EP2531796B1 - Vorrichtung zum trocknen von gegenständen - Google Patents

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EP2531796B1
EP2531796B1 EP11705430.4A EP11705430A EP2531796B1 EP 2531796 B1 EP2531796 B1 EP 2531796B1 EP 11705430 A EP11705430 A EP 11705430A EP 2531796 B1 EP2531796 B1 EP 2531796B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
air
primary gas
air heat
hot
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP11705430.4A
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English (en)
French (fr)
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EP2531796A1 (de
Inventor
Apostolos Katefidis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eisenmann SE
Original Assignee
Eisenmann SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Eisenmann SE filed Critical Eisenmann SE
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/02—Heating arrangements using combustion heating
    • F26B23/022—Heating arrangements using combustion heating incinerating volatiles in the dryer exhaust gases, the produced hot gases being wholly, partly or not recycled into the drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2210/12—Vehicle bodies, e.g. after being painted

Definitions

  • Such from the market and from the DE 10 2008 012 792 A1 known dryers are used in particular for drying freshly painted vehicle bodies, but also for drying other objects.
  • Such dryers are heated by, among other things, sucking air from short tunnel sections, which are short in relation to the total length of the drying tunnel, heated in a heating unit by means of a heat exchanger and recirculated to the corresponding tunnel section.
  • the air taken from the tunnel section is mainly loaded with solvent, which is released during the drying process.
  • solvent-containing air or exhaust air will be discussed below.
  • the disposal of the solvent-containing exhaust air takes place in other known systems in a separate and independent of the heating circuits system.
  • the solvent-containing exhaust air to be disposed of is sucked off at a central outlet of the drying tunnel and fed to a thermal or regenerative afterburning, in which the solvents are burned.
  • the afterburning heat exchanger downstream in which fresh air is heated by means of the resulting hot combustion gases. This hot fresh air is then fed to the drying tunnel, whereby this is also heated.
  • the afterburning and thus the disposal of the solvent-containing exhaust air is integrated in the device of the type mentioned in the heating unit and only a portion of the tunnel section removed air recirculated as recirculated air back into the tunnel section.
  • the hot combustion gases form at least in part the hot primary gas flow which is used to heat the recirculation air. As a result, the energy contained in the hot combustion gases is effectively used to heat the dryer.
  • the heating unit comprises an exhaust air heat exchanger in which hot primary gas is conductive and in which the exhaust air is heated by hot primary gas before reaching the afterburner, the exhaust air can be preheated prior to their combustion. In this way, the energy required by the burner can be reduced, which is required to heat the solvent-containing exhaust air from its initial temperature, with which it reaches the burner, to the combustion temperature.
  • the amount of hot primary gas supplied to the exhaust air heat exchanger is adjustable by means of a first regulating flap located in a bypass line through which hot primary gas can be passed past the exhaust air heat exchanger, the extent of preheating the exhaust air can be adjusted.
  • the afterburner is a gas burner.
  • the hot primary gas flow consists solely of hot combustion gases, which are thus fully and effectively used to heat the recirculation air.
  • the gas burner is a surface burner.
  • a surface burner offers a good burning performance and does not require any additional air supply.
  • hot primary gas which has flowed through the exhaust air heat exchanger
  • the hot combustion gases can be used twice and thus particularly effectively. They then serve on the one hand for preheating the exhaust air and on the other hand for heating the circulating air.
  • the circulating air heat exchanger hot primary gas from a section of the bypass line can be fed downstream the first regulating flap is arranged. In this way, the recirculating air heat exchanger is not or only very little cooled primary gas can be supplied.
  • the section of the bypass line is arranged between the first regulating flap and a second regulating flap, the amount of primary gas for the circulating air heat exchanger can be regulated via the second regulating flap, without the position of the first regulating flap and of the exhaust air heat exchanger passing by guided part of the primary gas flow would have to be changed.
  • the heating unit comprises a fresh air heat exchanger in which hot primary gas is conductive and in the fresh air can be heated by hot primary gas
  • the primary gas can also be used to heat any fresh air required for dryer heating.
  • the primary gas flow can be used in triplicate if the heating unit comprises a fresh air heat exchanger in which hot primary gas can be conducted, which has flowed through the exhaust air heat exchanger and the recirculating air heat exchanger.
  • the fresh primary gas supplied to the fresh air heat exchanger may have previously passed through only the exhaust air heat exchanger or the recirculating air heat exchanger.
  • the fresh air heat exchanger hot Primary gas from a portion of the bypass line can be fed, which is arranged downstream of the second regulating flap.
  • Hot fresh air is supplied in particular to an inlet lock area arranged at the entrance of the drying tunnel and / or to an outlet lock area arranged at the exit of the drying tunnel, from where the hot fresh air can flow into the drying tunnel.
  • FIG. 1 10 is a total of 10 a dryer comprising an insulated housing 12 in which a drying tunnel 14 is arranged.
  • the drying tunnel 14 comprises a plurality of tunnel sections 16.1, 16.2, ..., 16.n arranged one behind the other.
  • the dryer 10 is used in particular for drying freshly painted vehicle bodies, but can also be used in its basic concept for drying any objects.
  • the vehicle bodies enter the dryer 10 at one end of the dryer 10 on a conveyor system (not shown), first pass into an inlet lock 18 and from there into the drying tunnel 14. The vehicle bodies finally exit the dryer 10 through an outlet lock 20 in the dried state, after they have passed through the tunnel sections 16.1, 16.2, ..., 16.n.
  • Each tunnel section 16.1, 16.2,..., 16.n has an air outlet 22 and an air inlet 24.
  • Each tunnel section 16.1, 16.2, ..., 16.n is also assigned its own heating unit 26, of which in FIG. 1 only the heating units 26 of the tunnel sections 16.1 and 16.2 can be seen.
  • the heating units 26 can be heated from the respective tunnel section 16.1, 16.2, ..., 16.n sucked air and be returned in a cycle through the respective air inlet 24 in the corresponding tunnel section 16.1, 16.2, ..., 16.n.
  • the returned air is e.g. guided on non-specifically illustrated nozzles on the vehicle bodies to be dried.
  • heating units 26 The structure and operation of the heating units 26 will now be described using the example of the tunnel section 16.1 associated heating unit 26.
  • the remaining heating units 26 are constructed accordingly and work in the same manner.
  • the heating unit 26 comprises a fan 28 which is arranged in a line 30 which is connected to the air outlet 22 of the tunnel section 16.1, so that solvent-containing air can be sucked out of the tunnel section 16.1.
  • This solvent-containing air is usually between about 140 ° C and 220 ° C hot.
  • the temperatures specified below relate to a drying process and a air balance, as they usually occur during drying of cataphoretic dip-coated vehicle bodies, for example. Depending on the type of varnish used, deviations upwards and downwards are possible accordingly.
  • the solvent-containing air in the tunnel section 16.1 is about 200 ° C hot.
  • the line 30 opens downstream into a distribution device 32 which divides the sucked air into an exhaust air stream and a recirculating air stream.
  • the exhaust air flows from the distributor device 32 further through a line 34 into a heat exchanger coil 36 of an exhaust air heat exchanger 38. From there it flows into a combustion chamber 40 of a thermal afterburning device 42 with a gas burner 44, which is indicated by two arrows 46 and 48.
  • a gas burner 44 a burner is used in the embodiment described here, which can be operated without the supply of additional air.
  • a surface burner has proven itself, as it is known in and of itself.
  • a forced-air burner which must be supplied with air in a known manner for operation.
  • the Solvent in the exhaust air burned as much as possible, with the primary gas hot combustion gases produced at a temperature of about 700 ° C.
  • These hot combustion gases are conducted via a feed line 50 to the exhaust air heat exchanger 38, where they heat the flowing through the heat exchanger coil 36 solvent-containing exhaust air to a temperature of about 400 ° C. At this temperature, the solvent-containing exhaust air consequently flows into the combustion chamber 40 of the thermal afterburning device 42.
  • the originally about 700 ° C hot combustion gases are cooled in the exhaust air heat exchanger 38 and leave this via a first intermediate line 52 at a temperature of about 450 ° C.
  • the combustion gases are passed into a recirculating air heat exchanger 54.
  • Whose heat exchanger coil 56 is traversed by the circulating air, which is supplied to the circulation air heat exchanger 54 via a line 56 from the manifold 32.
  • the recirculating air coming from the distributor 32 at a temperature of about 200 ° C is heated by the hot combustion gases to a temperature of about 220 ° C, the hot combustion gases in turn cooling from about 450 ° C to a temperature of about 350 ° C.
  • the approximately 220 ° C hot recirculating air flows from the heat exchanger coil 56 of the recirculating air heat exchanger 54 in a return line 58, which leads to the air inlet 24 of the tunnel section 16.1. From there, the air is guided back to the vehicle bodies to be dried.
  • the now about 350 ° C hot combustion gases flow in the heating unit 26 from the circulation air heat exchanger 54 via an intermediate line 60 in a fresh air heat exchanger 62, whose heat exchanger coil 64 is fed via a fresh air line 66 with a fan 68.
  • the fresh air in the heat exchanger coil 64 is heated to about 200 ° C, wherein the hot combustion gases in turn cool to about 80 ° C.
  • the hot fresh air leaves the fresh air heat exchanger 62 via a line 70, which leads to the entrance lock 18. From there it enters the drying tunnel 14.
  • the cooled to 80 ° C combustion gases are passed through a discharge line 72 through a condensate 74 and from there to an exhaust chimney 76. About this get the purified combustion gases into the environment.
  • the supply line 50 is connected to the exhaust air heat exchanger 38 with the discharge line 72 at the fresh air heat separator 62 via a bypass line 78 in connection.
  • This has four bypass sections 78a, 78b, 78c and 78d, wherein between the first section 78a and the second section 78b, a first regulating flap 80, between the second section 78b and the third section 78c, a second regulating flap 82 and between the third section 78c and the fourth section 78d, a third regulating flap 84 is arranged.
  • the second bypass section 78b communicates via a conduit 86 with the intermediate conduit 52 between the exhaust air heat exchanger 38 and the recirculating air heat exchanger 54 in connection.
  • the third bypass section 78c communicates via a line 88 with the intermediate line 60 between the recirculating air heat exchanger 38 and the fresh air heat exchanger 54 in connection.
  • the hot combustion gases are completely guided out of the combustion chamber 40 into the exhaust air heat exchanger 38.
  • the exhaust air is thereby preheated in the exhaust air heat exchanger 38 to 400 ° C, whereby relatively little energy is required for the gas burner 44 to heat the thus preheated exhaust air to the combustion temperature of 700 ° C.
  • the first regulating flap 80 can be opened.
  • a portion of the about 700 ° C hot combustion gases are thereby passed from the combustion chamber via the first two bypass sections 78a and 78b and the line 86 in the first intermediate line 52, where they mix with the coming of the exhaust air heat exchanger 38 combustion gases.
  • the resulting combustion gas flow has a higher temperature than the combustion gases coming from the exhaust air heat exchanger 38.
  • more energy is supplied to the recirculating air heat exchanger 54 for heating the recirculation air.
  • the proportion of the combustion gases flowing through the bypass line 78 into the intermediate line 52, and thus the energy supplied to the recirculating air heat exchanger 54 as a result of the mixing of the two gas streams, can be controlled via the opening degree of the first regulating flap 80.
  • the exhaust air in the exhaust air heat exchanger 38 is preheated when the first regulating flap 80 is opened no more to the extent as with closed first regulating flap 80.
  • the power of the gas burner 44 must be increased to reach the combustion temperature in the combustion chamber 40, which leads to a higher consumption of fuel gas for the gas burner 44.
  • the additional opening of the second regulating flap 82 in the bypass line 78 causes the hot combustion gases from the combustion chamber 40 to enter the intermediate conduit 60 where they heat the combustion gas stream coming from the recirculating air heat exchanger 54.
  • the combustion gases then flow at a higher temperature into the fresh air heat exchanger 62 than in the case of the closed second regulating flap 82.
  • the proportion of the combustion gases flowing through the bypass line 78 into the intermediate line 60, and thus the energy which is supplied to the fresh air heat exchanger 62 as a result of the mixing of the two gas streams, can here via the opening degree of the second regulating flap 82, optionally in conjunction with the opening degree of the first regulating flap 80, are controlled.
  • the opening degree of the second Regulator flap 82 of course also affects the proportion of the combustion gases flowing through the bypass line 78, which reach the first intermediate line 52, which in turn affects the temperature of the result in the recirculation heat exchanger 54 combustion gas flow.
  • regulating valves are also provided in one or both lines 86, 88.
  • a bypass flow path of combustion gases at the exhaust air heat exchanger 38 and the recirculating air heat exchanger 54 to the fresh air heat exchanger 62 or a bypass flow path of combustion gases on all three heat exchangers 38, 54 and 62 to the discharge line 72 are additionally possible ,
  • Each heating chamber 26 thus contributes both to the disposal of solvent-containing exhaust air and to heating of the dryer.
  • the entrained by the exhaust pollutants are largely converted directly into usable energy in the heating chambers 26.
  • the burner no additional fresh air must be supplied; for the combustion air or the primary gas flow directly the hot exhaust air is used.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen, insbesondere von Fahrzeugkarosserien, mit
    1. a) einem Trockentunnel, welcher in einem isolierten Gehäuse angeordnet ist;
    2. b) einer Mehrzahl von Tunnelabschnitten, welche jeweils wenigstens einen Luftauslass und wenigstens einen Lufteinlass umfassen;
    wobei
    • c) jedem Tunnelabschnitt ein Heizaggregat zugeordnet ist, welchem Luft aus dem wenigstens einen Luftauslass des Tunnelabschnitts zuführbar und in welchem eine heiße Primärgasströmung erzeugbar ist;
    • d) das heiße Primärgas in einen Umwälzluft-Wärmetauscher des Heizaggregats leitbar ist, in dem Umwälzluft durch heißes Primärgas erhitzbar ist, die dem Tunnelabschnitt wieder in einem Kreislauf über den wenigstens einen Lufteinlass zuführbar ist;
    • e) das Heizaggregat eine Verteilereinrichtung umfasst, durch welche die aus einem Tunnelabschnitt austretende Luft in einen Umwälzluftstrom und einen Abluftstrom aufteilbar ist;
    • f) das Heizaggregat eine thermische Nachverbrennungseinrichtung umfasst, welcher die Abluft zuführbar ist und durch welche die heiße Primärgasströmung erzeugbar ist.
  • Solche vom Markt her und aus der DE 10 2008 012 792 A1 bekannte Trockner werden insbesondere zum Trocknen von frisch lackierten Fahrzeugkarosserien, aber auch zum Trocknen von anderen Gegenständen verwendet. Derartige Trockner werden geheizt, indem unter anderem Luft aus gegenüber der Gesamtlänge des Trockentunnels kurzen Tunnelabschnitten abgesaugt, in einem Heizaggregat mittels eines Wärmetauschers aufgeheizt und dem entsprechenden Tunnelabschnitt wieder in einem Kreislauf zugeführt wird. Beim Trocknen von frisch lackierten Fahrzeugkarosserien ist die dem Tunnelabschnitt entnommene Luft hauptsächlich mit Lösemittel beladen, welches beim Trocknungsvorgang freigesetzt wird. In dieser Luft finden sich außerdem beim Trocknen der Fahrzeugkarosserie frei werdende Beschichtungsbestandteile; nachfolgend wird der Einfachheit halber dennoch nur von lösemittelhaltiger Luft oder Abluft gesprochen.
  • Die Entsorgung der lösemittelhaltigen Abluft erfolgt bei anderen bekannten Systemen in einem von den Heizkreisläufen unabhängigen und getrennten System. Hierzu wird die zu entsorgende lösemittelhaltige Abluft an einem zentralen Auslass des Trockentunnels abgesaugt und einer thermischen oder regenerativen Nachverbrennung zugeführt, bei welcher die Lösemittel verbrannt werden. Gegebenenfalls sind der Nachverbrennung Wärmetauscher nachgeschaltet, in denen Frischluft mittels der entstandenen heißen Verbrennungsgase aufgeheizt wird. Diese heiße Frischluft wird dann dem Trockentunnel zugeführt, wodurch dieser ebenfalls geheizt wird.
  • Die Leitungswege, um die lösemittelhaltige Abluft zur Nachverbrennung zu führen, sind dort jedoch recht lang. Da eine aufwendige Isolierung dieser Leitungen erforderlich ist, sind die hieraus resultierenden Kosten für die Anlage insgesamt verhältnismäßig hoch.
  • Hinzu kommen relativ große Energieverluste, da die heißen, sauberen Verbrennungsgase - abgesehen von ihrer Verwendung im Frischluft-Wärmetauscher - weitgehend ungenutzt über einen Kamin an die Umwelt abgegeben werden.
  • Die Nachverbrennung und damit die Entsorgung der lösemittelhaltigen Abluft wird bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art in das Heizaggregat integriert und nur ein Teil der dem Tunnelabschnitt entnommenen Luft als Umwälzluft wieder in den Tunnelabschnitt zurückgeführt. Die heißen Verbrennungsgase bilden zumindest zum Teil die heiße Primärgasströmung, welche zum Aufheizen der Umwälzluft verwendet wird. Hierdurch wird die in den heißen Verbrennungsgasen enthaltene Energie effektiv zum Heizen des Trockners genutzt.
  • Somit kann auf eine externe Nachverbrennung verzichtet werden. Dies senkt zum einen die Baukosten und erlaubt zum anderen eine kompaktere Bauweise des Trockners. Neben dem geringeren Raumbedarf des Trockners werden dadurch auch thermische Verluste reduziert.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher insbesondere die Energiebilanz nochmals verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
    • g) das Heizaggregat einen Abluft-Wärmetauscher umfasst, in welchen heißes Primärgas leitbar ist und in dem die Abluft vor Erreichen der Nachverbrennungseinrichtung durch heißes Primärgas erhitzbar ist;
    • h) die Menge von heißem Primärgas, die dem Abluft-Wärmetauscher zugeführt wird, mittels einer ersten Regulierklappe einstellbar ist;
    • i) die erste Regulierklappe in einer Bypass-Leitung angeordnet ist, durch welche heißes Primärgas an dem Abluft-Wärmetauscher vorbei geleitet werden kann.
  • Dadurch, dass das Heizaggregat einen Abluft-Wärmetauscher umfasst, in welchen heißes Primärgas leitbar ist und in dem die Abluft vor Erreichen der Nachverbrennungseinrichtung durch heißes Primärgas erhitzbar ist, kann die Abluft vor ihrer Verbrennung vorgeheizt werden. Auf diese Weise kann die vom Brenner benötigte Energie verringert werden, die erforderlich ist, um die lösemittelhaltige Abluft von ihrer Ausgangstemperatur, mit der sie zum Brenner gelangt, auf die Verbrennungstemperatur zu erhitzen.
  • Da die Menge von heißem Primärgas, die dem Abluft-Wärmetauscher zugeführt wird, mittels einer ersten Regulierklappe einstellbar ist, die in einer Bypass-Leitung angeordnet ist, durch welche heißes Primärgas an dem Abluft-Wärmetauscher vorbei geleitet werden kann, kann das Ausmaß der Vorerwärmung der Abluft eingestellt werden.
  • In der Praxis hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Nachverbrennungseinrichtung ein Gasbrenner ist.
  • Hierbei ist es im Hinblick auf den Lufthaushalt des Trockners besonders günstig, wenn der Gasbrenner ohne Zufuhr von Zusatzluft betreibbar ist. In diesem Fall besteht der heiße Primärgasstrom einzig aus heißen Verbrennungsgasen, welche somit vollständig und effektiv zum Aufheizen der Umwälzluft genutzt werden.
  • Es ist von besonderem Vorteil, wenn der Gasbrenner ein Flächenbrenner ist. Ein Flächenbrenner bietet eine gute Brennleistung und benötigt keine weitere Luftzufuhr.
  • Wenn dem Umwälzluft-Wärmetauscher heißes Primärgas zuführbar ist, welches den Abluft-Wärmetauscher durchströmt hat, können die heißen Verbrennungsgase zweifach und dadurch besonders effektiv genutzt werden. Sie dienen dann einerseits zum Vorheizen der Abluft und andererseits zum Aufheizen der Umwälzluft.
  • Für den Fall, dass die Temperatur des vom Abluft-Wärmetauscher kommenden heißen Primärgases nicht ausreicht, um die Umwälzluft auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen, ist es vorteilhaft, wenn dem Umwälzluft-Wärmetauscher heißes Primärgas aus einem Abschnitt der Bypass-Leitung zuführbar ist, der stromab der ersten Regulierklappe angeordnet ist. Auf diese Weise kann dem Umwälzluft-Wärmetauscher noch nicht oder nur sehr wenig abgekühltes Primärgas zugeführt werden.
  • Wenn der Abschnitt der Bypass-Leitung zwischen der ersten Regulierklappe und einer zweiten Regulierklappe angeordnet ist, kann die Menge von Primärgas für den Umwälzluft-Wärmetauscher über die zweite Regulierklappe reguliert werden, ohne dass hierfür die Stellung der ersten Regulierklappe und der am Abluft-Wärmetauscher vorbei geführte Teil des Primärgasstromes geändert werden müsste.
  • Wenn das Heizaggregat einen Frischluft-Wärmetaucher umfasst, in welchen heißes Primärgas leitbar ist und in dem Frischluft durch heißes Primärgas erhitzbar ist, kann das Primärgas außerdem noch dazu genutzt werden, gegebenenfalls zur Trocknerheizung benötigte Frischluft zu erhitzen.
  • Hierbei kann der Primärgasstrom dreifach genutzt werden, wenn das Heizaggregat einen Frischluft-Wärmetaucher umfasst, in welchen heißes Primärgas leitbar ist, das den Abluft-Wärmetauscher und den Umwälzluft-Wärmetauscher durchströmt hat. In Abwandlung kann das dem Frischluft-Wärmetaucher zugeführte heiße Primärgas zuvor auch lediglich den Abluft-Wärmetauscher oder den Umwälzluft-Wärmetauscher durchströmt haben.
  • Um auch die Erwärmung der Frischluft steuern zu können, ist es vorteilhaft, wenn dem Frischluft-Wärmetauscher heißes Primärgas aus einem Abschnitt der Bypass-Leitung zuführbar ist, der stromab der zweiten Regulierklappe angeordnet ist.
  • Heiße Frischluft wird insbesondere einem am Eingang des Trockentunnels angeordneten Eingangsschleusenbereich und/oder einem am Ausgang des Trockentunnels angeordneten Auslassschleusenbereich zugeführt, von wo die heiße Frischluft in den Trockentunnel einströmen kann.
  • Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:
    • Figur 1
    ein schematisches Layout eines Trockners mit einem mehrere Tunnelabschnitte umfassenden Trockentunnel, denen jeweils ein Heizaggregat zugeordnet ist;
    Figur 2
    ein in Figur 1 gezeigtes Heizaggregat in vergrößertem Maßstab.
  • In Figur 1 ist insgesamt mit 10 ein Trockner gekennzeichnet, der ein isoliertes Gehäuse 12 umfasst, in dem ein Trockentunnel 14 angeordnet ist. Der Trockentunnel 14 umfasst mehrere hintereinander angeordnete Tunnelabschnitte 16.1, 16.2, ..., 16.n.
  • Der Trockner 10 dient insbesondere zum Trocknen frisch lackierter Fahrzeugkarosserien, kann in seiner Grundkonzeption jedoch auch zum Trocknen beliebiger Gegenstände genutzt werden.
  • Die Fahrzeugkarosserien treten an einem Ende des Trockners 10 auf einem nicht dargestellten Fördersystem in den Trockner 10 ein, gelangen zunächst in eine Einlassschleuse 18 und von dort in den Trockentunnel 14. Die Fahrzeugkarosserien verlassen schließlich den Trockner 10 durch eine Auslassschleuse 20 in getrocknetem Zustand, nachdem sie die Tunnelabschnitte 16.1, 16.2, ..., 16.n durchfahren haben.
  • Jeder Tunnelabschnitt 16.1, 16.2, ..., 16.n weist einen Luftauslass 22 und einen Lufteinlass 24 auf.
  • Jedem Tunnelabschnitt 16.1, 16.2, ..., 16.n ist zudem ein eigenes Heizaggregat 26 zugeordnet, von denen in Figur 1 nur die Heizaggregate 26 der Tunnelabschnitte 16.1 und 16.2 zu erkennen sind.
  • Mittels der Heizaggregate 26 kann aus dem jeweiligen Tunnelabschnitt 16.1, 16.2, ..., 16.n angesaugte Luft angewärmt und in einem Kreislauf über den jeweiligen Lufteinlass 24 in den entsprechenden Tunnelabschnitt 16.1, 16.2, ..., 16.n zurückzugeben werden. Die zurückgegebene Luft wird z.B. über nicht eigens dargestellte Düsen auf die zu trocknenden Fahrzeugkarosserien geführt.
  • Auf diese Weise ist es möglich, in den Tunnelabschnitten 16.1, 16.2, ..., 16.n unterschiedliche Temperaturen aufrecht zu erhalten, wie dies jeweils für den Trockenvorgang am günstigsten ist.
  • Der Aufbau und die Funktionsweise der Heizaggregate 26 werden nun am Beispiel des dem Tunnelabschnitt 16.1 zugeordneten Heizaggregats 26 beschrieben. Die übrigen Heizaggregate 26 sind entsprechend aufgebaut und funktionieren in derselben Art und Weise.
  • Beim Trocknen einer sich im Tunnelabschnitt 16.1 befindlichen Fahrzeugkarosserie wird unter anderem Lösemittel freigesetzt, so dass im Tunnelabschnitt 16.1 eine Atmosphäre aus lösemittelhaltiger Luft herrscht.
  • Das Heizaggregat 26 umfasst einen Ventilator 28, der in einer Leitung 30 angeordnet ist, die mit dem Luftauslass 22 des Tunnelabschnitts 16.1 verbunden ist, so dass lösemittelhaltige Luft aus dem Tunnelabschnitt 16.1 angesaugt werden kann. Diese lösemittelhaltige Luft ist üblicherweise zwischen etwa 140°C und 220°C heiß.
  • Die nachfolgend angegebenen Temperaturen beziehen sich auf einen Trocknungsvorgang und einen Lufthaushalt, wie sie etwa beim Trocknen von mittels kataphoretischer Tauchlackierung beschichteten Fahrzeugkarosserien üblicherweise vorkommen. Hierbei sind entsprechend je nach verwendetem Lacktyp Abweichungen nach oben und unten möglich.
  • Nachstehend sei angenommen, dass die lösemittelhaltige Luft in dem Tunnelabschnitt 16.1 etwa 200°C heiß ist.
  • Die Leitung 30 mündet stromab in eine Verteilereinrichtung 32, welche die angesaugte Luft in einen Abluftstrom und einen Umwälzluftstrom aufteilt.
  • Die Abluft strömt von der Verteilereinrichtung 32 weiter durch eine Leitung 34 in eine Wärmetauscherschlange 36 eines Abluft-Wärmetauschers 38. Von dort strömt sie in eine Brennkammer 40 einer thermischen Nachverbrennungseinrichtung 42 mit einem Gasbrenner 44 ein, was durch zwei Pfeile 46 und 48 angedeutet ist. Als Gasbrenner 44 wird beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Brenner verwendet, der ohne die Zufuhr von Zusatzluft betrieben werden kann. In der Praxis hat sich hierzu ein Flächenbrenner bewährt, wie er an und für sich bekannt ist. Alternativ kann jedoch auch ein Gebläsebrenner verwendet werden, dem in bekannter Art und Weise zum Betrieb eigens Luft zugeführt werden muss.
  • In der thermischen Nachverbrennungseinrichtung 40 werden die Lösemittel in der Abluft weitestgehend verbrannt, wobei als Primärgas heiße Verbrennungsgase mit einer Temperatur von etwa 700°C entstehen. Diese heißen Verbrennungsgase werden über eine Zuführleitung 50 zum Abluft-Wärmetauscher 38 geführt, wo sie die durch dessen Wärmetauscherschlange 36 strömende lösemittelhaltige Abluft auf eine Temperatur von etwa 400°C erhitzen. Mit dieser Temperatur strömt die lösemittelhaltige Abluft folglich in die Brennkammer 40 der thermischen Nachverbrennungseinrichtung 42 ein.
  • Die ursprünglich etwa 700°C heißen Verbrennungsgase werden hingegen in dem Abluft-Wärmetauscher 38 abgekühlt und verlassen diesen über eine erste Zwischenleitung 52 mit einer Temperatur von etwa 450°C.
  • Über die Zwischenleitung 52 werden die Verbrennungsgase in einen Umwälzluft-Wärmetauscher 54 geleitet. Dessen Wärmetauscherschlange 56 wird von der Umwälzluft durchströmt, die dem Umwälzluft-Wärmetauscher 54 über eine Leitung 56 von der Verteilereinrichtung 32 zugeführt wird. Die mit einer Temperatur von etwa 200°C von der Verteileinrichtung 32 kommende Umwälzluft wird durch die heißen Verbrennungsgase auf eine Temperatur von etwa 220°C erhitzt, wobei die heißen Verbrennungsgase ihrerseits von etwa 450°C auf eine Temperatur von etwa 350°C abkühlen.
  • Die etwa 220°C heiße Umwälzluft strömt aus der Wärmetauscherschlange 56 des Umwälzluft-Wärmetauschers 54 in eine Rückführleitung 58, die zum Lufteinlass 24 des Tunnelabschnitts 16.1 führt. Von dort wird die Luft wieder zu den zu trocknenden Fahrzeugkarosserien geführt.
  • Die nunmehr etwa 350°C heißen Verbrennungsgase strömen im Heizaggregat 26 vom Umwälzluft-Wärmetauscher 54 über eine Zwischenleitung 60 in einen Frischluft-Wärmetauscher 62, dessen Wärmetauscherschlange 64 über eine Frischluftleitung 66 mit einem Ventilator 68 gespeist wird. Durch die den Frischluft-Wärmetauscher 62 durchströmenden heißen Verbrennungsgase wird die Frischluft in der Wärmetauscherschlange 64 auf etwa 200°C erhitzt, wobei sich die heißen Verbrennungsgase ihrerseits auf etwa 80°C abkühlen.
  • Die heiße Frischluft verlässt den Frischluft-Wärmetauscher 62 über eine Leitung 70, die zur Eingangsschleuse 18 führt. Von dort tritt sie in den Trockentunnel 14 ein. Die jeweilige Leitung 70 von Heizaggregaten 26, die näher an der Auslassschleuse 20 angeordnet sind, führt in entsprechender Weise zu der Auslassschleuse 20, so dass die heiße Frischluft von dort in den Trockentunnel 14 einströmen kann.
  • Die auf 80°C abgekühlten Verbrennungsgase werden über eine Abgabeleitung 72 durch einen Kondensatabscheider 74 und von dort zu einem Abluft-Kamin 76 geführt. Über diesen gelangen die gereinigten Verbrennungsgase in die Umwelt.
  • Im Heizaggregat 26 steht die Zuführleitung 50 am Abluft-Wärmetauscher 38 mit der Abgabeleitung 72 am Frischluft-Wärmeabscheider 62 über eine Bypass-Leitung 78 in Verbindung. Diese weist vier Bypass-Abschnitte 78a, 78b, 78c und 78d auf, wobei zwischen dem ersten Abschnitt 78a und dem zweiten Abschnitt 78b eine erste Regulierklappe 80, zwischen dem zweiten Abschnitt 78b und dem dritten Abschnitt 78c eine zweite Regulierklappe 82 und zwischen dem dritten Abschnitt 78c und dem vierten Abschnitt 78d eine dritte Regulierklappe 84 angeordnet ist.
  • Der zweite Bypass-Abschnitt 78b steht über eine Leitung 86 mit der Zwischenleitung 52 zwischen dem Abluft-Wärmetauscher 38 und dem Umwälzluft-Wärmetauscher 54 in Verbindung.
  • Der dritte Bypass-Abschnitt 78c steht über eine Leitung 88 mit der Zwischenleitung 60 zwischen dem Umwälzluft-Wärmetauscher 38 und dem Frischluft-Wärmetauscher 54 in Verbindung.
  • Die oben erläuterten Vorgänge und Temperaturen werden erreicht, wenn die erste Regulierklappe 80 vollständig verschlossen ist. Ergänzend sei angenommen, dass auch die zweite Regulierklappe 82 und die dritte Regulierklappe 84 vollständig geschlossen sind.
  • In diesem Fall werden die heißen Verbrennungsgase vollständig aus der Brennkammer 40 in den Abluft-Wärmetauscher 38 geführt. Die Abluft wird hierdurch im Abluft-Wärmetauscher 38 auf 400°C vorgewärmt, wodurch verhältnismäßig wenig Energie für den Gasbrenner 44 benötigt wird, um die derart vorgewärmte Abluft auf die Verbrennungstemperatur von 700°C zu erhitzen.
  • Da im Abluft-Wärmetauscher 38 jedoch alles Verbrennungsgas abkühlt, reicht die Restenergie des Verbrennungsgases auch nur aus, um die 200°C heiße Umwälzluft im Umwälzluft-Wärmetauscher 54 auf 220°C zu erhitzen. Wenn der Umwälzluft-Wärmetauscher jedoch mehr Energie benötigt, sei es auf Grund seiner Bauart oder um die Umwälzluft auf eine höhere Endtemperatur zu bringen, kann die erste Regulierklappe 80 geöffnet werden.
  • Ein Teil der etwa 700°C heißen Verbrennungsgase werden hierdurch aus der Brennkammer über die ersten beiden Bypass-Abschnitte 78a und 78b und die Leitung 86 in die erste Zwischenleitung 52 geleitet, wo sie sich mit den vom Abluft-Wärmetauscher 38 kommenden Verbrennungsgasen vermischen. Der resultierende Verbrennungsgasstrom hat eine höhere Temperatur als die vom Abluft-Wärmetauscher 38 kommenden Verbrennungsgase. Somit wird dem Umwälzluft-Wärmetauscher 54 mehr Energie für das Aufheizen der Umwälzluft zugeführt.
  • Der Anteil der über die Bypass-Leitung 78 in die Zwischenleitung 52 strömenden Verbrennungsgase und damit die Energie, die dem Umwälzluft-Wärmetauscher 54 als Ergebnis der Durchmischung der beiden Gasströme zugeführt wird, kann über den Öffnungsgrad der ersten Regulierklappe 80 gesteuert werden.
  • Im Gegenzug wird die Abluft im Abluft-Wärmetauscher 38 bei geöffneter erster Regulierklappe 80 nicht mehr in dem Maße vorgeheizt, wie bei geschlossener erster Regulierklappe 80. Somit muss die Leistung des Gasbrenners 44 erhöht werden, um in der Brennkammer 40 die Verbrennungstemperatur zu erreichen, was zu einem höheren Verbrauch an Brenngas für den Gasbrenner 44 führt.
  • In entsprechender Weise sorgt das zusätzliche Öffnen der zweiten Regulierklappe 82 in der Bypass-Leitung 78 dafür, dass die heißen Verbrennungsgase aus der Brennkammer 40 in die Zwischenleitung 60 gelangen, wo sie den Verbrennungsgasstrom erhitzen, der vom Umwälzluft-Wärmetauscher 54 kommt.
  • Die Verbrennungsgase strömen dann mit höherer Temperatur in den Frischluft-Wärmetauscher 62 als im Falle der geschlossenen zweiten Regulierklappe 82.
  • Der Anteil der über die Bypass-Leitung 78 in die Zwischenleitung 60 strömenden Verbrennungsgase und damit die Energie, die dem Frischluft-Wärmetauscher 62 als Ergebnis der Durchmischung der beiden Gasströme zugeführt wird, kann hier über den Öffnungsgrad der zweiten Regulierklappe 82, gegebenenfalls in Verbindung mit dem Öffnungsgrad der ersten Regulierklappe 80, gesteuert werden. Der Öffnungsgrad der zweiten Regulierklappe 82 beeinflusst natürlich ebenfalls den Anteil der durch die Bypass-Leitung 78 strömenden Verbrennungsgase, die zur ersten Zwischenleitung 52 gelangen, was sich wiederum auf die Temperatur des im Ergebnis zum Umwälz-Wärmetauscher 54 geführten Verbrennungsgasstromes auswirkt.
  • Durch Öffnen der dritten Regulierklappe 84 kann außerdem ein Teil der in dem dritten Bypass-Abschnitt 78c strömenden Verbrennungsgase an dem Frischluft-Wärmetauscher 62 vorbei zur Abgabeleitung 72 geführt werden. Hierdurch kann die Temperatur des Verbrennungsgasstroms, der letztendlich zum Frischluft-Wärmetauscher 62 gelangt, nochmals zu niedrigeren Temperaturen als bei geschlossener dritten Regulierklappe 84 und geöffneter ersten und zweiten Regulierklappe 80 bzw. 82 eingestellt werden.
  • Insgesamt kann durch die Bypass-Leitung 78 mit den drei Regulierklappen 80, 82 und 84 die Energie variiert und eingestellt werden, welche dem Umluft-Wärmetauscher 54 und dem Frischluft-Wärmetauscher 62 in Form von heißen Verbrennungsgasen zugeführt wird.
  • Bei einer Abwandlung sind auch in einer oder in beiden Leitungen 86, 88 Regulierklappen vorgesehen. In diesem Fall sind ergänzend ein Bypass-Strömungsweg von Verbrennungsgasen an dem Abluft-Wärmetauscher 38 und dem Umwälzluft-Wärmetauscher 54 vorbei zum Frischluft-Wärmetauscher 62 oder ein Bypass-Strömungsweg von Verbrennungsgasen an allen drei Wärmetauschern 38, 54 und 62 vorbei zur Abgabeleitung 72 möglich.
  • Jede Heizkammer 26 trägt somit sowohl zur Entsorgung lösemittelhaltiger Abluft als auch zum Heizen des Trockners bei. Die von der Abluft mitgeführten Schadstoffe werden in den Heizkammern 26 weitgehend direkt in nutzbare Energie umgewandelt. Zudem muss dem Brenner keine zusätzliche Frischluft zugeführt werden; für die Verbrennungsluft bzw. den Primärgasstrom wird direkt die heiße Abluft herangezogen.
  • Es besteht zudem die Möglichkeit, bestehende Trockner, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind und welche eine externe Nachverbrennung der Abluft umsetzten, mit Heizkammern 26, wie sie oben beschrieben wurden, nachzurüsten.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen, insbesondere von Fahrzeugkarosserien, mit
    a) einem Trockentunnel (14), welcher in einem isolierten Gehäuse (12) angeordnet ist;
    b) einer Mehrzahl von Tunnelabschnitten (16.1, 16.2, ..., 16.n), welche jeweils wenigstens einen Luftauslass (22) und wenigstens einen Lufteinlass (24) umfassen;
    wobei
    c) jedem Tunnelabschnitt (16.1, 16.2, ..., 16.n) ein Heizaggregat (26) zugeordnet ist, welchem Luft aus dem wenigstens einen Luftauslass (22) des Tunnelabschnitts (16.1, 16.2, ..., 16.n) zuführbar und in welchem eine heiße Primärgasströmung erzeugbar ist;
    d) das heiße Primärgas in einen Umwälzluft-Wärmetauscher (54) des Heizaggregats (26) leitbar ist, in dem Umwälzluft durch heißes Primärgas erhitzbar ist, die dem Tunnelabschnitt (16.1, 16.2, ..., 16.n) wieder in einem Kreislauf über den wenigstens einen Lufteinlass (24) zuführbar ist;
    e) das Heizaggregat (26) eine Verteilereinrichtung (32) umfasst, durch welche die aus einem Tunnelabschnitt (16.1, 16.2, ..., 16.n) austretende Luft in einen Umwälzluftstrom und einen Abluftstrom aufteilbar ist;
    f) das Heizaggregat (26) eine thermische Nachverbrennungseinrichtung (42) umfasst, welcher die Abluft zuführbar ist und durch welche die heiße Primärgasströmung erzeugbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    g) das Heizaggregat (26) einen Abluft-Wärmetauscher (38) umfasst, in welchen heißes Primärgas leitbar ist und in dem die Abluft vor Erreichen der Nachverbrennungseinrichtung (42) durch heißes Primärgas erhitzbar ist;
    h) die Menge von heißem Primärgas, die dem Abluft-Wärmetauscher (38) zugeführt wird, mittels einer ersten Regulierklappe (80) einstellbar ist;
    i) die erste Regulierklappe (80) in einer Bypass-Leitung (78) angeordnet ist, durch welche heißes Primärgas an dem Abluft-Wärmetauscher (38) vorbei geleitet werden kann.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverbrennungseinrichtung (42) ein Gasbrenner ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbrenner (42) ohne Zufuhr von Zusatzluft betreibbar ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbrenner (42) ein Flächenbrenner ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Umwälzluft-Wärmetauscher (54) heißes Primärgas zuführbar ist, welches den Abluft-Wärmetauscher (38) durchströmt hat.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Umwälzluft-Wärmetauscher (54) heißes Primärgas aus einem Abschnitt (78b) der Bypass-Leitung (78) zuführbar ist, der stromab der ersten Regulierklappe (80) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (78b) der Bypass-Leitung (78) zwischen der ersten Regulierklappe (80) und einer zweiten Regulierklappe (82) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizaggregat (26) einen Frischluft-Wärmetaucher (62) umfasst, in welchen heißes Primärgas leitbar ist und in dem Frischluft durch heißes Primärgas erhitzbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizaggregat (26) einen Frischluft-Wärmetaucher (62) umfasst, in welchen heißes Primärgas leitbar ist, das den Abluft-Wärmetauscher (38) und/oder den Umwälzluft-Wärmetauscher (54) durchströmt hat.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 unter Rückbezug auf Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Frischluft-Wärmetauscher (62) heißes Primärgas aus einem Abschnitt (78c) der Bypass-Leitung (78) zuführbar ist, der stromab der zweiten Regulierklappe (82) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass heiße Frischluft einem am Eingang des Trockentunnels (14) angeordneten Eingangsschleusenbereich (18) und/oder einem am Ausgang des Trockentunnels (14) angeordneten Auslassschleusenbereich (20) zuführbar ist, von wo die heiße Frischluft in den Trockentunnel (14) einströmen kann.
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