WO2007065384A1 - Verfahren und vorrichtung zur erwärmung eines heizqutes und/oder der oberfläche von heizgütern mittels heissgas - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erwärmung eines heizqutes und/oder der oberfläche von heizgütern mittels heissgas Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for heating a heating material and / or the surface of heating goods by means of hot gas, the energy supply being controlled via the temperature and the mass flow of the hot gas in a convection zone on the surface of the heating material and wherein the hot gas is caused by convection the surface is guided in a closed cycle.
  • DE-OS 4315631 discloses a method and a device for welding a port into a plastic bag.
  • the foils for producing the weld seams are pressed onto the connecting piece of the port to be welded in by means of opposing pressure surfaces of a divided welding form.
  • Air channels are formed in the pressure surfaces of the welding form, which are open towards the welding seam in such a way that their open sides are limited by the foils to be welded to the connecting piece after the form has been closed.
  • the welds are then made by hot air which is passed through the air ducts for this purpose.
  • a correspondingly high pressure in the air channels ensures that the foils to be welded are pressed well along the weld seam against the connection piece of the port to be welded.
  • the area of application is severely restricted by the pressure of the hot gas to be used in the known method.
  • the process can only be carried out within a closed mold or by applying a counterpressure.
  • the hot gas is impressed with a circulation of the contact or differential pressure acting on the heating material, which in addition to the pressure loss Circulation flow must be applied. The efficiency of energy transmission is therefore not optimal.
  • a peripheral section is heated and cohesively connected (with the closure), for example by welding (I).
  • a vacuum can be generated to hold the closure part in place.
  • the hot air is discharged upwards from the connection zone by passive removal, but it is also possible to provide a suction device for the hot air and, if appropriate, a hot air return back to the hot air blower.
  • coolant is introduced into the ring channel of the holding part via an inner tube in order to stabilize the walls of the closure part.
  • a relatively complex device is required, which comprises a closed holding device for applying a negative pressure.
  • each gas outlet channel is assigned a gas discharge channel arranged above it with its inner mouth, the channels open into an annular groove which is open at the bottom.
  • the hot gas may only heat the surface of the heating material without the core temperature rising significantly.
  • the energy supply must be controlled via the temperature and the mass flow of the hot gas in such a way that the extent of the energy transmission or the energy to be introduced can be determined in advance.
  • the FR2361213 shows an example of a controlled heat transfer, in which an additional pressure plate for targeted heat transfer to a thermoplastic is shown
  • a suitable device is to be offered which, in particular, enables efficient heat transfer with moving heating material, even sensitive heating materials with thin-walled e.g. foil-like surfaces should be heated without damage.
  • a new hot gas heat generator which, on its side facing the convection or heating surface, has a field of bowl-shaped or channel-shaped depressions or bells, at least one supply air nozzle always being assigned at least one suction opening which is very close to the convection or heating surface of the object to be heated.
  • a negative pressure is advantageously generated by the suction openings which correspond in diameter to the supply air nozzles, so that the flow rate of the hot gas on the surface of the heating material can be kept largely constant over the entire cross-sectional area.
  • the distance between the supply air and suction openings is preferably 3-4 x diameter D1, D2.
  • the procedure stating that the speed of the hot gas in the convection zone should be kept constant means that the middle one Speed is kept constant over the respective cross-section, with local deviations from the average speed, particularly in the edge areas. It is important that the hot gas after leaving the supply air lines 10 is kept constant in the sum of all local speeds in relation to the respective cross section, since this enables an optimal heat exchange in the convection zone.
  • FIG. 1 shows a cross section through an embodiment of the invention
  • Hot gas heat generator with a bottle-shaped heating material, the bottom surface of which is to be heated.
  • FIG. 2 enlarged section from the bottom area of the hot gas heat generator according to FIG. 1
  • Figure 3 shows a basic representation of the mass flow in a hot gas heat generator designed according to the invention.
  • FIG. 1 shows bottle-shaped bodies 21, 22 which are to be heated to a temperature suitable for welding the film 23 only in the area of the bottom surface.
  • hot gas lines 10 can be seen, which are arranged centrally in bowl-shaped or channel-shaped depressions 6a, 6b.
  • Suction openings 11 to 14 are arranged to the side of the hot gas lines 10 and are also formed in the channel-shaped depressions 6.
  • the heating material surface L should be at least 15%, preferably 20% larger, so that an air gap is created between the surface of the channel-shaped recess 6 and the underside of the material to be heated, which narrows and preferably laterally in an overlap region L - D is sealed.
  • the air gap S which forms between the surface of the material to be heated and the underside of the recess 6 (see FIG. 2), the heat energy is exchanged between the hot air and the underside of the object at a constant speed.
  • the transfer of thermal energy can be controlled by the spread or distribution of the mass flow (volume, temperature, type of hot gas).
  • the upper boundary line of the gap S can be realized by a lattice structure 15 or by a porous surface.
  • FIG. 2 is intended to be an enlarged detail of FIG.
  • the thickness of the grille is to be adjusted so that flow losses due to hot gases escaping from the side are practically negligible, and at the same time the coverage of the heating material surface L by the grille is minimal.
  • One way to optimize the energy supply is to set the distance H from the material to be heated so that the ratio H / d is less than 1.
  • the depressions are largely covered at the edge by the object to be heated and the flow course is practically closed inside the depressions 6. This minimizes the influence of incorrect air, so that an optimal result is achieved with less energy and a small amount of supply air and exhaust air.
  • a laterally controlled covering of the exposed recesses which are not exposed to the material to be heated can be carried out on a larger heating surface with many recesses.
  • the timing is implemented in the form of moving slides or belts.
  • the heating surface consists of checkerboard-like circulation units which have a funnel-shaped feed line for the hot air and suction openings arranged symmetrically with respect to the funnel edge.
  • the elements arranged in register or checkerboard fashion are covered by the underside of the heating material.
  • the elements released from the heating material are mechanically or electronically controlled in sections with the help of longitudinal and cross slides.
  • a schematic representation of the mass flow can be seen in FIG. 3.
  • the supply air heated to approximately 200 ° C. is blown into the recess 6 centrally via the hot air lines 1, regionally limited circulation units being formed by the grille 15.
  • the hot air flow is reflected on the product surface, which is used to divert the flow.
  • the mass flow is divided on the product surface.
  • the partial flows are led out of the convection zone via the suction 4a, 4b at the edge of the recess 6.
  • the extracted air arrives in a pressure generator and heater 16, which feeds the energy required for the supply of hot air into the system.
  • the entire system can therefore be viewed as a closed system.
  • the section flow shown in FIG. 4 runs between the hot gas lines 10 and the suction openings 11, 14 in channels 7, 8, 9 of meandering design.
  • the channels 7, 8, 9 are laterally delimited by channel walls 17, 18, 19, 20.
  • the gas supply air and the gas exhaust air are controlled so that the influence of incorrect air (transfer of hot gas) is minimized.
  • the hot gas is thus conducted in a closed circuit on the surface of the heating material to be heated, the hot gas being supplied and discharged via a nozzle field.
  • the gas outlets 11, 12, 13, 14
  • the sum of all inflowing hot gases is approximately equal to the sum of all extracted gases and the pressure levels of supply and discharge are chosen so that only a small pressure is exerted on the heating material to be heated.
  • Low pressure means that one on the vertical The channel walls 17-20 lying on the film are not pushed up by the hot gas flowing through the channels to such an extent that the film floats above the nozzle field.
  • the matrix-like structure of the nozzle field can also be seen in FIG.
  • the sum of all inflowing and outflowing masses is constant in each field, the gas inlets and outlets being switched on or off in register-like fashion to limit the nozzle field.
  • the flow in each matrix field preferably takes the form of a 180 degree flow deflection as a closed circuit.
  • the mass flow of hot gas in the area of the surface to be heated can be divided into several section flows, for example, the supply air flows from the heating gas supply (10.2) on both sides to the gas discharges (12 and 13).
  • the method according to the invention enables the heating material and the nozzle field to be moved relative to one another.
  • the transport can take place on a mesh, grid or gas-permeable conveyor belt.
  • the depressions are designed as meandering channels (7, 8, 9).
  • the width of the channels B and the smallest product side length L of the material to be heated are preferably set in a specific ratio B / L ⁇ 1 in order to achieve a closed flow pattern over the entire heat transfer surface.
  • the invention is not limited to the examples described above. It relates to a method for heating surfaces of a heating material or body in a hot gas heat generator with constant geometry, the energy supply being controlled via the temperature and the mass flow of the hot gas and the extent of the energy transfer being dependent on the heat transfer coefficients between the hot gas and the heating material surface Size of the surface to be heated and the energy loss depends.
  • the energy input can be increased by increasing the flow rate of the hot gas and by creating a negative pressure in the gas outlet area.
  • the speed of the hot gas on the surface of the heating material should be kept constant and at the same time. Gas flow can be converted from an open to a closed circuit.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erwärmung eines Heizgutes und/oder der Oberflächen von Heizgütern mittels Heißgas, wobei die Energiezufuhr über die Temperatur und den Massenstrom des Heißgases in einer Konvektionszone an der Oberfläche des Heizgutes gesteuert wird und das Heißgas nach Konvektion an der Oberfläche in einen geschlossenen Kreislauf geführt wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Zu- und Abführung des Heißgases über ein Düsenfeld erfolgt und unmittelbar neben jeder Heißgaszuführung mehrere Gasabführungen angeordnet sind, über die das einströmende Heißgas nach Konvektion an der Oberfläche abgesaugt wird, so dass die Summe aller zuströmenden Heißgase der Summe aller abgesaugten Gase entspricht. Ein Heißgaswärmeerzeuger zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Gasabführung (4a, 4b). Die Zu- und Abführung des Heißgases erfolgt über ein Düsenfeld (5), wobei das Heißgas zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Wärmeübergangsfläche (2) über unmittelbar neben der Heißgasführung (1) liegenden Gasabführung (4a, b) abgesaugt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erwärmung eines Heizgutes und/oder der Oberfläche von Heizgütern mittels Heißgas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erwärmung eines Heizgutes und/oder der Oberfläche von Heizgütem mittels Heißgas, wobei die Energiezufuhr über die Temperatur und den Massenstrom des Heißgases in einer Konvektionszone an der Oberfläche des Heizgutes gesteuert wird und wobei das Heißgas durch Konvektion an der Oberfläche in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird.
Aus der DE-OS 4315631 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einschweißen eines Ports in einen Kunststoffbeutel bekannt. Dabei werden die Folien zum Herstellen der Schweißnähte mittels einander gegenüberliegender Andruckflächen einer geteilten Schweißform an den einzuschweißenden Stutzen des Ports angedrückt. In den Andruckflächen der Schweißform sind Luftkanäle eingeformt, die zur Schweißnaht hin offen sind derart, dass ihre offenen Seiten nach dem Schließen der Form durch die an den Stutzen anzuschweißenden Folien begrenzt sind. Die Schweißnähte werden dann durch Heißluft hergestellt, die zu diesem Zweck durch die Luftkanäle hindurch geleitet werden. Um zu vermeiden, dass Blasen oder Lufteinschlüsse in der Schweißnaht entstehen, wird durch einen entsprechend hohen Druck in den Luftkanälen dafür gesorgt, dass die zu verschweißenden Folien entlang der Schweißnaht gut an den einzuschweißenden Stutzen des Ports gedrückt werden.
Durch den bei dem bekannten Verfahren anzuwendenden Druck des Heißgases wird der Anwendungsbereich stark eingeschränkt. Insbesondere bei dünnem Heizgut wie Folien, Bändern oder Hohlkörpern kann das Verfahren nur innerhalb einer geschlossenen Form oder durch Aufbringen eines Gegendruckes durchgeführt werden. Ferner wird dem Heißgas bei einer Kreislaufführung der auf das Heizgut einwirkenden Anpress- bzw. Differenzdruck aufgeprägt, der zusätzlich zum Druckverlust der Kreislaufströmung aufgebracht werden muss. Somit ist die Effizienz der Energieübertragung nicht optimal.
Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Verschließen eines Behälters nach DE- OS19722293 wird ein Umfangsabschnitt erwärmt und stoffschlüssig (mit dem Verschluss) beispielsweise durch Verschweißen (I) verbunden. Zum Festhalten des Verschlussteils kann ein Unterdruck erzeugt werden. Die Heißluft wird durch passive Abfuhr nach oben aus der Verbindungszone abgeleitet, wobei es jedoch möglich ist, auch eine Absaugeinrichtung für die Heißluft und gegebenenfalls eine Heißluftrückführung zurück zum Heißluftgebläse vorzusehen. Gleichzeitig wird über ein Innenrohr Kühlmittel in den Ringkanal des Halteteils eingeleitet, um die Wandungen des Verschlussteils zu stabilisieren. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird eine relativ aufwendige Vorrichtung benötigt, die eine geschlossene Halteeinrichtung zur Aufbringung eines Unterdruckes umfasst. Zwar ist jedem Gasaustrittskanal ein mit seiner inneren Mündung darüber angeordneter Gasabfuhrkanal zugeordnet, jedoch münden die Kanäle in einer Ringnut, die nach unten offen ist. Dadurch ist eine gezielte und steuerbare Konvektionserwärmung mit dem bekannten Verfahren nicht möglich.
In vielen Anwendungsfällen darf das Heißgas nur die Oberfläche des Heizgutes erwärmen, ohne dass die Kerntemperatur wesentlich ansteigt. Hierbei muss die Energiezufuhr über die Temperatur und den Massestrom des Heißgases so gesteuert werden, dass das Ausmaß der Energieübertragung bzw. der einzubringenden Energie im Voraus festgelegt werden kann.
Ein Beispiel für eine gesteuerte Wärmeübertragung zeigt die FR2361213, bei der eine zusätzliche Andruckplatte zur gezielten Wärmeübertragung auf einen thermoplastischen
Werkstoff eingesetzt wird. Auch hier handelt es sich nicht um eine reine
Konvektionserwärmung, da ein direkter Kontakt von thermoplastischem Material mit dem Heißluftstrom nicht erfolgt. Die Andruckplatte wird konvektiv erwärmt und bringt über die Wärmeleitung (Konduktion) die Wärmeenergie in den thermoplastischen Werkstoff. Durch die zusätzliche Andruckplatte und durch randseitige Abdichtungen ist das bekannte Verfahren relativ aufwendig und hat zudem den Nachteil der geringen
Effizienz, da an der Wärmeübertragung mehrere Medien und Stoffe beteiligt sind, die nach Art und Größe von Oberfläche und Volumen bei der Optimierung berücksichtigt werden müssen.
Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Effizienz der Energieübertragung bei Voll- und Hohlkörpern, insbesondere von dünnwandigen Folien und Bändern durch Konvektion bei gleichbleibendem Wärmeübergangskoeffizienten zwischen den beteiligten Medien bzw. Stoffen zu optimieren und dabei den Gasaustausch mit der Umgebung so zu reduzieren, dass die eingeleitete Energie zu einem hohen Maß und lokal gesteuert in das aufzuheizende Gut bzw. die Oberfläche eingebracht wird. Zur Umsetzung des Verfahrens soll eine dafür geeignete Vorrichtung angeboten werden, die insbesondere eine effiziente Wärmeübertragung bei bewegten Heizgut ermöglicht, wobei auch empfindliche Heizgüter mit dünnwandigen z.B. folienartigen Oberflächen ohne Beschädigung erwärmt werden sollen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen 1 und 12 angegebene Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und bevorzugte Anwendungsfälle sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es hat sich gezeigt, dass die Erwärmung von Oberflächen eines Heizgutes mit einem Heißgaswärmeerzeuger besonders effizient ist, wenn die Gasführung in einem geschlossenen Kreislauf erfolgt. Hierzu wird ein neuer Heißgaswärmeerzeuger vorgeschlagen, der auf seiner der Konvektions- oder Heizfläche zugewandten Seite ein Feld von schalen- oder kanalförmigen Vertiefungen oder Glocken aufweist, wobei immer mindestens einer Zuluftdüse mindestens eine Absaugöffnung zugeordnet ist, die einen sehr geringen Abstand zur Konvektions- oder Heizfläche des zu erwärmenden Objekt aufweisen. Durch die im Durchmesser mit den Zuluftdüsen übereinstimmenden Absaugöffnungen wird in vorteilhafter Weise ein Unterdruck erzeugt, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Heißgases an der Heizgutoberfläche über die gesamte Querschnittsfläche weitgehend konstant gehalten werden kann. Der Abstand der Zuluft- und Absaugöffnungen beträgt vorzugsweise 3-4 x Durchmesser D1 , D2.
Die Verfahrensangabe, wonach die Geschwindigkeit des Heißgases in der Konvektionszone konstant gehalten werden soll, bedeutet, dass die mittlere Geschwindigkeit über den jeweiligen Querschnitt konstant gehalten wird, wobei lokale Abweichungen von der mittleren Geschwindigkeit insbesondere in den Randbereichen auftreten können. Wichtig ist, dass das Heißgas nach Verlassen der Zuluftleitungen 10 in der Summe aller lokaler Geschwindigkeiten auf den jeweiligen Querschnitt bezogen konstant gehalten wird, da hiermit ein optimaler Wärmeaustausch in der Konvektionszone ermöglicht wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 Querschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Heißgaswärmeerzeuger mit einem flaschenförmigen Heizgut, dessen Bodenfläche beheizt werden soll.
Figur 2 vergrößerter Ausschnitt aus dem Bodenbereich des Heißgaswärmeerzeugers nach Figur 1
Figur 3 prinzipielle Darstellung des Massenstromes bei einem erfindungsgemäß ausgebildetem Heißgaswärmeerzeuger.
Figur 4 Ausschnitt aus dem Bodenbereich eines erfahrungsgemäßen
Heißgaswärmeerzeugers mit mäandrierenden Kanälen. In Figur 1 sind flaschenförmige ausgebildete Körper 21 , 22 gezeigt, die nur im Bereich der Bodenfläche auf eine zum Verschweißen der Folie 23 geeignete Temperatur erwärmt werden sollen. Im Bodenbereich des Heißgaswärmeerzeugers erkennt man Heißgasleitungen 10, die zentrisch in schalen- oder kanalförmigen Vertiefungen 6a, 6b angeordnet sind.
Seitlich von den Heißgasleitungen 10 sind Absaugöffnungen 1 1 bis 14 angeordnet, die ebenfalls in den kanalförmigen Vertiefungen 6 eingeformt sind.
Bei einem Durchmesser D der Vertiefungen 6 sollte die Heizgutoberfläche L mindestens 15 % vorzugsweise 20 % größer sein, so dass zwischen der Oberfläche der kanalförmigen Vertiefung 6 und der Unterseite des aufzuheizenden Gutes ein Luftspalt entsteht, der seitlich in einem Überlappungsbereich L - D verengt und vorzugsweise abgedichtet ist. In dem zwischen der Oberfläche des aufzuheizenden Gutes und der Unterseite der Vertiefung 6 sich ausbildende Luftspalt S (siehe Fig. 2) erfolgt der Austausch der Wärmeenergie zwischen der Heißluft und der Objektunterseite bei konstanter Geschwindigkeit. Die Übertragung der Wärmeenergie kann durch die Ausbreitung bzw. Verteilung des Massenstroms (Volumen, Temperatur, Art des Heißgases) gesteuert werden. Die obere Begrenzungslinie des Spaltes S kann durch eine Gitterstruktur 15 oder durch eine poröse Fläche realisiert werden.
Nähere Einzelheiten zur Ausbildung des Luftspaltes und der Geometrie der Vertiefung 6 sind aus der als Ausschnittsvergrößerung von Figur 1 gedachten Figur 2 zu entnehmen. Die Dicke des Gitters ist so abzustimmen, dass Strömungsverluste durch seitliches Austreten von Heißgasen praktisch vernachlässigbar sind, und zugleich die Abdeckung der Heizgutoberfläche L durch das Gitter minimal ist.
Eine Möglichkeit, die Energiezufuhr zu optimieren besteht darin, den Abstand H zum aufzuheizenden Gut so einzustellen, dass das Verhältnis H/d kleiner 1 ist. In diesem Fall werden die Vertiefungen vom aufzuheizenden Objekt am Rand größtenteils überdeckt und der Strömungsverlauf ist im Inneren der Vertiefungen 6 praktisch geschlossen. Dadurch wird der Fehllufteinfluß minimiert, so dass mit weniger Energie und einer geringen Zuluftmenge und Abluftmenge ein optimales Ergebnis erreicht wird.
Bei beweglichen Heizgütern kann auf einer größeren Heizfläche mit vielen Vertiefungen eine seitlich gesteuerte Abdeckung der freiliegenden, nicht von aufzuheizendem Gut beaufschlagten Vertiefungen vorgenommen werden. Die zeitliche Steuerung wird in Form von mitwandernden Schiebern oder Bändern realisiert.
Die Heizfläche besteht in diesem Fall aus schachbrettartig bzw. registerartig angeordneten Zirkulationseinheiten, die eine trichterförmige Zuleitung für die Heißluft und symmetrisch in Bezug auf den Trichterrand angeordnete Absaugöffnungen aufweisen. Im Betriebszustand werden die register- oder schachbrettartig angeordneten Elemente von der Unterseite des Heizgutes abgedeckt. Die vom Heizgut freigelassenen Elemente werden mechanisch oder elektronisch gesteuert mit Hilfe von Längs- und Querschiebern abschnittsweise verschlossen. Eine schematische Darstellung des Massenstroms ist aus Fig. 3 zu entnehmen. Die auf ca. 2000C aufgeheizte Zuluft wird über die Heißluftleitungen 1 zentral in die Vertiefung 6 eingeblasen, wobei durch das Gitter 15 regional begrenzte Zirkulationseinheiten gebildet werden. Der Heißluftstrom wird an der Produktoberfläche reflektiert, die zur Strömungsumlenkung dient. Dabei teilt sich der Massenstrom an der Produktoberfläche auf. Die Teilströme werden über die Absaugung 4a, 4b am Rande der Vertiefung 6 aus der Konvektionszone geführt. Im weiteren Verlauf gelangt die abgesaugte Luft in einen Druckerzeuger und Erhitzer 16, der die für die Heißluftzufuhr erforderliche Energie in das System einspeist. Die Gesamtanlage kann daher als geschlossenes System betrachtet werden.
Die in Fig. 4 dargestellte Sektionsströmung verläuft zwischen den Heißgasleitungen 10 und den Absaugöffnungen 1 1 - 14 in mäanderförmig ausgebildeten Kanälen 7, 8, 9.
Die Kanäle 7, 8, 9 werden seitlich begrenzt durch Kanalwände 17, 18, 19, 20. Die Gaszuluft und die Gasabluft wird so gesteuert, dass der Fehllufteinfluss (Übertritt von Heißgas) minimiert wird. Das Heißgas wird also nach der Konvektion an der Oberfläche des zu erwärmenden Heizgutes in einem geschlossenen Kreislauf geführt, wobei die Zu- und Abführung des Heißgases über ein Düsenfeld erfolgt. Unmittelbar neben jeder Heißgaszuführung (10.1 , 10.2, 10.3) befinden sich die Gasabführungen (11 , 12, 13, 14), über die das einströmende Heißgas nach Konvektion an der Oberfläche abgesaugt wird. Dabei ist die Summe aller zuströmenden Heißgase annähernd gleich der Summe aller abgesaugten Gase und die Druckniveaus von Zu- und Abführung so gewählt, dass nur ein geringer Druck auf das zu erwärmende Heizgut ausgeübt wird.„Geringer Druck" bedeutet, dass eine auf den senkrecht stehenden Kanalwänden 17 - 20 aufliegende Folie von den durch die Kanäle strömenden Heißgas nicht soweit hochgedrückt wird, dass die Folie über dem Düsenfeld schwebt.
Auch in Fig. 4 ist der matrixartige Aufbau des Düsenfeldes zu erkennen. In jedem Feld ist die Summe aller zu- und abströmenden Massen konstant, wobei zur Begrenzung des Düsenfeldes die Gaszu- und Abführungen registerartig zu- oder abgeschaltet werden. Vorzugsweise erfolgt die Strömung in jedem Matrixfeld in Form einer 180 Grad Strömungsumlenkung als geschlossener Kreislauf. Dabei kann der Massenstrom des Heißgases im Bereich der aufzuheizenden Oberfläche in mehrere Sektionsströme aufgeteilt werden, beispielsweise fließt die Zuluft von der Heizgaszuführung (10.2) beidseitig zu den Gasabführungen (12 und 13).
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, dass das Heizgut und das Düsenfeld relativ zueinander bewegt werden. Dabei kann der Transport auf einem netz-, gitter- oder gasdurchlässigen Transportband erfolgen. In der Ausführungsform nach Fig. 4 sind die Vertiefungen als mäandrierende Kanäle (7, 8, 9) ausgebildet. Vorzugsweise sind die Breite der Kanäle B und die kleinste Produktseitenlänge L des aufzuheizenden Gutes in ein bestimmtes Verhältnis B/L < 1 gesetzt, um einen geschlossenen Strömungsverlauf über die gesamte Wärmeübergangsfläche zu erreichen.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt. Sie betrifft ein Verfahren zur Erwärmung von Oberflächen eines Heizgutes oder -körpers in einem Heißgaswärmeerzeuger mit konstanter Geometrie, wobei die Energiezufuhr über die Temperatur und den Massenstrom des Heißgases gesteuert wird und wobei das Ausmaß der Energieübertragung von den Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Heißgas und Heizgut-Oberfläche, der Größe der aufzuheizenden Oberfläche und dem Energieverlust abhängt. Der Energieeintrag kann durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Heißgases und durch Erzeigung eines Unterdrucks im Gasaustrittsbereich gesteigert werden. Dabei soll die Geschwindigkeit des Heißgases an der Heizgut-Oberfläche konstant gehalten werden und gleichzeitig die. Gasströmung von einem offenen in einen geschlossenen Kreislauf überführt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erwärmung eines Heizgutes und/oder der Oberflächen von Heizgütern mittels Heißgas, wobei die Energiezufuhr über die Temperatur und den Massenstrom des Heißgases in einer Konvektionszone an der Oberfläche des Heizgutes gesteuert wird und wobei das Heißgas nach Konvektion an der
Oberfläche in einen geschlossenen Kreislauf geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Abführung des Heißgases über ein Düsenfeld erfolgt, wobei unmittelbar neben jeder Heißgaszuführung mehrere Gasabführungen angeordnet sind, über die das einströmende Heißgas nach Konvektion an der Oberfläche abgesaugt wird
und dass die Summe aller zuströmenden Heißgase der Summe aller abgesaugten Gase entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Ableitungen der Heißgase in einem matrixartig aufgebauten Düsenfeld angeordnet sind, wobei in jedem Feld der Matrix die Summe aller zu- und abströmenden Massen konstant ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenfeld auf die zu beheizende Oberfläche des Heizgutes begrenzt ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung des Düsenfeldes registerartig für jedes Feld der Matrix einstellbar ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung in jedem Matrixfeld als geschlossener Kreislauf in Form einer 180 Grad Strömungsumlenkung erfolgt, wobei der Massenstrom des Heißgases im Bereich der aufzuheizenden Oberfläche in mehrere Sektionsströme aufgeteilt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektionszone aus einer senkrecht oder im Winkel von 70 bis 90 Grad geneigt zur aufzuheizenden Oberfläche angeordneten Heizgaszuleitung und einer dazu seitlich angeordneten Absaugöffnung besteht.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Konvektionszone in den Absaugöffnungen ein Unterdruck erzeugt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizgut und das Düsenfeld relativ zueinander bewegt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizgut während der Erwärmung relativ zum Düsenfeld transportiert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizgut während der Erwärmung mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird und zur Vermeidung von Wärmeverlusten nur die vom Heizgut abgedeckte Fläche durch Zu- und Abschaltung oder durch Abdeckung der
Gaszu- und Abführungen genutzt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport auf einem netz-, gitter- oder gas- durchlässigen Transportband erfolgt.
12. Heißgaswärmeerzeuger zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus einer Heißgaszuführung (1 ) für den Energieeintrag, einer Wärmeübergangsfläche (2) im Bereich des aufzuheizenden Gutes (3) und einer Gasabführung (4b, 4a), dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Abführung des Heißgases über ein Düsenfeld (5) erfolgt, wobei das Heißgas zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der
Wärmeübergangsfläche (2) über unmittelbar neben der Heißgasführung (1) liegenden Gasabführung (4a, b) abgesaugt wird.
13. Heißgaswärmeerzeuger nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübergangsfläche (2) durch ein Feld von schalenförmigen Vertiefungen (6) gebildet wird, wobei im Zentrum jeder Vertiefung eine oder mehrere Zuluftleitungen (10) mit einem Innendurchmesser d angeordnet sind und der Abstand H zum aufzuheizenden Gut durch H/d<1 definiert ist und wobei seitlich in jeder Vertiefung eine oder mehrere Abgasöffnungen (11-14) vorzugsweise symmetrisch in Bezug auf die Zuluftdüsen verteilt angeordnet sind.
14. Heißgaswärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen als gerade oder mäandrierende Kanäle ausgebildet sind.
15. Heißgaswärmeerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Durchmesser D der Vertiefungen und einer kleinsten Produktseitenlänge L des aufzuheizenden Gutes ein Verhältnis D/L<1 gewählt wird, um einen geschlossenen Strömungsverlauf über die gesamte
Wärmeübergangsfläche zu erreichen (Minimierung des Fehllufteinflusses).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1177322B (de) * 1961-08-24 1964-09-03 Ludwig Bayer Vorrichtung zum Verschweissen von dosenartigen Behaeltem aus thermoplastischem Kunststoff
EP0522017A1 (de) * 1990-03-26 1993-01-13 Norden Pac Dev Ab Verfahren, behälterende und vorrichtung zum herstellen eines gefüllten behälters.

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