УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ ПРЕДМЕТОВ
DEVICE FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF OBJECTS

Изобретение относится к устройству для термостатирования предметов, прежде всего для сушки автомобильных кузовов или кузовных деталей с нанесенным покрытием, с:
а) корпусом,
б) размещенным в корпусе термостатирующим туннелем,
в) термостатирующим устройством для термостатирования предметов с помощью термостатированной газообразной текучей среды, которое включает в себя сопла для текучей среды, через которые на предметы является выдаваемой соответственно струя текучей среды,
г) вытяжной системой, посредством которой атмосфера туннеля является отсасываемой через по меньшей мере одно вытяжное отверстие, благодаря чему в термостатирующем туннеле создается основной поток в направлении по меньшей мере одного вытяжного отверстия.
Когда здесь речь идет о "термостатировании" предмета, а конкретно автомобильного кузова, то под этим подразумевается придание предмету определенной температуры, которой он изначально не имеет. Это может представлять собой повышение температуры или понижение температуры. Под "термостатирующей средой" понимается текучая среда, которая имеет требуемую для термостатирования предмета температуру.
Частый в автомобильной индустрии случай термостатирования, а именно нагревания автомобильных кузовов - это процесс сушки покрытия автомобильного кузова, которое может представлять собой краску или клей или тому подобное. Последующее описание изобретения производится на примере подобной сушки.
Если здесь речь идет о "сушке", то под этим подразумеваются все процессы, при которых покрытие автомобильного кузова, прежде всего краска, может быть доведена до отверждения, будь-то удаление растворителя или сшивание субстанции покрытия.
Известные, выполненные в виде сушилки устройства названного в начале типа обычно имеют термостатирующее устройство, с помощью которого автомобильный кузов нагревается до желаемой температуры. Для этого на автомобильный кузов посредством воздушных сопел сбоку равномерно воздействует термостатированный воздух.
Посредством основного потока транспортируемое воздухом тепло направляется к автомобильному кузову и там передается в автомобильный кузов. Для эффективной передачи температуры от горячего воздуха, или в общем случае от термостатированной текучей среды к автомобильному кузову, или в случае охлаждения от предмета в текучую среду требуется хорошая термическая конвенция проведенного сквозь термостатирующий туннель воздуха.
Поэтому в сушилке максимально высоко темперированный воздух направляется к автомобильным кузовам и для этого сквозь термостатирующий туннель проводится соответствующий большой объем воздуха. Но это относительно энерго- и ресурсозатратно.
Поэтому задачей изобретения является создание устройства названного в начале типа, которое обеспечивает эффективный переход температуры на предмет при хорошем энергетическом балансе.
Данная задача в устройстве названного в начале типа решена посредством
д) конвекционного устройства, посредством которого дополнительно к основному потоку является создаваемым усиливающий основной поток конвекционный поток.
Технический результат достигается тем, что устройство для термостатирования предметов, прежде всего для сушки автомобильных кузовов или кузовных деталей с нанесенным покрытием, содержит  корпус (18), расположенный в корпусе (18) термостатирующий туннель (20) с термостатирующим устройством (42) для термостатирования предметов (14) с помощью термостатированной газообразной текучей среды, которое включает в себя сопла (46, 66) текучей среды, через которые на предметы (14) подается струя текучей среды, вытяжной системой (32), посредством которой атмосфера туннеля отсасывается через по меньшей мере одно вытяжное отверстие (34а), благодаря чему в термостатирующем туннеле (20) создается основной поток в направлении по меньшей мере одного вытяжного отверстия (34а), устройством (68) конвекции, посредством которого дополнительно к основному потоку создается конвекционный поток, усиливающий основной поток.
В основе изобретения лежат сведения о том, что посредством создания типа конвекционного поддерживающего потока термическая конвекция и, тем самым, транспортировка и распределение тепловой энергии в термостатированной текучей среде становится эффективнее. Посредством конвекционного потока сначала создается, по существу, более высокая скорость потока на предмете, благодаря чему туда можно быстрее добавлять свежую термостатированную текучую среду, которая обеспечивает эффективный ввод теплоты в предмет или вывод из предмета.
Для этого особо благоприятно, если конвекционное устройство включает в себя одно или несколько инжекционных сопел, через которые в термостатирующий туннель является вдуваемой газообразная текучая среда. Посредством инжекционного сопла можно создать целенаправленную струю текучей среды.
Преимуществом является, если газообразная текучая среда является вдуваемой в термостатирующий туннель через по меньшей мере одно инжекционное сопло с вектором направления в направлении по меньшей мере одного выпускного отверстия. В этом случае конвекционный поток действует в том же направлении, что и основной поток.
Предпочтительно, по меньшей мере одно инжекционное сопло расположено на одной стороне термостатирующего туннеля, которая противолежит по меньшей мере одному вытяжному отверстию. Таким образом, конвекционный поток может действовать в большой области термостатирующего туннеля.
Хороших результатов можно достичь, если по меньшей мере одно вытяжное отверстие расположено на днище, а по меньшей мере одно инжекционное сопло в верхней области вблизи или на перекрытии термостатирующего туннеля.
Благоприятно, если имеется по меньшей мере одно инжекционное сопло такого режима работы, при котором из инжекционного сопла является выдаваемой термостатированная газообразная текучая среда. При этом инжекционное сопло первой конструкции может запитываться, например, от того же источника, что сопла текучей среды.
Альтернативно или дополнительно, может иметься по меньшей мере одно инжекционное сопло такого режима работы, при котором из инжекционного сопла является выдаваемой перекаченная атмосфера туннеля. В этом случае используется имеющаяся тепловая энергия атмосферы туннеля.
При этом является преимущественным, если по меньшей мере одно инжекционное сопло соединено по меньшей мере с одним выпускным отверстием термостатирующего туннеля через перекачивающую линию и имеются транспортные средства так, что атмосферы туннеля является транспортируемой по меньшей мере от одного выпускного отверстия по меньшей мере к одному инжекционному соплу.
Эффективный круговой поток в термостатирующем туннеле можно получить, если по меньшей мере одно выпускное отверстие относительно главной оси инжекционного сопла расположено радиально рядом с ним.
При этом благоприятно, если выпускное отверстие расположено на противолежащей направлению отдачи инжекционного сопла стороне инжекционного сопла. Таким образом, выходная струя инжекционного сопла не препятствует круговому потоку в термостатирующем туннеле.
Далее примеры выполнения изобретения подробнее разъясняются на основании чертежа. На нем показано вертикальное сечение сушилки автомобильных кузовов с нанесенным покрытием, причем проиллюстрированы два варианта термостатирующего устройства.
На фиг.1 общим ссылочным обозначением 10 обозначено устройство для термостатирования предметов. В качестве примера предметов 12 показаны автомобильные кузова 14, устройство 10 является примером сушилки 16 для автомобильных кузовов 14. Сушилка 16 включает в себя корпус 18, в котором размещен термостатирующий туннель 20.
Термостатирующий туннель 20 сбоку ограничен двумя вертикальными продольными стенами 22, 24, снизу днищем 26 и сверху перекрытием 28 туннеля. Аавтомобильные кузова 14 транспортируются показанной схематично транспортной системой 30 сквозь термостатирующий туннель 20. В общем случае, на торцовых сторонах термостатирующего туннеля 20 предусмотрены не показанные шлюзы, которые обеспечивают проход автомобильных кузовов 14 в термостатирующий туннель 20 и выход из него без больших теплопотерь и с малым обменом атмосферы.
При сушке свежеокрашенных автомобильных кузовов 14, по существу, растворитель, а также составные элементы покрытия высвобождаются в воздух термостатирующего туннеля 20. Поэтому насыщенная таким образом атмосфера туннеля посредством вытяжной системы 32 высасывается вниз из термостатирующего туннеля 20. Атмосфера туннеля через вытяжной короб 34 с вытяжным отверстием 34а высасывается из термостатирующего туннеля 20, которые расположены на его днище 26 и ведут к вытяжному каналу 36. Проходное сечение вытяжного канала 35 и, тем самым, объем вытяжки кабинного воздуха известным самим по себе образом может быть отрегулирован с помощью выполненной с возможностью поворота заслонки 38, которая может поворачиваться с помощью двигателя 40.
Посредством вытяжной системы 32 в термостатирующем туннеле 20 создается основной поток в направлении вытяжных отверстий 34а. В предложенном примере осуществления данный основной поток проходит, по существу, сверху вниз. Если вытяжные отверстия 34а расположены в другом месте, например, на перекрытии 28 термостатирующего туннеля 20, то основной поток проходит соответственно иным образом.
В термостатирующем туннеле 20 расположено термостатирующее устройство 42. На левой или же правой стороне фиг. 1 показано по одному варианту термостатирующего устройства 42.
В первом, показанном на фиг. 1 слева варианте, термостатирующее устройство 42 включает в себя боковые конструкции 44 сопел, которые окружают автомобильные кузова 14 с обеих сторон. Кроме того, термостатирующее устройство 42 известным самим по себе образом включает в себя не показанные отдельно донные конструкции сопел, которые расположены так, что автомобильные кузова 14 могут быть перемещены над данными донными конструкциями сопел.
Каждая боковая конструкция 44 сопел включает в себя несколько сопел 46 текучей среды, посредством которых струя из термостатированной среды может быть подана на автомобильные кузова 14. В качестве термостатированной среды в предложенном случае, предпочтительно, используется нагретый воздух, но также возможны и иные газы. В предложенном примере осуществления сопла текучей среды боковых конструкций 44 сопел могут быть активированы и могут управляться независимо, благодаря чему каждое из данных сопел 46 текучей среды в состоянии выделять термостатированный воздух независимо от прочих сопел 46 текучей среды термостатирующего устройства 42 на автомобильный кузов 14.
Для этого сопла 46 для среды боковых конструкций 44 сопел питаются термостатированным воздухом через отдельную питающую линию 48 каждое, в которых расположено по одному клапану 50, каждым из которых можно изолированно управлять посредством системы управления 52.
Питающие линии 48 отходят от вертикального канала 54, который проходит на перекрытии 28 термостатирующего туннеля 20 по его продольным стенам 22 и через питающий канал 56 извне корпуса 18 питаются от не показанного отдельно источника воздухом, который известным самим по себе образом был термостатирован и кондиционирован. Проходное сечение питающего канала 56 и, тем самым, объем приточного воздуха известным самим по себе образом может быть отрегулирован с помощью выполненной с возможностью поворота заслонки 58, которая может поворачиваться с помощью двигателя 60.
Сопла 46 текучей среды боковых конструкций 44 расположены так, чтобы можно было воздействовать, прежде всего, на массивные области автомобильного кузова 14 термостатированным воздухом. Для этого сопла 46 текучей среды в предложенном примере осуществления соответствуют снизу вверх области порогов, средней области и верхней области автомобильного кузова 14 вблизи рейлинга крыши.
В предложенном примере осуществления сопла 46 стационарные и направление отдачи неизменяемо. В модификации сопла 46 текучей среды боковых конструкций 44 сопел могут быть повернуты в горизонтали, благодаря чему направление струи, созданной одним из сопел 46 текучей среды струи среды, может быть отрегулировано, и струя среды может перемещаться вместе, например, с движущимся автомобильным кузовом 14. Для этого имеются соответствующие приводы, которые при необходимости взаимодействуют с системой управления 52. Подобный привод может быть электродвигателем, но также может работать гидравлически или пневматически. При некоторых условиях от приводов также можно отказаться. В этом случае угловую позицию сопел 46 текучей среды можно отрегулировать, например, вручную.
Движение сопел 46 текучей среды может выполняться и таким образом, чтобы на поверхности автомобильного кузова 14 создавалась целенаправленная турбулентность, благодаря чему сушка может быть ускорена. Например, сопла 46 текучей среды при проходе автомобильного кузова 14 мимо них могут перемещаться в одном и другом направлении.
Во втором, показанном на фиг. 1 справа варианте, термостатирующее устройство 42 включает в себя боковые конструкции 62 сопел, которые также расположены по обеим сторонам автомобильного кузова 14, но выполнены иначе, чем боковые конструкции 44 сопел первого варианта. Второй вариант также включает в себя термостатирующее устройство 42, которое упомянуто выше, и не показанные отдельно донные конструкции сопел.
В боковых конструкциях 62 сопел вертикальные продольные стены 22, 24 термостатирующего туннеля 20 служат в качестве промежуточной перегородки, которая отделяет термостатирующий туннель 20 от двух боковых нагнетательных полостей 64, которые расположены по бокам термостатирующего туннеля 20. Там нагнетательные полости 64 и термостатирующий туннель 20 окружены корпусом 16.
В обеих продольных стенах 22, 24 находится по несколько сопел 66 текучей среды, которые создают соединение между напорными полостями 64 и термостатирующим туннелем 20. В предложенном примере осуществления ориентация сопел 66 текучей среды стационарная.
Однако в не показанной отдельно модификации сопла 66 текучей среды также могут иметь подвижную опору, благодаря чему их позиция, то есть угловое положение и направление отдачи, могут быть отрегулированы. Для этого сопла 66 текучей среды могут иметь, например, по одной шаровой части, посредством которой они сидят в комплиментарном им опорном отверстии с круглыми шаровидными ограничительными перегородками в продольных стенах 22, 24. Тогда посредством этого сопла 66 текучей среды могут быть повернуты в опорных отверстиях.
Напорные полости 64 известным образом питаются термостатированным воздухом, который затем вытекает из сопел 66 текучей среды и от них выделяется в термостатирующий туннель 20 и направляется в направлении автомобильных кузовов 14.
Обе боковые конструкции 44 или 62 сопел могут включать в себя сопла с короткой струей и сопла с длинной струей. Сопла с короткой струей представляют собой сопла с таким коротким радиусом выдачи, что могут воздействовать на обращенную к ним сторону автомобильного кузова 14. В отличие от этого сопла с длинной струей имеют увеличенный по сравнению с соплами с короткой струей радиус отдачи, благодаря чему можно направить выходящий из сопел с длинной струей горячий воздух сквозь отверстие на обращенной к соплам боковой поверхности автомобильного кузова 14, например, через оконный проем или через открытую дверь на внутреннюю поверхность противолежащей стороны кузова, благодаря чему воздушный поток пересекает все внутреннее пространство автомобильного кузова 14. При этом направление этого горячего воздуха таково, что он главным образом направлен на нижнюю внутреннюю область автомобильного кузова 14, где имеется относительно много массы и поэтому имеется большая теплоемкость.
Для эффективной передачи температуры от горячего воздуха на автомобильный кузов требуется хорошая термическая конвекция прошедшего сквозь термостатирующий туннель 20 воздуха. Чтобы по возможности максимально высоко термостатированный воздух попал на автомобильный кузов 14, сквозь термостатирующий туннель 20 должен быть проведен соответственно большой объем воздуха.
Для снижения требуемого объема воздуха и в общем требуемых ресурсов термостатирующее устройство 10 включает в себя устройство 68 конвекции, с помощью которого в термостатирующем туннеле 20 поддерживается направленная термическая конвекция. Посредством этого производится воздействие на распределение термической энергии в воздухе термостатирующего туннеля 20 таким образом, что перемещаемая атмосферой туннеля термическая энергия эффективно вводится в автомобильные кузова 14 и, тем самым, используется эффективно.
Для этой цели устройство 68 конвекции включает в себя инжекционные сопла 70, которые расположены в верхней области вблизи или на перекрытии 28 термостатирующего туннеля 20, и воздух вдувают с вектором направления на выпускные отверстия 34а в термостатирующем туннеле 20.
В общем случае, инжекционные сопла 70 расположены на стороне термостатирующего туннеля 20, которая противолежит выпускным отверстиям 34а.
Инжекционные сопла 70 первого режима работы в первом примере осуществления устройства 68 конвекции могут питаться воздухом из того же источника, что термостатирующее устройство 42. На фигуре это проиллюстрировано на примере первого, показанного слева на фиг. 1 варианта термостатирующего устройства 42. Там инжекционные сопла 70 снабжаются воздухом через распределительный канал 54.
В не показанной отдельно модификации воздух в инжекционные сопла 70 также может подаваться из автономного источника.
Во втором примере осуществления устройства 68 конвекции имеются инжекционные сопла 70 второго режима работы, из которых может быть выдана перекаченная атмосфера туннеля. Инжекционные сопла 70 второго режима работы являются компонентами перекачивающего устройства 72, которое показано на втором показанном справа на фигуре варианте термостатирующего устройства 42. Там выпускные отверстия 74 находятся в верхней области термостатирующего туннеля 20, которые по перекачивающей линии 76 соединены с одним или несколькими инжекционными соплами 70. При этом выпускные отверстия 74 по уровню высоты расположены над инжекционными соплами 70.
В предложенном случае выпускные отверстия 74 относительно не показанной отдельно главной оси инжекционного сопла 70 расположены радиально рядом с ним. В принципе, выпускные отверстия 74 также могут быть позиционированы в другом месте термостатирующего туннеля 20.
В каждой перекачивающей линии 76 в качестве средства транспортировки находится нагнетатель 78 и клапан 80, которые оба управляются посредством системы 52 управления. Тем самым при активном нагнетателе 78 и открытом клапане 80 атмосфера туннеля всасывается над инжекционными соплами 70, подается к инжекционным соплам 70 и сквозь них выделяется вниз в термостатирующий туннель 20.
Посредством устройства 68 конвекции независимо от его принципа работы дополнительно к основному потоку создается поддерживающий основной поток конвекционный поток. В предложенном примере осуществления он ведет снаружи вдоль автомобильных кузовов 14, благодаря чему охлажденный воздух, тепловая энергия которого уже была введена в автомобильные кузова 14, быстро транспортируется прочь и заменяется дотекающим более горячим воздухом.
Посредством устройства 68 конвекции в термостатирующем туннеле 20 может быть создан более сильный поток с меньшим количеством воздуха, чем это возможно без устройства 68 конвекции и, прежде всего, без инжекционных сопел 70.
При перекачивающем устройстве 72 образуется круговой относительно поперечного сечения туннеля поток в термостатирующем туннеле 20, который через инжекционные сопла 70 на внешних боковых сторонах автомобильных кузовов 14 ведет вдоль днища 26 термостатирующего туннеля 20, там к его центру, а оттуда - наверх к перекрытию 28 термостатирующего туннеля 20, где воздух затем отсасывается в сторону через выпускные отверстия 74. При наличии двух перекачивающих устройств 72 по обеим сторонам термостатирующего туннеля 20 образуются соответственно два подобных круговых потока.
Данные круговые потоки образуются, прежде всего, потому, что выпускные отверстия 74 расположены над инжекционными соплами 70 или же, выражаясь общими словами, на противолежащей направлению отдачи инжекционного сопла 70 стороне.