EP4006470A2 - Vorrichtung und verfahren zum trocknen eines werkstücks mit kaskadierender wärmezufuhr - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum trocknen eines werkstücks mit kaskadierender wärmezufuhr Download PDF

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EP4006470A2
EP4006470A2 EP21203284.1A EP21203284A EP4006470A2 EP 4006470 A2 EP4006470 A2 EP 4006470A2 EP 21203284 A EP21203284 A EP 21203284A EP 4006470 A2 EP4006470 A2 EP 4006470A2
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EP
European Patent Office
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heating zone
zone
air
heating
exhaust air
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21203284.1A
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English (en)
French (fr)
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EP4006470A3 (de
Inventor
Pascal Glett
Christian-André Meiners
Andreas Bürmann
Carsten Frerichs
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP4006470A2 publication Critical patent/EP4006470A2/de
Publication of EP4006470A3 publication Critical patent/EP4006470A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/04—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour circulating over or surrounding the materials or objects to be dried
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/04—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases
    • B05D3/0406—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases the gas being air
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B15/00—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form
    • F26B15/10—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions
    • F26B15/12—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions the lines being all horizontal or slightly inclined
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/02—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure
    • F26B21/04—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure partly outside the drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2210/12—Vehicle bodies, e.g. after being painted

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for drying a workpiece, the workpiece being moved through at least two heating zones.
  • the exhaust air from the warmer heating zone is fed to the cooler heating zone.
  • Painted workpieces must be dried. To do this, they are usually placed in drying systems, also known as drying tunnels, where they are gradually heated to the drying temperature in a heating area. The actual drying process requires a target temperature to be reached, which is maintained for a minimum period of time. This happens mainly in the holding zone. The workpiece is then gradually cooled in a cooling area. Both the heating area and the cooling area can each have a number of zones, to which individually tempered air is supplied. Design variables for drying systems are the amount of heat transferred and the required minimum amount of circulating air that is required for heat transfer at the surface of the workpiece.
  • each heating zone is assigned a heat exchanger that controls the temperature of the supplied air flow.
  • the heat is obtained from electrical energy, by burning fossil fuels or by recuperating process exhaust air.
  • the heated air is introduced into the heating zone by means of air conveying devices such as fans. These generate the air flows required in sections. Since a constant, always temperature-controlled afterflow of drying air must be ensured, the air is discharged from the respective heating zone and fed back to the heat exchanger in whole or in part and/or completely discharged from the system. As a result, each heating zone has to have a heat exchanger and an air conveying device, which requires a considerable amount of space and resources, and thus also costs.
  • one object of the invention is to provide a drying device or a drying method, so that the number and dimensioning, in particular, of the heat exchangers and the air conveying devices are optimized.
  • the device according to the invention can thus be part of a drying tunnel.
  • This can have further heating zones, each of which has its own heat exchanger and/or several heating zones connected to one another in the manner according to the invention.
  • the first heating zone is arranged in the drying device in relation to the direction of passage of the workpiece before the second heating zone, ie the workpiece passes through it first.
  • the temperature here is lower than in the second heating zone.
  • the first and the second heating zone can preferably be arranged adjacently, but one or more heating zones and/or (intermediate) holding zones can also be provided in between.
  • the workpiece can be a vehicle body, for example, but also any other workpiece that has a surface coating that has to be dried under the influence of temperature.
  • a heat exchanger is provided for heating the drying air flow for the second heating zone, the heat of which can be generated both separately and can also be obtained by recuperation from process exhaust air.
  • the heated air is introduced into the second heating zone by means of the second air conveying device, which can be designed, for example, as a fan.
  • the heat exchanger and the second air conveying device can be provided individually or in a common unit.
  • the heated air is now distributed around the workpiece to be dried by means of a distribution device.
  • the distribution can take place in layers and/or selectively.
  • the workpiece to be dried is preferably swept by the heated air from all directions as required, ie the air flow is adapted to the workpiece to be dried and the required drying process.
  • the supplied heated air is passed through a separator before it exits from the distribution device in order to prevent the supply and distribution of foreign bodies onto the workpiece to be dried.
  • this separator can also be provided elsewhere.
  • An exhaust air device is provided in the second heating zone in order to discharge the drying air after it has flowed around the workpiece to be dried. It can remove the drying air from the second heating zone in layers and/or selectively. The drying air is preferably sucked off by the exhaust air device.
  • the exhaust air device of the second heating zone is connected to the first heating zone in order to at least partially feed the drying air removed from the second heating zone to the first heating zone.
  • the first heating zone has a first air conveying device in order to convey the air flow into the first heating zone.
  • This first air conveying device can also be designed as a fan.
  • the exhaust air from the second heating zone does not have to be fed in full to the first heating zone; it can also be provided that some of it is discharged from the device.
  • the air is distributed in the first heating zone, preferably with a distribution device.
  • This distribution device can also supply air in layers and/or selectively into the first heating zone and advantageously also have a separator in order to remove foreign matter in the exhaust air of the second heating zone.
  • the exhaust air from the second heating zone is at a lower temperature than when it was tempered by the heat exchanger there, it is still sufficiently tempered to supply a heating zone with a lower temperature requirement.
  • This can be the adjacent heating zone, but it can also be any other heating zone in the heating area of the device for which the exhaust air temperature of the second heating zone is sufficient to heat the workpiece. If an (intermediate) holding zone with a lower temperature requirement is provided, part of the exhaust air from the second heating zone can optionally also be fed to this.
  • the interaction between the first and second heating zone ie the supply of exhaust air from the second heating zone into the first heating zone, is also referred to below as a cascade.
  • a device for drying a workpiece can be designed with a number of cascades.
  • the first air conveying device can also be made smaller, depending on the required circulating air flows, than would be necessary if unheated or less heated air was supplied.
  • a further advantage is that the temperature difference between the air supplied to the first heating zone and the workpiece to be heated is small, so that the thermal load on the workpiece is lower.
  • the first heating zone has an exhaust air device which is connected to the second heating zone in such a way that exhaust air from the first heating zone is at least partially fed to the heat exchanger of the second heating zone. Since the exhaust air from the first heating zone still has a comparatively high temperature, it has proven to be advantageous to feed it to the heat exchanger of the second heating zone and to heat it to the temperature required there. Compared to the supply of non-tempered air and its heating, considerable energy can be saved in this way.
  • an exhaust air device is provided and connected to the second heating zone, in particular to its heat exchanger. The air from the first heating zone can pass through the exhaust air device is discharged in layers and/or selectively from the first heating zone, in particular sucked off.
  • the device has a further heating zone which provides a lower temperature range than the first heating zone, the further heating zone has a further air conveying device and the exhaust air device of the first heating zone is connected to the further heating zone in such a way that exhaust air the first heating zone is to be fed at least partially into the further heating zone by means of the further air conveying device.
  • a further heating zone is therefore provided whose temperature requirement is lower than that of the first heating zone.
  • the workpiece to be dried first passes through this further heating zone before it is fed to the other two heating zones.
  • the first, second and further heating zones do not have to be adjacent to one another, even if this is definitely advantageous.
  • the further heating zone also has an air conveying device in order to introduce a stream of heated air into the further heating zone.
  • the exhaust air device of the first heating zone provides the exhaust air from the first heating zone, so that it is at least partially introduced into the further heating zone by means of the additional air conveying device.
  • the further heating zone can have an exhaust air device.
  • the air discharged from the further exhaust air device can be fed at least partially to the heat exchanger of the second heating zone.
  • exhaust air from a heating zone with a higher temperature requirement is applied to further heating zones, each with a lower temperature requirement, in order to save on further heat exchangers.
  • the condition for this is that the exhaust air still has a sufficient temperature for the heating zone to be supplied.
  • a cascade can thus be extended as required.
  • the device can have an inlet air lock which is connected to the exhaust air device of the first heating zone and/or to an exhaust air device of the further heating zone in such a way that the exhaust air of the first heating zone and/or the exhaust air of the further heating zone is at least partially fed to the entrance air lock .
  • the exhaust air from the first and/or the further exhaust air zone can be used to already provide a suitable input temperature in the input lock of the device for drying a workpiece, without having to provide a separate heat exchanger for this purpose.
  • an air conveying device may be required in the entry lock.
  • the exhaust air from the first and/or the further heating zone can be the only supply air for the entry lock, but it can also be fed to the entry lock mixed with fresh air.
  • the device has a device for thermal post-combustion, to which the exhaust air of at least one of the heating zones is to be fed.
  • organic compounds also referred to as VOC, volatile organic compound
  • Thermal post-combustion devices are used to remove these organic compounds from the exhaust air.
  • the exhaust air is subjected to thermal combustion at temperatures above 500°C.
  • the device for thermal post-combustion can be supplied with the air of one or more or each of the heating zones described, but at least the portion that is not supplied for another use in the device.
  • the device for thermal post-combustion is preferably connected to the heat exchanger of the second heating zone, so that the exhaust air from the device for thermal post-combustion is to be fed to the heat exchanger of the second heating zone.
  • the exhaust air from the device for thermal post-combustion can be used to heat the incoming air for the second heating zone, so that the energy requirement for heating the incoming air for the second heating zone can be reduced.
  • a zone separation is formed between the entry lock and the adjacent heating zone and/or between each two adjacent heating zones.
  • a lock can be understood to prevent or at least reduce the exchange of air and thus also the temperature between adjacent zones, in order to maintain the desired temperature regime along a device for drying a workpiece. This also serves to further save energy.
  • Adjacent heating zones in this context can be the first and the second heating zone and/or the first and the further heating zone, provided they are immediately adjacent, but it also includes heating zones or optionally (intermediate) holding zones which are not part of the cascade according to the invention .
  • a device for supplying fresh air can be arranged at a zone separation, before or after an air conveying device and/or on the heat exchanger of the second heating zone. This may include any of the zone separations along the workpiece drying apparatus and any of the air handling equipment employed therein.
  • a device for supplying fresh air serves to supply fresh air from the environment to the drying air flow. This can be done as part of a temperature adjustment, but also to replace air that has been removed from the system.
  • the fresh air can be supplied to the circulating air circuit at the points mentioned and preferably mixed with it using a mixing device.
  • the fresh air can be routed past a heat exchanger and tempered, or the device for supplying fresh air can preheat the fresh air.
  • a device for supplying fresh air to the heat exchanger of the second heating zone can be arranged in front of the heat exchanger there or can be integrated into it.
  • the device according to the invention can have a holding zone which provides a defined temperature range for drying the workpiece, the holding zone having a holding zone heat exchanger, a first holding zone air conveying device and a holding zone exhaust air device and the holding zone having a second holding zone air conveying device, and the holding zone exhaust air device such is connected to the second holding zone air conveying device, that the exhaust air from the holding zone exhaust air device is at least partially fed back to the holding zone by means of the second holding zone air conveying device and/or the holding zone exhaust air device is connected to an air conveying device of a heating zone in such a way that the exhaust air from the holding zone exhaust air device is at least partially conveyed to the heating zone by means of the air conveying device is to be supplied.
  • a cascade can therefore be formed within the holding zone and/or across between the holding zone and a heating zone.
  • a defined temperature range should be understood to mean a temperature span that must be maintained for a minimum period of time in order to dry the workpiece. This can be the highest temperature range within the drying system, but it can also be desirable to provide a lower temperature range in a holding zone. In terms of the second alternative of this embodiment, it can be assumed that the defined temperature range is at least higher than the temperature of at least one heating zone into which the exhaust air from the holding zone is to be routed.
  • the temperature loss of an exhaust air from the holding zone is very small compared to its inlet temperature, the temperature can still be sufficiently high that the exhaust air can be returned to the holding zone.
  • the drying air is increased to the required temperature by means of the holding zone heat exchanger and introduced into the holding zone by means of the first holding zone air conveying device.
  • the holding zone exhaust air device provided there discharges the air from the holding zone and is connected to a second holding zone air conveying device which at least partially feeds the exhaust air from the holding zone back to the holding zone.
  • This variant can also be used to advantage if the exhaust air from the holding zone can be reintroduced at the beginning or end of the holding zone, where a slightly lower temperature than in the rest of the holding zone is harmless in the immediate vicinity of the heating area or the cooling area.
  • the holding zone can also have a second holding zone exhaust air device, which supplies the exhaust air from the holding zone to its heat exchanger or to a thermal post-combustion unit.
  • the holding zone exhaust air device can be connected to any air conveying device of one of the heating zones present in the device for drying a workpiece and supply the holding zone exhaust air to this. This applies in particular to heating zones without their own heat exchanger.
  • the principle of the cascading supply of drying air can also be provided solely for the holding zone.
  • the invention also relates to a method in which a workpiece is moved through at least two heating zones, with a first heating zone providing a lower temperature range than a second heating zone, drying air being heated and introduced into the second heating zone, and the exhaust air from the second heating zone being used in the first heating zone is supplied.
  • the exhaust air from the warmer heating zone is thus fed to the cooler heating zone without being heated any further.
  • the method can be carried out with the device disclosed above.
  • the number of heat exchangers can be significantly reduced within a drying device, so that the space requirement and the costs for such a system decrease.
  • the energy requirement of the system is significantly reduced.
  • air conveying devices can be dimensioned smaller.
  • the thermal load on the workpiece can be lower if only small temperature differences occur in neighboring heating zones.
  • figure 1 shows schematically how a device 10 according to the invention for drying a workpiece, in particular a vehicle body after painting, can be configured.
  • the workpiece passes through the device 10 from left to right.
  • the device 10 is designed as a dryer tunnel with four heating zones 20, 30, 70.1 and 70.2, a holding zone 60, three cooling zones 76.1, 76.2, 76.3, an entry lock 50, an exit lock 74 and another lock 78.
  • the heating zones 70.1 and 70.2 are heating zones of the conventional type and are each connected to another heat exchanger 72.
  • the supply or the exchange of heated air in the heating zones 70.1 and 70.2 is illustrated by double arrows.
  • the inlet lock 50 and the outlet lock 74 are also supplied with heated supply air from heat exchangers 72 .
  • the first heat exchanger 72a in figure 1 shown on the far left, draws fresh air 56 which is then supplied to the entire system.
  • the dryer tunnel 10 is designed with a holding zone 60 and a device 54 for thermal post-combustion, so that the exhaust air from the holding zone 60 can be cleaned by thermal post-combustion.
  • the exhaust air from the device 54 for thermal post-combustion is guided along the heat exchanger 72 to the first heat exchanger 72a, in order to heat the fresh air 56 there and then to be discharged to the outside.
  • zone separations 52 are marked, which can also be provided between the remaining sections of the dryer tunnel 10 . They are intended to prevent excessive air and temperature equalization between the individual zones.
  • a cascade K is shown in each case in the area of the first and second heating zones 20, 30 and in the area of the holding zone 60. It can be seen here that the exhaust air from the cascade between the first and second heating zones 20, 30 is also fed to the air flow between the first heat exchanger 72a to the locks 50 and 74.
  • the configuration of the dryer tunnel 10 is to be understood merely as an example; it can have more heating or cooling zones or fewer, and heating zones can also optionally feed their exhaust air to the device 54 for thermal post-combustion. Intermediate holding zones can also be provided.
  • FIG 2 now shows a cascade K, namely a cascade between the first heating zone 20, the second heating zone 30 and a further heating zone 40 in simplified form. It can also be formed within the holding zone 60 in a similar manner, in particular with regard to the first and second heating zones 20, 30 in figure 2 shown. In this case, the zone separations 52 would be omitted.
  • process air and fresh air 56 are supplied to a heat exchanger 32, the heat from which can be provided, for example, by the device 54 for thermal post-combustion.
  • the heated drying air is then fed into the second heating zone 30 by the second air conveying device 34 .
  • Heat exchanger 32 and second air conveying device 34 are housed here in a common unit, which can also have its own internal fresh air supply 56 .
  • exhaust air 80 can be discharged from the unit or from the supply to the second heating zone 30 .
  • the heated dryer air is guided through a distribution device 90 with a separator 92, which causes the dryer air to be distributed in the second heating zone 30 as required.
  • the separator 92 prevents foreign bodies from getting into the second heating zone 30 on the workpiece to be dried.
  • An exhaust air device 36 of the second heating zone 30 then sucks off the dryer air.
  • the exhaust air device 36 is connected to the first air conveying device 22 of the first heating zone 20 so that the exhaust air from the second heating zone 30 can be guided into the first heating zone 20 in this way. This has a lower temperature requirement than the second heating zone 30.
  • the air is distributed in the heating zone 20 by means of a distribution device 90 with a separator 92.
  • the first heating zone 20 also has a first exhaust air device 24 which extracts the dryer air from the first heating zone 20 and partially feeds it to the heat exchanger 32 of the second heating zone 30 .
  • the other part is fed to the further heating zone 40, which has a lower temperature requirement than the first heating zone 20. It is guided by the additional air conveying device 42 into the additional heating zone 40 where it is distributed by a distribution device 90 together with a separator 92 .
  • the further heating zone 40 has a further exhaust air device 44 with which the dryer air can be drawn off from the further heating zone 40 . It is at least partially fed to the heat exchanger 32 .
  • Optional fresh air feeds 56 and possible starting points for exhaust air 80 are marked along the air ducts illustrated as arrows between the heating zones 20, 30, 40 and their components.
  • Zone separations 52 are provided between the heating zones 20, 30, which can be opened to allow the workpiece to be dried to pass through. There is also a minimal exchange of air between the zones, which is shown with horizontal double arrows. A fresh air supply 56 can optionally also be provided at the zone separations 52 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) und ein Verfahren zum Trocknen eines Werkstückes, wie beispielsweise einer Fahrzeugkarosserie nach dem Lackieren. Dabei weist die Vorrichtung (10) mindestens zwei Aufheizzonen (20, 30) auf. In der Aufheizzone (30) mit höherem Temperaturbedarf wird die Abluft abgezogen und der Aufheizzone (20) mit dem geringeren Temperaturbedarf als Zuluft zugeführt. Da die Abluft der wärmeren Aufheizzone (30) noch immer eine recht hohe Temperatur aufweist, kann in der Aufheizzone (20) mit der geringeren Temperatur ein Wärmetauscher entfallen. Dadurch können Bauraum, Energie und Kosten eingespart werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trocknen eines Werkstückes, wobei das Werkstück durch mindestens zwei Aufheizzonen bewegt wird. Die Abluft der wärmeren Aufheizzone wird der kühleren Aufheizzone zugeführt.
  • Lackierte Werkstücke müssen getrocknet werden. Dazu werden sie üblicherweise in Trocknungsanlagen, auch Trocknertunnel genannt, eingebracht, wo sie in einem Aufheizbereich nach und nach auf die Trocknungstemperatur aufgeheizt werden. Der eigentliche Trocknungsprozess bedingt das Erreichen einer Zieltemperatur, die für eine Mindestzeit gehalten wird. Dies geschieht vor allem in der Haltezone. Anschließend wird das Werkstück in einem Kühlbereich nach und nach abgekühlt. Sowohl Aufheizbereich als auch Kühlbereich können jeweils mehrere Zonen aufweisen, denen jeweils eine individuell temperierte Luft zugeführt wird. Bemessungsgrößen für Trocknungsanlagen sind die übertragene Wärmemenge und die erforderliche Mindestumluftmenge, die zur Wärmeübertragung an der Oberfläche des Werkstücks erforderlich ist.
  • Im Aufheizbereich ist bislang vorgesehen, dass jeder Aufheizzone ein Wärmetauscher zugeordnet ist, der den zugeführten Luftstrom temperiert. Die Wärme wird aus elektrischer Energie, mittels Verbrennung fossiler Energieträger oder Rekuperation aus Prozessabluft gewonnen.
  • Die erwärmte Luft wird mittels Luftfördereinrichtungen, wie beispielsweise Ventilatoren, in die Aufheizzone eingebracht. Diese erzeugen die abschnittsweise erforderlichen Luftströme. Da ein stetiger, stets temperierter Nachstrom an Trocknungsluft sichergestellt sein muss, wird die Luft aus der jeweiligen Aufheizzone abgeführt und dem Wärmetauscher ganz oder teilweise wieder zugeführt und/oder gänzlich aus der Anlage abgeführt. In der Folge muss jede Aufheizzone einen Wärmetauscher und eine Luftfördereinrichtung aufweisen, wodurch ein erheblicher Platz- und Ressourcenaufwand, und damit auch Kosten bedingt sind.
  • Insbesondere im Fahrzeugbau kommt erschwerend hinzu, dass moderne Fahrzeugkarosserien immer komplexer werden und damit in konventionellen Trockneranlagen nur schwierig zu erwärmen sind. Gerade Elektrofahrzeuge weisen aufgrund des verstärkten Seitenaufprallschutzes hohe Anforderungen an die Erwärmung im Trocknungsprozess auf.
  • Daher liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Trocknungsvorrichtung beziehungsweise ein Trocknungsverfahren bereitzustellen, so dass die Anzahl und die Dimensionierung insbesondere der Wärmetauscher und der Luftfördereinrichtungen optimiert werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem Verfahren nach Anspruch 10. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trocknen eines Werkstückes ist mit mindestens zwei Aufheizzonen gebildet, wobei die erste Aufheizzone einen geringeren Temperaturbereich bereitstellt als die zweite Aufheizzone. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufheizzone mit einer ersten Luftfördereinrichtung und die zweite Aufheizzone mit einem Wärmetauscher, einer zweiten Luftfördereinrichtung und einer Ablufteinrichtung ausgebildet ist und dass die Ablufteinrichtung der zweiten Aufheizzone mit der ersten Aufheizzone derart verbunden ist, dass eine Abluft der zweiten Aufheizzone zumindest teilweise mittels der ersten Luftfördereinrichtung der ersten Aufheizzone zuzuführen ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann damit Teil eines Trocknungstunnels sein. Dieser kann weitere Aufheizzonen aufweisen, die jeweils eigene Wärmetauscher aufweisen und/oder mehrere, auf die erfindungsgemäße Weise miteinander verbundene Aufheizzonen.
  • Die erste Aufheizzone ist in der Trocknungsvorrichtung bezogen auf die Durchlaufrichtung des Werkstückes vor der zweiten Aufheizzone angeordnet, wird also zuerst von dem Werkstück durchlaufen. Die Temperatur ist hier niedriger als in der zweiten Aufheizzone. Die erste und die zweite Aufheizzone können bevorzugt benachbart angeordnet sein, es können aber auch eine oder mehrere Aufheizzonen und/oder (Zwischen-)Haltezonen dazwischen vorgesehen sein. Das Werkstück kann beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie sein, aber auch jedes andere Werkstück, das eine Oberflächenbeschichtung erfährt, die unter Temperatureinwirkung getrocknet werden muss.
  • Zum Erwärmen des Trocknungsluftstroms für die zweite Aufheizzone ist ein Wärmetauscher vorgesehen, dessen Wärme sowohl eigens erzeugt werden kann, als auch durch Rekuperation aus einer Prozessabluft gewonnen werden kann. Mittels der zweiten Luftfördereinrichtung, die beispielsweise als Ventilator ausgeführt sein kann, wird die erwärmte Luft in die zweite Aufheizzone eingebracht. Der Wärmetauscher und die zweite Luftfördereinrichtung können einzeln oder in einem gemeinsamen Aggregat vorgesehen sein.
  • In der zweiten Aufheizzone wird die erwärmte Luft nun mittels einer Verteileinrichtung um das zu trocknende Werkstück verteilt. Die Verteilung kann lagenweise und/oder punktuell erfolgen. Vorzugsweise wird das zu trocknende Werkstück bedarfsgerecht aus allen Richtungen von der erwärmten Luft umstrichen, das heißt der Luftstrom wird an das zu trocknende Werkstück und den erforderlichen Trocknungsprozess angepasst.
  • Es ist dabei von Vorteil, wenn die zugeführte erwärmte Luft durch einen Abscheider geführt wird, bevor sie aus der Verteileinrichtung austritt, um die Zufuhr und Verteilung von Fremdkörpern auf das zu trocknende Werkstück zu verhindern. Dieser Abscheider kann jedoch auch an anderer Stelle vorgesehen sein.
  • In der zweiten Aufheizzone ist eine Ablufteinrichtung vorgesehen, um die Trocknungsluft nach dem Umströmen des zu trocknenden Werkstückes abzuführen. Sie kann die Trocknungsluft lagenweise und/oder punktuell aus der zweiten Aufheizzone abführen. Vorzugsweise wird die Trocknungsluft durch die Ablufteinrichtung abgesaugt.
  • Die Ablufteinrichtung der zweiten Aufheizzone ist mit der ersten Aufheizzone verbunden, um dieser die abgeführte Trocknungsluft der zweiten Aufheizzone zumindest teilweise zuzuführen. Dabei weist die erste Aufheizzone eine erste Luftfördereinrichtung auf, um den Luftstrom in die erste Aufheizzone zu fördern. Auch diese erste Luftfördereinrichtung kann als Ventilator ausgebildet sein. Die Abluft der zweiten Aufheizzone muss dabei nicht vollumfänglich der ersten Aufheizzone zugeführt werden, es kann auch vorgesehen sein, sie teilweise aus der Vorrichtung abzuführen.
  • Die Luft wird in der ersten Aufheizzone verteilt, vorzugsweise mit einer Verteileinrichtung. Auch diese Verteileinrichtung kann eine lagenweise und/oder punktuelle Luftzufuhr in die erste Aufheizzone bereitstellen und vorteilhafterweise auch einen Abscheider aufweisen, um Fremdstoffe in der Abluft der zweiten Aufheizzone zu entfernen.
  • Die Abluft aus der zweiten Aufheizzone weist zwar eine geringere Temperatur auf, als sie zum Zeitpunkt der Temperierung durch den dortigen Wärmetauscher hatte, sie ist aber noch ausreichend temperiert, um eine Aufheizzone mit einem niedrigeren Temperaturbedarf zu versorgen. Diese kann die benachbarte Aufheizzone sein, sie kann aber auch eine beliebige andere Aufheizzone im Aufheizbereich der Vorrichtung sein, für die die Ablufttemperatur der zweiten Aufheizzone ausreichend zum Erwärmen des Werkstückes ist. Ist eine (Zwischen-) Haltezone mit einem niedrigeren Temperaturbedarf vorgesehen, kann ein Teil der Abluft der zweiten Aufheizzone optional auch dieser zugeführt werden.
  • Das Zusammenwirken zwischen erster und zweiter Aufheizzone, also die Zufuhr der Abluft der zweiten Aufheizzone in die erste Aufheizzone wird nachfolgend auch als Kaskade bezeichnet. Wie bereits ausgeführt, kann eine Vorrichtung zum Trocknen eines Werkstückes mit mehreren Kaskaden ausgebildet sein.
  • Durch die Weiterverwendung der warmen Abluft in einer Aufheizzone mit geringerem Temperaturbedarf kann ein Wärmetauscher an dieser Aufheizzone entfallen. Damit können erhebliche Betriebskosten und Bauraum eingespart werden. Durch den Entfall des Wärmetauschers in der ersten Aufheizzone besteht zudem ein geringerer Differenzdruck zwischen der zugeführten Luft und der Luft in der ersten Aufheizzone, der durch die erste Luftfördereinrichtung überwunden werden muss. Dadurch kann die erste Luftfördereinrichtung in Abhängigkeit von den erforderlichen Umluftströmen auch kleiner ausgeführt werden, als es bei der Zufuhr nicht erwärmter oder weniger erwärmter Luft notwendig wäre. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Temperaturunterschied zwischen der der ersten Aufheizzone zugeführten Luft und dem zu erwärmenden Werkstück gering ist, so dass die thermische Belastung des Werkstückes geringer ausfällt.
  • In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Aufheizzone eine Ablufteinrichtung aufweist, die mit der zweiten Aufheizzone derart verbunden ist, dass eine Abluft der ersten Aufheizzone zumindest teilweise dem Wärmetauscher der zweiten Aufheizzone zuzuführen ist. Da die Abluft der ersten Aufheizzone immer noch eine vergleichsweise hohe Temperatur aufweist, erweist es sich als vorteilhaft, diese dem Wärmetauscher der zweiten Aufheizzone zuzuführen und auf die dort erforderliche Temperatur zu erwärmen. Im Vergleich zur Zufuhr von nicht temperierter Luft und deren Erwärmung kann auf diese Weise erheblich Energie eingespart werden. Um die Abluft der ersten Aufheizzone abzuführen, ist eine Ablufteinrichtung vorgesehen und mit der zweiten Aufheizzone, insbesondere deren Wärmetauscher verbunden. Die Luft der ersten Aufheizzone kann durch die Ablufteinrichtung lagenweise und/oder punktuell aus der erste Aufheizzone abgeführt, insbesondere abgesaugt werden.
  • Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung eine weitere Aufheizzone aufweist, die einen geringeren Temperaturbereich bereitstellt als die erste Aufheizzone, die weitere Aufheizzone eine weitere Luftfördereinrichtung aufweist und die Ablufteinrichtung der ersten Aufheizzone mit der weiteren Aufheizzone derart verbunden ist, dass eine Abluft der ersten Aufheizzone zumindest teilweise mittels der weiteren Luftfördereinrichtung in die weitere Aufheizzone zuzuführen ist.
  • Es ist also neben der ersten und der zweiten Aufheizzone eine weitere Aufheizzone vorgesehen, deren Temperaturbedarf geringer als der der ersten Aufheizzone ist. Das zu trocknende Werkstück durchläuft zuerst diese weitere Aufheizzone, bevor es den anderen beiden Aufheizzonen zugeführt wird. Wie schon mit Bezug zu der ersten und zweiten Aufheizzone ausgeführt, müssen die erste, zweite und weitere Aufheizzone nicht jeweils miteinander benachbart sein, auch wenn dies durchaus von Vorteil ist.
  • Auch die weitere Aufheizzone weist eine Luftfördereinrichtung auf, um einen Strom erwärmter Luft in die weitere Aufheizzone einzubringen. Die Ablufteinrichtung der ersten Aufheizzone stellt die Abluft der ersten Aufheizzone bereit, so dass diese mittels der weiteren Luftfördereinrichtung zumindest teilweise in die weitere Aufheizzone eingebracht wird. Hinsichtlich der Luftverteilung in der weiteren Aufheizzone gilt das zur ersten und zweiten Aufheizzone Gesagte. Diese Ausgestaltung erlaubt die Einsparung eines weiteren Wärmetauschers.
  • Die weitere Aufheizzone kann, wie auch die erste Aufheizzone, eine Ablufteinrichtung aufweisen. Die aus der weiteren Ablufteinrichtung abgeführte Luft kann zumindest teilweise dem Wärmetauscher der zweiten Aufheizzone zugeführt werden.
  • Es kann aber auch vorgesehen sein, dass noch weitere Aufheizzonen mit jeweils geringerem Temperaturbedarf mit der Abluft einer Aufheizzone mit höherem Temperaturbedarf beaufschlagt werden, um weitere Wärmetauscher einzusparen. Bedingung dafür ist, dass die Abluft jeweils noch eine ausreichende Temperatur für die zu versorgende Aufheizzone aufweist. Damit kann eine Kaskade beliebig verlängert werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung eine Eingangsschleuse aufweisen, die mit der Ablufteinrichtung der ersten Aufheizzone und/oder mit einer Ablufteinrichtung der weiteren Aufheizzone derart verbunden ist, dass die Abluft der ersten Aufheizzone und/oder die Abluft der weiteren Aufheizzone zumindest teilweise der Eingangsschleuse zuzuführen ist. Demnach kann die Abluft der ersten und/oder der weiteren Abluftzone genutzt werden, um bereits in der Eingangsschleuse der Vorrichtung zum Trocknen eines Werkstückes eine geeignete Eingangstemperatur bereitzustellen, ohne dass dafür ein eigener Wärmetauscher bereitgestellt werden muss. In Abhängigkeit von den vorherrschenden Druckverhältnissen und einem gegebenenfalls erforderlichen Luftstrom kann dabei eine Luftfördereinrichtung in der Eingangsschleuse erforderlich sein. Die Abluft der ersten und/oder der weiteren Aufheizzone kann die einzige Zuluft für die Eingangsschleuse sein, sie kann aber auch mit Frischluft gemischt der Eingangsschleuse zugeführt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese eine Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung auf, der die Abluft mindestens einer der Aufheizzonen zuzuführen ist. Während des Trocknungsprozesses beziehungsweise dem Durchführen des Werkstückes durch die Aufheizzonen können aus dem Werkstück und insbesondere aus der zu trocknenden Beschichtung des Werkstückes, wie beispielsweise Lacken, organische Verbindungen (auch bezeichnet als VOC, volatile organic compound) austreten. Einrichtungen zur thermischen Nachverbrennung dienen dazu, diese organischen Verbindungen aus der Abluft zu entfernen. Dazu wird die Abluft bei Temperaturen über 500°C einer thermischen Verbrennung unterzogen. Der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung kann die Luft einer oder mehrerer oder jeder der beschriebenen Aufheizzonen zugeführt werden, zumindest jedoch der Anteil, der nicht einer anderen Verwendung in der Vorrichtung zugeführt wird.
  • Vorzugsweise ist die Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung mit dem Wärmetauscher der zweiten Aufheizzone verbunden, so dass die Abluft der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung dem Wärmetauscher der zweiten Aufheizzone zuzuführen ist. Auf diese Weise kann die Abluft der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung zur Erwärmung der Zuluft für die zweite Aufheizzone verwendet werden, so dass der Energiebedarf zur Erwärmung der Zuluft für die zweite Aufheizzone verringert werden kann.
  • Eine ebenfalls vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung liegt vor, wenn zwischen der Eingangsschleuse und der benachbarten Aufheizzone und/oder jeweils zwischen zwei benachbarten Aufheizzonen eine Zonentrennung ausgebildet ist. Unter einer Zonentrennung kann im einfachsten Fall eine Schleuse verstanden werden, um den Luft- und damit auch den Temperaturaustausch zwischen benachbarten Zonen zu verhindern oder zumindest zu vermindern, um so das gewünschte Temperaturregime entlang einer Vorrichtung zum Trocknen eines Werkstückes aufrechtzuerhalten. Auch dies dient einer weiteren Energieeinsparung. Benachbarte Aufheizzonen können in diesem Zusammenhang die erste und die zweite Aufheizzone und/oder die erste und die weitere Aufheizzone sein, sofern sie unmittelbar benachbart sind, es schließt aber auch Aufheizzonen oder gegebenenfalls (Zwischen-)Haltezonen ein, die nicht Teil der erfindungsgemäßen Kaskade sind.
  • An einer Zonentrennung, vor oder nach einer Luftfördereinrichtung und/oder am Wärmetauscher der zweiten Aufheizzone kann eine Einrichtung zur Frischluftzufuhr angeordnet sein. Dies kann jede beliebige der Zonentrennungen entlang der Vorrichtung zum Trocknen eines Werkstückes und jede der dort eingesetzten Luftfördereinrichtungen einschließen. Eine Einrichtung zur Frischluftzufuhr dient dazu, dem Trocknungsluftstrom Frischluft aus der Umgebung zuzuführen. Dies kann im Rahmen einer Temperaturanpassung erfolgen, aber auch um aus dem System abgeführte Luft zu ersetzen. Die Frischluft kann an den genannten Stellen dem Umluftkreislauf zugeführt und bevorzugt mit einer Mischeinrichtung mit diesem vermischt werden. Optional kann die Frischluft an einem Wärmetauscher vorbeigeführt und temperiert werden oder die Einrichtung zur Frischluftzufuhr kann die Frischluft vorwärmen. Eine Einrichtung zur Frischluftzufuhr am Wärmetauscher der zweiten Aufheizzone kann vor dem dortigen Wärmetauscher angeordnet sein oder in diesen integriert sein.
  • Alternativ oder zusätzlich zu den genannten Ausgestaltungen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Haltezone aufweisen, die einen definierten Temperaturbereich zum Trocknen des Werkstückes bereitstellt, wobei die Haltezone einen Haltezonenwärmetauscher, eine erste Haltezonenluftfördereinrichtung und eine Haltezonenablufteinrichtung aufweist und die Haltezone eine zweite Haltezonenluftfördereinrichtung aufweist, und die Haltezonenablufteinrichtung derart mit der zweiten Haltzonenluftfördereinrichtung verbunden ist, dass die Abluft der Haltezonenablufteinrichtung zumindest teilweise mittels der zweiten Haltezonenluftfördereinrichtung der Haltezone wieder zuzuführen ist und/oder die Haltezonenablufteinrichtung mit einer Luftfördereinrichtung einer Aufheizzone derart verbunden ist, dass die Abluft der Haltezonenablufteinrichtung zumindest teilweise mittels der Luftfördereinrichtung der Aufheizzone dieser zuzuführen ist.
  • Es kann also eine Kaskade innerhalb der Haltezone und/oder übergreifend zwischen der Haltezone und einer Aufheizzone ausgebildet werden.
  • Unter einem definierten Temperaturbereich soll eine Temperaturspanne verstanden werden, die über eine Mindestzeit gehalten werden muss, um das Werkstück zu trocknen. Dies kann der höchste Temperaturbereich innerhalb der Trocknungsanlage sein, es kann aber auch gewünscht sein, in einer Haltezone einen geringeren Temperaturbereich bereitzustellen. Im Sinne der zweiten Alternative dieser Ausgestaltung ist davon auszugehen, dass der definierte Temperaturbereich zumindest höher als der Temperatur wenigstens einer Aufheizzone ist, in die die Abluft der Haltezone geführt werden soll.
  • Wenn beispielsweise der Temperaturverlust einer Abluft aus der Haltezone im Vergleich zu ihrer Eingangstemperatur sehr gering ist, kann die Temperatur immer noch ausreichend hoch sein, so dass die Abluft der Haltezone ihr wieder zugeführt werden kann. Die Trocknungsluft wird dazu mittels des Haltzonenwärmetauschers auf die erforderliche Temperatur erhöht und mittels der ersten Haltezonenluftfördereinrichtung in die Haltezone eingebracht. Die dort vorgesehene Haltezonenablufteinrichtung führt die Luft aus der Haltezone ab und ist mit einer zweiten Haltezonenluftfördereinrichtung verbunden, die die Abluft der Haltezone zumindest teilweise wieder der Haltezone zuführt. Diese Variante ist vorteilhaft auch dann zu verwenden, wenn die Abluft der Haltezone an deren Anfang oder Ende wieder eingebracht werden kann, wo in unmittelbarer Nachbarschaft mit dem Aufheizbereich beziehungsweise dem Kühlbereich eine etwas geringere Temperatur als im übrigen Bereich der Haltezone unschädlich ist.
  • Die Haltezone kann zudem eine zweite Haltezonenablufteinrichtung aufweisen, die die Abluft der Haltezone deren Wärmetauscher oder einer thermischen Nachverbrennung zuführt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Haltezonenablufteinrichtung mit einer beliebigen Luftfördereinrichtung einer der in der Vorrichtung zum Trocknen eines Werkstückes vorhandenen Aufheizzone verbunden sein und dieser die Haltezonenabluft zuführen. Dies gilt insbesondere für Aufheizzonen ohne eigenen Wärmetauscher.
  • Grundsätzlich kann das Prinzip der kaskadierenden Zufuhr von Trocknungsluft auch allein für die Haltezone vorgesehen sein.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, bei dem ein Werkstück durch mindestens zwei Aufheizzonen bewegt wird, wobei eine erste Aufheizzone einen geringeren Temperaturbereich bereitstellt als eine zweite Aufheizzone, eine Trocknungsluft erwärmt und in die zweite Aufheizzone eingebracht wird und die Abluft der zweiten Aufheizzone der ersten Aufheizzone zugeführt wird. Die Abluft der wärmeren Aufheizzone wird der kühleren Aufheizzone also zugeführt, ohne dass sie eine weitere Erwärmung erfährt. Vorzugsweise kann das Verfahren mit der vorstehend offenbarten Vorrichtung ausgeführt werden.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren kann innerhalb einer Trocknungseinrichtung die Anzahl von Wärmetauschern deutlich reduziert werden, so dass der Platzbedarf und die Kosten für eine solche Anlage sinken. Zudem wird der Energiebedarf der Anlage deutlich gesenkt. Weiterhin können Luftfördereinrichtungen kleiner dimensioniert werden. Je nach konkreter Ausgestaltung des Temperaturregimes in der Anlage kann die thermische Belastung für das Werkstück geringer ausfallen, wenn in benachbarten Aufheizzonen nur geringe Temperaturunterschiede auftreten.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Übersicht über eine beispielhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
    Figur 2
    eine Detailansicht zu einer erfindungsgemäßen Kaskade.
  • Figur 1 zeigt schematisch, wie eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Trocknen eines Werkstückes, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie nach dem Lackieren, ausgestaltet sein kann. Das Werkstück durchfährt die Vorrichtung 10 von links nach rechts.
  • Die Vorrichtung 10 ist als Trocknertunnel mit vier Aufheizzonen 20, 30, 70.1 und 70.2, einer Haltezone 60, drei Kühlzonen 76.1, 76.2, 76.3, einer Eingangsschleuse 50, einer Ausgangsschleuse 74, sowie einer sonstigen Schleuse 78 gebildet. Die Aufheizzonen 70.1 und 70.2 sind Aufheizzonen nach herkömmlicher Art und sind jeweils mit einem sonstigen Wärmetauscher 72 verbunden. Die Zufuhr beziehungsweise der Austausch erwärmter Luft in die Aufheizzonen 70.1 und 70.2 ist durch Doppelpfeile veranschaulicht.
  • Auch die Eingangsschleuse 50 und die Ausgangsschleuse 74 werden mit erwärmter Zuluft aus Wärmetauschern 72 versorgt. Der erste Wärmetauscher 72a, in Figur 1 ganz links dargestellt, bezieht Frischluft 56, die dann dem gesamten System zugeführt wird.
  • Der Trocknertunnel 10 ist mit einer Haltezone 60 und einer Einrichtung 54 zur thermischen Nachverbrennung ausgebildet, so dass die Abluft der Haltezone 60 durch eine thermische Nachverbrennung gereinigt werden kann. Die Abluft der Einrichtung 54 zur thermischen Nachverbrennung wird entlang der Wärmetauscher 72 bis zu dem ersten Wärmetauscher 72a geführt, um dort die Frischluft 56 zu erwärmen und anschließend nach außen abgeführt zu werden.
  • Zwischen den Aufheizzonen 20 und 30 sowie den benachbarten Schleusen 50 und 78 sind jeweils Zonentrennungen 52 gekennzeichnet, die auch zwischen den übrigen Abschnitten des Trocknertunnels 10 vorgesehen sein können. Sie sollen verhindern, dass ein zu starker Luft- und Temperaturausgleich zwischen den einzelnen Zonen erfolgt.
  • Im Bereich der ersten und zweiten Aufheizzone 20, 30 sowie im Bereich der Haltezone 60 ist jeweils eine Kaskade K gezeigt. Dabei ist ersichtlich, das die Abluft der Kaskade zwischen erster und zweiter Aufheizzone 20, 30 auch dem Luftstrom zwischen dem ersten Wärmetauscher 72a zu den Schleusen 50 und 74 zugeführt wird.
  • Die Ausgestaltung des Trocknertunnels 10 ist dabei lediglich exemplarisch zu verstehen, er kann mehr Aufheiz- oder Kühlzonen aufweisen oder weniger, ebenso können optional auch Aufheizzonen ihre Abluft der Einrichtung 54 zur thermischen Nachverbrennung zuführen. Ebenso können Zwischenhaltezonen vorgesehen sein.
  • Figur 2 zeigt nun eine Kaskade K, nämlich eine Kaskade zwischen erster Aufheizzone 20, zweiter Aufheizzone 30 und einer weiteren Aufheizzone 40 in vereinfachter Form. Sie kann in ähnlicher Weise auch innerhalb der Haltezone 60 ausgebildet sein, insbesondere so wie in Hinblick auf erste und zweite Aufheizzone 20, 30 in Figur 2 gezeigt. In diesem Fall würden die Zonentrennungen 52 entfallen.
  • Um die Aufheizzonen 20, 30, 40 mit erwärmter Luft zu versorgen, wird Prozessluft und Frischluft 56 einem Wärmetauscher 32 zugeführt, dessen Wärme beispielsweise von der Einrichtung 54 zur thermischen Nachverbrennung bereitgestellt werden kann. Die erwärmte Trocknungsluft wird dann mit der zweiten Luftfördereinrichtung 34 in die zweite Aufheizzone 30 geführt.
  • Wärmetauscher 32 und zweite Luftfördereinrichtung 34 sind hier in einem gemeinsamen Aggregat untergebracht, das zudem über eine eigene interne Frischluftzuführung 56 verfügen kann. Optional kann Abluft 80 aus dem Aggregat oder aus der Zuführung zu der zweiten Aufheizzone 30 abgeführt werden. Die erwärmte Trocknerluft wird durch eine Verteileinrichtung 90 mit einem Abscheider 92 geführt, die eine bedarfsgerechte Verteilung der Trocknerluft in der zweiten Aufheizzone 30 bewirkt. Der Abscheider 92 verhindert, dass Fremdkörper in die zweiten Aufheizzone 30 auf das zu trocknende Werkstück gelangen.
  • Eine Ablufteinrichtung 36 der zweiten Aufheizzone 30 saugt die Trocknerluft anschließend ab. Die Ablufteinrichtung 36 ist mit der ersten Luftfördereinrichtung 22 der ersten Aufheizzone 20 verbunden, so dass auf diese Weise die Abluft aus der zweiten Aufheizzone 30 in die erste Aufheizzone 20 geführt werden kann. Diese hat einen geringeren Temperaturbedarf als die zweite Aufheizzone 30. Die Luft wird auch hier mittels einer Verteileinrichtung 90 mit Abscheider 92 in der Aufheizzone 20 verteilt.
  • Die erste Aufheizzone 20 weist zudem eine erste Ablufteinrichtung 24 auf, die die Trocknerluft aus der ersten Aufheizzone 20 abzieht und teilweise dem Wärmetauscher 32 der zweiten Aufheizzone 30 zuführt. Der andere Teil wird der weiteren Aufheizzone 40, die einen geringeren Temperaturbedarf als die erste Aufheizzone 20 hat, zugeführt. Sie wird von der weiteren Luftfördereinrichtung 42 in die weitere Aufheizzone 40 geführt, wo sie mit einer Verteileinrichtung 90 nebst Abscheider 92 verteilt wird. Die weitere Aufheizzone 40 weist eine weitere Ablufteinrichtung 44 auf, mit der die Trocknerluft aus der weiteren Aufheizzone 40 abgezogen werden kann. Sie wird zumindest teilweise dem Wärmetauscher 32 zugeführt.
  • Entlang der als Pfeile veranschaulichten Luftführungen zwischen den Aufheizzonen 20, 30, 40 und ihren Komponenten sind optionale Frischluftzuführungen 56 und mögliche Ausgangspunkte für Abluft 80 gekennzeichnet.
  • Zwischen den Aufheizzonen 20, 30 sind Zonentrennungen 52 vorgesehen, die zur Durchführung des zu trocknenden Werkstückes geöffnet werden können. Dabei erfolgt auch ein minimaler Luftaustausch zwischen den Zonen, der mit horizontalen Doppelpfeilen dargestellt ist. Auch an den Zonentrennungen 52 kann optional eine Frischluftzufuhr 56 vorgesehen sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vorrichtung zum Trocknen eines Werkstückes
    20
    erste Aufheizzone
    22
    erste Luftfördereinrichtung
    24
    erste Ablufteinrichtung
    30
    zweite Aufheizzone
    32
    Wärmetauscher
    34
    zweite Luftfördereinrichtung
    36
    zweite Ablufteinrichtung
    40
    weitere Aufheizzone
    42
    weitere Luftfördereinrichtung
    44
    weitere Ablufteinrichtung
    50
    Eingangsschleuse
    52
    Zonentrennung
    54
    Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung
    56
    Frischluftzufuhr
    60
    Haltezone
    62
    erste Haltzonenwärmetauscher
    64
    Haltzonenluftfördereinrichtung
    66
    Haltezonenablufteinrichtung
    68
    zweite Haltezonenluftfördereinrichtung
    70
    sonstige Aufheizzonen
    72
    sonstige Wärmetauscher
    74
    Ausgangsschleuse
    76
    Kühlzonen
    78
    sonstige Schleusen
    80
    Abluft
    90
    Verteileinrichtung
    92
    Abscheider
    K
    Kaskade

Claims (10)

  1. Vorrichtung (10) zum Trocknen eines Werkstückes mit mindestens zwei Aufheizzonen, wobei die erste Aufheizzone (20) einen geringeren Temperaturbereich bereitstellt als die zweite Aufheizzone (30), dadurch gekennzeichnet, dass
    - die erste Aufheizzone (20) mit einer ersten Luftfördereinrichtung (22) ausgebildet ist,
    - die zweite Aufheizzone (30) mit einem Wärmetauscher (32), einer zweiten Luftfördereinrichtung (34) und einer Ablufteinrichtung (36) ausgebildet ist,
    - die Ablufteinrichtung (36) der zweiten Aufheizzone (30) mit der ersten Aufheizzone (20) derart verbunden ist, dass eine Abluft der zweiten Aufheizzone (30) zumindest teilweise mittels der ersten Luftfördereinrichtung (22) der ersten Aufheizzone (20) zuzuführen ist.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufheizzone (20) eine Ablufteinrichtung (24) aufweist, die mit der zweiten Aufheizzone (30) derart verbunden ist, dass eine Abluft der ersten Aufheizzone (20) zumindest teilweise dem Wärmetauscher (32) der zweiten Aufheizzone (30) zuzuführen ist.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine weitere Aufheizzone (40) aufweist, die einen geringeren Temperaturbereich bereitstellt als die erste Aufheizzone (20), die weitere Aufheizzone (40) eine weitere Luftfördereinrichtung (42) aufweist und die Ablufteinrichtung (24) der ersten Aufheizzone (20) mit der weiteren Aufheizzone (40) derart verbunden ist, dass eine Abluft der ersten Aufheizzone (20) zumindest teilweise mittels der weiteren Luftfördereinrichtung (42) in die weitere Aufheizzone (40) zuzuführen ist.
  4. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Eingangsschleuse (50) aufweist, die mit der Ablufteinrichtung (24) der ersten Aufheizzone (20) und/oder mit einer Ablufteinrichtung (44) der weiteren Aufheizzone (40) derart verbunden ist, dass die Abluft der ersten Aufheizzone (20) und/oder die Abluft der weiteren Aufheizzone (40) zumindest teilweise der Eingangsschleuse (50) zuzuführen ist.
  5. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung (54) zur thermischen Nachverbrennung aufweist, der die Abluft mindestens einer der Aufheizzonen zuzuführen ist.
  6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (54) zur thermischen Nachverbrennung mit dem Wärmetauscher (32) der zweiten Aufheizzone (30) verbunden ist, so dass die Abluft der Einrichtung (54) zur thermischen Nachverbrennung dem Wärmetauscher (32) der zweiten Aufheizzone (30) zuzuführen ist.
  7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Eingangsschleuse (50) und der benachbarten Aufheizzone und/oder jeweils zwischen zwei benachbarten Aufheizzonen eine Zonentrennung (52) ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Zonentrennung (52), vor oder nach einer Luftfördereinrichtung (22, 34, 42, 64, 68) und/oder am Wärmetauscher (32) der zweiten Aufheizzone (30) eine Einrichtung zur Frischluftzufuhr (56) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Haltezone (60) aufweist, die einen definierten Temperaturbereich zum Trocknen des Werkstückes bereitstellt, wobei die Haltezone (60) einen Haltezonenwärmetauscher (62), eine erste Haltezonenluftfördereinrichtung (64) und eine Haltezonenablufteinrichtung (66) aufweist, und
    - die Haltezone (60) eine zweite Haltezonenluftfördereinrichtung (68) aufweist, und die Haltezonenablufteinrichtung (66) derart mit der zweiten Haltzonenluftfördereinrichtung (68) verbunden ist, dass die Abluft der Haltezonenablufteinrichtung (66) zumindest teilweise mittels der zweiten Haltezonenluftfördereinrichtung (68) der Haltezone (60) wieder zuzuführen ist, und/oder
    - die Haltezonenablufteinrichtung (66) mit einer Luftfördereinrichtung (22, 34, 42, 64, 68) einer Aufheizzone (20, 30, 40) derart verbunden ist, dass die Abluft der Haltezonenablufteinrichtung (66) zumindest teilweise mittels der Luftfördereinrichtung (22, 34, 42, 64, 68) der Aufheizzone (20, 30, 40) dieser zuzuführen ist.
  10. Verfahren zum Trocknen eines Werkstückes, insbesondere mit einer Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Werkstück durch mindestens zwei Aufheizzonen bewegt wird, wobei eine erste Aufheizzone (20) einen geringeren Temperaturbereich bereitstellt als eine zweite Aufheizzone (30), dadurch gekennzeichnet, dass
    - eine Trocknungsluft erwärmt und in die zweite Aufheizzone (30) eingebracht wird, und
    - die Abluft der zweiten Aufheizzone (30) der ersten Aufheizzone (20) zugeführt wird.
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