EP0154265B1 - Vorrichtung zum Trocknen von beschichteten Werkstücken durch Infrarotstrahlung - Google Patents

Vorrichtung zum Trocknen von beschichteten Werkstücken durch Infrarotstrahlung Download PDF

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EP0154265B1
EP0154265B1 EP85101940A EP85101940A EP0154265B1 EP 0154265 B1 EP0154265 B1 EP 0154265B1 EP 85101940 A EP85101940 A EP 85101940A EP 85101940 A EP85101940 A EP 85101940A EP 0154265 B1 EP0154265 B1 EP 0154265B1
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EP
European Patent Office
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zone
workpieces
reflectors
housing
air
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Expired
Application number
EP85101940A
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English (en)
French (fr)
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EP0154265A1 (de
Inventor
Adolf Berkmann
Walter Veyhle
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP0154265A1 publication Critical patent/EP0154265A1/de
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Publication of EP0154265B1 publication Critical patent/EP0154265B1/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/28Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun
    • F26B3/283Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun in combination with convection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment 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
    • B05D3/02Pretreatment 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
    • B05D3/0209Multistage baking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment 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
    • B05D3/02Pretreatment 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
    • B05D3/0254After-treatment
    • B05D3/0263After-treatment with IR heaters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment 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
    • B05D3/04Pretreatment 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
    • B05D3/0406Pretreatment 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
    • B05D3/0413Heating with air

Definitions

  • the invention relates to a device for drying coated, in particular powder-coated workpieces by means of IR radiation, the workpieces being dried in a plurality of zones at a specific temperature and an air flow being provided in the zones, with a housing in which a distance is provided in several zones adjustable infrared radiators and reflectors are arranged from the housing walls, which enclose a radiation room, with inlet and outlet openings and a means of transport for transporting the workpieces through the housing and with a suction device, a quiet zone without infrared radiator being arranged between a preheating zone and a post-heating zone.
  • Such a device is known from DE-A-3 016437.
  • the side walls are at least partially formed by infrared radiators, which can also continue on the ceiling side and on the bottom side, unless reflectors are used here.
  • In the area of the floor there are fresh air inlets in the outer walls and an exhaust duct is provided on the ceiling.
  • an opening on the floor which is connected to the exhaust duct via a line, so that recirculated air can pass through openings in the floor.
  • There is also a suction fan on the ceiling which creates a corresponding pressure drop between the fresh air inlets or the openings and the exhaust duct.
  • reflector surfaces can be arranged between the emitters and the objects being guided past them, which are directed perpendicularly to the heat-emitting emitter elements of the emitters and at the same time perpendicular to the direction of passage through the device.
  • a continuous furnace for webs which is printed or coated with a powder made of plastic or with paste, which has infrared radiators arranged above the path of the webs for sintering the powder or paste and an air conveying device .
  • the air conveying device sucks in air from the interior of the furnace and blows out heated hot air for drying the paste via a blast nozzle having a blast nozzle through at least one heater, the infrared radiators also serving to heat the warm air.
  • the infrared emitters are assigned position-adjustable reflectors, the position adjustment of which is made in such a way that in the first positions they enable the web of material to be strongly illuminated by the infrared emitters and in the second position at least substantially prevent the web of material from being illuminated by the infrared emitters.
  • the emitters serve to sinter the powder or to dry the paste, in the other case, in particular, to produce warm air.
  • a fan is arranged at the outlet end of the continuous furnace, which draws air from the furnace into the room and conveys it into a compressed air duct arranged in the longitudinal direction of the furnace. Side ducts branch off from the main air duct, through which air jets directed perpendicular to the web of material can be blown out.
  • the interior of the furnace is divided into several longitudinal zones.
  • the invention has for its object to improve a device for drying in particular powder-coated workpieces - also of irregular shape and with undercuts - by IR radiation in such a way that a shorter drying time or with the same drying time compared to the prior art with the same energy input less energy is required, but workpieces with a complicated shape and undercuts can still be dried with high quality.
  • the air flow on the one hand cools the reflectors of the emitters, and on the other hand the workpieces are enclosed by partial air currents that almost envelop them, which are also diverted into the quiet zone without emitters, so that a directed flow that enables temperature compensation and thus prevents heat build-up can be achieved.
  • This flow also prevents dust particles of a powder coating that may be released from getting into the exterior.
  • the flow also serves to equalize the heat within the workpieces, in particular also those with a complicated shape and with undercuts, so that overheating at protruding points is thereby also avoided. As a result, the air circulation also helps to save energy.
  • a device for gelling powder-coated castings is explained as an exemplary embodiment.
  • the device has a known, tunnel-tube-shaped housing 1, which has an inlet or outlet opening 2, 3 on the end faces.
  • a transport means 4 is guided through the inlet and outlet openings 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 longitudinally 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 can be executed for the same length as the reheating zone 8.
  • a ratio of zones 6, 7, 8 to each other would be z.
  • Quiet and post-heating zones 7, 8 should be provided.
  • These can be arranged inside the housing (not shown) or can be arranged in separate housings 1 '(which can be coupled to the housing 1, if necessary) (indicated in FIG. 1).
  • These housings 1 ' can also be designed to be movable.
  • 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 jointly adjustable in distance.
  • the shape of the reflector envelope and thus the cross section of the irradiation rooms depends on the shape of the workpieces 5 and should adapt to their envelopes. Rectangular 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 movable around an axis 11. If necessary, the walls 10 can also be arranged in parallel and at the same time pivotably arranged, as a result of which arrangements in pyramid shape are 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, z. B. they are arranged on supports 12 displaceable and releasable, lockable and removable.
  • the side spacing and thus the passage gap between them can easily be increased or decreased and, if appropriate, further reflectors can be attached to or removed from the carriers 12 in order to be able to adapt the radiation spaces 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, for. B. anodized aluminum and is preferably spatially structured, for. B. by pyramids with regular or irregular three, four, five, hexagonal, etc. base.
  • 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 depending on the 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 and left channels 15 are in upper area separated by the means of transport 4 surrounding partition walls 16. In the lower region, 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 fan 20 is connected to the pressure spaces 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, provided with throttles of exhaust air nozzles 21, which can be used to regulate the temperature of the atmosphere inside the device and, if appropriate, to extract vapors.
  • the arrangement of the reflectors 9 described protects the inner wall of the furnace behind it from direct radiation, and the flow conditions generated also cool it. Due to the flow conditions achieved inside, the reflectors are also protected against the deposition of cracked and cracked 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, like the reflectors, consist of a high-gloss layer, e.g. B. anodized aluminum and also be spatially structured. This allows the billiard effect to direct vagabonding infrared rays back onto 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 device according to the invention works as follows:
  • the distance between the reflectors 9 and: the reflector walls 10, 10 ' is set in accordance with the size of the workpiece 5 to be treated and the optimum effective distance of the IR radiators 13 used.
  • the number, the distribution and the type of the infrared radiators 13 are selected in accordance with the shape and nature of the workpiece 5 and the coating, as well as the amount of heat required, and the distance between the reflectors 9 from one another. If the same or similar items are always subjected to the treatment, this setting is only made once during commissioning. Medium-wave infrared emitters with a wavelength of ⁇ 2 to 3 have proven particularly useful.
  • IP radiators 13 provided - with reduced power - and the fan 20 are switched on. This sets the idle temperature required in the interior of the device.
  • the arrangement of the fan 20 described creates a negative pressure in the quiet zone 7 and also in the irradiation rooms of the preheating and post-heating zones 6, 8, while an excess pressure builds up in the channels 15. This forms a flow out of the channels 15, which flows around the reflectors 9 into the radiation chambers and around the workpieces 5 into the rest zone 7.
  • the reflectors 9 are cooled by this flow and portions of the convective heat are obtained for the treatment of the workpieces 5.
  • the flow movement is indicated by arrows in the figures.
  • the IR radiators 13, controlled by a pilot radiator are raised and achieve their normal output when the workpiece 5 enters the radiation chamber of the preheating zone 6. Due to the type and arrangement of the reflectors 9, the radiation from the IR emitters 13 is diffusely distributed in the irradiation space 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-line beam path. This and the above-mentioned flow around achieve a more uniform heating. The workpiece 5 then reaches the rest zone 7 without an IR radiator.
  • a device of the type described was equipped with medium-wave twin-tube IR quartz radiators 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 adjacent reflectors was 15 mm, that between the central axes of the IR emitters was 65 mm.
  • the area power of the emitters was between 30 and 36 kW / m 2 .
  • the idle power was 10% of the installed power.
  • Powder-coated cast workpieces e.g. made of gray cast iron
  • 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 radiation rooms and in the rest zone 7 and a low positive pressure of 500 Pa in the channels 15. Due to the flow achieved and the omission of the IR radiators, the temperature in the rest zone 7 was approximately 30 ° C lower.
  • the coated workpieces 5 had uniformly gelled high-quality coatings after exiting the device and cooling.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von beschichteten, insbesondere pulverbeschichteten Werkstücken durch IR-Strahlung, wobei die Werkstücke in mehreren Zonen bei einer bestimmten Temperatur getrocknet werden und in den Zonen eine Luftströmung vorgesehen ist, mit einem Gehäuse, in dem in mehreren Zonen im Abstand von den Gehäusewänden verstellbare Infrarotstrahler und 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, wobei zwischen einer Vorwärmzone und einer Nachheizzone eine Ruhezone ohne Infrarotstrahler angeordnet ist.
  • Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-A-3 016437 bekannt. Bei dieser Vorrichtung werden die Seitenwände mindestens teilweise durch Infrarotstrahler gebildet, die sich auch an der Deckenseite und auf der Bodenseite fortsetzen können, es sei denn, daß hier Reflektoren eingesetzt sind. Im Bereich des Bodens befinden sich in den Außenwänden Frischlufteinlässe und an der Decke ist ein Abzugsschacht vorgesehen. Am Boden befindet sich auch eine Öffnung, die über eine Leitung mit dem Abzugsschacht verbunden ist, so daß über Durchbrüche in der Bodenseite Umluftanteile durchtreten können. An der Decke befindet sich auch ein Sauggebläse, das ein entsprechendes Druckgefälle zwischen den Frischlufteinlässen bzw. den Durchbrüchen und dem Abzugsschacht erzeugt. Zur Herabsetzung von Strahlungsverlusten an den beim Einlauf und Auslauf angeordneten Strahlern können zwischen den Strahlern und den vorbeigeführten Objekten Reflektorflächen angeordnet sein, die einmal senkrecht zu den wärmeabstrahlenden Strahlerelementen der Strahler gerichtet sind und gleichzeitig auch senkrecht zur Durchlaufrichtung durch die Vorrichtung.
  • Bei dieser Anordnung der Strahler und der Reflektoren wird lediglich die Strahlung ausgenutzt, die direkt auf die vorbeitransportierten Objekte trifft. Die nicht die Objekte treffende Strahlung geht verloren. Durch eine derartige Strahleranordnung ist es auch nicht möglich, Gegenstände mit Hinterschnitten und von komplizierter Konfiguration zu trocknen, da durch die erzeugte direkte Strahlung die Hinterschnitte nicht erreicht werden und Vorsprünge leicht überhitzt werden.
  • Aus der DE-A-2 731 075 ist ein Durchlaufofen für Warenbahnen bekannt, die mit einem Pulver aus Kunststoff oder mit Paste bedruckt oder beschichtet sind, der oberhalb des Laufweges der Warenbahnen angeordnete Infrarotstrahler zum Sintern des Pulvers bzw. der Paste und eine Luftfördervorrichtung aufweist. Die Luftfördervorrichtung saugt aus dem Ofeninneren Luft an und bläst über ein Blasdüsen aufweisendes Blasluftleitungssystem durch mindestens eine Heizung beheizte Warmluft zum Trocknen der Paste aus, wobei die Infrarotstrahler auch zum Beheizen der Warmluft dienen. Den Infrarotstrahlern sind lageverstellbare Reflektoren zugeordnet, deren Lageverstellung so getroffen ist, daß sie in ersten Stellungen ein starkes Anstrahlen der Warenbahn durch die Infrarotstrahler ermöglichen und in der zweiten Stellung ein Anstrahlen der Warenbahn durch die Infrarotstrahler zumindestens im wesentlichen verhindern. In einem Falle dienen die Strahler zum Ansintern des Pulvers bzw. Austrocknen der Paste, im anderen Falle insbesondere zur Herstellung von Warmluft. Am ausgangsseitigen Ende des Durchlaufofens ist ein Gebläse angeordnet, das Luft aus dem Ofen in den Raum ansaugt und in einen in Längsrichtung des Ofens angeordneten Druckluftkanal fördert. Von dem Hauptluftkanal zweigen Seitenkanäle ab, durch die senkrecht auf die Warenbahn gerichtete Luftstrahlen ausgeblasen werden können. Der Ofeninnenraum ist dabei regeltechnisch in mehrere Längszonen unterteilt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Trocknen von insbesondere pulverbeschichteten Werkstücken - auch von unregelmäßiger Gestalt und mit Hinterschnitten - durch IR-Strahlung dahingehend zu verbessern, daß im Vergleich zum Stand der Technik bei gleichem Energieeinsatz eine geringere Trocknungszeit oder bei gleicher Trockenzeit ein geringerer Aufwand an Energie benötigt wird, wobei trotzdem Werkstücke mit komplizierter Gestalt und Hinterschnitten qualitativ hochwertig getrocknet werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Durch die Luftführung werden einerseits die Reflektoren der Strahler gekühlt, andererseits werden die Werkstücke durch nahezu sie umhüllende Luftteilströme umschlossen, die zudem in die Ruhezone ohne Strahler abgeleitet werden, so daß eine gerichtete, einen Temperaturausgleich ermöglichende und somit Wärmestaus verhindernde Strömung erzielbar ist. Durch diese Strömung wird auch verhindert, daß eventuell sich lösende Staubpartikel einer Pulverbeschichtung in den Außenraum gelangen. Die Strömung dient auch dem Wärmeausgleich innerhalb der Werkstücke, insbesondere auch von denen mit komplizierter Gestalt und mit Hinterschnitten, so daß auch dadurch Überhitzungen an vorspringenden Stellen vermieden werden. Hierdurch trägt die Luftumwälzung auch zum Energiesparen bei. Durch die räumlich strukturierte und hochglänzende Wirkfläche der Reflektoren wird eine stark diffuse Infrarotstrahlen-Verteilung erreicht und der dadurch erzielte "Billiardeffekt" ermöglicht auch Hinterschnitte und Vertiefungen zu erreichen und Konzentrationen auf bestimmte vorspringende Teile zu verhindern. Sie trägt somit zur gleichmäßigen allseitigen Erwärmung bei und wirkt schon bevor die Werkstücke die eigentliche Bestrahlungszone erreichen, so daß die Werkstücke beim Annähern bzw. beim Verlassen der Zonen mit Strahlern noch erwärmt werden, so daß die eigentliche Behandlungsstrecke dadurch erweitert wird, wobei diese zusätzlichen Behandlungszonen durch die indirekten Strahlen schonende Temperaturübergänge bewirken. Hierdurch und durch die diffuse Verteilung können wesentlich mehr Strahlen am-Erwärmungsvorgang teilnehmen, so daß Verluste durch direkte Strahlungen, die am Werkstück vorbeigehen, praktisch ausgeschlossen werden, so daß sich Energie einsparen läßt.
  • Vorzugsweise Ausgestaltungen der Vorrichtung sind den abhängigen Ansprüchen 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 Auslaßöffnung 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 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 Kanälen 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.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:
  • 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 IP-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 Bestrahlungsraum 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 reflektiert, 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.
  • Beispiel
  • 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 15 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 Bestrahlungsräumen 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. 30° C niedrigere Temperatur.
  • Die beschichteten Werkstücke 5 wiesen nach dem Austritt aus der Vorrichtung und dem Abkühlen gleichmäßig ausgelierte 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 (7)

1. Vorrichtung zum Trocknen von beschichteten, insbesondere pulverbeschichteten, Werkstücken (5) durch IR-Strahlung, wobei die Werkstücke in mehreren Zonen (6 - 8) bei einer bestimmten Temperatur getrocknet werden und in den Zonen eine Luftströmung vorgesehen ist, mit einem Gehäuse (1), in dem in mehreren Zonen im Abstand von den Gehäusewänden verstellbare Infrarotstrahler und Reflektoren (9) angeordnet sind, die einen Bestrahlungsraum einschlieneß, mit Ein- und Auslaßöffnungen (2, 3) sowie einem Transportmittel (4) zum Transport der Werkstücke durch das Gehäuse und mit einer Ansaugvorrichtung (20), wobei zwischen einer Vorwärmzone (6) und Nachheizzone (8) eine Ruhezone (7) ohne Infrarotstrahler angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugvorrichtung (20) in der Ruhezone (7) so angeordnet ist, daß sich eine die Reflektoren (9) umfließende Luftströmung in die Bestrahlungsräume hinein und um die Werkstücke (5) herum in die Ruhezone (7) ausbildet und daß die Reflektoren (9) eine hochglänzende und räumlich strukturierte Wirkfläche aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsräume einen der Form der Werkstücke (5) anpaßbaren veränderbaren Querschnitt aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die parallel zu den Seitenwänden des Gehäuses (1) angeordneten Reflektoren (9) winkelverstellbar bezüglich der jeweils benachbarten Gehäuseseitenwand angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Reflektoren (9) mit einem größenänderbaren Seitenzwischenraum zueinander angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kanal (15) begrenzenden Rückseiten der Reflektoren (9) und die Gehäusewandung strömungsgünstig gestaltet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände des Gehäuses (1) eine hochglänzende und räumlich strukturierte Wirkfläche aufweisen.
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