EP3494353A1 - Konditioniervorrichtung und verfahren zum konditionieren eines gasförmigen mediums sowie anlage und verfahren zum behandeln von werkstücken - Google Patents

Konditioniervorrichtung und verfahren zum konditionieren eines gasförmigen mediums sowie anlage und verfahren zum behandeln von werkstücken

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Publication number
EP3494353A1
EP3494353A1 EP17749434.1A EP17749434A EP3494353A1 EP 3494353 A1 EP3494353 A1 EP 3494353A1 EP 17749434 A EP17749434 A EP 17749434A EP 3494353 A1 EP3494353 A1 EP 3494353A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
conditioning
conditioning device
gaseous medium
protective gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17749434.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias Moll
Harald Sonner
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eisenmann SE filed Critical Eisenmann SE
Publication of EP3494353A1 publication Critical patent/EP3494353A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B16/00—Spray booths
    • B05B16/60—Ventilation arrangements specially adapted therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction

Definitions

  • the invention relates to a conditioning device for conditioning a gaseous medium to form a conditioned gaseous process medium, comprising a) an input connection unit and an output connection unit, between which a flow path for gaseous medium is formed with one or more conditioning stages, of which at least one a heat exchanger comprises; b) the heat exchanger has a heat exchanger chamber, in which a heat exchanger element is at least partially accommodated and which can be supplied to be conditioned gaseous medium, wherein there are sensitive material areas in the heat exchanger, which can be damaged by the gaseous medium.
  • the invention relates to a method for conditioning a gaseous medium and a system and a method for treating workpieces.
  • Conditioning devices of the type mentioned above are used, for example, in the automotive industry in systems for treating vehicle bodies and, in particular, in treatment booths in which coated vehicle bodies are treated as part of a painting process.
  • These include in particular paint booths, but also, for example, evaporative booths, cooling cabins and dryers, each with a treatment tunnel.
  • the tunnel air is circulated and discharged for this purpose as gaseous medium to be conditioned from the treatment tunnel and fed back to the treatment tunnel as a conditioned process medium after conditioning in a conditioning device.
  • the tunnel air contains aggressive components that are released when treating the vehicle bodies.
  • the extracted tunnel air passes through different conditioning stages in which, inter alia, aggressive components are removed and the humidity and temperature of the tunnel air are adjusted. The latter is done via heat exchangers.
  • Heat exchangers however, have sensitive areas that can be damaged by the aggressive components of the tunnel air before they are removed from the tunnel air. Such sensitive areas are present in particular at pipe joints of the heat exchanger, which are usually soldered.
  • the invention is based on the recognition that an effective protection of such sensitive areas of a heat exchanger can be achieved thereby.
  • all gases which are economically acceptable and have no undesired properties are suitable as protective gas.
  • gases which are economically acceptable and have no undesired properties are suitable as protective gas.
  • inert gases such as nitrogen or carbon dioxide can be used.
  • the existing resources are well used when gas is used from the conditioning device; this will be discussed below.
  • the protective gas could be blown directly over, for example, one or more nozzles on sensitive areas of the heat exchanger. It is more effective However, if the heat exchanger protection system comprises at least one protective housing, which surrounds one or more sensitive areas of the heat exchanger and which protective gas can be supplied via a protective gas line.
  • inert gas line is connected to the flow path or downstream of the last conditioning stage, that serving as inert gas partially conditioned gas or process medium from the Konditioniervornchtung in the protective housing can be conveyed.
  • the protective housing has at least one protective gas outlet, through which protective gas can flow into the heat exchanger chamber after flowing through the protective housing.
  • Such a heat exchanger protection system can be used particularly effectively when sensitive areas of the heat exchanger are formed by pipe joints, at which pipes or pipe sections of the heat exchanger are fluid-tightly interconnected.
  • the protective gas is particularly effective when pipes or pipe sections of the heat exchanger are welded together at pipe junctions or brazed together by soldering or brazing.
  • a connection can also be made by gluing or the like. Such joints can be effectively protected.
  • the above object is achieved in a method of conditioning a gaseous medium by using a conditioning apparatus with some or all of the features discussed.
  • a conditioning apparatus with some or all of the features discussed.
  • the above-mentioned object is achieved in that it comprises a conditioning device with some or all of the features explained.
  • the above-mentioned object is achieved by treating the workpieces in a plant with some or all of the features explained above on the plant.
  • Figure 1 shows a longitudinal section of a treatment device for treating vehicle bodies with a treatment tunnel, which is supplied by means of an air supply device conditioned process air, which was conditioned by means of a conditioning, wherein the conditioning device comprises at least one heat exchanger with a heat exchanger coil;
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of a modified conditioning device
  • FIG 3 is a detail view of part of a heat exchanger protection system according to Figures 8 to 1 1 using the example of a heat exchanger, wherein also a control device is shown;
  • Figure 4 shows the heat exchanger of Figure 3 in a plan view
  • Figure 5 is a perspective view of a modified heat exchanger.
  • Figure 6 is a detail view of a section of the heat exchanger of Figure 5;
  • FIG. 7 is a detail view of a plate heat exchanger with a heat exchanger protection system
  • FIG. 8 shows a longitudinal section of the conditioning device according to FIG. 1 with a flow layout of the heat exchanger protection system according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 9 shows a longitudinal section of the conditioning device according to FIG. 1 with flow layout of the heat exchanger protection system according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 10 shows a longitudinal section of the conditioning device according to FIG. 2 with flow layout of the heat exchanger protection system according to a third exemplary embodiment
  • Figure 1 1 is a longitudinal section of the conditioning device of Figure 2 with a flow layout of the heat exchanger protection system according to a fourth embodiment
  • FIG. 12 shows a system concept for treating vehicle bodies with two treatment tunnels arranged in parallel, each with a conditioning device, which are connected to one another;
  • FIG. 13 shows a modified plant concept for treating vehicle bodies with two treatment tunnels arranged in parallel, each with a conditioning device, which are connected to one another.
  • FIGS. 1 and 2 show two differently designed conditioning devices 10.1 and 10.2 for conditioning a gaseous medium 12 into a conditioned gaseous process medium 14.
  • a conditioning device 10 will be discussed below.
  • Such a gaseous medium 12 may, for example, contain an exhaust gas, which arises during a working process.
  • the gaseous medium 12 is, for example, at least partially exhaust air 16, which is produced in a treatment device 18 with a treatment cabin 20 of a plant designated as 22 for treating workpieces 24.
  • workpieces 24 vehicle bodies are shown.
  • the workpieces 24 may also be other workpieces and in particular cultivation or Body parts of vehicle bodies such as bumpers, side mirrors or the like act. Smaller workpieces 24 may optionally be placed on a workpiece carrier not specifically shown.
  • the treatment cabin 20 of the treatment device 18 defines a working space in the form of a treatment tunnel 26 with a tunnel entrance 26a and a tunnel exit 26b, through which the workpieces 24 to be treated are conveyed by means of a conveyor system 28, as it is known per se and not must be received further.
  • the treatment tunnel 26 has an air outlet 30 and an air inlet 32, between which the conditioning device 10 is arranged, so that exhaust air 16 sucked out of the treatment tunnel 26, promoted by the conditioning device 10 and after conditioning the treatment tunnel 26 again as process air 34 in a circuit can be supplied.
  • the returned process air 34 is guided in a manner known per se via nozzles not specifically shown on the workpieces 24 to be treated.
  • the treatment tunnel 26 may also be divided into a plurality of tunnel sections, each having a separate air outlet and air inlet, which are connected to the conditioning device 10.
  • each existing tunnel section can be assigned its own conditioning device 10, so that different temperatures and treatment conditions can be set in each tunnel section, as is the most favorable for the treatment process.
  • the conditioning device 10 comprises an input connection unit 36 and an output connection unit 38, between which a flow path for gaseous medium 12 having a plurality of conditioning stages 40 is formed, and a plurality of flow chambers 42 arranged between the conditioning stages 40.
  • six conditioning stages 40 are exemplified, which include a preheating 40.1, a first filter device 40.2, a cooling device 40.3, a Nachloom worn 40.4, a humidifier 40.5 and a second filter device 40.6.
  • the conditioning device 10 comprises a supply line 48 for gaseous medium 12 to be conditioned, which opens into the input connection unit 36 and is connected on the inlet side to the air outlet 30 of the treatment device 18.
  • a valve 50 is arranged, so that the volume flow of the exhaust air 16 to the input terminal unit 36 can be adjusted.
  • the exhaust air 16 initially flows in the input connection unit 36 into an input chamber 52.
  • the input connection unit 36 of the conditioning device 10 is also connected to a fresh air line 54, via which fresh air 56 can be conducted from a fresh air source 58 into the input chamber 52.
  • a valve 56 is arranged in the fresh air line 54, so that the volume flow of the fresh air 56 to the inlet connection unit 36 can also be adjusted.
  • the exhaust air 16 from the treatment tunnel 26 also counts that the gaseous medium 12 is admixed with a proportion of admixing gas, in the present case a proportion of fresh air 56.
  • the conditioning device 10 is therefore always flowed through by a mixture of the gaseous medium 12 and fresh air 56; for the sake of simplicity, however, only the gaseous medium 12 will be discussed below.
  • a process medium line 62 with a valve 64 leads to the air inlet 32 of the treatment device 18.
  • a secondary process medium line 66 with a valve 68 leads from the outlet connection unit 38.
  • the conditioning stages 40 are arranged in the flow direction in the sequence preheating device 40.1, first filter device 40.2, cooling device 40.3, afterheating device 40.4, humidifying device 40.5 and second filter device 40.6 the blower 46 is located between the humidifier 40.5 and the second filter 40.6.
  • the blower 46 is arranged on the output side of the conditioning device 10; In the case of a modification not specifically shown, it may also be arranged downstream of the last conditioning stage 40, ie in the present case downstream of the second filter device 40.6. All conditioning stages are arranged there in series, so that they are successively flowed through by the entire gaseous medium 12.
  • the blower 46 is arranged in the inlet chamber 52.
  • the blower 46 is arranged on the inlet side of the conditioning device 10; it may also be arranged upstream of the input chamber 52 in a modification not specifically shown. This is followed by the preheating device 40.1, the first filter device 40.2, the afterheating device 40.4 in series, so that the gaseous medium 12 completely flows through these conditioning stages 40.
  • the cooling device 40.3 and the moistening device 40.5 are arranged in the flow direction behind the afterheating device 40.4, but there in parallel, so that the flow of the gaseous medium 12 is divided after the afterheating device 40.4 and a partial flow 70.1 of the gaseous medium 12 through the cooling device 40.3 and a partial flow 70.2 of the gaseous medium 12 flows through the humidifying device 40.5. Thereafter, the partial flows 70.1, 70.2 are again combined in a mixing flow chamber 42a and the gaseous medium 12 flows through the second filter device 40.6 to the outlet connection unit 38 of the conditioning device 10.2. Upstream and downstream of the afterheating device 40.4 in the partial flow 70.2, a flow chamber 42 is provided in each case.
  • the preheating device 40.1, the cooling device 40.3 and the afterheating device 40.4 are used for tempering the gaseous medium 12 and are designed as a heat exchanger 72, as exemplified in Figures 3 and 4.
  • the heat exchanger 72 comprises a housing 76 limited by a heat exchanger chamber 76, in which a heat exchanger element is housed in the form of a total of 78 designated heat exchanger coil.
  • the heat exchanger coil 78 comprises an inflow pipe 80 and an outflow pipe 82, which can only be seen in FIG. 4, for a heat exchanger medium 84, which can be gaseous or liquid.
  • the inflow pipe 80 and the outflow pipe 82 are interconnected by a plurality of heat exchanger tubes 86 which are spaced from each other.
  • a heat exchanger element is a component of a heat exchanger, which can be flowed through by heat exchanger medium 84.
  • the heat exchanger tubes 86 have a meander-shaped course and for this purpose comprise tube sections 88 running parallel to one another in a common plane, of which two adjacent ends are alternately connected to one another by a connecting tube in the form of a U-tube 90.
  • each heat exchanger tube 86 includes four parallel tube sections 88 and three U-tubes 90.
  • the heat exchange medium 84 is supplied to the inlet tube 80 and flows from there through the heat exchanger tubes 86 into the outlet tube 82, via which the heat exchange medium 84 is then removed and its own conditioning is supplied.
  • the inflow pipe 80, the outflow pipe 82, the pipe sections 88 and the U-pipes 90 are usually made of copper and at the respective pipe joints, of which only some are designated 92, connected in a fluid-tight manner in and of itself.
  • the tubes can be soldered, for example, by soldering or brazing, with correspondingly known soft solders or brazes being used accordingly.
  • the tube junctions 92 may also be formed by welding, for example, when the tubes of the heat exchanger 72 are made of stainless steel.
  • the housing 74 has an inlet 94 and an outlet 96 for the gaseous medium 12, which are designated only in FIG. 4, so that the gaseous medium 12 to be tempered can flow through the heat exchanger chamber 76 and thereby flow over the heat exchanger tubes 86, so that it flows in usual way to the desired temperature exchange on the gaseous medium 12 can come.
  • a modified heat exchanger 72 is shown, in which the inflow pipe 80 and the outflow pipe 82 not over a plurality, but via a respective connecting pipe in Form of a 90 ° arc tube 98 are connected to each other at pipe junctions 92 via a single heat exchanger tube 86 which defines a larger number of parallel pipe sections 88 than the heat exchanger tubes 86 of the heat exchanger 72 of Figures 3 and 4.
  • the flow direction of the gaseous medium 12 perpendicular to The plane defined by the tube sections 88 is illustrated in FIG. 5 by a plurality of arrows.
  • the pipe junctions 92 define sensitive material regions in heat exchanger coils 78 which can be damaged by the gaseous medium 12.
  • the exhaust air 16 from the treatment tunnel 26, which flows through the conditioning device 10, carries aggressive components with it, which attack the pipe joints 92 of the heat exchanger coil 78 and endanger the tightness of the system.
  • a heat exchanger protection system 100 is provided.
  • This includes one or more protective housings 102, each defining a protective chamber 104 and having one or more such sensitive areas, i. in the present embodiment, one or more of the pipe joints 92, surrounded.
  • Each protective housing 102 has a protective gas inlet 106.
  • the protective gas inlet 106 is connected to an outlet connection 108a of a protective gas conduit 108, which is not shown in all figures and via which a protective gas 110 can be supplied to the protective chamber 104.
  • the protective gas line 108 At its end remote from the protective gas inlet 106, the protective gas line 108 has an input connection 108b.
  • each protective housing 102 may be connected to a separate inert gas line 108 or the inert gas line 108 may be branched into a number of distribution arms 108c, each leading to a protective housing 102; The latter is shown in FIG. 3 by the example of two protective housings 102 and two distribution arms 108c of the protective gas conduit 108.
  • sensitive areas of the heat exchanger 72 can be subjected to the protective gas 110 by means of the heat exchanger protection system 100.
  • a contact of the sensitive areas with other media can be prevented.
  • the protective housing 102 has a plurality of through holes 12 through which the pipe sections 88 of the heat exchanger coil 78 extend, so that their connecting pipes, i. in the present case, the U-tubes 90 and / or the 90 ° arc tube 98 and especially the pipe junctions 92 are arranged inside the protective housing.
  • FIG. 6 illustrates this concept using the example of the heat exchanger 72 according to FIG. 5.
  • through holes 1 12 are not sealed against the pipe sections 88 or rigidly connected thereto. This takes into account possible thermal expansions of the components, which could otherwise lead to material tensions. Rather, between the through holes 1 12 and the pipe sections 88 remains an annular gap 1 14 through which the protective gas 1 10 can flow into the heat exchanger chamber 76 of the heat exchanger 72 after flowing through the protective housing 102, where it mixes with the flowing there gaseous medium 12. If a sealing connection or at least largely sealing connection between the protective housing 102 and the pipe sections 88 is possible, the protective gas housing 102 has one or more openings 12 of the protective housing 102 or annular gaps 14 several separate shielding gas outlets. Alternatively, a static pressure in the protective housing 102 can be maintained even without further outlets.
  • a modified heat exchanger 72 is again shown, which is designed as a plate heat exchanger 1 16 and as heat exchanger elements comprises a plurality of heat exchanger medium 84 Wegströmbare heat exchanger plates 1 18 fluidly via connecting pipes 120 together and on the input side with the inflow pipe 80 and the output side with the outflow pipe 82 are connected.
  • a protective housing 102 with a protective gas inlet 106 for each connecting tube 120, with a passage opening 12 of the protective housing 102 being provided next to each connecting point 92. is present, through which a respective connecting tube 120 exits at both ends of the protective housing 102 from the associated protective housing 102.
  • this embodiment remains between a heat exchanger plate 1 18, the connecting pipe 120 connected thereto and the protective housing 102 an annular gap 122, through which protective gas 1 10 can flow out of the protective housing 102 and into the heat exchanger chamber 76 inside.
  • the protective gas 1 10 acts as a barrier gas, in the case of air as sealing air, against the gaseous medium 12 in the heat exchanger chamber 76.
  • a protective gas 1 10 of the heat exchanger protection system 100 serves conditioned process medium 14 or teilkonditio- nêts gas from the conditioning device 10th Part-conditioned gas is gas taken from the conditioning device 10 before flowing into the process medium line 62, which gas is conditioned so that it can not damage sensitive areas of the heat exchanger 72, or at least less than the gaseous medium 12.
  • FIGS. 8 to 10 show various exemplary embodiments for a flow layout of the heat exchanger protection system 100, wherein in FIGS. 8 to 10 only the basic components and components bear a reference number.
  • the input connection 108 b of the protective gas line 108 is connected to the conditioning device 10. 1 downstream of the blower 46 so that protective gas 1 10 is conveyed into the protective gas line 108 by means of the blower 46.
  • the inert gas line 108 is connected to the flow chamber 42 between the blower 46 and the second filter device 40.6.
  • the inert gas line 108 may also be connected downstream of the last conditioning stage 40, eg to the output connection unit 38 or to the process medium line 62.
  • conditioned gas ie the conditioned, gaseous process medium 14 serves as protective gas 1 10.
  • an adjustment valve 124 can be arranged in the protective gas line 108, so that the proportion of the gas flowing through the conditioning device 10.1, which is taken off as inert gas 110, can be adjusted.
  • the protective gas line 1 10 leads to the preheater 40.1, where it is connected to the local protective housings 102 of the heat exchanger protection system 100; this is not visible in FIG.
  • the inert gas line 108 is connected to the heat exchanger 72 of the input-side conditioning stage 40, regardless of whether it is cooled or heated there.
  • the gaseous medium 12 to be conditioned has the strongest aggressive and corrosive action at the entrance of the conditioning device 10, since there has not yet been any treatment of the gaseous medium 12, apart from the possible addition of fresh gas.
  • the heat exchangers 72 in subsequent conditioning stages 40 need not be integrated into the heat exchanger protection system 100; Protective housing 102 are then not provided there accordingly.
  • one or more further conditioning stages 40 in which a heat exchanger 72 is present, may also be integrated into the heat exchanger protection system 100, and the protective housings 102 there connected to the protective gas conduit 108, for which purpose the latter then branches into a corresponding number of side arms , which in turn optionally aufgabeln again in required distribution arms 108c.
  • a separate protective gas line 108 can also lead to each possible conditioning stage 40.
  • all existing conditioning stages 40 of the conditioning apparatus 10. which have heat exchangers 72, are integrated into the heat exchanger protection system 100.
  • these are the preheating device 40.1, the cooling device 40.3 and the afterheating device 40.4.
  • the side arms of the inert gas line 108 which have just been discussed above, are designated 108d.
  • the input connection 108b of the protective gas line 108 is connected to the conditioning device 10 upstream of the blower 46.
  • the inert gas line 108 is connected there to the flow chamber 42 between the afterheating device 40.4 and the humidifier 40.5.
  • a separate inert gas blower 126 is arranged in the protective line 108 so that protective gas 1 10 can be withdrawn from the conditioning device 10.2 and conveyed to the connected conditioning stages 40.
  • the inert gas blower 126 is also shown in FIG.
  • the protective gas line 108 extends between the flow chamber 42 which is arranged upstream of the afterheating device 40.4 and humidifier 40.5 and the first conditioning stage 40 in the flow direction, in this case the preheating device 40.1.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 11 shows a variant in the conditioning device 10.2, in which the inlet connection 108b of the protective gas line 108 is connected to the flow chamber 42, which is located between the afterheating device 40.4 and the local mixed flow chamber 42a.
  • the inert gas line 108 leads from there via side arms 108d to the first two conditioning stages 40, which comprise a heat exchanger 72; these are the preheating device 40.1 and the cooling device 40.3.
  • FIG. 3 additionally illustrates a control device 128 of the heat exchanger protection system 100.
  • This comprises a control unit 130, by means of which the adjustment valve 124 and / or the inert gas blower 126 can be controlled, if present.
  • the control device 128 includes sensors 132, with which predetermined properties of the protective gas 1 10 can be detected. In practice, these are moisture sensors. Data and control lines are dash-dotted lines in Figure 3 and shown without its own reference number.
  • Figures 12 and 13 show a modified system 22, which have two treatment devices 18.1 and 18.2, which can be operated in parallel. Each treatment device 18.1, 18.2 comprises its own conditioning device 10.
  • a further adjusting valve 138 may be provided upstream of the branching point, as well as in the secondary line 136.
  • the protective gas line 108 of the conditioning device 10 of the treatment device 18.1 can also branch into a plurality of such secondary lines 136, to which the conditioning device 10 of the treatment device 18.2 is connected.
  • the protective gas lines 108 of the two conditioning devices 10 of the treatment devices 18. 1 and 18. 2 have a common line section 140, so that a kind of crossover guidance of the protective gas lines 108 is established.
  • the inert gas blower 126 is arranged in this common line section 140. In this way, the protective gas 110 can be distributed from both conditioning devices 10 to the respective heat exchangers 72 or the protective housings 102 present there.
  • protective gas conditioning unit 142 may additionally be provided in protective gas line 108, with which protective gas 110 may optionally be additionally conditioned for its intended purpose.
  • the shielding gas conditioning unit 142 may be designed as a dehumidifier if the protective gas 110 of the conditioning device 10 would be removed only after the moistening device 40.5. Too moist inert gas 1 10 could unnecessarily stress the pipe joints 92. But also heating or cooling units or combinations with different acting units can be provided.

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Abstract

Eine Konditioniervorrichtung zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums (12) zu einem konditionierten gasförmigen Prozessmedium (14) umfasst eine Eingangs-Anschlusseinheit (36) und eine Ausgangs-Anschlusseinheit (38), zwischen denen ein Strömungsweg für gasförmiges Medium (12) mit einer oder mehreren Konditionierungsstufen (40) ausgebildet ist, von denen wenigstens eine einen Wärmetauscher (72) umfasst. Der Wärmetauscher (72) weist eine Wärmetauscherkammer (76) auf, in welcher ein Wärmetauscherelement (78; 118) zumindest teilweise untergebracht ist und welcher zu konditionierendes gasförmiges Medium (12) zuführbar ist, wobei es bei dem Wärmetauscher (72) empfindliche Materialbereiche gibt, welche durch das gasförmige Medium (12) geschädigt werden können. Es ist ein Wärmetauscher-Schutzsystem (100) vorgesehen, mittels welchem solche empfindlichen Bereiche des Wärmetauschers (72) mit einem Schutzgas (110) beaufschlagbar sind. Außerdem sind ein Verfahren zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums sowie eine Anlage und ein Verfahren zum Behandeln von Werkstücken angegeben.

Description

Konditioniervorrichtung und Verfahren zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums sowie Anlage und Verfahren zum Behandeln von Werkstücken
Die Erfindung betrifft eine Konditioniervorrichtung zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums zu einem konditionierten gasförmigen Prozessmedium, mit a) einer Eingangs-Anschlusseinheit und einer Ausgangs-Anschlusseinheit, zwischen denen ein Strömungsweg für gasförmiges Medium mit einer oder mehreren Konditio- nierungsstufen ausgebildet ist, von denen wenigstens eine einen Wärmetauscher um- fasst; b) der Wärmetauscher eine Wärmetauscherkammer aufweist, in welcher ein Wärmetauscherelement zumindest teilweise untergebracht ist und welcher zu konditionierendes gasförmiges Medium zuführbar ist, wobei es bei dem Wärmetauscher empfindliche Materialbereiche gibt, welche durch das gasförmige Medium geschädigt werden können.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums sowie eine Anlage und ein Verfahren zum Behandeln von Werkstücken.
Konditioniervorrichtungen der eingangs genannten Art werden zum Beispiel in der Automobilindustrie in Anlagen zum Behandeln von Fahrzeugkarosserien und dort insbesondere bei Behandlungskabinen eingesetzt, in denen beschichtete Fahrzeugkarosserien im Rahmen eines Lackierprozesses behandelt werden. Hierzu zählen insbesondere Lackierkabinen, aber auch zum Beispiel Abdunstkabinen, Kühlkabinen und Trockner, mit jeweils einem Behandlungstunnel.
Bei solchen Behandlungskabinen wird die Tunnelluft umgewälzt und hierzu als zu konditionierendes gasförmiges Medium aus dem Behandlungstunnel abgeführt und nach einer Konditionierung in einer Konditioniervorrichtung dem Behandlungstunnel als konditioniertes Prozessmedium wieder zugeführt. Die Tunnelluft enthält jedoch aggressive Bestandteile, die beim Behandeln der Fahrzeugkarosserien freigesetzt werden. In einer Kon- ditioniervorrichtung durchläuft die entnommene Tunnelluft unterschiedliche Konditionie- rungsstufen, in denen unter anderem aggressive Bestandteile entfernt und die Feuchtigkeit und Temperatur der Tunnelluft eingestellt werden. Letzteres erfolgt über Wärmetauscher.
Wärmetauscher weisen jedoch empfindliche Bereiche auf, die durch die aggressiven Bestandteile der Tunnelluft geschädigt werden können, bevor diese aus der Tunnelluft entfernt sind. Solche empfindlichen Bereiche liegen insbesondere an Rohrverbindungsstellen des Wärmetauschers vor, die meist gelötet sind.
Bauteile, die durch die aggressiven Bestandteile der Tunnelluft angegriffen werden, müssen daher häufig bereits nach kurzer Betriebszeit ausgetauscht werden, was die Kosten in die Höhe treibt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Konditioniervorrichtung und ein Verfahren zum Konditi- onieren eines gasförmigen Mediums sowie eine Anlage und ein Verfahren zum Behandeln von Werkstücken bereitzustellen, welche diesen Gedanken Rechnung trägt.
Diese Aufgabe wird bei einer Konditioniervorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, das c) ein Wärmetauscher-Schutzsystem vorgesehen ist, mittels welchem solche empfindlichen Bereiche des Wärmetauschers mit einem Schutzgas beaufschlagbar sind.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass hierdurch ein effektiver Schutz von solchen empfindlichen Bereichen eines Wärmetauschers erreicht werden kann. Als Schutzgas kommen grundsätzlich alle Gase in Frage, welche wirtschaftlich tragbar sind und keine unerwünschten Eigenschaften haben. Beispielsweise können aus externen Quellen Druckluft, aber auch Inertgase wie Stickstoff oder Kohlendioxid verwendet werden. Die vorhandenen Ressourcen werden gut genutzt, wenn Gas aus der Konditioniervorrichtung genutzt wird; hierauf wird weiter unten eingegangen.
Als einfachste Variante könnte das Schutzgas direkt über beispielsweise eine oder mehrere Düsen auf empfindliche Bereiche des Wärmetauschers geblasen werden. Effektiver ist es jedoch, wenn das Wärmetauscher-Schutzsystem wenigstens ein Schutzgehäuse umfasst, welche einen oder mehrere empfindliche Bereiche des Wärmetauschers umgibt und welchem Schutzgas über eine Schutzgasleitung zuführbar ist.
Besonders ressourcenschonend ist es, wenn die Schutzgasleitung derart an den Strömungsweg oder stromab der letzten Konditionierungsstufe angeschlossen ist, dass als Schutzgas dienendes teilkonditioniertes Gas oder Prozessmedium aus der Konditioniervornchtung in das Schutzgehäuse förderbar ist.
Vorteilhaft weist das Schutzgehäuse wenigstens einen Schutzgas-Auslass auf, durch welchen Schutzgas nach Durchströmen des Schutzgehäuses in die Wärmetauscherkammer strömen kann. Auf diese Weise wird das Schutzgas in der Konditioniervornchtung gleichsam umgewälzt und kann so wieder zum konditionierten Prozessmedium beitragen.
Damit der Volumenstrom des Schutzgases eingestellt werden kann, ist es günstig, wenn in der Schutzgasleitung ein Schutzgasgebläse und/oder ein Einstellventil angeordnet sind.
Ein derartiges Wärmetauscher-Schutzsystem kann besonders wirksam eingesetzt werden, wenn empfindliche Bereiche des Wärmetauschers durch Rohrverbindungsstellen gebildet sind, an denen Rohre oder Rohrabschnitte des Wärmetauschers fluiddicht miteinander verbunden sind.
Besonders gut wirkt die Schutzgasbeaufschlagung, wenn an Rohrverbindungsstellen Rohre oder Rohrabschnitte des Wärmetauschers miteinander verschweißt oder durch Weichlöten oder Hartlöten miteinander verlötet sind. Eine Verbindung kann auch durch Kleben oder dergleichen erfolgen. Solche Verbindungsstellen können effektiv geschützt werden.
Wenn mehrere Konditionierungsstufen vorhanden sind, die einen Wärmetauscher umfassen, ist es günstig, wenn diese Wärmetauscher in das Wärmetauscher-Schutzsystem eingebunden sind.
Die oben genannte Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums dadurch gelöst, dass eine Konditioniervornchtung mit einigen oder allen der erläuterten Merkmale verwendet wird. Bei einer Anlage zum Behandeln von Werkstücken wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass sie eine Konditioniervorrichtung mit einigen oder allen der erläuterten Merkmale umfasst.
Bei einem Verfahren zum Behandeln von Werkstücken wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Werkstücke in einer Anlage mit einigen oder allen der oben zu Anlage erläuterten Merkmale behandelt werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt einer Behandlungseinrichtung zum Behandeln von Fahrzeug karosserien mit einem Behandlungstunnel, dem mittels einer Luftversorgungseinrichtung konditionierte Prozessluft zugeführt wird, welche mittels einer Konditioniervorrichtung konditioniert wurde, wobei die Konditioniervorrichtung mindestens einen Wärmetauscher mit einer Wärmetauscherschlange umfasst;
Figur 2 einen Längsschnitt einer abgewandelten Konditioniervorrichtung;
Figur 3 eine Detailansicht eines Teils eines Wärmetauscher-Schutzsystems nach den Figuren 8 bis 1 1 am Beispiel eines Wärmetauschers, wobei außerdem eine Steuer einrichtung gezeigt ist;
Figur 4 den Wärmetauscher nach Figur 3 in einer Draufsicht- Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Wärmetauschers; Figur 6 eine Detailansicht eines Ausschnitts des Wärmetauschers von Figur 5;
Figur 7 eine Detailansicht eines Plattenwärmetauschers mit einem Wärmetauscher- Schutzsystem
Figur 8 einen Längsschnitt der Konditioniervorrichtung nach Figur 1 mit einem Strömungs-Layout des Wärmetauscher-Schutzsystems gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel; Figur 9 einen Längsschnitt der Konditioniervorrichtung nach Figur 1 mit Strömungs- Layout des Wärmetauscher-Schutzsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Figur 10 einen Längsschnitt der Konditioniervorrichtung nach Figur 2 mit Strömungs- Layout des Wärmetauscher-Schutzsystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
Figur 1 1 einen Längsschnitt der Konditioniervorrichtung nach Figur 2 mit einem Strömungs-Layout des Wärmetauscher-Schutzsystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
Figur 12 ein Anlagenkonzept zum Behandeln von Fahrzeugkarosserien mit zwei parallel angeordneten Behandlungstunneln mit jeweils einer Konditioniervorrichtung, welche miteinander verbunden sind;
Figur 13 ein abgewandeltes Anlagenkonzept zum Behandeln von Fahrzeugkarosserien mit zwei parallel angeordneten Behandlungstunneln mit jeweils einer Konditioniervorrichtung, welche miteinander verbunden sind.
Zunächst wird auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen, welche zwei unterschiedlich konzeptionierte Konditioniervorrichtungen 10.1 und 10.2 zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums 12 zu einem konditionierten gasförmigen Prozessmedium 14 zeigen. Allgemein wird nachfolgend von einer Konditioniervorrichtung 10 gesprochen.
Ein solches gasförmiges Medium 12 kann beispielsweise ein Abgas enthalten, welches bei einem Arbeitsprozess entsteht. Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das gasförmige Medium 12 beispielhaft zumindest teilweise Abluft 16 die in einer Behandlungseinrichtung 18 mit einer Behandlungskabine 20 einer insgesamt mit 22 bezeichneten Anlage zum Behandeln von Werkstücken 24 entsteht.
Als Beispiel für Werkstücke 24 sind jeweils Fahrzeugkarosserien gezeigt. Bei den Werkstücken 24 kann es sich aber auch um andere Werkstücke und insbesondere um Anbau- oder Aufbauteile von Fahrzeugkarosserien wie Stoßfänger, Seitenspiegel oder dergleichen handeln. Kleinere Werkstücke 24 können gegebenenfalls auf einem nicht eigens gezeigten Werkstückträger angeordnet werden.
Die Behandlungskabine 20 der Behandlungseinrichtung 18 begrenzt einen Arbeitsraum in Form eines Behandlungstunnels 26 mit einem Tunneleingang 26a und einen Tunnelausgang 26b, durch den die zu behandelnden Werkstücke 24 mittels eines Fördersystems 28 hindurch gefördert werden, wie es an und für sich bekannt ist und auf welches nicht weiter eingegangen werden muss.
Der Behandlungstunnel 26 weist einen Luftauslass 30 und einen Lufteinlass 32 auf, zwischen denen die Konditioniervorrichtung 10 angeordnet ist, so dass Abluft 16 aus dem Behandlungstunnel 26 angesaugt, durch die Konditioniervorrichtung 10 gefördert und nach erfolgter Konditionierung dem Behandlungstunnel 26 wieder als Prozessluft 34 in einem Kreislauf zugeführt werden kann. Die zurückgegebene Prozessluft 34 wird in an und für sich bekannter Art und Weise über nicht eigens dargestellte Düsen auf die zu behandelnden Werkstücke 24 geführt.
Auf diese Weise ist es möglich, in dem Behandlungstunnel 26 die für eine effektive Behandlung erforderliche Temperatur und Behandlungsbedingungen aufrechtzuerhalten. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann der Behandlungstunnel 26 auch in mehrere Tunnelabschnitte unterteilt sein, welche jeweils einen gesonderten Luftauslass und Lufteinlass aufweisen, die mit der Konditioniervorrichtung 10 verbunden sind. Gegebenenfalls kann auch jedem vorhandenem Tunnelabschnitt eine eigene Konditioniervorrichtung 10 zugeordnet sein, so dass in jedem Tunnelabschnitt unterschiedliche Temperaturen und Behandlungsbedingungen eingestellt werden können, wie dies jeweils für den Behandlungsvorgang am günstigsten ist.
Die Konditioniervorrichtung 10 umfasst eine Eingangs-Anschlusseinheit 36 und eine Aus- gangs-Anschlusseinheit 38, zwischen denen ein Strömungsweg für gasförmiges Medium 12 mit mehreren Konditionierungsstufen 40 ausgebildet ist, und mehrere zwischen den Konditionierungsstufen 40 angeordnete Strömungskammern 42. Bei den Ausführungsbei- spielen gemäß den Figuren 1 und 2 sind beispielhaft sechs Konditionierungsstufen 40 vorhanden, die eine Vorheizeinrichtung 40.1 , eine erste Filtereinrichtung 40.2, eine Kühlungseinrichtung 40.3, eine Nachheizeinrichtung 40.4, eine Befeuchtungseinrichtung 40.5 und eine zweite Filtereinrichtung 40.6 umfassen.
Die Konditioniervorrichtung 10 umfasst eine Zuführleitung 48 für zu konditionierendes gasförmiges Medium 12, welche in die Eingangs-Anschlusseinheit 36 mündet und ein- gangsseitig mit dem Luftauslass 30 der Behandlungseinrichtung 18 verbunden ist. In der Zuführleitung 48 ist ein Ventil 50 angeordnet, so dass der Volumenstrom der Abluft 16 zur Eingangs-Anschlusseinheit 36 eingestellt werden kann.
Die Abluft 16 strömt in der Eingangs-Anschlusseinheit 36 zunächst in eine Eingangskammer 52. Die Eingangs-Anschlusseinheit 36 der Konditioniervorrichtung 10 ist außerdem mit einer Frischluftleitung 54 verbunden, über welche Frischluft 56 aus einer Frischluftquelle 58 in die Eingangskammer 52 geführt werden kann. In der Frischluftleitung 54 ist ein Ventil 56 angeordnet, so dass auch der Volumenstrom der Frischluft 56 zur Eingangs- Anschlusseinheit 36 eingestellt werden kann. Zum Konditioniervorgang für das gasförmige Medium 12, d.h. vorliegende die Abluft 16 aus dem Behandlungstunnel 26 zählt folglich auch, dass dem gasförmigen Medium 12 ein Anteil eines Zumischgases, im vorliegenden Fall also ein Anteil an Frischluft 56, zugemischt wird. Die Konditioniervorrichtung 10 wird folglich in der Regel immer von einem Gemisch aus dem gasförmigen Medium 12 und Frischluft 56 durchströmt; der Einfachheit halber wird im Weiteren dennoch nur von dem gasförmigen Medium 12 gesprochen.
Von der Ausgangs-Anschlusseinheit 38 der Konditioniervorrichtung 10 führt eine Prozessmediumleitung 62 mit einem Ventil 64 zum Lufteinlass 32 der Behandlungseinrichtung 18. Außerdem führt eine Neben-Prozessmediumleitung 66 mit einem Ventil 68 von der Ausgangs-Anschlusseinheit 38 ab.
Bei der in Figur 1 gezeigten Konditionierungsvorrichtung 10.1 sind nach der Eingangskammer 52 die Konditionierungsstufen 40 in Strömungsrichtung in der Abfolge Vorheizeinrichtung 40.1 , erste Filtereinrichtung 40.2, Kühlungseinrichtung 40.3, Nachheizeinrichtung 40.4, Befeuchtungseinrichtung 40.5 und zweite Filtereinrichtung 40.6 angeordnet, wobei sich das Gebläse 46 zwischen der Befeuchtungseinrichtung 40.5 und der zweiten Filtereinrichtung 40.6 befindet. Allgemein ausgedrückt, ist das Gebläse 46 dort ausgangsseitig der Konditioniervorrichtung 10 angeordnet; es kann bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung auch stromab der letzten Konditionierungsstufe 40, d.h. vorliegend stromab der zweiten Filtereinrichtung 40.6 angeordnet sein. Alle Konditionierungsstufen sind dort in Reihe angeordnet, so dass sie aufeinanderfolgend von dem gesamten gasförmigen Medium 12 durchströmt werden.
Bei der in Figur 2 gezeigten Konditionierungsvorrichtung 10.2 ist das Gebläse 46 in der Eingangskammer 52 angeordnet. Allgemein ausgedrückt ist das Gebläse 46 dort ein- gangsseitig der Konditioniervorrichtung 10 angeordnet; es kann bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung auch stromauf der Eingangskammer 52 angeordnet sein. Dann folgen die Vorheizeinrichtung 40.1 , die erste Filtereinrichtung 40.2, die Nachheizeinrichtung 40.4 in Reihe, so dass das gasförmige Medium 12 diese Konditionierungsstufen 40 vollständig durchströmt. Die Kühlungseinrichtung 40.3 und die Befeuchtungseinrichtung 40.5 sind in Strömungsrichtung hinter der Nachheizeinrichtung 40.4, dort jedoch parallel angeordnet, so dass das der Strom des gasförmige Mediums 12 nach der Nachheizeinrichtung 40.4 aufgeteilt wird und ein Teilstrom 70.1 des gasförmigen Mediums 12 durch die Kühlungseinrichtung 40.3 und ein Teilstrom 70.2 des gasförmigen Mediums 12 durch die Befeuchtungseinrichtung 40.5 strömt. Hiernach werden die Teilströme 70.1 , 70.2 wieder in einer Misch-Strömungskammer 42a vereinigt und das gasförmige Medium 12 strömt durch die zweite Filtereinrichtung 40.6 zur Ausgangs-Anschlusseinheit 38 der Konditionierungsvorrichtung 10.2. Stromauf und stromab der Nachheizeinrichtung 40.4 im Teilstrom 70.2 ist jeweils eine Strömungskammer 42 vorgesehen.
Die Vorheizeinrichtung 40.1 , die Kühlungseinrichtung 40.3 und die Nachheizeinrichtung 40.4 dienen zum Temperieren des gasförmigen Mediums 12 und sind als Wärmetauscher 72 konzipiert, wie es in den Figuren 3 und 4 beispielhaft veranschaulicht ist.
Der Wärmetauscher 72 umfasst eine von einem Gehäuse 74 begrenzte Wärmetauscherkammer 76, in welcher ein Wärmetauscherelement in Form einer insgesamt mit 78 bezeichneten Wärmetauscherschlange untergebracht ist. Die Wärmetauscherschlange 78 umfasst ein Zuströmrohr 80 und ein nur in Figur 4 zu erkennendes Abströmrohr 82 für ein Wärmetauschermedium 84, das gasförmig oder flüssig sein kann. Das Zuströmrohr 80 und das Abströmrohr 82 sind durch mehrere Wärmetauscherrohre 86 miteinander verbunden, die im Abstand voneinander angeordnet sind. Allgemein ist ein Wärmetauscherelement ein Bauteil eines Wärmetauschers, welches von Wärmetauschermedium 84 durchströmbar ist.
Die Wärmetauscherrohre 86 haben einen mäanderförmigen Verlauf und umfassen hierzu in einer gemeinsamen Ebene zueinander parallel verlaufende Rohrabschnitte 88, von denen alternierend jeweils zwei benachbarte Enden durch ein Verbindungsrohr in Form eines U-Rohrs 90 miteinander verbunden sind. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst jedes Wärmetauscherrohr 86 vier parallel Rohrabschnitte 88 und drei U-Rohre 90. Das Wärmetauschermedium 84 wird dem Zuströmrohr 80 zugeführt und strömt von dort durch die Wärmtauscherrohre 86 in das Abströmrohr 82, über welche das Wärmetauschermedium 84 dann abgeführt und seiner eigenen Konditionierung zugeführt wird.
Das Zuströmrohr 80, das Abströmrohr 82, die Rohrabschnitte 88 und die U-Rohre 90 sind in der Regel aus Kupfer und an den jeweiligen Rohrverbindungsstellen, von denen nur einige mit 92 bezeichnet sind, in an und für sich bekannter Weise fluiddicht miteinander verbunden. Die Rohre können beispielsweise durch Weichlöten oder Hartlöten verlötet sein, wobei entsprechend ebenfalls an und für sich bekannte Weichlote oder Hartlote verwendet werden. Gegebenenfalls können die Rohrverbindungsstellen 92 auch durch Schweißen ausgebildet sein, beispielsweise, wenn die Rohre des Wärmetauscher 72 aus Edelstahl gefertigt sind.
Das Gehäuse 74 weist einen Einlass 94 und einen Auslass 96 für das gasförmige Medium 12 auf, die nur in Figur 4 bezeichnet sind, so dass das zu temperierende gasförmige Medium 12 die Wärmetauscherkammer 76 durchströmen und dabei die Wärmetauscherrohre 86 überströmen kann, so dass es in üblicher Art und Weise zu dem gewünschten Temperaturaustausch am gasförmigen Medium 12 kommen kann.
In Figur 5 ist ein abgewandelter Wärmetauscher 72 gezeigt, bei dem das Zuströmrohr 80 und das Abströmrohr 82 nicht über mehrere, sondern über jeweils ein Verbindungsrohr in Form eines 90°-Bogenrohres 98 an Rohrverbindungsstellen 92 über ein einziges Wärmetauscherrohr 86 miteinander verbunden sind, welches eine größere Anzahl von parallelen Rohrabschnitten 88 definiert als die Wärmetauscherrohre 86 des Wärmetauschers 72 nach den Figuren 3 und 4. Die Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums 12 senkrecht zur Ebene, die durch die Rohrabschnitte 88 definiert ist, ist in Figur 5 durch mehrere Pfeile veranschaulicht.
Wie eingangs erläutert wurde, definieren insbesondere die Rohrverbindungsstellen 92 bei Wärmetauscherschlangen 78 empfindliche Materialbereiche, die durch das gasförmige Medium 12 geschädigt werden können. Die Abluft 16 aus dem Behandlungstunnel 26, welche die Konditioniervorrichtung 10 durchströmt, führt aggressive Bestandteile mit sich, welche die Rohrverbindungsstellen 92 der Wärmetauscherschlange 78 angreifen und die Dichtigkeit des Systems gefährden.
Um diesen schädlichen Einfluss zu verringern und im Idealfall auszuschalten, ist ein Wärmetauscher-Schutzsystem 100 vorgesehen. Dieses umfasst ein oder mehrerer Schutzgehäuse 102, welche jeweils eine Schutzkammer 104 begrenzen und welche einen oder mehrere solcher empfindlicher Bereiche, d.h. beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein oder mehrere der Rohrverbindungsstellen 92, umgeben. Jedes Schutzgehäuse 102 hat einen Schutzgas-Einlass 106. Der Schutzgas-Einlass 106 ist mit einem Ausgangsanschluss 108a einer Schutzgasleitung 108 verbunden, die nicht in allen Figuren gezeigt ist und über welche der Schutzkammer 104 ein Schutzgas 1 10 zugeführt werden kann. An ihrem von dem Schutzgas-Einlass 106 abliegenden Ende hat die Schutzgasleitung 108 einen Eingangsan- schluss 108b. Wenn mehrere Schutzgehäuse 102 vorhanden sind, wie es in Figur 3 der Fall ist, kann jedes Schutzgehäuse 102 mit einer gesonderten Schutzgasleitung 108 verbunden sein oder die Schutzgasleitung 108 verzweigt in eine Anzahl von Verteilungsarmen 108c, von denen jeder zu einem Schutzgehäuse 102 führt; letzteres ist in Figur 3 am Beispiel von zwei Schutzgehäusen 102 und zwei Verteilungsarmen 108c der Schutzgasleitung 108 gezeigt.
Als übergeordneter Gedanke können empfindliche Bereiche des Wärmetauschers 72 mittels des Wärmetauscher-Schutzsystems 100 mit dem Schutzgas 1 10 beaufschlagt werden. Durch diese Maßnahme kann ein Kontakt der empfindlichen Bereiche mit anderen Medien unterbunden werden.
Das Schutzgehäuse 102 weist mehrere Durchgangsöffnungen 1 12 auf, durch welche sich die Rohrabschnitte 88 der Wärmetauscherschlange 78 hindurch erstrecken, so dass deren Verbindungsrohre, d.h. vorliegend die U-Rohre 90 und/oder das 90°-Bogenrohr 98 und vor allem die Rohrverbindungsstellen 92 innerhalb des Schutzgehäuses angeordnet sind. Figur 6 veranschaulicht dieses Konzept am Beispiel des Wärmetauschers 72 gemäß Figur 5.
Diese Durchgangsöffnungen 1 12 sind gegen die Rohrabschnitte 88 nicht abgedichtet oder starr mit diesen verbunden. Dies trägt möglichen Wärmeausdehnungen der Bauteile Rechnung, durch welche es ansonsten zu Materialspannungen kommen könnte. Vielmehr verbleibt zwischen den Durchgangsöffnungen 1 12 und den Rohrabschnitten 88 ein Ringspalt 1 14, durch welchen hindurch das Schutzgas 1 10 nach Durchströmen des Schutzgehäuses 102 in die Wärmetauscherkammer 76 des Wärmetauschers 72 einströmen kann, wo es sich mit dem dort strömenden gasförmigen Medium 12 vermischt. Die Durchgangsöffnungen 1 12 des Schutzgehäuses 102 bzw. die Ringspalte 1 14 bilden auf diese Weise Schutzgas- Auslässe des Schutzgehäuses 102. Wenn eine abdichtende Verbindung oder zumindest weitgehend abdichtende Verbindung zwischen dem Schutzgehäuse 102 und den Rohrabschnitten 88 möglich ist, hat das Schutzgasgehäuse 102 einen oder mehrere separate Schutzgas-Auslässe. Alternativ kann auch ohne weitere Auslässe ein statischer Druck in dem Schutzgehäuse 102 aufrechterhalten werden.
In Figur 7 ist nochmals ein abgewandelter Wärmetauscher 72 gezeigt, der als Platten-Wärmetauscher 1 16 konzipiert ist und als Wärmetauscherelemente mehrere von Wärmetauschermedium 84 durchströmbare Wärmetauscherplatten 1 18 umfasst, die über Verbindungsrohre 120 fluidisch miteinander sowie eingangsseitig mit dem Zuströmrohr 80 und ausgangsseitig mit dem Abströmrohr 82 verbunden sind. Bei jedem Verbindungsrohr 120 gibt es an jedem Ende eine Verbindungsstelle 92. In diesem Fall ist für jedes Verbindungsrohr 120 ein Schutzgehäuse 102 mit einem Schutzgas-Einlass 106 vorhanden, wobei neben jeder Verbindungsstelle 92 eine Durchgangsöffnung 1 12 des Schutzgehäuses 102 vor- handen ist, durch welche ein jeweiliges Verbindungsrohr 120 an beiden Enden des Schutzgehäuses 102 aus dem zugehörigen Schutzgehäuse 102 austritt. Bei dieser Ausbildung verbleibt zwischen einer Wärmetauscherplatte 1 18, dem damit verbundenen Verbindungsrohr 120 und dem Schutzgehäuse 102 ein Ringspalt 122, durch welchen Schutzgas 1 10 aus dem Schutzgehäuse 102 heraus und in die Wärmetauscherkammer 76 hinein strömen kann.
Insgesamt wirkt das Schutzgas 1 10 als Sperrgas, im Falle von Luft also als Sperrluft, gegen das gasförmige Medium 12 in der Wärmetauscherkammer 76. Als Schutzgas 1 10 des Wärmetauscher-Schutzsystems 100 dient konditioniertes Prozessmedium 14 oder teilkonditio- niertes Gas aus der Konditioniervorrichtung 10. Teilkonditioniertes Gas ist Gas, welches der Konditioniervorrichtung 10 entnommen wird, bevor es in die Prozessmediumleitung 62 einströmt, wobei dieses Gas derart konditioniert ist, dass es empfindliche Bereiche des Wärmetauschers 72 nicht mehr oder zumindest weniger als das gasförmige Medium 12 schädigen kann.
Die Figuren 8 bis 10 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele für ein Strömungs-Layout des Wärmetauscher-Schutzsystems 100, wobei in den Figuren 8 bis 10 nur die Grundkomponenten und -bauteile ein Bezugszeichen tragen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 8 mit der Konditioniervorrichtung 10.1 ist der Ein- gangsanschluss 108b der Schutzgasleitung 108 stromab des Gebläses 46 mit der Konditio- nierungsvorrichtung 10.1 verbunden, so dass Schutzgas 1 10 mittels des Gebläses 46 in die Schutzgasleitung 108 gefördert wird. Konkret ist die Schutzgasleitung 108 an die Strömungskammer 42 zwischen dem Gebläse 46 und der zweiten Filtereinrichtung 40.6 angeschlossen.
Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann die Schutzgasleitung 108 auch stromab der letzten Konditionierstufe 40 angeschlossen sein, z.B. an die Ausgangs-Anschlusseinheit 38 oder an die Prozessmediumleitung 62. In diesem Fall dient konditioniertes Gas, d.h. hier das konditionierte, gasförmige Prozessmedium 14, als Schutzgas 1 10. Wie in Figur 3 veranschaulicht ist, kann in der Schutzgasleitung 108 ein Einstellventil 124 angeordnet sein, so dass der Anteil des durch die Konditioniervorrichtung 10.1 strömenden Gases, welches als Schutzgas 1 10 entnommen wird, eingestellt werden kann.
Die Schutzgasleitung 1 10 führt zur Vorheizeinrichtung 40.1 , wo sie mit den dortigen Schutzgehäusen 102 des Wärmetauscher-Schutzsystems 100 verbunden ist; dieses ist in Figur 8 nicht zu sehen. Allgemein ausgedrückt ist die Schutzgasleitung 108 mit dem Wärmetauscher 72 der eingangsseitigen Konditionierstufe 40 verbunden, unabhängig davon, ob dort gekühlt oder erwärmt wird. Das zu konditionierende gasförmige Medium 12 hat am Eingang der Konditioniervorrichtung 10 stärkste aggressive und korrosive Wirkung, da dort noch keinerlei Aufbereitung des gasförmigen Mediums 12, abgesehen von der etwaigen Zugabe von Frischgas, erfolgt ist. Wenn die aggressive und korrosive Wirkung des gasförmigen Mediums 12 nach Durchströmen der ersten Filtereinrichtung 40.2 entsprechend beseitigt wurde, müssen die Wärmetauscher 72 bei nachfolgenden Konditionie- rungsstufen 40 nicht in das Wärmetauscher-Schutzsystem 100 eingebunden sein; Schutzgehäuse 102 sind dann dort entsprechend nicht vorgesehen.
Es können jedoch auch ein oder mehrere weitere Konditionierungsstufen 40, bei denen ein Wärmetauscher 72 vorhanden ist, in das Wärmetauscher-Schutzsystem 100 eingebunden sein, und die dortigen Schutzgehäuse 102 mit der Schutzgasleitung 108 verbunden sein, wozu diese dann in eine entsprechende Anzahl von Seitenarmen verzweigt, die dann ihrerseits gegebenenfalls nochmals in benötigte Verteilungsarme 108c aufgabeln. In Abwandlung kann auch zu jeder in Frage kommenden Konditionierungsstufe 40 eine gesonderte Schutzgasleitung 108 führen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 9 sind, um dies zu veranschaulichen, alle vorhandenen Konditionierungsstufen 40 der Konditioniervorrichtung 10.1 , die Wärmetauscher 72 aufweisen, in das Wärmetauscher-Schutzsystem 100 eingebunden. In diesem Fall sind dies also die Vorheizeinrichtung 40.1, die Kühlungseinrichtung 40.3 und die Nachheizeinrichtung 40.4. Die gerade oben erörterten Seitenarme der Schutzgasleitung 108 sind mit 108d bezeichnet. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Figur 8 ist der Eingangsanschluss 108b der Schutzgasleitung 108 stromauf des Gebläses 46 mit der Konditionierungsvorrichtung 10 verbunden. Konkret ist die Schutzgasleitung 108 dort mit der Strömungskammer 42 zwischen der Nachheizeinrichtung 40.4 und der Befeuchtungseinrichtung 40.5 verbunden. Zusätzlich ist in der Schutzleitung 108 noch ein gesondertes Schutzgasgebläse 126 angeordnet, damit Schutzgas 1 10 aus der Konditioniervorrichtung 10.2 abgezogen und zu den angeschlossenen Konditionierungsstufen 40 gefördert werden kann. Das Schutzgasgebläse 126 ist auch in Figur 3 gezeigt.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 10 mit der Konditioniervorrichtung 10.2 verläuft die Schutzgasleitung 108 zwischen der Strömungskammer 42, die stromauf benachbart zur Nachheizeinrichtung 40.4 und Befeuchtungseinrichtung 40.5 angeordnet ist, und der in Strömungsrichtung ersten Konditionierungsstufe 40, in diesem Fall der Vorheizeinrichtung 40.1.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 1 zeigt eine Variante bei der Konditioniervorrichtung 10.2, bei welcher der Eingangsanschluss 108b der Schutzgasleitung 108 mit der Strömungskammer 42 verbunden ist, welche zwischen der Nachheizeinrichtung 40.4 und der dortigen Misch-Strömungskammer 42a angesiedelt ist. Die Schutzgasleitung 108 führt von dort über Seitenarme 108d zu den ersten beiden Konditionierungsstufen 40, welche einen Wärmetauscher 72 umfassen; dies sind dort die Vorheizeinrichtung 40.1 und die Kühlungseinrichtung 40.3.
Zu möglichen Abwandlungen gilt das oben zur Konditioniervorrichtung 10.1 Gesagte sinngemäß entsprechend.
Figur 3 veranschaulicht noch ergänzend eine Steuereinrichtung 128 des Wärmetauscher- Schutzsystems 100. Diese umfasst eine Steuereinheit 130, durch welche das Einstellventil 124 und/oder das Schutzgasgebläse 126 gesteuert werden können, sofern diese vorhanden sind. Darüber hinaus umfasst die Steuereinrichtung 128 Sensoren 132, mit welcher vorgegebene Eigenschaften des Schutzgases 1 10 erfasst werden können. In der Praxis handelt es sich dabei um Feuchtigkeits-Sensoren. Daten- und Steuerleitungen sind in Figur 3 strichpunktiert und ohne eigenes Bezugszeichen gezeigt. Die Figuren 12 und 13 zeigen eine abgewandelte Anlage 22, welche zwei Behandlungseinrichtungen 18.1 und 18.2 aufweisen, die parallel betrieben werden können. Jede Behandlungseinrichtung 18.1 , 18.2 umfasst eine eigene Konditioniervornchtung 10.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 12 zweigt von der Schutzgasleitung 108 der Konditioniervornchtung 10 der Behandlungseinrichtung 18.1 nach dem Schutzgasgebläse 126 eine Sekundärleitung 136 ab, die zu der Konditioniervornchtung 10 der Behandlungseinrichtung 18.2 führt und dort mit dem Schutzgehäuse 102 bei einem der Wärmetauscher 72 von einer der vorhandenen Konditionierungsstufen 40 verbunden ist. In der Schutzleitung 108 kann stromauf der Verzweigungsstelle ein weiteres Einstellventil 138 vorgesehen sein, ebenso in der Sekundärleitung 136.
In Abwandlung kann die Schutzgasleitung 108 der Konditioniervornchtung 10 der Behandlungseinrichtung 18.1 auch in mehrere solche Sekundärleitungen 136 verzweigen, an welche die Konditioniervornchtung 10 der Behandlungseinrichtung 18.2 angeschlossen ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 13 haben die Schutzgasleitungen 108 der beiden Konditioniervorrichtungen 10 der Behandlungseinrichtungen 18.1 und 18.2 einen gemeinsamen Leitungsabschnitt 140, so dass eine Art Überkreuzführung der Schutzgasleitungen 108 etabliert ist. Das Schutzgasgebläse 126 ist in diesem gemeinsamen Leitungsabschnitt 140 angeordnet. Auf diese Weise kann das Schutzgas 1 10 aus beiden Konditioniervorrichtungen 10 auf die jeweiligen Wärmetauscher 72 bzw. die dort vorhandenen Schutzgehäuse 102 verteilt werden.
Ansonsten gilt das zu den anderen Ausführungsbeispielen bezogen auf möglichen Abwandlungen der Leitungsführungen Gesagte sinngemäß entsprechend auch für die Varianten nach den Figuren 12 und 13.
Wie in den Figuren 12 und 13 zu erkennen ist, kann in der Schutzgasleitung 108 außerdem noch eine Schutzgas-Konditioniereinheit 142 vorgesehen sein, mit welcher das Schutzgas 1 10 gegebenenfalls noch für seinen Bestimmungszweck zusätzlich konditioniert werden kann. Die gilt auch für alle übrigen Ausführungsbeispiele. Beispielsweise kann die Schutzgas-Konditioniereinheit 142 als Entfeuchter konzipiert sein, wenn das Schutzgas 1 10 der Konditioniervorrichtung 10 erst hinter der Befeuchtungseinrichtung 40.5 entnommen würde. Ein zu feuchtes Schutzgas 1 10 könnte die Rohrverbindungsstellen 92 unnötig beanspruchen. Aber auch Heiz- oder Kühleinheiten oder auch Kombinationen mit unterschiedlich wirkenden Einheiten können vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche
Konditioniervorrichtung zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums (12) zu einem konditionierten gasförmigen Prozessmedium (14), mit a) einer Eingangs-Anschlusseinheit (36) und einer Ausgangs-Anschlusseinheit (38), zwischen denen ein Strömungsweg für gasförmiges Medium (12) mit einer oder mehreren Konditionierungsstufen (40) ausgebildet ist, von denen wenigstens eine einen Wärmetauscher (72) umfasst; b) der Wärmetauscher (72) eine Wärmetauscherkammer (76) aufweist, in welcher ein Wärmetauscherelement (78; 1 18) zumindest teilweise untergebracht ist und welcher zu konditionierendes gasförmiges Medium (12) zuführbar ist, wobei es bei dem Wärmetauscher (72) empfindliche Materialbereiche gibt, welche durch das gasförmige Medium (12) geschädigt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass c) ein Wärmetauscher-Schutzsystem (100) vorgesehen ist, mittels welchem solche empfindlichen Bereiche des Wärmetauschers (72) mit einem Schutzgas (1 10) beaufschlagbar sind.
Konditioniervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauscher-Schutzsystem (100) wenigstens ein Schutzgehäuse (102) umfasst, welche einen oder mehrere empfindliche Bereiche des Wärmetauschers (72) umgibt und welchem Schutzgas (1 10) über eine Schutzgasleitung (108) zuführbar ist.
Konditioniervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgasleitung (108) derart an den Strömungsweg oder stromab der letzten Konditionie- rungsstufe (40) angeschlossen ist, dass als Schutzgas (1 10) dienendes teilkonditio- niertes Gas oder Prozessmedium (14) aus der Konditioniervorrichtung (10) in das Schutzgehäuse (102) förderbar ist.
4. Konditioniervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse (102) wenigstens einen Schutzgas-Auslass (1 12, 1 14) aufweist, durch welchen Schutzgas (1 10) nach Durchströmen des Schutzgehäuses (102) in die Wärmetauscherkammer (76) strömen kann.
5. Konditioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schutzgasleitung (108) ein Schutzgasgebläse (126) und/oder ein Einstellventil (124) angeordnet ist.
6. Konditioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass empfindliche Bereiche des Wärmetauschers (72) durch Rohrverbindungsstellen (92) gebildet sind, an denen Rohre oder Rohrabschnitte (80, 82, 88, 90, 98) des Wärmetauschers (72) fluiddicht miteinander verbunden sind.
7. Konditioniervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an Rohrverbindungsstellen (92) Rohre oder Rohrabschnitte (80, 82, 88, 90, 98) des Wärmetauschers (72) miteinander verschweißt oder durch Weichlöten oder Hartlöten miteinander verlötet oder miteinander verklebt sind.
8. Konditioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Konditionierungsstufen (40) vorhanden sind, die einen Wärmetauscher (72) umfassen und welche in das Wärmetauscher-Schutzsystem (100) eingebunden sind.
9. Verfahren zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums (12), dadurch gekennzeichnet, dass eine Konditioniervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird.
10. Anlage zum Behandeln von Werkstücken (24), dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Konditioniervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
1 1. Verfahren zum Behandeln von Werkstücken (24), dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (24) in einer Anlage (22) nach Anspruch 10 behandelt werden.
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