DE102012222688A1 - Through-flow drying unit for thermal curing of paints or adhesives to automobile components, has heating zones that are coupled to individual cooling zones to transfer heat through cooling zone - Google Patents

Through-flow drying unit for thermal curing of paints or adhesives to automobile components, has heating zones that are coupled to individual cooling zones to transfer heat through cooling zone Download PDF

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Abstract

The through-flow drying unit has a heating section (2) that is provided in the direction of passage (D) one behind the other. The air is flown through the heating zones at moderate temperature. The air is flown through cooling zone in a separate cooling line (5). The heating zones (3.1-3.3) are coupled to the individual cooling zones (6.1-6.3) to transfer heat through the cooling zone. Each cooling zone are connected with the corresponding temperature-controlled heating zones.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchlauftrocknungsanlage, insbesondere zur thermischen Aushärtung von Lacken oder Klebstoffen an Kraftfahrzeugkarosserieteilen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a continuous drying plant, in particular for the thermal curing of paints or adhesives on motor vehicle body parts, according to the preamble of patent claim 1.

Aus der DE 197 35 322 A1 ist eine Durchlauflufttrocknungsanlage zur Lacktrocknung von Kraftfahrzeugkarosserien bekannt, bei der die Karosserien in in Durchlaufrichtung hintereinanderliegenden Heizzonen stufenweise auf das Temperaturniveau der Trocknungskammer erwärmt werden, um so unzulässige Wärmespannungen, welche an den Karosserieteilen durch ein zu schnelles Aufheizen entstehen, zu unterbinden. Das Lösungsmittel und andere Stoffe, die sich beim Erwärmen der Lackierung in die in den Heizzonen zirkulierende Umluft verflüchtigen, werden kontinuierlich über eine Abluftleitung im Austausch zu einer entsprechenden Frischluftmenge abgezogen und in einem im Zuge der Abluftleitung angeordneten Nachbrenner verbrannt. Anschließend wird die der Abluft durch die Nachverbrennung zugeführte Wärmemenge über abluftdurchströmte Wärmetauscher in die einzelnen Heizzonen zurückgeführt.From the DE 197 35 322 A1 a continuous air drying system for paint drying of motor vehicle bodies is known, in which the bodies are heated in succession in succession heating zones gradually to the temperature level of the drying chamber, so as to prevent inadmissible thermal stresses, which arise on the body parts by overheating too fast. The solvent and other substances that volatilize when heating the paint in the recirculating air circulating in the heating zones are continuously withdrawn via an exhaust duct in exchange for a corresponding amount of fresh air and burned in a arranged in the course of the exhaust duct afterburner. Subsequently, the amount of heat supplied to the exhaust air by the afterburning is returned to the individual heating zones via heat exchangers through which exhaust air flows.

Ferner ist aus der WO 2008/131917 A1 eine Trocknungsanlage für beschichtete Bauteile mit einer der Trocknungskammer vorgeschalteten Vorwärmkammer bekannt, in welcher auf dem Wege eines konvektiven Wärmeübergangs ein Temperaturausgleich auf dem Niveau einer mittleren Mischtemperatur zwischen den aus der Trocknungskammer kommenden, erwärmten und den in die Vorwärmkammer neu eingeschleusten, kühleren Bauteilen erzielt wird. Auf diese Weise kann jedoch nur ein relativ kleiner Anteil des in den Bauteilen auslassseitig der Trocknungskammer enthaltenen Wärmepotenzials zur Vorerwärmung der neu zugeführten Bauteile genutzt werden.Furthermore, from the WO 2008/131917 A1 a drying system for coated components with a drying chamber upstream preheating known in which on the way a convective heat transfer temperature compensation at the level of a mean mixing temperature between the coming out of the drying chamber, heated and the newly introduced into the preheating, cooler components is achieved. In this way, however, only a relatively small proportion of the heat potential contained in the components outlet side of the drying chamber for preheating the newly supplied components can be used.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Durchlauftrocknungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine deutlich erhöhte Energieeffizienz unter Vermeidung unzulässiger Wärmespannungen an den die Anlage durchlaufenden Bauteilen, also insbesondere den lackierten oder klebstoffbeschichteten Kraftfahrzeugkarosserieteilen, aufweist.The object of the invention is to provide a continuous drying plant of the type mentioned, which has a significantly increased energy efficiency while avoiding inadmissible thermal stresses on the system passing through the components, ie in particular the painted or adhesive-coated motor vehicle body parts.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Durchlauftrocknungsanlage gelöst.This object is achieved by the characterized in claim 1 continuous drying plant.

Erfindungsgemäß wird durch die stufenweise Erwärmung und Abkühlung längs separater Aufwärm- und Abkühlzonen in Verbindung mit einer zwangsluftgesteuerten Wärmeübertragung von den einzelnen Kühlzonen jeweils gezielt zu den temperaturmäßig entsprechenden Heizzonen eine hocheffiziente Energienutzung des in den Bauteilen, also insbesondere den Kraftfahrzeugkarosserieteilen auslassseitig der Trocknungskammer enthaltenen Wärmepotenzials zum sukzessiven Aufheizen der Bauteile auf Trocknungstemperatur erreicht, mit dem Ergebnis, dass die erfindungsgemäße Trocknungsanlage unter Einhaltung eines zur Vermeidung unzulässiger Thermospannungen erforderlichen Temperaturprofils mit einem deutlich reduzierten Wärmebedarf arbeitet.According to the invention, by the stepwise heating and cooling along separate heating and cooling zones in connection with a forced air-controlled heat transfer from the individual cooling zones specifically targeted to the corresponding heating zones a highly efficient energy use of the heat potential contained in the components, ie in particular the motor vehicle body parts outlet side of the drying chamber for successive Heating of the components reached to drying temperature, with the result that the drying plant according to the invention works in compliance with a required to avoid impermissible thermal stresses temperature profile with a significantly reduced heat demand.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Wärmeübertragung von den einzelnen Kühl- an die entsprechenden Heizzonen unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers, wodurch zwar ein geringfügig verlustbehafteter Wärmetransport in Kauf genommen, aber wirksam verhindert wird, dass die in der Heizzonenluft enthaltenen Lösungsmittel- oder sonstige Stoffe in die Kühlstrecke gelangen und eine dort vorhandene Reinluftatmosphäre verunreinigen.In a particularly preferred embodiment of the invention, the heat transfer from the individual cooling takes place to the corresponding heating zones with the interposition of a heat exchanger, which admittedly a slightly lossy heat transport accepted, but effectively prevents the contained in the Heizzonenluft solvent or other substances in enter the cooling section and contaminate an existing clean air atmosphere.

Die den Heizzonen durch die Zwangsluftströmung zugeführte Wärmemenge ist, wie bevorzugt, auf einfache Weise durch eine entsprechende Regelung des für die Zwangslufterzeugung ohnehin benötigten Gebläses regulierbar, und ferner ist zum Ausgleich des auch bei der erfindungsgemäßen Trocknungsanlage noch verbleibenden Wärmebedarfs vorzugsweise zumindest ein Zusatzbrenner im Zuge der Zwangsluftzufuhr zu den Heizzonen angeordnet.The amount of heat supplied to the heating zones by the forced air flow is, as preferred, easily regulated by a corresponding control of the blower required anyway for the forced air generation, and further is at least one auxiliary burner in the course of the still remaining heat demand also in the drying system according to the invention Forced air supply to the heating zones arranged.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in ihrer einzigen Figur eine einfindungsgemäß ausgebildete Durchlauflufttrocknungsanlage für lackierte Kraftfahrzeugkarosserien in stark schematisierter Darstellung.The invention will now be described with reference to an embodiment in conjunction with the drawings. This shows in its single figure a Einfindungsgemäß trained continuous air drying system for painted motor vehicle bodies in a highly schematic representation.

Die in der Zeichnung gezeigte Durchlauflufttrocknungsanlage dient zur thermischen Aushärtung von lackierten Kraftfahrzeugkarosserien 1 und enthält als Hauptbestandteile eine Aufwärmstrecke 2, bestehend aus mehreren separaten, in Durchlaufrichtung D hintereinanderliegenden und jeweils umluftdurchströmten Heizzonen 3.1, 3.2, 3.3, in denen die Kraftfahrzeugkarosserien 1 stufenweise bis zur Eintrittstemperatur in eine der Aufwärmstrecke 2 nachgeschaltete Trocknungskammer 4 aufgeheizt werden, und eine an die Trocknungskammer 4 anschließende Kühlstrecke 5 aus mehreren, ebenfalls separaten und umluftdurchströmten Kühlzonen 6.1, 6.2, 6.3, welche von den zuvor lackgetrockneten Karosserien 1 auslassseitig der Trocknungskammer 4 nacheinander unter stufenweiser Abkühlung durchlaufen werden.The continuous air drying plant shown in the drawing serves for the thermal curing of painted motor vehicle bodies 1 and contains as main components a warm-up 2 consisting of a plurality of separate, in the direction of passage D one behind the other and each circulating air flowed through heating zones 3.1 . 3.2 . 03.03 in which the motor vehicle bodies 1 gradually to the inlet temperature in one of the warm-up 2 downstream drying chamber 4 be heated, and one to the drying chamber 4 subsequent cooling section 5 from several, also separate and circulating air flowed through cooling zones 6.1 . 6.2 . 6.3 , which of the previously paint-dried bodies 1 outlet side of the drying chamber 4 be followed successively under gradual cooling.

Die einzelnen Kühlzonen 6 sind jeweils getrennt voneinander wärmeübertragend mit einer entsprechend temperierten Heizzone 3, welche auf einem zumindest annähernd gleichen Temperaturniveau wie die zugeordnete Kühlzone 6 liegt, in der Weise verkoppelt, dass die bei der Kühlung der Karosserien 1 in der jeweiligen Kühlzone 6 anfallende Abwärme von einer die Kühlzone 6 durchsetzenden und durch ein regelbares Gebläse 7 erzeugten Zwangsluftströmung aufgenommen und unter Zwischenschaltung eines Gegenstrom-Wärmetauschers 8 an eine weitere, durch ein Gebläse 9 erzeugte Zwangsluftströmung überführt wird, welche die entsprechend temperierte Heizzone 3 durchströmt und dabei die in dieser befindlichen Karosserien 1 mit der Karosserie-Abwärme aus der Kühlzone 6 aufheizt. Die bei einer derartigen Abwärmenutzung in der Trocknungsanlage entstehenden, bezogen auf den Wärmeumsatz äußerst geringen Wärmepotenzialverluste werden durch Zusatzbrenner 10 in den Zwangsluftzufuhrleitungen 11 zu den einzelnen Heizzonen 3 ausgeglichen.The individual cooling zones 6 are each separated from each other heat transferring with a appropriately heated heating zone 3 which are at at least approximately the same temperature level as the associated cooling zone 6 lies, coupled in such a way that when cooling the bodies 1 in the respective cooling zone 6 accumulating waste heat from a cooling zone 6 interspersed and by a controllable blower 7 received forced air flow and with the interposition of a counterflow heat exchanger 8th to another, by a blower 9 generated forced air flow is transferred, which the correspondingly tempered heating zone 3 flows through it while the bodies located in this 1 with the body waste heat from the cooling zone 6 heating up. The resulting in such a waste heat utilization in the drying plant, based on the heat conversion extremely low heat potential losses are by additional burner 10 in the forced air supply lines 11 to the individual heating zones 3 balanced.

Um die Lösungsmittel- und sonstige Fremdstoffkonzentration in der Umluft der Heizzonen 3 unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes zu halten, wird die Aufwärmstrecke 2 in Durchlaufrichtung D über einen Lufteinlass 12 an der ersten Heizzone 3.1 mit Frischluft durchspült und die entsprechende Abluftmenge über einen Auslass 13 aus der letzten Heizzone 3.3 abgezogen. Die in der Abluft enthaltene Wärmeenergie kann anschließend über in der Zeichnung schematisch angedeutete Wärmetauscher 14 nacheinander entgegen der Durchlaufrichtung D in die einzelnen Heizzonen 3 zurückgeführt werden, so dass sich auch für die Frischluftdurchspülung der Aufwärmstrecke 2 eine nahezu ausgeglichene Wärmebilanz ergibt.To the solvent and other impurity concentration in the circulating air of the heating zones 3 to keep below a predetermined limit, the warm-up is 2 in the direction of passage D via an air inlet 12 at the first heating zone 3.1 flushed with fresh air and the corresponding amount of exhaust air through an outlet 13 from the last heating zone 03.03 deducted. The heat energy contained in the exhaust air can then via in the drawing schematically indicated heat exchanger 14 successively opposite to the direction of passage D in the individual heating zones 3 be returned, so that also for the fresh air purging the warm-up 2 gives a nearly balanced heat balance.

In der Zeichnung ist ein idealisiertes Temperaturprofil der beschriebenen Trocknungsanlage dargestellt, wonach die Eintrittstemperatur der Karosserien 1 vor gleich der Austrittstemperatur nach der Trocknungskammer 4 ist und sich die stufenweise Erwärmung und Abkühlung über einen sehr weiten Temperaturbereich erstreckt, wobei die Austrittstemperatur der Karosserien 1 aus der letzten Kühlzone 6.1 nur geringfügig (um etwa 5°C) über der Eintrittstemperatur an der ersten Heizzone 3.1 liegt. Aufgrund des gezielten Wärmetransports von jeweils einer Kühl- in die entsprechend temperierte Heizzone 6, 3 arbeitet die beschriebene Trocknungsanlage mit einem hocheffizienten Wärmemanagement und einem dementsprechend niedrigen Wärmebedarf, welcher mit Hilfe der Gebläse 7, 9 und Zusatzbrenner 10 bedarfsgerecht geregelt wird.The drawing shows an idealized temperature profile of the described drying plant, according to which the inlet temperature of the bodies 1 before the outlet temperature after the drying chamber 4 is and extends the stepwise heating and cooling over a very wide temperature range, the outlet temperature of the bodies 1 from the last cooling zone 6.1 only slightly (about 5 ° C) above the inlet temperature at the first heating zone 3.1 lies. Due to the targeted heat transfer from one cooling to the correspondingly tempered heating zone 6 . 3 The described drying plant operates with a highly efficient heat management and a correspondingly low heat demand, which is achieved with the help of the blowers 7 . 9 and auxiliary burner 10 is regulated as needed.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So kann die Anlage nur einen einzigen Gegenstromwärmetauscher enthalten, welcher zwischen einen ersten, sämtliche Kühlzonen 6 nacheinander entgegen der Durchlaufrichtung D kaskadenartig durchsetzenden und dabei zunehmend mit der Karosserieabwärme beladenen Zwangsluftkreis und einen zweiten, die Heizzonen 3 ebenfalls entgegen der Durchlaufrichtung D nacheinander kaskadenartig durchströmenden und dabei die Karosserien 1 in der Aufwärmstrecke 2 aufheizenden Zwangsluftkreis geschaltet ist. Ferner kann die Anlage anstatt zur Lacktrocknung in gleichartiger Weise unter Vermeidung unzulässiger Thermospannungen auch zur Klebstoffaushärtung im Karosseriemischbau eingesetzt werden.Numerous modifications are possible within the scope of the invention. Thus, the system can contain only a single countercurrent heat exchanger, which between a first, all cooling zones 6 successively counter to the direction of passage D cascading through and increasingly loaded with the body heat forced air circulation and a second, the heating zones 3 also counter to the direction of passage D successively cascading through and thereby the bodies 1 in the warm-up track 2 is connected heating up forced air circuit. Furthermore, the plant can be used instead of paint drying in a similar manner while avoiding unacceptable thermal stresses for adhesive hardening in body shop.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19735322 A1 [0002] DE 19735322 A1 [0002]
  • WO 2008/131917 A1 [0003] WO 2008/131917 A1 [0003]

Claims (4)

Durchlauftrocknungsanlage, insbesondere zur thermischen Aushärtung von Lacken oder Klebstoffen an Kraftfahrzeugkarosserieteilen, mit einer Aufwärmstrecke (2), bestehend aus in Durchlaufrichtung (D) hintereinanderliegenden, jeweils luftdurchströmt zunehmend temperierten Heizzonen (3), einer an diese anschließenden Trocknungskammer (4) und einer nachgeschalteten, separaten Kühlstrecke (5) aus ebenfalls in Durchlaufrichtung hintereinanderliegenden, jeweils luftdurchströmt abnehmend temperierten Kühlzonen (6), dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kühlzonen (6.1, 6.2, 6.3) jeweils mit einer zugeordneten, entsprechend temperierten Heizzone (3.1 bzw. 3.2 bzw. 3.3) im Wege einer die Kühlzonenabwärme aufnehmenden Zwangsluftströmung wärmeübertragend verkoppelt sind.Continuous drying plant, in particular for the thermal curing of paints or adhesives on motor vehicle body parts, with a warm-up stretch ( 2 ), consisting of in the direction of passage (D) one behind the other, each with air flowing increasingly tempered heating zones ( 3 ), a subsequent to this drying chamber ( 4 ) and a downstream, separate cooling line ( 5 ) from likewise in the direction of passage one behind the other, each with air flowing decreasing tempered cooling zones ( 6 ), characterized in that the individual cooling zones ( 6.1 . 6.2 . 6.3 ) each with an associated, appropriately tempered heating zone ( 3.1 respectively. 3.2 respectively. 03.03 ) are heat-transmitting coupled by way of a forced air flow receiving the cooling zone waste heat. Durchlauftrocknungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kühlzonen (6) mit den entsprechend temperierten Heizzonen (3) jeweils unter Zwischenschaltung eines einerseits kühlzonenseitig und andrerseits heizzonenseitig luftdurchströmten Wärmetauschers (8) verbunden sind.Continuous drying plant according to claim 1, characterized in that the individual cooling zones ( 6 ) with the appropriately tempered heating zones ( 3 ) in each case with the interposition of a heat exchanger on the one hand on the cooling zone side and on the other hand on the heat side side ( 8th ) are connected. Durchlauftrocknungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsluftströmung zwischen Heiz- und Kühlzone (3, 6) gebläsegeregelt ist.Continuous drying plant according to claim 1 or 2, characterized in that the forced air flow between heating and cooling zone ( 3 . 6 ) is fan-controlled. Durchlauftrocknungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in der Luftstromzufuhrleitung (11) zu der trockenkammerseitig letzten Heizzone (3) ein selektiv aktivierbarer Zusatzbrenner (10) angeordnet ist.Continuous drying plant according to one of the preceding claims, characterized in that at least in the air flow supply line ( 11 ) to the drying chamber side last heating zone ( 3 ) a selectively activatable auxiliary burner ( 10 ) is arranged.
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