maintaining a negative pressure enables the desired flow conditions to be maintained for washing around the workpieces and prevents e.g. Dust particles of a powder coating can escape to the outside.
  • the diffuse infrared radiation distribution and the resulting "billiard effect" also enable undercuts and recesses to be achieved and concentrations on certain projecting parts to be prevented, thus contributing to more uniform heating on all sides.
  • the device has a known, tunnel-tube-shaped housing 1, which has an inlet and outlet opening 2, 3 on the end faces.
  • a transport means 4 is guided through the inlet and outlet opening 2, 3 and the housing 1, with which workpieces 5 coated with a lacquer can be transported through the device.
  • the interior of the housing 1 is divided into three interconnected zones 6, 7, 8, a preheating, a resting and a post-heating zone.
  • the length of the zones is in principle arbitrary.
  • the preheating zone 6 can be longer, since the workpieces are heated to the working temperature here, or the same length as the reheating zone 8.
  • a ratio of zones 6, 7, 8 to one another would be e.g. 2: 2: 1, 2: 1: 1 or 2: 1: 2 or 1: 1: 1.
  • the working cross section which depends on the dimensions of the respective workpieces 5, is provided with enveloping reflectors 9, which extend parallel to the transport direction.
  • the reflectors 9 are arranged at least at a distance from the workpiece 5, but preferably also adjustable in angle, and form the walls of the actual irradiation rooms.
  • a plurality of reflectors 9 can be connected to form reflector walls 10, 10 'and can be jointly adjustable in distance.
  • the shape of the reflector envelope and thus the cross-section of the irradiation rooms depend on the shape of the workpieces 5 and should adapt to their enveloping ends.
  • Right-angled arrangements of the reflector walls 10, 10 ' are possible. Because of the better adaptability to different workpieces 5 and with regard to the better diffuse beam distribution, arrangements in the form of a hexagon as in the exemplary embodiment, or a triangle, pentagon, etc. are preferable.
  • the lateral reflector walls 10 are arranged in parallel and the upper and lower reflector walls 10 ′ are arranged to be movable about an axis 11. If necessary, the walls 10 can also be arranged in parallel and at the same time pivoted, which makes arrangements in pyramid shape possible.
  • the reflectors 9 are at a - preferably adjustable - side distance from each other, so that there are passage gaps between them, connected to the reflector walls 10, e.g. they are arranged on supports 12 so as to be displaceable and detachable, lockable and removable.
  • the side spacing and thus the passage gap between them can easily be increased or decreased and, if necessary, further reflectors can be attached to or removed from the carriers 12 in order to be able to adapt the radiation chambers enveloped by the reflectors 9 to different dimensions of workpieces 5.
  • the active side of the reflectors 9 is directed towards the workpieces 5 and consists of a high-gloss layer, e.g. anodized aluminum and is preferably spatially structured, e.g. through pyramids with regular or irregular three-, four-, five-, hexagonal, etc. bases.
  • the reflectors 9 have the task of diffusely distributing the rays from IR emitters 13 in the irradiation area, they should under no circumstances focus them.
  • the infrared radiators 13 are arranged in the central axis of individual or all reflectors 9. Between the inner wall 14 of the housing 1, the side walls of the quiet zone 7 and the rear sides of the reflectors 9 there are 10 channels 15 of different volumes according to the respective position of the reflector walls.
  • the walls of the channels 15 are aerodynamically shaped in order to ensure a uniform, preferably vortex-free laminar flow in the channels 15.
  • the right-hand and left-hand channels 15 are separated from one another in the upper region by partition walls 16 surrounding the means of transport 4. In the lower area, they open into a common pressure chamber 17, which is covered toward the channels 15 by plates 18 or grids having openings.
  • the channels 15 on the right and left sides can also be completely separated from one another in the lower region, the pressure chamber 17 being integrated.
  • the plates 18 or grids can also be dispensed with.
  • suction openings 19 of a fan 20 are made.
  • the pressure side of the ventilator 20 is connected to the pressure chambers 17 of the preheating zone 6 and the post-heating zone 8.
  • the channels 15 have in the upper closed part between the partition 16 and the housing side wall with throttles provided exhaust air nozzles 21, which can be used to regulate the temperature of the atmosphere inside the device and, if necessary, to extract vapors.
  • the inner wall of the furnace behind is protected from direct radiation protected and due to the generated flow conditions, they are also cooled. Due to the flow conditions inside, the reflectors are also protected against the deposit of SpaLt and crack products.
  • the wall of the housing 1 of the quiet zone 7 and also in the inlet zone 22 located between the inlet opening 2 and the preheating zone 6 and in the outlet zone 23 located between the reheating zone 8 and the outlet opening 3 consists of a material which practically does not absorb infrared radiation.
  • this wall can be made of a high-gloss layer, e.g. anodized aluminum and also be spatially structured. This allows the billiard effect to direct vagabonding infrared rays back to the workpiece and, in conjunction with the air flow in the housing, avoids any significant heating of the wall, which makes special insulation unnecessary.
  • the IR radiators 13, controlled by a pilot radiator are raised and achieve their normal output when the workpiece 5 enters the irradiation area of the preheating zone 6. Due to the type and arrangement of the reflectors 9, the radiation of the IR radiators 13 is diffusely distributed in the irradiation area and thus also partially reflected by other reflectors 9 before they reach the workpiece 5. These reflections can also be used to achieve undercuts and depressions that would be in the shade in the case of a straight beam path. This and the above-mentioned flow around achieve a more uniform heating. The workpiece 5 then arrives in the rest zone 7 without an IR emitter.
  • a device of the type described was equipped with medium-wave twin-tube IR quartz emitters with an eight-shaped cross-section and covered with a gold layer on the back and with reflectors with a spatially structured reflector surface made of high-gloss anodized aluminum.
  • the side distance between the neighboring reflectors was 1.5 mm, that between the central axes of the IR emitters was 65 mm.
  • the area power of the radiators was between 30 and 36 kW / m 2.
  • the idle power was 10% of the installed power.
  • Powder-coated cast workpieces (for example made of gray cast iron), some with complicated shapes, were passed through the device at a speed of 1 m / min without rotation of the workpieces. In the specific example, the workpieces remained in the preheating zone for 2 minutes, in the rest zone for 1 minute and in the post-heating zone for 1 to 1.5 minutes. After 2 minutes, melting of the powder was observed on the sides directly facing the emitters. At this moment the rest zone should be reached.
  • the temperature in the preheating zone and the post-heating zone was limited to 200 ° C.
  • air can also be discharged through the exhaust air connector 21, which requires a stronger suction of ambient air through the inlet or outlet openings 2, 3.
  • a low negative pressure of approx. 10 Pa was maintained in the irradiation rooms and in the rest zone 7, and a slight positive pressure of 500 Pa was maintained in the channels 15.
  • By the generated flow and omitting the IR radiators is lower by about 30 0 C temperature was held in the rest zone. 7

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Abstract

Verfahren zum Trocknen von beschichteten Werkstücken - insbesondere von unregelmäßiger Gestalt - durch Infrarotstrahlung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Werkstücke werden durch IR-Strahlung in mehreren Zonen bei einer bestimmten Temperatur getrocknet, wobei in den Zonen eine Luftströmung vorgesehen ist und die Luft aus einer Zone abgeführt wird. Die Werkstücke werden in der ersten Zone (Vorwärmzone) (6) vorgewärmt, in der zweiten Zone (Ruhezone) (7) wird die IR-Strahlung unterbrochen, so daß sich die Temperatur der Werkstücke leicht absenkt, und in der dritten Zone (Nachheizzone) (8) werden sie durch erneute IR-Strahlung fertiggetrocknet, wobei die Luft umgewälzt wird und zusätzlich Wärme durch Konvektion an die Werkstücke zugeführt wird. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse (1), in dem in mehreren Zonen im Abstand von den Gehäusewänden Infrarotstrahler mit Reflektoren angeordnet sind, die einen Bestrahlungsraum einschließen, Ein- und Auslaßöffnungen (2, 3) sowie ein Transportmittel zum Transport der Werkstücke durch das Gehäuse und eine Ansaugvorrichtung (20) auf. Zwischen zwei Zonen (Vorwärmzone (6) und Nachheizzone (8) ist eine Zone (Ruhezone) (7) ohne Infrarotstrahler angeordnet, wobei in der Ruhezone (7) die Ansaugvorrichtung (20) so angeordnet ist, daß die Luft innerhalb des Gehäuses (1) umgewälzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von beschichteten Werkstücken durch InfrarotstrahLung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Die Erfindung kann besonders vorteilhaft zum AusgeLieren (Trocknen) von pulverbeschichteten Gußstücken, insbesondere auch von Graugußstücken gerade auch mit unregelmäßiger Gestalt eingesetzt werden. Die Erfindung kann aber auch vorteilhaft bei dünnwandigen Werkstücken komplizierter Konfiguration u.a. aus BLech verwendet werden. Die Beschichtung der Werkstücke kann auch durch einen Elektrotauch-, einen wasserlöslichen oder einen LösungsmitteLhaLtigen Lack erfolgt sein. Es Lassen sich auch beschichtete Werkstücke aus Keramik oder GLas trocknen.
  • Aus der US-PS 2 419 643 ist ein Ofen bekannt, in dessen Gehäuse im Abstand von den Gehäusewänden InfrarotstrahLer mit Reflektoren angeordnet sind. Die InfrarotstrahLer schließen einen BestrahLungsraum ein. Das Gehäuse weist Ein- und Auslaßöffnungen sowie ein Transportmittel zum Transport der Werkstücke durch das Gehäuse auf. Die Werkstücke gelangen nach dem Eintritt in das Gehäuse in eine Zone, in der die InfrarotstrahLer eng beieinander angeordnet sind, so daß durch die intensive direkte Bestrahlung die Werkstücke schneLL auf die gewünschte Trockentemperatur aufgeheizt werden. Beim weiteren Durchgang durch den Ofen braucht die erreichte Trockentemperatur nur noch aufrechterhalten werden, wozu eine geringere AnzahL an StrahLern ausreicht, so daß der Ofen eine zweite Zone mit in größerem Abstand voneinander angeordneten InfrarotstrahLern aufweist als dies in der ersten Aufheizzone der FaLL ist.
  • Es ist auch vorgesehen, im Gehäuse eine durchziehende Luftströmung zu erzeugen oder aus dem zentralen Gehäuseteil mittels einer Ansaugvorrichtung, z.B. auch zur Entfernung von beim Trocknen entstehenden Dämpfen, Luft abzusaugen.
  • In derartigen öfen Lassen sich jedoch beschichtete Gußstücke unregelmäßiger Form nicht trocknen bzw. behandeln, da einerseits Verbrennungen der Beschichtung an vorstehenden TeiLen und andererseits ungenügende Trocken- bzw. Behandlungsergebnisse bei Hinterschnitten und an im Schatten der IR-Strahlen Liegenden Partien zu beobachten sind. Der konvektive Wärmeanteil wird hierbei voLLständig unausgenutzt an die Atmosphäre weitergegeben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem Werkstücke - insbesondere auch mit PuLver, aber auch mit flüssigen Lacken beschichtete Werkstücke - auch von unregelmäßiger GestaLt und mit Hinterschnitten durch IR-StrahLung getrocknet werden können. Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine wirtschaftliche Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den MerkmaLen des Anspruchs 1 gelöst.
  • In der ersten und dritten Zone werden die Werkstücke durch die StrahLung erhitzt, wobei durch die umgewälzte Luft vorstehende TeiLe gekühlt - was überhitzungen ausschließt und Teile, die nur geringer bestrahlt werden und damit weniger Strahlungsenergie aufnehmen können,erwärmt werden. In der Ruhezone ohne Infrarotstrahlung erfolgt ein Wärmeausgleich innerhalb der Werkstücke, der durch die auch in dieser Zone die Werkstücke umfließenden Strömung verstärkt wird. Durch den Wärmeausgleich innerhalb der Werkstücke wird auch den im StrahLungsschatten Liegenden SteLLen, die weniger Strahlungsenergie aufnehmen, die erforderliche Wärmeenergie zum Trocknen zugeführt und die eingesetzte Energie wirtschaftlicher genutzt. Durch die LuftumwäLzung lassen sich auch die Reflektoren der StrahLer und die Gehäusewände kühlen und deren aufgenommene Wärme zur BehandLung der Werkstücke ausnutzen, was Energie spart.
  • In den Unteransprüchen 2 bis 3 sind besonders vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens wiedergegeben.
  • Die AufrechterhaLtung eines Unterdrucks ermöglicht die Einhaltung der gewünschten Strömungsverhältnisse zur Umspülung der Werkstücke und verhindert, daß z.B. Staubpartikel einer PuLverbeschichtung nach außen gelangen können.
  • Die diffuse Infrarotstrahlenverteilung und der dadurch erzielte "Billiardeffekt" ermöglicht auch Hinterschnitte und Vertiefungen zu erreichen und Konzentrationen auf bestimmte vorspringende TeiLe zu verhindern, sie trägt somit zur gleichmäßigeren allseitigen Erwärmung bei.
  • Die Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
  • Vorzugsweise AusgestaLtungen der Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung unter Hinweis auf Varianten und unter Angabe weiterer VorteiLe unter Bezug auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1 in schematischer DarsteLLung einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,
    • Fig. 2 in schematischer DarsteLLung einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Linie II-II.
  • ALs AusführungsbeispieL wird eine Vorrichtung zum AusgeLieren von pulverbeschichteten GußteiLen erläutert.
  • Die Vorrichtung weist ein bekanntes, tunnelrohrförmiges Gehäuse 1 auf, das an den Stirnseiten eine Ein- bzw. AusLaßöffnung 2,3 aufweist. Durch die Ein- und Austaßöffnung 2,3 und das Gehäuse 1 ist ein Transportmittel 4 geführt, mit dem mit einem Lack beschichtete Werkstücke 5 durch die Vorrichtung transportiert werden können.
  • Das Innere des Gehäuses 1 ist in Längserstreckung in drei miteinander verbundene Zonen 6,7,8, eine Vorwärm-, eine Ruhe- und eine Nachheizzone unterteilt. Die Länge der Zonen ist prinzipiell beliebig. Die Vorwärmzone 6 kann Länger, da hier das Aufheizen der Werkstücke auf die Arbeitstemperatur erfolgt, oder auch gleich Lang wie die Nachheizzone 8 ausgeführt werden. Ein VerhäLtnis der Zonen 6,7,8 zueinander wäre z.B. 2:2:1, 2:1:1 oder 2:1:2 oder auch 1:1:1.
  • Bei einem äußerst komplizierten Werkstück 5 mit vielen Hinterschnitten und Vertiefungen kann es auch notwendig sein, mehrere - gegebenenfalls dann kürzere - Ruhe- und Nachheizzonen 7,8 vorzusehen. Diese können innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sein (nicht dargestellt) oder in separaten, bedarfsweise an das Gehäuse 1 ankuppelbaren Gehäusen 1' (in Fig. 1 angedeutet) angeordnet werden. Diese Gehäuse 1' können auch verfahrbar gestaltet sein.
  • In der Vorwärmzone 6 und der Nachheizzone 8 sind den Arbeitsquerschnitt, der von den Abmessungen der jeweiligen Werkstücke 5 abhängt, einhüllende Reflektoren 9 angeordnet, die sich parallel zur Transportrichtung erstrecken. Die Reflektoren 9 sind mindestens in ihrem Abstand zum Werkstück 5,vorzugsweise aber auch winkelverstellbar angeordnet und bilden die Wände der eigentlichen BestrahLungsräume. Mehrere RefLektoren 9 können zu Reflektorwänden 10,10' verbunden und gemeinsam abstandsverstellbar sein. GrundsätzLich ist die Form der Reflektoreinhüllung und damit der Querschnitt der Bestrahlungsräume von der Form der Werkstücke 5 abhängig und soll sich deren UmhüLLenden anpassen. Es sind rechtwinklige Anordnungen der Reflektorwände 10,10' möglich. Wegen der besseren AnpassungsmögLichkeiten an verschiedene Werkstücke 5 und hinsichtlich der besseren diffusen Strahlenverteilung sind Anordnungen in Form eines Sechsecks wie im AusführungsbeispieL, oder eines Dreiecks, Fünfecks usw.vorzuziehen.
  • Beim Ausführungsbeispiel sind die seitlichen RefLektorwände 10 parallel und die oberen und unteren Reflektorwände 10' um eine Achse 11 bewegbar angeordnet. GegebenenfaLLs können die Wände 10 auch parallel verstellbar und zugleich verschwenkbar angeordnet sein, wodurch Anordnungen in Pyramidenform möglich sind. Die RefLektoren 9 sind mit einem - vorzugsweise einstellbaren - Seitenabstand voneinander, so daß zwischen ihnen Durchgangsspalte bestehen, zu den Reflektorwänden 10 verbunden, z.B. sind sie auf Trägern 12 verschieb- und Lös-, arretier- und entfernbar angeordnet. Dadurch kann Leicht der Seitenabstand und damit der Durchgangsspalt zwischen ihnen vergrößert oder verkleinert werden und gegebenenfaLLs können weitere RefLektoren an den Trägern 12 befestigt oder von ihnen abgenommen werden, um die durch die RefLektoren 9 umhüllten BestrahLungsräume an verschiedene Abmessungen von Werkstücken 5 anpassen zu können.
  • Die Wirkseite der Reflektoren 9 ist auf die Werkstücke 5 gerichtet und besteht aus einer hochglänzenden Schicht, z.B. eloxiertem Aluminium und ist vorzugsweise räumlich strukturiert, z.B. durch Pyramiden mit regel- oder unregelmäßiger drei-, vier-, fünf-, sechseckiger usw. Basis. Die RefLektoren 9 haben die Aufgabe, die StrahLen von IR-StrahLern 13 diffus im BestrahLungsraum zu verteilen, sie solLen sie auf keinen Fall fokussieren. Die InfrarotstrahLer 13 sind in der ZentraLachse einzelner oder aller RefLektoren 9 angeordnet. Zwichen der Innenwand 14 des Gehäuses 1, den Seitenwänden der Ruhezone 7 und den Rückseiten der RefLektoren 9 bestehen entsprechend der jeweiligen SteLLung der Reflektorwände 10 KanäLe 15 unterschiedlichen VoLumens.
  • Die Wände der KanäLe 15 sind strömungsgünstig geformt, um eine gleichmäßige, möglichst wirbelfreie Laminare Strömung in den Kanäten 15 zu gewährleisten. Die rechts- und Linksseitigen KanäLe 15 sind im oberen Bereich durch das Transportmittel 4 umgebende Trennwände 16 voneinander getrennt. Im unteren Bereich münden sie in einen gemeinsamen Druckraum 17, der zu den KanäLen 15 hin durch öffnungen aufweisende PLatten 18 oder Gitter abgedeckt ist. Die KanäLe 15 der rechten und Linken Seite können auch im unteren Bereich völlig voneinander getrennt sein, wobei der Druckraum 17 integriert ist. Auf die PLatten 18 oder Gitter kann auch verzichtet werden.
  • Am Boden der Ruhekammer 7 sind Ansaugöffnungen 19 eines Ventilators 20 ausgeführt. Die Druckseite des VentiLators 20 ist mit den Druckräumen 17 der Vorwärmzone 6 und der Nachheizzone 8 verbunden.
  • Die KanäLe 15 weisen im oberen geschlossenen TeiL zwischen der Trennwand 16 und der Gehäuseseitenwand mit DrosseLn versehene AbLuftstutzen 21 auf, die zur TemperaturregeLung der Atmosphäre im Innern der Vorrichtung und gegebenenfalls zum Absaugen von Dämpfen dienen können.
  • Durch die dargelegte Anordnung der RefLektoren 9 wird die dahinterliegende Ofeninnenwand vor einer direkten StrahLung geschützt und durch die erzeugten Strömungsverhältnisse erfolgt auch deren Kühlung. Durch die erzielten Strömungsverhältnisse im Innern werden die Reflektoren auch vor der Ablagerung von SpaLt- und Crackprodukten geschützt.
  • Vorzugsweise besteht die Wandung des Gehäuses 1 der Ruhezone 7 und auch in der sich zwischen der Einlaßöffnung 2 und der Vorwärmzone 6 befindenden EinLaßzone 22 sowie in der sich zwischen der Nachheizzone 8 und der Auslaßöffnung 3 befindenden Auslaßzone 23 aus einem die Infrarotstrahlung praktisch nicht absorbierenden Material. Diese Wandung kann wie die Reflektoren aus einer hochglänzenden Schicht, z.B. eloxiertem Aluminium bestehen und ebenso räumlich strukturiert sein. Hierdurch Lassen sich durch den Billiardeffekt durch das Gehäuse vagabundierende Infrarotstrahlen zurück auf das Werkstück Lenken und es wird dadurch in Verbindung mit der Luftströmung im Gehäuse eine nennenswerte Aufheizung der Wandung vermieden, die spezielle IsoLationen unnötig macht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren Läuft in der beschriebenen Vorrichtung wie folgt ab:
    • Vor der Inbetriebnahme werden der Abstand der RefLektoren 9 bzw. der Reflektorwände 10,10' entsprechend der Größe des zu behandelnden Werkstücks 5 und dem optimalen Wirkabstand der verwendeten IR-Strahler 13 eingestellt. Entsprechend der GestaLt und Beschaffenheit des Werkstücks 5 und der Beschichtung sowie der davon abhängigen benötigten Wärmemenge werden die AnzahL, die VerteiLung und die Art der InfrarotstrahLer 13 gewählt und entsprechend auch der Abstand der RefLektoren 9 voneinander. Werden immer gleiche oder gleichartige Gegenstände der Behandlung unterzogen, wird diese Einstellung nur einmal bei der Inbetriebnahme vorgenommen. Mittelwellige InfrarotstrahLer mit einer Wellenlänge von λ 2 bis 3 haben sich besonders bewährt.
  • Sodann wird ein TeiL der vorgesehenen IR-Strahler 13 oder alle - mit reduzierter Leistung - sowie der Ventilator 20 eingeschaltet. Hierdurch wird im Vorrichtungsinnern die jeweils benötigte LeerLauftemperatur eingestellt. Durch die beschriebene Anordnung des VentiLators 20 stellt sich in der Ruhezone 7 und auch in den Bestrahlungsräumen der Vorwärm- und Nachheizzonen 6,8 ein Unterdruck ein, während sich in den KanäLen 15 ein überdruck aufbaut. Hierdurch bildet sich eine Strömung aus den KanäLen 15, die die Reflektoren 9 umfließend in die Bestrahlungsräume hinein und um die Werkstücke 5 herum in die Ruhezone 7 aus. Durch diese Strömung werden die RefLektoren 9 gekühlt und Anteile der konvektiven Wärme für die BehandLung der Werkstücke 5 gewonnen. Die Strömungsbewegung ist mit PfeiLen in den Figuren angedeutet.
  • Wird durch einen MeLder ein Werkstück 5 avisiert, werden die IR-StrahLer 13, gesteuert durch einen Pilotstrahler, hochgefahren und erreichen beim Eintritt des Werkstücks 5 in den Bestrahtungsraum der Vorwärmzone 6 ihre normale Leistung. Durch die Art und Anordnung der RefLektoren 9 wird die StrahLung der IR-StrahLer 13 im Bestrahlungsraum diffus verteilt und somit auch teilweise von anderen Reflektoren 9 reftektiert, bevor sie das Werkstück 5 erreichen. Durch diese Reflektionen können auch Hinterschnitte und Vertiefungen erreicht werden, die bei einem geradlinigen StrahLengang im Schatten Liegen würden. Hierdurch und durch das oben erwähnte Umströmen wird eine gleichmäßigere Erwärmung erzielt. Das Werkstück 5 gelangt dann in die Ruhezone 7 ohne IR-StrahLer. Hier erfolgt nicht nur keine Wärmezufuhr, sondern durch die Strömung eine geringe KühLung der Oberfläche, so daß die vom OberfLächenbereich aufgenommene Wärme ins Innere abfließen kann und im Sinne eines Temperaturausgleichs innerhalb des Werkstücks zwischen dick- und dünnwandigen Teilen wirkt. IrgendweLchen möglichen Verbrennungen durch Temperaturstaus wird somit wirksam vorgebaut. Außerdem erfolgt von innen heraus ein Temperaturfluß in die Zonen, wo die Strahlung nicht oder nur in geringem Maße die OberfLäche erreichen konnte, so daß auch die Qualität der Behandlung verbessert wird. In der Nachheizzone 8 erfolgt dann eine der in der Vorwärmzone 6 durchgeführten Behandlung entsprechende EndbehandLung. Bei VerLassen der Nachheizone 8 sind die Werkstücke 5 fertig behandelt, d.h. die Beschichtung ist vollständig und hochwertig ausgehärtet. Bei sehr komplizierten Werkstücken 5 können gegebenenfalls mehrere Ruhe- und Nachheizbehandlungen, die gegebenenfalls zeitlich verkürzt sind, durchgeführt werden.
    • B e i s p i e l
  • Eine Vorrichtung der beschriebenen Art wurde mit mittelwelligen Zwillingsrohr IR-Quarz-Strahlern mit achtförmigem Querschnitt und durch eine GoLdschicht abgedeckter Rückseite und mit RefLektoren mit einer räumlich strukturierten Reflektorfläche aus hochglänzendem eloxiertem Aluminium bestückt.
  • Der Seitenabstand zwischen den benachbarten Reflektoren betrug 1.5 mm, der zwischen den Zentralachsen der IR-Strahler 65 mm. Die Flächenleistung der StrahLer lag zwischen 30 und 36 kW/m2. Die Leerlaufleistung betrug 10% der installierten Leistung. Durch die Vorrichtung wurden pulverbeschichtete Gußwerkstücke (z.B. aus Grauguß), zum Teil mit komplizierten Formen, mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min ohne Drehung der Werkstücke durchgeschleust. Beim konkreten Beispiel verblieben die Werkstücke 2 Minuten in der Vorwärmzone, 1 Minute in der Ruhezone und 1 bis 1,5 Minuten in der Nachheizzone. Nach 2 Minuten war ein Anschmelzen des PuLvers auf den direkt den Strahlern zugekehrten Seiten zu beobachten. In diesem Augenblick sollte die Ruhezone erreicht werden. Die Temperatur in der Vorwärmzone und der Nachheizzone wurde auf 200°C begrenzt.
  • Zur kurzzeitigen RegeLung kann auch durch den Abluftstutzen 21 Luft abgeführt werden, was ein stärkeres Ansaugen von UmgebungsLuft durch die Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen 2,3 bedingt. In den Bestrahlun*gsräumen und in der Ruhezone 7 wurde ein geringer Unterdruck von ca. 10 Pa und in den KanäLen 15 ein geringer überdruck von 500 Pa aufrechterhalten. Durch die erzielte Strömung und das WegLassen der IR-Strahler ergab sich in der Ruhezone 7 eine um ca. 300C niedrigere Temperatur.
  • Die beschichteten Werkstücke 5 wiesen nach dem Austritt aus der Vorrichtung und dem Abkühlen gleichmäßig ausge-Lierte hochwertige Beschichtungen auf.
  • Bei bekannten Trockenverfahren, die für Werkstücke aus Grauguß mit unregelmäßiger GestaLt geeignet sind, ist für gleiche Werkstücke eine Gesamtverweilzeit von 40 bis 45 Minuten erforderlich.

Claims (12)

1. Verfahren zum Trocknen von beschichteten Werkstücken - insbesondere von unregelmäßiger GestaLt - durch IR-StrahLung, wobei die Werkstücke in mehreren Zonen bei einer bestimmten Temperatur getrocknet werden und wobei in den Zonen eine Lufströmung vorgesehen ist und die Luft aus einer Zone abgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Werkstücke in der ersten Zone (Vorwärmzone) vorgewärmt werden, in der zweiten Zone (Ruhezone) die IR-Strahlung unterbrochen wird, so daß sich die Temperatur der Werkstücke leicht absenkt, und in der dritten Zone (Nachheizzone) durch erneute IR-Strahlung fertiggetrocknet werden, wobei die Luft umgewälzt wird und zusätzlich Wärme durch Konvektion an die Werkstücke abgibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zonen ein geringer Unterdruck herrscht.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung diffus ist.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Gehäuse, in dem in mehreren Zonen im Abstand von den Gehäusewänden Infrarotstrahler mit Reflektoren angeordnet sind, die einen BestrahLungsraum einschließen, mit Ein- und Auslaßöffnungen sowie einem TransportmitteL zum Transport der Werkstücke durch das Gehäuse und mit einer Ansaugvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Zonen (Vorwärmzone (6) und Nachheizzone (8)) eine Zone (Ruhezone (7)) ohne Infrarotstrahler (13) angeordnet ist und in der Ruhezone (7) die Ansaugvorrichtung (20) so angeordnet ist, daß die Luft innerhalb des Gehäuses (1) umgewälzt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die BestrahLungsräume einen der Form der Werkstücke (5) anpaßbaren veränderbaren Querschnitt aufweisen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die parallel zu den Seitenwänden des Gehäuses (1) angeordneten Reflektoren (9) winkel- und/ oder abstandsverstellbar bezüglich der jeweils benachbarten Gehäuseseitenwand angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte RefLektoren (9) mit einem größenänderbaren Seitenzwischenraum zueinander angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände des Gehäuses (1) mindestens teilweise aus einem die InfrarotstrahLer nicht absorbierenden Material bestehen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die RefLektoren (9) und die Innenwände des Gehäuses (1) eine hochglänzende und räumlich strukturierte Wirkfläche aufweisen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gehäuseinnenwandung und der Rückseite der Reflektoren (9) ein KanaL (15) besteht, mit dem der Druckstutzen der Ansaugvorrichtung (20) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kanal (15) begrenzenden Rückseiten der Reflektoren (9) und die Gehäusewandung strömungsgünstig gestaltet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal(15) druckseitig einen durch eine Drossel verschließbaren Abluftstutzen (21) aufweist.
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