EP1749176B1

EP1749176B1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen von lackierten fahrzeugkarosserien

Info

Publication number: EP1749176B1
Application number: EP05746458A
Authority: EP
Inventors: Josef Krizek; Werner Swoboda; Jürgen Hanf
Original assignee: Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2025-05-12
Also published as: DE502005010010D1; US20080229608A1; EP1749176A1; CN1957217A; WO2005116555A1; DE102004025525B3; CN1957217B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen, insbesondere von lackierten Fahrzeugkarosserien, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
In jüngster Zeit gewinnen zunehmend Lacke Bedeutung, die in einer Inertgasatmosphäre zum Beispiel unter UV-Licht ausgehärtet werden müssen, um unerwünschte Reaktionen mit Bestandteilen der normalen Atmosphäre, insbesondere mit Sauerstoff, zu verhindern. Diese neuartigen Lacke zeichnen sich durch eine sehr große Oberflächenhärte und durch kurze Polymerisationszeiten aus. Der letztgenannte Vorteil setzt sich bei Lackieranlagen, die im kontinuierlichen Durchlauf betrieben werden, unmittelbar in geringere Anlagenlängen um, was selbstverständlich zu erheblich niedrigeren Investitionskosten führt.
Während bei herkömmlichen Trocknern bzw. Trocknerverfahren, die mit Normalluft als Atmosphäre arbeiten, die Menge der Luft, die in den Trockner eingebracht und auch aus diesem wieder herausgeführt wird, aus Kostengründen von geringerer Bedeutung ist, muß bei Inertgasatmosphären auf einen möglichst geringen Verbrauch geachtet werden.
Bei vielen bekannten Vorrichtungen wurden die zu trocknenden Gegenstände über torartige Schleusen, ggf. auch Doppelschleusen, im wesentlichen in horizontaler Richtung in die Trockenzone eingebracht. Beim Öffnen der Tore kann jedoch ein erheblicher Austausch der Atmosphären innerhalb und außerhalb des Trockners stattfinden: Die äußere Normalatmosphäre dringt in den Trockner ein, während die innere Gasatmosphäre entweicht.
Eine Vorrichtng der eingangs genannten Art ist aus der DE 103 54 165 B3 bekannt. Bei dieser werden die zu trocknenden Gegenstände mittels eines Hubwagens aus der Einlasskammer in die zweite Kammer der Einlassschleuse überführt.
Bei einer in der DE 2 207 866 A1 beschriebenen Trockenvorrichtung werden die zu trocknenden Gegenstände über Schrägaufzüge in den Trockentunnel ein- und aus diesem wieder ausgebracht.
Bei der in der WO 2005/014182 A2 beschriebenen Vorrichtung erfolgt das Trocknen der Gegenstände in einem nach oben offenen Behältern, über welchem sich ein Fördersystem für die Gegenstände erstreckt. Dieses ist in der Lage, die Gegenstände zum Trocknen in den Behälter ein- und danach wieder auszutauchen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchen mit möglichst geringen Inertgasmengen gearbeitet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Erfindungsgemäß werden also die außerhalb des Trockners vorliegende Normalatmosphäre und die innerhalb des Trockners herrschende Inertgasatmosphäre nicht mehr (nur) durch Tore voneinander getrennt. Vielmehr werden die Normalatmosphäre und die Erdgasatmosphäre in einer besonderen Schleusenzone übereinander geschichtet, wobei sie über großflächige Öffnungen miteinander kommunizieren können, ohne daß ein nennenswerter Gasaustausch zwischen den Atmosphären stattfinden würde. Durch die genannte großflächige Öffnung können die zu trocknenden Gegenstände von der Normalatmosphäre in die Inertgasatmosphäre überführt werden. Geschieht dies vorsichtig, findet nur eine verhältnismäßig geringe Verwirbelung mit einem entsprechend geringem Gasaustausch statt. Die Schichtung der beiden Atmosphären bleibt bei entsprechend großem Dichteunterschied auch auf lange Zeit erhalten.
Wenn im Zusammenhang mit der Einlaßkammer die Rede davon ist, daß dort "im wesentlichen" die außerhalb der Vorrichtung vorliegende Normalatmosphäre herrscht, dann ist damit folgendes gemeint: Aufgrund des zwar geringen aber doch in gewissem Umfange stattfindenden Gasaustausches zwischen der Atmosphäre in der Einlaßkammer und der Atmosphäre in der zweiten Kammer, aber auch aufgrund von Inertgas, das in der Einlaßkammer zur Spülung gegen die Gegenstände gerichtet wird, kann die Atmosphäre in der Einlaßkammer in gewissem Umfange einen höheren Inertgasanteil aufweisen als die "echte", außerhalb der Vorrichtung vorliegende Normalatmosphäre.
Der Gegenstand wird also mit der erfindungsgemäßen Art von Transfermechanismus in einer bogenförmigen Bahn durch die Einlaßschleuse bewegt, also in einer Bewegungsart, bei welcher eine Translationsbewegung in horizontaler Richtung mit der Bewegung in vertikaler Richtung kombiniert wird, die zum Übergang zwischen der Einlaßkammer und der zweiten Kammer erforderlich ist.
Da darüber hinaus die Halteeinrichtung mit dem Schwenkarm gelenkig verbunden ist, lassen sich für den Gegenstand Bewegungskinematiken realisieren, die einerseits ein möglichst "glattes" verwirbelungsfreies Eintauchen in die Inertgasatmosphäre und andererseits kurze Abmessungen der Einlaßschleuse in Bewegungsrichtung ermöglichen.
Besonders zweckmäßig ist diejenige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher die zweite Kammer auf einem niedrigeren Höhenniveau als die Einlasskammer angeordnet ist und das Inertgas in der wzeiten Kammer eine größere Dichte aufweist als die Normalatmosphäre. In diesem Falle liegt also die Inertgasatmosphäre unterhalb der Normalatmosphäre; aufgrund ihrer verhältnismäßig großen Dichte eignet sie sich besonders gut zum Abspülen von Resten der Normalatmosphäre und sonstigen Verunreinigungen, die von den Gegenständen mitgeführt werden.
In diesem Falle ist das Inertgas vorteilhafterweise CO₂, also ein verhältnismäßig preiswertes Gas.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß das Inertgas aufgrund seiner chemischen Konstitution eine andere Dichte als die Normalatmosphäre besitzt. Es ist vielmehr auch möglich, daß das Inertgas auf eine so niedrige Temperatur gebracht wird, daß seine Dichte größer als diejenige der Normalatmosphäre ist. Hierzu kann die Vorrichtung eine Kühleinrichung aufweisen, mit welcher das in der zweiten Kammer befindliche Inertgas kühlbar ist.
Die zweite Kammer kann alternativ auch auf einem höheren Höhenniveau als die Einlasskammer angeordnet sein und das Inertgas kann eine kleinere Dichte aufweisen als die Normalatmosphäre, also über die Normalatmosphäre geschichtet sein. Als Gas, welches aufgrund seiner chemischen Konstitution die niedrige Dichte besitzt, kommt beispielsweise Helium in Frage.
Auch hier ist es jedoch möglich, Gase einzusetzen, die nicht von vornherein aufgrund ihrer chemischen Konstitution die niedrige Dichte besitzen, sondern die auf eine so hohe Temperatur gebracht werden, daß ihre Dichte kleiner als diejenige der Normalatmosphäre ist. Hierzu kann eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, mit welcher das in der zweiten Kammer befindliche Inertgas auf eine höhere Temperatur bringbar ist.
Besonders geringe Verschleppungen von Normalatmosphäre und sonstigen Verunreinigungen in die eigentliche Trokkenzone werden erzielt, wenn die Gegenstände nach dem Durchgang durch die erste Inertgasatmosphäre durch eine zweite Inertgasatmosphäre geführt werden, wobei die beiden Inertgasatmosphären aufgrund eines Dichteunterschiedes übereinander geschichtet werden. In der ersten Inertgasatmosphäre, die aufgrund der Schichtung trotz großflächiger Kommunikation weitgehend dauerhaft von der zweiten, in der Trockenzone herrschenden Inertgasatmosphäre getrennt bleibt, bleiben dann die von den Gegenständen eingeschleppte Normalatmosphäre und sonstige Verunreinigungen weitestgehend zurück. Bei der ersten Inertgasatmosphäre kann eine gewisse Verschmutzung in Kauf genommen werden; erreicht diese ein bestimmtes Ausmaß, kann das verhältnismäßig kleine Volumen der ersten Inertgasatmosphäre entweder verworfen oder gereinigt werden. In diesem Zusammenhang empfiehlt sich eine Ausgestaltung der Vorrichtung, bei welcher die Schleuse eine dritte Kammer aufweist, die sich auf einem anderen Höhenniveau als die zweite Kammer befindet, mit der sie über eine grossflächige Öffnung kommuniziert, wobei die erste und die zweite Inertgasatmosphäre aufgrund unterschiedlicher Dichte übereinander geschichtet sind.
Die zweite Inertgasatmosphäre kann aufgrund ihrer chemischen Konstitution eine kleinere Dichte aufweisen als die erste Inertgasatmosphäre. In diesem Falle kommen als zweites Inertgas vorzugsweise Stickstoff oder Helium und als erstes Inertgas CO₂ in Frage. Alternativ kann das zweite Inertgas auch Helium und das erste Inertgas Stickstoff sein.
Erneut ist es nicht erforderlich, daß die Dichteunterschiede zwischen den beiden Inertgasen auf der chemischen Konstitution beruhen. Vielmehr ist es möglich, daß die beiden Inertgase aufgrund unterschiedlicher Temperaturen auf unterschiedliche Dichten gebracht werden. Hierzu kann eine Kühleinrichtung und/oder eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, mit welcher das Inertgas in der zweiten Kammer und der dritten Kammer auf unterschiedliche Temperatur gebracht werden kann.
In diesem Falle ist es aus Kostengründen günstig, wenn das Inertgas in der zweiten Kammer und in der dritten Kammer CO₂ oder Stickstoff ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zweckmäßigerweise so gestaltet, daß die Gegenstände hinter der Trockenzone durch eine zweite Schleusenzone aus der Inertgasatmosphäre der Trockenzone in die hinter der Trockenzone vorliegende Normalatmosphäre bewegt werden, wobei die zweite Schleusenzone ähnlich beschaffen ist wie die erste Schleusenzone, ihre Atmosphären jedoch in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen werden. Diese zweite Schleusenzone verhindert am Ausgang der Trockenzone in ähnlicher Weise den Gasaustausch zwischen den Atmosphären innerhalb und außerhalb der Trockenzone, wie dies die erste Schleusenzone am Einlaß der Trockenzone tut.
Der Gegenstand wird also mit dieser Art von Transfermechanismus in einer bogenförmigen Bahn durch die Einlaßschleuse bewegt, also in einer Bewegungsart, bei welcher eine Translationsbewegung in horizontaler Richtung mit der Bewegung in vertikaler Richtung kombiniert wird, die zum Übergang zwischen der Einlaßkammer und der zweiten Kammer erforderlich ist.
Wenn darüber hinaus die Halteeinrichtung mit dem Schwenkarm gelenkig verbunden ist, lassen sich für den Gegenstand Bewegungskinematiken realisieren, die einerseits ein möglichst "glattes" verwirbelungsfreies Eintauchen in die Inertgasatmosphäre und andererseits kurze Abmessungen der Einlaßschleuse in Bewegungsrichtung ermöglichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Figur 1: einen Ausschnitt aus einer Lackieranlage mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfin- dungsgemäßen Trockners im Vertikalschnitt;
Figur 2: einen Schnitt durch die Anlage von Figur 1 gemäß der dortigen Linie II-II;
Figuren 3a bis 3e: unterschiedliche Positionen einer Fahrzeugkarosserie in einer Schleuse der An- lage der Figuren 1 und 2;
Figur 4: einen Ausschnitt aus einer Lackieranlage mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungs- gemäßen Trockners im Vertikalschnitt;
Figur 5: einen Schnitt gemäß der doppelt abgewinkelten, bereichsweise höhenversetzten Linie V-V von Figur 4;
Figuren 6a bis 6f: ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schleuse in verschiedenen Positionen der Fahrzeugkarosserie;
Figur 7: einen Auschnitt aus einer Lackieranlage mit einem vierten Ausführungsbeispiel eines erfin- dungsgemäßen Trockners im Vertikalschnitt.

Zunächst wird auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen, in welcher ein Ausschnitt aus einer Lackieranlage insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet ist. Die Lackieranlage 1 dient der Lackierung von Fahrzeugkarosserien 2; dem dargestellten Ausschnitt sind in bekannter Weise verschiedene Behandlungsstationen vor- und nachgeschaltet, die nicht gezeigt sind. Die Fahrzeugkarosserien 2 durchlaufen die Lackieranlage 1 in den Figuren 1 und 2 von links nach rechts. Sie treten dabei zunächst in die Spritzkabine 3 ein, in der sie in bekannter Weise mit Lack beschichtet werden. Die genaue Bauweise dieser Spritzkabine 3 und die Art der Aufbringung des Lackes ist im vorliegenden Zusammenhang irrelevant.
Aus der Spritzkabine 3 gelangen die Fahrzeugkarosserien 2 zunächst in einen Vortrockner 4, dessen Bauweise ebenfalls im einzelnen nicht interessiert und dem Fachmann bekannt ist. In dem Vortrockner 4 findet ein erstes Austreiben der Lösemittel bei einer Temperatur zwischen 40 und 150°C statt. Hierzu wird beispielsweise die im Vortrockner 4 befindliche Luft über ein Heizaggregat 5 umgewälzt.
Das Vortrocknen kann auch durch längere Verweilzeiten in einer unbeheizten, belüfteten Zone statt eines Vortrockners unter Ausdampfen und Ausgasen von Lösemittel abhängig vom Lacktyp realisiert werden.
Aus dem Vortrockner 4 werden die Fahrzeugkarosserien 2 in den eigentlichen Trockner 6 eingebracht, der seinerseits aus einer Einlaßschleuse 7, einem Trocknertunnel 8 und einer Auslaßschleuse 9 zusammengesetzt ist.
In dem Trocknertunnel 8 liegt eine Inertgasatmosphäre vor; sie ist also beispielsweise mit CO2, Stickstoff oder gegebenenfalls mit Helium gefüllt. In dem Trocknertunnel 8 herrscht eine Temperatur zwischen 40°C und 150°C, die im dargestellten Ausführungsbeispiel durch Umwälzen des Inertgases über ein Heizaggregat 10 erzielt wird. In den Schleusen 7 und 9 werden die Fahrzeugkarosserien 2 in die Inertgasatmosphäre des Trocknertunnels 8 ein- bzw. aus dieser ausgeschleust, wie dies weiter unten anhand der Figuren 3a bis 3e näher erläutert wird.
Aus der Auslaßschleuse 9 des Trockners 6 werden die Fahrzeugkarosserien 2 in eine Kühlzone 11 eingeführt, die wiederum normale Atmosphärenluft enthält, die ihrerseits mit Hilfe eines Kühlaggregates 12 auf der gewünschten Temperatur gehalten wird.
Wie die Figur 2 zeigt, ist insbesondere die Breite der Schleusen 7 und 9 sowie die innere Breite des Trocknertunnels 8 möglichst wenig größer als die Breite der zu behandelnden Fahrzeugkarosserien 2. Auf diese Weise wird die Menge an Inertgas, die in den Schleusen 7, 9 und im Trocknertunnel 8 benötigt und ggf. umgewälzt werden muß, so klein wie möglich gehalten.
Nunmehr wird auf die Figuren 3a bis 3b Bezug genommen, in denen beispielhaft für die Schleuse 7, 9 die Bauweise der Schleuse 7 und die Art beschrieben werden, wie die Fahrzeugkarosserien 2 aus der Normalatmosphäre, die im Vortrockner 4 herrscht, in die Inertatmosphäre, die im Trocknertunnel 8 vorliegt, eingeschleust werden. Die Bauweise der Auslaßschleuse 9 ist grundsätzlich dieselbe, wobei allerdings die Fahrzeugkarosserien 2 in sinngmäß umgekehrter Richtung aus der Inertgasatmosphäre des Trocknertunnels 8 in die Normalatmosphäre der Kühlzone 11 übergeführt werden.
Die Schleuse 7 umfasst ein Gehäuse 13 mit einer Einlaßkammer 14 und einer Auslaßkammer 15. Die Einlaßkammer 14 befindet sich in derselben Höhe wie der Tunnel des Vortrockners 4; ihre Einlaßöffnung 16 kann mit einem Rolltor 17 verschlossen werden. Die Auslaßkammer 15 befindet sich in derselben Höhe und fluchtet mit dem Trocknertunnel 8 und steht mit dessen Innenraum über eine Auslaßöffnung 18 in Verbindung. Auch die Auslaßöffnung 18 kann mit einem Rolltor versehen sein.
Unterhalb der Einlaßkammer 14 und der Auslaßkammer 15 bildet das Gehäuse 13 der Schleuse 7 eine Art "Tauchbecken" 19, dessen Bezeichnung weiter unten verständlich wird. Das Tauchbecken 19 kommuniziert über verhaltnismäßig großflächige Öffnungen 20, 21 sowohl mit der Einlaßkammer 14 als auch mit der Auslaßkammer 15.
Die direkte atmosphärische Verbindung zwischen der Einlaßkammer 14 und der Auslaßkammer 15 ist durch eine vertikal verlaufende Trennwand 22 unterbunden, die sich nach unten bis etwas unterhalb des Niveaus des Bodens 23 der Einlaßkammer 14 bzw. des Bodens 24 der Auslaßkammer 15 erstreckt.
Am unteren Rand der Trennwand 22 ist ein Schwenkarm 25 angelenkt, der motorisch von der in Figur 3a dargestellten Position, in der sein freies Ende in den unteren Bereich der Einlaßkammer 14 hineinreicht, in die in Figur 3e dargestellte Position, in der sein freies Ende in den unteren Bereich der Auslaßkammer 15 hineinreicht, und wieder zurück verschwenkt werden.
Am freien Ende des Schwenkarmes 25 ist ein Halterungsgestell 26 angelenkt, das eine die Fahrzeugkarosserie 2 tragende Plattform 27 umfasst. Die Plattform 27 ist mit einem Fördersystem versehen, welches zu dem im restlichen Teil der Anlage vorhandenen Fördersystem kompatibel ist. Das Halterungsgestell 26 kann mit Hilfe eines nicht dargestellten Motors um mindestens 360° und wieder zurück verdreht werden.
In der Auslaßkammer 15 der Schleuse 7 befindet sich bei annähernd derselben Temperatur dieselbe Inertgasatmosphäre wie im Trocknertunnel 8. Das Tauchbecken 19 wird ebenfalls von Inertgas ausgefüllt; dieses besitzt jedoch eine größere Dichte als das Inertgas in der Auslaßkammer 15 und die Normalatmosphäre in der Einlaßkammer 14, so daß es im wesentlichen sowohl die in der Einlaßkammer 14 befindliche Atmosphäre als auch die in der Auslaßkammer 15 befindliche Inertgasatmosphäre "unterschichtet". Eine Vermischung der verschiedenen Atmosphären über die Öffnungen 20, 21 wird dabei so klein wie möglich gehalten.
Unterschiedliche Dichten der Inertgasatmosphäre in der Auslaßkammer 15 und in dem Tauchbecken 19 lassen sich auf unterschiedliche Arten erzielen: Zum einen ist es möglich, unterschiedliche Gase als Inertgase einzusetzen. Hierzu kann beispielsweise das Tauchbecken 19 mit CO₂ und die Auslaßkammer 15 mit Stickstoff gefüllt werden. Da CO₂ schwerer als Stickstoff und auch schwerer als die in der Einlaßkammer 15 befindliche Atmosphäre, zu der weiter unten noch etwas gesagt wird, ist, bleibt die Trennung der Atmosphären in der gewünschten Weise erhalten.
Bevorzugt wird jedoch, wenn in der Auslaßkammer 15 und in dem Tauchbecken 19 dasselbe Inertgas, also beispielsweise nur Stickstoff, verwendet wird. In diesem Falle wird die höhere Dichte des Inertgases im Tauchbecken 19 durch eine niedrigere Temperatur herbeigeführt. Beispielsweise kann im Tauchbecken 19 die Temperatur der Inertgasatmosphäre etwa 20°C betragen, während in der Auslaßkammer 15 die oben schon erwähnte Trocknungstemperatur zwischen 40°C und 150°C herrscht.
Die Figuren 3a bis 3e zeigen, wie die aus dem Vortrockner 4 kommenden Fahrzeugkarosserien 2 durch die Schleuse 7 geführt werden. In Figur 3a ist dargestellt, wie eine Fahrzeugkarosserie 2 durch die Einlaßöffnung 16 der Einlaßkammer 14 bei geöffnetem Rolltor 17 mittels eines im einzelnen nicht dargestellten Fördersystems auf die Tragplattform 27 gebracht wird. Die Tragplattform 27 ist dabei zunächst horizontal ausgerichtet. Das auf ihr angebrachte Fördersystem kann also die Fahrzeugkarosserie 2 direkt von dem Fördersystem des Vortrockners 4 übernehmen. Das Rolltor 17 wird jetzt wieder geschlossen.
Die Fahrzeugkarosserie 2 kann dann in der Position der Figur 3a eine gewisse Zeit verharren, in der sie mit über Düsen (nicht dargestellt) zugeführtem Inertgas gespült wird.
Als nächstes erfolgt eine Verschwenkung der Tragplatte 27 zusammen mit der Fahrzeugkarosserie 2 um etwa 90° im Uhrzeigersinn, bis Tragplattform 27 und Fahrzeugkarosserie 2 etwa senkrecht stehen. Dies ist in Figur 3b dargestellt. Nun beginnt der Schwenkarm 25 gegen den Uhrzeigersinn zu verschwenken, wodurch die Fahrzeugkarosserie 2 "kopfüber" in das kalte Inertgas des Tauchbeckens 19 eingetaucht wird. Die Schwenkbewegung des Schwenkarmes 25 kann dabei von einer mehr oder weniger großen Schwenkbewegung des Halterungsgestelles 26 um die Schwenkachse 28 begleitet werden, über die sie mit dem Schwenkarm 25 verbunden ist.
Auf diese Weise wird die in Figur 3c dargestellte Position erreicht, in welcher der Schwenkarm 25 senkrecht und die Tragplattform 27 mit der Fahrzeugkarosserie 2 waagrecht stehen. Der Eintauchvorgang geschieht auf diese Weise unter einer minimalen Störung der in der Einlaßkammer 14 und im Tauchbecken 19 vorliegenden Atmosphären.
Die Schwenkbewegung des Schwenkarmes 25 gegen den Uhrzeigersinn wird fortgesetzt, ggf. wiederum überlagert von einer Schwenkbewegung des Halterungsgestelles 26 um die Schwenkachse 28. So wird die in Figur 3d dargestellte Position erreicht, in welcher das freie Ende des Schwenkarmes 25 gerade in die Auslaßkammer 15 der Schleuse 7 hineinreicht und die Tragplattform 27 mit der Fahrzeugkarosserie 2 wieder senkrecht steht. Das Vorderteil der Fahrzeugkarosserie 2 ragt dabei bereits ins das wärmere Inertgas der Auslaßkammer 15, während sich das Heck noch in dem kälteren Inertgas des Tauchbeckens 19 befindet.
Es schließt sich nunmehr wiederum eine Schwenkbewegung des Halterungsgestelles 26 um die Schwenkachse 28 im Uhrzeigersinn an, und zwar um etwa 90°, so daß zum Schluß die Tragplattform 27 und die Fahrzeugkarosserie 2 wieder horizontal stehen (vgl. Figur 3e). Nunmehr kann die Fahrzeugkarosserie 2 im Sinne des Pfeiles der Figur 3e aus der Auslaßkammer 15 in den Trocknertunnel 8 eingefahren und von dessem Fördersystem übernommen werden.
Die obige Schilderung der in der Schleuse 7 stattfindenden Vorgänge macht deutlich, daß das Einschleusen der Fahrzeugkarosserien 2 in die Inertgasatmosphäre des Trocknertunnels 8 "stufenweise" erfolgt. Unter "stufenweise" wird das Durchführen der Fahrzeugkarosserien 2 durch verschiedene Atmosphären verstanden, in denen die Dichte des Intertgases unterschiedlich ist: In der Einlaßkammer 14 befindet sich nur so viel Inertgas, wie durch das "Ausdampfen" von Inertgas aus dem Tauchbecken 19 über die Öffnung 20 sowie ggf. über Spüldüsen, welche die Karosserie 2 ausspülen, hier eintritt. In der Einlaßkammer 14 findet sich also die geringste Dichte an Inertgas. Die größte Dichte des Inertgases dagegen liegt im Tauchbecken 19 vor, so daß hier eine besonders intensive Spülung der Fahrzeugkarosserien 2 stattfindet.
Die Menge von Normalatmosphäre, insbesondere von Sauerstoff, die über die Fahrzeugkarosserie 2 in das Tauchbecken 19 eingeschleppt wird, ist wegen der in der Einlaßkammer 14 stattfindenden Vorspülung schon sehr reduziert. Wenn die Fahrzeugkarosserien 2 aus dem Tauchbecken 19 in die Auslaßkammer 15 auftauchen, sind sie praktisch völlig frei von Fremdgasen, insbesondere von Sauerstoff.
Wie bereits oben erwähnt, spielen sich in der Auslaßschleuse 9 vergleichbare Vorgänge ab, wobei allerdings der Übergang von der Inertgasatmosphäre des Trocknertunnels 8 in die Normalatmosphäre der Kühlzone 11 erfolgt. Die Auslaßschleuse 9 dient vor allem dem Zweck, möglichst wenig Inertgas in die Kühlzone 11 übertreten zu lassen, das dann für das im Trockner 6 zirkulierende Inertgas verloren wäre.
Figur 1 zeigt eine Leitung 29, die von unten her in den Trocknertunnel 8 einmündet. Über diese Leitung 29 wird dem Trocknertunnel 8 ständig ein Nebenstrom des Inertgases entnommen und einem Kondensatabscheider 30 zugeführt. Der Kondensatabscheider 30 weist ein oder mehrere gekühlte Platten auf, an denen das dem Trocknertunnel 8 entnommene Inertgas vorbeiströmt. Auskondensierbare Substanzen, insbesondere also Lösemittel, Wasser, Crack-Produkte und andere Substanzen, die bei dem Trockenvorgang im Trockner 6 aus der Beschichtung der Fahrzeugkarosserien 2 austreten, schlagen sich an den Oberflächen der gekühlten Platten als Kondensat nieder.
Soweit es sich bei diesem Niederschlag um niedrig viskose Flüssigkeiten handelt, können diese von den Platten einfach ablaufen und in geeigneter Form abgeführt werden. In vielen Fällen entstehen jedoch hoch viskose Niederschläge, die mechanisch und/oder mit Lösemittel abgereinigt werden müssen. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn die Platten innerhalb des Kondensatabscheiders 30 entweder leicht zugänglich oder leicht demontierbar sind.
Das Inertgas, das im Kondensatabscheider 30 gereinigt wurde, wird bei dem geschilderten Vorgang auf eine Temperatur gekühlt, die etwa der Temperatur des kühlen Inertgases in dem Tauchbecken 19 der Schleuse 7 entspricht. Es wird daher über eine Leitung 31, in der ein Gebläse 32 liegt, direkt in das Tauchbecken 19 der Schleuse 7 zurückgeführt. In entsprechender Weise kann auch in das Tauchbecken der Schleuse 9 gekühltes Inertgas eingebracht werden.
Der in den Figuren 4 und 5 dargestellte Ausschnitt einer Lackieranlage 101 ähnelt stark dem oben anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel. Entsprechende Teile werden daher mit demselben Bezugszeichen zuzüglich 100 gekennzeichnet. Unverändert finden sich beim Ausführungsbeispiel der Figuren 4 und 5 wieder die Spritzkabine 103, der Vortrockner 104 mit dem Heizaggregat 105 sowie die Kühlzone 111 mit dem Kühlaggregat 112. Zwischen dem Vortrockner 104 und der Kühlzone 111 liegt wiederum ein Trockner 106, dessen Trockentunnel 108 mit Inertgas angefüllt ist. Dieses Inertgas wird mit Hilfe eines Heizaggregates 110 auf die oben schon erwähnte Temperatur von 40°C bis 150°C erwärmt.
Der Trockentunnel 108 befindet sich jedoch anders als beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 nicht auf dem Höhenniveau des Vortrockners 104 bzw. der Kühlzone 111, sondern ist gegenüber diesem Niveau etwas nach oben angehoben. Die Übergabe der Fahrzeugkarosserien 102 von dem Vortrockner 104 zum Trockentunnel 108 und vom Trockentunnel 108 zur Kühlzone 111 erfolgt wieder über eine Einlaßschleuse 107 bzw. eine Auslaßschleuse 109. Beide Schleusen 107, 109 sind im wesentlichen baugleich, so daß es nachfolgend genügt, die Bauweise der Schleuse 107 näher zu erläutern.
Die Schleuse 107 umfasst wieder ein Gehäuse 113 mit einer Einlaßkammer 114 und einer Auslaßkammer 115. Die beiden Kammern 114 und 115 kommunizieren über eine großflächige Öffnung 121 in der Oberseite der Einlaßkammer bzw. der Unterseite der Auslaßkammer 115. Ein Schwenkarm 125 ist am einen Ende am Gehäuse 113 angelenkt und kann motorisch um einen Winkel von etwa 90° hin- und her verschwenkt werden. Er trägt an seinem freien Ende über eine Schwenkachse 128 wiederum ein Halterungsgestell 126 mit einer Tragplattform 127, welche die Karosserie 102 aufnehmen kann und wiederum mit einem Fördersystem versehen ist, das zu dem Fördersystem im VorTrockner 104 und in dem Trockentunnel 108 kompatibel ist. Das Halterungsgestell 126 kann mit Hilfe eines Motors um die Schwenkachse 128 um mindestens 90° verschwenkt werden.
Die Einlaßkammer 114 besitzt wieder eine durch ein Rolltor 117 verschließbare Einlaßöffnung 116.
Die Auslaßkammer 115 ist mit heißem Inertgas gefüllt, dessen Dichte geringer ist als die Dichte der Normalatmosphäre, die in der Einlaßkammer 114 vorliegt. Dies bedeutet, daß die Atmosphären in der Einlaßkammer 114 und der Auslaßkammer 115 ohne mechanische Barriere weitgehend getrennt voneinander bleiben. Die Inertgasatmosphäre in der Auslaßkammer 115 kann im wesentlichen mit der Inertgasatmosphäre im Trockentunnel 108 übereinstimmen.
Das "Einschleusen" der Fahrzeugkarosserien 102 in den Trockentunnel 108 geschieht beim Ausführungsbeispiel der Figuren 4 und 5 wie folgt:

Zunächst nimmt der Schwenkarm 125 die in Figur 4 dargestellte, annähernd horizontale Position ein. Das Traggestell 126 wird gegenüber dem Schwenkarm 125 so verdreht, daß die Tragplattform 127 horizontal steht. Nunmehr kann das Rolltor 107 geöffnet und eine Fahrzeugkarosserie 102 mit Hilfe des Fördersystemes auf die Tragplattform 127 gebracht werden. Das Rolltor 107 wird wieder geschlossen und das Halterungsgestell 126 gegen den Uhrzeigersinn um etwa 90° verdreht, so daß die Tragplattform 127 und die Karosserie 102 annähernd senkrecht stehen. Dies ist die in Figur 4 dargestellte Position. Das Heck der Fahrzeugkarosserie ragt dabei in eine entsprechende Vertiefung der Einlaßkammer 114.

Als nächstes wird der Schwenkarm 125 im Uhrzeigersinn um etwa 90° verschwenkt, ggf. begleitet von einer Schwenkbewegung des Halterungsgestells 126 um die Schwenkachse 128. Bei dieser Schwenkbewegung des Schwenkarmes 125 wird die Fahrzeugkarosserie 102 in einem Bogen nach oben in die Auslaßkammer 115 der Schleuse 107 geführt, bis schließlich eine Position erreicht ist, in welcher der Schwenkarm 125 annähernd senkrecht und die Fahrzeugkarosserie 102 annähernd waagerecht steht. Die Fahrzeugkarosserie 102 kann dann von dem Fördersystem im Trocknertunnel 108 übernommen werden.
Die Vorgänge in der Auslaßschleuse 109 laufen entsprechend in umgekehrter Reihenfolge ab.
Wie beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 wird der Inertatmosphäre des Trocknertunnels 108 ein Nebenstrom des Inertgases über eine Leitung 129 entnommen und einem Kondensatabscheider 130 zugeführt. Die in diesem Kondensatabscheider 130 ablaufenden Vorgänge sowie dessen Bauweise stimmen identisch mit den Vorgängen und der Bauweise des ersten Ausführungsbeispieles überein. Da jedoch bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 4 und 5 kein gekühltes Inertgas eingesetzt wird, muß das im Kondensatabscheider 130 abgekühlte Inertgas wieder auf die Temperatur gebracht werden, die im Trocknertunnel 108 herrscht. Hierzu wird das den Kondensatabscheider 130 verlassende Inertgas über eine Leitung 131, in der ein Gebläse 132 liegt, dem Heizaggregat 110 des Trockentunnels 108 zugeleitet.
Die Spülvorgänge beim Ausführungsbeispiel der Figuren 4 und 5 sind ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2. D. h., daß in der Einlaßkammer 114 der Schleuse 107 ein Vorspülen mit Inertgas, das ggf. auch über Düsen auf die Fahrzeugkarosserie 102 gerichtet wird, erfolgt, und daß die weitere Spülung "stufenweise" über die in der Auslaßkammer 115 herrschende Inertgasatmosphäre bis zum Eintritt in die Inertgasatmosphäre des Trockentunnels 108 erfolgt. Allerdings ist die erreichbare Spülung möglicherweise nicht so effektiv wie beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2, da eine Zone fehlt, in der besonders dichtes, da kühles Inertgas vorliegt.
In den Figuren 6a bis 6f ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Schleuse 107 dargestellt, das statt der Schleuse 7 bzw. der Schleuse 9 des Ausführungsbeispieles der Figuren 1 und 2 eingesetzt werden kann. Grundsätzlich ähnelt das Ausführungsbeispiel der Figurten 6a bis 6f demjenigen der Figuren 1 bis 3 sehr; entsprechende Teile sind daher mit demselben Bezugszeichen zuzüglich 200 gekennzeichnet.
In den Figuren 6a bis 6f sind der der Schleuse 207 vorgelagerte Vortrockner 204 sowie ein Teil des der Schleuse 207 nachgeschalteten Trockentunnels 208 angedeutet. Die Schleuse 207 selbst umfasst ein Gehäuse 213, das in eine Einlaßkammer 214, ein'Tauchbecken 219 und eine Auslaßkammer 215 unterteilt ist. Die Einlaßkammer 214 steht über eine Öffnung 216, die durch ein Rolltor 217 verschließbar ist, mit dem Vortrockner 204 in Verbindung. Die Auslaßkammer 215 kommuniziert über eine Öffnung 218, die ebenfalls ein Rolltor aufweisen kann, mit dem Trockentunnel 208.
Der direkte Atmosphärenübertritt von der Einlaßkammer 214 zur Auslaßkammer 215 wird wiederum durch eine vertikale Trennwand 222 unterbunden, die sich nach unten bis etwas unterhalb des Bodenniveaus des Vortrockners 204 bzw. des Trockentunnels 208 erstreckt. Das Tauchbecken 219 ist mit dichterem, insbesondere kälterem Inertgas gefüllt als die Auslaßkammer 215.
Der Transfermechanismus, welcher die Fahrzeugkarosserien 202 durch die Schleuse 207 hindurchbewegt, umfasst beim Ausführungsbeispiel der Figuren 6a bis 6f zwei Hubtische 240, 241, mit denen jeweils eine Tragplattform 242, 243 vertikal nach oben und unten verfahren werden kann. Die Tragplattformen 242, 243 sind wiederum mit Fördersystemen versehen, welche mit den Fördersystemen im Vortrockner 204 bzw. im Trockentunnel 208 kompatibel sind.
In der Einlaßkammer 214 der Schleuse 207 ist eine Haube 244 vertikal beweglich angeordnet, deren Ränder mit den Wänden der Einlaßkammer 214 dicht abschließen. Die Kontur der Haube 244 ist der Kontur der Fahrzeugkarosserie 202 eng angepasst.
Die Fahrzeugkarosserien 202 werden durch die Schleuse 207 in folgender Weise hindurchbewegt:

Wie in Figur 6a gezeigt, wird die Fahrzeugkarosserie 202 aus dem Vortrockner 204 bei geöffnetem Rolltor 217 durch die Einlaßöffnung 216 in die Einlaßkammer 214 der Schleuse 207 eingeschoben und gelangt dabei auf die Tragplattform 242 des Hubtisches 240, die zu diesem Zwecke angehoben ist. Nun wird die Haube 244 von oben her abgesenkt und sehr nahe an die Fahrzeugkarosserie 202 herangeführt. Die zwischenliegende Luft wird dabei weitgehend über eine in der Haube 244 vorgesehene Auslaßklappe 260 nach außen verdrängt. Nunmehr kann noch innerhalb der Einlaßkammer 215 ein Spülen mit Inertgas erfolgen, das zu diesem Zweck über Düsen gegen die Fahrzeugkarosserie 202 gerichtet wird. Die Menge an Inertgas, die in diesem Zusammenhang benötigt wird, ist jedoch sehr viel kleiner als bei den beiden zuerst beschriebenen Ausführungsbeispielen, da das zu spülende Volumen auf Grund der Haube 244 erheblich reduziert ist.

Ist dieser erste Spülvorgang in der Einlaßkammer 214 abgeschlossen, wird die Tragplattform 242 des Hubtisches 240 abgesenkt, wie dies in Figur 6c dargestellt ist. Dabei taucht die Fahrzeugkarosserie 202 in das dichte, kalte Inertgas ein, welches sich im Tauchbecken 219 befindet. In der untersten, in Figur 6c dargestellten Position liegt die Tragplattform 242 des Hubtisches 240 in gleicher Höhe wie die Tragplattform 243 des benachbarten Hubtisches 241. Die Fahrzeugkarosserie 202 kann somit, wie sich aus Figur 6d ergibt, vom Hubtisch 240 auf den Hubtisch 241 übergeben werden. Im anschließenden Schritt wird die Tragplattform 243 des Hubtisches 241 so angehoben, daß das Fördersystem der Tragplattform 243 auf gleiche Höhe wie das Fördersystem innerhalb des Trockentunnels 208 gelangt. Die Fahrzeugkarosserie 202 wird bei diesem Vorgang in die Auslaßkammer 215 der Schleuse 207 gehoben, in welcher die heiße Inertgasatmosphäre vorliegt (vgl. Figur 6e).
In einem letzten Schritt schließlich wird die Fahrzeugkarosserie 202 im Sinne des Pfeiles der Figur 6f in den Trocknertunnel 208 ausgefahren. Gleichzeitig wird die Tragplattform 242 des Hubtisches 240 wieder angehoben. Auch die Haube 244 kehrt in ihre angehobene Position zurück, so daß die Einlaßkammer 214 der Schleuse 207 mit einer neuen Fahrzeugkarosserie 202 beschickt werden kann.
Während des Anhebens der Haube 244 wird über die Auslaßklappe 260 ein Druckausgleich herbeigeführt
Die Spülvorgänge, die beim Ausführungsbeispiel der Schleuse 207 nach den Figuren 6a bis 6f ablaufen, stimmen völlig mit denjenigen überein, die oben anhand der

Figuren 3a bis 3b für die Schleuse 7 des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben wurden.
Figur 7 zeigt einen Ausschnitt aus einer Lackieranlage 301, die funktional fast völlig dem Ausführungsbeispiel der Figuren 4 und 5 entspricht. Unterschiede liegen vor allem in folgendem:

Der Schwenkarm 325 ist an einer näher zum Vortrockner 304 liegenden Wand der Einlaßschleuse 307 und an einer höheren Stelle angelenkt. Beim Einbringen der Fahrzeugkarosserie 302 in die Auslaßkammer 315 wird er gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt.
Die Stirnwände der Einlaßschleuse 307, in denen sich die Einlaßöffnung 316 und die Auslaßöffnung 318 befinden, verlaufen nicht vertikal sondern schräg, an die Form der Fahrzeugkarosserie 302 angepaßt, nach oben. Hierdurch wird das Volumen der entsprechenden Kammern 314 und 315 und damit die Menge des erforderlichen Inertgases weiter verringert.

Claims

Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen, insbesondere von lackierten Fahrzeugkarosserien, mit
a) einem Trockentunnel, dessen Innenraum mit einer Inertgasatmosphäre gefüllt ist;

b) einem Fördersystem, mit dem die Gegenstände durch den Trockentunnel bewegt werden können,

c) einer Einlaßschleuse (7; 107; 207; 307), die dem Trockentunnel (8; 108; 208; 308) vorgeschaltet ist und aufweist:
ca) eine Einlaßkammer (14; 114; 214; 314), in welche die Gegenstände (2; 102; 202; 302) über eine Einlaßöffnung (16; 116; 216; 316) einführbar sind und in der im wesentlichen die außerhalb der Vorrichtung vorliegende Normalatmosphäre herrscht;

cb) eine zweite Kammer (19; 115; 219; 319), die sich auf einem anderen Höhenniveau als die Einlaßkammer (14; 114; 214; 314) befindet, mit der sie über eine großflächige Öffnung (20; 120; 220; 320) kommuniziert, und die mit einer Inertgasatmosphäre gefüllt ist,
wobei

cc) die Normalatmosphäre und die Inertgasatmosphäre aufgrund unterschiedlicher Dichte übereinander geschichtet vorliegen;

d) einem Transfermechanismus (25 bis 28; 125 bis 128; 240 bis 243; 325 bis 328), mit dem die Gegenstände (2; 102; 202) unter einer eine Vertikalrichtungskomponente besitzenden Bewegung aus der Einlaßkammer (14; 114; 214; 314) in die zweite Kammer (19; 115; 219; 319) überführt werden können,
dadurch gekennzeichnet, dass

e) der Transfermechanismus einen Schwenkarm (25; 125; 325) umfasst, der mit einem Ende ortsfest angelenkt ist und an seinem anderen Ende eine Halteeinrichtung (26; 126; 326) für den Gegenstand (2; 102; 302) aufweist;

f) die Halteeinrichtung (26; 126; 326) mit dem Schwenkarm (25; 125; 325) gelenkig verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (19; 219; 319) auf einem niedrigeren Höhenniveau als die Einlaßkammer (14; 214; 314) angeordnet ist und das Inertgas in der zweiten Kammer (19; 219, 319) eine größere Dichte aufweist als die Normalatmosphäre.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas CO₂ ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung (30) vorgesehen ist, mit welcher das in der zweiten Kammer (19) befindliche Inertgas kühlbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (115) auf einem höheren Höhenniveau als die Einlaßkammer (114) angeordnet ist und das Inertgas in der zweiten Kammer (115) eine geringere Dichte aufweist als die Normalatmosphäre.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas Helium ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizeinrichtung (110) vorgesehen ist, mit welcher das in der zweiten Kammer (115) befindliche Inertgas auf eine höhere Temperatur bringbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuse (7; 207; 307) eine dritte Kammer (15; 215; 315) aufweist, die sich auf einem anderen Höhenniveau als die zweite Kammer (19; 219; 319) befindet, mit der sie über eine großflächige Öffnung (21; 221, 321) kommuniziert und die mit einer zweiten Inertgasatmosphäre gefüllt ist,
wobei
die erste und die zweite Inertatmosphäre aufgrund unterschiedlicher Dichte übereinander geschichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Inertgas eine kleinere Dichte aufweist als das erste Inertgas.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Inertgas Stickstoff oder Helium und das erste Inertgas CO₂ ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Inertgas Helium und das erste Inertgas Stickstoff ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung (40) und/ oder eine Heizeinrichtung vorgesehen sind, mit welcher das Inertgas in der zweiten Kammer (19; 219; 319) und der dritten Kammer (15; 215; 315) auf unterschiedliche Temperaturen gebracht werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4, 7 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas in der zweiten Kammer (19; 219; 319) und in der dritten Kammer (15; 215; 315) CO₂ oder Stickstoff ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie am Ende des Trokkentunnels (8; 108; 308) eine Auslaßschleuse (9; 109; 309) aufweist, die ähnlich wie die Einlaßschleuse (7; 107; 307) beschaffen ist, deren Atmosphären aber in umgekehrter Richtung durchlaufen werden.