EP0224034A1 - Method and arrangement for preventing floating particles from descending, and a heat treatment station in a continuous inner liner installation - Google Patents
Method and arrangement for preventing floating particles from descending, and a heat treatment station in a continuous inner liner installation Download PDFInfo
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- EP0224034A1 EP0224034A1 EP86114663A EP86114663A EP0224034A1 EP 0224034 A1 EP0224034 A1 EP 0224034A1 EP 86114663 A EP86114663 A EP 86114663A EP 86114663 A EP86114663 A EP 86114663A EP 0224034 A1 EP0224034 A1 EP 0224034A1
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- nozzle arrangement
- nozzle
- heat radiator
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B17/00—Methods preventing fouling
- B08B17/02—Preventing deposition of fouling or of dust
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F9/00—Use of air currents for screening, e.g. air curtains
Definitions
- the present invention relates to a method for preventing the dropping of suspended particles or droplets onto a surface that is to be kept clean in this regard, at least one dimension, an arrangement therefor, an application of the method or the arrangement mentioned to a thermal treatment station for the internal coating of cylindrical bodies, such as can bodies, preferably for the inner coating of their longitudinal weld section and a thermal treatment station on a continuous internal coating system for cylindrical bodies, such as for can bodies.
- a coating medium in which, for example, a coating medium is applied in powder form or in the form of droplets or in liquid form to workpieces to be coated, it may be electrostatically assisted to warm up the layer after application in order to fuse the particles or Drying the liquid application to achieve a tight seam.
- heat sources are provided in the area of the layer produced.
- the object of the present invention is to develop a method of the type mentioned in the introduction in such a way that a surface to be kept clean, which is at least one dimension in size, is not contaminated by sinking floating particles or droplets.
- This object is achieved in that a gas flow is generated over the surface by gas injection and / or suction over a large area.
- a layer of flowing gas is thus generated over the surface to be kept clean, which entrains sinking particles or droplets before the latter have hit the surface to be kept clean. Even if the latter only needs to be blown in a small area to be kept clean in order to prevent precipitation of particles or droplets, this does not lead to a goal in a larger area to be kept clean, because the resulting turbulence would probably result in a small area of precipitation keep clear, but promote this precipitation in adjacent areas.
- the surface to be kept clean is the radiation surface of a heat radiator
- the gas flow above this surface gives rise to the problem that the efficiency of the radiator is reduced in that the surface, if no further measures are taken, is cooled by the gas flow.
- the gas flow be selected in the order of magnitude of the natural convection caused by the heat radiator or that the gas be heated in continuous operation, as by means of the heat radiator itself.
- the last-mentioned variant is realized by doing this Gas in circulation mode drives through a thermally well-insulated system, if necessary additionally heated there, thereby preventing heat from being removed from the radiator by the gas flow.
- the above-mentioned arrangement for solving the problem is characterized in that in the area of the surface there is at least one channel pressurized with over or under pressure, with an extended nozzle arrangement, preferably with a large number of discrete passages.
- the channel results in a largely constant pressure distribution along the nozzle arrangement, so that gas flows out of it, evenly distributed.
- gas flows out of it, evenly distributed.
- the nozzle arrangement preferably comprises a metal structure produced by galvanic application to a negative mold with a large number of pins.
- a structure made in this way has neatly defined, closely spaced small passages, and ensures a largely turbulence-free gas inflow or outflow.
- About 10 to about 60 passages per running centimeter are preferably provided on the nozzle arrangement, preferably with a passage cross cut areas, so that their sum makes up about 40% of the arrangement area.
- the nozzle arrangement form a channel arranged at a radial distance and coaxial with a longitudinal axis of the radiator.
- passages are selectively covered, such as by adhesive tape or varnish, for the selective keeping of active passage patterns that are extended in line or area. This means that lines with practically the same effect can be kept free of openings with very narrow slit nozzles, the rest are covered.
- the mentioned galvanic manufacturing technique for the nozzle arrangement is characterized by a further, essential advantage.
- the aforementioned galvanic production results in an extraordinarily smooth metallic surface, the latter, brought into the area of the radiator, acting as a radiation reflector and, like a rod emits heat radiation that is not emitted towards the workpiece by reflection against the workpiece.
- a thermal treatment station according to the invention on a continuous internal coating system for cylindrical bodies, such as for can bodies, has a heat radiator which is longitudinally extended in the direction of travel and is arranged within the interior movement path of the bodies, and the arrangement mentioned above in order to keep the radiator surface clean.
- FIG. 1 shows an extended surface 1, above which floating particles 3 or floating droplets are present and which, due to their own weight G, lower against surface 1.
- large-area gas injection or extraction may also be realized, as shown in dashed lines a turbulence lifting the particles 3. Due to the large-area gas flow, a flowing gas layer 7 is formed over the surface 1, which prevents the suspended particles 3 from lowering onto the surface 1. It must be ensured that the gas injection or extraction takes place along the surface 1 in such a way that as little turbulence as possible arises, relative to the expansion of the surface 1, which would drive the particles 3 against the surface 1 in certain areas, which is just to be prevented.
- the surface 1 ′ to be kept clean is formed by the heat radiating surface of a schematically illustrated heat radiator 9 with a heating coil 11 through which current flows.
- a heat radiator 9 per se causes natural convection K by the gas heated above the radiator 9 rising in a known manner. If floating particles 3 are to be prevented from sinking onto the radiating surface 1 'by realizing a large-area gas flow over this surface 1' according to the invention, it must also be prevented that the efficiency of the radiator 9 is caused by this gas flow is unreasonably reduced, the radiant surface 1 'is cooled too much by the gas flow. As shown schematically in FIG.
- the amount of heat dissipated by the gas flow can be kept to negligible values by keeping the amount of gas flowing over the area 1 ′ per unit time as low as possible.
- This requires the formation of very narrow nozzles 13, which act as slot nozzles, and the blowing or sucking sides are acted upon with relatively small overpressures or underpressures ⁇ ⁇ p.
- FIG. 3 A simple possibility of realizing such nozzle structures acting as slot nozzles is shown in FIG. 3.
- An overpressure or vacuum channel 21 is formed in its longitudinal extent by three walls 23.
- the fourth longitudinal wall, which forms an actual nozzle wall 25, consists of a structure with a large number of closely spaced small, discrete passages 27.
- the desired nozzle contour on the nozzle wall 25 is covered by covering unnecessary passages 27 with adhesive tape, lacquer, silicone, rubber or by any other means another material that is suitable for this purpose is realized, generally by covers 29 and only the passages 27 a are left free, which define the desired nozzle contour, as shown in FIG. 3, the desired narrow nozzle slot.
- Such a nozzle wall section or the structure used for this purpose is preferably, and as shown schematically in FIG. 6, galvanically produced by removing a metal layer 35 on a negative mold 31 with a large number of pins 33 lying close together. This creates an extremely smooth layer 35 with a very fine, dense pattern of the opening formed by the pins 33.
- other manufacturing processes can also be used, such as the use of lasers to produce the passages in a smooth, at most thin, material phase.
- the nozzle wall section is preferably formed with approximately 10 to approximately 60 passages 27 per running centimeter, the openings of which are dimensioned such that they make up approximately 40% of the nozzle wall surface.
- the flat metal surface realized in this way structure 35 has great advantages, particularly when used with heat radiators.
- Such coatings are often carried out by injecting powder or liquid particles against the workpieces to be coated, this coating is often supported electrostatically and after the workpieces have been provided with the powder or the liquid coating medium, the latter is thermally treated, ie heated.
- This thermal treatment can in principle be carried out in such a way that thermal radiation sources are provided on the side of the workpieces facing away from the coating, with which the workpieces are heated, which leads to the desired effect with regard to the coating medium just applied.
- the heat of the emitters is poorly used by using a large part of the heat to warm up the workpieces: depending on the material, volume or treatment time of the workpieces, the heat emitters provided must be designed for significantly higher outputs than the thermal ones Effect on the coating medium would actually be necessary.
- the above-mentioned emitters are now arranged on the same workpiece side that is also coated and As close as possible to the area in which the coating medium is applied to the workpieces, solid or liquid particles falling back from the workpieces and / or injected medium particles or droplets penetrating into the thermal treatment zone from the coating zone, if they striking the radiating surfaces of the emitters, by hardening, burning, etc. a layer that is sometimes difficult to remove.
- the arrangement of the heat radiators on the coated workpiece side would allow a drastic reduction in the radiator output.
- the coating technology mentioned is also used for the internal coating of cylindrical bodies, such as can bodies, for can production, in particular for the food industry.
- can bodies 37 are moved over a cantilever arm by means of transport, not shown here and not essential in the context of the present invention, the cylindrical bodies 37, also not shown in FIG. 4, only by shaping sheets, then welding the longitudinal edges, are created, whereupon the welded, cylindrical bodies 37 are guided along the arm 39 via a coating station 41.
- a coating station 41 at the coating station 41 by a feed line device 43 a coating medium in the form of solid particles or droplets, gas-driven, injected and adhered to the inner wall of the body 37, often supported by electrostatic forces, on the inner wall of the body 37.
- the electrostatic forces are created by applying a high electric field between the mouth area the feed line 43 and the bodies 37 realized.
- a suction station 46 sucks off the coating medium emerging in the direction F flowing towards the body 37.
- the weld seam part of the body 37 is coated in this way.
- a thermal treatment station 44 designed in accordance with the invention is now provided, which, as shown in FIG. 4, comprises a heat radiator 51, which is elongated in the direction F and arranged on the arm 39 and which now serves as the coating medium in the manner described above -Extremely exposed to pollution.
- the arrangement of the heat radiator 51 directly in the area of the previously applied coating enables an optimal utilization, ie an optimal efficiency of the heat radiator 51
- FIG. 5 shows a cross-sectional view through the thermal treatment station 44 according to the invention.
- a groove 45 is incorporated in the protruding arm 39, immediately below the part of the cylindrical one provided with the coating 47 Body 37 with its weld seam 49, the bodies 37 being moved with the transport means, not shown, such as chain drives etc., at a distance with respect to the arm 39 over the latter.
- a heat radiator such as an infrared rod radiator 51, is arranged in the channel 45, for example an infrared radiator with a quartz tube, such as manufactured by Heraeus.
- the groove 45 has a collar 53 projecting against a plane of symmetry E placed through the area of the weld seam 49, on which a nozzle wall 55, preferably of the structure shown and described with reference to FIG.
- the nozzle wall 55 comprises the radiator 51 coaxially.
- the trough 45 with the nozzle wall 55 thus acts as a channel, analogously to the channel 21 from FIG. 3, which is supplied with pressure, for example, by overpressure + ⁇ p via a line arrangement 57.
- passages 27 a which remain active are left open by means of covers 29 and define, for example, two lateral and a lower longitudinally elongated slot nozzle 59 and 61, respectively.
- a large area of the radiator 51 acts against the arm 39 and would in itself heat the latter and not the coating 47.
- the efficiency of the emitter 51 is now increased, however, in that the nozzle wall 55 is formed with a smooth, reflective surface directed against the emitter 51, as a result of which the nozzle wall 55 also performs the functions of a reflector in addition to its injection task.
- a reflective, smooth surface is, as already mentioned above, realized by using a galvanically produced nozzle structure 35, as described with reference to FIG. 6, as the nozzle wall 55.
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung der Absenkung von Schwebe-Partikeln oder -Tröpfchen auf eine diesbezüglich reinzuhaltende, mindestens in einer Dimension ausgedehnte Fläche, eine Anordnung hierzu, eine Anwendung des genannten Verfahrens oder der genannten Anordnung an einer thermischen Behandlungsstation für die Innenbeschichtung von zylinderförmigen Körpern, wie von Dosenkörpern, vorzugsweise für die Innenbeschichtung ihrer Längsschweissnaht-Partie und eine thermische Behandlungsstation an einer Durchlauf-Innenbeschichtungsanlage für zylindrische Körper, wie für Dosenkörper.The present invention relates to a method for preventing the dropping of suspended particles or droplets onto a surface that is to be kept clean in this regard, at least one dimension, an arrangement therefor, an application of the method or the arrangement mentioned to a thermal treatment station for the internal coating of cylindrical bodies, such as can bodies, preferably for the inner coating of their longitudinal weld section and a thermal treatment station on a continuous internal coating system for cylindrical bodies, such as for can bodies.
Bei Pulverschicht- oder Lackschicht-Auftragtechniken, bei denen beispielsweise ein Beschichtungsmedium pulverförmig oder in Form von Tröpfchen oder in Flüssigform an zu beschichtende Werkstücke appliziert wird, u.U. elektrostatisch unterstützt, ist es üblich, die Schicht nach dem Auftrag aufzuwärmen, um ein Verschmelzen der Partikeln oder Trocknen des Flüssigauftrages zu einer dichten Naht zu erreichen. Dazu werden im Bereiche der erzeugten Schicht Wärmequellen vorgesehen. Durch nie gänzlich zu verhinderndes Rück fallen von schlecht haftengebliebenem Beschichtungsmedium oder, ist die Wärmezone unmittelbar anschliessend an die Beschichtungszone angeordnet, von Medium aus der Beschichtungszone auf die Wärmequellen, wie Infrarotstrahler, wird eine Verschmutzung der strahlenden Oberflächen erzeugt, Einbrennen des Beschichtungsmediums führt dort zu einer verhärteten Kruste.In powder coating or lacquer coating application techniques, in which, for example, a coating medium is applied in powder form or in the form of droplets or in liquid form to workpieces to be coated, it may be electrostatically assisted to warm up the layer after application in order to fuse the particles or Drying the liquid application to achieve a tight seam. For this purpose, heat sources are provided in the area of the layer produced. By back that can never be completely prevented if coating medium adheres poorly or if the heating zone is immediately adjacent to the coating zone, medium from the coating zone onto the heat sources, such as infrared emitters, causes contamination of the radiating surfaces, baking the coating medium there leads to a hardened crust.
Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe, ein Verfahren eingangs genannter Art so auszubilden, dass eine reinzuhaltende, mindestens in einer Dimension ausgedehnte Fläche nicht durch absinkende Schwebe-Partikel oder -Tröpfchen verschmutzt wird.The object of the present invention is to develop a method of the type mentioned in the introduction in such a way that a surface to be kept clean, which is at least one dimension in size, is not contaminated by sinking floating particles or droplets.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass man über der Fläche durch grossflächige Gas-Eindüsung und/oder -Absaugung eine Gasströmung erzeugt.This object is achieved in that a gas flow is generated over the surface by gas injection and / or suction over a large area.
Mithin wird über der reinzuhaltenden Fläche eine Schicht strömenden Gases erzeugt, welche sich absenkende Partikel oder Tröpfchen mitnimmt, bevor letztere auf die reinzuhaltende Fläche aufgetroffen sind. Wenn auch bei einem kleinflächigen, reinzuhaltenden Bereich letzterer lediglich beblasen werden muss, um einen Partikel- oder Tröpfchen-Niederschlag zu verhindern, führt dies bei einem reinzuhaltenden, grossflächigeren Bereich nicht zum Ziel, denn die dabei sich ergebenden Turbulenzen würden wohl einen kleinen Bereich von Niederschlag freihalten, in angrenzenden Bereichen aber gerade diesen Niederschlag fördern.A layer of flowing gas is thus generated over the surface to be kept clean, which entrains sinking particles or droplets before the latter have hit the surface to be kept clean. Even if the latter only needs to be blown in a small area to be kept clean in order to prevent precipitation of particles or droplets, this does not lead to a goal in a larger area to be kept clean, because the resulting turbulence would probably result in a small area of precipitation keep clear, but promote this precipitation in adjacent areas.
Ist die reinzuhaltende Fläche, die Strahlungsfläche eines Wärmestrahlers, so ergibt sich durch die erwähnte Gasströmung über dieser Fläche das Problem, dass dadurch der Wirkungsgrad des Strahlers reduziert wird, indem die Fläche, werden nicht weitere Massnahmen getroffen, durch die Gasströmung gekühlt wird.If the surface to be kept clean is the radiation surface of a heat radiator, the gas flow above this surface gives rise to the problem that the efficiency of the radiator is reduced in that the surface, if no further measures are taken, is cooled by the gas flow.
Um dies nun zu verhindern, wird in diesem Fall vorgeschlagen, dass man die Gasströmung in der Grössenordnung der durch den Wärmestrahler bewirkten natürlichen Konvektion wählt oder das Gas im Durchlaufbetrieb erwärmt, wie mittels des Wärmestrahlers selbst. Die letzterwähnte Variante wird dadurch realisiert, dass man das Gas im Umlaufbetrieb durch ein thermisch gut isoliertes System treibt, allenfalls dort zusätzlich erwärmt, womit verhindert wird, dass durch die Gasströmung Wärme vom Strahler abgeführt wird. Durch Anlegung der Strömung in der Grössenordnung der natürlichen Konvektion bleibt der Strahler-Wirkungsgradverlust in vernachlässigbaren Grenzen.In order to prevent this, it is proposed in this case that the gas flow be selected in the order of magnitude of the natural convection caused by the heat radiator or that the gas be heated in continuous operation, as by means of the heat radiator itself. The last-mentioned variant is realized by doing this Gas in circulation mode drives through a thermally well-insulated system, if necessary additionally heated there, thereby preventing heat from being removed from the radiator by the gas flow. By applying the flow in the order of magnitude of natural convection, the radiator efficiency loss remains within negligible limits.
Für die grossflächige Gas-Eindüsung oder -Absaugung bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten stellt sich ein Problem bezüglich der Ausbildung der Blas- bzw. Saugdüsen, insbesondere wenn man berücksichtigt, dass, z.B. bei der Anwendung an Wärmestrahlern, eine möglichst geringe Gasmenge die erforderte Strömung erzeugen soll. Die vorgesehenen, räumlich ausgedehnten Düsen müssen kleine Durchmesser haben, was vorerst zu ausgedehnten Düsenschlitzen führt, die aber in der benötigten Feinheit und Ausdehnung sehr schwer zu reali sieren sind. Deshalb wird weiter vorgeschlagen, dass man die Eindüsung oder Absaugung an einer Vielzahl im Bereiche der Fläche angeordneter, diskreter Stellen vornimmt, was wesentlich einfacher zu realisieren ist, als das Ausbilden der genannten Schlitzdüsen.For large-area gas injection or extraction at low flow speeds, a problem arises with regard to the design of the blowing or suction nozzles, especially if one takes into account that, for example when using heat radiators, the smallest possible amount of gas should generate the required flow. The proposed, spatially extended nozzles must have small diameters, which initially leads to extensive nozzle slots, but is very difficult to achieve in the required fineness and expansion are. It is therefore further proposed that the injection or suction is carried out at a large number of discrete points arranged in the area of the surface, which is much easier to implement than the formation of the slot nozzles mentioned.
Die obgenannte Anordnung zur Lösung der Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, dass im Bereiche der Fläche mindestens ein mit Ueber- oder Unterdurck beaufschlagter Kanal vorgesehen ist, mit einer ausgedehnten Düsenanordnung, vorzugsweise mit einer Vielzahl diskreter Durchlässe.The above-mentioned arrangement for solving the problem is characterized in that in the area of the surface there is at least one channel pressurized with over or under pressure, with an extended nozzle arrangement, preferably with a large number of discrete passages.
Der Kanal ergibt eine weitgehend konstante Druckverteilung entlang der Düsenanordnung, so dass aus ihr, gleichmässig verteilt, Gas ausströmt. Mit der Vielzahl diskreter Durchlässe, die ausserordentlich fein sein können, ergibt bereits eine geringe Gasmenge eine genügende Gasströmung über der reinzuhaltenden Fläche.The channel results in a largely constant pressure distribution along the nozzle arrangement, so that gas flows out of it, evenly distributed. With the large number of discrete passages, which can be extremely fine, even a small amount of gas results in a sufficient gas flow over the area to be kept clean.
Bevorzugterweise umfasst die Düsenanordnung eine durch galvanischen Auftrag auf eine Negativform mit einer Vielzahl von Stiften gefertigte Metallstruktur.The nozzle arrangement preferably comprises a metal structure produced by galvanic application to a negative mold with a large number of pins.
Eine so gefertigte Struktur weist sauber definierte, dicht aneinanderliegende kleine Durchlässe auf, und gewährleistet eine weitgehend turbulenzfreie Gasein- bzw. -Ausströmung. Vorzugsweise werden an der Düsenanordnung ca. 10 bis ca. 60 Durchlässe pro Laufzentimeter vorgesehen, vorzugsweise dabei mit Durchlassquer schnittsflächen, so dass ihre Summe ca. 40% der Anordnungsfläche ausmacht.A structure made in this way has neatly defined, closely spaced small passages, and ensures a largely turbulence-free gas inflow or outflow. About 10 to about 60 passages per running centimeter are preferably provided on the nozzle arrangement, preferably with a passage cross cut areas, so that their sum makes up about 40% of the arrangement area.
Zur Verhinderung der Absenkung von Beschichtungspartikeln oder -Tröpfchen auf eine längsausgedehnten Wärmestrahler an einer thermischen Behandlungsstation einer Beschichtungsanlage für Werkstückoberflächen, wird weiter vorgeschlagen, dass die Düsenanordnung eine auf radialem Abstand angeordnete, zu einer Strahlerlängsachse koaxiale, Rinne bildet.In order to prevent the lowering of coating particles or droplets onto a longitudinally extended heat radiator at a thermal treatment station of a coating system for workpiece surfaces, it is further proposed that the nozzle arrangement form a channel arranged at a radial distance and coaxial with a longitudinal axis of the radiator.
Bei der Ausbildung der Düsenanordnung mit einer Vielzahl verteilter Durchlässe wird dadurch eine hohe Einsatzflexibilität erreicht, dass Durchlässe selektiv abgedeckt sind, wie durch Klebband oder Lack, zur selektiven Freihaltung von linien- oder flächenförmig ausgedehnten, aktiven Durchlassmustern. Somit können mit sehr schmalen Schlitzdüsen praktisch gleichwirkende Linien von Durchlässen freigehalten werden, die übrigen werden abgedeckt.When designing the nozzle arrangement with a large number of distributed passages, a high degree of versatility is achieved in that passages are selectively covered, such as by adhesive tape or varnish, for the selective keeping of active passage patterns that are extended in line or area. This means that lines with practically the same effect can be kept free of openings with very narrow slit nozzles, the rest are covered.
Bei der oben erwähnten Ausbildung der Anordnung, im Zusammenhang mit längsausgedehnten Wärmestrahlern, zeichnet sich die erwähnte galvanische Herstellungstechnik für die Düsenanordnung durch einen weiteren, wesentlichen Vorteil aus. Im Unterschied zum Einsatz eines gitterartigen Geflechtes als Düsenanordung, ergibt die erwähnte galvanische Herstellung eine ausserordentlich glatte metallische Oberfläche, welch letztere, in den Bereich des Strahlers gebracht, als Strahlungsreflektor wirkt und die, wie bei einem Stab strahler, nicht gegen das Werkstück hin abgegebene Wärmestrahlung durch Reflexion gegen das Werkstück zurückwirft.In the above-mentioned configuration of the arrangement, in connection with longitudinally extended heat radiators, the mentioned galvanic manufacturing technique for the nozzle arrangement is characterized by a further, essential advantage. In contrast to the use of a grid-like mesh as a nozzle arrangement, the aforementioned galvanic production results in an extraordinarily smooth metallic surface, the latter, brought into the area of the radiator, acting as a radiation reflector and, like a rod emits heat radiation that is not emitted towards the workpiece by reflection against the workpiece.
Eine erfindungsgemässe thermische Behandlungsstation an einer Durchlauf-Innenbeschichtungsanlage für zylindrische Körper, wie für Dosenkörper, weist einen in Durchlaufrichtung längsausgedehnten, innerhalb der Innenraum-Bewegungsbahn der Körper angeordneten Wärmestrahler aus sowie die oben erwähnte Anordnung, um die Strahleroberfläche reinzuhalten.A thermal treatment station according to the invention on a continuous internal coating system for cylindrical bodies, such as for can bodies, has a heat radiator which is longitudinally extended in the direction of travel and is arranged within the interior movement path of the bodies, and the arrangement mentioned above in order to keep the radiator surface clean.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.The invention is subsequently explained, for example, using figures.
Es zeigen:
- Fig. 1 in einer perspektivischen, schematischen Ansicht einer reinzuhaltenden, ausgedehnten Fläche, die erfindungsgemäss vorgesehene grossflächige Gas-Eindüsung bzw. -Absaugung,
- Fig. 2 in einer Darstellung analog zu Fig. 1 mit einer Wärmestrahleroberfläche als reinzuhaltende Fläche, eine erfindungsgemässe Düsenanordnung zur Erzeugung der Gasströmung im Umlaufbetrieb,
- Fig. 3 einen perspektivisch dargestellten Ausschnitt eines erfindungsgemässen Ueber- oder Unterdruckkanals, mit einer feingelochten Düsenanordnung, wobei selektiv ein Teil der Lochungen abgedeckt ist,
- Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Beschichtungsanlage für die Innenbeschichtung von zylinderförmigen Körpern, wie von Dosenkörpern, mit anschliessender erfindungsgemässer thermischer Behandlungsstation für die Schicht,
- Fig. 5 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe thermische Behandlungsstation gemäss Linie V - V von Fig. 4,
- Fig. 6 eine schematische Querschnittdarstellung einer Negativform mit auf bekannte Art und Weise galvanisch abgetragener Metallstruktur für die Herstellung einer erfindungsgemässen Düsenanordnung an den Anordnungen gemässen den Fig. 3 bis 5.
- 1 is a perspective, schematic view of an extensive surface to be kept clean, the large-area gas injection or extraction provided according to the invention,
- 2 in a representation analogous to FIG. 1 with a heat radiator surface as a surface to be kept clean, a nozzle arrangement according to the invention for generating the gas flow in circulation operation,
- 3 shows a perspective section of an overpressure or vacuum duct according to the invention, with a finely perforated nozzle arrangement, part of the perforations being selectively covered,
- 4 shows a schematic sectional illustration through a coating system for the internal coating of cylindrical bodies, such as can bodies, with a subsequent thermal treatment station for the layer,
- 5 shows a cross section through a thermal treatment station according to the invention along line V-V of FIG. 4,
- 6 shows a schematic cross-sectional representation of a negative mold with a metal structure which has been galvanically removed in a known manner for the production of a nozzle arrangement according to the invention on the arrangements according to FIGS. 3 to 5.
In Fig. 1 ist zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens eine ausgedehnte Fläche 1 dargestellt, über welcher Schwebepartikel 3 bzw. Schwebetröpfchen vorhanden sind und sich durch ihr Eigengewicht G gegen die Fläche 1 absenken. Erfindungsgemäss wird zur Verhinderung, dass diese Schwebeteilchen auf die reinzuhaltende Fläche 1 auftreffen, dort beispielsweise verbrennen, verhärten, festkleben oder auf irgend eine andere Art und Weise eine unerwünschte Flächenverschmutzung bilden, eine grossflächige Gas-Eindüsung bzw. -Absaugung, wie mit den Pfeilen 5 dargestellt, realisiert, wie gestrichelt dargestellt, möglicherweise auch eine die Teilchen 3 hochhebende Turbulenz. Durch die grossflächige Gasströmung wird eine strömende Gasschicht 7 über der Fläche 1 gebildet, welche ein Absenken der Schwebeteilchen 3 auf die Fläche 1 verhindert. Dabei muss sichergestellt sein, dass die Gas-Eindüsung bzw. -Absaugung entlang der Fläche 1 so erfolgt, dass möglichst keine kleinen Turbulenzen entstehen, relativ zur Ausdehnung der Fläche 1, die die Teilchen 3 in gewissen Bereichen gegen die Fläche 1 treiben würden, was gerade zu verhindern ist.In order to explain the method according to the invention, FIG. 1 shows an
In Fig. 2 wird die reinzuhaltende Fläche 1' durch die wärmestrahlende Fläche eines schematisch dargestellten Wärmestrahlers 9 mit einer stromdurchflossenen Heizwendel 11 gebildet. Ein derartiger Wärmestrahler 9 bewirkt an sich eine natürliche Konvektion K, indem das über dem Strahler 9 erwärmte Gas in bekannter Art und weise steigt. Soll nun verhindert werden, dass Schwebeteilchen 3 sich auf die strahlende Fläche 1' absenken, durch erfindungsgemässe Realisierung einer grossflächigen Gasströmung über dieser Fläche 1', so muss auch verhindert werden, dass der Wirkungsgrad des Strahlers 9 durch diese Gasströmung unzumutbar reduziert wird, m.a.W. die strahlende Fläche 1' durch die Gasströmung zu stark gekühlt wird. Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, wird dies dadurch realisiert, dass beidseitig der strahlenden Fläche 1' und in ihrem unmittelbaren Bereich, je längsausgedehnte Düsen 13, als Schlitzdüsen wirkend, vorgesehen sind, wobei die eine der Gaseindüsung, die andere der Gasabsaugung dient, womit eine Gasströmung über der Fläche 1' realisiert wird. Zur Verhinderung, dass durch die Gasströmung des Gases 5 dem Strahlungsbereich der Fläche 1' Wärme entzogen wird, wird das Gas 5 im Umlaufbetrieb über ein Leitungssystem 15 geführt, mit einer schematisch dargestellten Pumpe 17, wobei das Leitungssystem gegen die Umgebung thermisch gut isoliert ist und/oder, wie bei 19 schematisch eingetragen, das Gas zusätzlich, wie mit einer Heizwendel, erwärmt wird, derart, dass der Temperaturgradient zwischen der strahlenden Fläche 1' und der strömenden Gasschicht vernachlässigbar wird. Anstatt oder zusätzlich zum Umlaufbetrieb kann die durch die Gasströmung abgeführte Wärmemenge auf vernachlässigbare Werte dadurch gehalten werden, dass die pro Zeiteinheit über der Fläche 1' strömende Gasmenge möglichst gering gehalten wird. Dies bedingt die Ausbildung sehr schmaler, als Schlitzdüsen wirkender Düsen 13 und eine Beaufschlagung der blasenden bzw. saugenden Seiten mit relativ geringen Ueber- bzw. Unterdrucken ±Δp.2, the
Derartige längsausgedehnte, sehr schmale Düsen sind relativ aufwendig in ihrer Herstellung. Eine einfache Möglichkeit, derartige als Schlitzdüsen wirkende Düsenstrukturen zu realisieren, ist in Fig. 3 dargestellt. Ein Ueber- bzw. Unterdruckkanal 21 wird in seiner Längsausdehnung durch drei Wände 23 gebildet. Die vierte Längswand, eine eigentliche Düsenwand 25 bildend, besteht aus einer Struktur mit einer Vielzahl eng aneinanderliegender kleiner, diskreter Durchlässe 27. Die gewünschte Düsenkontur an der Düsenwand 25 wird durch Abdecken nicht benötigter Durchlässe 27 durch Klebband, Lack, Silicon, Gummi oder durch irgend ein anderes, sich für diesen Zweck anbietendes Material realisiert, generell durch Abdeckungen 29 und es werden nur die Durchlässe 27a freigelassen, die die erwünschte Düsenkontur, wie in Fig. 3 dargestellt den erwünschten schmalen Düsenschlitz, definieren. Eine derartige Düsenwandpartie bzw. die dazu eingesetzte Struktur, wird bevorzugterweise, und wie in Fig. 6 schematisch dargestellt, galvanisch hergestellt, indem auf einer Negativform 31 mit einer Vielzahl eng aneinanderliegender Stifte 33, eine Metallschicht 35 abgetragen wird. Dadurch entsteht eine ausserordentlich glatte Schicht 35 mit einem sehr feinen, dichten Muster an durch die Stifte 33 gebildeter Oeffnung. Es können aber auch andere Herstellungsverfahren eingesetzt werden, wie z.B. der Einsatz von Lasern zur Erzeugung der Durchlässe in einer glatten, allenfalls dünnen Materialphase. Bevorzugterweise wird die Düsenwandpartie mit ca. 10 bis ca. 60 Durchlässen 27 pro Laufzentimeter ausgebildet, deren Oeffnungen so dimensioniert sind, dass sie ca. 40% der Düsenwandfläche ausmachen. Die so realisierte plane Metalloberfläche der Struktur 35 weist, wie im weiteren beschrieben werden wird, insbesondere beim Einsatz mit Wärmestrahlern, grosse Vorteile auf.Such elongated, very narrow nozzles are relatively expensive to manufacture. A simple possibility of realizing such nozzle structures acting as slot nozzles is shown in FIG. 3. An overpressure or
Eine Situation, die ausgesprochen nach der erfindungsgemässen Lösung der obgenannten Probleme ruft, tritt bei der thermischen Behandlung der Beschichtung von Werkstücken auf. Derartige Beschichtungen werden des öftern durch Eindüsung von Pulver- oder Flüssigteilchen gegen die zu beschichtenden Werkstücke vorgenommen, des öftern wird diese Beschichtung elektrostatisch unterstützt und nachdem die Werkstücke mit dem Pulver bzw. dem flüssigen Beschichtungsmedium versehen sind, wird letzteres thermisch behandelt, d.h. erwärmt. Diese thermische Behandlung kann grundsätzlich so vorgenommen werden, dass thermische Strahlungsquellen auf der der Beschichtung abgekehrten Seite der Werkstücke vorgesehen werden, womit die Werkstücke erwärmt werden, was zum erwünschten Effekt bezüglich des eben aufgebrachten Beschichtungsmediums führt. Allerdings wird bei dieser Technik die Wärme der Strahler schlecht ausgenützt, indem ein Grossteil der Wärme dazu verwendet wird, die Werkstücke aufzuwärmen: Je nach Material, Volumen oder Behandlungszeit der Werkstücke müssen die vorgesehenen Wärmestrahler für wesentliche höhere Leistungen ausgelegt werden, als dies für den thermischen Effekt am Beschichtungsmedium eigentlich notwendig wäre. Werden nun aber die erwähnten Strahler auf derselben Werkstückseite angeordnet, die auch beschichtet wird und möglichst nahe am Bereich, in welchem das Beschichtungsmedium auf die Werkstücke aufgebracht ist, so ergeben von den Werkstücken rückfallende Fest- oder Flüssig-Partikel und/oder von der Beschichtungszone in die thermische Behandlungszone eindringende, eingedüste Medium-Partikel bzw. -Tröpfchen, wenn sie auf strahlende Oberflächen der Strahler auftreffen, durch Verhärten, Verbrennen, etc. darauf eine teilweise nur schwer lösbare Schicht. Anderseits würde die Anordnung der Wärmestrahler auf der beschichteten Werkstückseite eine drastische Reduktion der Strahlerleistung ermöglichen. Dies wird nun unter Einsatz der vorliegenden Erfindung möglich. Die erwähnte Beschichtungstechnik wird auch bei der Innenbeschichtung von zylinderförmigen Körpern, wie von Dosenkörpern für die Dosenherstellung, insbesondere für die Lebensmittelindustrie, eingesetzt.A situation that calls for the solution of the above-mentioned problems according to the invention arises in the thermal treatment of the coating of workpieces. Such coatings are often carried out by injecting powder or liquid particles against the workpieces to be coated, this coating is often supported electrostatically and after the workpieces have been provided with the powder or the liquid coating medium, the latter is thermally treated, ie heated. This thermal treatment can in principle be carried out in such a way that thermal radiation sources are provided on the side of the workpieces facing away from the coating, with which the workpieces are heated, which leads to the desired effect with regard to the coating medium just applied. However, with this technology, the heat of the emitters is poorly used by using a large part of the heat to warm up the workpieces: depending on the material, volume or treatment time of the workpieces, the heat emitters provided must be designed for significantly higher outputs than the thermal ones Effect on the coating medium would actually be necessary. However, the above-mentioned emitters are now arranged on the same workpiece side that is also coated and As close as possible to the area in which the coating medium is applied to the workpieces, solid or liquid particles falling back from the workpieces and / or injected medium particles or droplets penetrating into the thermal treatment zone from the coating zone, if they striking the radiating surfaces of the emitters, by hardening, burning, etc. a layer that is sometimes difficult to remove. On the other hand, the arrangement of the heat radiators on the coated workpiece side would allow a drastic reduction in the radiator output. This is now possible using the present invention. The coating technology mentioned is also used for the internal coating of cylindrical bodies, such as can bodies, for can production, in particular for the food industry.
Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, werden dabei in Durchlaufproduktion Dosenzargen 37 über einen ausladenden Arm, durch hier nicht dargestellte und im Rahmen der vorliegenden Erfindung unwesentliche Beförderungsmittel bewegt, wobei die zylinderförmigen Körper 37, in Fig. 4 ebenfalls nicht dargestellt, erst durch Formung aus Blättern, dann Schweissung der Längskanten, erstellt werden, worauf die verschweissten, zylinderförmigen Körper 37 entlang des Armes 39 über eine Beschichtungsstation 41 geführt werden. Wie schematisch in Fig. 4 dargestellt, wird an der Beschichtungsstation 41 durch eine Zuführlei tung 43 ein Beschichtungsmedium in Form von Festpartikeln oder von Tröpfchen, gasgetrieben gegen die Innenwandung der Körper 37 eingedüst und haftet, des öftern unterstützt durch elektrostatische Kräfte, an der Innenwandung der Körper 37. Die elektrostatischen Kräfte werden durch Anlegen eines hohen elektrischen Feldes zwischen dem Ausmündungsbereich der Zuführleitung 43 und den Körpern 37 realisiert. Eine Absaugstation 46 saugt zwischen den in Richtung F zulaufenden Körpern 37 austretendes Beschichtungsmedium wieder ab. Insbesondere die Schweissnahtpartie der Körper 37 wird auf diese Art und Weise beschichtet. Anschliessend an die Beschichtungsstation 41 ist nun eine erfindungsgemäss ausgebildete, thermische Behandlungsstation 44 vorgesehen, die, wie in Fig. 4 dargestellt, einen in Richtung F längsausgedehnten, am Arm 39 angeordneten Wärmestrahler 51 umfasst, der nun in der oben beschriebenen Art und Weise der Beschichtungsmedium-Verschmutzung extrem ausgesetzt ist. Anderseits ermöglicht die Anordnung des Wärmestrahlers 51 unmittelbar im Bereich der vorgängig aufgebrachten Beschichtung, eine optimale Ausnützung d.h. einen optimalen Wirkungsgrad des Wärmestrahlers 51As shown schematically in FIG. 4, in continuous production, can
In Fig. 5 ist eine Querschnittsdarstellung durch die erfindungsgemässe thermische Behandlungsstation 44 dargestellt. Im ausladenden Arm 39 ist eine Rinne 45 eingearbeitet, unmittelbar unterhalb der mit der Beschichtung 47 versehenen Partie der zylinderförmigen Körper 37 mit ihrer Schweissnaht 49, wobei die Körper 37 mit den nicht dargestellten Beförderungsmitteln, wie Kettentrieben etc., auf Abstand bezüglich des Armes 39 über letzteren bewegt werden. In der Rinne 45 ist ein Wärmestrahler, wie ein Infrarot-Stabstrahler 51, angeordnet, z.B. ein Infrarotstrahler mit Quarzrohr, wie z.B. von der Firma Heraeus hergestellt. Die Rinne 45 weist gegen eine durch den Bereich der Schweissnaht 49 gelegte Symmetrieebene E einragende Kragen 53 auf, an welchen eine Düsenwand 55, vorzugsweise der anhand von Fig. 3 dargestellten und beschriebenen Struktur, angeordnet ist. Die Düsenwand 55 umfasst den Strahler 51 koaxial. Damit wirkt die Rinne 45 mit der Düsenwand 55 als Kanal, in Analogie zum Kanal 21 von Fig. 3, der über eine Leitungsanordnung 57, beispielsweise mit Ueberdruck +Δp beaufschalgt wird. Wie in Fig. 5 dargestellt, sind mittels Abdeckungen 29 aktiv bleibende Durchlässe 27a freigelassen und definieren beispielsweise zwei seitliche und eine untere längsausgedehnte Schlitzdüse 59 bzw. 61. Damit ergibt sich um den Strahler 51 eine grossflächige Gasströmung 63, wie mit den Pfeilen angedeutet, und es wird verhindert, dass vom Körper 37 rückfallendes oder von der Beschichtungszone 41 von Fig. 4 in die thermische Behandlungszone 43 eindringendes Beschichtungsmedium 3 auf die Oberfläche des Strahlers 51 fallen kann, was durch Einbrennen zu einer nur schwer entfernbaren, die thermische Ausbeute des Strahlers 51 beeinträchtigenden Verschmutzungsschicht führen würde.5 shows a cross-sectional view through the
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, wirkt ein grosser Bereich des Strahlers 51 gegen den Arm 39 hin und würde an sich letzteren und nicht die Beschichtung 47 erwärmen. Der Wirkungsgrad des Strahlers 51 wird nun aber dadurch erhöht, dass die Düsenwand 55 mit einer glatten, reflektierenden, gegen den Strahler 51 gerichteten Oberfläche ausgebildet ist, wodurch die Düsenwand 55 nebst ihrer Eindüsungsaufgabe auch die Aufgaben eines Reflektors übernimmt. Eine derartig reflektierende, glatte Oberfläche wird, wie bereits vorgängig erwähnt, durch Einsatz einer, wie anhand von Fig. 6 beschriebenen, galvanisch hergestellten Düsenstruktur 35 als Düsenwand 55 realisiert.5, a large area of the
Claims (13)
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