DE102016101368B4

DE102016101368B4 - Process and device for cooling a workpiece after heat treatment

Info

Publication number: DE102016101368B4
Application number: DE102016101368.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Barmbold
Original assignee: Paintnology GmbH
Current assignee: Paintnology GmbH
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2022-09-08
Anticipated expiration: 2036-01-27
Also published as: DE102016101368A1

Abstract

Verfahren zum Abkühlen eines Werkstücks, insbesondere einer Kraftfahrzeugkarosserie, im Anschluss an eine Wärmebehandlung, wobei das Verfahren in mehreren Kühlzonen (3, 4, 5, 6) durchgeführt wird, in die das abzukühlende Werkstück nacheinander eingebracht wird, wobei das abzukühlende Werkstück von einer ersten der Kühlzonen (3, 4, 5, 6) mittelbar in eine zweite der Kühlzonen (3, 4, 5, 6) überführt wird, wobei die zweite Kühlzone (6) die letzte Kühlzone (3, 4, 5, 6) ist, in die das abzukühlende Werkstück eingebracht wird, wobei das abzukühlende Werkstück nach dem Ausbringen aus der ersten Kühlzone (3) und vor dem Einbringen in die zweite Kühlzone (6) in mindestens eine weitere Kühlzone (4, 5), eingebracht wird, wobei Luft (17) zur Abkühlung des Werkstücks von einem außerhalb der Kühlzonen (3, 4, 5, 6) liegenden Bereich in die zweite Kühlzone (6) eingeleitet wird und wobei aus der zweiten Kühlzone (6) Luft (20, 21, 22) zur Abkühlung des Werkstücks mittelbar in die erste Kühlzone (3) eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich die von einem außerhalb der Kühlzonen (3, 4, 5, 6) liegenden Bereich in die zweite Kühlzone (6) eingeleitete Luft (17) konditioniert wird, insbesondere abgekühlt oder erwärmt wird, wohingegen in von der zweiten Kühlzone (6) verschiedenen Kühlzonen (3, 4, 5) keine Konditionierung, insbesondere Erwärmung oder Kühlung, der zur Kühlung des Werkstücks zugeführten Luft erfolgt.Method for cooling a workpiece, in particular a motor vehicle body, following a heat treatment, the method being carried out in a plurality of cooling zones (3, 4, 5, 6) into which the workpiece to be cooled is successively introduced, the workpiece to be cooled being fed from a first of the cooling zones (3, 4, 5, 6) is transferred indirectly into a second of the cooling zones (3, 4, 5, 6), the second cooling zone (6) being the last cooling zone (3, 4, 5, 6), into which the workpiece to be cooled is introduced, the workpiece to be cooled being introduced into at least one further cooling zone (4, 5) after being removed from the first cooling zone (3) and before being introduced into the second cooling zone (6), air ( 17) to cool the workpiece from an area outside the cooling zones (3, 4, 5, 6) into the second cooling zone (6) and air (20, 21, 22) for cooling from the second cooling zone (6). of the workpiece directly into the first cooling zone (3). is conducted, characterized in that only the air (17) introduced from an area outside the cooling zones (3, 4, 5, 6) into the second cooling zone (6) is conditioned, in particular cooled or heated, whereas in the second cooling zone (6) different cooling zones (3, 4, 5) there is no conditioning, in particular heating or cooling, of the air supplied to cool the workpiece.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen eines Werkstücks im Anschluss an eine Wärmebehandlung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Vorrichtung zum Abkühlen eines Werkstücks im Anschluss an eine Wärmebehandlung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 sowie ein durch das Verfahren abgekühltes Werkstück. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur möglichst gleichmäßigen, energieeffizienten Abkühlung von Werkstücken, insbesondere von Kraftfahrzeugkarosserien, nach einer Wärmebehandlung. Dabei kann es sich bei der Wärmebehandlung beispielsweise um einem Lacktrockner oder einen sogenannten Rohbau-Kleber-Trockner handeln.The present invention relates to a method for cooling a workpiece after a heat treatment according to the preamble of claim 1, a device for cooling a workpiece after a heat treatment according to the preamble of claim 6 and a workpiece cooled by the method. In particular, the invention relates to a method for cooling workpieces, in particular motor vehicle bodies, as uniformly and energy-efficiently as possible after heat treatment. The heat treatment can be, for example, a paint dryer or a so-called shell construction adhesive dryer.

Moderne Kraftfahrzeugkarosserien werden nach aktuellem Stand der Technik in Mischbauweise hergestellt, so dass eine Kraftfahrzeugkarosserie aus verschiedenen Werkstoffen wie Stahl, hochfestem Stahl, Aluminium, Magnesium, Kohlenstofffasern (Carbon) sowie weiteren Werkstoffen zusammengesetzt sein kann. Man spricht in diesem Fall von sogenannten Multi-Substrat-Karosserien. Diese weisen wegen ihrer Zusammensetzung und Struktur unterschiedliche Festigkeiten und aufgrund verschiedener Wärmeausdehnungskoeffizienten der einzelnen Werkstoffe ein innerhalb der Karosseriestruktur bereichsweise unterschiedliches Ausdehnungsverhalten auf. Dies betrifft einerseits das Aufheizen während der entsprechenden Wärmebehandlung aber auch das Abkühlen nach der Wärmebehandlung zur Vorbereitung auf den folgenden Bearbeitungsschritt. Erfolgt die Aufheizung oder Abkühlung der Multi-Substrat-Karosserien innerhalb kurzer Zeit können in der Karosseriestruktur erhebliche Spannungen zwischen den unterschiedlichen Substraten auftreten. Diese Spannungen führen zu einem Verzug der Karosseriestruktur und schlimmstenfalls zu plastischen Verformungen.According to the current state of the art, modern motor vehicle bodies are manufactured using a mixed construction method, so that a motor vehicle body can be composed of various materials such as steel, high-strength steel, aluminum, magnesium, carbon fibers (carbon) and other materials. In this case one speaks of so-called multi-substrate bodies. Due to their composition and structure, these have different strengths and, due to different coefficients of thermal expansion of the individual materials, have different expansion behavior in some areas within the body structure. On the one hand, this applies to heating up during the corresponding heat treatment, but also to cooling down after the heat treatment in preparation for the following processing step. If the multi-substrate bodies heat up or cool down within a short period of time, significant stresses can occur between the different substrates in the body structure. These stresses lead to distortion of the body structure and, in the worst case, to plastic deformation.

Eine kurze Prozesszeit für das Aufheizen beziehungsweise Abkühlen der Werkstücke hat auch einen negativen Einfluss auf Klebenähte und Schweißverbindungen zur Verbindung der verschiedenen Karosserieteile. Durch das stark unterschiedliche Ausdehnungsverhalten der verschiedenen Werkstoffe werden Klebe- und Schweißverbindungen unter Umständen über die vorgegebene Toleranz hinaus gestreckt, so dass sie die geforderte Festigkeit nicht mehr erreichen. Eine erhebliche Schwächung der gesamten Karosseriestruktur ist die Folge. Insgesamt ist aus den oben beschriebenen Gründen ein langsames Aufheizen und ebenfalls ein langsames Abkühlen der Werkstücke anzustreben. Für die Wärmehandlung beziehungsweise das Aufheizen wurden die Verfahren in den letzten Jahren bereits angepasst. Bisher nicht besonders beachtet wurde das Abkühlen der Werkstücke nach der Wärmebehandlung, hier erfordert der Einsatz neu entwickelter Multi-Substrat-Karosserien eine entsprechende Anpassung des Prozesses.A short process time for heating up or cooling down the workpieces also has a negative impact on glued seams and welded joints for connecting the various body parts. Due to the very different expansion behavior of the various materials, glued and welded joints may be stretched beyond the specified tolerance so that they no longer achieve the required strength. The result is a considerable weakening of the entire body structure. Overall, for the reasons described above, slow heating and also slow cooling of the workpieces should be aimed for. For heat treatment or heating, the processes have already been adapted in recent years. So far, no particular attention has been paid to cooling the workpieces after heat treatment; the use of newly developed multi-substrate bodies requires a corresponding adaptation of the process.

Bei einer Wärmebehandlung von Fahrzeug-Karosserien in beispielsweise einem Lacktrockner werden die Karosserien auf eine Temperatur von bis zu 200°C erwärmt, zukünftige Verfahren können eine Erwärmung der Werkstücke beziehungsweise Karosserien über diese Temperatur hinaus erforderlich machen. Nachdem die Karosserie die vorgegebene Temperatur erreicht hat, wird diese für eine spezifizierte Dauer gehalten, um den Beschichtungsprozess sicher abzuschließen. Die gesamte Karosseriestruktur wurde daher während der Wärmebehandlung auf die vorgegebene Temperatur erwärmt.During a heat treatment of vehicle bodies in a paint dryer, for example, the bodies are heated to a temperature of up to 200° C. Future processes may require the workpieces or bodies to be heated above this temperature. After the body has reached the specified temperature, it is held for a specified period of time to safely complete the coating process. The entire body structure was therefore heated to the specified temperature during the heat treatment.

Nach der Wärmebehandlung müssen die Werkstücke vor dem nächsten Prozessschritt wieder auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt werden. Dies erfolgt in sogenannten Kühlzonen. Die Abkühlung erfolgt dabei üblicherweise in mehreren Stufen. Bei den Kühlzonen handelt es sich um geschlossene Gehäuse, in der die Werkstücke beziehungsweise Karosserien mit einem Luftstrom umspült werden. Der Luftstrom hat dabei eine geringere Temperatur als die abzukühlenden Werkstücke beziehungsweise Karosserien. Der Wärmeübergang erfolgt durch Konvektion. Die Kühlzonen sind in verschiedene Bereiche unterteilt, die einzelnen Bereiche werden jeweils von einem eigenen Belüftungsaggregat mit einem entsprechenden Luftstrom versorgt. Die Kühlluft wird vor dem Einblasen in das Kühlzonengehäuse von einem Ventilator aus der Umgebung angesaugt. Dabei kann entweder Luft aus der Umwelt (Frischluft) oder Luft aus der Produktionshalle (Hallenluft) angesaugt werden. Um eine zu hohe Temperaturdifferenz zwischen Werkstück beziehungsweise Karosserie und Kühlluft zu vermeiden, beispielsweise bei Frost (Frischluftbetrieb), kann die Kühlluft mit Rückluft aus dem Kühlzonengehäuse vermischt werden. Dabei handelt es sich um am Werkstück erwärmte Luft, die dann im sogenannten Umluftbetrieb der Frischluft zugemischt wird. Durch die je nach Frischlufttemperatur wechselnden Umluftanteile wird der Luftvolumenstrom jeder Zone jedoch verändert, so dass gleichbleibende Prozessbedingungen nur eingeschränkt erreicht werden können. Alternativ kann die zu kalte Frischluft auch durch einen Wärmetauscher aufgeheizt werden, bevor sie an die Werkstücke geführt wird.After the heat treatment, the workpieces must be cooled down again to a lower temperature before the next process step. This takes place in so-called cooling zones. The cooling usually takes place in several stages. The cooling zones are closed housings in which the workpieces or car bodies are flushed with an air flow. The air flow has a lower temperature than the workpieces or bodies to be cooled. The heat transfer takes place by convection. The cooling zones are divided into different areas, each of which is supplied with a corresponding air flow by its own ventilation unit. The cooling air is sucked in from the environment by a fan before it is blown into the cooling zone housing. Air can either be drawn in from the environment (fresh air) or air from the production hall (hall air). In order to avoid an excessive temperature difference between the workpiece or body and the cooling air, for example in the event of frost (fresh air operation), the cooling air can be mixed with return air from the cooling zone housing. This is air heated on the workpiece, which is then mixed with the fresh air in the so-called recirculation mode. However, the air volume flow of each zone is changed due to the changing proportion of circulating air depending on the fresh air temperature, so that constant process conditions can only be achieved to a limited extent. Alternatively, the fresh air that is too cold can also be heated up by a heat exchanger before it is fed to the workpieces.

Bei warmen Frischlufttemperaturen, beispielsweise im Sommer, kann es sein, dass die zugeführte Frischluft zu warm ist, um die gewünschte Werkstückabkühlung zu erzielen. In diesem Fall reicht die Temperaturdifferenz zwischen zugeführter Frischluft und den Werkstücken beziehungsweise Karosserien nicht aus, um die geforderte Kühlzonenaustrittstemperatur zu erreichen. Sollte es prozesstechnisch nötig sein, eine Austrittstemperatur zu erreichen, die unter der maximal im Sommer zu erwartenden Frischlufttemperatur liegt, muss die Frischluft in diesem Fall gekühlt werden. Die oben beschriebenen Betriebszustände machen also eine Erwärmung oder eine Kühlung der einzelnen Kühlzonenbereiche beziehungsweise der einzelnen Belüftungsaggregate erforderlich.When the fresh air temperatures are warm, for example in summer, it may be that the fresh air supplied is too warm to achieve the desired cooling of the workpiece. In this case, the temperature difference between the fresh air supplied and the workpieces or car bodies is not sufficient for the required cooling zone to reach outlet temperature. If, for technical reasons, it is necessary to achieve an outlet temperature that is below the maximum fresh air temperature that can be expected in summer, the fresh air must be cooled in this case. The operating states described above therefore make it necessary to heat or cool the individual cooling zone areas or the individual ventilation units.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sind aus der DE 10 2007 062 266 A1 bekannt. Bei der darin beschriebenen Vorrichtung werden lackierte Werkstücke aus einem Trockner nacheinander in drei Kühlvorrichtungen eingebracht. In die letzte der Kühlvorrichtungen wird Frischluft eingeleitet, die durch die ersten beiden Kühlvorrichtungen zu dem Trockner geleitet wird. In den ersten beiden Kühlvorrichtungen wird die zur Kühlung der Werkstücke verwendete Luft umgepumpt und dabei über einen Wärmetauscher gekühlt, der mit einem Kühlmittelkreislauf verbunden ist.A method and a device of the type mentioned are from DE 10 2007 062 266 A1 known. In the device described therein, painted workpieces are successively introduced from a dryer into three cooling devices. Fresh air is introduced into the last of the coolers, which air is passed through the first two coolers to the dryer. The air used to cool the workpieces is circulated in the first two cooling devices and is thereby cooled via a heat exchanger which is connected to a coolant circuit.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Angabe eines Verfahrens der eingangs genannten Art und die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, mit denen eine langsame und schonende Abkühlung eines Werkstücks, insbesondere einer Kraftfahrzeugkarosserie, und/oder gleichbleibende Prozessbedingungen während der Werkstückabkühlung erreicht werden können.The problem on which the invention is based is the specification of a method of the type mentioned at the outset and the creation of a device of the type mentioned at the outset, with which a slow and gentle cooling of a workpiece, in particular a motor vehicle body, and/or constant process conditions during the cooling of the workpiece can be achieved .

Die wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.This is achieved according to the invention by a method of the type mentioned with the characterizing features of claim 1 and a device of the type mentioned with the characterizing features of claim 6 . The dependent claims relate to preferred embodiments of the invention.

Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass lediglich die von einem außerhalb der Kühlzonen liegenden Bereich in die zweite Kühlzone eingeleitete Luft konditioniert wird, insbesondere abgekühlt oder erwärmt wird, wohingegen in von der zweiten Kühlzone verschiedenen Kühlzonen keine Konditionierung, insbesondere Erwärmung oder Kühlung, der zur Kühlung des Werkstücks zugeführten Luft erfolgt. Auf diese Weise wird eine zonenspezifische Konditionierung, worunter die Erwärmung oder Kühlung der zur Kühlung der Werkstücke zugeführten Luft zu verstehen ist, für andere Kühlzonen als die zweite Kühlzone vermieden. Das senkt einerseits den für die Kühlung zu betreibenden Aufwand und gewährleistet andererseits weitestgehend gleichbleibende Prozessbedingungen.According to claim 1, it is provided that only the air introduced into the second cooling zone from an area outside of the cooling zones is conditioned, in particular cooled or heated, whereas in cooling zones different from the second cooling zone, no conditioning, in particular heating or cooling, of the air for cooling air supplied to the workpiece. In this way, zone-specific conditioning, which is to be understood as meaning the heating or cooling of the air supplied to cool the workpieces, is avoided for cooling zones other than the second cooling zone. On the one hand, this reduces the effort required for cooling and, on the other hand, it ensures that process conditions remain as constant as possible.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die in die erste Kühlzone eintretende Luft in der zweiten Kühlzone und gegebenenfalls in zwischen der ersten und der zweiten Kühlzone liegenden weiteren Kühlzonen durch Wärmeaufnahme von den abzukühlenden Werkstücken erwärmt. Weiterhin können durch das genannte Verfahren gleichbleibende Prozessbedingungen während der Werkstückabkühlung gewährleistet werden. Die gleichbleibenden Prozessbedingungen ermöglichen ein nahezu konstantes Abkühlungsverhalten der Werkstücke beziehungsweise der Kraftfahrzeugkarosserien und sind daher sehr gut für die Kühlung von Kraftfahrzeugkarosserien in Mischbauweise (Multi-Substrat-Karosserien) geeignet.In the method according to the invention, the air entering the first cooling zone is heated in the second cooling zone and optionally in further cooling zones located between the first and the second cooling zone by absorbing heat from the workpieces to be cooled. Furthermore, constant process conditions during the cooling of the workpiece can be guaranteed by the method mentioned. The constant process conditions enable an almost constant cooling behavior of the workpieces or the motor vehicle bodies and are therefore very well suited for the cooling of motor vehicle bodies in mixed construction (multi-substrate bodies).

Aus der zweiten Kühlzone kann das abzukühlende Werkstück in andere Prozessbereiche austreten.The workpiece to be cooled can exit the second cooling zone into other process areas.

Es besteht die Möglichkeit, dass aus dem außerhalb der Kühlzonen liegenden Bereich Frischluft oder Hallenluft in die zweite Kühlzone eingeleitet wird.It is possible for fresh air or hall air to be fed into the second cooling zone from the area outside the cooling zones.

Beispielsweise kann im Sommer eine Abkühlung der in die zweite Kühlzone eingeleiteten Luft notwendig sein, wohingegen im Winter eine Erwärmung erforderlich sein kann.For example, cooling of the air introduced into the second cooling zone may be necessary in summer, whereas heating may be necessary in winter.

Es besteht die Möglichkeit, dass die Luft aus der zweiten Kühlzone vor dem Eintritt in die erste Kühlzone durch die mindestens eine weitere, vorzugsweise durch die mehreren weiteren Kühlzonen hindurch geleitet wird. Auf diese Weise wird die zur Abkühlung des Werkstücks oder der Werkstücke verwendete Luft auf dem Weg von der zweiten Kühlzone in die erste Kühlzone langsam und insbesondere stufenweise erwärmt. Dadurch kann das Werkstück nacheinander Bereiche durchlaufen, deren Temperatur sukzessive abnimmt, so dass die Temperaturdifferenz zwischen dem sich abkühlenden Werkstück und der Umgebungsluft in jedem der Bereiche nicht zu groß ist.It is possible for the air from the second cooling zone to be passed through the at least one further cooling zone, preferably through several further cooling zones, before it enters the first cooling zone. In this way, the air used to cool the workpiece or workpieces is heated slowly and in particular in stages on the way from the second cooling zone into the first cooling zone. As a result, the workpiece can pass through areas one after the other, the temperature of which decreases successively, so that the temperature difference between the cooling workpiece and the ambient air in each of the areas is not too large.

Es kann vorgesehen sein, dass das abzukühlende Werkstück vor dem Einbringen in die erste Kühlzone in einen Trocknerbereich eingebracht wird, wobei aus der ersten Kühlzone Luft in den Trocknerbereich eingeleitet wird. Auf diese Weise kann das Werkstück schon auf dem Weg in die Kühlzonen durch vergleichsweise stark erwärmte Luft etwas abgekühlt werden.Provision can be made for the workpiece to be cooled to be introduced into a dryer area before it is introduced into the first cooling zone, with air being introduced into the dryer area from the first cooling zone. In this way, the workpiece can already be cooled down a little on the way to the cooling zones using comparatively strongly heated air.

Es besteht die Möglichkeit, dass lediglich in die zweite Kühlzone von dem außerhalb der Kühlzonen liegenden Bereich Luft eingeleitet wird.There is the possibility that air is introduced only into the second cooling zone from the area lying outside the cooling zones.

Es besteht weiterhin die Möglichkeit, dass das Verfahren nach einer Wärmebehandlung beispielsweise in einer Trocknungsanlage nach einem Beschichtungsprozess durchgeführt wird.There is also the possibility that the method is carried out after a heat treatment, for example in a drying system, after a coating process.

Es kann vorgesehen sein, dass Frischluft von außen (Umgebungsluft) oder Hallenluft über ein Belüftungsgerät in den Prozessbereich zugeführt wird, nach dessen Durchlauf der Austritt der Werkstücke beziehungsweise der Kraftfahrzeugkarosserien aus den Kühlzonen erfolgt.It can be provided that fresh air from the outside (ambient air) or hall air is fed into the process area via a ventilation device, after which the workpieces or the motor vehicle bodies exit the cooling zones.

Es besteht die Möglichkeit, dass die Menge der zugeführten Frischluft durch einen Abluftventilator geregelt wird.It is possible for the amount of fresh air supplied to be regulated by an exhaust air fan.

Es kann vorgesehen sein, dass die Menge der zugeführten Frischluft durch den Abluftventilator der Wärmebehandlungsanlage geregelt werden kann.It can be provided that the amount of fresh air supplied can be regulated by the exhaust air fan of the heat treatment plant.

Es besteht die Möglichkeit, dass sich die Frischluft beim Durchströmen aller Prozesszonen beziehungsweise Kühlzonen an den abzukühlenden Werkstücken erwärmt.There is a possibility that the fresh air will heat up on the workpieces to be cooled as it flows through all the process zones or cooling zones.

Es kann vorgesehen sein, dass in den Prozesszonen, die der Zone vor dem Austritt der Werkstücke beziehungsweise der Kraftfahrzeugkarosserien vorgelagert sind, mindestens ein Belüftungsgerät vorhanden ist und dass in diesem Belüftungsgerät keine Erwärmung des Luftstroms erfolgt.Provision can be made for at least one ventilation device to be present in the process zones upstream of the zone in front of the exit of the workpieces or the motor vehicle bodies, and for the air flow not to be heated in this ventilation device.

Es besteht die Möglichkeit, dass in den Prozesszonen, die der Zone vor dem Austritt der Werkstücke beziehungsweise der Kraftfahrzeugkarosserien vorgelagert sind, mindestens ein Belüftungsgerät vorhanden ist und in diesem Belüftungsgerät eine Kühlung des Luftstroms mittels Wärmetauscher erfolgt.It is possible for at least one ventilation device to be present in the process zones upstream of the zone in front of the exit of the workpieces or the motor vehicle bodies, and for the air flow to be cooled in this ventilation device by means of a heat exchanger.

Es kann vorgesehen sein, dass die erwärmte Frischluft nach dem Durchströmen aller Prozesszonen beziehungsweise Kühlzonen teilweise oder vollständig der vorgeschalteten Wärmebehandlungsanlage zugeführt wird.Provision can be made for the heated fresh air, after having flown through all the process zones or cooling zones, to be fed partially or completely to the upstream heat treatment system.

Es kann vorgesehen sein, dass ein Teil der zugeführten Frischluft über einen Ventilator an andere Prozessbereiche oder an die Umwelt abgegeben wird.It can be provided that part of the supplied fresh air is discharged to other process areas or to the environment via a fan.

Dabei kann die erwärmte, an die Umwelt abgegebene Frischluft einer Wärmerückgewinnungsanlage zugeführt werden.The heated fresh air released into the environment can be fed to a heat recovery system.

Es besteht die Möglichkeit, dass innerhalb der Mehrzahl von Kühlzonen eine gleichmäßige Abkühlung der Werkstücke erfolgt.It is possible for the workpieces to be cooled uniformly within the plurality of cooling zones.

Es besteht die Möglichkeit, dass die Prozessbedingungen während der Abkühlung die gleichmäßige Abkühlung von Kraftfahrzeugkarosserien in Mischbauweise (Multi-Substrat-Karosserien) unterstützen.It is possible that the process conditions during the cooling support the uniform cooling of motor vehicle bodies in mixed construction (multi-substrate bodies).

Es besteht die Möglichkeit, dass durch die Zuführung eines nur geringen Frischluftanteils in nur eine Prozesszone eine Kondensatbildung innerhalb des Kühlzonengehäuses vermindert wird.There is the possibility that by supplying only a small proportion of fresh air to only one process zone, the formation of condensate within the cooling zone housing is reduced.

Gemäß Anspruch 6 ist vorgesehen, dass die Vorrichtung derart gestaltet ist, dass in ihr ein Werkstück in Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens abgekühlt werden kann.According to claim 6 it is provided that the device is designed in such a way that a workpiece can be cooled in it using a method according to the invention.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Abbildung. Darin zeigt

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der sich ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen lässt.

Further features and advantages of the present invention become clear from the following description of preferred exemplary embodiments with reference to the accompanying figure. In it shows

1 a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention, with which a method according to the invention can be carried out.

In der Figur sind gleiche und funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical and functionally identical parts are provided with the same reference symbols in the figure.

Die abgebildete Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dient insbesondere zur Abkühlung von Fahrzeugkarosserien nach einer Wärmebehandlung. Die Wärmebehandlung kann beispielsweise in einer Vorrichtung durchgeführt werden, die als Lacktrockner oder als sogenannter Rohbau-Kleber-Trockner ausgebildet ist.The illustrated embodiment of a device according to the invention is used in particular for cooling vehicle bodies after heat treatment. The heat treatment can be carried out, for example, in a device which is designed as a paint dryer or as a so-called body shell adhesive dryer.

In der 1 ist die Durchlaufrichtung der abzukühlenden Werkstücke mit einem Pfeil 1 angedeutet. Die abgebildete Vorrichtung umfasst ein Kühlzonengehäuse 2, das in eine Mehrzahl von Kühlzonen 3, 4, 5, 6 unterteilt ist, die in Durchlaufrichtung 1 hintereinander angeordnet sind. Dabei treten die Werkstücke in eine erste, in 1 am linken Ende des Kühlzonengehäuses 2 angeordnete Kühlzone 3 ein und verlassen das Kühlzonengehäuse 2 aus einer zweiten, in 1 am rechten Ende des Kühlzonengehäuses 2 angeordneten Kühlzone 6.In the 1 the throughput direction of the workpieces to be cooled is indicated with an arrow 1. The device shown comprises a cooling zone housing 2, which is divided into a plurality of cooling zones 3, 4, 5, 6, which are arranged one behind the other in the direction of passage 1. The workpieces enter a first, in 1 at the left end of the cooling zone housing 2 arranged cooling zone 3 and leave the cooling zone housing 2 from a second, in 1 cooling zone 6 arranged at the right end of the cooling zone housing 2.

Die beiden weiteren abgebildeten Kühlzonen 4, 5 sind zwischen der ersten und der zweiten Kühlzone 3, 6 angeordnet, so dass das abzukühlende Werkstück aus der ersten Kühlzone 3 nacheinander in die beiden weiteren Kühlzonen 4, 5 eintritt, um dann aus diesen in die zweite und letzte Kühlzone einzutreten.The two further cooling zones 4, 5 shown are arranged between the first and the second cooling zone 3, 6, so that the workpiece to be cooled from the first cooling zone 3 enters the two further cooling zones 4, 5 in succession, and then from these into the second and to enter the last cooling zone.

In Durchlaufrichtung 1 vor dem Kühlzonengehäuse 2 ist ein Trocknertunnel 7 angeordnet, durch den die Werkstücke die Vorrichtung für die Wärmebehandlung verlassen. Zwischen dem Trocknertunnel 7 und dem Kühlzonengehäuse 2 ist eine Trocknerschleuse 8 angeordnet, die in die erste Kühlzone 3 mündet.A drying tunnel 7 through which the workpieces leave the device for the heat treatment is arranged in the throughput direction 1 in front of the cooling zone housing 2 . Between the dryer tunnel 7 and the cooling zone housing 2 is a Arranged dryer lock 8, which opens into the first cooling zone 3.

Jeder der Kühlzonen 3, 4, 5, 6 ist ein Umluft-Belüftungsgerät 9, 10, 11, 12 zugeordnet, das jeweils einen Ventilator 13, 14, 15, 16 umfasst. Jedes der Umluft-Belüftungsgerät 9, 10, 11, 12 saugt aus der ihm zugeordneten Kühlzone 3, 4, 5, 6 Luft ab und führt es der gleichen Kühlzone 3, 4, 5, 6 wieder zu. Die Kühlzonen 3, 4, 5, 6 werden also durch die Umluft-Belüftungsgeräte 9, 10, 11, 12 permanent belüftet.Each of the cooling zones 3, 4, 5, 6 is assigned a circulating air ventilation device 9, 10, 11, 12, which includes a fan 13, 14, 15, 16 in each case. Each of the circulating air ventilation devices 9, 10, 11, 12 sucks air out of the cooling zone 3, 4, 5, 6 assigned to it and feeds it back to the same cooling zone 3, 4, 5, 6. The cooling zones 3, 4, 5, 6 are thus permanently ventilated by the circulating air ventilation devices 9, 10, 11, 12.

Bei dem der zweiten Kühlzone 6 zugeordneten Umluft-Belüftungsgerät 12 wird von einem Bereich außerhalb des Kühlzonengehäuses 2 Luft 17 beigemischt. Diese Luft kann 17 kann entweder Frischluft aus dem Außenraum oder Luft aus einer Werkshalle sein. Die Luft 17 kann vor dem Eintritt in die zweite Kühlzone 6 erwärmt oder abgekühlt werden. Dazu umfasst das Umluft-Belüftungsgerät 12 zwei Wärmetauscher 18, 19.In the case of the circulating air ventilation device 12 assigned to the second cooling zone 6 , air 17 is mixed in from an area outside the cooling zone housing 2 . This air can be either fresh air from outside or air from a workshop. The air 17 can be heated or cooled before entering the second cooling zone 6 . For this purpose, the circulating air ventilation device 12 comprises two heat exchangers 18, 19.

Ein Teil der in der zweiten Kühlzone 6 umlaufenden Luft wird in die auf der linken Seite in 1 benachbarte Kühlzone 5 eingeleitet. Diese von der zweiten Kühlzone 6 in die benachbarte Kühlzone 5 eintretende Luft wird durch den Pfeil 20 in 1 angedeutet. Auch ohne dass die von außerhalb zugeführte Luft 17 durch einen der Wärmetauscher 18, 19 erwärmt wird, ist die in die benachbarte Kühlzone 5 eintretende Luft 20 wärmer als die von außerhalb zugeführte Luft 17, weil die Luft in der zweiten Kühlzone 6 durch Kontakt mit den abzukühlenden Werkstücken erwärmt wird.Part of the air circulating in the second cooling zone 6 is fed into the air on the left in 1 adjacent cooling zone 5 initiated. This air entering the adjacent cooling zone 5 from the second cooling zone 6 is indicated by the arrow 20 in 1 implied. Even without the air 17 supplied from outside being heated by one of the heat exchangers 18, 19, the air 20 entering the adjacent cooling zone 5 is warmer than the air 17 supplied from outside, because the air in the second cooling zone 6 by contact with the workpieces to be cooled is heated.

Auch ein Teil der in der Kühlzone 5 umlaufenden Luft wird in die auf der linken Seite in 1 benachbarte Kühlzone 4 eingeleitet. Diese von der Kühlzone 5 in die benachbarte Kühlzone 4 eintretende Luft wird durch den Pfeil 21 in 1 angedeutet. Auch ohne dass die in der Kühlzone 5 umgewälzte Luft durch externe Wärmezuführung erwärmt wird, ist die in die benachbarte Kühlzone 4 eintretende Luft 21 wärmer als die von der zweiten Kühlzone 6 zugeführte Luft 20, weil die Luft auch in der Kühlzone 5 durch Kontakt mit den abzukühlenden Werkstücken weiter erwärmt wird.Part of the air circulating in the cooling zone 5 is also fed into the air on the left in 1 adjacent cooling zone 4 initiated. This air entering the adjacent cooling zone 4 from the cooling zone 5 is indicated by the arrow 21 in 1 implied. Even without the air circulating in the cooling zone 5 being heated by external heat supply, the air 21 entering the adjacent cooling zone 4 is warmer than the air 20 supplied from the second cooling zone 6, because the air in the cooling zone 5 also comes into contact with the workpieces to be cooled is further heated.

Auch ein Teil der in der Kühlzone 4 umlaufenden Luft wird in die auf der linken Seite in 1 benachbarte erste Kühlzone 3 eingeleitet. Diese von der Kühlzone 4 in die erste Kühlzone 3 eintretende Luft wird durch den Pfeil 22 in 1 angedeutet. Auch ohne dass die in der Kühlzone 4 umgewälzte Luft durch externe Wärmezuführung erwärmt wird, ist die in die erste Kühlzone 3 eintretende Luft 22 wärmer als die von der Kühlzone 5 zugeführte Luft 21, weil die Luft auch in der Kühlzone 4 durch Kontakt mit den abzukühlenden Werkstücken weiter erwärmt wird.Part of the air circulating in cooling zone 4 is also fed into the air on the left in 1 adjacent first cooling zone 3 initiated. This air entering the first cooling zone 3 from the cooling zone 4 is indicated by the arrow 22 in 1 implied. Even without the air circulating in the cooling zone 4 being heated by external heat supply, the air 22 entering the first cooling zone 3 is warmer than the air 21 supplied from the cooling zone 5, because the air in the cooling zone 4 also comes into contact with the air to be cooled Workpieces is further heated.

Ein Teil der in der ersten Kühlzone 3 umlaufenden Luft wird in die auf der linken Seite in 1 benachbarte Trocknerschleuse 8 und von dort in den Trocknertunnel 7 eingeleitet. Die von der ersten Kühlzone 3 in die Trocknerschleuse eintretende Luft wird durch den Pfeil 23 in 1 angedeutet. Die von der Trocknerschleuse 8 in den Trocknertunnel 7 eintretende Luft wird durch den Pfeil 24 in 1 angedeutet.Part of the air circulating in the first cooling zone 3 is fed into the air on the left in 1 adjacent dryer lock 8 and introduced from there into the dryer tunnel 7. The air entering the dryer sluice from the first cooling zone 3 is indicated by the arrow 23 in 1 implied. The air entering the dryer tunnel 7 from the dryer lock 8 is indicated by the arrow 24 in 1 implied.

Auch ohne dass die in der ersten Kühlzone 3 umgewälzte Luft durch externe Wärmezuführung erwärmt wird, ist die in die Trocknerschleuse 8 und den Trocknertunnel 7 eintretende Luft 23, 24 wärmer als die von der Kühlzone 4 zugeführte Luft 22, weil die Luft auch in der ersten Kühlzone 3 durch Kontakt mit den abzukühlenden Werkstücken weiter erwärmt wird.Even without the air circulated in the first cooling zone 3 being heated by an external heat supply, the air 23, 24 entering the dryer lock 8 and the dryer tunnel 7 is warmer than the air 22 supplied from the cooling zone 4 because the air is also in the first Cooling zone 3 is further heated by contact with the workpieces to be cooled.

Es ergibt sich also eine stufenweise Erwärmung der Luft von der zweiten und letzten Kühlzone 6 über die weiteren Kühlzonen 5, 4 und die erste Kühlzone 3 bis zum Trocknertunnel 7. Die dort aus der Vorrichtung für die Wärmebehandlung eintretenden Werkstücke werden somit mit der wärmsten Luft des gesamten Kühlprozesses beaufschlagt. Auf ihrem Weg durch die Kühlzonen 3, 4, 5, 6 nach rechts in 1 sinkt die Temperatur der zur Kühlung verwendeten Luft immer weiter ab. Dadurch ergibt sich eine langsame und schonende Abkühlung der Werkstücke.The result is a gradual heating of the air from the second and last cooling zone 6 via the further cooling zones 5, 4 and the first cooling zone 3 to the dryer tunnel 7. The workpieces entering there from the device for heat treatment are thus treated with the warmest air of the applied throughout the cooling process. On their way through cooling zones 3, 4, 5, 6 to the right in 1 the temperature of the air used for cooling continues to fall. This results in a slow and gentle cooling of the workpieces.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist eine Konditionierung der Frischluft nach dem Eintritt in die letzte Kühlzone 6 nicht mehr erforderlich. Die notwendige Erwärmung der Frischluft in den einzelnen Bereichen erfolgt durch das Abkühlen der Werkstücke beziehungsweise Karosserien selbst. Die Werkstücke beziehungsweise Karosserien übernehmen damit die Funktion eines Wärmetauschers zur Erwärmung der Kühlluft. Durch diese Luftführung wird eine geringe Temperaturdifferenz zwischen Kühlluft und Werkstücken beziehungsweise Karosserien erreicht, wodurch ein prozesssicherer Abkühl-Verlauf erzielt werden kann. Dieser homogene Abkühlverlauf eignet sich damit besonders für die Abkühlung von Karosserien in Mischbauweise (Multi-Substrat-Karossen). Jede Kühlzone 3, 4, 5, 6 wird durch ein separates Umluft-Belüftungsgerät 9, 10, 11, 12 mit einem Ventilator 13, 14, 15, 16 belüftet. Die Wärmeenergie der Werkstücke beziehungsweise Karosserien wird durch Konvektion an den Umluftstrom abgegeben, die abgegebene Wärmeenergie entspricht dabei der Wärme-Aufnahmekapazität des zugeführten Frischluftanteils. Der Frischluftvolumenstrom ist in jeder Kühlzone 3, 4, 5, 6 erheblich geringer als der Umluftvolumenstrom.In the configuration according to the invention, conditioning of the fresh air after it has entered the last cooling zone 6 is no longer necessary. The necessary heating of the fresh air in the individual areas takes place through the cooling of the workpieces or bodies themselves. The workpieces or bodies thus assume the function of a heat exchanger for heating the cooling air. This air flow ensures a low temperature difference between the cooling air and the workpieces or bodies, which means that a process-reliable cooling process can be achieved. This homogeneous cooling process is therefore particularly suitable for cooling bodies of mixed construction (multi-substrate bodies). Each cooling zone 3, 4, 5, 6 is ventilated by a separate circulating air ventilation device 9, 10, 11, 12 with a fan 13, 14, 15, 16. The heat energy of the workpieces or car bodies is given off to the circulating air flow by convection. The heat energy given off corresponds to the heat absorption capacity of the fresh air supplied. The fresh air volume flow in each cooling zone 3, 4, 5, 6 is considerably lower than the circulating air volume flow.

Die notwendige Frischluft 17 zur Zuführung der Umluft in den einzelnen Kühlzonen 3, 4, 5, 6 kann variabel auf den jeweiligen Bedarf eingestellt werden. Sollte nicht die gesamte Frischluft nach dem Durchströmen aller Kühlzonen 3, 4, 5, 6 dem vorgeschalteten Trocknertunnel 7 zugeführt werden können, kann ein Teil dieser dann überschüssigen Frischluft über einen separaten Ventilator 25 aus dem System abgezogen und einem anderen Prozessbereich 26 zugeführt oder in die Umwelt 27 abgegeben werden. In diesen Abluftstrom kann bei Bedarf noch ein Wärmerückgewinnungssystem 28 zur Nutzung der Wärmeenergie integriert werden.The necessary fresh air 17 for supplying the circulating air in the individual cooling zones 3, 4, 5, 6 can be variably adjusted to the respective requirement. If not all of the fresh air can be fed to the upstream dryer tunnel 7 after it has flowed through all the cooling zones 3, 4, 5, 6, part of this excess fresh air can then be extracted from the system via a separate fan 25 and fed to another process area 26 or into the Environment 27 are released. If required, a heat recovery system 28 for using the heat energy can also be integrated into this exhaust air flow.

Zur Erhöhung der Abkühlungsleistung kann über diesen Ventilator 25 auch eine größere Menge Frischluft zugeführt werden, sollte diese erhöhte Frischluftmenge nicht anschließend der Wärmebehandlungsanlage zugeführt werden können. Durch die Ventilator 25 kann die den Kühlzone 3, 4, 5, 6 zugeführte Frischluftmenge und damit der Abkühlungs-Temperaturverlauf der Werkstücke beziehungsweise Karosserien geregelt werden.To increase the cooling capacity, a larger quantity of fresh air can also be supplied via this fan 25 if this increased quantity of fresh air cannot subsequently be supplied to the heat treatment system. The amount of fresh air supplied to the cooling zone 3, 4, 5, 6 and thus the cooling temperature profile of the workpieces or bodies can be regulated by the fan 25.

Claims

Method for cooling a workpiece, in particular a motor vehicle body, following a heat treatment, the method being carried out in a plurality of cooling zones (3, 4, 5, 6) into which the workpiece to be cooled is successively introduced, the workpiece to be cooled being fed from a first of the cooling zones (3, 4, 5, 6) is transferred indirectly into a second of the cooling zones (3, 4, 5, 6), the second cooling zone (6) being the last cooling zone (3, 4, 5, 6), into which the workpiece to be cooled is introduced, the workpiece to be cooled being introduced into at least one further cooling zone (4, 5) after being removed from the first cooling zone (3) and before being introduced into the second cooling zone (6), air ( 17) to cool the workpiece from an area outside the cooling zones (3, 4, 5, 6) into the second cooling zone (6) and air (20, 21, 22) for cooling from the second cooling zone (6). of the workpiece directly into the first cooling zone (3). is conducted, characterized in that only the air (17) introduced into the second cooling zone (6) from an area outside the cooling zones (3, 4, 5, 6) is conditioned, in particular cooled or heated, whereas in the second cooling zone (6) different cooling zones (3, 4, 5) there is no conditioning, in particular heating or cooling, of the air supplied to cool the workpiece.

procedure after claim 1 , characterized in that fresh air or hall air is introduced into the second cooling zone (6) from the area outside the cooling zones (3, 4, 5, 6).

Procedure according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that the air (20, 21, 22) from the second cooling zone (6) before entering the first cooling zone (3) through the at least one further, preferably through the plurality of further cooling zones (4, 5) passed becomes.

Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the workpiece to be cooled is introduced into a dryer area (8) before being introduced into the first cooling zone (3), air (23) being introduced into the dryer area (8) from the first cooling zone (3).

Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that air is discharged from the first cooling zone (3), for example into another process area (26) different from the dryer area (8) or into the environment (27), with part of the heat of the discharged air being recovered in particular becomes.

Device for cooling a workpiece, in particular a motor vehicle body, following a heat treatment, comprising - at least one cooling zone housing (2) with at least a first cooling zone (3) and a second cooling zone (6) and at least one further cooling zone (4, 5), - means for introducing air (17) from an area outside the cooling zones into the second cooling zone (6), and - means for indirectly introducing air (20, 21, 22) from the second cooling zone (6) into the first cooling zone (3), characterized in that the device is designed in such a way that in it a workpiece using a method according to one of Claims 1 until 5 can be cooled down.

Workpiece, in particular motor vehicle body, cooled by a method according to one of Claims 1 until 5 .