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EP1998129A2 - Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen, insbesondere von lackierten Fahrzeugkarosserien - Google Patents

Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen, insbesondere von lackierten Fahrzeugkarosserien Download PDF

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Publication number
EP1998129A2
EP1998129A2 EP08008074A EP08008074A EP1998129A2 EP 1998129 A2 EP1998129 A2 EP 1998129A2 EP 08008074 A EP08008074 A EP 08008074A EP 08008074 A EP08008074 A EP 08008074A EP 1998129 A2 EP1998129 A2 EP 1998129A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inert gas
gas atmosphere
drying
cooling medium
irradiation chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP08008074A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1998129A3 (de
EP1998129B1 (de
Inventor
Werner Swoboda
Josef Krizek
Gerhard Steurer
Norbert Papenfuss-Janzen
Marco Kohls
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Eisenmann SE
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG, Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP1998129A2 publication Critical patent/EP1998129A2/de
Publication of EP1998129A3 publication Critical patent/EP1998129A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1998129B1 publication Critical patent/EP1998129B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • B05D3/06—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 radiation
    • B05D3/061—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 radiation using U.V.
    • B05D3/065—After-treatment
    • B05D3/067—Curing or cross-linking the coating
    • 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
    • B05D3/0486—Operating the coating or treatment in a controlled atmosphere
    • 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
    • F26B21/14—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects using gases or vapours other than air or steam, e.g. inert gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • 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
    • 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

  • drying device is meant here all devices in which a coating material is transferred from the state after the application to the final state, be it by the removal of solvents, melting, crosslinking or the like.
  • the invention is based on the knowledge that the heat generated in the or the UV lamps as "waste" can be used meaningfully and in particular for heating the inert gas atmosphere, which is located in the drying tunnel. In this way, the performance of the used there Heating devices are reduced. This realization is not as banal as it may seem to sound at first. In fact, it requires a very intimate knowledge of the thermotechnical processes and processes in a generic drying device. Whether the recovery of heat generated in a given part of the plant and its reintroduction into the plant in another place is worthwhile requires more accurate calculations and investigations.
  • the cooling medium can preferably be coupled to the inert gas atmosphere via a heat exchanger.
  • the cooling medium which is preferably water or air, is separated from the inert gas atmosphere and the inert gas atmosphere is clean.
  • the cooling medium in the heating region is thermally coupled to the inert gas atmosphere of the drying tunnel.
  • the painted and dried articles are first fed into the drying tunnel into an area of increasing temperature to initiate drying operations by initially slow heating, which are often associated with the evolution of gases and / or vapors. Since in this area, as mentioned, the temperature of the inert gas atmosphere is still relatively low, coming from the or the UV lamps, heated and not too high temperature having cooling medium there is particularly well to support the heaters.
  • Condensate traps are preferably used to remove condensable impurities from the inert gas atmosphere.
  • the condensate traps can be energetically connected to the evaporator device for energy saving be coupled.
  • a plurality of UV lamps is arranged on at least one wall of the UV irradiation chamber such that they can irradiate the object located in the UV irradiation chamber surface.
  • both the side walls and the ceiling of the UV irradiation chamber are provided with surface UV lamps.
  • UV lamps in a portal in such a way that the object to be irradiated can move through the portal.
  • the arrangement of UV lamps in such portals is rather linear. Frequently more powerful UV lamps are used in portals than in the case of planar arrangement.
  • one or more UV lamps can also be attached to the arm of a robot, with which they can be introduced into these interiors.
  • FIG. 1 Reference is made, in which a generally designated by the reference numeral 1 drying device for vehicle bodies is shown in vertical section and in the overall overview.
  • This drying device 1 is integrated into a painting line. It is preceded by the actual paint booth to think in which the vehicle bodies, which are provided in the figures with the reference numeral 2, are coated with a varnish in an inert gas atmosphere and UV curing varnish.
  • Downstream of in FIG. 1 The drying device shown is a cooling device in which the dried, so provided with a polymerized paint layer vehicle bodies 2 are cooled to a suitable temperature for further processing. Both the upstream paint booth and the downstream cooling device are of conventional construction and are therefore not described in detail.
  • the vehicle bodies 2 are cyclically or continuously moved through the drying device 1 by means of a conveyor system, not shown, and in the direction of the arrow 3 of FIG. 1 ie in FIG. 1 left to right.
  • the vehicle bodies 2 first pass into a so-called A lock 4, in which they be raised by a lifting device 5 to a higher level.
  • a lock 4 which is known to those skilled in the art, in the present case not only in the saving of heat energy but also in the vehicle bodies 2 from the "normal atmosphere" in which they are at the lower level, in an inert gas atmosphere, which prevails in the parts of the drying device 1 described below.
  • the vehicle bodies 2 From the A lock 4, the vehicle bodies 2, following the direction of the arrow 3, enter into different drying chambers 6 of the drying device 1, which together form a drying tunnel. All these drying chambers 6 are heated in a known manner by means of a circulating air heater, not shown, to a certain temperature. In the first drying chambers 6, this temperature rises initially; this area is called “heating zone”. After passing through the heating zone, the vehicle bodies 2 fall into a series of drying chambers 6, in which essentially a constant temperature is maintained.
  • the number of drying chambers 6 belonging to the heating zone and the number of drying chambers 6 belonging to the "holding zone" is chosen according to the respective requirements and is in FIG. 1 only as an example.
  • the vehicle bodies 2 After passing through all the drying chambers 6, the vehicle bodies 2 are transported by means of the conveyor system into a UV irradiation chamber, which bears the reference numeral 7 as a whole.
  • the UV irradiation chamber 7 in turn is divided into three sections 7a, 7b, 7c.
  • a multiplicity of UV lamps 8 are arranged along the chamber walls, which as it were allow a "total illumination" of the vehicle bodies 2 from the sides and from above.
  • the vehicle body After going through the intermediate zone 7b which is free from UV lamps, the vehicle body is guided into the section 7c in which UV lamps 9 are mounted on robots with which the interior is irradiated after the doors and / or hoods have been opened by door / hood opener systems.
  • At least the two A-locks 4, 12 and the piston lock 11 and the UV-irradiation chamber 7 are provided with inlet and outlet ports, for example in the form of lifting gates, which are opened only to the passage of a vehicle body 2 and so an atmospheric separation to adjacent Ensure chambers of the drying device 1. Details in this connection are not of interest here.
  • cooling circuits are provided, through which a cooling medium circulates.
  • the latter may be a gas or a liquid.
  • the following is based on the use of cooling water.
  • the heated by the UV lamps 8, 9 cooling water is supplied via the line 15 against the direction of movement (arrow 3) of the vehicle bodies 2 the first two drying chambers 6 in the heating of the drying device 1, where they in a not shown Heat exchangers deliver a part of their heat content to the atmosphere circulated there. In this way, 6 heating energy is saved in the first two drying chambers.
  • the cooled cooling water is returned via the line 16 back into the UV irradiation chamber 7 and there to the UV lamps 8, 9.
  • condensate traps 17, 18, which may optionally be cooled and on which auskondensierbare impurities from the atmosphere of the drying chambers 6 can be removed. You can be energetically coupled with the evaporator described in more detail below, so that energy is saved here.
  • the interior of the drying device 1 is filled with inert gas, for example with nitrogen, CO 2 , a noble gas or an oxygen-poor flue gas.
  • inert gas for example with nitrogen, CO 2 , a noble gas or an oxygen-poor flue gas.
  • the inert gas atmosphere begins in the upper region of the A lock 4 and ends in the piston lock 11.
  • the piston lock 11 is provided to prevent inert gas losses with a piston 19 whose base surface (seen from above) is adapted to the horizontal cross section of the piston lock chamber. If there is no vehicle body in the piston lock 11, the piston 19 can be pressed down. In this case, the inert gas atmosphere located there is introduced via a line 20 in that drying chamber 6, with which the holding zone of the drying device 1 begins. Via a further line 21, the inert gas atmosphere located in this drying chamber 6 is guided back into the piston lock 11. This replacement of the inert gas serves, in particular, for rinsing the vehicle bodies 2, which enter the holding area of the drying device 1, to completely remove adherent normal atmosphere.
  • a storage tank 22 is arranged, in which liquid inert gas, for example liquid nitrogen, is located. With an evaporator device, not shown, the inert gas can be evaporated as needed.
  • the storage tank 22 is connected via a line 23 to the interior of a cylinder 24, in which a piston 25 by means of a suitable drive device is movable.
  • Another line 26 connects the interior of the cylinder 24 with the interior of the UV irradiation chamber 7.
  • the lines 23 and 26 include valves, not shown, as required for the operation described below.
  • the line 23 can also be passed through heat exchangers of the condensate traps 17, 18, so that on the one hand the condensate traps 17, 18 are cooled and on the other hand the inert gas fed to the UV irradiation chamber 7 is heated.
  • the drying device 1 described above operates as follows:
  • the freshly painted and only a slight evaporation subjected to vehicle bodies 2 are retracted by means of the conveyor system in the A lock 4 and there brought by means of the lifting mechanism 5 to the higher level.
  • the vehicle bodies 2 already pass into an inert gas atmosphere which, in countercurrent, coming from the UV irradiation chamber 7, has passed through all the chambers of the drying apparatus 1. Due to carryover of normal atmosphere, the inert gas atmosphere in the region of the inlet A lock 4 is the most heavily polluted. There the polluted inert gas is withdrawn via another line 27 and either discarded or reused after cleaning.
  • the vehicle bodies 2 now move to the higher level in FIG. 1 to the right (direction of arrow 3) and get into the first drying chambers 6 of the drying tunnel. There, they are heated at still benzossisgrade low temperatures of the circulating atmosphere, which has received its heat content at least partially from the UV lamps 8, 9 in the UV irradiation chamber 7. On the way through the heating zone, the temperature is slowly increased.
  • the individual drying chambers 6 can be separated from each other by gates, but they do not have to. In any case, it is advantageous if the atmospheres in the individual drying chambers 6 are somewhat separated from one another so that a defined temperature profile in the heating zone can be maintained. Condensable substances that evaporate from the vehicle bodies 6 in the heating zone are condensed out with the condensate trap 17 and removed.
  • the vehicle bodies 2 then enter the first drying chamber 6 of the holding zone. There they are, as already explained above, purged with inert gas, which comes from the piston lock 11, where the inert gas atmosphere is still relatively clean. On further passage through the drying chambers 6 of the holding zone any remaining solvents are expelled and the coating material prepared for crosslinking. Condensable material accumulating in this area is removed via the condensate trap 18 so that the inert gas is not contaminated unnecessarily.
  • the vehicle bodies 2 enter the UV irradiation chamber 7 on.
  • the inert gas atmosphere must be the cleanest so as not to interfere with the crosslinking process that takes place under the influence of the UV light emitted by the UV lamps 8, 9. Therefore, the UV irradiation chamber 7 at regular intervals, in the extreme case at each cycle of the drying device 1, newly filled with inert gas.
  • the filling with inert gas must be done quickly. Since the evaporation of liquid inert gas in the reservoir 22 by evaporators with reasonable power can not proceed indefinitely, the piston-cylinder unit 24, 25 is provided. She works as follows:
  • the evaporator means in the storage tank 22 continuously generates gaseous inert gas. This accumulates in the cylinder 24, wherein the piston 25 is moved back accordingly. At the end of the irradiation time, as much gaseous inert gas has accumulated in the cylinder 24, as is required for the next irradiation process in the UV irradiation chamber 7.
  • the vehicle bodies 2 are thus in a highly pure inert gas atmosphere within the UV irradiation chamber 7 initially irradiated by the UV lamps 8, which illuminate surface of the two sides and from above the vehicle body 2.
  • the polymerization of the coating material takes place on the outer surfaces of the vehicle bodies 2.
  • the interiors of the vehicle bodies 2 are irradiated by the UV lamps 9 guided by robots.
  • the vehicle bodies 2 are first introduced into the piston lock 11 and then from this into the upper region of the A-lock 12.
  • the lifting device 13 By lowering the lifting device 13, the vehicle bodies 2 return to the low level and leave the drying device 1 via the outlet chambers 14 in the direction of the cooling device.
  • Part of the waste heat of the UV lamps 8, 9 can also be used to preheat the inert gas introduced from the storage tank 22 via the cylinder 24 into the UV irradiation chamber 7 or to operate the condensate traps 17, 18.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen (2), insbesondere von lackierten Fahrzeugkarosserien, umfasst in bekannter Weise einen Trockentunnel (6), dessen Innenraum mit einer Inertgasatmosphäre gefüllt ist und der mindestens eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Inertgasatmosphäre aufweist. Eine UV-Bestrahlungskammer (7) ist dem Trockentunnel (6) nachgeschaltet und enthält ebenfalls eine Inertgasatmosphäre. Die Gegenstände können in der UV-Bestrahlungskammer (7) mittels mindestens einer UV-Lampe (8, 9) bestrahlt werden, die zur Abfuhr ihrer Wärmeleistung eine mit einem Kühlmedium arbeitende Kühleinrichtung aufweist. Die zu trocknenden Gegenstände (2) werden mittels eines Fördersystems durch den Trockentunnel (6) und die UV-Bestrahlungskammer (7) hindurchgeführt. Zur effektiven Energieausnutzung ist das Kühlmedium der UV-Lampe (8, 9) zum Trockentunnel (6) zurückführbar und wärmemäßig an die darin herrschende Inertgasatmosphäre so ankoppelbar, dass die von der UV-Lampe (8, 9) erzeugte Wärme teilweise zur Erwärmung der Inertgasatmosphäre im Trockentunnel (6) beiträgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen, insbesondere von lackierten Fahrzeugkarosserien mit
    1. a) einem Trockentunnel, dessen Innenraum mit einer Inertgasatmosphäre gefüllt ist und mindestens eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Inertgasatmosphäre aufweist;
    2. b) einer UV-Bestrahlungskammer, die dem Trockentunnel nachgeschaltet ist und ebenfalls eine Inertgasatmosphäre enthält;
    3. c) mindestens einer UV-Lampe, die in der UV-Bestrahlungskammer angeordnet ist und eine mit einem Kühlmedium arbeitende Kühleinrichtung aufweist;
    4. d) einem Fördersystem, welches die Gegenstände durch den Trockentunnel und die UV-Bestrahlungskammer hindurchführt.
  • Unter "Trockenvorrichtung" werden hier alle Vorrichtungen verstanden, in denen ein Beschichtungsmaterial vom Zustand nach dem Auftragen in den Endzustand überführt wird, sei es durch die Entfernung von Lösemitteln, Aufschmelzen, Vernetzen oder Ähnlichem.
  • In jüngster Zeit gewinnen zunehmend Lacke Bedeutung, die in einer Inertgasatmosphäre unter UV-Licht ausgehärtet werden müssen, um unerwünschte Reaktionen mit Bestandteilen der normalen Atmosphäre, insbesondere mit Sauerstoff, zu verhindern. Diese neuartigen Lacke zeichnen sich durch eine sehr große Oberflächenhärte und durch kurze Vernetzungszeiten aus. Der letztgenannte Vorteil setzt sich bei Lackieranlagen, die im kontinuierlichen Durchlauf betrieben werden, unmittelbar in geringere Anlagenlängen um, was selbstverständlich zu erheblich niedrigeren Investitionskosten führt.
  • Ein Beispiel für eine derartige Trockenvorrichtung ist in der DE 10 2004 025 525 B3 beschrieben.
  • Bei allen industriellen Anlagen, insbesondere aber bei Trockenvorrichtungen für große Gegenstände, wie sie zum Beispiel Fahrzeugkarosserien darstellen, besteht ständig das Bedürfnis nach einem effizienten Umgang mit Energie. Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass Energieverluste weitgehend vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
    • e) das Kühlmedium der UV-Lampe zum Trockentunnel zurück führbar und dort wärmemäßig an die darin herrschende Inertgasatmosphäre so ankoppelbar ist, dass die von der UV-Lampe erzeugte Wärme teilweise zur Erwärmung des Trockentunnels beiträgt.
  • Die Erfindung fußt auf der Erkenntnis, dass die in der oder den UV-Lampen als "Abfall" erzeugte Wärme sinnvoll genutzt werden kann und zwar insbesondere zur Aufwärmung der Inertgasatmosphäre, die sich im Trockentunnel befindet. Auf diese Weise kann die Leistung der dort eingesetzten Heizeinrichtungen reduziert werden. Diese Erkenntnis ist nicht so banal, wie sie sich möglicherweise im ersten Augenblick anzuhören scheint. Tatsächlich erfordert sie eine sehr intime Kenntnis der wärmetechnischen Vorgänge und Abläufe in einer gattungsgemäßen Trockenvorrichtung. Ob sich die Wiedergewinnung von Wärme, die in einem bestimmten Anlageteil erzeugt wird, und deren Wiedereinführung in die Anlage an einer anderen Stelle lohnt, bedarf sehr genauerer Berechnungen und Untersuchungen.
  • Das Kühlmedium ist vorzugsweise über einen Wärmetauscher an die Inertgasatmosphäre ankoppelbar. Auf diese Weise bleibt das Kühlmedium, bei dem es sich vorzugsweise um Wasser oder Luft handelt, von der Inertgasatmosphäre getrennt und die Inertgasatmosphäre sauber.
  • Vorzugsweise ist das Kühlmedium im Aufheizbereich wärmemäßig an die Inertgasatmosphäre des Trockentunnels ankoppelbar. Bekanntlich werden die lackierten und zu trocknenden Gegenstände in den Trockentunnel zunächst in einen Bereich mit ansteigender Temperatur geführt, um dort durch eine zunächst langsame Erwärmung die Trockenvorgänge einzuleiten, die häufig mit der Entwicklung von Gasen und/oder Dämpfen verbunden sind. Da in diesem Bereich, wie erwähnt, die Temperatur der Inertgasatmosphäre noch verhältnismäßig niedrig ist, eignet sich das von der oder den UV-Lampen kommende, erwärmte und keine allzu hohe Temperatur aufweisende Kühlmedium dort besonders gut dazu, die Heizeinrichtungen zu unterstützen.
  • Bevorzugt werden Kondensatfallen eingesetzt, um kondensierbare Verunreinigungen aus der Inertgasatmosphäre zu entfernen. Wenn das Inertgas durch Verdampfen einer Flüssigkeit gewonnen wird, können die Kondensatfallen energetisch mit der Verdampfereinrichtung zur Energieeinsparung gekoppelt werden.
  • In bestimmten Anwendungsfällen hat es sich als günstig erwiesen, wenn eine Mehrzahl von UV-Lampen an mindestens einer Wand der UV-Bestrahlungskammer derart angeordnet ist, dass sie den in der UV-Bestrahlungskammer befindlichen Gegenstand flächig bestrahlen können. Vorzugsweise sind dabei sowohl die Seitenwände als auch die Decke der UV-Bestrahlungskammer flächig mit UV-Lampen versehen.
  • In anderen Fällen ist es günstig, eine Mehrzahl von UV-Lampen in einem Portal derart anzuordnen, dass sich der zu bestrahlende Gegenstand durch das Portal bewegen kann. Die Anordnung von UV-Lampen in derartigen Portalen ist dabei eher linienhaft. Häufig werden in Portalen leistungsstärkere UV-Lampen verwendet als bei flächiger Anordnung.
  • Selbstverständlich ist es möglich, in ein und derselben Trockenvorrichtung auch beide Arten der Anordnung von UV-Lampen hintereinander einzusetzen.
  • Zur Bestrahlung der Innenräume der Gegenstände können eine oder mehrere UV-Lampen auch an dem Arm eines Roboters angebracht werden, mit dem sie in diese Innenräume eingeführt werden können.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen
    • Figur 1
    im Vertikalschnitt einen Gesamtüberblick über eine Trockenvorrichtung für Fahrzeugkarosserien;
    Figur 2
    eine Vergrößerung des linken Endbereiches der Figur 1;
    Figur 3
    eine Draufsicht auf den in Figur 2 dargestellten Endbereich der Trockenvorrichtung;
    Figur 4
    eine Vergrößerung des rechten Endbereiches der Figur 1;
    Figur 5
    eine Draufsicht auf den in Figur 4 dargestellten Endbereich der Trockenvorrichtung.
  • Zunächst wird auf Figur 1 Bezug genommen, in welcher eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Trockenvorrichtung für Fahrzeugkarosserien im Vertikalschnitt und im Gesamtüberblick dargestellt ist. Diese Trockenvorrichtung 1 ist eingebunden in eine Lackierstraße. Ihr vorausgeschaltet ist die eigentliche Lackierkabine zu denken, in der die Fahrzeugkarosserien, die in den Figuren mit dem Bezugszeichen 2 versehen sind, mit einem in Inertgasatmosphäre und unter UV-Strahlung aushärtendem Lack beschichtet werden. Nachgeschaltet der in Figur 1 dargestellten Trockenvorrichtung ist eine Kühlvorrichtung, in welcher die getrockneten, also mit einer auspolymerisierten Lackschicht versehenen Fahrzeugkarosserien 2 auf eine zur Weiterverarbeitung geeignete Temperatur abgekühlt werden. Sowohl die vorgeschaltete Lackierkabine als auch die nachgeschaltete Kühlvorrichtung sind von herkömmlicher Bauweise und werden daher nicht näher beschrieben.
  • Die Fahrzeugkarosserien 2 werden durch die Trockenvorrichtung 1 mittels eines nicht dargestellten Fördersystemes taktweise oder kontinuierlich hindurchbewegt und zwar in Richtung des Pfeiles 3 von Figur 1, d.h. in Figur 1 von links nach rechts. Die Fahrzeugkarosserien 2 gelangen zunächst in eine so genannte A-Schleuse 4, in der sie mittels einer Hubvorrichtung 5 auf ein höheres Niveau angehoben werden. Der Sinn der A-Schleuse 4, die dem Fachmann als solche bekannt ist, besteht im vorliegenden Falle nicht nur in der Einsparung von Wärmeenergie sondern auch darin, die Fahrzeugkarosserien 2 aus der "Normalatmosphäre", in der sie sich auf dem unteren Niveau befinden, in eine Inertgasatmosphäre einzubringen, die in den nachfolgend beschriebenen Teilen der Trockenvorrichtung 1 herrscht.
  • Aus der A-Schleuse 4 treten die Fahrzeugkarosserien 2, der Richtung des Pfeiles 3 folgend, in verschiedene Trockenkammern 6 der Trockenvorrichtung 1 ein, die zusammen einen Trockentunnel bilden. Alle diese Trockenkammern 6 werden in bekannter Weise mittels einer nicht dargestellten Umluft-Heizeinrichtung auf eine bestimmte Temperatur aufgewärmt. In den ersten Trockenkammern 6 steigt diese Temperatur zunächst an; dieser Bereich wird "Aufheizzone" genannt. Nach dem Durchlaufen der Aufheizzone geraten die Fahrzeugkarosserien 2 in eine Reihe von Trockenkammern 6, in denen im Wesentlichen eine konstante Temperatur eingehalten wird. Die Zahl der zur Aufheizzone gehörenden Trockenkammern 6 und die Zahl der zur "Haltezone" gehörenden Trockenkammern 6 wird nach den jeweiligen Bedürfnissen gewählt und ist in Figur 1 nur beispielhaft.
  • Nach dem Durchlaufen aller Trockenkammern 6 werden die Fahrzeugkarosserien 2 mit Hilfe des Fördersystems in eine UV-Bestrahlungskammer transportiert, die insgesamt das Bezugszeichen 7 trägt. Die UV-Bestrahlungskammer 7 ihrerseits ist in drei Abschnitte 7a, 7b, 7c unterteilt. Im ersten Abschnitt 7a ist entlang der Kammerwände eine Vielzahl von UV-Lampen 8 angeordnet, welche gewissermaßen eine "Gesamtbeleuchtung" der Fahrzeugkarosserien 2 von den Seiten und von oben ermöglichen. Nach dem Durchlaufen der von UV-Lampen freien Zwischenzone 7b geraten die Fahrzeugkarosserie in den Abschnitt 7c, in welchem UV-Lampen 9 an Robotern montiert sind, mit denen nach dem Öffnen der Türen und/oder Hauben durch Tür/Haubenöffnersysteme der Innenraum bestrahlt wird. Hinter dem Auslass der UV-Bestrahlungskammer 7 befindet sich eine Zwischenkammer 10, gefolgt von einer so genannten Kolbenschleuse 11, auf deren Sinn weiter unten eingegangen wird, sowie einer weiteren A-Schleuse 12, in welcher die Fahrzeugkarosserien 2 mittels eines Hubwerkes 13 wieder auf das ursprüngliche Niveau abgesenkt werden. Am in Bewegungsrichtung (Pfeil 3) hinteren Ende der Trockenvorrichtung 1 befinden sich Auslasskammern 14, die einer Zwischenabkühlung und/oder einer Qualitätskontrolle dienen können.
  • Zumindest die beiden A-Schleusen 4, 12 sowie die Kolbenschleuse 11 und die UV-Bestrahlungskammer 7 sind mit Einlass- und Auslasstoren, beispielsweise in Form von Hubtoren, versehen, welche nur zum Durchgang einer Fahrzeugkarosserie 2 geöffnet werden und so eine atmosphärische Trennung zu benachbarten Kammern der Trockenvorrichtung 1 gewährleisten. Einzelheiten in diesem Zusammenhang sind hier nicht von Interesse.
  • Die UV-Lampen 8, 9, die sich in der UV-Bestrahlungskammer 7 befinden, besitzen eine erhebliche Anschlussleistung und bedürfen einer Kühlung. Hierzu sind Kühlkreise vorgesehen, durch welche ein Kühlmedium zirkuliert. Bei letzterem kann es sich um ein Gas oder eine Flüssigkeit handeln. Nachfolgend wird von der Verwendung von Kühlwasser ausgegangen. Das von den UV-Lampen 8, 9 erhitzte Kühlwasser wird über die Leitung 15 entgegen der Bewegungsrichtung (Pfeil 3) der Fahrzeugkarosserien 2 den beiden ersten Trockenkammern 6 in der Aufheizzone der Trockenvorrichtung 1 zugeleitet, wo sie in einem nicht dargestellten Wärmetauscher einen Teil ihres Wärmeinhaltes auf die dort umgewälzte Atmosphäre abgeben. Auf diese Weise wird in den ersten beiden Trockenkammern 6 Heizenergie eingespart. Das abgekühlte Kühlwasser wird über die Leitung 16 wieder zurück in die UV-Bestrahlungskammer 7 und dort zu den UV-Lampen 8, 9 geführt.
  • Unterhalb der Trockenkammern 6 befinden sich an zwei Stellen Kondensatfallen 17, 18, die gegebenenfalls gekühlt sein können und über welche auskondensierbare Verunreinigungen aus der Atmosphäre der Trockenkammern 6 abgeführt werden können. Sie können mit der unten näher beschriebenen Verdampfereeinrichtung energetisch gekoppelt sein, sodaß auch hier Energie eingespart wird.
  • Wie bereits erwähnt, ist der Innenraum der Trockenvorrichtung 1 mit Inertgas gefüllt, beispielsweise mit Stickstoff, CO2, einem Edelgas oder einem sauerstoffarmen Rauchgas. Die Inertgasatmosphäre beginnt im oberen Bereich der A-Schleuse 4 und endet in der Kolbenschleuse 11.
  • Die Kolbenschleuse 11 ist zur Vermeidung von Inertgas-Verlusten mit einem Kolben 19 versehen, dessen Grundfläche (von oben gesehen) dem horizontalen Querschnitt der Kolbenschleusenkammer angepasst ist. Befindet sich keine Fahrzeugkarosserie in der Kolbenschleuse 11, kann der Kolben 19 nach unten gedrückt werden. Dabei wird die dort befindliche Inertgasatmosphäre über eine Leitung 20 in diejenige Trockenkammer 6 eingeführt, mit welcher die Haltezone der Trockenvorrichtung 1 beginnt. Über eine weitere Leitung 21 wird die in dieser Trockenkammer 6 befindliche Inertgasatmosphäre wieder zurück in die Kolbenschleuse 11 geführt. Dieser Austausch des Inertgases dient insbesondere zur Spülung der Fahrzeugkarosserien 2, die in den Haltebereich der Trockenvorrichtung 1 eintreten, um anhaftende Normalatmosphäre vollends zu entfernen.
  • Unterhalb des auf höherem Niveau liegenden Abschnittes der Trockenvorrichtung 1, in der Nähe der UV-Bestrahlungskammer 7, ist ein Vorratstank 22 angeordnet, in welchem sich flüssiges Inertgas, beispielsweise flüssiger Stickstoff, befindet. Mit einer nicht dargestellten Verdampfereinrichtung kann das Inertgas nach Bedarf verdampft werden. Der Vorratstank 22 ist über eine Leitung 23 mit dem Innenraum eines Zylinders 24 verbunden, in welchem ein Kolben 25 mittels einer geeigneten Antriebsvorrichtung verfahrbar ist. Eine weiterer Leitung 26 verbindet den Innenraum des Zylinders 24 mit dem Innenraum der UV-Bestrahlungskammer 7. Die Leitungen 23 und 26 enthalten nicht dargestellte Ventile, wie sie für die unten beschriebene Funktionsweise erforderlich sind.
  • Die Leitung 23 kann auch über Wärmetauscher der Kondensatfallen 17, 18 geführt werden, sodaß zum einen die Kondensatfallen 17, 18 gekühlt werden und zum anderen das der UV-Bestrahlungskammer 7 zugeleitete Inertgas erwärmt wird.
  • Die oben beschriebene Trockenvorrichtung 1 arbeitet wie folgt:
  • Die frisch lackierten und nur einer leichten Abdunstung unterzogenen Fahrzeugkarosserien 2 werden mit Hilfe des Fördersystemes in die A-Schleuse 4 eingefahren und dort mit Hilfe des Hubwerkes 5 auf das höhere Niveau gebracht. Die Fahrzeugkarosserien 2 gelangen dabei bereits in eine Inertgasatmosphäre, die im Gegenstrom, von der UV-Bestrahlungskammer 7 kommend, alle Kammern der Trockenvorrichtung 1 durchlaufen hat. Durch Verschleppung von Normalatmosphäre ist die Inertgasatmosphäre im Bereich der Einlass-A-Schleuse 4 am stärksten verschmutzt. Dort wird das verschmutze Inertgas über eine weitere Leitung 27 abgezogen und entweder verworfen oder nach einer Reinigung wieder verwendet.
  • Die Fahrzeugkarosserien 2 bewegen sich nunmehr auf dem höheren Niveau in Figur 1 nach rechts (Richtung des Pfeiles 3) und gelangen in die ersten Trockenkammern 6 des Trockentunnels. Dort werden sie bei noch verhältismäßig niedrigen Temperaturen von der umgewälzten Atmosphäre erwärmt, die ihren Wärmeinhalt zumindest teilweise von den UV-Lampen 8, 9 in der UV-Bestrahlungskammer 7 erhalten hat. Auf dem weiteren Weg durch die Aufheizzone wird die Temperatur langsam gesteigert. Die einzelnen Trockenkammern 6 können dabei durch Tore voneinander getrennt sein, müssen dies aber nicht. Vorteilhaft ist jedenfalls, wenn die Atmosphären in den einzelnen Trockenkammern 6 einigermaßen voneinander getrennt sind, so dass ein definiertes Temperaturprofil in der Aufheizzone eingehalten werden kann. Auskondensierbare Substanzen, die in der Aufheizzone von den Fahrzeugkarosserien 6 ausdampfen, werden mit der Kondensatfalle 17 auskondensiert und abgeführt.
  • Die Fahrzeugkarosserien 2 treten sodann in die erste Trockenkammer 6 der Haltezone ein. Dort werden sie, wie oben bereits erläutert, mit Inertgas gespült, welches aus der Kolbenschleuse 11 kommt, wo die Inertgasatmosphäre noch verhältnismäßig sauber ist. Beim weiteren Durchgang durch die Trockenkammern 6 der Haltezone werden gegebenenfalls verbliebene Lösemittel ausgetrieben und das Beschichtungsmaterial für die Vernetzung vorbereitet. In diesem Bereich anfallendes auskondensierbares Material wird über die Kondensatfalle 18 entfernt, so dass das Inertgas nicht unnötig verschmutzt.
  • Nun treten die Fahrzeugkarosserien 2 in die UV-Bestrahlungskammer 7 ein. Dort muss die Inertgasatmosphäre am saubersten sein, um den Vernetzungsprozess, der unter dem Einfluss des von den UV-Lampen 8, 9 abgegebenen UV-Lichtes stattfindet, nicht zu beeinträchtigen. Daher muss die UV-Bestrahlungskammer 7 in regelmäßigen Abständen, im Extremfall bei jedem Takt der Trockenvorrichtung 1, neu mit Inertgas gefüllt werden. Um hohe Durchsätze zu erzielen, muss die Befüllung mit Inertgas rasch erfolgen. Da die Verdampfung von flüssigem Inertgas in dem Vorratsbehälter 22 durch Verdampfereinrichtungen mit vernünftiger Leistung nicht beliebig rasch vonstatten gehen kann, ist die KolbenZylindereinheit 24, 25 vorgesehen. Sie arbeitet wie folgt:
  • Während der Zeit, in welchem die Beschichtung auf einer (oder mehreren) Fahrzeugkarosserien 2 in der UV-Bestrahlungskammer 7 unter Bestrahlung mit UV-Licht aushärtet, erzeugt die Verdampfereinrichtung in dem Vorratstank 22 kontinuierlich gasförmiges Inertgas. Dies sammelt sich in dem Zylinder 24, wobei der Kolben 25 entsprechend zurückgefahren wird. Am Ende der Bestrahlungszeit hat sich in dem Zylinder 24 so viel gasförmiges Inertgas angesammelt, wie für den nächsten Bestrahlungsvorgang in der UV-Bestrahlungskammer 7 benötigt wird. Wenn also die Fahrzeugkarosserien 2, die während der Sammlung des verdampften Inertgases in dem Zylinder 24 bestrahlt worden sind, aus der UV-Bestrahlungskammer 7 herausgefahren sind, kann durch Einschieben des Kolbens 25 in den Zylinder 24 das dort angesammelte Inertgas über die Leitung 26 in die UV-Bestrahlungskammer 7 eingedrückt werden. Dies ist in vergleichsweise kurzer Zeit möglich, obwohl die Verdampfereinrichtung das flüssige Inertgas im Vorratstank 22 nur verhältnismäßig langsam verdampfen kann.
  • Die Fahrzeugkarosserien 2 werden also in hochreiner Inertgasatmosphäre innerhalb der UV-Bestrahlungskammer 7 zunächst von den UV-Lampen 8 bestrahlt, welche flächig von den beiden Seiten und von oben die Fahrzeugkarosserie 2 beleuchten. Dabei erfolgt die Polymerisation des Beschichtungsmaterials an den Außenflächen der Fahrzeugkarosserien 2. Nach dem Durchlaufen des Zwischenbereiches 7b in der UV-Bestrahlungskammer 7 werden die Innenräume der Fahrzeugkarosserien 2 durch die von Robotern geführten UV-Lampen 9 bestrahlt. Über die Zwischenkammer 10 werden die Fahrzeugkarosserien 2 zunächst in die Kolbenschleuse 11 und dann aus dieser in den oberen Bereich der A-Schleuse 12 eingebracht. Durch Absenken der Hubvorrichtung 13 gelangen die Fahrzeugkarosserien 2 wieder auf das niedrige Niveau zurück und verlassen die Trockenvorrichtung 1 über die Auslasskammern 14 in Richtung auf die Kühlvorrichtung.
  • Ein Teil der Abwärme der UV-Lampen 8, 9 kann auch zur Vorwärmung der aus dem Vorratstank 22 über den Zylinder 24 in die UV-Bestrahlungskammer 7 eingeleiteten Inertgases oder zum Betrieb der Kondensatfallen 17, 18 verwendet werden.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen, insbesondere von lackierten Fahrzeugkarosserien, mit
    a) einem Trockentunnel, dessen Innenraum mit einer Inertgasatmosphäre gefüllt ist und der mindestens eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Inertgasatmosphäre aufweist;
    b) einer UV-Bestrahlungskammer, die dem Trockentunnel nachgeschaltet ist und ebenfalls eine Inertgasatmosphäre enthält;
    c) mindestens einer UV-Lampe, die in der UV-Bestrahlungskammer angeordnet ist und eine mit einem Kühlmedium arbeitende Kühleinrichtung aufweist;
    d) einem Fördersystem, welches die Gegenstände durch den Trockentunnel und die UV-Bestrahlungskammer hindurchführt;
    dadurch gekennzeichnet,
    e) das Kühlmedium der UV-Lampe (8, 9) zum Trockentunnel (6) zurückführbar und dort wärmemäßig an die darin herrschende Inertgasatmosphäre so angekoppelbar ist, dass die von der UV-Lampe (8, 9) erzeugte Wärme teilweise zur Erwärmung der Inertgasatmosphäre im Trockentunnel (6) beiträgt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium über einen Wärmetauscher an die Inertgasatmosphäre angekoppelt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium eine Flüssigkeit,insbesondere Wasser, ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium ein Gas, insbesondere Luft, ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium im Aufheizbereich wärmemäßig an die Inertgasatmosphäre im Trockentunnel (6) ankoppelbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von UV-Lampen (8) an mindestens einer Wand der UV-Bestrahlungskammer (7) derart angeordnet ist, dass sie den in der UV-Bestrahlungskammer (7) befindlichen Gegenstand flächig bestrahlen kann.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von UV-Lampen in einem Portal derart angeordnet ist, dass sich der zu bestrahlende Gegenstand (2) durch das Portal bewegen kann.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine UV-Lampe (9) an dem Arm eines Roboters angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Inertgasatmosphäre mindestens eine Kondensatfalle (17, 18) angeordnet ist, die in Wärmeaustausch mit einer Verdampfereinheit für das flüssige Kühlmedium steht.
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