CN113825952B - 蓄热式后燃烧装置、涂覆装置及涂覆物体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蓄热式后燃烧装置，其沿纵向轴线包括燃烧室、热交换器空间、分配空间和分配装置，该热交换器空间被划分成分别填充有热交换材料的至少两个热交换器段；该分配空间对应于热交换器空间并具有至少两个分配段，每个分配段均与热交换器段连通；该分配装置具有至少一个废气通道开口和至少一个清洁气体通道开口，其中，废气通道开口与清洁气体通道开口角度偏移地布置成使得废气通道开口与第一分配段连通并且清洁气体通道开口与不同于第一分配段的第二分配段连通，并且废气通道开口和清洁气体通道开口定位在与后燃烧装置的竖直轴线的不同径向距离处。根据本发明，规定分配空间具有关断装置和用于至少一个分配空间段的旁通管线，该关断装置配置为使得部分体积流能够经由旁通管线从相关联的热交换器段中排出而不通过废气通道开口或/和清洁气体通道开口。
Description
技术领域
本发明涉及一种后燃烧装置、一种包括这种后燃烧装置的涂覆装置以及一种使用这种涂覆设施来涂覆物体的方法。
背景技术
具有被分成多段的热交换器空间并且其热交换器段以交替的流动方向从顶部到底部或从底部到顶部被穿过的蓄热式后燃烧装置是已知的。一方面，这里的目的是通过加热废气流来实现净化例如来自涂覆装置的加载有碳氢化合物的废气流。另一方面，这种加热所需的能量输入应保持尽可能低。为此目的，用于加热待清洁废气的热能能够借助于所述分段式热交换器来至少部分地从清洁气体中提取并且返回到负载废气中。
为此目的，上述构建类型能够例如具有所谓的旋转分配器，该分配器根据旋转位置来将废气施加到特定的热交换器段，并且在清洁过程之后经由其他热交换器段来释放清洁气体的流出。通过连续或逐渐地改变旋转位置，热交换器段因此能够在特定时间段内连续吸收清洁气体的废热并且在随后的时间段内将其再次释放到废气中以进行预热。
在某些废气成分的情况下，废气中所含有的化合物可能以不期望的方式反应或在某些温度下呈现聚集状态，这可能导致热交换器中的沉淀物。这些沉淀物能够以不期望的方式作为固体来粘附到热交换器壁，从而使热传递更加困难并因此降低效率。替代地或附加地，沉淀物可以在热交换器内处于液相并且在后燃烧装置内的不期望位置中积聚。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种蓄热式后燃烧装置，其中能够解决上述后燃烧装置中不期望沉淀物的问题。
该目的通过根据独立权利要求1的后燃烧装置来解决。本发明的其他实施例在从属权利要求中提供。
根据本发明的后燃烧装置沿着纵向轴线例如从顶部到底部包括：燃烧室、热交换器空间、分配空间和分配装置。
燃烧室用于进一步向已经由热交换器空间中的热交换器所加热的废气流供应一定量的热能，使得能够进行所期望的清洁。为此目的，例如能够在燃烧室中使用燃烧器。
在燃烧室下方布置有热交换器空间，该热交换器空间被划分成至少分别填充有热交换材料的两个热交换器段。热交换器段的典型数量是例如8或11，但是更小数量或更大数量的段也是可行的。热交换器材料能够是例如陶瓷。热交换器材料能够作为填料以固体单件式或固体多件式的形式存在。
在一个示例性实施例中，热交换器段能够形成为圆形段。
分配空间布置在热交换器空间下方并且具有与热交换器段的数量对应的多个分配段，每个分配段与热交换器段流体连接。
位于分配空间下方的分配装置具有至少一个废气通道开口和至少一个清洁气体通道开口。经由废气通道开口，例如来自涂覆系统的待清洁废气能够流入到分配空间的一个或更多个段中并且从那里流入到对应的一个或更多个热交换器段中。清洁气体能够从一个或更多个热交换器段流入到相应的分配空间段中，并从那里流过清洁气体通道开口。
废气通道开口和清洁气体通道开口彼此角度偏移地布置成使得废气通道开口与第一分配段连通并且清洁气体通道开口与不同于第一分配段的第二分配段连通，并且废气通道开口和清洁气体通道开口定位在与后燃烧装置的竖直轴线相距不同的径向距离处。以这种方式，例如，借助于通道开口与分配空间之间的相对运动或者借助于不同通道开口的关闭和打开，不同的热交换器段能够在不同的方向上被间接地流过。
根据本发明，分配空间具有用于至少一个分配空间段的关断装置和旁通管线。关断装置被配置为使得部分体积流能够经由旁通管线并且然后再次通过相关联的热交换器段被引导而不是通过废气通道开口或/和清洁气体通道开口。因此，以这种方式能够在一个或更多个热交换器段内循环加热后的气体流，并因此确保该/这些热交换器段中的温度明显更高。
在本发明的进一步发展中，能够规定，关断装置包括旁通阀，其中，旁通阀被配置为使得在旁通阀的第一状态下阻止或防止通流，并且在旁通阀的第二状态下能够有很大程度的自由通流。因此，通道开口的打开或部分/完全关闭能够由旁通阀的部分/完全关闭或打开来支持。
有利地，旁通管线将分配段的旁通阀连接到燃烧室。如果关断装置处于完全或部分关闭废气或清洁气体通道开口的状态下，并且如果旁通阀处于完全或部分释放旁通管线的状态下，则废气或清洁气体能够经由旁通管线流过热交换器段，并在燃烧室中被再次加热。这种重复的热输入导致相关热交换器段的温度升高，并因此能够导致粘附到热交换器段内部的任何沉积物的化学或/和物理转化，并因此最终更容易去除这些沉积物。
替代地或附加地，旁通管线能够连接到附加的加热装置以实现所需的温升。这具有的优点是能够更具体地调节到相应热交换器段的热输入。
在后燃烧装置的进一步发展中，提供了连接到多个旁通管线的旁通环形管线。将旁通管线汇合以及并将它们一起返回，例如返回到燃烧室或附加加热装置中，使得能够实现更有效的管线布线并更均匀地引入再循环废气/清洁气体。
在一个实施例中，后燃烧装置包括鼓风机装置或/和热生成装置，其中，旁通管线连接到该鼓风机装置或/和热生成装置。鼓风机装置能够有针对性地控制通过旁通管线并因此也通过相关的一个或更多个热交换器段的再循环的或循环的体积流。
在后燃烧装置的一个实施例中，能够为关断装置设置机动和/或气动驱动器，以用于关断和/或部分地或完全地打开通道开口。有利地，关断装置定位在热交换器空间的背离燃烧室的一侧上，从而关断装置不受燃烧室的高温影响并且因此能够容易地被提供有电动或气动驱动器，并因此能够以简单的方式进行控制。
在这方面，能够有利地规定，致动器被设置为用于多个关断装置。
具体地，分配装置能够被配置作为旋转滑阀。在公开文件DE 199 50 891A1中详细描述了这种装置。在此，相对于后燃烧装置的相关结构以及旋转滑阀的配置来参考前述公开。
在关断装置的一个具体实施例中，其可以包括活门或平滑阀。活门可以被配置作为旋转或回转活门。
该目的还通过一种包括如上所述的后燃烧装置的涂覆装置以及通过一种用于利用这种涂覆设施来涂覆物体(诸如车身或车辆部件)的方法来解决。
总之，借助于本发明，部分体积流能够经由旁通和废气管至少部分地返回到燃烧室。为此目的，能够在流动路径中在一个或更多个热交换器段的出口处设置能够被关断的旁通旁路，该出口位于蓄热式后燃烧装置中的旋转阀的入口上游。关闭从热交换器到旋转阀的过渡并打开旁路的效果在于，关断的热交换器段与实际的热交换过程分隔开，并且能够经由部分体积流从顶部到底部或从底部到顶部地被流过。经由该部分体积流，例如能够从外部供应热量，或者从后燃烧装置的燃烧室通过热交换器段来附加地传导热量，以便进行所谓的烘烤、燃烧或热解。
能够关断的多个旁通管线能够路由到公共管线，例如作为环形管线。该环管线连接到燃烧室或替代地/附加地连接到热气生成单元。
也能够将一个或更多个旁通路径直接返回到燃烧室。每个旁通能够配备有鼓风机单元。多个旁通路线能够通过一个共用的鼓风机单元进行操作。
旁通路径的流动横截面能够通过阀单元改变或关闭。
机动/气动驱动器能够作用于一个或更多个阀单元。
能够关闭从热交换器到旋转阀的过渡的关断单元能够被配置为活门或平滑阀。旋转或回转活门是可行的。活门能够手动操作或具有机动驱动器。电动或气动驱动器能够作用于一个或更多个关断单元。
附图说明
在下文中，参照附图更详细地解释本发明的实施例。
图1示出了具有处于第一状态的关断装置的后燃烧装置的一个实施例的纵向截面图；
图2示出了关断装置处于第二状态的图1的实施例的视图；
图3示出了具有突出显示的关断装置的后燃烧装置的一个替代实施例的纵向截面图；
图4示出了沿图3的IV-IV平面的横截面图；
图5示出了沿图3的V-V平面的横截面图；
图6-8示出了关断装置处于第二状态的图3-5的视图。
具体实施方式
图1和图2示出了蓄热式后燃烧装置1的横截面图。基本构造以及基本操作模式在明确提出参考的EP05486301或EP0719984中描述(除非下文另有说明)。旋转分配器的基本构造和基本操作模式，如下面将作为燃烧装置的部件描述的，在明确提出参考的DE19950891中描述(除非下文另有说明)。
图1的蓄热式后燃烧装置1构造成相对于纵向轴线A基本上旋转对称。纵向轴线A通常是垂直的，使得后燃烧装置1从顶部到底部具有：燃烧室10、热交换器空间12、分配空间14以及分配装置16。
在图1所示的实施例中，上述部件被容纳在共同的壳体18中。当然，壳体18也能够由多个部分组成。
燃烧室10具有圆顶状的基本结构以及能够加热位于燃烧室10中的气体体积的燃烧器20。根据该实施例，例如能够达到750℃至800℃或更高的温度。
在当前情况下，热交换器空间12被划分成八个热交换器段22，其中两个在图1的纵向截面图中可见。热交换器段22填充有废气或清洁气体能够流过的热交换器材料。
布置在热交换器空间12下方的分配空间14也设置有以相同方式划分的单独的分配段24，其中两个分配段24.6、24.2在图2中示出。图4和图7示出了分配段24.1-28.8在垂直于另一实施例的纵向轴线4的截面图中的布置。分配段24因此在数量和流体技术构成上对应于热交换器空间12的热交换器段22。
在图1所示的实施例中，分配空间14下方的分配装置16被配置为旋转分配器17，例如在前述和参考的DE19950891中详细解释的。分配装置16因此具有用于废气供应管线30的废气通道开口26和用于清洁气体排放管线32的清洁气体通道开口28。在图1所示的图示中，口26、28仅示意性地示出。在特定实施例中，通道开口26、28能够例如布置在距竖直轴线A不同的径向距离处。这样，对于每个热交换器段22或分配段24能够经由分配装置内对应的环形布置的流动空间来实现到废气供应管线30或清洁气体排放管线32的连接。相对于彼此角度偏移地布置为使得废气通道开口26与第一分配段24连通并且清洁气体通道开口28与不同于第一分配段24的第二分配段44连通的通道开口26、28的打开或关闭，从废气供应管线30开始打开通过一个或更多个分配段24或热交换器段22进入燃烧室10并且反之从燃烧室10到清洁气体排放管线32的不同的流动路径。
在图1所示的实施例中，分配空间14在其下部区域，即背离燃烧室10的区域中设置有多个关断装置100。关断装置100分别包括关断活门102和旁通管线104，图1和图2中各示出了其中的两个。替代实施例的图4和7在横截面图中示出了关断装置100.1-100.8或者更确切地说关断活门102.1-102.8和旁通管线104.1-104.8的布置。
关断活门102在分配空间14中布置成使得在关断活门102的关闭位置中，防止了从相应的分配段24到分配装置16中并且因此特别地到清洁气体排放管线中的溢流，或相反地从废气供应管线经由分配装置16到分配空间14或热交换器空间12的溢流。相比之下，在关断活门102的打开位置中，从废气供应管线30到热交换器12中或从热交换器12到清洁气体排放管线32中的溢流是可能的。通常，关断活门102可被配置为使得其仅能够移动到打开位置或关闭位置。替代地，也可行的是将关断活门102配置为也能够采取中间位置。这使得能够控制能够经由旁通管线104被引导的部分体积流。
单独的旁通管线104设置在每一个分配段24处并且经由共用环形管线112彼此连接。此外，环形管线112通过管线114、鼓风机116和管线115连接到燃烧室10。在环形管线112或在单独的旁通管线104中，例如能够通过鼓风机116在燃烧室10的方向上产生压力梯度。
在图1所示的实施例中，所示的两个关断活门102分别处于打开位置。
在图1所示的实施例中，旁通管线104分别设置有旁通阀106。旁通阀106使得在关断活门102处于打开位置时能够阻断旁通管线104，并且如果关断活门102完全或部分关闭并且阻止了流出到清洁气体排放管线32中或经由废气供应管线30流入则释放相应的旁通管线104。
除了关断装置100之外，分配空间14还具有收集板108和滴板110。上述结构108、110通过从热交换器空间12冷凝或滴落材料来防止关断装置100结垢。同时，在稍后更详细解释的某些操作条件下，收集板中收集的材料能够被转化为问题较少的物质。在一个实施例中，收集板也能够被配置为可加热的。
温度传感器能够设置在热交换器段22的下端处以及例如旁通管线104中，其能够用于过程控制，例如打开和/或关闭关断活门102或/和旁通阀106。
图2示出了后燃烧装置1的与图1中相同的实施例，其中所示的两个关断活门102(102.2)之一处于关闭位置。
后燃烧装置1的操作如下：例如来自涂覆设备(未示出)的加载有碳氢化合物的废气经由废气供应管线30来馈送。根据废气通道开口26的位置，废气被引入到分配空间12的某些分配段24中并从那里进入相关联的热交换器段22。由此废气吸收存储在热交换器段22中的热能，以便随后在流入到燃烧室10中之后，借助于燃烧器20在那里进一步增加到所需的温度水平。根据分配装置16的位置，即图1所示实施例中旋转分配器17的位置，如此被净化的清洁气体依次经由其他热交换器段22和相关联的分配段24经由清洁气体通道开口28流入到清洁气体排放管线32。由此，清洁气体将其部分热能释放到热交换器段22中的材料。因此，在热交换器段22内形成从顶部到底部，即从燃烧室10到分配空间14的温度梯度。该温度梯度的范围能够例如为从燃烧室中的800℃到分配空间14中的200℃。可能积累的液体冷凝物或其他产生的液体或固体成分在热交换器段22中积聚/沉积并且能够经由收集板108中的滴板110来部分地收集。
通过改变旋转分配器17的位置，某些热交换器段22的流动方向在某些时间段(例如10s)之后经由通道开口26、28的“移动”来循环地改变。
一旦出现的固体或液体冷凝物(例如焦油或铵化合物)超过一定量或者达到一定操作时间，如图2所示，关断装置100.2能够被致动，并且能够关闭关断活门102.2并且经由旁通阀106.2来释放旁通管线104.2。同时，鼓风机116能够产生所需的压力梯度。
这样，位于对应热交换器段22中的气体发生循环。通过在燃烧室10上的连续循环，对应热交换器段22中的温度水平逐渐升高，例如在出口侧(分配空间侧)上达到500℃，并且化学或物理过程能够在相关热交换器段22内以所期望的方式引发或发生，这能够导致热交换器段22内、定位在其下方的分配段22和/或收集板108或滴板110中的沉积物减少或完全降解。在这一点上，优选的是仅一个或少数几个热交换器段22被从正常操作中取出并清洁。
图3和图6以纵向截面图示出了与图1中的实施例相比略有修改的实施例中的后燃烧装置1'。相同或可比的特征由相同的附图标记表示并且不再单独解释。
不同于图1和2的实施例，在图3和6的实施例中，环形管线112经由管线118连接到温度控制装置120，该温度控制装置又经由管线122连接到燃烧室10。温度控制装置120能够独立于燃烧室10而引起位于热交换器段22以及分配段24中的气体的温度降低，以例如降低后续鼓风机的热负载。如果需要，温度控制装置120也能够替代地产生附加的热输入。
当关断阀103关闭并且旁通阀106打开时，位于热交换器段22中的气体能够经由旁通管线104经由管线118流到温度控制装置120，在那里被调温并又经由管线122被供应到热交换器段22的上侧。这样，例如在通过降低温度来保护风扇的同时能够实现位于热交换器段22中的热交换器材料的过热、分配段24的内壁的过热，以及必要时例如滴板110和收集板108的过热。
从图3和图4能够看出，在这些图中所示的实施例中，环形管线112设置有支路124。例如，支路124能够用于将在这种热解过程中产生的废气以及其中包含的固体/液体反应物质(它们可能不能通过管线32作为纯气体排放)输送到受控处理。例如，这能够在某些操作条件/温度水平下发生。
为了进一步说明本发明，图4和图7分别示出了沿平面IV-IV(分别在图3和图6中标记)的截面图，该平面垂直于纵向轴线A穿过旁路管线104.1-104.8来延伸。在图5和图8中，截面图沿平面V-V示出，该平面也垂直于纵向轴线A穿过关断活门100.1-100.8。
图4和图7以截面图示出了环形管线112和相关联的旁通管线104.1-104.8和旁通阀106.1-106.8。环形管线112以及旁路管线104的布置和成形仅仅是示意性的。实际上，例如，环形管线112能够集成到壳体18的壳体壁中。
从图3-8能够看出，在所示实施例中，旨在借助于相关联的关断活门102.1-102.8来关闭废气通道开口26或清洁气体通道开口28。
图5和图8示出了关断活门102.1-102.8的布置。虽然在图5中所有关断活门102.1-102.8都打开，但在图8中示出了其中关断活门102.2关闭但其他关断活门102.1、102.3-102.8打开的位置。这也能够对应地在图4和图7中看到。
在关断活门102.1-102.8处于图4所示的位置时，经由分配段24.1-24.8通过每个热交换器段22的流动是可能的。通道开口26、28确定通过每个热交换器段22的流动方向。例如，由分配段24.1-24.4供应的热交换器段22能够在它们的下侧处利用废气通道开口26连接到废气供应管线30。同时，由分配段24.5-24.8供应的热交换器段22能够在其下侧处利用清洁气体通道开口28连接到清洁气体排放管线32。相应地，对于分配段24.1-24.4和相关联的热交换器段22，在燃烧室10的方向上具有从分配空间14的底部到顶部的流动，并且对于分配段24.5-24.8，在分配空间14的方向上具有从燃烧室10的顶部到底部的流动。
当分配装置16进一步切换时，一些热交换器段22的流动方向对应地改变。如果热交换器段22之一经由关断阀(在图6-8中为关断阀102.2以及因此分配段24.2)连接到旁通管线104.2，则气流在该热交换器段22中循环。
即使阀装置16被进一步切换，情况仍然如此，因此在几个切换循环中，热交换器段22的其他较冷区域能够形成明显较高的温度(例如450℃-500℃)，并且能够发生所期望的化学/或物理过程。
Claims (11)
1.一种沿纵向轴线(A)的蓄热式后燃烧装置(1)，包括：
a)燃烧室(10)，
b)热交换器空间(12)，其被划分成分别填充有热交换器材料的至少两个热交换器段(22)，
c)分配空间(14)，其对应于所述热交换器空间(12)，具有至少两个分配段(24)，所述至少两个分配段分别与热交换器段(22)连通；
d)分配装置(16)，其具有至少一个废气通道开口(26)和至少一个清洁气体通道开口(28)，其中，
-所述废气通道开口(26)相对于所述清洁气体通道开口(28)角度偏移地布置成使得所述废气通道开口(26)与第一分配段(24)连通并且所述清洁气体通道开口(28)与不同于第一分配段(24)的第二分配段(24)连通，并且
-所述废气通道开口(26)和所述清洁气体通道开口(28)位于与所述后燃烧装置(1)的竖直轴线(A)相距不同的径向距离处；
e)所述分配空间(14)具有用于至少一个分配空间段(24)的关断装置(100)和旁通管线(104)以及连接到多个旁通管线(104.1-104.8)的旁通环形管线(112)，其中，所述关断装置(100)被配置为使得部分体积流能够经由所述旁通管线(104)从相关联的热交换器段(22)引导出而不通过所述清洁气体通道开口(28)，并且能够经由所述旁通环形管线输送到燃烧室(10)或替代地/附加地输送到热气生成单元，并从那里输送回到热交换器段(22)。
2.根据权利要求1所述的后燃烧装置，其中，所述关断装置(100)包括旁通阀(106)，其中，所述旁通阀(106)被配置为使得在所述旁通阀(106)的第一状态下阻碍或阻止通流，并且在所述旁通阀(106)的第二状态下能够基本上自由地通流。
3.根据权利要求2所述的后燃烧装置，其中，所述旁通管线(104)将分配段(24)的旁通阀(106)连接到所述燃烧室(10)。
4.根据权利要求1-3之一所述的后燃烧装置，其包括鼓风机装置(116)或/和热生成装置，其中，所述旁通管线(104)连接到所述鼓风机装置(116)或/和热生成装置。
5.根据权利要求1-3之一所述的后燃烧装置，其中，所述关断装置(100)是手动可操作的或者包括机动驱动器。
6.根据权利要求5所述的后燃烧装置，其中，所述驱动器驱动多个关断装置(100)。
7.根据权利要求1-3之一所述的后燃烧装置，其中，所述分配装置(16)被配置为旋转分配器(17)。
8.根据权利要求1-3之一所述的后燃烧装置，其中，所述关断装置(100)包括活门(102)或平滑阀。
9.一种包括根据权利要求1-8之一所述的后燃烧装置的涂覆装置。
10.一种利用根据权利要求9所述的涂覆装置对物体进行涂覆的方法。
11.根据权利要求10所述的方法，所述物体是车身。
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