Trocknerdüsen effizient anordnen

In den Lackierereien der Automobilindustrie haben sich die Konvektionstrockner mit Umluftdüsen fest etabliert. Die konturangepassten Düsenwände werden bis heute noch mit der herkömmlichen „Mehrreihen-Düsenanordnung“ konzipiert. Die Praxis zeigt, dass damit ein gleichmäßiges Aufheizen aller Karosserieteile nicht erreicht werden kann. Die Temperaturverteilung in der Karosserie ist inhomogen, was zur Lackqualitätsminderung, unnötiger Nacharbeit und im schlimmsten Fall zu Blechverformung führen kann.

Innovative Düsenanordnung

Mit einer vereinfachten Düsenwandkonstruktion und mit nur zwei Düsenreihen kann ein sicherer Trocknungsprozess und eine sehr gute Lackoberflächenqualität erzielt werden. Die Düsenanordnung in den Tunnelwänden wird energieeffizient optimiert. Durch eine gezielte Umluftanströmung auf die Karosserie wird die Energie auf die Masseteile gerichtet, diese werden schneller und die dünnen Bleche langsamer aufgeheizt. Die dünnen Bleche müssen nicht mit der Umluft angestrahlt werden, diese kommen durch verwirbelte, sekundäre Luftströmung im Trocknertunnel auf  Temperatur. Bei der „Zwei-Reihen-Düsenanordnung“ ist die untere Düsenreihe unterhalb des Karosseriebodens grundsätzlich mit üblich einstellbaren Düsen bestückt und auf die Masseteile (Schweller und Längsträger) ausgerichtet. Die obere Düsenreihe ist meist mit üblichen Schrägdüsen bestückt, um die Energie über die Fensterausschnitte in den Innenraum ganz bis zum Karosserieboden zu führen. So werden die Masseteile am Boden sowohl von außen als auch von innen erwärmt. Die Düsenwände können für alle PKW-Größen durch konstruktive Ermittlung der Höhenposition der Düsenreihen und der Neigungswinkel der Schrägdüsen gefertigt werden. Die gegenüberstehenden Düsen in den oberen Reihen werden versetzt platziert, um eine gegenseitige Abschwächung zu vermeiden. In den oberen Düsenreihen können auch einige einstellbare Düsen  eingesetzt werden, die auf die Dachholme (Masseteil) gerichtet werden. Einige Schrägdüsen können nach Bedarf verdreht werden, um die Rahmenkonstruktion, z.B. A-Säule mit dem Luftstrahl anzuzielen. Die Karosserie wird in der Aufheizphase zu jedem Zeitpunkt gleichmäßig erwärmt, eine Temperaturdifferenz zwischen den Messpunkten an Masseteilen und an dünnen Blechen lässt sich bis auf ΔT = 25 K reduzieren. Die gezielte Ausrichtung der Düsen ausschließlich auf die Masseteile bewirkt ein annähernd gleichmäßiges Aufheizen der dünnen und dicken Bleche und somit eine homogene Temperaturverteilung in der Karosserie. Dabei verlängert sich die Haltezeit der Lackaushärtung. Ingenieure von PBA haben in Lackierereien vorhandene Trockner bereits auf das „Zwei-Reihen Düsenbild“ erfolgreich modifiziert. Die Objekttemperaturkurven zeigten vor der Optimierung ein inhomogenes Aufheizen der dünnen Bleche und der Masseteile, ferner waren die spezifizierten Einbrennzeiten grenzwertig. Nach der Optimierung zeigten die Temperaturmesskurven eine annähernd homogene Temperaturverteilung, die Masseteile wurden wesentlich schneller, die einlagigen Bleche langsamer aufgeheizt. Die Messpunkte zeigten in den Aufheizzonen einen gebündelten Temperaturverlauf, die Objekttemperaturkurven verlaufen nah an der idealen Linie. Die Haltezeit für die Lackeinbrennung verlängerte sich an einigen Messstellen sogar um mehrere Minuten, was zur Lackqualitätsverbesserung führte. Neuanlagen (Greenfield) können grundsätzlich mit der energieeffizienten „Zwei-Reihen Düsenanordnung“ konzipiert werden. In den Altanlagen (Brownfield) kann das vorhandene Düsenbild durch eine kostengünstige Optimierung des Düsenbildes auf „Zwei-Reihen Düsenanordnung“ umgestellt werden.

Dipl. Ing. f. Verfahrenstechnik & Apparatebau, PBA-Planungsbüro, Lehre, Gabor Szabó, Mobil: +49 162 7559 408, gabor.szabo@pba-ing.de, www.pba-ing.de