FAATZ, Stefan (Heinrich-Hertz-Str. 12, Bad Oeynhausen, 32549, DE)
NEDDERMANN, Horst (Am Freibad 28, Rahden, 32369, DE)
LUDORF, Hubert (Am Hollensiek 12, Lübbecke, 32312, DE)
FAATZ, Stefan (Heinrich-Hertz-Str. 12, Bad Oeynhausen, 32549, DE)
NEDDERMANN, Horst (Am Freibad 28, Rahden, 32369, DE)
PATENTANSP RüCH E
1. Eine eine Heizeinrichtung (7) aufweisende Vorrichtung (1) zum Aufbringen zumindest einer Schicht eines Isolierlacks auf ein elektrisch leitfähiges Element (2), insbesondere auf einen Wicklungsdraht einer elektrischen Spule, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) einen dem mit Isolierlack versehenen Element (2) zugeordneten Isolierlackschacht (3) und einen dem mit Backlack versehenen Element (2) zugeordneten Backlackschacht (11 ) sowie für die jeweils erforderliche, insbesondere variable Wärmezufuhr von der Heizeinrichtung (7) zu dem Isolierlackschacht (3) einerseits und dem Backlackschacht (11 ) andererseits einen Verteiler (12) aufweist.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (12) zur Aufteilung eines Volumenstromes einer mittels der Heizeinrichtung (7) erzeugten Heißluftströmung (17, 18) einerseits zu dem Isolierlackschacht (3) andererseits zu dem Backlackschacht (11 ) ausgeführt ist.
3. Vorrichtung (1 ) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Backlackschacht (11) sowie der Isolierlackschacht (3) als ein Teil eines geschlossenen Rohrleitungssystems für die Heißluft ausgeführt sind.
4. Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (12) als ein Stellmittel (16) ausgeführt ist.
5. Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (12) manuell und/oder elektrisch betätigbar ausgeführt ist.
6. Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Backlackschacht (11) sowie der Isolierlackschacht (3) mittels einer Isolierung (15) thermisch gegeneinander isoliert sind.
7. Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmezufuhr zu dem Backlackschacht (11 ) und/oder dem Isolierlackschacht (3) abschaltbar ist.
8. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) ein gemeinsames oder getrennte Fördermittel (4) für eine übereinstimmende Vorschubbewegung des Elementes (2) in dem Isolierlackschacht (3) sowie in dem Backlackschacht (11 ) aufweist.
9. Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Katalysator (10) hat, durch den flüchtige Bestandteile des Isolierlacks und/oder des Backlacks in der Heißluftströmung zur Erhöhung der Wärmeleistung verbrannt werden. |
Vorrichtung zum Aufbringen eines Isolierlacks auf ein elektrisch leitfähiges Element
Die Erfindung betrifft eine eine Heizeinrichtung aufweisende Vorrichtung zum Aufbringen zumindest einer Schicht eines Isolierlacks auf ein elektrisch leitfähiges Element, insbesondere auf einen Wicklungsdraht einer elektrischen Spule.
Solche lackierten Wicklungsdrähte werden beispielsweise benötigt, um Spulen, die nach dem elektromagnetischen Prinzip arbeiten, für Elektrokomponenten jeglicher Art herzustellen. Die Oberflächen der Drähte werden hierzu nach dem Ziehprozess mit oftmals mehreren Lackschichten versehen. Die Lackschichten haben die Aufgabe, das Element gegen Witterungseinflüsse oder Verschleiß zu schützen und ihn zusätzlich das gewünschte Erschein- dungsbild wie Farbe oder Struktur zu geben. Vor allem aber werden Lackschichten mit geringer elektrischer Leitfähigkeit bzw. hohem elektrischen Widerstand verwendet, um die e- lektrisch leitenden Elemente gegeneinander oder gegenüber der Umgebung zu isolieren, sowie vor Berührung zu schützen.
Die Lackschichten bestehen in den meisten Fällen aus Polymeren, insbesondere aus so genannten Isolierlacken, und werden in dünnen Schichten aufgebracht. Die Isolierlacke haften hierbei auf dem zu beschichtenden, elektrisch leitenden Element und bilden eine porenfreie Schicht.
üblicherweise werden Isolierlacke aus dem flüssigen Zustand auf das zu beschichtende, elektrisch leitende Element aufgetragen und anschließend getrocknet und/oder gehärtet. Es ist bekannt, ein elektrisch leitendes Element dadurch mit einer Schicht aus Isolierlack zu versehen, dass es kurzzeitig in eine Isolierlack-Lösung getaucht wird. Nach dem Auftragen des Isolierlackes erfolgt die Trocknung.
Drahtlacke können üblicherweise den Lackauftrag auf das elektrisch leitende Element appliziert und mittels konventioneller Methoden, beispielsweise mittels Konvektions- oder Infrarot- Wärme eingebrannt werden. Die Lackiergeschwindigkeit und die Temperatur werden dabei so aufeinander abgestimmt, dass möglichst ein optimales Einbrennen des Drahtlackes resul- tiert.
Eine häufiger Einsatzbereich für Drähte mit einer Isolierlackschicht sind Spulen, die aus einem Spulenkörper, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, dem Wicklungsdraht und den Anschlussstellen bestehen. Aus elektrotechnischen Gründen wird bei der Entwicklung einer Spule Wert darauf gelegt, dass der Wickelraum mit möglichst viel Kupfer ausgefüllt wird.
Im Zuge der Miniaturisierung ist man bestrebt, auf den Spulenkörper zu verzichten. Zugleich können so die Kosten für den Spulenkörper eingespart werden. Dies erfordert jedoch eine Formstabilität des gewickelten Spulendrahts. Diese Formstabilität kann durch ein so genanntes Tapen oder ein dauerhaftes Verkleben der einzelnen Drahtwindungen miteinander erreicht werden.
Das Verkleben der einzelnen Drahtwindungen zu einen ausreichend festen Verbund erfor- dert eine auf den Lackdraht aufzubringende zusätzliche Schicht eines Backlacks, der thermoplastische Eigenschaften hat und in einem Verbackprozess erwärmt, erweicht und abgekühlt wird. Im gleichen Arbeitsprozess können die Drahtwindungen verpresst werden. Damit entsteht eine in sich verfestigte Spule.
Zur Herstellung des Lackdrahtes mit einer äußeren Backlackschicht erfolgt üblicherweise nach dem Aufbringen des Basislacks und gegebenenfalls des Overcoat-Lacks in einem separaten weiteren Arbeitsgang ein anschließender Backlackauftrag mit vorgeschalteter Lackauftragseinheit.
Als nachteilig erweist es sich dabei, dass für den Backlackauftrag ein zusätzlicher Einbrennofen erforderlich ist, weil der Backlack gegenüber dem Basislack bei erheblich abweichenden Temperaturen getrocknet bzw. eingebrannt wird.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise durch die DE 10 2004 008 812 A1 be- kannt, die eine Anordnung und ein Verfahren zur Lackbeschichtung von Fadenmaterial, beispielsweise Leiterdrähte, mit einer Tranportstrecke zum kontinuierlichen Durchlauftransport des Fadenmaterials betrifft. Für die Mehrfachbeschichtung ist in Kombination mit einer be-
heizbaren Wärmehärtungsstation zur Wärmehärtung einer lösemittelhaltigen Lackschicht eine der Wärmehärtungsstation vor- oder nachgeordnete UV-Härtungsstation zur UV- Strahlungshärtung einer auf das Fadenmaterial aufgebrachten lösemittelfreien Lackschicht vorgesehen. In Durchlaufrichtung des Leiterdrahtes strömt ein Prozessgas mit geringer Strömungsgeschwindigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines leitenden Elementes, insbesondere Wicklungsdrahtes, mit einem Isolierlack sowie mit einem Backlack wesentlich zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß, den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß weist also die Vorrichtung einen dem mit Isolierlack versehenen Element zugeordneten Isolierlackschacht und einen dem mit Backlack versehenen Element zugeordneten Backlackschacht sowie für die jeweils erforderliche Wärmezufuhr von der Heizeinrichtung zu dem Isolierlackschacht einerseits und dem Backlackschacht andererseits einen Verteiler auf. Hierdurch wird es erstmals möglich, sowohl den Isolierlack als auch den Backlack in einer einzigen Vorrichtung auf das leitfähige Element aufzubringen, indem die Wärmezufuhr gesteuert entsprechend der jeweils erforderlichen Verfahrensparameter für den Isolierlack und den Backlack abweichend erfolgt. Insbesondere wird es dabei möglich, das leitfähige Element mit derselben Vorschubgeschwindigkeit durch den Isolierlackschacht und durch den Backlackschacht zu fördern, so dass die nach dem Stand der Technik erforderliche Ma- terialpufferung entfällt. Mehrnoch ist aufgrund der unmittelbar aufeinander folgenden Verfahrensschritte ein erheblich verminderter Energieaufwand für die Erwärmung des Elementes erforderlich. Zudem wird der Platzbedarf der Vorrichtung im Vergleich zu den nach dem Stand der Technik erforderlichen separaten Vorrichtungen für den Isolierlack und den Backlack wesentlich vermindert und der Steuerungsaufwand reduziert. Dadurch wird auch die erzielbare Fertigungsqualität wesentlich verbessert.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, dass der Verteiler zur Aufteilung eines Volumenstromes einer mittels der Heizeinrichtung erzeugten Heißluftströmung einerseits zu einem Isolierlackschacht andererseits zu dem Backlackschacht ausgeführt ist. Hierdurch wird mit geringem Aufwand eine bedarfsweise Verteilung der erforderlichen Wärmeenergie durch die Aufteilung des zentral erzeugten Wärmestromes auf den Isolierlackschacht und den Backlackschacht mittels des Verteilers
erreicht. Der Herstellungsaufwand für die Vorrichtung kann dadurch ebenso wie die Betriebskosten der Vorrichtung reduziert werden.
Eine weitere besonders Praxis gerechte Ausführungsform wird auch dadurch erreicht, dass der Backlackschacht sowie der Isolierlackschacht als ein Teil eines geschlossenen Rohrleitungssystems für die Heißluft ausgeführt sind. Hierdurch wird eine maximale Effizienz bei der Energienutzung erreicht, indem die Heißluftströmung nicht etwa in die Umgebung abgeleitet, sondern zur weiteren Verwendung in einem Kreislauf geführt wird. Im Bereich der Ein- und Auslassöffnungen des Backlackschachtes und des Isolierlackschachtes können hierzu ent- sprechende Schleusen vorgesehen werden, die einen minimalen Wärmeverlust durch gegebenenfalls eintretende Umgebungsluft sicherstellen.
Der Verteiler kann beispielsweise als ein Ventil ausgeführt sein. Besonders zweckmäßig ist hingegen eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung, bei welcher der Verteiler ein insbe- sondere als eine Klappe oder als ein Schieber ausgeführtes Stellmittel aufweist. Hierdurch wird eine einfache Betätigung und Handhabung sichergestellt und zugleich Bedienungsfehler weitgehend vermieden. Die Funktionsstellung des Stellmittels kann dabei unmittelbar auf einer dem Stellmittel zugeordneten Skala abgelesen werden.
Der Verteiler könnte elektrisch mittels eines Stellgliedes betätigbar ausgeführt sein. Demgegenüber ist gemäß einer besonders einfachen Ausgestaltung der Verteiler manuell betätigbar ausgeführt, um so einerseits die Bedienung weiter zu vereinfachen, andererseits die Vorrichtung unabhängig von einer elektrischen Energiezufuhr betreiben zu können.
Gemäß einer anderen, ebenfalls besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können der Backlackschacht sowie der Isolierlackschacht mittels einer Isolierung thermisch gegeneinander isoliert werden, um so eine unerwünschte gegenseitige thermische Wechselwirkung des Backlackschachtes und des Isolierlackschachtes zu vermeiden. Dadurch können die eingestellten Temperaturdifferenzen der beiden Schächte zuverlässig ein-
) gehalten und eine anderenfalls gegebenenfalls erforderliche Korrektur des Stellmittels vermieden werden.
Der abweichende Volumenstrom der Heißluftströmung könnte durch unterschiedliche Querschnittsflächen des Backlackschachtes gegenüber dem Isolierlackschacht erreicht werden. Besonders Erfolg versprechend ist es hingegen, wenn der Backlackschacht sowie der Isolierlackschacht im Wesentlichen übereinstimmende Abmessungen aufweisen, um so den
Fertigungsaufwand zu verringern und insbesondere einen hohen Anteil übereinstimmender Bauteile zu ermöglichen.
Weiterhin ist es in der Praxis besonders hilfreich, wenn die Wärmezufuhr zu dem Backlack- schacht oder dem Isolierlackschacht abschaltbar ist und damit die Heißluftströmung in dem Backlackschacht oder dem Isolierlackschacht unterbrochen werden kann.
Dabei erweist es sich zudem als besonders sinnvoll, wenn die Vorrichtung einen gemeinsamen Antrieb für eine übereinstimmende Vorschubbewegung des Elementes in dem Isolier- lackschacht sowie in dem Backlackschacht aufweist, um so den Herstellungsaufwand und den Steuerungsaufwand weiter zu reduzieren.
Eine andere besonders vorteilhafte Ausführungsform wird dadurch erreicht, dass die Vorrichtung einen Katalysator hat, durch den flüchtige Bestandteile des Isolierlacks oder des Back- lacks in der Heißluftströmung zur Erhöhung der Wärmeleistung verbrannt werden. Hierdurch wird sowohl einer Reinigung der Heißluftströmung durch verbrennen der flüchtigen Bestandteile als auch eine Nutzung der darin enthaltenen Energie erreicht, so dass die Energiebilanz weiter verbessert wird.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils ein einer Prinzipdarstellung in
Fig.1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
Fig.2 eine vergrößerte Darstellung eines Verteilers der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Aufbringen zumindest einer Schicht eines Isolierlacks auf ein als Wicklungsdraht ausgeführtes elektrisch leitfähiges Element 2. Die Vorrichtung 1 ist hierzu mit einem Isolierlackschacht 3 ausgestattet, durch den das Element 2 mittels eines Fördermittels 4 transportiert wird. Hierzu hat der Isolierlackschacht 3 einlassseitig eine Lackauftragseinheit 5, die mit einem Behälter 6 für Isolierlack verbunden ist. Die notwendige thermische Energie zum Einbrennen des Isolierlacks wird durch eine zentrale Heizeinrichtung 7 erzeugt, wobei die Heißluft mittels eines Gebläses 8 entgegen der Förderrichtung 9 des Elementes 2 durch den Isolierlackschacht 3 geleitet und in einem Kreislauf geführt wird. In diesem Kreislauf ist in Strömungsrichtung vor der Heizeinrichtung 7 ein Katalysator 10 angeordnet, durch den flüchtige Bestandteile des
Isolierlacks einer Verbrennung zugeführt werden können. Die Vorrichtung 1 ist weiterhin mit einem parallel zu dem Isolierlackschacht 3 angeordneten Backlackschacht 11 ausgestattet, welchem bedarfsweise ein Teilstrom der Heißluftströmung mittels eines Verteilers 12 zugeführt werden kann. In den Backlackschacht 11 tritt das Element 2 nach einer nicht dargestell- ten Umlenkung im Anschluss an die Beschichtung mittels einer Lackauftragseinheit 13 für den Backlack ein, welcher mit einem Behälter 14 für Backlack verbunden ist. Die erforderliche Temperaturdifferenz zwischen dem Isolierlackschacht 3 und dem Backlackschacht 11 wird durch einen geringeren Teilstrom der Heißluft, der mittels des Verteilers 12 eingestellt wird, sichergestellt. Ergänzend verhindert eine Isolierung 15 einen Wärmübergang zwischen dem Isolierlackschacht 3 und dem Backlackschacht 11.
Ergänzend zeigt Figur 2 eine vergrößerte, teilweise geschnittene Darstellung eines Verteilers 12 der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung 1. Der Verteiler 12 ist mit einem als eine schwenkbewegliche Klappe ausgeführten Stellmittel 16 ausgestattet, welches der stufenlosen Vertei- lung der Heißluft dient. Auf diese Weise kann ein der erforderlichen Temperatur in dem in Figur 1 gezeigten Isolierlackschacht 3 und dem Backlackschacht 11 entsprechender Volumenstrom der dem Isolierlackschacht 3 zuzuführenden Heißluftströmung 17 einerseits und der dem Backlackschacht 11 zuzuführenden Heißluftströmung 18 andererseits eingestellt werden.