DE19906751B4

DE19906751B4 - Aufheizgerät

Info

Publication number: DE19906751B4
Application number: DE19906751.1A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Dieter Witte; Uwe Holzlöhner
Original assignee: Maschinen Witte GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinen Witte GmbH and Co KG
Priority date: 1999-02-17
Filing date: 1999-02-17
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2019-02-18
Also published as: DE19906751A1

Abstract

Aufheizgerät (1) für gestreckte Werkstücke, mit einem Werkstückkanal (8) zur Aufnahme des Werkstücks und einem Heizkanal (9) zur Aufnahme zumindest eines Heizkörpers, die an den Enden im Sinne eines Umluftstroms mit Gebläse (13, 19) und über Zwischenöffnungen (24, 25) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenöffnungen (24, 25) zwischen Werkstückkanal (8) und Aufheizkanal (9) ungleichförmig längs des Umluftstroms verteilt sind, wobei ein stromaufliegender Endbereich (23) des Werkstückkanals (8) Zwischenöffnungen und zumindest ein in Strömungsrichtung nachfolgender Bereich keine, weniger oder kleine Zwischenöffnungen aufweist, dass der Heizkörper durch zumindest einen im Heizkanal längserstreckten Heizstab (10, 11) gebildet ist und dass Werkstückkanal (8) und Heizkanal (9) an beiden Enden über jeweils ein Gebläse (13, 19) miteinander verbunden sind.

Description

Aufheizgeräte werden in vielen Bereichen insbesondere für nicht-metallische Werkstücke eingesetzt, um eine bestimmte gleichmäßige Temperatur im Zusammenhang mit einer Bearbeitung zu erzielen. Beispielsweise werden Kunststoff-Profilabschnitte auf eine sehr genau und sehr gleichmäßig einzuhaltende Erweichungstemperatur erwärmt, ehe sie von einem geraden Profilstrangabschnitt zu Bögen umzuformen sind. Ein derartiger Profilabschnitt wird dann in einen passend langgestreckten Innenraum des Aufheizgeräts eingelegt und erhitzt.
So gibt es langzeitig bewährte Aufheizgeräte, die mit hochsiedenden Flüssigkeiten arbeiten, um etwa bei Kunststoff-Profilabschnitten eine Aufheiztemperatur von über 100°C zu erreichen und die auch mit der Flüssigkeitsbenutzung und dem Wärmeinhalt von Flüssigkeit eine schnelle, effektive und gleichmäßige Aufheizung des Werkstücks erreichen. Nachteilig dabei sind die mit der Flüssigkeit gegebenen Randbedingungen, dass nämlich das spezielle Aufheizmedium bereitgehalten werden muss, dass das Aufheizgerät entsprechend flüssigkeitsdicht auszubilden ist, dass die Flüssigkeit mit fortlaufenden Arbeiten verbraucht wird und insbesondere auch das Werkstück benetzt und nach dem Aufheizen mit möglichst wenig Verlusten und wenig Vergießen oder Vertropfen vom Werkstück entfernt werden muss.
Die mit dem Medium Flüssigkeit verbundenen Probleme entfallen bei Verwendung von Luft als Heizmedium. Bei Luft gibt es allerdings Schwierigkeiten hinsichtlich einer schnellen und gleichmäßigen Erwärmung, da der spezifische Wärmeinhalt und der Wärmeübergang schlechter sind. Im Sinne eines brauchbaren Arbeitstaktes dabei die Temperatur und/oder die Umwälzgeschwindigkeit der Luft zu erhöhen, wie dies schon oft versucht worden ist, bedingt Risiken und Nachteile, da sich abhängig vom Luftangriff ungleichmäßige Temperaturen ergeben, so dass die Erweichungstemperatur, wie sie insbesondere auch bei Kunststoff sehr kritisch ist, bereichsweise nicht erreicht und/oder bereichsweise überschritten wird.
Aus der DE 44 36 577 C1 ist eine Vorrichtung zum Erwärmen von im Boden zu verlegenden Kunststoffrohren mit zumindest einer beheizbaren, rohrförmigen Wärmekammer bekannt, in der die Rohre auf einer Rollenbahn über einer langgestreckten Heizeinrichtung erwärmt werden. Die Erwärmung des Rohres ergibt sich dabei ohne eine Luftführung oder Ventilation nur nach der vom Heizkörper ausgehenden Strahlung und Konvektion.
In der DE 40 24 756 A1 ist eine Vorrichtung zum Erwärmen von Deckschichten zur Herstellung von Sandwichelementen aus Mehrkomponenten-Kunststoffen mit einem Ofen bekannt, durch den die zu erwärmende Deckschicht kontinuierlich gefördert wird. Ein von einem Deckschichtentemperaturfühler gesteuertes Heizelement und ein Verdichter zum Umwälzen der Luft speisen erwärmte Luft in ein Kreislaufsystem aus abwechselnden Zulauf- und Rücklaufkanälen mit Aus- und Eintrittsöffnungen ein, wobei das Kreislaufsystem bei Unterbrechung der Förderung der Deckschicht gegen Überhitzung auf einen kurzgeschlossenen Kreislauf und ein Abblasen von Luft nach außen gesteuert werden kann. Ein solches komplexes System ist auf eine fortlaufende Erwärmung von Werkstücken für eine Serienproduktion zu Sandwichelementen ausgelegt.
Aus der DE 18 16 095 U ist ein Vorwärmschrank für körnige Massen, beispielsweise PVC-Granulat, auf Tellern zu entnehmen, die in einem Magazin übereinander gestapelt sind und das Magazin von einer Einführstelle zu einer Entnahmestelle in einem Warmluft-Gegenstrom durchlaufen.
Aus der DE 37 35 225 C1 ist ein Aufheizgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei dem ein Heizkanal mit einem Werkstückkanal an den Enden und über Zwischenöffnungen im Sinne eines Umluftstroms verbunden ist, aber nur ein Gebläse mit einer anschließenden Heizpatrone als Heizquelle aufweist und gleichmäßig beabstandete Zwischenöffnungen vorsieht. Ein vergleichmäßigter Temperatur-Verlauf im Heizkanal und Werkstückkanal für eine möglichst schnelle aber einheitliche Erwärmung des Werkstücks ist mit diesem Aufheizgerät nicht erzielbar.
Ebenso soll nach der FR 2 748 231 A1 mit einem Gebläse und einem Heizelement mit elektrischen Widerständen ein (PVC-)Kunststoff-Profilstück in einem Warmluft-Kreislauf erwärmt werden, wobei die Luft längs des Profilstücks von einem Ende zum anderen und teilweise seitlich durch gleichmäßig verteilte Zwischenöffnungen geführt wird. Zur gleichmäßigen Erhitzung soll die Umluftgeschwindigkeit 20 bis 30 m/s betragen, was bei der Lagerung des Profilstücks problematisch ist und eine Überhitzung im forciert angeströmten Stirnbereich nicht vermeidet.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Aufheizgerät zu schaffen, welches sowohl die Umstände eines Arbeitens mit einer Spezialflüssigkeit wie auch die Unzulänglichkeiten herkömmlicher, mit Luft arbeitender Aufheizgeräte vermeidet und eine arbeitsgerecht rasche, aber gleichmäßige und genaue Aufheizung eines Werkstücks im Ganzen ermöglicht, ohne dass das Aufheizgerät dabei übermäßig aufwendig und kompliziert auszubilden wäre.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Aufheizgerät nach dem Anspruch 1 gelöst. So wird mit überaus einfachen Mitteln eine Vergleichmäßigung der Aufheizung im Werkstückkanal durch eine Profilierung von der Anströmgeschwindigkeit und Temperatur des Heizmediums erreicht, wobei die ungleichförmig verteilten Zwischenöffnungen stromauf häufiger, dichter und/oder größer vorgesehen sind als in stromab liegenden Bereichen. Dabei zeigt es sich, dass die sowohl von der Temperatur wie auch von der Strömung her besonders kritische Front am stromauf liegenden Ende des Werkstücks strikter Regulierungsmaßnahmen gegen Überhitzung bedarf. Diese dürfen aber nicht dazu führen, dass eine stirnseitige Anströmung des Werkstücks ausfällt und damit eine für die gleichmäßige Erweichung eines Profils im gesamten Querschnitt nötige Innendurchströmung von Hohlprofilen fehlt. Der Heizkörper wird dabei durch zumindest einen im Heizkanal langerstreckten Heizstab gebildet.
Die hier vorgesehenen, überaus wirkungsvollen Maßnahmen haben eine Lösung des bisher bestehenden Aufheizproblems auch mit sehr einfachen Mitteln erbracht.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung von zumindest zwei Gebläsen, von denen eines am stromauf liegenden Ende des Werkstückkanals und eines am gegenüberliegenden Ende angeordnet wird. Damit lassen sich die Umluftströme im Werkstückkanal besonders gut einrichten, zumal die Leistungen der Gebläse nach Druck und Durchsatz unterschiedlich gewählt werden können. Insbesondere bei langen Werkstückkanälen und/oder engen Heizkanälen können weitere Gebläse zur Erhaltung und Vergleichsmäßigung der Umluft-Förderung eingeschaltet werden.
Das Aufheizgerät der Erfindung ist grundsätzlich nicht nur mit Umluft zu betreiben, sondern kann auch, wenn dies zweckmäßig oder gar notwendig ist, mit Gas, etwa einem inerten Gas (Schutzgas) betrieben werden. Es kann auch Wasserdampf zusätzlich oder statt Luft eingesetzt werden, um die Wärmeleistung und -überleitung zu verbessern.
Zweckmäßig sind die Zwischenöffnungen in einem horizontalen Zwischenboden ausgebildet, was nicht nur eine einfache und kompakte Bauweise, sondern auch einen Wärmeübergang durch Strahlung und Konvektion vom aufgeheizten Zwischenboden auf den Werkstückkanal ermöglicht. Überdies kann auch ein direkter Strahlungsübergang vom Heizkanal in den Werkstückkanal durch die Zwischenöffnungen hindurch genutzt werden, wenn ein langgestreckter Heizstab im Heizkanal vorgesehen wird, wie er für solche Fälle zur elektrischen Heizung praxisgerecht verfügbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 Schrägansicht eines Aufheizgeräts gemäß der Erfindung,
2 vertikaler Längsschnitt durch das Aufheizgerät nach 1,
3 Querschnitt nach Linie III-III in 2,
4 Querschnitt nach Linie IV-IV in 2,
5 horizontaler Längsschnitt nach Linie V-V in 2.
In den 1 bis 5 ist ein Aufheizgerät insgesamt mit 1 bezeichnet, welches ein Gehäuse 2 mit Rollen-Füßen 3, 4 aufweist und an zumindest einem Ende seiner horizontal langgestreckten Form über einer Tür 5 stirnseitig zu öffnen ist. Ein in 1 zu sehendes, satellitenartig abgesetztes Bediengerät 6 erlaubt es, die gewünschten Steuerfunktionen, insbesondere auch die im Gerät vorzugebende Erweichungstemperatur einzustellen und optische oder akustische Signale über den inneren Verfahrensablauf abzugeben.
Im Längsschnitt gemäß 2 ist erkennbar, dass das Gehäuse 2 innenseitig mit einer Dämmung 7 versehen ist, die der Wärme- und Schallisolation dient und unter Freihalten von gewünschten inneren Umluft-Bereichen einen Werkstückkanal 8 und einen darunterliegenden Heizkanal 9 umgrenzt, der fast über seine gesamte Längserstreckung mit elektrischen Heizstäben 10, 11 belegt ist. Endseitig ist der Heizkanal zu einem Einlaufbereich 12 vor der Austrittsseite eines Gebläses 13 aufgeweitet, dessen Ansaugöffnungen 14 im Werkstückkanal 8 liegt und durch ein Rohr 15 mit dem Gebläse 13 verbunden ist. Eine gegenüberliegende endseitige Aufweitung 16 führt über eine Austrittsöffnung 17 zu einem Rohr 18 und damit zur Ansaugseite eines Gebläses 19, das in den Werkstückkanal hineinfördert. Die Dämmung 7 ist dabei nicht nur außen vom Gehäuse, sondern auch innen zu den Kanälen hin glatt, sauber und strömungsgünstig mit Metallblech abgedeckt. Damit ergibt sich ein Umluftkreislauf im Werkstückkanal 8 von rechts nach links in 2 (Heizkanal 9 von links nach rechts). Die Anordnungen und Anschlüsse der Gebläse 13, 19 sind aus den 3 bzw. 4 erkennbar.
Im Werkstückkanal 8 ist in 2 und 3 ein Werkstückträger 20 zu erkennen, der, wie 3 näher zeigt, U-förmig ausgebildet ist und das Werkstück mit einem Abstand von den Innenwandungen des Werkstückkanals 8 beim Einschieben in Längsrichtung führt und beim Aufheizen trägt. Der Werkstückträger ist gitterförmig ausgebildet und bietet der Umluft Zutritt zum Werkstück von allen Seiten.
Unter diesem Werksrückträger 20 trennt ein Zwischenboden 21 aus einem Blech den Werkstückkanal 8 und den Heizkanal 9. Der Zwischenboden 21 ist aus 5 in Ansicht von oben zu erkennen, und zwar dort nicht durch den Werkstückträger 20 verdeckt. Der Zwischenboden 21 ist in seinem stromab liegenden hälftigen Bereich 22 zum Gebläse 13 hin in seiner Fläche und auch zum Rand zu den Seitenwänden des Werkstückkanals 8 hin geschlossen. Das Heizmedium bewegt sich in diesem Bereich insgesamt zur Ansaugöffnung 14 des Gebläses 13 hin, ohne irgendwelche Abzweigungen oder Einspeisungen.
In der stromauf liegenden Längshälfte 23 des Zwischenbodens 21 ist ein System von Zwischenöffnungen 24 in den Zwischenboden 21 eingebracht, durch den hindurch ein Austausch von Luft (und Strahlungswärme) zwischen Heizkanal 9 und Werkstückkanal 8 erfolgt, so dass ein darüber angebrachtes Werkstück nicht einseitig von der stromauf liegenden Stirnseite heiß angeströmt wird, sondern eine bessere Verteilung zu erzielen ist. Im gleichen Sinne wirken seitliche Längsspalte 25, die der Zwischenboden 21 zu den Seitenbereichen hin freihält, durch die gleichfalls ein bedeutsamer Nebenluftstrom zwischen Heizkanal und Werkstückkanal übergeht. Hilfreich dabei ist die Verteilung der benötigten Luftförderleistung auf die zwei endseitig platzierten Gebläse 13, 19, die gegenüber einem funktionell und leistungsmäßig ausreichenden Gebläse eine Verteilungsmöglichkeit auch mit unterschiedlicher Auslegung hinsichtlich Druck und/oder Durchsatz bieten. Im vorliegenden Fall ist das Gebläse 13 leistungsmäßig schwächer ausgelegt als das Gebläse 19, so dass ungeachtet der Zwischenöffnungen im Bereich des Gebläses 19 eine vergleichmäßigte Strömung und Temperatur über die gesamte Kanallänge erhalten wird.
Es versteht sich, dass in ganz entsprechender Weise weitere Gebläse eingeschaltet werden können, die sowohl einer Stützung der Luftförderleistung wie auch einer Vergleichmäßigung der Heizleistung im Werkstückkanal dienen.

Claims

Aufheizgerät (1) für gestreckte Werkstücke, mit einem Werkstückkanal (8) zur Aufnahme des Werkstücks und einem Heizkanal (9) zur Aufnahme zumindest eines Heizkörpers, die an den Enden im Sinne eines Umluftstroms mit Gebläse (13, 19) und über Zwischenöffnungen (24, 25) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenöffnungen (24, 25) zwischen Werkstückkanal (8) und Aufheizkanal (9) ungleichförmig längs des Umluftstroms verteilt sind, wobei ein stromaufliegender Endbereich (23) des Werkstückkanals (8) Zwischenöffnungen und zumindest ein in Strömungsrichtung nachfolgender Bereich keine, weniger oder kleine Zwischenöffnungen aufweist, dass der Heizkörper durch zumindest einen im Heizkanal längserstreckten Heizstab (10, 11) gebildet ist und dass Werkstückkanal (8) und Heizkanal (9) an beiden Enden über jeweils ein Gebläse (13, 19) miteinander verbunden sind.
Aufheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückkanal (8) unmittelbar über dem Heizkanal (9) verläuft, wobei die Zwischenöffnungen (24, 25) in einem horizontalen Zwischenboden (21) ausgebildet sind.
Aufheizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das der nachfolgende Bereich ohne Zwischenöffnungen ausgebildet ist und sich stromab bis zum Ende des Werkstückkanals (8) erstreckt.
Aufheizkanal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückkanal (8) etwa über seine stromauf liegende Längshälfte mit Zwischenöffnungen (24, 25) zum Heizkanal verbunden und im übrigen ohne Zwischenöffnungen ausgebildet ist.
Aufheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenöffnungen im stromauf liegenden Bereich des Werkstückkanals in Form von Löchern (24) ausgebildet sind.
Aufheizgerät nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (24) jeweils einen mittleren Querschnittsbereich von Werkstückkanal (8) und Heizkanal (9) verbinden.
Aufheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenöffnungen im stromauf liegenden Bereich des Werkstückkanals in Form von längs verlaufenden Randschlitzen (25) ausgebildet sind.
Aufheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem mittleren Längsbereich des Werkstückkanals (8) ein Gebläse saugseitig angeschlossen ist, welches in einen mittleren Bereich des Heizkanals (9) in Umluftrichtung ausbläst.
Aufheizgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der saugseitige Anschluss des Gebläses in der Nähe von zumindest einer Zwischenöffnung liegt.