EP3359898A1 - Vorrichtung zur temperierung von gegenständen sowie verfahren zur steuerung einer vorrichtung zur temperierung von gegenständen - Google Patents

Vorrichtung zur temperierung von gegenständen sowie verfahren zur steuerung einer vorrichtung zur temperierung von gegenständen

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Publication number
EP3359898A1
EP3359898A1 EP16778342.2A EP16778342A EP3359898A1 EP 3359898 A1 EP3359898 A1 EP 3359898A1 EP 16778342 A EP16778342 A EP 16778342A EP 3359898 A1 EP3359898 A1 EP 3359898A1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
temperature
air
outside air
cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16778342.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Eduard Karl Hack
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
Publication of EP3359898A1 publication Critical patent/EP3359898A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/10—Temperature; Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/12—Velocity of flow; Quantity of flow, e.g. by varying fan speed, by modifying cross flow area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C9/00—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
    • B05C9/08—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation
    • B05C9/14—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation the auxiliary operation involving heating or cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
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    • F26B23/001—Heating arrangements using waste heat
    • F26B23/002—Heating arrangements using waste heat recovered from dryer exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
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    • F26B23/02—Heating arrangements using combustion heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling the temperature of objects, in particular for drying coated vehicle bodies, with a temperature control chamber and a cooling region connected to the temperature control chamber, a temperature control device for generating tempering air, a control device and a heat exchanger.
  • the invention also relates to a method for controlling such a device for controlling the temperature of objects.
  • the invention will be described below with reference to vehicle bodies as objects. However, the invention also relates to devices for other objects that need to be tempered in a production process.
  • the term "tempering” is understood as the bringing about of a change in temperature of an object, which may be a temperature increase or a temperature reduction "tempered air” or “tempering air” is understood as meaning the temperature required for temperature control of the object has.
  • drying is intended to include all processes in which the coating of vehicle bodies, in particular a paint, is cured, either by expelling solvents or by crosslinking the coating substance or the like.
  • Tempering or drying systems are usually parts of coating or coating plants, with regard to the process management downstream of these and serve for drying, baking and / or curing of coatings or adhesives on objects. Such a tempering requires due to the size of the objects and the required temperatures significant amounts of energy. After carrying out a tempering process, the tempered objects are usually at an elevated temperature and must be cooled to manageable temperatures for further processing.
  • a "manageable temperature” is understood as meaning a temperature at which personnel can safely handle the object without further safety precautions with regard to the temperature, in most cases a manageable temperature being a hall temperature in which further processing is to take place.
  • filtered outside air can be supplied to reduce the temperature, but more or less rapid cooling of the coated objects takes place, depending on the outside temperature level, but problems can occur if the outside temperature is very low, for example, around freezing or below. It then takes place either too strong cooling of the entire intended for the temperature reduction cooling area or the available volume flow is too low.
  • the object is achieved by a device for controlling the temperature of objects according to independent claim 1.
  • the device according to the invention for tempering objects has a tempering space and a cooling area connected to the tempering space, a tempering device for producing tempering air, a control device and a heat exchanger.
  • the heat exchanger has an outside air supply line, a hot air supply line connected to the cooling area and / or the temperature control device, and a cooling air discharge line connected to the cooling area.
  • the control device is adapted to temper on the outside air supply supplied outside air supplied via the hot air supply hot air. It is thus possible to supply outside air to the heat exchanger and to temper it by means of warm air.
  • the hot air can either come from the cooling area itself, to which the outside air is to be supplied.
  • the warm air can also be formed by a temperature control device.
  • the tempering device may be a tempering device, which is already present in the device for tempering objects, for example for producing tempering air for the tempering space.
  • the tempering device can be understood as meaning, for example, a thermal post-combustion device or a heating register for individual zones of the tempering device.
  • the control device can effect the temperature control of the outside air in the heat exchanger, for example, by changing the ratio of a volume flow originating from the cooling area and a volume flow originating from the temperature control device. In this way, it is possible to effect a cooling of the conveyed from the temperature control in the cooling area objects in an energy-optimized manner.
  • the heat exchanger has a bypass line which connects the outside air supply line and the cooling air outlet.
  • the bypass line may have a control flap. It can thus be opened or closed depending on the requirement by the control device, the bypass line.
  • the controller is set up to control the bypass line as a function of the temperature of the outside air.
  • the function of the heat exchanger at appropriate temperatures such as at correspondingly high outside temperatures, be put out of force and the outside air can be introduced without temperature in the cooling range of the device for controlling the temperature of objects.
  • the heat exchanger can fully perform its function and bring the outside air to the desired, suitable for the cooling range, temperature.
  • a possible limit at which an opening of the bypass line can take place for example, in a range of 15 ° C to 17 ° C outside temperature.
  • a development of the invention can provide that the tempering air is a clean gas of a thermal afterburning, a cooling area exhaust air, a direct Temperierraumab Kunststoff and / or tempered by the temperature control Temperierraumabluft.
  • a mixture of said tempering air sources for generating a suitable temperature control of the outside air can take place.
  • An embodiment may provide that the device for controlling the temperature of objects has a supply air system for supplying supply air to the cooling area, wherein the supply air system is connected to the cooling air discharge of the heat exchanger.
  • the supply air system for example, a filtering of the outside air to be supplied to the cooling area and optionally a cooling take place.
  • the supply air system has a fan and / or a filter.
  • the heat exchanger can be designed as a plate heat exchanger. This design allows a good heat transfer between two gaseous media at the same time cost-effective design and flexible design of flow guidance.
  • the heat exchanger has a Temperier Kunststoffabtechnisch over which the heat exchanger supplied Temperier Kunststoff can be delivered.
  • the method according to the invention for controlling a device for controlling the temperature of objects can be applied to a device which has a temperature control room, a cooling area connected to the temperature control room, a temperature control device for producing tempered temperature control room air and a heat exchanger.
  • a device which has a temperature control room, a cooling area connected to the temperature control room, a temperature control device for producing tempered temperature control room air and a heat exchanger.
  • the heat exchanger has an outside air supply line, a hot air supply line connected to the cooling area and the temperature control device, and a cooling air discharge line connected to the cooling area.
  • the method comprises the following steps: determining a temperature of the outside air; Setting a temperature-controlled via the heat exchanger outside air flow through the cooling air discharge; and adjusting a volume flow ratio between the volume flow flowing from the cooling area into the heat exchanger and the volume flow flowing from the temperature control device into the heat exchanger as a function of the temperature of the outside air.
  • the method thus enables a temperature control of the outside air volume flow which takes place in a suitable manner, depending on the temperature of the outside air, in a cost-effective and simple manner.
  • a development of the method according to the invention can provide that the outside air volume flow is deflected around the heat exchanger by a bypass line in dependence on the temperature of the outside air.
  • the step of redirecting includes complete redirecting at a threshold temperature. So it can depend on the level of outside temperature Outside air to be passed through the heat exchanger or past the heat exchanger in the cooling region of the device for controlling the temperature of objects. For example, when a threshold of the outside temperature is exceeded, the outside air can be guided completely through the bypass line into the cooling area without flowing through the heat exchanger.
  • a threshold temperature may be, for example, in a range of 15 ° C to 17 ° C.
  • the single figure shows a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention for controlling the temperature of objects in the form of a dryer 100.
  • the dryer 100 has a thermally insulated dryer housing 102, in which a dryer room 104 is housed.
  • the dryer room 104 is followed by a cooling area 106.
  • motor vehicle bodies 108 are heated after a coating process in order to dry the motor vehicle bodies 108 or a coating or adhesive applied thereto.
  • drying refers to all processes in which the coating of the vehicle bodywork, in particular a lacquer, can be cured, for example by expelling water or solvents or by crosslinking the coating substance happen.
  • the motor vehicle bodies 108 are conveyed through in transit by means of a conveying system 1 not described here 10 and reach after the running in the dryer room 104 drying process in the cooling area 106, in which the tempered objects, so here the motor vehicle bodies 108, back to a be brought to manageable temperature.
  • the cooling area 106 is charged with outside air 1 12.
  • the outside air 1 12 removed, for example, from the outside of the dryer 100 is fed to a heat exchanger 16 via an outside air supply line 14.
  • the heat exchanger 1 16 is formed in the present embodiment as a plate heat exchanger. However, in addition to the particularly advantageous design of a plate heat exchanger of course other designs such as spiral heat exchangers are possible.
  • the over the outside air supply line 1 14 promoted and controllable by means of a control valve 1 15 with respect to their volume flow outside air 1 12 is supported by the heat exchanger 1 16 through a cooling air discharge 1 18.
  • the heat exchanger 1 16 there is a heat transfer from the heat exchanger 1 16 to the outside air 1 12 instead.
  • the heat exchanger 1 16 on a first hot air supply line 120 and a second hot air supply line 122.
  • the first hot air supply line 120 delivers clean gas 124, which may be generated, for example, in a thermal afterburning, to the heat exchanger 1 16.
  • clean gas 124 which may be generated, for example, in a thermal afterburning
  • the first hot air control flap 128 controls the clean gas volume flow, which enters the heat exchanger 1 16.
  • a second hot air control flap 130 together with or as an alternative to the exhaust fan 123, controls the cooling zone exhaust air volume flow entering the heat exchanger 16. After flowing through the heat exchanger 1 16, the hot air is discharged via a Temperier Kunststoffabtechnisch 132, for example, to the environment.
  • the clean gas 124 can be discharged via a clean gas discharge 134, thede Schluft 126 via ade Schluft-line 136 to the environment, each controlled by control flaps 135, 137th
  • bypass line 140 In the outside air supply line 1 14 to the heat exchanger 16 1 is a first bypass branch 138, at which a bypass line 140 branches off.
  • the bypass line 140 bridges the heat exchanger 1 16 and opens into the cooling air discharge line 1 18 at a second bypass branch 142.
  • the bypass line 140 has a bypass control valve 144, which can close and release the bypass line 140.
  • the cooling air discharge line 1 18 has a further branch 146, into which a line 148 branched off from the cooling region exhaust line 136 opens with a control flap 150
  • the cooling air outlet 1 18 opens into a supply air system 152, in which a filter 154, optionally a cooling (not shown) and a Zu Kunststoffgebläse 156 are arranged.
  • a filter 154 optionally a cooling (not shown) and a Zu Kunststoffgebläse 156 are arranged.
  • the supply air blower 156 By means of the supply air blower 156, the tempered outside air 1 18 is supplied to the cooling area 106 via a cooling area supply line 158.
  • the dryer 100 has a control device 160.
  • the control device 160 is connected to the control flaps 1 15, 128, 130, 135, 137, 150, 144 and the blowers 123, 156 and controls these depending on the design of the entire system. It can therefore be controlled by motor, for example, individual or all control valves. Likewise, the fans may be controllable or controllable in terms of speed.
  • the outside air supply line 1 14 and the second warm air supply line 122 temperature sensors 162, 164 and in the cooling area exhaust duct 121 and the cooling area supply line 158 are provided which provide corresponding data to the controller 160.
  • the dryer 100 operates as follows:
  • Cooling area exhaust air 126 is taken from cooling area 106 via cooling area exhaust air line 121, the temperature of cooling area exhaust air 126 is determined via sensor 164 and the resulting volume flow of cooling area exhaust air 126 is determined via volume flow sensor 166 and communicated to control device 160.
  • a first part of the air volume removed from the cooling area 106 can optionally be returned to the cooling area 106 as circulating air via the line 148. This can be particularly advantageous in a start-up operation.
  • a second part is supplied via the Lucas Schluft-line 136 of the environment.
  • a third part can be supplied to the heat exchanger 1 16 via the second hot air supply line 122 and used there for heating the outside air 1 12 supplied via the outside air supply line 14.
  • the second part of the cooling area exhaust air 126 delivered to the circulating air must be replenished via the fresh air supply.
  • the control device 160 determines the temperature of the outside air 1 12 via the temperature sensor 162.
  • the outside air 1 12 to be supplied is sent to the heat exchanger 1 via the outside air feed line 14 16 fed and heated there.
  • the heat exchanger 1 16 in addition to thede Schlab Kunststoff 126 additionally clean gas 124 is supplied via the first hot air supply line 120.
  • the pure gas originating from a thermal afterburning has comparatively high temperatures in the range of 150 ° C. and can be admixed with such a volume flow that the outside air 1 12 is heated countercurrently by the plate heat exchanger 16 to about 17 ° C.
  • the cooling area 106 With this temperature, the outside air 1 12 via the cooling air outlet 1 18 of the heat exchanger 1 16 of the supply air system 152 and in the course of the cooling range supply line 158, the cooling area 106 is supplied. The volume flow to the cooling area 106 is determined via the volume flow sensor 168. In this operating mode, the control flap 1 15 in the outside air supply line 1 14 is opened, the bypass control valve 144 is closed. The heating of the outside air 1 12 thus takes place with Lucas Schlab Kunststoff 126 with the addition of clean gas 124, without energy for heating from the technical supply network of the dryer 100 would be required.
  • bypass control valve 144 is opened and the control valve 1 15 in the outside air supply line 1 14 closed.
  • the outside air 1 12 is supplied in this mode of operation to the heat exchanger 1 16 around directly into the cooling air discharge 1 18 and thus the supply air system 152. There is no heating via the heat exchanger 1 16, so that a further energy saving is possible.
  • volumetric flow conditions can occur, for example, on an exemplary system:
  • the clean gas discharge 134 between 10,000 and 12,000 m 3 / h, up to 62,000 m 3 / h at the tempering air discharge and up to 60,000 m 3 / h at the cooling area exhaust pipe can be derived.
  • About the cooling air discharge 1 18 of the heat exchanger 1 16 can up to 60000 m 3 / h of the supply air system 152 and thus also the cooling area 106 are fed.
  • up to 60000 m 3 / h can be derived via the exhaust air line 121 and fed via the second hot air supply line 122 to the heat exchanger. It is envisaged that up to 2000 m 3 / h can be fed via the first hot air supply line 120 to the heat exchanger.
  • the clean gas 124 has a temperature of 150 ° C while the temperature of the refrigerator exhaust air 126 is about 30 ° C to 50 ° C.
  • the outside air supplied to the cooling area should have a temperature of about 17 ° C to 35 ° C in the cooling area supply line 158.
  • the cooling of the vehicle bodies 108 can take place almost exclusively via fresh air 1 12.
  • the cooling area 106 no or hardly any condensate is produced, since hardly any circulating air circulates through the supply / exhaust air operation and thus no enrichment takes place.
  • the otherwise necessary heating register can be omitted with appropriate control, Verrohrungs- and insulation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen, insbesondere zum Trocknen von beschichteten Fahrzeugkarosserien, mit einem Temperierraum und einem an den Temperierraum angeschlossenen Kühlbereich, einer Temperiervorrichtung zur Erzeugung von Temperierluft, einer Steuereinrichtung, und einem Wärmetauscher. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher eine Außenluftzuleitung, eine mit dem Kühlbereich und/oder der Temperiervorrichtung verbundene Warmluftzuleitung und eine mit dem Kühlbereich verbundene Kühlluftableitung aufweist, und die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, über die Außenluftzuleitung zugeführte Außenluft mit über die Warmluftzuleitung zugeführter Warmluft zu temperieren. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Vorrichtung.

Description

Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen sowie
Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen, insbesondere zum Trocknen von beschichteten Fahrzeugkarosserien, mit einem Temperierraum und einem an den Temperierraum angeschlossenen Kühlbereich, einer Temperiervorrichtung zur Erzeugung von Temperierluft, einer Steuereinrichtung und einem Wärmetauscher. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die Erfindung wird nachfolgend vorrangig unter Bezugnahme auf Fahrzeugkarosserien als Gegenstände beschrieben. Die Erfindung betrifft aber auch Vorrichtungen für andere Gegenstände, die in einem Produktionsprozess temperiert werden müssen. Unter dem Begriff „Temperieren" wird das Herbeiführen einer Temperaturänderung eines Gegenstandes verstanden. Dabei kann es sich um eine Temperaturerhöhung oder um eine Temperaturverringerung handeln. Unter„temperierter Luft" oder„Temperierluft" wird eine solche verstanden, welche die zur Temperierung des Gegenstandes erforderliche Temperatur besitzt.
In der Automobilindustrie werden häufig Fahrzeugkarosserien erwärmt, um Feuchtigkeit von den Fahrzeugkarosserien zu entfernen oder eine Beschichtung einer solchen Fahrzeugkarosserie zu trocknen. Es können selbst verständlich auch andere feuchte Gegenstände als Fahrzeugkarosserien oder die Beschichtungen anderer Gegenstände getrocknet werden. Der Begriff„Trocknen" soll alle Vorgänge umfassen, bei denen die Beschichtung von Fahrzeugkarosserien, insbesondere ein Lack, zum Aushärten gebracht wird, sei dies durch Austreiben von Lösemitteln oder durch Vernetzen der Beschichtungssubstanz oder dergleichen.
Temperier- oder Trocknungsanlagen sind meist Teile von Lackier- oder Beschichtungsan- lagen, hinsichtlich der Prozessführung diesen nachgeschaltet und dienen zum Trocknen, Einbrennen und/oder Aushärten von Beschichtungen oder Klebstoffen auf Gegenständen. Eine solche Temperieranlage benötigt aufgrund der Größe der Gegenstände und der benötigten Temperaturen erhebliche Mengen an Energie. Nach dem Durchführen eines Temperierprozesses befinden sich die temperierten Gegenstände meist auf einer erhöhten Temperatur und müssen zur weiteren Verarbeitung auf handhabbare Temperaturen gekühlt werden. Unter einer„handhabbaren Temperatur" wird vorliegend eine Temperatur verstanden, bei der Personal ohne weitere Sicherungsvorkehrungen hinsichtlich der Temperatur gefahrlos mit dem Gegenstand umgehen kann. Zumeist handelt es sich bei einer handhabbaren Temperatur um eine Hallentemperatur, in der die weitere Verarbeitung von statten gehen soll. Für die Reduzierung der Temperatur kann beispielsweise gefilterte Außenluft zugeführt werden. Je nach Außentemperaturniveau findet dann eine mehr oder weniger schnelle Abkühlung der beschichteten Gegenstände statt. Es können allerdings Probleme auftreten, wenn die Außentemperatur besonders niedrig ist und sich beispielsweise um den Gefrierpunkt oder darunter befindet. Es findet dann entweder eine zu starke Abkühlung des gesamten für die Temperaturverringerung vorgesehenen Kühlbereichs statt oder der zur Verfügung stehende Volumenstrom ist zu gering.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen, insbesondere zum Trocknen von beschichteten Fahrzeugkarosserien, mit einem energieoptimierten Kühlbereich anzugeben.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen gemäß dem unabhängigen Anspruch 10 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den entsprechenden abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen, insbesondere zum Trocknen von beschichteten Fahrzeugkarosserien, weist einen Temperierraum und einen an den Temperierraum angeschlossenen Kühlbereich, eine Temperiervorrichtung zur Erzeugung von Temperierluft, eine Steuereinrichtung und einen Wärmetauscher auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher eine Außenluftzuleitung, eine mit dem Kühlbereich und/oder der Temperiervorrichtung verbundene Warmluftzuleitung und eine mit dem Kühlbereich verbundene Kühlluftableitung aufweist. Weiter ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, über die Außenluftzuleitung zugeführte Außenluft mit über die Warmluftzuleitung zugeführter Warmluft zu temperieren. Es ist somit möglich, dem Wärmetauscher Außenluft zuzuleiten und mittels Warmluft zu temperieren. Die Warmluft kann entweder dem Kühlbereich selbst entstammen, dem die Außenluft zuzuführen ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Warmluft auch von einer Temperiervorrichtung gebildet werden. Bei der Temperiervorrichtung kann es sich um eine Temperiervorrichtung handeln, die ohnehin in der Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen vorhanden ist, beispielsweise zur Erzeugung von Temperierluft für den Temperierraum. Unter der Temperiervorrichtung kann beispielsweise eine thermische Nachverbrennungseinrichtung oder ein Heizregister für einzelne Zonen der Temperiervorrichtung verstanden sein. Die Steuereinrichtung kann die Temperierung der Außenluft in dem Wärmetauscher beispielsweise dadurch bewirken, dass sie das Verhältnis aus einem von dem Kühlbereich stammenden Volumenstrom und einem von der Temperiervorrichtung stammenden Volumenstrom verändert. Auf diese Weise ist es möglich, eine Kühlung der aus dem Temperierraum in den Kühlbereich geförderten Gegenstände auf energieoptimierte Weise zu bewirken. Die dafür unter Umständen notwendige Aufheizung der Außenluft kann mit Kühlbereichs-Abluft unter Beimischung von aus einer Temperiervorrichtung stammender Warmluft erfolgen. Es ist somit keine Energie aus einem technischen Versorgungsnetz der Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen erforderlich. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich dadurch, dass der Wärmetauscher eine Bypassleitung aufweist, welche die Außenluftzuleitung und die Kühlluftableitung verbindet. Mittels der Bypassleitung kann die Außenluft um den Wärmetauscher herum direkt in den Kühlbereich geleitet werden. Hierfür kann die Bypassleitung eine Steuerklappe aufweisen. Es kann somit je nach Anforderung durch die Steuereinrichtung die Bypassleitung geöffnet oder geschlossen werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuerung dazu eingerichtet ist, die Bypassleitung in Abhängigkeit von der Temperatur der Außenluft anzusteuern. Somit kann die Funktion des Wärmetauschers bei geeigneten Temperaturen, wie beispielsweise bei entsprechend hohen Außentemperaturen, außer Kraft gesetzt werden und die Außenluft untemperiert in den Kühlbereich der Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen eingeleitet werden. Bei entsprechend niedrigeren Außentemperaturen kann der Wärmetauscher hingegen seine Funktion vollständig ausüben und die Außenluft auf die gewünschte, für den Kühlbereich geeignete, Temperatur bringen. Eine mögliche Grenze, bei der eine Öffnung der Bypassleitung stattfinden kann, kann beispielsweise in einem Bereich von 15 °C bis 17 °C Außentemperatur liegen.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass die Temperierluft ein Reingas einer thermischen Nachverbrennung, eine Kühlbereichsabluft, eine direkte Temperierraumabluft oder/und eine durch die Temperiervorrichtung temperierte Temperierraumabluft ist. Insbesondere kann auch eine Mischung der genannten Temperierluftquellen zur Erzeugung einer geeigneten Temperierung der Außenluft erfolgen.
Eine Ausführungsform kann vorsehen, dass die Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen eine Zuluftanlage zur Zuführung von Zuluft zu dem Kühlbereich aufweist, wobei die Zuluftanlage mit der Kühlluftableitung des Wärmetauschers verbunden ist. In der Zuluftanlage kann beispielsweise eine Filterung der dem Kühlbereich zuzuführenden Außenluft sowie gegebenenfalls eine Kühlung stattfinden.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die Zuluftanlage ein Gebläse und/oder einen Filter aufweist. Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann der Wärmetauscher als Plattenwärmetauscher ausgeführt sein. Diese Bauweise ermöglicht einen guten Wärmeübergang zwischen zwei gasförmigen Medien bei gleichzeitig kostengünstiger Ausführung und flexibler Gestaltung der Strömungsführung.
Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Wärmetauscher eine Temperierluftableitung aufweist, über welche die dem Wärmetauscher zugeführte Temperierluft abgebbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen ist bei einer Vorrichtung anwendbar, die einen Temperierraum, einen an den Temperierraum angeschlossenen Kühlbereich, eine Temperiervorrichtung zur Erzeugung von temperierter Temperierraumluft und einen Wärmetauscher aufweist. Insbesondere kann es sich um eine wie vorstehend in verschiedenen Ausführungen und Weiterbildungen beschriebene Vorrichtung handeln. Der Wärmetauscher weist eine Außenluftzulei- tung, eine mit dem Kühlbereich und der Temperiervorrichtung verbundenen Warmluftzuleitung und eine mit dem Kühlbereich verbundene Kühlluftableitung auf. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bestimmen einer Temperatur der Außenluft; Einstellen eines über den Wärmetauscher temperierbaren Außenluftvolumenstroms durch die Kühlluftableitung; und Einstellen eines Volumenstrom Verhältnisses zwischen dem von dem Kühlbereich in den Wärmetauscher strömenden Volumenstrom und dem von der Temperiervorrichtung in den Wärmetauscher strömenden Volumenstrom in Abhängigkeit von der Temperatur der Außenluft. Das Verfahren ermöglicht somit eine je nach Temperatur der Außenluft geeignet stattfindende Temperierung des Außenluftvolumenstroms auf eine kostengünstige und einfache Weise.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorsehen, dass der Außen- luftvolumenstrom um den Wärmetauscher durch eine Bypassleitung in Abhängigkeit von der Temperatur der Außenluft umgelenkt wird. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Schritt des Umlenkens ein vollständiges Umlenken bei einer Schwellentemperatur umfasst. Es kann also je nach Höhe der Außentemperatur die Außenluft durch den Wärmetauscher oder an dem Wärmetauscher vorbei in den Kühlbereich der Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen geleitet werden. Beispielsweise bei Überschreiten einer Schwelle der Außentemperatur kann die Außenluft vollständig durch die Bypassleitung in den Kühlbereich ohne ein Durchströmen des Wärmetauschers geführt werden. Eine solche Schwellentemperatur kann beispielsweise in einem Bereich von 15 °C bis 17 °C liegen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, die eine schematische Darstellung eines Trockners für Fahrzeugkarosserien zeigt.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen in Form eines Trockners 100. Der Trockner 100 weist ein wärmeisoliertes Trocknergehäuse 102 auf, in dem ein Trocknerraum 104 untergebracht ist. An den Trocknerraum 104 schließt sich ein Kühlbereich 106 an. In dem Trockner 100 werden beispielhaft Kraftfahrzeugkarosserien 108 nach einem Beschichtungsprozess erhitzt, um die Kraftfahrzeugkarosserien 108 oder eine auf diese aufgebrachte Beschichtung oder Klebung zu trocknen. Wenn hier oder im Folgenden von„Trocknen" die Rede ist, so sind damit alle Vorgänge gemeint, bei denen die Beschichtung der Fahrzeugkarosserie, insbesondere ein Lack, zum Aushärten gebracht werden kann. Dies kann beispielsweise durch Austreiben von Wasser oder von Lösemitteln oder durch Vernetzung der Beschichtungssubstanz geschehen.
In dem Trocknerraum 104 werden die Kraftfahrzeugkarosserien 108 im Durchlauf mittels eines hier nicht näher beschriebenen Fördersystems 1 10 hindurchgefördert und gelangen nach dem in dem Trocknerraum 104 ablaufenden Trocknungsprozess in den Kühlbereich 106, in dem die temperierten Gegenstände, also hier die Kraftfahrzeugkarosserien 108, wieder auf eine handhabbare Temperatur gebracht werden. Für diesen Kühlvorgang wird der Kühlbereich 106 mit Außenluft 1 12 beschickt. Die beispielsweise dem Außenbereich des Trockners 100 entnommene Außenluft 1 12 wird über eine Außenluftzuleitung 1 14 einem Wärmetauscher 1 16 zugeführt.
Der Wärmetauscher 1 16 ist in der vorliegenden Ausführungsform als Plattenwärmetauscher ausgebildet. Es sind jedoch neben der besonders vorteilhaften Bauform eines Plattenwärmetauschers selbstverständlich auch andere Bauformen wie beispielsweise Spiralwärmetauscher möglich. Die über die Außenluftzuleitung 1 14 herangeförderte und mittels einer Steuerklappe 1 15 hinsichtlich ihres Volumenstroms steuerbare Außenluft 1 12 wird durch den Wärmetauscher 1 16 hindurch in eine Kühlluftableitung 1 18 gefördert. In dem Wärmetauscher 1 16 findet eine Wärmeübertragung von dem Wärmetauscher 1 16 auf die Außenluft 1 12 statt. Hierzu weist der Wärmetauscher 1 16 eine erste Warmluftzuleitung 120 sowie eine zweite Warmluftzuleitung 122 auf. Die erste Warmluftzuleitung 120 fördert Reingas 124, das beispielsweise in einer thermischen Nachverbrennung erzeugt sein kann, zu dem Wärmetauscher 1 16. Mittels eines Abluftgebläses 123 wird Kühlbereichsabluft 126 von dem Kühlbereich 106 über eine Kühlbereichs-Abluftleitung 121 zu der zweiten Warmluftzuleitung 122 und in den Wärmetauscher 1 16 gefördert. Eine erste Warmluftsteuerklappe 128 steuert den Reingasvolumenstrom, der in den Wärmetauscher 1 16 gelangt. Eine zweite Warmluftsteuerklappe 130 steuert zusammen mit oder alternativ zu dem Abluftgebläse 123 den in den Wärmetauscher 1 16 gelangenden Kühlbereichsabluft-Volumenstrom. Nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 1 16 wird die Warmluft über eine Temperierluftableitung 132 beispielsweise an die Umgebung abgeführt. Neben der Möglichkeit der Zuführung des Reingases 124 und der Kühlbereichsabluft 126 zu dem Wärmetauscher 1 16 besteht jeweils die Möglichkeit einer Abführung des Reingases 124 und der Kühlbereichsabluft 126 an die Umgebung. Das Reingas 124 kann über eine Reingasableitung 134, die Kühlbereichsabluft 126 über eine Kühlbereichsabluft-Leitung 136 an die Umgebung abgegeben werden, jeweils gesteuert über Steuerklappen 135, 137.
In der Außenluftzuleitung 1 14 zu dem Wärmetauscher 1 16 befindet sich eine erste Bypass- abzweigung 138, an der eine Bypassleitung 140 abzweigt. Die Bypassleitung 140 überbrückt den Wärmetauscher 1 16 und mündet in die Kühlluftableitung 1 18 an einer zweiten Bypassabzweigung 142. Die Bypassleitung 140 weist eine Bypasssteuerklappe 144 auf, welche die Bypassleitung 140 verschließen und freigeben kann. Die Kühlluftableitung 1 18 weist eine weitere Abzweigung 146 auf, in die eine von der Kühlbereichsabluft-Leitung 136 abzweigende Leitung 148 mit einer Steuerklappe 150 mündet
Die Kühlluftableitung 1 18 mündet in eine Zuluftanlage 152, in der eine Filterung 154, gegebenenfalls eine Kühlung (nicht abgebildet) sowie ein Zuluftgebläse 156 angeordnet sind. Mittels des Zuluftgebläses 156 wird die temperierte Außenluft 1 18 dem Kühlbereich 106 über eine Kühlbereichs-Zuleitung 158 zugeführt.
Der Trockner 100 weist eine Steuereinrichtung 160 auf. Um die Figur übersichtlich zu halten, sind keine einzelnen Steuerleitungen eingezeichnet. Die Steuereinrichtung 160 ist mit den Steuerklappen 1 15, 128, 130, 135, 137, 150, 144 sowie mit den Gebläsen 123, 156 verbunden und steuert diese je nach Auslegung der Gesamtanlage an. Es können also einzelne oder alle Steuerklappen beispielsweise motorisch ansteuerbar sein. Desgleichen können die Gebläse hinsichtlich der Drehzahl steuerbar oder regelbar sein. Des weiteren sind in der Außenluftzuleitung 1 14 und der zweiten Warmluftzuleitung 122 Temperatursensoren 162, 164 und in der Kühlbereichs-Abluftleitung 121 sowie der Kühlbereichs-Zuleitung 158 Volumenstromsensor 166, 168 vorgesehen, welche entsprechende Daten an die Steuereinrichtung 160 liefern.
Im Betrieb arbeitet der Trockner 100 wie folgt:
Dem Kühlbereich 106 wird über die Kühlbereichs-Abluftleitung 121 Kühlbereichsabluft 126 entnommen, die Temperatur der Kühlbereichsabluft 126 über den Sensor 164 und der entstehende Volumenstrom der Kühlbereichsabluft 126 über den Volumenstromsensor 166 ermittelt und der Steuereinrichtung 160 mitgeteilt.
Ein erster Teil des dem Kühlbereich 106 entnommenen Luftvolumens kann gegebenenfalls über die Leitung 148 dem Kühlbereich 106 als Umluft wieder zugeführt werden. Dies kann insbesondere in einem Anfahrbetrieb von Vorteil sein. Ein zweiter Teil wird über die Kühlbereichsabluft-Leitung 136 der Umgebung zugeführt. Ein dritter Teil kann dem Wärmetauscher 1 16 über die zweite Warmluftzuleitung 122 zugeführt werden und dort zur Erwärmung der über die Außenluftzuleitung 1 14 zugeführten Außenluft 1 12 verwendet werden. Der an die Umluft abgegebene zweite Teil der Kühlbereichsabluft 126 muss über die Frischluftzufuhr wieder ergänzt werden. Die Steuereinrichtung 160 ermittelt über den Temperatursensor 162 die Temperatur der Außenluft 1 12. Befindet sich die ermittelte Temperatur der Außenluft 1 12 unterhalb eines Grenzwertes, beispielsweise kleiner oder gleich 17 °C, wird die zuzuführende Außenluft 1 12 über die Außenluftzuleitung 1 14 dem Wärmetauscher 1 16 zugeführt und dort erwärmt. Bei geringen Außentemperaturen, beispielsweise kleiner oder gleich 15 °C, wird dem Wärmetauscher 1 16 neben der Kühlbereichsabluft 126 zusätzlich Reingas 124 über die erste Warmluftzuleitung 120 zugeführt. Das aus einer thermischen Nachverbrennung stammende Reingas weist vergleichweise hohe Temperaturen im Bereich von 150 °C auf und kann mit einem solchen Volumenstrom zugemischt werden, dass die Außenluft 1 12 im Gegenstrom von dem Plattenwärmetauscher 1 16 auf ca. 17 °C aufgeheizt wird. Mit dieser Temperatur wird die Außenluft 1 12 über die Kühlluftableitung 1 18 des Wärmetauschers 1 16 der Zuluftanlage 152 und im weiteren Verlauf über die Kühlbereichs-Zuleitung 158 dem Kühlbereich 106 zugeführt. Der Volumenzustrom zu dem Kühlbereich 106 wird über den Volumenstromsensor 168 ermittelt. In diesem Betriebsmodus ist die Steuerklappe 1 15 in der Außenluftzuleitung 1 14 geöffnet, die Bypasssteuerklappe 144 geschlossen. Die Aufheizung der Außenluft 1 12 erfolgt somit mit Kühlbereichsabluft 126 unter Beimischung von Reingas 124, ohne dass Energie zur Erwärmung aus dem technischen Versorgungsnetz des Trockners 100 erforderlich wäre.
Bei Außenlufttemperaturen größer als 17 °C wird die Bypasssteuerklappe 144 geöffnet und die Steuerklappe 1 15 in der Außenluftzuleitung 1 14 geschlossen. Die Außenluft 1 12 wird in diesem Betriebsmodus um den Wärmetauscher 1 16 herum direkt in die Kühlluftableitung 1 18 und damit der Zuluftanlage 152 zugeführt. Es erfolgt keine Erwärmung über den Wärmetauscher 1 16, sodass eine weitere Energieeinsparung möglich ist.
Im Betrieb können an einer beispielhaften Anlage beispielsweise folgende Volumenstromverhältnisse auftreten:
An der Reingasableitung 134 können zwischen 10000 und 12000 m3/h, an der Temperierluftableitung bis zu 62000 m3/h und an der Kühlbereichsabluft-Leitung bis zu 60000 m3/h abgeleitet werden. Über die Kühlluftableitung 1 18 des Wärmetauschers 1 16 können bis zu 60000 m3/h der Zuluftanlage 152 und damit auch dem Kühlbereich 106 zugeleitet werden. Entsprechend können bis zu 60000 m3/h über die Abluftleitung 121 abgeleitet und über die zweite Warmluftzuleitung 122 dem Wärmetauscher zugeleitet werden. Es ist vorgesehen, dass bis zu 2000 m3/h über die erste Warmluftzuleitung 120 dem Wärmetauscher zugeleitet werden können. Das Reingas 124 hat beispielsweise eine Temperatur von 150 °C, während die Temperatur der Kühlbereichsabluft 126 etwa 30 °C bis 50 °C beträgt. Die dem Kühlbereich zugeführte Außenluft sollte in der Kühlbereichs-Zuleitung 158 eine Temperatur von etwa 17 °C bis 35 °C aufweisen.
Durch die energieoptimierte Frischlufterwärmung kann die Kühlung der Fahrzeugkarosserien 108 nahezu ausschließlich über Frischluft 1 12 erfolgen. In dem Kühlbereich 106 fällt kein oder kaum Kondensat an, da durch den Zu-/Abluftbetrieb kaum oder keine Umluft zirkuliert und somit keine Anreicherung stattfindet. Gleichzeitig können die ansonsten notwendigen Heizregister mit entsprechendem Steuer-, Verrohrungs- und Isolierungsaufwand entfallen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (100) zur Temperierung von Gegenständen (108), insbesondere zum
Trocknen von beschichteten Fahrzeugkarosserien, mit a) einem Temperierraum (104) und einem an den Temperierraum angeschlossenen Kühlbereich (106), b) einer Temperiervorrichtung zur Erzeugung von Temperierluft, c) einer Steuereinrichtung (160), und d) einem Wärmetauscher (1 16), dadurch gekennzeichnet, dass e) der Wärmetauscher (1 16) eine Außenluftzuleitung (1 14), eine mit dem Kühlbereich (106) und/oder der Temperiervorrichtung verbundene Warmluftzuleitung (120, 122) und eine mit dem Kühlbereich (106) verbundene Kühlluftableitung (1 18) aufweist, und f) die Steuereinrichtung (160) dazu eingerichtet ist, über die Außenluftzuleitung (1 14) zugeführte Außenluft (1 12) mit über die Warmluftzuleitung (120, 122) zugeführter Warmluft (124, 126) zu temperieren.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der Wärmetauscher (1 16) eine Bypassleitung (140) aufweist, welche die Außenluftzuleitung (1 14) und die Kühlluftableitung (1 18) verbindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Bypassleitung (140) eine Steuerklappe (144) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Steuereinrichtung (160) dazu eingerichtet ist, die Bypassleitung (140) in Abhängigkeit von der Temperatur der Außenluft (1 12) anzusteuern.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Warmluft ein Rein- gas (124) einer thermischen Nachverbrennung, eine Kühlbereichsabluft (126), eine direkte Temperierraumabluft oder/und eine durch die Temperiervorrichtung temperierte Temperierraumabluft ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine Zuluftanlage (152) zur Zuführung von Zuluft zu dem Kühlbereich (106) aufweist, wobei die Zuluftanlage (152) mit der Kühlluftableitung (1 18) des Wärmetauschers (1 16) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Zuluftanlage (152) ein Gebläse (156) und/oder einen Filter (154) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher als Plattenwärmetauscher (1 16) ausgeführt ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher (1 16) eine Temperierluftableitung (132) aufweist, über welche die dem Wärmetauscher (1 16) zugeführte Warmluft (124, 126) abgebbar ist.
10. Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Temperierung von Gegenständen, wobei die Vorrichtung einen Temperierraum, einen an den Temperierraum angeschlossenen Kühlbereich, eine Temperiervorrichtung zur Erzeugung von temperierter Temperierraumluft und einen Wärmetauscher mit einer Außenluftzuleitung, einer mit dem Kühlbereich und der Temperiervorrichtung verbundenen Warmluftzuleitung und einer mit dem Kühlbereich verbundenen Kühlluftableitung umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Bestimmen einer Temperatur der Außenluft; b) Einstellen eines über den Wärmetauscher temperierbaren Außenluftvolumen- stroms durch die Kühlluftableitung; und c) Einstellen eines Volumenstromverhältnisses zwischen dem von dem Kühlbereich in den Wärmetauscher strömenden Volumenstrom und dem von der Temperiervorrichtung in den Wärmetauscher strömenden Volumenstrom in Abhängigkeit von der Temperatur der Außenluft.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, mit dem Schritt
Umlenken des Außenluftvolumenstroms um den Wärmetauscher durch eine Bypassleitung in Abhängigkeit von der Temperatur der Außenluft.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei der Schritt des Umlenkens ein vollständiges Umlenken bei einer Schwellentemperatur umfasst.
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