DE2454091C3 - Verfahren zur Durchlauf-Ofentrocknung von frisch mit einem Farbüberzug versehenen Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchlauf-Ofentrocknung von z. B. frisch mit einem Farbüberzug versehenen Gegenständen, bei dem ein wesentlicher Teil der durch die Abluft aus dem Ofen mitgeführten, bei ihrer Trocknung aus den Farbüberzügen entwickelten Lösungsmittel verbrannt wird, indem die Abluft einem von außen mit Brennstoff versorgten Brenner als Verbrennungsluft zugeleitet wird, und die erzeugten Verbrennungsgase dem Ofen wieder zugeführt werden.

Bei der Ofentrocknung, insbesondere bei der Trocknung von frisch mit einem Farbauftrag versehenen Gegenständen, ist die Abluft aus dem Ofen stark mit Lösungsmittel angereichert. Außerdem ist die Wärmebilanz der bekannten Trocknungsofen relativ schlecht. Dadurch ist es besonders bei einem Ofen mit sehr schneller Arbeitsfolge z. B. zum Brennen der Farbe von Kraftfahrzeugkarosserien notwendig eine Wärmeleitung aufzuwenden, die das Vielfache der für das Brennen an sich erforderlichen Wärmemenge beträgt. Diese schlechte Wärmetflanz rührt teils von den Verlusten an der Eintritts- und Austrittsöffnung des Ofens für die Gegenstände, teils von den durch die Belüftung erzeugten Verlusten her. Die Belüftung von öfen, in welchen Lösungsmittelgase entwickelt werden, muß sehr stark sein, um eine Explosionsgefahr zu vermeiden. Dadurch werden aber dem Ofen beträchtliche Wärmemengen entzogen.

Ein wesentliches Problem bei bekannten Verfahren zur Ofentrocknung, insbesondere bei Lacktrocknungsöfen, ist darin zu sehen, daß der Gehalt an brennbaren Stoffen in der Abluft des Ofens sehr gering ist Er muß aus Gründen der Explosionssicherheit unter dem ein explosibles Gemisch bildenden Gehalt liegen. Außer-S dem ist die Temperatur dieser Abluft relativ gering. Sie wird in der Regel noch dadurch vermindert, daß Raumluft durch die Ein- bzw. Austrittsöffnungen, z. B. eines Tunnelofens, für die zu trocknenden Gegenstände in nur schwer kontrollierbaren Mengen eintritt, die eine weitere, wesentliche Verminderung der Temperatur bedingt Andererseits ist eine Zuführung von Frischluft aus dem Raum aber erforderlich, wenn die Ofenabluft als Sauerstoffträger für die anschließende Verbrennung im Brenner dienen soll.

Es sind Verfahren bekannt (US-PS 27 43 529, US-PS 27 50 680, US-PS 33 14 159), bei weichen dieses Problem der schwierigen Verbrennung dadurch gelöst wird, daß die Verbrennung und damit die Wärmeausnutzung durch Verwendung von Katalysatoren verbessert wird.

Der Nachteil der Katalysatoren liegt insbesondere in ihrer kostspieligen Anordnung und der Notwendigkeit, die Anlage für relativ geringe Durchsatzmengen je Flächeneinheit des Katalysators auszulegen. Die Kapazität derartiger Katalyt-Brenner ist im Verhältnis zum Aufwand relativ gering, d. h. bei hohem Durchsatz sind sie umfangreich und kostspielig.

Bei einem anderen Verfahren, um die Wärmeausnutzung zu verbessern (FR-PS 15 87 679), wird ein Teil der fühlbaien Wärme der Verbrennungsabgase nach Durchlauf des Brenners durch indirekten Wärmeaustausch in einem Wärmetauscher dem Ofen zugeführt. Dabei wird in Kauf genommen, daß die Verbrennung infolge der geringen Temperatur der Ofenabluft relativ unvollständig ist, d. h. die Wärmeausnutzung, insbeson dere die Ausnutzung der in den Abgasen enthaltenen latenten Wärme, ist gering, und die Umweltverschmutzung durch einen relativ hohen Gehalt von verunreinigenden Stoffen in den durch den Schornstein abgeführten Abgasen ist hoch.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist, die Wärmebilanz derartiger Trocknungsanlagen zu verbessern, d. h. den thermischen Wirkungsgrad der Anlage durch Verbesserung der Verbrennung und durch bessere Wärmeausnutzung zu erhöhen.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß die Ofenabluft vor Eintritt in den Brenner in einem Wärmetauscher durch die Verbrennungsgase des Brenners vorgewärmt wird, die ihrerseits anschließend, in steuerbarem Verhältnis mit Frischluft gemischt, als jeweils ein oder zwei Gasschleier innerhalb der

Eintritts- und Austrittsöffnung für die Gegenstände in

bzw. aus dem Ofen zurückgeführt werden.

Bei diesem Verfahren wird also Wärme aus den an

sich für die Trocknung zu heißen Abgase des Brenners an die dem Brenner zugeführte Abluft des Ofens, die als Sauerstoffträger dient, übertragen und dadurch eine wesentliche Verbesserung der Verbrennung erreicht, und ein sehr wirtschaftlicher Wärmekreislauf herge stellt, ohne daß wesentliche überschüssige Wärme nach außen abgeführt werden muß. Durch die Gasschieier wird außerdem eine zu starke Zuführung von Frischluft in den Ofen und damit eine zu starke Abkühlung der Ofenabluft vor dem Eintritt in den Brenner verhindert.

Um eine besonders wirkungsvolle Wärmehaltung im Ofen sicherzustellen, haben vorzugsweise die beiden inneren Gasschleier eine höhere Temperatur als die beiden äußeren.

Vorzugsweise wird ein Teil der Abluft aus dem Ofen in der Nähe der Eintrittsöffnung bzw. Austrittsöffnung für die Gegenstände in den bzw. aus dem Ofen zwischen den Gasschleiern abgeführt.

Um einen durch das Eintreten von Außenluft in den Ofen und durch die Verbrennung bedingten Überschuß an Abluft auszugleichen, kann ein anderer Teil der Abluft aus dem Ofen in der Nähe der Austrittsöffnung bzw. Eintrittsöffnung für die Gegenstände zwischen den Gasschleiern ins Freie abgeführt werden.

Durch das erfindungsgemä3e Verfahren wird also die Temperatur der dem Brenner zugeführten Ofenabgase unter eine genaue Kontrolle gebracht. Dies erfolgt einmal durch die Anordnung der Zuführstellen für die als Heizluft dienenden Abgase der Brenneranlage als Vorhänge an der Ein- bzw. Ausgangsöffnung des Ofens, wodurch eine bessere Kontrolle der in den Ofen eindringenden Außenluft erreicht wird und zum anderen durch eine Vorwärmung der Ofenabgase vor Eintritt in den Brenner durch die Brennerabgase, bevor diese dem Ofen zugeführt werden.

Die Verwendung von Heißluftvorhängen für das Abschirmen von Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen bei öfen ist zwar bekannt (DT-Pat. Anm. L 10 747), jedoch werden bei dieser bekannten Anordnung die Vorhänge lediglich als Abschluß verwendet. Außerdem werden diese Heißluftvorhänge nicht aus einer Brenneranlage gespeist, sondern sie beziehen die Warmluft curekt aus dem Ofeninneren. Diese Vorhänge dienen also nicht wie beim erfindungsgemäßen Verfahren dazu, das Wärmeträgermedium in das Innere des Ofens zu bringen. Das Wärmeträgermedium für den Ofen wird vielmehr aus anderen Quellen zugeführt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung an einem Beispiel erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Trocknungsanlage für Kraftfahrzeugkarosserien.

Die dargestellte Anlage umfaßt einen Ofen 1 mit einer Eintrittsöffnung 2 für zu trocknende (nicht dargestellte) Kraftfahrzeugkarosserien und einer Austrittsöffnung 3 für diese nach der Trocknung. Sie enthält außerdem eine erste Entnahmestelle 4 für die Abluft, welche einen wesentlichen Teil der aus den Farbüberzügen entwickelten Lösungsmittel mitführt.

Ein Brenner 5 ist mit der Entnahmestelle 4 durch eine Leitung 6 verbunden, an welcher ein erster Lüfter 7 so angeschlossen ist, daß ein Abluftstrom in der Leitung 6 in Richtung der Pfeile erzeugt wird. Den Brenner 5 umgibt eine Brennkammer 8, welche ihrerseits in einer Kammer 9 angeordnet ist. Der Brenner 5 wird durch eine Leitung 10 von außen mit Brennstoff gespeist.

Die Kammer 9 enthält außerdem einen Wärmetauscher 11, dessen in einer Austauschkammer 13 liegendes Heizelement 12 durch das aus der Brennkammer 8 kommende, gereinigte und vorgewärmte Abgas gespeist wird. Hierfür verbindet eine Leitung 14 die Kammer 8 mit dem Heizelement 12. Diese ist im Weg der aus der Leitung 6 kommendem Abluft angeordnet, welche nach Durchströmen der Austauschkammer 13 durch eine Leitung 15 in die Brennkammer 8 gelangt. Die Abluft wird auf diese Weise vorgewärmt, bevor sie als Sauerstoffträger in der Brennkammer 8 dient.

Schließlich ist das Heizelement 12 durch eine Rückleitung 16 zur Rückführung von gereinigter und vorgewärmter Abluft mit zwei Dreiweg-Luftmischern 17 und 18 verbunden, welche mit Frischluft durch Leitungen 19 bzw. 20 gespeist werden, und deren Ableitungen 21 bzw. 22 mit zwei Gaseinlässen 23 bzw.

24 zur Zufuhr von gereinigtem Gas zu dem Ofen 1 verbunden sind. Die Leitungen 19 und 20 sind an eine gemeinsame Leitung 25 zur Speisung mit Frischluft angeschlossen, welche mit der Druckseite eines zweiten Lüfters 26 in Verbindung steht, welcher aus dem Freien ansaugt

Der Gaseinlaß 23 liegt so in der Nähe der Eintrittsöffnung 2 des Ofens, daß ein Schleier 27 aus heißen Gasen entsteht, und der Gaseinlaß 24 liegt so in der Nähe der Austrittsöffnung 3 des Ofens, daß ein Schleier 28 von heißen Gasen entsteht Diese beiden Gasschleier bilden so wirksame Wärmesperren zwischen dem Außenraum und dem !nnenraum 29 des Ofens.

Die Rückleitung 16 steht außerdem mit zwei weiteren Di ei weg-Luftmischern 30 und 31 über die Wärmequelle 32 eines zweiten Wärmetauschers 33 in Verbindung, durch dessen Austauschkammer 34 ein Teil der Abluft strömt, welcher dem Innenraum 29 des Ofens an einer zweiten Entnahmestelle 35 entnommen wird und in diesen Innenraum durch einen Einlaß 36 zurückgeführt wird. Die Entnahmestelle 35 steht mit der Austauschkammer 34 über eine Leitung 37 und einen dritten Lüfter 38 in Verbindung, während der Einlaß 36 über eine Leitung 39 an die Austauschkammer angeschlossen ist.

Die Mischer 30 und 31 werden mit Frischluft durch mit der Leitung 25 verbundene Leitungen 40 bzw. 41 gespeist, und ihre Ableitungen 42 bzw. 43 sind mit zwei weiteren Einlassen 44 bzw. 45 zur Zufuhr von gereinigtem Gas in den Ofen 1 verbunden.

Der Einlaß 44 liegt so innerhalb des Einlasses 23, daß ein weiterer Gasschleier 46 entsteht, während der Einlaß 45 so innerhalb des Einlasses 24 liegt, daß ein weiterer Gasschleier 47 entsteht. Die vier Luftmischer werden so geregelt, daß die Temperatur der Schleier 46 und 47 höher als die der Schleier 27 und 28 ist. Die Temperatur der vier Gasschleier liegt jedoch in der Nähe der im Innern des Ofens 1 herrschenden Temperatur.

Zwischen den Gasschleiern 27 und 46 entsteht so eine Eingangsschleuse 48 für die Kraftfahrzeugkarosserien, und zwischen den Gasschleiern 47 und 28 eine Ausgangsschleuse 49.

Ferner ist eine zweite Entnahmestelle 50 für die Abluft zwischen den beiden Einlassen 23 und 44 für gereinigtes Gas angeordnet und mit der Abfuhrleitung 6 durch eine Leitung 51 verbunden, und eine dritte Entnahmestelle 52 zur Ableitung von Abluft ist zwischen den beiden Lufteinlässen 45 und 24 angeordnet und durch eine Leitung 53 unmittelbar mit dem Außenraum verbunden.

Schließlich ist zur eventuellen Abfuhr überschüssiger Wärmemengen an die Rückleitung 16 ein ins Freie mündendes Ventil 54 angeschlossen.

Bei der Inbetriebsetzung der Anlage werden die Lüfter 7, 26, 38 in Betrieb gesetzt. Der Brenner 5 wird mit Brennstoff durch die Leitung 10 gespeist. Die den Sauerstoffträger bildende Abluft wird der Brennkammer 8 durch die Ableitung 6 durch den Lüfter 7 und die Leitung 15 zugeführt, nachdem sie die Austauschkammer 13 durchströmt hat, in welcher sie vorgewärmt wird.

Das Verbrennungsgas kehrt in den Ofen 1 durch die Leitung 16 über die Mischer 17 und 18 bzw. die Mischer 30 und 31 zurück, nachdem es die Wärmequelle 32 des Wärmetauschers 33 durchströmt hat.

Die dem Ofen bei 35 entnommene Ahliift wirrl

ebenfalls bei ihrer Durchströmung der Austauschkammer 34 durch das Heizelement 32 vorgewärmt und bei 36 in den Ofeninnenraum 29 zurückgeführt. Das Gas der Leitung 16 gibt so Wärme an die bei 35 entnommene Abluft ab.

Wenn das Ofeninnere die gewünschte Temperatur erreicht hat, werden die zu trocknenden, frisch mit einem Farbauftrag versehenen Karosserien durch die öffnung 2 eingeführt und treten nach einer bestimmten Verweildauer in dem Ofen aus diesem durch die Austrittsöffnung 3 aus.

Dabei werden in dem Ofen Lösungsmittelgase entwickelt, welche mit der Abluft durch die Entnahmestellen 4 und 50 abgeführt und in der Brennkammer 8 verbrannt werden, in weicher die Temperatur ansteigt. Das gereinigte Verbrennungsgas wird in den Ofen durch die Leitung 16 zurückgeführt, nachdem sie die in die Austauschkammer 13 eintretende Ofenabluft vorgewärmt hat.

Die vier Mischer werden, vorzugsweise automatisch, so eingestellt, daß die Zufuhr von Frischluft zu dem Ofen so bestimmt wird, daß die Karosserien keiner übermäßigen Temperatur ausgesetzt werden.

Hierzu ist zu bemerken, daß die Mischer 30 und 31 verhältnismäßig wenig Frischluft verbrauchen, da sich diese mit warmer Luft mischt, welche bereits durch Entnahme von Wärme an dem Heizelement 32 gekühlt wurde.

Ferner wird noch Luft aus dem Ofen 1 durch die Entnahmestelle 52 unmittelbar ins Freie abgeführt, da sie im wesentlichen keine Lösungsmittelgase enthält.

Um schließlich eine gute Regelung der erfindungsgemäßen Anlage zu ermöglichen, insbesondere wenn die durch die Brennkammer 8 erzeugte Wärme größer als die in dem Ofen erforderliche ist, kann über das Ventil 54 überschüssige Wärme abgeführt werden. Die dabei abgeführte heiße Luft ist gereinigt

Wenn in der Kammer 8 eine große Wärmemenge entwickelt wird, könnte man, anstatt diese ins Freie abzuführen, sie für die Beheizung oder Zusatzheizung von anderen vor oder hinter dem Ofen angeordneten

ίο Behandlungskammern benutzen, gegebenenfalls auch unter Mischung mit Frischluft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Durchlaufofentrocknung von z.B. frisch mit einem Farbüberzug versehenen Gegenständen, bei dem ein wesentlicher Teil der durch die Abluft aus dem Ofen mitgeführten, bei ihrer Trocknung aus den Farbüberzügen entwickelten Lösungsmittel verbrannt wird, indem die Abluft einem von außen mit Brennstoff versorgten Brenner als Verbrennungsluft zugeleitet wird und die erzeugten Verbrennungsgase dem Ofen wieder zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenabluft vor Eintritt in den Brenner in einem Wärmetauscher durch die Verbrennungsgase des Brenners vorgewärmt wird, die ihrerseits anschließend in steuerbarem Verhältnis mit Frischluft gemischt, als jeweils ein oder zwei Gasschleier innerhalb der Eintritts- und Austrittsöffnung für die Gegenstände in den Ofen zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden inneren Gasschleier (46,47) eine höhere Temperatur als die beiden äußeren (27, 28) haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Abluft aus dem Ofen (1) in der Nähe der Eintrittsöffnung (2) für die Gegenstände zwischen den Gasschleiern (27, 46) oder entsprechend zwischen den Gasschleiern (28, 47) abgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß ein anderer Teil der Abluft aus dem Ofen in der Nähe der Austrittsöffnung (3) für die Gegenstände zwischen den Gasschleiern (28, 47) oder entsprechend zwischen den Gasschleiern (27,46) ins Freie abgeführt wird.