WO1995003517A1 - Verfahren und heissluft-trockner zur trocknung beschichteter oberflächen - Google Patents

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WO1995003517A1
WO1995003517A1 PCT/EP1994/002210 EP9402210W WO9503517A1 WO 1995003517 A1 WO1995003517 A1 WO 1995003517A1 EP 9402210 W EP9402210 W EP 9402210W WO 9503517 A1 WO9503517 A1 WO 9503517A1
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air
hot air
chamber
dryer
flow
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PCT/EP1994/002210
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Dragoslav Milojevic
Manfred Lösch
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ABB Fläkt AB
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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
    • F26B3/28—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun
    • F26B3/283—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun in combination with convection
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/10—Heating arrangements using tubes or passages containing heated fluids, e.g. acting as radiative elements; Closed-loop systems
    • 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 method for drying coated surfaces and a hot air dryer for carrying out the method according to the preambles of claims 1 and 4, as used for example for drying surface-coated automobile bodies or the like.
  • Liquid paints are primarily used in the field of car body painting. Both application techniques in which the liquid paint is sprayed finely with the aid of spray nozzles are used, as well as dip painting processes. What these coating processes have in common is that when a coating system is used, part of the solvent present in the coating in the coating remains in the applied coating layer, in order to avoid damage to the coating surface due to mechanical stress, these solvents must be removed or the coating layer must be cured . Dryers are used for this purpose after the painting.
  • the drying of surface-coated automobile bodies is mostly carried out in special dryer tunnels in the automotive industry.
  • the coated automobile body passes through a tunnel-shaped furnace which is divided into different zones / areas.
  • the coated body located on the inside of the dryer on a transport device is heated and part of the solvent in the applied surface layer is removed (radiation or heating zone).
  • the applied surface layer must not be subjected to excessive mechanical stress, since it has not yet fully hardened. For this reason, the energy required for heating the body and curing the applied surface layer is supplied without contact, in the form of heat radiation.
  • jet pockets can be heated electrically or with the help of a hot air stream.
  • T ma maximum value
  • T nin minimum value
  • the body to be dried After heating up in the blasting zone, the body to be dried reaches the second zone, the convection, Air circulation or holding zone. The body is kept at a constant temperature level within the holding zone. During this time, the paint layer is fully cured. In order to prevent the body from cooling, thermal energy in the form of a hot air stream is conducted into the interior of the dryer to the body.
  • a hot air dryer for drying coated surfaces is known from US Pat. No. 4,493,641, which is composed of a plurality of area modules arranged one behind the other in the transport direction of the body. These modules are radiation (heating) and convection (holding) zone modules or zone modules, which can be converted from convection to radiation modules through closable inner wall openings.
  • a partition is arranged in the hot air chambers that laterally surround the dryer or module interior so that an outer and an inner chamber are formed.
  • the two chambers are each connected at their lower end by an opening, whereby a deflection space is formed.
  • the hot air introduced into the outer chamber from above flows downward in it, is deflected and flows upward in the inner chamber.
  • the hot air in the inner chamber flows at least partially upwards and also in the course of the flow through openings in the inner wall into the interior of the dryer, where it is drawn off at the top.
  • the hot air introduced is discharged again, as a result of which there is a high demand for hot air.
  • the hot air also flows through the outer chamber first and then through the inner chamber, so that considerable heat losses can already be recorded before the hot air enters the inner chamber.
  • the upper temperature limit and the amount of energy to be transferred to the material to be dried determine the amount of hot air to be supplied to the blasting bag or the interior of the dryer and its temperature.
  • this has the disadvantage that relatively large amounts of hot air have to be conducted from a heat exchanger, with indirect heating, or from a burner system, with direct heating, to the dryer or removed from the dryer. It would be cheaper to work with a lower, but higher temperature, amount of hot air.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a hot-air dryer of the type mentioned above, by means of which the amount of hot air to be supplied to the dryer is reduced, so as to reduce the material requirement for hot-air ducts and blowers and thus also the heating-up time of the dryer when starting up Shorten plant.
  • a part of the hot air in the dryer is continuously circulated as a secondary air stream in the dryer, this secondary air stream flowing through the drying heat T-.
  • a ⁇ heated primary air stream is mixed.
  • the volume of primary air supplied is less than the circulating secondary air flow. It is important that the mixed temperature of primary and secondary air flow is at most equal to the drying heat T ma ⁇ .
  • the lower connecting opening located in the partition between the two chambers is designed as an intake opening in such a way that at least part of the hot air flow flowing down in the outer chamber is drawn in as a secondary air flow and mixed with the primary air flow.
  • the suction opening for the secondary air flow and the introduction device for the primary flow are designed so that only a relatively small amount of the overheated primary air flow is mixed with the continuously circulating secondary air flow.
  • either a nozzle device or a cross-flow fan device can be arranged as the introduction device for the primary air flow, these in each case running essentially horizontally along the inner hot air chamber.
  • a nozzle device it is advantageous to provide it in such a way that the injected primary air flow sucks in secondary air in the manner of a jet pump, conveys it and mixes it at the same time.
  • the nozzle device can have one or more gap nozzles or nozzles with circular, oval or angular outlet cross sections.
  • Adjustable shutters for the exhaust air can be provided to regulate the ratio of the primary and secondary air drawn in.
  • the inner walls of the former are continuously closed, i.e. air-impermeable, while the latter are on the underside for the air inlet and on the top for the air outlet into and out of the dryer interior.
  • the type of secondary air circulation with the addition of superheated primary air of a smaller extent, remains in principle dyke.
  • the hot air chambers are formed as radiation pockets through the air-impermeable inner walls, the respective partition walls essentially pulling the entire radiation pockets vertically apart from an upper deflection space and the lower suction opening.
  • an inner and an outer jet pocket chamber are formed, which enable a circulation of the hot air as a constantly circulating secondary flow through the upper and lower deflection spaces or openings.
  • the primary air flow which is smaller in circumference, is introduced at the bottom of the inner blasting pocket chamber and the blasting pocket exhaust air flow is extracted at the lower end of the outer blasting pocket chamber.
  • a secondary air flow constantly circulating in the vertical plane moves through the chambers, to which primary air, which has been overheated in a certain quantity ratio, is added in the inner chamber, and cooled air is extracted in the same ratio in the outer chamber.
  • the blasting properties of the blasting pouches are further increased by the fact that the inner wall on its surface facing the interior has a coating which is known per se and whose radiation coefficient is greater than that of the uncoated blasting pouch material. This increases the efficiency even more.
  • a dryer exhaust air duct is provided, through which part of the cooled hot air flowing into the duct is discharged, while another part in the outer chamber flows downwards and at the lower end through the suction opening into the inner chamber and here mixed with the incoming primary air, after which a new cycle begins.
  • a heating register is arranged in the outer chamber, which heats the sucked-in, cooled secondary air stream again.
  • the admixed primary air flow does not have to be overheated to such a high degree or be of only a small volume in order to give the correct warm-up or drying temperature together with the secondary air flow.
  • the temperature limit for the primary air flow is the condition that the mixed temperature of the primary and secondary air flow must not exceed the value T ma ⁇ .
  • FIG. 3 shows a cross section through a radiation dryer, as in FIG. 1, with integrated air guidance via cross flow fans,
  • Fig. 4 a cross section through a circulating air dryer as in Fig. 2, with integrated air flow through cross-flow fans, and
  • FIG. 5 a spatial representation of a radiation dryer according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a dryer cross section with an integrated air duct in the blasting pockets of the blasting zone.
  • the blasting pockets each consist of two chambers: chamber A (7) and chamber B (8).
  • a partition wall 22 is located between the two chambers. Both chambers are connected via an upper deflection space 24 and a lower suction opening 9 for the secondary air 18.
  • a primary air flow 17 is led via an air duct 13 to the jet pocket A (7) and via a nozzle device 10 blown into an injector mixing chamber 11.
  • the nozzle device extends in the body conveying direction over the entire jet pocket length, so that a uniform supply of the primary air or a uniform distribution of the jet pocket temperature is ensured over the entire jet pocket length, as can also be seen from FIG. 5.
  • the primary air stream 17 injected into the chamber A (7) via the nozzle device 10 spreads according to the laws of the free jet and sucks secondary air in the manner of a jet pump from the jet pocket chamber B (8) via the suction opening 9.
  • the amount of air drawn in depends on the flow impulse of the injected hot air.
  • the kinetic energy of the injected air must be large enough to ensure sufficient air circulation in the jet pockets.
  • Primary air flow 17 and secondary air flow 18 mix in the injector mixing chamber 11 to form a total air flow and are conveyed upward by the primary air 17 continuously blown in via the nozzle device 10 and through the blasting pocket in the direction of the blasting pocket exhaust air duct 12.
  • the hot air stream heats the jet pocket wall 23, which has a coating whose radiation coefficient is greater than that of the uncoated jet pocket material. During this process, the total air flow cools down. At the suction opening 9, the secondary air 18 is sucked in again due to the injector effect of the primary air jet 17. In this way, a secondary air stream 18 circulating in the jet pocket or an air stream integrated in the jet pocket is created.
  • the primary air flow 17 takes on both the transport of the amount of heat required for the heating and drying process (temperature of the primary air flow is crucial) and the transport of the necessary for the creation of the integrated air flow Amount of energy (primary air pre-pressure at the nozzle device).
  • the nozzle device 10 can be built in various modifications. This means that one or more flat slit nozzles can be used, as can nozzles with circular, oval or square discharge cross-sections.
  • dryer supply air can be introduced directly from above as dryer supply air flow 19 and on the underside, i.e. under the conveyor device 14 for the automobile bodies 1, as a dryer exhaust air flow 20 through a dryer exhaust duct 15.
  • the integrated air duct is realized with cross-flow fans 25.
  • the crossflow fans 25 installed in the horizontal direction suck in both primary and secondary air and convey the mixture of both airflows into the jet pocket chamber A (7).
  • an air duct 13 is provided below the cross-flow fans, which ensures a uniform primary air flow via the cross-flow fans of the jet pocket chamber A (7).
  • the quantity ratio between the two air streams can be regulated by adjustable louvre flaps 26.
  • This dryer module for the holding zone consists of a provided in the outer housing 4 Dryer interior 6 and two laterally arranged air circulation chambers 28.
  • the primary air flow 17 is conducted via an air duct 2 to the nozzle device 10 and is blown into the injector mixing space 11 there.
  • the nozzle device extends in the body conveying direction over the entire length of the holding zone, so that a uniform supply of the primary air or a uniform distribution of the temperature over the entire holding zone is ensured.
  • the primary air stream 17 injected into the injector mixing chamber 11 via the nozzle device 10 expands in accordance with the laws of the free jet and sucks in secondary air 18 via the suction opening 9.
  • the amount of secondary air flow 18 drawn in depends on the flow impulse of the injected hot air 17.
  • the kinetic energy of the injected air 17 must be so large that sufficient circulating air operation is ensured in the holding zone.
  • Primary air flow 17 and secondary air flow 18 mix in the injector mixing chamber 11 to form a total air flow and are conveyed upward through the dryer supply air filter 5 in the direction of the body 1. There the hot air flow releases its thermal energy by convection.
  • the total air flow cools down.
  • the cooled air is sucked off in the upper region of the holding zone, a part of the air being drawn off via an upper exhaust air duct 15. Another part of the exhaust air is extracted below the body conveyor device 14.
  • the remaining air flow is sucked in due to the injector action of the primary air jet 17.
  • a secondary air stream 18 circulating in the holding zone or an air stream integrated in the holding zone is created.
  • the primary air flow 17 takes over both the supply of the amount of heat required for the compensation of heat losses and for the drying process (determines the temperature of the Primary air flow) as well as the transport of the amount of energy required to create the integrated air flow (primary air pressure at the nozzle device).
  • cross-flow fans 25 installed in the horizontal direction draw in both primary and secondary air and convey the mixture of both air flows into the interior 6 of the holding zone.
  • a heating register 27 can also be installed within the circulating air chamber 28 in order to compensate for the heat losses in the secondary stream 18.

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Abstract

Ein Verfahren zur Trocknung beschichteter Oberflächen in einem Heißluft-Trockner besteht darin, daß jeweils ein Teil der im Trockner befindlichen Heißluft kontinuierlich als Sekundärluftstrom in diesem zirkuliert und daß diesem Sekundärluftstrom ein über die Trocknungstemperatur Tmax erhitzter Primärluftstrom zugemischt wird. Hierdurch wird die dem Trockner zuzuführende Heißluftmenge verringert und dadurch der Materialbedarf vermindert und die Aufheizzeit verkürzt. Ein Heißluft-Trockner zur Durchführung des Verfahrens weist in den zum Trocknerinnenraum (6) seitensymmetrisch angeordneten Heißluftkammern (7, 8) jeweils eine die Heißluftkammer in eine innere Kammer (7) und eine äußere Kammer (8) teilende Trennwand (22) auf, die an ihrem unteren Ende eine Einsaugöffnung (9) für Sekundärluft aufweist. Am unteren Ende der inneren Kammer (7) wird die Primärluft mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit eingeleitet und mit der durch die Öffnung (9) angesaugten Sekundärluft vermischt.

Description

Verfahren und Heißluft-Trockner zur Trocknung beschichteter
Oberflächen
B E S C H R E I B U N G
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Trocknung beschichteter Oberflächen und einen Heißluft-Trockner zur Durchführung des Verfahrens nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 4, wie sie beispielsweise zur Trocknung oberflächenbeschichteter Automobilkarossen o. dgl. Verwendung finden.
Auf dem Gebiet der Lackierung von Automobilkarossen werden in erster Linie Flüssiglacke eingesetzt. Dabei werden sowohl Applikationstechniken verwendet, bei denen der flüssige Lack mit Hilfe von Spritzdüsen fein zerstäubt aufgesprüht wird, als auch Tauchlackierungsverfahren. Gemeinsam ist diesen Beschichtungsprozessen, daß bei Verwendung eines Lacksystems ein Teil des bei der Beschichtung im Lack vorhandenen Lösemittels in der aufgebrachten Lackschicht verbleibt, um eine Beschädigung der Lackoberfläche infolge einer mechanischen Beanspruchung zu vermeiden, müssen diese Lösemittel entfernt, bzw. die Lackschicht muß ausgehärtet werden. Zu diesem Zweck werden im Anschluß an die Lackierung Trockner eingesetzt.
Die Trocknung von oberflächenbeschichteten Automobilkarossen wird in der Automobilindustrie in den meisten Fällen in speziellen Trocknertunneln durchgeführt. Dabei durchläuft die beschichtete Automobilkarosse einen tunnelförmigen Ofen, der Durchlaufrichtung in verschiedene Zonen/Bereiche unterteilt ist.
Im ersten Bereich des Trockners wird die im Trocknerinnenraum auf einer Transporteinrichtung befindliche, beschichtete Karosse aufgeheizt und ein Teil des Lösungsmittels der aufgebrachten Oberflächenεchicht entfernt (Strahlungs- bzw. Aufheizzone). In diesem Bereich darf die aufgebrachte Oberflächenschicht nicht übermäßig mechanisch beansprucht werden, da sie noch nicht vollständig ausgehärtet ist. Aus diesem Grund führt man die für die Aufheizung der Karosse und Aushärtung der aufgebrachten Oberflächenschicht nötige Energie berührungsfrei, in Form von Wärmestrahlung zu.
Eine Möglichkeit, dies technisch zu realisieren, ist der Einsatz von sogenannten Strahltaschen. Diese Strahltaschen lassen sich elektrisch oder mit Hilfe von Heißluftstrom beheizen. Bei beiden Möglichkeiten ist zu beachten, daß die Oberflächentemperatur, der dem Trocknungsobjekt zugewandten Strahltaschenwand, nicht über einen Maximalwert (Tmaχ) steigen darf, da sonst die Temperatur im Lackfilm zu hoch wird, was zur Folge hat, daß die zu trocknende Oberflächenbeschichtung geschädigt wird. Ebenso darf die Oberflächentemperatur der Strahltasche einen Minimalwert (Tnin) nicht unterschreiten, da sonst die geforderte Trocknungsaufgabe bei vorgegebener Verweilzeit der Karosse im Trocknertunnel von dem Trockner nicht erfüllt werden kann.
Nach in der Strahlzone erfolgter Aufheizung gelangt die zu trocknende Karosse in die zweite Zone, die Konvektions-, Umluft- oder Haltezone. Innerhalb der Haltezone wird die Karosse auf einem konstanten Temperaturniveau gehalten. Während dieser Zeit findet die vollständige Aushärtung der Lackschicht statt. Um eine Abkühlung der Karosse zu vermeiden, wird Wärmeenergie in Form eines heißen Luftstromes in den Trocknerinnenraum zur Karosse geführt.
So ist aus der US-A-4,493, 641 ein Heißluft-Trockner zτir Trocknung beschichteter Oberflächen bekannt, der aus mehreren, in Transportrichtung der Karosse hintereinander angeordneten Bereichs-Modulen zusammengesetzt ist. Diese Module sind Strahlungs- (Aufheiz-) und Konvektions- (Halte-) -Zonen-Module oder Zonen-Module, die durch verschließbare Innenwand-Öffnungen aus Konvektions- in Strahlungsmodule konvertierbar sind. Bei diesen bekannten Trockner- Zonenmodulen ist in den Trockner- bzw. Modul-Innenraum seitlich umgebenden Heißluftkammern jeweils eine Trennwand so angeordnet, daß je eine äußere und eine innere Kammer gebildet werden. Die beiden Kammern sind jeweils an ihrem unteren Ende durch eine Öffnung verbunden, wodurch ein Umlenkraum gebildet wird. Die von oben in die äußere Kammer eingeführte Heißluft strömt in dieser nach unten, wird umgelenkt und fließt in der inneren Kammer nach oben. Beim Strahlungsmodul (Aufheizbereich) strömt die gesamte Heißluft in der inneren Kammer nach oben, bis in einen oberhalb des Innenraumes vorgesehenen Abluftkanal. Im Konvektionsmodul (Haltezone) strömt die Heißluft in der inneren Kammer zumindest teilweise nach oben und zudem im Strömungsverlauf durch Öffnungen in der Innenwand in den Trocknerinnenraum, wo sie an dessen Oberseite abgezogen wird. Bei diesem bekannten Trockner wird die gesamte eingebrachte Heißluft wieder ausgebracht, wodurch ein hoher Heißluftbedarf besteht. Auch strömt die Heißluft zuerst durch die äußere Kammer und danach durch die innere Kammer, so daß bereits erhebliche Wärmeverluste zu verzeichnen sind, bevor die Heißluft in die innere Kammer gelangt.
Die obere Temperaturgrenze sowie die an das Trocknungsgut zu überbringende Energiemenge bestimmen die der Strahltasche oder dem Trocknerinnenraum zuzuführende Heißluftmenge und ihre Temperatur. Für den Betreiber des Trockners hat dies den Nachteil, daß relativ große Heißluftmengen von einem Wärmetauscher, bei indirekter Beheizung, oder von einem Brennersystem, bei direkter Beheizung, zum Trockner geleitet bzw. vom Trockner abgeführt werden müssen. Günstiger wäre die Möglichkeit, mit einer niedrigeren, aber dafür höher temperierten Heißluftmenge zu arbeiten.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Heißluft-Trockner oben genannter Gattung anzugeben, durch die die dem Trockner zuzuführende Heißluftmenge verringert wird, um so den Materialbedarf für Heißluftkanäle und Gebläse zu vermindern und somit auch die Aufheizzeit des Trockners beim Anfahren der Anlage zu verkürzen.
Diese Aufgabe wird durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demgemäß wird jeweils ein Teil der im Trockner befindlichen Heißluft kontinuierlich als Sekundärluftstrom in diesem zirkuliert, wobei diesem Sekundärluftεtrom ein über die Trocknungswärme T-.aχ erhitzter Primärluftstrom zugemischt wird. Dabei kann es gleichzeitig von Vorteil sein, wenn der zugeführte Primärluftstrom volumenmäßig geringer ist als der zirkulierende Sekundärluftεtrom. Hierbei ist es wichtig, daß die MischtemDeratur von Primär- und Sekundärluftstrom höchstens gleich hoch mit der Trocknungswärme Tmaχ ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die dem Trockner zuzuführende Heißluftmenge wesentlich verringert, wodurch zur einen der Materialbedarf für Heißluftkanäle und Gebläse vermindert und zum anderen die Aufheizzeit des Trockners beir Anfahren der Anlagen verkürzt wird. Infolge des geringeren Raumbedarfs der Heißluftka mern kann der Trockner in seiner Breite verkleinert werden, wodurch Platz und Material eingespart werden.
Die Aufgabe wird des weiteren durch einen gattungsgemäßen Heißluft-Trockner zum Durchführen des oben beschriebenen Verfahrens mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. In den auf diesen Anspruch rückbezogenen Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausführungsformen beschrieben.
Demgemäß ist am unteren Ende der inneren Kammer eine Vorrichtung zum Einleiten eines über die Temperatur T|nax erhitzten Primärluftstromes mit erhöhter
Strömungsgeschwindigkeit angeordnet. Des weiteren ist die in der Trennwand befindliche untere Verbindungsöffnung zwischen den beiden Kammern, als Einsaugöffnung so ausgebildet, daß zumindest ein Teil des in der äußeren Kammer nach unten fließenden Heißluftstromes als Sekundärluftstrom angesaugt und mit dem Primärluftstrom vermischt wird.
Dabei ist von Vorteil, wenn die Einsaugöffnung für den Sekundärluftstrom und die Einleitungsvorrichtung für den Primärstrom so ausgelegt sind, daß eine nur verhältnismäßig geringe Menge des übererhitzten Primärluftstromes dem stetig zirkulierenden Sekundärluftstrom zugemischt wird. Ξrfindungεgemäß kann als Einleitungs-Vorrichtung für den Primärluftstro entweder eine Düsenvorrichtung oder eine Querstromventilator-Vorrichtung angeordnet sein, wobei diese jeweils im wesentlichen horizontal entlang der inneren Heißluftkaramer verlaufen.
Bei Anordnung einer Düsenvorrichtung ist von Vorteil, diese so vorzusehen, daß der eingedüste Primärluftstrom in Art einer Strahlpumpe Sekundärluft ansaugt, mitfördert und sich gleichzeitig mit dieser vermischt. Dabei kann die Düsenvorrichtung eine oder mehrere Spaltdüsen aufweisen oder Düsen mit kreisrunden, ovalen oder eckigen Austrittsguerschnitten.
Bei Anordnung als Einleitungs-Vorrichtung einer Querstromventilator-Vorrichtung ist von Vorteil, daß diese gleichzeitig die Primärluft und die Sekundärluft ansaugt und beide vermischt. Zur Regulierung des Mengenverhältnisses der angesaugten Primär- und Sekundärluft können einstellbare Jalousieklappen für die Abluft vorgesehen sein.
Da die aufeinanderfolgenden Zonen des Trockners, die Strahlungs- bzw. Haltezone (Strahlungstrockner) und die Konvektionszone (Umlufttrockner), eine unterschiedliche Luftführung aufweisen, ist von Vorteil, wenn bei ersterer die Innenwände durchgehend geschlossen, d.h. luftundurchlässig sind, während bei der zweiten diese an der Unterseite für den Lufteintritt und an der Oberseite für den Luftaustritt in den bzw. aus dem Trocknerinnenraum ausgelegt sind. Die Art der Sekundärluft-Zirkulation, mit Beimischung überhitzter Primärluft geringeren Umfangs, bleibt jedoch prinzipiell deich. In der Strahlungszone werden die Heißluftkammern durch die luftundurchlässigen Innenwände als Strahlungstaschen ausgebildet, wobei die jeweiligen Trennwände im wesentlichen die ganzen Strahltaschen vertikal durchziehen bis auf einen oberen Umlenkraum und die untere Einsaugöffnung. Hierdurch werden eine innere und eine äußere Strahltaschenkammer gebildet, die durch die oberen und unteren Umlenkräume bzw. - Öffnungen einen Kreislauf der Heißluft als ständig zirkulierenden Sekundärstrom ermöglichen. Dabei wird der vom Umfang her geringere Primärluftstrom an der Unterseite der inneren Strahltaschenkammer eingeleitet und der Strahltaschenabluftstrom am unteren Ende der äußeren Strahltaschenkammer abgesaugt. Somit bewegt sich ein ständig in vertikaler Ebene zirkulierender Sekundärluftstrom durch die Kammern, dem in bestimmtem Mengenverhältnis überhitzte Primärluft in der inneren Kammer hinzugefügt und im selben Verhältnis in der äußeren Kammer abgekühlte Luft abgezogen wird.
Die Strahleigenschaft der Strahltaschen wird noch dadurch erhöht, daß die Innenwand an ihrer dem Innenraum zugekehrten Fläche eine an sich bekannte Beschichtung aufweist, deren Strahlungskoeffizient größer ist als der des unbeschichteten Strahltaschenmaterials. Hierdurch wird die Effizienz noch zusätzlich erhöht.
Eine bessere Durchmischung und gleichzeitig erhöhte Wärmeabgabe des in der Innenkammer hochsteigenden, aus Primär- und Sekundärluft gebildeten Heißluftstroms wird erzielt, wenn an der dem Innenraum des Trockners abgekehrten Seite der Innenwand Turbulenzbleche angeordnet sind.
In der Konvektions∑one (Umlufttrocknerkammer) sind, wie vorher erwähnt, im unteren und oberen Höhenabscr.nitt der Innenwand Vorkehrungen zum Durchtritt von Heißluftströmen vorgesehen. Die Keißluftkammer in eine innere und eine äußere Kammer teilende Trennwand ist in dieser Zone lediglich bis über den unteren Durchtrittsabschnitt gezogen, so daß der in dieser inneren Kammer hochströmende Mischluftstrom durch den unteren Durchtrittsabschnitt in den Innenraum des Trockners strömt und seine Wärme durch Konvektion direkt an den darin befindlichen beschichteten Gegenstand abgibt. Der hierdurch abgekühlte Luftstrom tritt dann am oberen
Durchtrittεabschnitt wieder in die Keißluftkammer ein. Am oberen Ende der äußeren Kammer ist ein Trocknerabluftkanal vorgesehen, durch den ein Teil der in den Kanal einfließenden, abgekühlten Heißluft abgeführt wird, während ein weiterer Teil in der äußeren Kammer abwärts und am unteren Ende durch die Einsaugöffnung in die innere Kammer strömt und sich hier mit der einströmenden Primärluft vermischt, wonach ein neuer Kreislauf beginnt.
Von Vorteil ist des weiteren, wenn in der äußeren Kammer ein Heizregister angeordnet ist, der den angesaugten, abgekühlten Sekundärluftstrom wieder aufheizt. Hierdurch muß der zugemischte Primärluftstrom nicht so hoch überhitzt werden oder von nur geringem Volumen sein, um gemeinsam mit dem Sekundärluftstrom die richtige Auf ärm- bzw. Trocknungstemepratur zu ergeben.
Als Temperaturgrenze für den Primärluftstrom gilt die Bedingung, daß die Mischtemperatur von Primär- und Sekundärluftstrom den Wert Tmaχ nicht überschreiten darf.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1: einen Querschnitt durch einen Strahlungstrockner eines Heißluft-Trockners, mit integrierter Luftführung über Induktionεdüsen,
Fig. 2: einen Querschnitt durch einen Umlufttrockner eines Heißluft-Trockners, mit integrierter Luftführung über Induktionεdüsen,
Fig. 3: einen Querschnitt durch einen Strahlungstrockner, wie in Fig. 1, mit integrierter Luftführung über QuerStromventilatoren,
Fig. 4: einen Querschnitt durch einen Umlufttrockner wie in Fig. 2, mit integrierter Luftführung über Querstromventilatoren, und
Fig. 5: eine räumliche Darstellung eines Strahlungstrockners nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Trocknerquerschnitt mit integrierter Luftführung in den Strahltaschen der Strahlzone abgebildet. Die Strahltaschen bestehen jeweils aus zwei Kammern: der Kammer A (7) und der Kammer B (8). Zwischen den beiden Kammern befindet sich eine Trennwand 22. Verbunden sind beide Kammern über einen oberen Umlenkraum 24 und eine untere Einsaugöffnung 9 für die Sekundärluft 18. Ein Primärluftstrom 17 wird über einen Luftkanal 13 zu der Strahltasche A (7) geführt und über eine Düsenvorrichtung 10 in einen Injektormischraum 11 eingeblasen. Die Düsenvorrichtung erstreckt sich dabei in Karossen-Förderrichtung über die gesamte Strahltaschenlänge, so daß eine gleichmäßige Zufuhr der Primärluft, bzw. eine gleichförmige Verteilung der Strahltaschentemperatur über die gesamte Strahltaschenlänge gewährleistet ist, wie auch aus Fig. 5 erkennbar ist. Der über die Düsenvorrichtung 10 in die Kammer A (7) eingedüste Primärluftstrom 17 breitet sich dabei nach den Gesetzen des Freistrahls aus und saugt in Art einer Strahlpumpe Sekundärluft aus der Strahltaschen-Kammer B (8) über die Einsaugöffnung 9 ein. Die Menge der eingesaugten Luft hängt vom Strömungsimpuls der eingedüsten Heißluft ab. Die kinetische Energie der eingedüsten Luft muß so groß sein, daß ein ausreichender Umluftbetrieb in den Strahltaschen gewährleistet wird. Primärluftstrom 17 und Sekundärluftstrom 18 mischen sich im Injektormischraum 11 zu einem Geεamtluftstrom und werden durch die kontinuierlich über die Düsenvorrichtung 10 eingeblasene Primärluft 17 nach oben und durch die Strahltasche in Richtung des Strahltaschenabluftkanals 12 gefördert.
Der Heißluftstrom erwärmt die Strahltaschenwand 23, welche eine Beεchichtung besitzt, deren Strahlungskoeffizient größer als der des unbeschichteten Strahltaschenmaterials ist. Bei diesem Vorgang kühlt sich der Gesamtluftstrom ab. An der Einsaugöffnung 9 wird die Sekundärluft 18 aufgrund der Injektorwirkung des Primärluftstrahls 17 wieder eingesaugt. So wird ein in der Strahltaεche zirkulierender Sekundärluftεtrom 18, bzw. ein in der Strahltasche integrierter Luftstrom geschaffen. Der Primärluftstrom 17 übernimmt dabei sowohl den Transport der für den Aufheiz- und Trocknungsprozeß nötigen Wärmemenge (Temperatur des Primärluftstromes entscheidend), als auch den Transport der für die Schaffung des integrierten Luftstroraes nötige Energiemenge (Vordruck der Primärluft an der Düsenvorrichtung). Die Düsenvorrichtung 10 ist dabei in verschiedenen Modifikationen baubar. So ist der Einsatz einer oder mehrerer ebenen Spaltdüsen ebenso möglich wie der Einsatz von Düsen mit kreisrunden, ovalen oder eckigen Austrittsguerschnitten.
Wie aus Fig. 1 des weiteren erεichtlich ist, kann zusätzlich in den Innenraum 6 des Trockners aus einem oberen Trocknerzuluftkanal 2 über einen Expansionsraum 3 und einen Filter 5 Trocknerzuluft direkt von oben her als Trocknerzuluftstrom 19 eingeleitet und an der Unterseite, d.h. unter der Fördervorrichtung 14 für die Automobilkarossen 1, als Trocknerabluftstrom 20 durch einen Trocknerabluftkanal 15 abgeleitet werden.
In dem in Fig. 2 dargestellten Auεführungsbeispiel ist die integrierte Luftführung mit Querstromventilatoren 25 realisiert. Die in horizontaler Richtung eingebauten Querstromventilatoren 25 saugen sowohl Primär- als auch Sekundärluft an und fördern das Gemisch aus beiden Luftströmen in die Strahltaschenkammer A (7). Für die Zuführung der Primärlufrmenge ist unterhalb der Querstromventilatoren ein Luftkanal 13 vorgesehen, der einen gleichmäßigen Primärluftstrom über die Querstromventilatoren der Strahltaschenkammer A (7) gewährleistet. Das Mengenverhältnis zwischen den beiden Luftströmen ist durch verstellbare Jalousieklappen 26 regulierbar.
In Fig. 3 ist ein Trocknerquerschnitt mit integrierter Luftzuführung in der Haltezone (Umlufttrockner, Konvektionszone) abgebildet. Dieses Trocknermodul für die Haltezone besteht aus einem im Außengehäuse 4 vorgesehenen Trocknerinnenraum 6 und zwei seitlich angeordneten Umluftkammern 28. Der Primärluftstrom 17 wird über einen Luftkanal 2 zu der Düsenvorrichtung 10 geführt und dort in den Injektormischraum 11 eingeblasen. Die Düsenvorrichtung erεtreckt εich dabei in Karossen-Förderrichtung über die gesamte Haltezonenlänge, so daß eine gleichmäßige Zufuhr der Primärluft, bzw. eine gleichförmige Verteilung der Temperatur über die gesamte Haltezone gewährleistet: ist. Der über die Düsenvorrichtung 10 in den Injektormischraum 11 eingedüste Primärluftstrom 17 breitet sich dabei nach den Gesetzen des Freistrahls aus und saugt Sekundärluft 18 über die Einsaugöffnung 9 ein. Die Menge des eingesaugten Sekundärluftstroms 18 hängt vom Strömungsimpuls der eingedüsten Heißluft 17 ab. Die kinetische Energie der eingedüsten Luft 17 muß so groß sein, daß ein ausreichender Umluftbetrieb in der Haltezone gewährleistet wird. Primärluftεtrom 17 und Sekundärluftstrom 18 mischen sich im Injektormischraum 11 zu einem Gesamtluftstrom und werden nach oben durch die Trocknerzuluftfilter 5 in Richtung auf die Karosse 1 gefördert. Dort gibt der Heißluftεtrom seine Wärmeenergie durch Konvektion ab.
Bei diesem Vorgang kühlt sich der Gesamtluftstrom ab. Die abgekühlte Luft wird im oberen Bereich der Halte∑one abgesaugt, wobei ein Teil der Luft über einen oberen Abluftkanal 15 abgezogen wird. Ein weiterer Teil der Abluft wird unterhalb der Karossenfördervorrichtung 14 abgesaugt. Der restliche Luftstrom wird aufgrund der Injektorwirkung des Primärluftstrahls 17 angesaugt. So wird ein in der Haltezone zirkulierender Sekundärluftstrom 18, bzw. ein in der Haltezone integrierter Luftstrom geschaffen. Der Primärluftstrom 17 übernimmt dabei sowohl die Zufuhr der für den Ausgleich von Wärmeverlusten und für den Trocknungsprozeß benötigten Wärmemenge (bestimmt die Temperatur des Primärluftstroms) als auch den Transport der für die Schaffung des integrierten Luftstromes nötigen Energiemenge (Vordruck der Primärluft an der Düsenvorrichtung) .
Wie aus Fig. 4 erkennbar ist, besteht auch die Möglichkeit, die integrierte Luftführung in der Haltezone mit Querstromventilatoren 25 zu realisieren. Die in horizontaler Richtung eingebauten Querstromventilatoren saugen sowohl Primär- als auch Sekundärluft an und fördern das Gemisch aus beiden Luftströmen in den Innenraum 6 der Haltezone.
Zusätzlich ist auch ein Heizregister 27 innerhalb der Umluftkaπuner 28 einbaubar, um die Wärmeverluste des Sekundärstromes 18 auszugleichen.
B E Z U G S Z E I C H S N L I S T Ξ
1. Werkstück/Automobilkarosse
2. Trocknerzuluftkanal
3. Expansionsraum für Trocknerzuluft
4. Außengehäuεe deε Trockners
5. Filter für Trocknerzuluft
6. Trocknerinnenraum
7. Strahltasche, innere Kammer
8. Strahltasche, äußere Kammer
9. Einsaugöffnung für Sekundärluft
10. Düsenvorrichtung für Primärluftzuf hr
11. Injektormischraum
12. Strahltaschenabluftkanal
13. Strahltaschenzuluftkanal
14. Fördervorrichtung für Automobilkarosse
15. Trocknerabluftkanal
16. Strahltaschenabluftstrom
17. Primärluftstrom
18. Sekundärluftstrom
19. Trocknerzuluftstrom
20. Trocknerabluftstrom
21. Turbulenzbleche
22. Trennwand
23. plasmabeschichtete Strahltaεchenaußenwand
24. Umlenkraum
25. Querstromventilator
26. Jalousieklappen
27. Heizregister
28. Umluftkammern

Claims

P A T E N A N S P R Ü C H E
1. Verfahren für die Trocknung beschichteter Oberflächen in einem Heißlufttrockner, bei dem in den Tockner Heißluft mit einer Trocknungswärme Tmäχ eingebracht wird, durch diesen zirkuliert und nach entsprechender Wärmeabgabe wieder ausgebracht wird,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t,
daß jeweils ein Teil der im Trockner befindlichen Heißluft kontinuierlich als Sekundärluftstrom (18) in diesem zirkuliert und daß diesem Sekundärluftstrom (18) ein über die Trocknungswärme T^ erhitzter Primärluftstrom (17) zugemischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischtemperatur von Primär- und Sekundärluftstrom (17 und 18) höchstens gleich hoch mit der Trocknungswärme TMX ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zugeleitete Primärluftstrom (17) volumenmäßig geringer ist als der zirkulierende Sekundärluftstrom (18).
4. Heißluft-Trockner zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3,
- mit zwei in Durchlaufrichtung des beschichteten Gegenstandes (1) hintereinander angeordneten, tunnelförmigen Zonen, dem Strahlungstrockner (Strahlungszone) und dem Umluftrockner (Konvektionszone), die jeweils ein Außengehäuse (4) und Innenwände (23) aufweisen, die einen zentralen Innenraum (6) und zwei seitliche, zum Innenraum (6) symmetrisch angeordnete, im wesentlichen vertikal ausgerichtete Heißluftkammern bilden,
- mit jeweils einer die Heißluftkammern in eine innere und eine äußere Kammer (7 und 8) teilende Trennwand (22), die an ihrem unteren Ende eine die beiden Kammern (7, 8) verbindende Öffnung (9) aufweist,
- wobei ein Heißluftstrom in der äußeren Kammer (8) von oben nach unten und in der inneren Kammer (7) von unten nach oben strömt,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
- daß am unteren Ende der inneren Kammer (7) eine Vorrichtung (10, 25) zum Einleiten mit erhöhter Strö ungεgeschwindigkeit eines über die Aufwärmtemperatur T-.:2X erhitzten Primärluftεtroms (17) angeordnet iεt,
- daß die Verbindungsöffnung in der Trennwand (22) als Einsaugöffnung (9) ausgebildet iεt, durch die zumindest ein Teil des in der äußeren Kammer (8) nach unten fließenden Heißluftεtromes alε Sekundärluftεtrom (18) angesaugt und mit dem Primärluftstrom (17) vermischt wird, eine "integrierte Luftführung" bildend.
5. Heißluft-Trockner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Einleitungs-Vorrichtung eine
Düsenvorrichtung (10) angeordnet ist.
6. Heißluft-Trockner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenvorrichtung (10) horizontal entlang der Heißluftkammer (7) verläuft und so angeordnet iεt, daß der eingedüste Primärluftstrom, als
Strahlpumpe wirkend, Sekundärluft (18) ansaugt und mitfördert.
7. Heißlufttrockner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenvorrichtung (10) eine oder mehrere Spaltdüsen aufweist.
8. Heißluft-Trockner Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenvorrichtung (10) Düsen mit kreisrunden, ovalen oder eckigen Auεtrittεquerschnitten aufweist.
9. Heißluft-Trockner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Einleitungs-Vorrichtung eine
Querstromventilator-Vorrichtung (25) angeordnet ist, die gleichzeitig die Primärluft (17) und die Sekundärluft (18) ansaugt.
10. Heißluft-Trockner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der äußeren Kammer (8) einstellbare Jalousieklappen (26) zur Regulierung des Mengenverhältnisses zwischen Primärluft . (17) und Sekundärluft (18) vorgesehen sind.
11. Heißluft-Trockner nach den Ansprüchen 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Strahlungszone (Strahlungstrockner) die Innenwände (23) durchgehend geεchlossen und εomit luftundurchlässig sind, wodurch die Heißluftkammern als Strahltaschen ausgebildet sind und daß die jeweiligen Trennwände (22) im wesentlichen die ganze Strahtaschenkammer (7, 8) vertikal durchziehen bis auf einen oberen Umlenkraum (24) und die untere Einsaugöffnung (9), eine innere und eine äußere Strahltaschenkammer (7,8) bildend, wobei der Primärluftstrom (17) an der Unterseite der inneren Strahltaschenkammer (7) eingeleitet und der Strahltaschenabluftstrom (16) am unteren Ende der äußeren Strahltaεchenkammer (8) abgeεaugt wird.
12. Heißluft-Trockner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (23) an ihrer dem Innenraum (6) zugekehrten Fläche eine Beschichtung aufweiεt, deren Strahlungskoeffizient größer als der des unbeεchichteten Strahltaεchenmaterials ist.
13. Heißluft-Trockner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (23) an ihrer dem Innenraum (6) abgekehrten Fläche in die innere Kammer (7) hineinragende Turbulenzbleche (21) aufweist.
14. Heißluft-Trockner nach den Ansprüchen 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
- daß in der Konvektionszone (Umluftrockner) die Innenwand (23) am unteren und am oberen Höhenabεchnitt zur Durchströmung mit Heißluft ausgelegt iεt,
- daß die Trennwand mit ihrem oberen Ende am oberen Ende des unteren Durchtrittshöhenabschnitts der Innenwand abschließt und eine innere Kammer geringerer Höhe und eine äußere Kammer (28) mit im wesentlichen gesamter Heißluftkammerhöhe bildet und
- daß die äußere Kammer (28) an ihrem oberen Ende mit einem Trocknerabluftkanal verbunden ist.
15. Heißluft-Trockner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Durchtrittsabschnitt zwischen innerer Kammer (7) und Trocknerinnenraum (6) durch einen Trocknerzuluftfilter (5) gebildet ist.
16. Heißluft-Trockner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der äußeren Heißluft- bzw. Umluftkammer (28) ein Heizregister (27) zur Hochheizung der Sekundärluft angeordnet ist.
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