EP3704418A1 - Vorrichtung zum befeuchten eines luftstroms - Google Patents

Vorrichtung zum befeuchten eines luftstroms

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Publication number
EP3704418A1
EP3704418A1 EP17811949.1A EP17811949A EP3704418A1 EP 3704418 A1 EP3704418 A1 EP 3704418A1 EP 17811949 A EP17811949 A EP 17811949A EP 3704418 A1 EP3704418 A1 EP 3704418A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
nozzles
pump
air
liquid
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Withdrawn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
EP17811949.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Herrmann
Norbert PAKATCHI
Michael GÜNKEL
Peter Averhage
Karl Maier
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.)
Lavair AG Klimatechnik
Original Assignee
Lavair AG Klimatechnik
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 Lavair AG Klimatechnik, Eisenmann SE filed Critical Lavair AG Klimatechnik
Publication of EP3704418A1 publication Critical patent/EP3704418A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F6/00—Air-humidification, e.g. cooling by humidification
    • F24F6/12—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by forming water dispersions in the air
    • F24F6/14—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by forming water dispersions in the air using nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/0008—Control or safety arrangements for air-humidification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F6/00—Air-humidification, e.g. cooling by humidification
    • F24F6/12—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by forming water dispersions in the air
    • F24F6/14—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by forming water dispersions in the air using nozzles
    • F24F2006/146—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by forming water dispersions in the air using nozzles using pressurised water for spraying
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/54—Free-cooling systems

Definitions

  • the invention relates to a device for humidifying an air flow, with a nozzle system having a plurality of nozzles for atomizing liquid, and with at least one pump, by means of which the liquid to be atomized is pressurized, and a plant for treating workpieces.
  • DE 41 10 550 C2 a device for humidification with pressurized water is described, which consists of a reservoir for the water, an overlying, flowed through by the air housing, a nozzle arranged therein and the water to this nozzle promotional, continuously variable pump consists.
  • DE 42 291 72 C1 discloses a device for humidifying an air flow of an air conditioning device, in particular a process air technology or air conditioning system, with a spray nozzle arrangement for a liquid atomization, in particular water atomization, which has a plurality of with respect to the air flow direction juxtaposed, lying in the air flow spray nozzles.
  • the object of the present invention is to provide a device for humidification, which is improved in terms of their functionality over the prior art and is particularly suitable for industrial use.
  • a device of the aforementioned type wherein the nozzles are formed as swirl nozzles and arranged in one or more nozzle strands, and / or wherein the pump is designed such that the pressure of the liquid to be atomized is between 3 and 50 bar , Such a fine atomization through the nozzles and / or a good degree of evaporation can be achieved. At the same time, the amount of lost water can be reduced.
  • the inventive device is also characterized by a low susceptibility, a long service life of the pump and low maintenance.
  • the operating and investment costs in the device according to the invention in particular compared to known air washers, Hochlichbefeuchtern or hybrid humidifiers are relatively low.
  • the nozzles may be formed as simplex nozzles.
  • the robustness of the device against light water impurities and suitability for industrial use can be further improved.
  • the nozzles may each have at least one filter device integrated in the nozzle.
  • the pump may be designed as a centrifugal pump. In this way, the maintenance can be further reduced and the pump life increased.
  • the pump is designed as a reciprocating pump.
  • the pressure provided by the pump can be between 20 and 50 bar. In this pressure range, a comparatively fine atomization of the liquid can be achieved with advantageous operating costs.
  • the device can be operated particularly favorably if the pressure provided by the pump is between 3 and 30 bar, preferably between 8 and 25. In this way, a favorable droplet spectrum of the atomization can be achieved are, especially when using centrifugal pumps, the maintenance and operating costs are relatively low and the pump life is relatively high.
  • the effectiveness of the humidification of the air flow can be further improved if the nozzles are arranged on a turbulizer nozzle.
  • the device for humidifying the air flow may comprise at least one adjusting device for adjusting the alignment of one or more nozzles of the nozzle system.
  • a particularly favorable solution with regard to different moisture requirements is given if the nozzles of a first nozzle line have a degree of atomization which differs from the atomization level of the nozzles of a second nozzle line.
  • successive nozzles each have a different orientation along a nozzle train.
  • a control device may be provided, by means of which the liquid supply to the nozzles is controllable, for example via the control of the pump speed. Depending on the pump speed, the atomization pressure and / or the volume flow can be adjusted.
  • a plurality of nozzle strands may each be coupled to a valve device with the aid of which the liquid supply to the corresponding nozzle senstrang is controllable.
  • the nozzle strands can be individually clocked and / or activated or deactivated, thereby enabling a variable and particularly efficient operation of the device.
  • a control technology particularly favorable solution is given if at least one coupled to the control device sensor for measuring moisture in the air flow, preferably in the humidified air flow is provided.
  • FIG. 1 shows the structure of an air conditioning system in a schematic diagram
  • FIG. 2 shows a part of a nozzle block in a perspective view.
  • FIG. 3 shows a turbulator device in perspective view
  • FIG. 4 shows a part of a nozzle block with a nozzle and with a turbulator device in a sectional view
  • FIG. 5 shows a side view of a nozzle with a spray cone
  • FIG. 6 shows a side view of an air-flow nozzle with a spray cone
  • FIG. 7 shows a side view of an air-flow nozzle with a spray cone and with a turbulator device
  • FIG. 8 shows a nozzle with a plurality of nozzle strands in a perspective view
  • 9 shows a nozzle with several nozzle strands in a perspective view
  • Fig. 1 1 is a longitudinal section of a treatment device for treating
  • FIG. 1 shows the basic structure of an air-conditioning installation 2 for conditioning room and / or process air with a device for humidifying an air flow.
  • the device for humidifying an air flow is designed in accordance with the example shown as an air humidifier 4 with a reaction space 6 and with a control device 48.
  • the reaction space 6 has an inlet 92 and an outlet 94 for the air flow.
  • the air flow to be conditioned is supplied to the air humidifying device 4, as indicated by the arrow 10, on the side of the inlet 92 and flows through the reaction space 6 of the air humidifying device 4 in the direction of the arrows 10, 12.
  • the air passes through a nozzle system 8 with a plurality of nozzles 14, wherein the nozzles 14 are arranged in a so-called nozzle 30.
  • a liquid preferably water
  • the nozzles 14 are arranged in a so-called nozzle 30.
  • a liquid preferably water
  • the atomized liquid can be absorbed by the air as moisture.
  • the conditioned air flow leaves the humidifying device 4, as indicated by the arrow 12.
  • the arranged in the reaction chamber 6 nozzles 14 water is supplied via leads 32, wherein the water is pressurized by means of a pump 34 and is pumped by a water inlet 38 to the nozzles 14 of the nozzle system 8.
  • a fine filter eg for particles with a
  • the nozzle system 8 has a plurality of nozzle strands 28, wherein a nozzle train 28 in each case has a plurality of nozzles 14.
  • the nozzle strands 28 extend perpendicular to the plane of the drawing.
  • one or more valve devices 36 are provided, wherein preferably one valve device 36 per nozzle strand 28 is provided.
  • each nozzle train 28 has a feed line 32 equipped with a valve device 36.
  • a valve device 36 may be designed, for example, as a two / two-way valve.
  • the pump 34 and the valve devices 36 are coupled to the controller 48. By means of the control device 48, in particular the liquid supply to the nozzles 14 can be regulated.
  • the atomized liquid can form a very fine droplet spectrum even at a relatively low pressure.
  • a comparatively fine atomization can already be achieved from a pressure of approximately 3 bar.
  • the liquid to be atomized is pressurized in a range of about 3 bar to about 50 bar.
  • the operation in a pressure range of about 20 bar to about 50 bar may be beneficial.
  • the fineness of the atomized liquid spray and the evaporation, especially of water, increases with increasing pressure.
  • multistage centrifugal pumps can provide a pressure of up to approximately 45 bar. Accordingly, it may be advantageous if the liquid to be atomized is subjected to a pressure in a range from about 3 bar to about 30 bar, preferably between 8 bar and 25 bar. In a further embodiment, it is possible to provide a reciprocating pump as a pump 34 for the nozzle system 8 of the air humidifier 4.
  • a rectifier 16 is provided for the air flow in the entrance area of the humidifier 4, ie upstream of the nozzle system 8 in the direction of the air flow.
  • a rectifier 16 can be dispensed with such a rectifier 16.
  • a separation system 18 is preferably provided, with the aid of which water not taken up by the air can be separated off.
  • the separation system 18 can be constructed, for example, in one or two stages. In the example shown, the separation system 18 has a two-stage design and has an agglomerator 20 and a droplet separator 22 arranged downstream of the agglomerator 20.
  • the agglomerator 20 is used in particular for the deposition and subsequent evaporation of fine droplets from an aerosol.
  • the agglomerator 20 for example, have at least one stainless steel braid and / or a plastic braid, which is flowed through by the air or the aerosol. If the agglomerator 20 is wetted with water, it can also serve as a post-evaporator and reduce fluctuations in the humidification of the air.
  • the humidifying device 4 be equipped with a trough 24, which has a level sensor 26 and a water outlet 40 in the example shown.
  • a valve not provided with a reference numeral valve is provided in the water outlet 40, so that the level rises in the tub 24 with the valve closed, which is opened at a sensor signal of the sensor 26, so that the residual water can flow.
  • the water drain 40 may be formed as always open overflow, so that can be dispensed with the valve in the water drain 40 and the level sensor 26.
  • the level sensor 26 can also be used in an overflow to possibly detect a blockage of the water outlet 40 when then the water level in the tub 24 increases.
  • At least one first sensor device 42 is arranged on the output side of the air humidifier 4, i. preferably downstream of the separation system 18.
  • This output-side sensor device 42 may have a humidity sensor and / or a temperature sensor.
  • at least one second sensor device 44 which preferably has a humidity sensor, can be arranged on the input side of the air humidification device 4. With the aid of these sensor devices 42, 44, the moisture content and / or the temperature in the air stream can be detected.
  • the sensor devices 42, 44 are coupled to the control device 48.
  • a pressure sensor 46 for detecting the water pressure is provided. This at least one pressure sensor 46 is coupled to the control device 48.
  • the one or more sensor devices coupled to the control device 48 tions 42, 44 and / or the pressure sensor 46 provide signals to the control device 48, wherein the signals can be processed by the control device 48 and used to control the humidifier 4.
  • the control device 48 outputs control signals to actuators of the humidifying device 4, for example to the pump 34, an adjusting device 80 (see FIGS. 9 and 10) for the nozzles 14 and / or one or more valve devices 36.
  • the humidification device 4 it is possible to use measured values of the humidity sensor of the output-side sensor device 42. Since an adiabatic cooling takes place in the reaction space 6, it may be expedient to additionally use measured values of a temperature sensor of the output-side sensor device 42. The control accuracy can be further improved if additionally measured values of the humidity sensor of the input-side sensor device 44 are used.
  • the control device 48 may be equipped with a user interface and preferably has display and operating elements.
  • the liquid stream flowing into the nozzle system 8, in particular a water stream, can be adjusted by means of the control device 48.
  • liquid atomization is accomplished by clocking the individual nozzle strands 28 to the moisture requirements, i. the requirements for the conditioned air, adjusted.
  • the three nozzle strands 28 of the humidifier 4 are controlled separately.
  • a first nozzle train 28, eg the highest nozzle train 28, is activated as the moisture requirement increases and pulse-width modulated taking into account a minimum pulse width in the ratio of 0 to 100%. If the moistening performance for a permanent valve opening for the first nozzle train 28 is insufficient, a second nozzle train 28, for example the nozzle train 28 below the first, is activated and pulse-width modulated in the same or a similar manner. According to this principle, further nozzle strands 28 are activated until all the nozzle strands 28 are completely opened and thus the maximum humidifying capacity of the humidifying device 4 is set. As the moisture requirement decreases, the individual nozzle strands 28 are successively deactivated or simultaneously deactivated in an analogous procedure.
  • the pressure of the liquid provided by the pump 34 can be detected by means of the pressure sensor 46 and set to a default value, for example, via the rotational speed of the pump 34.
  • a bypass channel not shown in detail can be provided with a controllable proportional valve, with the aid of which the pressure can be controlled to the default value. Even if all the valve device 36 are closed, a pressure relief can take place via the bypass channel.
  • a further bypass channel with an overflow valve can be provided.
  • the overflow valve can also be used for pressure control, the pump 34 can be operated speed controlled or at a constant speed.
  • FIG. 2 shows a perspective view of part of a nozzle block 30 with a nozzle 14, which is arranged on a section of a distribution line 50 of the nozzle block 30.
  • a distribution line 50 may be equipped with a plurality of other nozzles 14, not shown here.
  • the nozzle 14 is arranged in a pipe section 52.
  • the head 58 of the nozzle 14 protrudes from the pipe section 52 and has an outlet opening 56.
  • the pipe section 52 for example, a sleeve, is connected to the distribution line 50, wherein the pipe section 52 may be suitably welded to the distribution line 50.
  • the pipe section 52 on an external thread 54, by means of which an attachment to the pipe section 52 can be attached.
  • the nozzle 14 is expediently designed as a swirl nozzle and may have a non-illustrated, arranged in the interior of the nozzle 14 vertebral body.
  • the pipe section 52 may have a not-shown internal thread into which the nozzle 14 can be screwed.
  • the liquid to be atomized preferably passes through the outlet opening 56 of the nozzle 14 as a rotating liquid film ring and then forms a liquid film cone, which disintegrates into small liquid droplets due to its instability.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a turbulator device 60 for influencing the air flow at a nozzle 14, to whose head 58 an outlet opening 56 for water is provided.
  • the turbulator device 60 has at least one fixed wing 62 and can be designed, for example, as a sheet metal part. be guided.
  • turbulator device 60 has a plurality of wings 62. These wings 62 serve as turbulators for the air flow and are the nozzle 14, in particular the outlet opening 56 of the nozzle 14, upstream in the air flow.
  • the turbulator device 60 may expediently be screwed onto an external thread 54 of the tube piece 52 receiving the nozzle 14 (see FIG. 2).
  • the turbulator device 60 is designed and arranged such that the vanes 62 have a swirl direction, which counteracts unscrewing the turbulator device 60 from the external thread 54.
  • FIG. 4 shows in a simplified sectional view a distribution line 50 of a nozzle block 30 with a tube piece 52 which carries a nozzle 14.
  • the nozzle 30 is provided with turbulators.
  • the pipe section 52 may be provided with a turbulator device 60 which has a plurality of turbulators formed as vanes 62.
  • a nozzle 14 is screwed, in the head 58, an outlet opening 56 is provided for water.
  • a sealing device 64 is provided, which may preferably be formed as an O-ring.
  • the nozzle 14 shown in FIG. 4 is designed as a simplex nozzle.
  • This simplex nozzle is equipped with at least one filter device, wherein the nozzle 14 in the example shown has a primary filter 68 and a secondary filter, not shown.
  • the primary filter 68 comprises a so-called drop stop, as it is known per se.
  • the at least one filter device is in the nozzle 14 integrated. Downstream of the at least one filter device may be provided in the interior of the simplex nozzle, a non-illustrated vertebral body, which is equipped at its the outlet opening 56 of the nozzle 14 side facing one or more channels 66 for the liquid. Through the at least one channel 66, the water can reach the outlet opening 56 of the nozzle 14.
  • the tube piece 52 may have a diameter of about 2 to 3 cm, wherein the distribution line 50 of the nozzle block 30 may have a diameter of about 5 cm, and the turbulator device 60 is typically an outer diameter of up to 30 cm.
  • FIGS. 5 to 7 show side views of a nozzle 14 for atomizing water in a greatly simplified schematic representation, wherein the nozzle 14 is arranged on a nozzle 30.
  • the water emerging from the nozzle 14 forms a spray cone 70, 74 or 78, the spray cones 70, 74 and 78 shown in FIGS. 5 to 7 each differing from one another.
  • a measure of the size of such a spray cone 70, 74 and 78 is, for example, its opening angle.
  • FIG. 5 exemplarily illustrates the spray cone 70 of the nozzle 14 when it is not surrounded by air.
  • FIG. 6 shows the nozzle 14 in an air flow 72, wherein the spraying direction of the nozzle 14 is aligned in the direction of the main flow direction of the air flow 72. Due to the air flow 72, the opening angle of the spray cone 74 of the nozzle 14 shown in FIG. 6 is smaller than the opening angle of the spray cone 70 of the nozzle 14 without air flow according to FIG. 5.
  • FIG. 7 shows the nozzle 14 in an air flow 76, wherein a turbulator device Device 60 is provided for influencing the air flow 76.
  • the turbulators forming wings of the turbulator device 60 are not provided with reference numerals for the sake of clarity.
  • the opening angle of the spray cone 78 according to FIG. 7 is greater than the opening angle of the spray cone 74 according to FIG. 6.
  • the air flow 76 can be influenced such that the opening angle of the 7 is greater than the opening angle of the spray cone 70 at a nozzle 14 without air flow according to FIG 5.
  • the turbulator 60 of the nozzle 14 in the air flow 76 is directly upstream.
  • Figures 8 and 9 show a simplified schematic representation of the nozzle 30 of a Beerbefeuchtungs noisy 4.
  • the nozzle 30 has a plurality of nozzle strands 28 which extend horizontally in each case in the reaction chamber 6 of the humidifying 4 in the examples shown and are arranged parallel to each other. It is possible to provide the nozzle strands 28 in a different arrangement in the reaction space 6.
  • the nozzle strands 28 may extend vertically or diagonally in the reaction space 6.
  • the nozzles are arranged distributed at least almost over the entire cross section of the reaction space 6.
  • a distribution line 50a, 50b or 50c is provided for each nozzle line 28.
  • Each distribution line 50a, 50b, 50c carries a plurality of nozzles 14, which are provided for better clarity only partially with reference numerals.
  • the nozzles 14 may be configured and / or operated such that the Zerstäubungsgrad of nozzles 14, which are arranged on different distribution lines 50a, 50b, 50c, different from each other.
  • the nozzles 14 disposed on the lower manifold 50c may atomize the liquid more finely than the nozzles 14 of the middle manifold 50b, the nozzles 14 of the upper manifold 50c atomizing the liquid more coarsely than the nozzles 14 located on the middle manifold 50b
  • the angle of attack of the nozzles 14 can be adjusted during assembly of the nozzle block 30.
  • the angle of attack of the nozzles 14 can be changed by means of one or more actuators.
  • an actuator 80 may be provided which may be used, for example, as a motor, e.g. as an electric motor, or as another drive unit, e.g. as adjusting cylinder, may be formed.
  • the adjusting device 80 for example, one or more distribution lines 50a, 50b, 50c can be rotated together or independently of one another, whereby the orientation of the nozzles 14 arranged on the distribution lines 50a, 50b or 50c changes.
  • a distribution line 50a, 50b, 50c is rotated about its axis, then the nozzles 14 arranged on the distribution line 50a, 50b, 50c are pivoted.
  • the adjusting device 80 can thus adjust the angle of attack of one or more groups of nozzles 14.
  • the adjusting device 80 is preferably coupled as an actuator to the control device 48 (see FIG. 1).
  • the nozzles 14 of all the distribution lines 50a, 50b, 50c have the same orientation.
  • the Nozzles 14 of all distribution lines 50a, 50b, 50c are arranged horizontally and parallel to one another. It is also possible for the angle of incidence of the nozzles 14 on different distribution lines 50a, 50b, 50c to differ from one another.
  • the nozzles 14 of the lowest distribution line 50c have an angle of attack of approximately 30 ° to the horizontal, while the nozzles 14 of the remaining distribution lines 50a, 50b are aligned horizontally.
  • FIG. 10 shows, in a perspective and simplified schematic representation, a nozzle 30 having nozzles 14 of a nozzle line 28 arranged along a section of a distribution line 50.
  • the nozzles 14 arranged along the distribution line 50 have different orientations, wherein in the example shown successive nozzles 14 follow each other along the distribution line 50 have a different orientation.
  • adjacently arranged nozzles 14 each alternately on a positive and a negative angle to the horizontal, wherein the difference in the angle of attack between adjacent nozzles 14 according to Figure 10 is approximately 60 °.
  • These nozzle strands 28 can in turn be designed and arranged in such a way that a type of two-dimensional nozzle matrix is formed with nozzles 14 which are alternately oriented differently in each case in the two dimensions of the matrix.
  • the reaction space 6 can have a cross-sectional area of up to 50 m 2 and more.
  • the cross-sectional area of the reaction raums 6 in a room air application up to about 4 m 2 and in industrial applications between about 4 m 2 and about 50 m 2 .
  • a nozzle 14 may be provided on the nozzle train 28 per meter of a nozzle train 28.
  • the present invention relates to a device for conditioning room and / or process air, with a nozzle system 8, which has a plurality of nozzles 14 arranged in one or more nozzle lines 28 for Spraying of liquid, and with at least one pump 34, by means of which the liquid to be atomized is pressurized, wherein the nozzles 14 are formed as swirl nozzles, and / or wherein the pump 34, the liquid to be atomized at a pressure between 3 and 50 bar applied.
  • the liquid in particular water
  • the inventive device is characterized by a low susceptibility, a long service life of the pump 34 and a low maintenance.
  • Figure 1 1 shows a treatment device 96 with a treatment booth 98 of a total of 100 designated plant for treating workpieces 102.
  • the air flow to be treated at least partially exhaust air 104, which results in the running in the treatment device 96 working process.
  • Such a treatment device 96 can be 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 used. Series be 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. As an example of workpieces 102 each vehicle bodies are therefore shown here. However, the workpieces 102 can also be other workpieces and, in particular, attachments or body parts of vehicle bodies such as bumpers, side mirrors or the like. Smaller workpieces 102 may optionally be placed on a workpiece carrier not specifically shown.
  • the above-described air humidification device 4 is part of a conditioning device 106, in which the air flow, which contains the exhaust air 104, is conditioned to conditioned process air 108.
  • the treatment cabin 98 of the treatment device 96 delimits a working space in the form of a treatment tunnel 110 having a tunnel entrance and a tunnel exit, through which the workpieces 102 to be treated are conveyed by means of a conveyor system 12, as it is known per se and not must be received further.
  • the treatment tunnel 1 10 has an air outlet 1 14 and an air inlet 1 16, between which the conditioning device 106 is arranged so that exhaust 104 sucked out of the treatment tunnel 1 10, promoted by the conditioning 106 and after conditioning the treatment tunnel 1 10 again as Process air 108 can be supplied in a circuit.
  • the returned process air 108 is guided in a manner known per se via non-specifically illustrated nozzles onto the workpieces 102 to be treated. In this way, it is possible to maintain in the treatment tunnel 10 the temperature and treatment conditions required for effective treatment.
  • the treatment tunnel 1 10 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 106.
  • each existing tunnel section can be assigned its own conditioning device 106, 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 106 defines a flow path for the air flow with a plurality of conditioning stages 1 18 is formed.
  • six conditioning stages 1 18 are present, which are a preheater 1 18.1, a first filter device 1 18.2, a cooling device 1 18.3, an afterheating device 1 18.4, an air humidification stage 1 18.5 in the form of the air humidification device 4 and a second filter device 1 18.6 include.
  • the air flow with the exhaust air 104 is conveyed by means of a blower 120 through the conditioning stages 1 18.
  • a feed line 122 connects the air outlet 1 14 of the treatment tunnel 1 10 with the conditioning device 106.
  • a valve 124 is arranged in the feed line 122 so that the volume flow of the exhaust air 16 to the input connection unit 36 can be adjusted.
  • the conditioning device 106 is also connected to a fresh air line 126, via which fresh air, the air flow can be introduced.
  • the volume flow of the fresh air to the conditioning device 106 can by means of a Valve 128 can be adjusted.
  • a proportion of a mixed gas in the present case, a proportion of fresh air, is mixed. Consequently, as a rule, the conditioning device 106 is always flowed through by a mixture of the exhaust air 104 and fresh air 56.
  • a process air line 130 with a valve 132 leads to the air inlet 16 of the treatment device 96, so that the flow circuit is closed.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konditionieren von Raum- und/oder Prozessluft, mit einem Düsensystem (8), das mehrere in einem oder mehreren Düsensträngen (28) angeordnete Düsen (14) zum Zerstäuben von Flüssigkeit aufweist, und mit mindestens einer Pumpe (34), mittels derer die zu zerstäubende Flüssigkeit mit Druck beaufschlagt wird, wobei die Düsen (14) als Dralldüsen ausgebildet sind, und/oder wobei die Pumpe (34) die zu zerstäubende Flüssigkeit mit einem Druck zwischen 3 und 50 bar beaufschlagt. Erfindungsgemäß kann die Flüssigkeit, insbesondere Wasser, besonders feinzerstäubt werden und ein guter Verdunstungsgrad erreicht werden, wodurch sich auch die Verlustwassermenge verringert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine geringe Störanfälligkeit, eine hohe Standzeit der Pumpe (34) und einen geringen Wartungsaufwand aus.

Description

Vorrichtung zum Befeuchten eines Luftstroms
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befeuchten eines Luftstroms, mit einem Düsensystem, das mehrere Düsen zum Zerstäuben von Flüssigkeit aufweist, und mit mindestens einer Pumpe, mittels derer die zu zerstäubende Flüssigkeit mit Druck beaufschlagt wird, und eine Anlage zum Behandeln von Werkstücken.
In der DE 41 10 550 C2 wird eine Einrichtung zur Luftbefeuchtung mit Druckwasser beschrieben, die aus einem Vorratsbehälter für das Wasser, einem darüber befindlichen, von der Luft durchströmten Gehäuse, einem darin angeordneten Düsenstock und einer das Wasser zu diesem Düsenstock fördernden, stufenlos regelbaren Pumpe besteht.
Die DE 42 291 72 C1 offenbart eine Vorrichtung zu Befeuchtung eines Luftstroms einer lufttechnischen Einrichtung, insbesondere einer prozesslufttechnischen oder raumlufttechnischen Anlage, mit einer Sprühdüsenanordnung für eine Flüssigkeitszerstäubung, insbesondere Wasserzerstäubung, die mehrere in Bezug auf die Luftströmungsrichtung nebeneinander angeordnete, im Luftstrom liegende Sprühdüsen aufweist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Luftbefeuchtung bereitzustellen, die hinsichtlich ihrer Funktionalität gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und für einen industriellen Einsatz besonders geeignet ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, wobei die Düsen als Dralldüsen ausgebildet und in einem oder mehreren Düsensträngen angeordnet sind, und/oder wobei die Pumpe derart ausgebildet ist, dass der Druck der zu zerstäubenden Flüssigkeit zwischen 3 und 50 bar beträgt. Derart kann eine feine Zerstäubung durch die Düsen und/oder ein guter Verdunstungsgrad erreicht werden. Gleichzeitig kann die Verlustwassermenge verringert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich darüber hinaus durch eine geringe Störanfälligkeit, eine hohe Standzeit der Pumpe und einen geringen Wartungsaufwand aus. Zudem sind die Betriebs- und Investitionskosten bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung insbesondere im Vergleich zu bekannten Luftwäschern, Hochdruckbefeuchtern bzw. Hybridbefeuchtern verhältnismäßig gering.
Mit Vorteil können die Düsen als Simplexdüsen ausgebildet sein. Derart kann die Robustheit der Vorrichtung gegenüber leichten Wasserunreinheiten und die Eignung für den industriellen Einsatz weiter verbessert werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung können die Düsen jeweils mindestens eine in die Düse integrierte Filtervorrichtung aufweisen. Derart kann eine kompakte Bauweise erzielt und die Robustheit weiter erhöht werden.
Vorzugsweise kann die Pumpe als Kreiselpumpe ausgebildet sein. Derart können der Wartungsaufwand weiter gemindert und die Pumpenstandzeiten erhöht werden.
Es kann zweckmäßig sein, wenn die Pumpe als Hubkolbenpumpe ausgebildet ist.
Mit Vorteil kann der von der Pumpe bereitgestellte Druck zwischen 20 und 50 bar betragen. In diesem Druckbereich kann eine vergleichsweise feine Zerstäubung der Flüssigkeit bei vorteilhaften Betriebskosten erzielt werden.
Die Vorrichtung kann besonders günstig betrieben werden, wenn der von der Pumpe bereitgestellte Druck zwischen 3 und 30 bar, vorzugsweise zwischen 8 und 25, beträgt. Derart kann ein günstiges Tropfenspektrum der Zerstäubung erzielt werden, wobei insbesondere beim Einsatz von Kreiselpumpen der Wartungsaufwand und die Betriebskosten vergleichsweise gering und die Pumpenstandzeiten vergleichsweise hoch sind.
Die Wirksamkeit der Befeuchtung des Luftstroms kann weiter verbessert werden, wenn die Düsen an einem mit Turbulatoren versehenen Düsenstock angeordnet sind.
Besonders günstig für die Befeuchtung des Luftstroms ist es, wenn die Turbulatoren den Düsen im Luftstrom vorgeordnet sind.
Mit Vorteil kann die Vorrichtung zum Befeuchten des Luftstroms mindestens eine Stellvorrichtung zum Einstellen der Ausrichtung einer oder mehrerer Düsen des Düsensystems aufweisen.
Eine im Hinblick auf unterschiedliche Feuchteanforderungen besonders günstige Lösung ist gegeben, wenn die Düsen eines ersten Düsenstrangs einen Zerstäubungsgrad aufweisen, der sich von dem Zerstäubungsgrad der Düsen eines zweiten Düsenstrangs unterscheidet.
Es kann zweckmäßig sein, wenn entlang eines Düsenstrangs aufeinanderfolgende Düsen jeweils eine unterschiedliche Ausrichtung aufweisen.
Mit Vorteil kann eine Steuervorrichtung vorgesehen sein, mit Hilfe derer die Flüssigkeitszufuhr zu den Düsen regelbar ist, beispielsweise über die Regelung der Pumpendrehzahl. Abhängig von der Pumpendrehzahl kann der Zerstäubungsdruck und/oder der Volumenstrom eingestellt werden.
Vorzugsweise können mehrere Düsenstränge jeweils mit einer Ventilvorrichtung gekoppelt sein, mit Hilfe derer die Flüssigkeitszufuhr zu dem entsprechenden Dü- senstrang regelbar ist. Derart können die Düsenstränge einzeln getaktet und oder aktiviert bzw. deaktiviert werden, wodurch ein variabler und besonders effizienter Betrieb der Vorrichtung ermöglicht wird.
Eine regelungstechnisch besonders günstige Lösung ist gegeben, wenn mindestens ein mit der Steuervorrichtung gekoppelter Sensor zur Feuchtemessung im Luftstrom, vorzugsweise im befeuchteten Luftstrom vorgesehen ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Dabei werden Ausführungsbeispiele der Erfindung, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 den Aufbau einer Klimatisierungsanlage in einer Prinzipdarstellung;
Fig. 2 einen Teil eines Düsenstocks in perspektivischer Ansicht;
Fig. 3 eine Turbulatorvorrichtung in perspektivischer Ansicht;
Fig. 4 einen Teil eines Düsenstocks mit einer Düse und mit einer Turbulatorvorrichtung in einer Schnittansicht;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Düse mit einem Sprühkegel;
Fig. 6 eine Seitenansicht einer Luft umströmten Düse mit einem Sprühkegel;
Fig. 7 eine Seitenansicht einer Luft umströmten Düse mit einem Sprühkegel und mit einer Turbulatorvorrichtung;
Fig. 8 einen Düsenstock mit mehreren Düsensträngen in perspektivischer Ansicht; Fig. 9 einen Düsenstock mit mehreren Düsensträngen in perspektivischer Ansicht;
Fig. 10 einen Düsenstrang in perspektivischer Ansicht,
Fig. 1 1 einen Längsschnitt einer Behandlungseinrichtung zum Behandeln von
Fahrzeugkarosserien mit einem Behandlungstunnel, dem mittels einer Luftversorgungseinrichtung konditionierte Prozessluft zugeführt wird, welche mittels einer Konditioniervorrichtung konditioniert wurde, wobei die Konditioniervorrichtung eine Klimatisierungsanlage gemäß den Figuren 1 bis 9 umfasst.
Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Klimatisierungsanlage 2 zum Konditi- onieren von Raum- und/oder Prozessluft mit einer Vorrichtung zum Befeuchten eines Luftstroms. Die Vorrichtung zum Befeuchten eines Luftstroms ist gemäß dem gezeigten Beispiel als Luftbefeuchtungseinrichtung 4 mit einem Reaktionsraum 6 und mit einer Steuervorrichtung 48 ausgebildet. Der Reaktionsraum 6 weist einen Einlass 92 und einen Auslass 94 für den Luftstrom auf. Der zu konditi- onierende Luftstrom wird der Luftbefeuchtungseinrichtung 4, wie durch den Pfeil 10 angedeutet, auf der Seite des Einlasses 92 zugeführt und durchströmt den Reaktionsraum 6 der Luftbefeuchtungseinrichtung 4 in Richtung der Pfeile 10, 12. Im Reaktionsraum 6 wird die Luft durch ein Düsensystem 8 mit mehreren Düsen 14 geleitet, wobei die Düsen 14 in einem sogenannten Düsenstock 30 angeordnet sind. Zur Befeuchtung des Luftstroms wird eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, mittels der Düsen 14 zerstäubt, wobei die zerstäubte Flüssigkeit von der Luft als Feuchtigkeit aufgenommen werden kann. Auf der Seite des Auslasses 94 verlässt der konditionierte Luftstrom die Luftbefeuchtungseinrichtung 4, wie durch den Pfeil 12 angedeutet. Den im Reaktionsraum 6 angeordneten Düsen 14 wird Wasser über Zuleitungen 32 zugeführt, wobei das Wasser mittels einer Pumpe 34 mit Druck beaufschlagt und von einem Wasserzulauf 38 zu den Düsen 14 des Düsensystems 8 gepumpt wird. In dem Wasserzulauf 38 kann ein Feinfilter, z.B. für Partikel mit einem
Durchmesser von bis zu 10 μιη, vorgesehen sein. Vorzugsweise weist das Düsensystem 8 mehrere Düsenstränge 28 auf, wobei ein Düsenstrang 28 jeweils mehrere Düsen 14 aufweist. Im gezeigten Beispiel erstrecken sich die Düsenstränge 28 senkrecht zur Zeichenebene. Zwischen der Pumpe 34 und den Düsen 14 sind ein oder mehrere Ventilvorrichtungen 36 vorgesehen, wobei vorzugsweise jeweils eine Ventilvorrichtung 36 je Düsenstrang 28 vorgesehen ist. Gemäß dem in Figur 1 gezeigten Beispiel weist jeder Düsenstrang 28 eine mit einer Ventilvorrichtung 36 ausgestattete Zuleitung 32 auf. Eine Ventilvorrichtung 36 kann zum Beispiel als Zwei/Zwei-Wegeventil ausgebildet sein. Im gezeigten Beispiel sind die Pumpe 34 und die Ventilvorrichtungen 36 mit der Steuervorrichtung 48 gekoppelt. Mittels der Steuervorrichtung 48 kann insbesondere die Flüssigkeitszufuhr zu den Düsen 14 geregelt werden.
Indem die Düsen 14 als Dralldüsen, vorzugsweise als Simplexdüsen, ausgebildet sind, kann die zerstäubte Flüssigkeit bereits bei verhältnismäßig niedrigem Druck ein sehr feines Tropfenspektrum ausbilden. Eine vergleichsweise feine Zerstäubung kann beispielsweise bereits ab einem Druck von ca. 3 bar erreicht werden. Idealerweise wird die zu zerstäubende Flüssigkeit mit einem Druck in einem Bereich von ungefähr 3 bar bis ungefähr 50 bar beaufschlagt. Je nach Ausgestaltung der Pumpe 34 und des Düsensystems 8 kann der Betrieb in einem Druckbereich von ungefähr 20 bar bis ungefähr 50 bar von Vorteil sein. Grundsätzlich nimmt die Feinheit des zerstäubten Flüssigkeitssprays und die Verdunstung, insbesondere von Wasser, mit steigendem Druck zu. Besonders vorteilhaft ist die Verwen- dung von Dralldüsen, wenn die Pumpe 34 als Kreiselpumpe ausgebildet ist, vorzugsweise als mehrstufige Kreiselpumpe. Bei der hier beschriebenen Verwendung in einer Luftbefeuchtungseinrichtung 4 können mehrstufige Kreiselpumpen einen Druck von bis zu ca. 45 bar bereitstellen. Dementsprechend kann es von Vorteil sein, wenn die zu zerstäubende Flüssigkeit mit einem Druck in einem Bereich von ungefähr 3 bar bis ungefähr 30 bar, vorzugsweise zwischen 8 bar und 25 bar beaufschlagt wird. In einer weiteren Ausgestaltung ist es möglich, eine Hubkolbenpumpe als Pumpe 34 für das Düsensystem 8 der Luftbefeuchtungseinrichtung 4 vorzusehen.
Im gezeigten Beispiel ist im Eingangsbereich der Luftbefeuchtungseinrichtung 4, d.h. in Richtung des Luftstroms dem Düsensystem 8 vorgeordnet, ein Gleichrichter 16 für den Luftstrom vorgesehen. Gegebenenfalls kann auf einen solchen Gleichrichter 16 verzichtet werden. Im Ausgangsbereich der Luftbefeuchtungseinrichtung 4, d.h. in Richtung des Luftstroms dem Düsensystem 8 nachgeordnet, ist vorzugsweise ein Abscheidesystem 18 vorgesehen, mit Hilfe dessen von der Luft nicht aufgenommenes Wasser abgeschieden werden kann. Das Abscheidesystem 18 kann zum Beispiel ein- oder zweistufig aufgebaut sein. Im gezeigten Beispiel ist das Abscheidesystem 18 zweistufig ausgebildet und weist einen Agglomerator 20 und einen dem Agglomerator 20 nachgeordneten Tropfenabscheider 22 auf. Der Agglomerator 20 dient insbesondere zur Abscheidung und anschließenden Nachverdunstung feiner Tropfen aus einem Aerosol. Hierzu kann der Agglomerator 20 beispielsweise mindestens ein Edelstahlgeflecht und/oder ein Kunststoffgeflecht aufweisen, welches von der Luft bzw. dem Aerosol durchströmt wird. Wird der Agglomerator 20 mit Wasser benetzt, so kann er auch als Nachverdunster dienen und Schwankungen in der Auffeuchtung der Luft verringern. Zum Sammeln und/oder Ableiten von Restwasser kann die Luftbefeuchtungseinrichtung 4 mit einer Wanne 24 ausgestattet sein, die im gezeigten Beispiel einen Füllstandsensor 26 und einen Wasserablauf 40 aufweist. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist in dem Wasserablauf 40 ein nicht eigens mit einem Bezugszeichen versehenes Ventil vorgesehen, so dass der Füllstand in der Wanne 24 bei geschlossenem Ventil ansteigt, welches bei einem Sensorsignal des Sensors 26 geöffnet wird, so dass das Restwasser abfließen kann. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann der Wasserablauf 40 auch als stets offener Überlauf ausgebildet sein, so dass auf das Ventil im Wasserablauf 40 und auch auf den Füllstandssensor 26 verzichtet werden kann. Der Füllstandssensor 26 kann jedoch auch bei einem Überlauf genutzt werden, um gegebenenfalls eine Verstopfung des Wasserablaufs 40 erkennen zu können, wenn dann der Wasserspiegel in der Wanne 24 ansteigt.
Ausgangsseitig der Luftbefeuchtungseinrichtung 4, d.h. vorzugsweise dem Abscheidesystem 18 nachgeordnet, ist mindestens eine erste Sensorvorrichtung 42 angeordnet. Diese ausgangsseitige Sensorvorrichtung 42 kann einen Feuchtesensor und/oder einen Temperatursensor aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann eingangsseitig der Luftbefeuchtungseinrichtung 4 mindestens eine zweite Sensorvorrichtung 44 angeordnet sein, die vorzugsweise einen Feuchtesensor aufweist. Mit Hilfe dieser Sensorvorrichtungen 42, 44 können der Feuchtigkeitsgehalt und/oder die Temperatur im Luftstrom erfasst werden. Die Sensorvorrichtungen 42, 44 sind mit der Steuervorrichtung 48 gekoppelt.
Zwischen der Pumpe 34 und den Düsen 14 ist ein Drucksensor 46 zum Erfassen des Wasserdrucks vorgesehen. Dieser mindestens eine Drucksensor 46 ist mit der Steuervorrichtung 48 gekoppelt.
Die mit der Steuervorrichtung 48 gekoppelten ein oder mehreren Sensorvorrich- tungen 42, 44 und/oder der Drucksensor 46 geben Signale an die Steuervorrichtung 48, wobei die Signale von der Steuervorrichtung 48 verarbeitet und zur Regelung der Luftbefeuchtungseinrichtung 4 verwendet werden können. Zur Regelung der Luftbefeuchtungseinrichtung 4 gibt die Steuervorrichtung 48 Stellsignale an Aktuatoren der Luftbefeuchtungseinrichtung 4, beispielsweise an die Pumpe 34, eine Stellvorrichtung 80 (siehe Figuren 9 und 10) für die Düsen 14 und/oder eine oder mehrere Ventilvorrichtungen 36.
Zur Regelung der Luftbefeuchtungseinrichtung 4 können vorzugsweise Messwerte des Feuchtesensors der ausgangsseitigen Sensorvorrichtung 42 verwendet werden. Da im Reaktionsraum 6 eine adiabate Abkühlung erfolgt, kann es zweckmäßig sein, zusätzlich Messwerte eines Temperatursensors der ausgangsseitigen Sensorvorrichtung 42 zu verwenden. Die Regelgenauigkeit kann weiter verbessert werden, wenn zusätzlich Messwerte des Feuchtesensors der eingangs- seitigen Sensorvorrichtung 44 verwendet werden.
Die Steuervorrichtung 48 kann mit einer Benutzerschnittstelle ausgestattet sein und weist vorzugsweise Anzeige- und Bedienelemente auf.
Der in das Düsensystem 8 strömende Flüssigkeitsstrom, insbesondere ein Wasserstrom, kann mittels der Steuervorrichtung 48 eingestellt werden. Vorzugsweise wird dabei die Flüssigkeitszerstäubung durch Takten der einzelnen Düsenstränge 28 an die Feuchteanforderungen, d.h. die Anforderungen an die konditionierte Luft, angepasst. Entsprechend dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die drei Düsenstränge 28 der Luftbefeuchtungseinrichtung 4 getrennt ansteuerbar.
Die Ansteuerung der Düsenstränge 28 kann beispielsweise entsprechend dem nachfolgend beschriebenen Schema oder einer Abwandlung dessen erfolgen: In Abhängigkeit der Feuchteanforderungen für die Konditionierung des Luftstroms wird bei zunehmender Feuchteanforderung zunächst ein erster Düsenstrang 28, z.B. der höchstgelegene Düsenstrang 28, aktiviert und unter Berücksichtigung einer Mindestpulsweite im Verhältnis von 0 bis 100% pulsweitenmoduliert. Reicht die Befeuchtungsleistung bei dauerhafter Ventilöffnung für den ersten Düsenstrang 28 nicht aus, so wird ein zweiter Düsenstrang 28, z.B. der unter dem ersten liegende Düsenstrang 28, aktiviert und in gleicher oder ähnlicher Weise pulsweitenmoduliert. Entsprechend diesem Prinzip werden weitere Düsenstränge 28 aktiviert bis alle Düsenstränge 28 vollständig geöffnet sind und somit die maximale Befeuchtungsleistung der Luftbefeuchtungseinrichtung 4 eingestellt ist. Bei abnehmender Feuchteanforderung werden die einzelnen Düsenstränge 28 in analoger Vorgehensweise umgekehrt sukzessive deaktiviert oder gleichzeitig deaktiviert.
Der von der Pumpe 34 bereitgestellte Druck der Flüssigkeit kann mittels des Drucksensors 46 erfasst und beispielsweise über die Drehzahl der Pumpe 34 auf einen Vorgabewert eingestellt werden. Im Teillastfall ist es unter Umständen möglich, dass die Fördermenge der Pumpe 34 so gering ist, dass selbst bei einer Minimaldrehzahl der Pumpe 34 der vorgegebene Druck überschritten wird. Für einen derartigen Fall kann ein nicht näher dargestellter Bypasskanal mit einem ansteuerbaren Proportionalventil vorgesehen sein, mit Hilfe dessen der Druck auf den Vorgabewert geregelt werden kann. Auch wenn alle Ventilvorrichtung 36 geschlossen sind, kann derart über den Bypasskanal eine Druckentlastung erfolgen. Zusätzlich kann zur Verhinderung einer Drucküberlastung bei einem Defekt des Proportionalventils ein weiterer Bypasskanal mit einem Überströmventil vorgesehen sein. In einer vereinfachten Ausgestaltung ohne ein ansteuerbares Proportio- nalventil kann das Überströmventil auch zur Druckregelung verwendet werden, wobei die Pumpe 34 drehzahlgeregelt oder mit konstanter Drehzahl betrieben werden kann.
Figur 2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Teil eines Düsenstocks 30 mit einer Düse 14, die an einem Abschnitt einer Verteilleitung 50 des Düsenstocks 30 angeordnet ist. Eine derartige Verteilleitung 50 kann mit mehreren weiteren, hier nicht näher dargestellten Düsen 14 ausgestattet sein. Im gezeigten Beispiel ist die Düse 14 in einem Rohrstück 52 angeordnet. Der Kopf 58 der Düse 14 ragt aus dem Rohrstück 52 heraus und weist eine Austrittsöffnung 56 auf. Das Rohrstück 52, beispielsweise ein Muffe, ist mit der Verteilleitung 50 verbunden, wobei das Rohrstück 52 zweckmäßigerweise an der Verteilleitung 50 angeschweißt sein kann. Im gezeigten Beispiel weist das Rohrstück 52 ein Außengewinde 54 auf, mit Hilfe dessen ein Anbauteil an dem Rohrstück 52 befestigt werden kann. Die Düse 14 ist zweckmäßigerweise als Dralldüse ausgebildet und kann einen nicht näher dargestellten, im Inneren der Düse 14 angeordneten Wirbelkörper aufweisen. Das Rohrstück 52 kann ein nicht näher dargestelltes Innengewinde aufweisen, in welches die Düse 14 eingeschraubt werden kann. Bei einer Dralldüse bzw. einer Simplexdüse passiert die zu zerstäubende Flüssigkeit die Austrittsöffnung 56 der Düse 14 vorzugsweise als rotierender Flüssigkeitsfilmring und bildet anschließend einen Flüssigkeitsfilmkegel aus, der aufgrund seiner Instabilität in kleine Flüssigkeitströpfchen zerfällt.
Figur 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Turbulatorvorrichtung 60 zur Beeinflussung der Luftströmung an einer Düse 14, an deren Kopf 58 eine Austrittsöffnung 56 für Wasser vorgesehen ist. Die Turbulatorvorrichtung 60 weist mindestens einen feststehenden Flügel 62 auf und kann beispielsweise als Blechteil aus- geführt sein. Im gezeigten Beispiel weist die Turbulatorvorrichtung 60 mehrere Flügel 62 auf. Diese Flügel 62 dienen als Turbulatoren für die Luftströmung und sind der Düse 14, insbesondere der Austrittsöffnung 56 der Düse 14, im Luftstrom vorgeordnet. Die Turbulatorvorrichtung 60 kann zweckmäßigerweise auf ein Außengewinde 54 des die Düse 14 aufnehmenden Rohrstücks 52 (siehe Figur 2) aufgeschraubt sein. Dabei ist die Turbulatorvorrichtung 60 derart ausgebildet und angeordnet, dass die Flügel 62 eine Drallrichtung aufweisen, die einem Losschrauben der Turbulatorvorrichtung 60 von dem Außengewinde 54 entgegenwirkt.
Figur 4 zeigt in einer vereinfachten Schnittansicht eine Verteilleitung 50 eines Düsenstocks 30 mit einem Rohrstück 52, das eine Düse 14 trägt. Im gezeigten Beispiel ist der Düsenstock 30 mit Turbulatoren versehen. Hierzu kann, wie in Figur 4 veranschaulicht, das Rohrstück 52 mit einer Turbulatorvorrichtung 60 versehen sein, die mehrere als Flügel 62 ausgebildete Turbulatoren aufweist. In dem Rohrstück 52 ist eine Düse 14 eingeschraubt, in deren Kopf 58 eine Austrittsöffnung 56 für Wasser vorgesehen ist. Zwischen der Düse 14 und dem Rohrstück 52 ist eine Dichtvorrichtung 64 vorgesehen, die vorzugsweise als O-Ring ausgebildet sein kann.
Die in Figur 4 gezeigte Düse 14 ist als Simplexdüse ausgebildet. Diese Simplexdüse ist mit mindestens einer Filtervorrichtung ausgestattet, wobei die Düse 14 im gezeigten Beispiel einen Primärfilter 68 sowie einen nicht näher dargestellten Sekundärfilter aufweist. Der Primärfilter 68 umfasst einen sogenannten Drop Stop, wie er an und für sich bekannt ist. Hierdurch wird die Funktion einer Art Überdruckventil erreicht, so dass unterhalb eines Schwellendruckes kein Wasser austreten kann. Vorzugsweise ist die mindestens eine Filtervorrichtung in die Düse 14 integriert. Der mindestens einen Filtervorrichtung nachgeordnet kann im Inneren der Simplexdüse ein nicht näher dargestellter Wirbelkörper vorgesehen sein, der an seiner der Austrittsöffnung 56 der Düse 14 zugewandten Seite mit einem oder mehreren Kanälen 66 für die Flüssigkeit ausgestattet ist. Durch den mindestens einen Kanal 66 kann das Wasser zur Austrittsöffnung 56 der Düse 14 gelangen.
In einer beispielhaften Ausgestaltung für eine industrielle Anwendung kann das Rohrstück 52 einen Durchmesser von ca. 2 bis 3 cm aufweisen, wobei die Verteilleitung 50 des Düsenstocks 30 einen Durchmesser von ca. 5 cm aufweisen kann, und wobei die Turbulatorvorrichtung 60 in der Regel einen Außendurchmesser von bis zu 30 cm aufweisen kann.
Die Figuren 5 bis 7 zeigen Seitenansichten einer Düse 14 zum Zerstäuben von Wasser in stark vereinfachter Prinzipdarstellung, wobei die Düse 14 an einem Düsenstock 30 angeordnet ist. Das aus der Düse 14 austretende Wasser bildet einen Sprühkegel 70, 74 bzw. 78, wobei sich die in den Figuren 5 bis 7 gezeigten Sprühkegel 70, 74 bzw. 78 jeweils voneinander unterscheiden. Ein Maß für die Größe eines derartigen Sprühkegels 70, 74 bzw. 78 ist zum Beispiel sein Öffnungswinkel.
Figur 5 veranschaulicht beispielhaft den Sprühkegel 70 der Düse 14, wenn sie nicht von Luft umströmt wird.
Figur 6 zeigt die Düse 14 in einer Luftströmung 72, wobei die Sprührichtung der Düse 14 in Richtung der Hauptströmungsrichtung der Luftströmung 72 ausgerichtet ist. Bedingt durch die Luftströmung 72 ist der Öffnungswinkel des Sprühkegels 74 der in Figur 6 gezeigten Düse 14 kleiner als der Öffnungswinkel des Sprühkegels 70 der Düse 14 ohne Luftströmung gemäß Figur 5.
Figur 7 zeigt die Düse 14 in einer Luftströmung 76, wobei eine Turbulatorvorrich- tung 60 zur Beeinflussung der Luftströmung 76 vorgesehen ist. In Figur 7 sind die Turbulatoren ausbildenden Flügel der Turbulatorvorrichtung 60 der besseren Übersicht halber nicht mit Bezugszeichen versehen. Bedingt durch die Wirkung der Turbulatorvorrichtung 60 auf die Luftströmung 76, ist der Öffnungswinkel des Sprühkegels 78 gemäß Figur 7 grösser als der Öffnungswinkel des Sprühkegels 74 gemäß Figur 6. Bei entsprechender Ausgestaltung der Turbulatorvorrichtung 60 kann die Luftströmung 76 derart beeinflusst werden, dass der Öffnungswinkel des Sprühkegels 78 gemäß Figur 7 grösser ist als der Öffnungswinkel des Sprühkegels 70 bei einer Düse 14 ohne Luftströmung gemäß Figur 5. Im gezeigten Beispiel ist die Turbulatorvorrichtung 60 der Düse 14 in der Luftströmung 76 direkt vorgeordnet.
Die Figuren 8 und 9 zeigen in vereinfachter Prinzipdarstellung den Düsenstock 30 einer Luftbefeuchtungseinrichtung 4. Der Düsenstock 30 weist mehrere Düsenstränge 28 auf, die sich in den gezeigten Beispielen jeweils horizontal im Reaktionsraum 6 der Luftbefeuchtungseinrichtung 4 erstrecken und parallel zueinander angeordnet sind. Es ist möglich, die Düsenstränge 28 auch in einer anders gearteten Anordnung im Reaktionsraum 6 vorzusehen. So können sich die Düsenstränge 28 beispielsweise vertikal oder auch diagonal im Reaktionsraum 6 erstrecken. Vorzugsweise sind die Düsen zumindest nahezu über den gesamten Querschnitt des Reaktionsraums 6 verteilt angeordnet.
In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 8 und 9 ist für jeden Düsenstrang 28 jeweils eine Verteilleitung 50a, 50b bzw. 50c vorgesehen. Jede Verteilleitung 50a, 50b, 50c trägt mehrere Düsen 14, welche der besseren Übersicht halber nur teilweise mit Bezugszeichen versehen sind. Die Düsen 14 können derart ausgestaltet sein und/oder derart betrieben werden, dass sich der Zerstäubungsgrad von Düsen 14, die an unterschiedlichen Verteilleitungen 50a, 50b, 50c angeordnet sind, voneinander unterscheidet. So können beispielsweise die an der unteren Verteilleitung 50c angeordneten Düsen 14 die Flüssigkeit feiner zerstäuben als die Düsen 14 der mittleren Verteilleitung 50b, wobei die Düsen 14 der oberen Verteilleitung 50c die Flüssigkeit noch grober zerstäuben als die an der mittleren Verteilleitung 50b angeordneten Düsen 14. In alternativer Ausgestaltung ist es auch möglich, dass alle Düsen 14 des Düsenstocks 30 die Flüssigkeit in zumindest nahezu gleichartiger Weise zerstäuben.
Der Anstellwinkel der Düsen 14 kann bei der Montage des Düsenstocks 30 eingestellt werden. In alternativer Ausgestaltung kann der Anstellwinkel der Düsen 14 mittels eines oder mehrerer Aktuatoren verändert werden. Gemäß den Figuren 8 und 9 kann als Aktuator zum Einstellen der Ausrichtung der Düsen 14 eine Stellvorrichtung 80 vorgesehen sein, die beispielsweise als Motor, z.B. als Elektromotor, oder als andere Anstriebseinheit, z.B. als Verstellzylinder, ausgebildet sein kann. Mittels der Stellvorrichtung 80 können beispielsweise eine oder mehrere Verteilleitungen 50a, 50b, 50c gemeinsam oder unabhängig voneinander gedreht werden, wodurch sich die Ausrichtung der an den Verteilleitungen 50a, 50b bzw. 50c angeordneten Düsen 14 ändert. Wird eine Verteilleitung 50a, 50b, 50c um ihre Achse gedreht, so werden dabei die an der Verteilleitung 50a, 50b, 50c angeordneten Düsen 14 geschwenkt. Mittels der Stellvorrichtung 80 lässt sich somit der Anstellwinkel einer oder mehrerer Gruppen von Düsen 14 einstellen. Vorzugsweise ist die Stellvorrichtung 80 als Aktuator mit der Steuervorrichtung 48 (siehe Figur 1) gekoppelt.
In dem in Figur 8 gezeigten Beispiel weisen die Düsen 14 aller Verteilleitungen 50a, 50b, 50c die gleiche Ausrichtung auf. Gemäß dem gezeigten Beispiel sind die Düsen 14 aller Verteilleitungen 50a, 50b, 50c horizontal und parallel zueinander angeordnet. Es ist auch möglich, dass sich der Anstellwinkel der Düsen 14 an unterschiedlichen Verteilleitungen 50a, 50b, 50c voneinander unterscheidet. In dem in Figur 9 gezeigten Beispiel weisen beispielsweise die Düsen 14 der untersten Verteilleitung 50c einen Anstellwinkel von ca. 30° zur Horizontalen auf, während die Düsen 14 der übrigen Verteilleitungen 50a, 50b horizontal ausgerichtet sind.
Figur 10 zeigt perspektivisch und in vereinfachter Prinzipdarstellung einen Düsenstock 30 mit entlang eines Abschnitts einer Verteilleitung 50 angeordneten Düsen 14 eines Düsenstrangs 28. Die entlang der Verteilleitung 50 angeordneten Düsen 14 weisen unterschiedlichen Ausrichtungen auf, wobei im gezeigten Beispiel entlang der Verteilleitung 50 aufeinanderfolgende Düsen 14 jeweils eine unterschiedliche Ausrichtung aufweisen. Dabei weisen gemäß dem gezeigten Beispiel benachbart angeordnete Düsen 14 jeweils wechselweise einen positiven bzw. einen negativen Anstellwinkel zur Horizontalen auf, wobei die Differenz des Anstellwinkels zwischen benachbarten Düsen 14 gemäß Figur 10 ungefähr 60° beträgt. In vorteilhafter Ausgestaltung können im Reaktionsraum 6 (siehe Figur 1) einer Luftbefeuchtungseinrichtung 4 mehrere wie beispielhaft in Figur 10 veranschaulichte Düsenstränge 28 mit wechselweise unterschiedlich ausgerichteten Düsen 14 vorgesehen sein. Diese Düsenstränge 28 können wiederum derart ausgebildet und angeordnet werden, dass eine Art zweidimensionale Düsenmatrix mit in beiden Dimensionen der Matrix jeweils wechselweise unterschiedlich ausgerichteten Düsen 14 ausgebildet wird.
Je nach Anwendung und Einsatzort der Luftbefeuchtungseinrichtung 4 kann der Reaktionsraum 6 (siehe Figur 1) eine Querschnittsfläche von bis zu 50 m2 und mehr aufweisen. Typischerweise beträgt die Querschnittsfläche des Reaktions- raums 6 bei einer Raumluftanwendung bis zu ca. 4 m2 und bei einer industriellen Anwendungen zwischen ca. 4 m2 und ca. 50 m2. In einer beispielhaften Ausgestaltung für eine industrielle Anwendung kann je Meter eines Düsenstrangs 28 eine Düse 14 an dem Düsenstrang 28 vorgesehen sein.
Ein Gedanke, welcher der Erfindung zugrunde liegt, lässt sich wie folgt zusammenfassen: Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konditionie- ren von Raum- und/oder Prozessluft, mit einem Düsensystem 8, das mehrere in einem oder mehreren Düsensträngen 28 angeordnete Düsen 14 zum Zerstäuben von Flüssigkeit aufweist, und mit mindestens einer Pumpe 34, mittels derer die zu zerstäubende Flüssigkeit mit Druck beaufschlagt wird, wobei die Düsen 14 als Dralldüsen ausgebildet sind, und/oder wobei die Pumpe 34 die zu zerstäubende Flüssigkeit mit einem Druck zwischen 3 und 50 bar beaufschlagt. Erfindungsgemäß kann die Flüssigkeit, insbesondere Wasser, besonders fein zerstäubt werden und ein guter Verdunstungsgrad erreicht werden, wodurch sich auch die Verlustwassermenge verringert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine geringe Störanfälligkeit, eine hohe Standzeit der Pumpe 34 und einen geringen Wartungsaufwand aus.
Figur 1 1 zeigt eine Behandlungseinrichtung 96 mit einer Behandlungskabine 98 einer insgesamt mit 100 bezeichneten Anlage zum Behandeln von Werkstücken 102. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der zu behandelnde Luftstrom zumindest teilweise Abluft 104, die bei dem in der Behandlungseinrichtung 96 ablaufenden Arbeitsprozess entsteht.
Eine solche Behandlungseinrichtung 96 kann beispielsweise in der Automobilindustrie in Anlagen zum Behandeln von Fahrzeugkarosserien und dort insbesondere bei Behandlungskabinen eingesetzt, in denen beschichtete Fahrzeugkaros- Serien im Rahmen eines Lackierprozesses behandelt werden. Hierzu zählen insbesondere Lackierkabinen, aber auch zum Beispiel Abdunstkabinen, Kühlkabinen und Trockner, mit jeweils einem Behandlungstunnel. Als Beispiel für Werkstücke 102 sind deshalb hier jeweils Fahrzeug karosserien gezeigt. Bei den Werkstücken 102 kann es sich aber auch um andere Werkstücke und insbesondere um Anbauoder Aufbauteile von Fahrzeugkarosserien wie Stoßfänger, Seitenspiegel oder dergleichen handeln. Kleinere Werkstücke 102 können gegebenenfalls auf einem nicht eigens gezeigten Werkstückträger angeordnet werden.
Die oben erläuterte Luftbefeuchtungseinrichtung 4 ist Teil einer Konditioniervor- richtung 106, in welcher der Luftstrom, der die Abluft 104 enthält, zu konditionierter Prozessluft 108 konditioniert wird.
Die Behandlungskabine 98 der Behandlungseinrichtung 96 begrenzt einen Arbeitsraum in Form eines Behandlungstunnels 1 10 mit einem Tunneleingang und einen Tunnelausgang, durch den die zu behandelnden Werkstücke 102 mittels eines Fördersystems 1 12 hindurch gefördert werden, wie es an und für sich bekannt ist und auf welches nicht weiter eingegangen werden muss.
Der Behandlungstunnel 1 10 weist einen Luftauslass 1 14 und einen Lufteinlass 1 16 auf, zwischen denen die Konditioniervorrichtung 106 angeordnet ist, so dass Abluft 104 aus dem Behandlungstunnel 1 10 angesaugt, durch die Konditioniervorrichtung 106 gefördert und nach erfolgter Konditionierung dem Behandlungstunnel 1 10 wieder als Prozessluft 108 in einem Kreislauf zugeführt werden kann. Die zurückgegebene Prozessluft 108 wird in an und für sich bekannter Art und Weise über nicht eigens dargestellte Düsen auf die zu behandelnden Werkstücke 102 geführt. Auf diese Weise ist es möglich, in dem Behandlungstunnel 1 10 die für eine effektive Behandlung erforderliche Temperatur und Behandlungsbedingungen aufrechtzuerhalten. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann der Behandlungstunnel 1 10 auch in mehrere Tunnelabschnitte unterteilt sein, welche jeweils einen gesonderten Luftauslass und Lufteinlass aufweisen, die mit der Konditioniervorrichtung 106 verbunden sind. Gegebenenfalls kann auch jedem vorhandenem Tunnelabschnitt eine eigene Konditioniervorrichtung 106 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 106 definiert einen Strömungsweg für den Luftstrom mit mehreren Konditionierungsstufen 1 18 ausgebildet ist. Bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel sind beispielhaft sechs Konditionierungsstufen 1 18 vorhanden, die eine Vorheizeinrichtung 1 18.1, eine erste Filtereinrichtung 1 18.2, eine Kühlungseinrichtung 1 18.3, eine Nachheizeinrichtung 1 18.4, eine Luftbefeuchtungsstufe 1 18.5 in Form der Luftbefeuchtungseinrichtung 4 und eine zweite Filtereinrichtung 1 18.6 umfassen. Der Luftstrom mit der Abluft 104 wird mit Hilfe eines Gebläses 120 durch die Konditionierstufen 1 18 gefördert.
Eine Zuführleitung 122 verbindet den Luftauslass 1 14 des Behandlungstunnels 1 10 mit der Konditioniervorrichtung 106. In der Zuführleitung 122 ist ein Ventil 124 angeordnet, so dass der Volumenstrom der Abluft 16 zur Eingangs- Anschlusseinheit 36 eingestellt werden kann.
Die Konditioniervorrichtung 106 ist außerdem mit einer Frischluftleitung 126 verbunden, über welche Frischluft den Luftstrom eingebracht werden kann. Der Volumenstrom der Frischluft zur Konditioniervorrichtung 106 kann mittels eines Ventils 128 eingestellt werden kann. Zum Konditioniervorgang für die Abluft 104 aus dem Behandlungstunnel 1 10 zählt folglich auch, dass ein Anteil eines Zu- mischgases, im vorliegenden Fall also ein Anteil an Frischluft, zugemischt wird. Die Konditioniervorrichtung 106 wird folglich in der Regel immer von einem Ge- misch aus der Abluft 104 und Frischluft 56 durchströmt.
An der Ausgangsseite der Konditioniervorrichtung 10 führt eine Prozessluftleitung 130 mit einem Ventil 132 zum Lufteinlass 1 16 der Behandlungseinrichtung 96, so dass der Strömungskreislauf geschlossen ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Befeuchten eines Luftstroms, mit
(a) einem Düsensystem (8), das mehrere Düsen (14) zum Zerstäuben von Flüssigkeit aufweist;
(b) mindestens einer Pumpe (34), mittels derer die zu zerstäubende Flüssigkeit mit Druck beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
(c) die Düsen (14) als Dralldüsen ausgebildet sind, die in einem oder mehreren Düsensträngen (28) angeordnet sind, und/oder
(d) die Pumpe (34) derart ausgebildet ist, dass der Druck der zu zerstäubenden Flüssigkeit zwischen 3 und 50 bar beträgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (14) als Simplexdüsen ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (14) jeweils mindestens eine in die Düse (14) integrierte Filtervorrichtung aufweisen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (34) als Kreiselpumpe ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (34) als Hubkolbenpumpe ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Pumpe (34) bereitgestellte Druck zwischen 20 und 50 bar beträgt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Pumpe (34) bereitgestellte Druck zwischen 3 und 30 bar, vorzugsweise zwischen 8 und 25 bar, beträgt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (14) an einem Düsenstock (30) angeordnet sind, der mit Tur- bulatoren versehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulato- ren den Düsen (14) im Luftstrom vorgeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stellvorrichtung (80) zum Einstellen der Ausrichtung einer oder mehrerer Düsen (14) des Düsensystems (8) vorgesehen ist.
1 1. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (14) eines ersten Düsenstrangs (28) einen Zerstäubungsgrad aufweisen, der sich von dem Zerstäubungsgrad der Düsen (14) eines zweiten Düsenstrangs (28) unterscheidet.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang eines Düsenstrangs (28) aufeinanderfolgende Düsen (14) jeweils eine unterschiedliche Ausrichtung aufweisen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung (48) vorgesehen ist, mittels derer die Flüssigkeitszufuhr zu den Düsen (14) regelbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Dü- senstränge (28) jeweils mit einer Ventilvorrichtung (36) gekoppelt sind, mittels derer die Flüssigkeitszufuhr zu dem entsprechenden Düsenstrang (28) regelbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein mit der Steuervorrichtung (48) gekoppelter Sensor zur Feuchte- messung im Luftstrom, vorzugsweise im befeuchteten Luftstrom vorgesehen ist.
16. Anlage zum Behandeln von Werkstücken (102), insbesondere zum Behandeln von Fahrzeugkarosserien oder von Aufbau- oder Anbauteilen von Fahrzeugkarosserien, mit einer Konditioniervorrichtung (106) für Abluft (104), dadurch gekennzeichnet, dass die Konditioniervorrichtung (106) eine Vorrichtung (4) zum Befeuchten eines Luftstroms nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst.
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