EP0174351A1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen von beschichteten werkstücken durch infrarotstrahlung - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum trocknen von beschichteten werkstücken durch infrarotstrahlungInfo
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- EP0174351A1 EP0174351A1 EP85901406A EP85901406A EP0174351A1 EP 0174351 A1 EP0174351 A1 EP 0174351A1 EP 85901406 A EP85901406 A EP 85901406A EP 85901406 A EP85901406 A EP 85901406A EP 0174351 A1 EP0174351 A1 EP 0174351A1
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- EP
- European Patent Office
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- workpieces
- zone
- reflectors
- housing
- zones
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
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- 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
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- 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
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- 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
- B05D3/0254—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 carrying out the method.
- the invention can be used particularly advantageously for gelling (drying) powder-coated castings, in particular also of gray castings, also with an irregular shape.
- the invention can also be advantageous in the case of thin-walled workpieces of complicated configuration, among others. made of sheet metal.
- the workpieces can also be coated by an electrostatic, water-soluble or solvent-containing 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 arrive in a zone in which the infrared radiators are arranged close to one another are, so that the workpieces are quickly heated to the desired drying temperature by the intensive direct radiation.
- the drying temperature 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 is the case in the first heating zone .
- 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 furnaces, since burns of the coating on the protruding parts on the one hand and insufficient drying or treatment results for undercuts and in the shadow of the IR rays on the other hand lying areas can be observed.
- the convective heat portion is passed on to the atmosphere completely 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 problem is solved i by a method with the features of claim 1.
- the workpieces are heated by the radiation, which is cooled by the circulated air projecting parts - which excludes overheating ⁇ and parts that are only irradiated to a lesser extent and thus can absorb less radiation energy are heated.
- heat compensation takes place within the workpieces, which is intensified by the flow flowing around the workpieces in this zone as well. Due to the heat balance within the workpieces, the places in the radiation shadow that absorb less radiation energy are supplied with the required heat energy for drying and the energy used is used more economically. Due to the air circulation, the reflectors of the radiators and the housing walls can also be cooled and the heat absorbed can be used 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 "bil arfect" achieved thereby also enable undercuts and depressions to be reached and concentrations on certain projecting parts to be prevented, thus contributing to more uniform heating on all sides.
- FIG. 1 is a schematic representation of a longitudinal section through a device according to the invention
- FIG. 2 in cal ati cal representation of a section through the device of FIG. 1 along the line II-II
- the device has a known, tubular, tubular 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 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 longitudinally divided into three interconnected zones 6, 7, 8, a preheating, a resting and a post-heating zone.
- the preheating zone 6 can be longer, since this is where the workpieces are heated to the working temperature, or can also be of the same length as the reheating zone 8.
- a ratio of the zones 6, 7, 8 to one another would be, for example, 2: 2: 1, 2: 1: 1 or 2: 1: 2 or also 1: 1: 1.
- housings 1 can be arranged inside the housing 1 (not shown) or in separate housings 1 * Cin .Fig. 1 indicated) can be arranged. These housings 1 "can also be designed to be movable.
- the work squerschni tt which depends on the dimensions of the respective workpieces 5
- enveloping reflectors 9 are arranged, which extend parallel to the transport direction.
- the reflectors 9 are arranged at least at a distance from the workpiece 5, but preferably also angularly adjustable, and form the walls of the actual irradiation rooms.
- a plurality of reflectors 9 can be connected to form reflector walls 10, 10 'and together distance-adjustable
- 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 envelopes.
- Right-angled arrangements of the reflector walls 10, 10 * are possible. Because of the better adaptability to different workpieces 5 and in terms of better diffuse beam distribution, arrangements in the form of a hexagon as in the exemplary embodiment, or a triangle, pentagon, etc. preferable.
- the lateral reflector walls 10 are arranged in parallel and the upper and lower reflector walls 10 * are movable about an axis 11. If necessary, the walls 10 can also be arranged in parallel and at the same time pivoted, so that arrangements in pyramid form are possible.
- the reflectors 9 are at a - preferably adjustable - side distance from one another, so that there are passage gaps between them, connected to the reflector walls 10, for example they are arranged on supports 12 so as to be displaceable and detachable, arrestable and removable.
- the active side of the reflectors 9 is directed towards the workpieces 5 and consists of a high-gloss layer, for example anodized aluminum, and is preferably spatially structured, for example by means of pyramids with a 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 room; 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-hand and left-hand channels 15 are separated from one another in the upper region by partitions 16 surrounding the transport means 4. In the lower area they open into a common pressure chamber 17 which is covered towards the channels 15 by plates 18 or grids which have 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 ventilator 20 are executed.
- the pressure side of the fan 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, 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 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 achieved inside, the reflectors are also protected against the deposition of cracked and cracked products.
- this wall can consist of a high-gloss layer, for example anodized aluminum, and can also be spatially structured.
- the infrared effect from the housing causes vagabonding infrared rays to be directed back onto the workpiece and, in conjunction with the air flow in the housing, this avoids any appreciable heating of the wall, which makes special insulation unnecessary.
- 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 infrared radiators 13 are selected in accordance with the shape and nature of the workpiece 5 and the coating and the amount of heat required as a function thereof, and the distance between the reflectors 9 from one another is also selected accordingly. If the same or similar items are always subjected to the treatment, this setting is only made once during commissioning. Mid-length infrared emitters with a wavelength of ⁇ 2 to 3 have proven particularly useful. Then some or all of the IR emitters 13 provided - with reduced power - and the fan 20 are switched on.
- the idle temperature required in each case is set in the device.
- the arrangement of the fan 20 described results in a vacuum in the quiet zone 7 and also in the irradiation rooms of the preheating and post-heating zones 6, 8, while an overpressure 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 some of the convective heat is obtained for the treatment of the workpieces 5.
- the flow movement is indicated by arrows in the figures.
- the IR emitters 13, controlled by a pilot lamp are raised and reach 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 which would lie in the shade in the case of a straight-line beam path. A more uniform heating is achieved by the above-mentioned flow around. 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 beams with an eight-shaped cross-section and a gold-coated back and reflectors with a spatially structured refector surface made of high-gloss anodized aluminum.
- the side distance between the neighboring 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.
- the idle power was 10% of the installed power.
- Powder-coated casting workpieces (for example made of gray cast iron), partly with complicated shapes, were passed through the device at a speed of 1 m / min without rotation of the workpieces. In the concrete example, the workpieces remained in the preheating zone for 2 minutes, in the rest zone for 1 minute and in the 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 connection 21, which requires a stronger suction of ambient air through the inlet or outlet openings 2, 3.
- a low negative pressure of approximately 10 Pa was maintained in the radiation treatment rooms and in the rest zone 7, and a slight positive pressure of 500 Pa was maintained in the channels 15.
- the flow achieved and the omission of the IR emitters resulted in approx.
- the coated workpieces 5 After exiting the device and cooling, the coated workpieces 5 had uniformly gelled, high-quality coatings.
- Gray cast iron - " with an irregular shape are suitable, a total dwell time of 40 to 45 minutes is required for the same workpieces.
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von beschichteten Werkstücken durch Infrarotstra lung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von beschichteten Werkstücken durch Infrarotstrahlung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung kann besonders vortei lhaft zum Ausgelieren (Trocknen) von pulverbeschichteten Gußstücken, insbesondere auch von Graugußstücken gerade auch mit unregelmäßiger Ge¬ stalt eingesetzt werden. Die Erfindung kann aber auch vor¬ tei lhaft bei dünnwandigen Werkstücken komplizierter Konfi¬ guration u.a. aus Blech verwendet werden. Die Beschichtung der Werkstücke kann auch durch einen E lekt rotauch-, einen wasserlöslichen oder einen lösungs ittelhaltigen Lack er¬ folgt 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 Werk¬ stücke 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 aufrecht- erhalten 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 Luft¬ strömung 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 Gu߬ stücke unregelmäßiger Form nicht trocknen bzw. behandeln, da einerseits Verbrennungen der Beschichtung an vorstehen¬ den Tei len und andererseits ungenügende Trocken- bzw. Be¬ handlungsergebnisse bei Hinterschnitten und an im Schatten der IR-Strah len liegenden Partien zu beobachten sind. Der konvektive Wärmeantei l wird hierbei vollständig unausge- nutzt 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 Durch¬ führung des Verfahrens anzugeben.
Die Aufgabe wir i 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 Tei le,die nur geringer bestrahlt werden und damit we¬ niger Strahlungsenergie aufnehmen können, erwä rmt werden. In der Ruhezone ohne Infrarotstrahlung erfolgt ein Wärme¬ ausgleich 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 Wär¬ meenergie zum Trocknen zugeführt und die eingesetzte Ener¬ gie wirtschaftlicher genutzt. Durch die Luftumwälzung las¬ sen sich auch die Reflektoren der Strahler und die Gehäuse¬ wände kühlen und deren aufgenommene Wärme zur Behandlung der Werkstücke ausnutzen, was Energie spart.
In den Unteransprüchen 2 bis 3 sind besonders vortei lhafte Weiterbi ldungen des Verfahrens wiedergegeben.
Die Aufrechterhaltung eines Unterdrucks ermöglicht die Einhaltung der gewünschten Strömungsverhältnisse zur Um- spülung der Werkstücke und verhindert, daß z.B. Staubpar¬ tikel einer Pu lverbeschi chtung nach außen gelangen können.
Die diffuse Infrarotstrahlenverteilung und der dadurch er¬ zielte "Bi l li ardef fekt" ermöglicht auch Hi nterschni tte und Vertiefungen zu erreichen und Konzentrationen auf bestimm¬ te vorspringende Tei le zu verhindern, sie trägt somit zur gleichmäßigeren allseitigen Erwärmung bei .
Die Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung mit den Merk¬ malen des Anspruchs 4 gelöst.
Vorzugsweise Ausgestaltungen der Vorrichtung sind den Un- teransprüchen zu entnehmen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs¬ beispiels einer Vorrichtung unter Hinweis auf Varianten
und unter Angabe weiterer Vortei le unter Bezug auf Zeich¬ nungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 in schemati scher Darstellung einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 in sche ati scher Darstellung einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Linie II-II
Als Ausführungsbeispiel wird eine Vorrichtung zum Ausgelie¬ ren von pulverbeschichteten Gußtei len erläutert.
Die Vorrichtung weist ein bekanntes, tunne l roh rförmi ges Gehäuse 1 auf, das an den Stirnseiten eine Ein- bzw. Aus¬ laßöffnung 2,3 aufweist. Durch die Ein- und Auslaßöffnung 2,3 und das Gehäuse 1 ist ein Transportmittel 4 geführt, mit dem mit einem Lack besch chtete 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 Arbeitstempe¬ ratur erfolgt, oder auch gleich lang wie die Nachheizzone 8 ausgeführt werden. Ein Verhältnis der Zonen 6,7,8 zueinan¬ der 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 Hin¬ terschnitten und Vertiefungen kann es auch notwendig sein, mehrere - gegebenenfalls dann kürzere - Ruhe- und Nachheiz¬ zonen 7,8 vorzusehen. Diese können innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sein..(nicht dargestellt) oder in separaten, be¬ darfsweise an das Gehäuse 1 ankuppelbaren Gehäusen 1 * Cin .Fig. 1 angedeutet) angeordnet werden. Diese Gehäuse 1 " kön¬ nen auch verfahrbar gestaltet sein.
In der Vorwärmzone 6 und der Nachheizzone 8 sind den Ar¬ beit squerschni tt , der von den Abmessungen der jewei ligen Werkstücke 5 abhängt, einhüllende Reflektoren 9 angeordnet, die sich parallel zur Transport r i chtung erstrecken. Die Reflektoren 9 sind mindestens in ihrem Abstand zum Werk¬ stück 5, vorzugswei se aber auch wi nkelverste l Lbar angeord¬ net und bilden die Wände der eigentlichen Bestrahlungsräume, Mehrere Reflektoren 9 können zu Reflektorwänden 10,10' ver¬ bunden und gemeinsam abstandsverste l lbar sein- Grundsätz¬ lich ist die Form der Reflektoreinhüllung und damit der Querschnitt der Bestrahlungsräume von der Form der Werk¬ stücke 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 Strahlenvertei lung sind Anordnungen in Form eines Sechsecks wie im Ausführungsbeispiel, oder eines Dreiecks, Fünfecks us . vorzuz i ehen .
Beim Ausführungsbeispiel sind die seitlichen Reflektorwände 10 parallel und die oberen und unteren Reflektorwände 10* um eine Achse 11 bewegbar angeordnet. Gegebenenfalls kön¬ nen die Wände 10 auch parallel verstellbar und zugleich verschwenkbar angeordnet sein, wodurch Anordnungen in Py¬ ramidenform 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 Durch¬ gangsspalt zwischen ihnen vergrößert oder verkleinert wer¬ den 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 kön¬ nen.
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 unregel- mäßiger drei-, vier-, fünf-, sechseckiger usw. Basis. Die Reflektoren 9 haben die Aufgabe, die Strahlen von IR-Strah- lern 13 diffus im Bestra lungsraum zu verteilen, sie sol¬ len 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 Reflek¬ toren 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 Links¬ seitigen Kanäle 15 sind im oberen Bereich durch das Trans¬ portmittel 4 umgebende Trennwände 16 voneinander getrennt. Im unteren Bereich münden sie in einen gemeinsamen Druck¬ raum 17, der zu den Kanälen 15 hin durch Öffnungen aufwei¬ sende 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 Venti lators 20 ausgeführt. Die Druckseite des Ventilators 20 ist mit den Druckräumen 17 der Vorwärmzone 6 und der Nach¬ heizzone 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 dahinter liegende Ofeninnenwand vor einer direkten Strahlung
geschützt und durch die erzeugten Strömungsverhältnisse erfolgt auch deren Kühlung. Durch die erzielten Strömungs¬ verhältnisse im Innern werden die Reflektoren auch vor der Ablagerung von Spalt- und Crackprodukten geschützt.
Vorzugsweise besteht die Wandung des Gehäuses 1 der Ruhe¬ zone 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 Auslaßöff¬ nung 3 befindenden Auslaßzone 23 aus einem die Infrarot¬ strahlung 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 Bi 11 i ardeffekt durch das Gehäuse vagabundierende In¬ frarotstrahlen zurück auf das Werkstück lenken und es wird dadurch in Verbindung mit der Luftströmung im Gehäuse eine nennenswerte Aufheizung der Wandung vermieden, die spe¬ zielle 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 Wärme¬ menge werden die Anzahl, die Vertei lung und die Art der Infrarotstrahler 13 gewählt und entsprechend auch der Ab¬ stand der Reflektoren 9 voneinander. Werden immer gleiche oder gleichartige Gegenstände der Behandlung unterzogen, wird diese Einstellung nur einmal bei der Inbe riebnahme vorgenommen. Mi tte lwe L li ge Infrarotstrahler mit einer Wel¬ lenlänge 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 Vorri chtungsi nnern 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 bi ldet sich eine Strömung aus den Kanälen 15, die die Re- flektoren 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 Antei- te der konvektiven Wärme für die Behandlung der Werk¬ stücke 5 gewonnen. Die Strömungsbewegung ist mit Pfei len in den Figuren angedeutet.
Wird durch einen Melder ein Werkstück 5 avisiert, werden die IR-Strahler 13, gesteuert durch einen Pi lotstrahler, 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 Re¬ flektoren 9 reflektiert, bevor sie das Werkstück 5 errei¬ chen. Durch diese Reflektionen können auch Hinterschnitte und Vertiefungen erreicht werden, die bei einem geradlini¬ gen Strahlengang im Schatten liegen würden .- Hi erdurch 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 Küh¬ lung der Oberfläche, so daß die vom Oberflächenbereich aufgenommene Wärme ins Innere abfließen kann und im Sinne eines Temperaturausgleichs innerhalb des Werkstücks zwi¬ schen dick- und dünnwandigen Tei len 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 Vorwärm- . zone 6 durchgeführten Behandlung entsprechende Endbehand¬ lung. Bei Verlassen der Nachheizone 8 sind die Werkstücke 5 fertig behandelt, d.h. die Beschichtung ist vollständig und hochwertig ausgehärtet. Bei sehr komplizierten Werk¬ stücken 5 können gegebenenfalls mehrere Ruhe- und Nach¬ heizbehandlungen, die gegebenenfalls zeitlich verkürzt sind, durchgeführt werden.
B e i s p i e l
Eine Vorrichtung der beschriebenen Art wurde mit ittel- welligen Zw l l i ngs röhr IR-Quarz-St rah le rn mit achtförmigem Querschnitt und durch eine Goldschicht abgedeckter Rück¬ seite und mit Reflektoren mit einer l äumlich strukturierten Ref Lektorf lache aus hochglänzendem eloxiertem Aluminium bestückt .
Der Seitenabstand zwischen den benachbarten Reflektoren betrug 15 mm, der zwischen den Zentralachsen der IR-Strah- Ler 65 mm. Die Flächenleistung der Strahler lag zwischen 30 und 36 kW/m . Die Leer lauf Lei stung betrug 10% der in¬ stallierten Leistung. Durch die Vorrichtung wurden pulver¬ beschichtete GuBwerkstücke (z.B. aus Grauguß), zum Tei l 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 Mi¬ nuten in der Nac»hhei zzone . Nach 2 Minuten war ein An¬ schmelzen des Pulvers auf den direkt den Strahlern zuge¬ kehrten Seiten zu beobachten. In diesem Augenblick sollte die Ruhezone erreicht werden. Die Temperatur in der Vor¬ wärmzone 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 Bes rahlungsräumen und in der Ruhe- zone 7 wurde ein geringer Unterdruck von ca. 10 Pa und in den Kanälen 15 ein geringer Überdruck von 500 Pa aufrecht¬ erhalten. 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 ausge¬ lierte hochwertige Beschichtungen auf.
Bei bekannten Trockenverfahren , di e für Werkstücke aus
Grauguß -"mit unregelmäßiger Gestalt geeignet sind, ist für gleiche Werkstücke eine Gesamtverwei lzeit von 40 bis 45 Minuten erforderlich.
Claims
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 vo, gesehen ist und die Luft aus einer Zone abgeführt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Werkstücke in der ersten Zone (Vorwärmzone) vorgewärmt werden, in der zweiten Zone (Ruhezone) die IR-Strahlung unterbrochen wird, so daß sich die Tempe¬ ratur der Werkstücke leicht absenkt, und in der dritten Zone (Nachheizzone) durch erneute IR-Strahlung fertig¬ getrocknet werden, wobei die Luft umgewälzt wird und zusätzlich Wärme durch Konvektion an die Werkstücke abgi bt .
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 Inf ra rot st ran Lung diffus ist.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahr ens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Gehäuse, in dem in meh¬ reren Zonen im Abstand von den Gehäusewänden Infrarot¬ strahler mit.. Reflektoren angeordnet sind, die einen Bestrahlungsraum einschließen, mit Ein- und Auslaßöff¬ nungen sowie einem Transportmittel zum Transport der Werkstücke durch das Gehäuse und mit einer Ansaugvor¬ richtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei 1 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 Gehäu-
5 ses (1) umgewälzt wird.
5- Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsräume einen der Form der Werkstücke (5) anpaßbaren veränderbaren Querschnitt aufweisen. 10
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die parallel zu den Seitenwänden des Gehäuses (1) angeordneten Reflektoren (9) winkel- und/ oder abstandsverste l lbar bezüglich der jeweils benach-
**° barten Gehäuseseitenwand angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Reflektoren (9) mit einem größenänderbaren Seitenzwischenraum zueinander
20 angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände des Gehäuses (1) mindestens tei lweise 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 Innen¬ wände des Gehäuses (1) eine hochglänzende und räumlich
30 strukturierte Wirkfläche aufweisen.
10. Vorri chtung .nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gehäuseinnenwandung und der Rückseite der Reflektoren (9) ein Kanal (15)
35 besteht, mit dem der Druckstutzen der Ansaugvorrich¬ tung (20) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kanal (15) begrenzenden Rückseiten der Re¬ flektoren (9) und die Gehäusewandung strömungsgünstig gestaltet sind.
2- Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Kanal(15) druckseitig einen durch eine Drossel verschließbaren AbLuftstutzen (21) auf¬ weist.
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