СУШИЛКА ДЛЯ ОКРАСОЧНОЙ УСТАНОВКИ
DRIER FOR PAINTING SETUP

Изобретение относится к сушилке для окрасочной установки:
а) с корпусом сушилки, в котором осуществляется принудительная циркуляция нагретого воздуха,
б) с вытяжным трубопроводом для отвода отводимого воздуха из корпуса сушилки,
в) с подсоединенным к вытяжному трубопроводу сжигающим устройством, которое служит для термической последующей обработки отводимого воздуха из корпуса сушилки, а также для подачи горячего воздуха в теплообменник,
г) при этом теплообменник выполнен для снабжения корпуса сушилки подогретым свежим воздухом, и при этом
д) с корпусом сушилки соотнесено по меньшей мере одно нагревательное устройство для нагрева принудительно циркулирующего в корпусе сушилки воздуха.
Известная из уровня техники сушилка используется для сушки слоев краски на автомобильных кузовах, и для этой цели в корпус сушилки, который также называется сушильный туннель, подается нагретый воздух. С помощью нагретого воздуха может производиться испарение содержащегося в слоях краски растворителя для того, чтобы добиться затвердевания слоя краски. Альтернативно или дополнительно к этому, нагретый воздух может воздействовать на сшивание полимерных цепочек в слое краски, так что она достигает желаемой твердости. Из-за испарения растворителя, который также может представлять собой воду, нагретый воздух охлаждается и обогащается испаренным растворителем. Для обеспечения равномерного поддержания температуры автомобильных кузовов и равномерной сушки слоев краски, в корпусе сушилки должна производиться принудительная циркуляция воздуха. Далее, для поддержания задаваемого минимального уровня снижающейся из-за процессов испарения и нагрева заготовок температуры, в корпус сушилки должно подаваться тепло. Дополнительно, необходимо производить обмен и очистку загруженного растворителем воздуха для того, чтобы поддерживать производительность сушилки на постоянном уровне.
Для обеспечения возможности отдачи отводимого из корпуса сушилки в окружающую среду для регенерации воздуха максимально свободным от вредных веществ, в известных сушилках отводимый воздух отсасывается посредством вентилятора и подается в сжигающее устройство. В сжигающем устройстве, которое может быть выполнено, прежде всего, как термическое устройство дожигания (TNV) или регенеративное устройство дожигания (RNV), путем подачи топлива, прежде всего газа, создается способная к горению с отводимым воздухом смесь, и смесь сжигается. При этом происходит значительная нейтрализация содержащихся в отводимом воздухе вредных веществ. Нагретый в процессе сгорания отработавший газ из сжигающего устройства направляется через теплообменник, который обеспечивает по меньшей мере частичную отдачу содержащейся в отработавших газах тепловой энергии потоку свежего воздуха, который, со своей стороны, после протекания через теплообменник в виде горячего воздуха подается в корпус сушилки.
Дополнительно, вдоль корпуса сушилки можно предусмотреть несколько нагревательных аппаратов, каждый из которых предназначен для обогрева участками соответствующих участков корпуса сушилки. Нагревательные аппараты вырабатывают способную к горению смесь из окружающего воздуха и топлива, прежде всего газа, и сжигают эту смесь. Возникающая при этом тепловая энергия отдается принудительно циркулирующему в корпусе сушилки воздуху.
Из-за больших объемов энергии, которую нужно предоставить для сушки слоев краски на автомобильных кузовах, при эксплуатации подобной сушилки возникают существенные расходы на энергию. Прежде всего в режиме частичной нагрузки сушилки, в котором оптимизированное на максимальный расход отводимого воздуха сжигающее устройство должно работать вне преимущественной рабочей точки, затраты на энергию обуславливают высокую долю приходящихся в целом на работу сушилки эксплуатационных расходов и, тем самым, высокие издержки на единицу продукции на каждую высушиваемую деталь.
Задача изобретения состоит в том, чтобы улучшить сушилку названного вначале типа таким образом, чтобы ее можно было эксплуатировать, как в режиме полной нагрузки, так и в режиме частичной нагрузки, с благоприятным энергетическим и стоимостным балансом.
Эта задача решена посредством сушилки с признаками п.1 формулы изобретения.
Сушилка согласно изобретению имеет устройство подачи воздуха для горения, которое сообщающимся образом соединено с корпусом сушилки. Тем самым, часть принудительно циркулирующего в корпусе сушилки воздуха вместе с топливом, прежде всего газом, служит для образования горючей смеси, которая сжигается в нагревательном устройстве. В процессе сжигания по меньшей мере части отводимого воздуха из корпуса сушилки в нагревательном устройстве схожим образом, как и в предусмотренном также в сушилке сжигающем устройстве для отводимого воздуха, происходит по меньшей мере частичная нейтрализация вредных веществ в отводимом воздухе. Тем самым, сообщающееся соединение подключения воздуха для горения нагревательного устройства с корпусом сушилки обеспечивает по меньшей мере частичную обработку той части отводимого воздуха, которая отводится в нагревательное устройства из корпуса сушилки. Тем самым, обеспечивается возможность выбора таких размеров предназначенного первоначально для обработки отводимого воздуха сжигающего устройства, что оно может оптимально работать в режиме частичной нагрузки сушилки.
В режиме полной нагрузки сушилки работа сжигающего устройства, как с точки зрения нагрева воздуха в корпусе сушилки, так и с точки зрения обработки отводимого воздуха, поддерживается действием нагревательных устройств. По сравнению с известными сушилками это обеспечивает возможность выбора меньших размеров сжигающего устройства, которое можно оптимизировать, например, на 75-процентную загрузку сушилки. Тем самым, сушилка в режиме частичной нагрузки может эксплуатироваться энергетически выгоднее и, тем самым, с меньшими издержками.
Является преимуществом, если нагревательное устройство имеет выпускной трубопровод для отвода отработавших газов, который оканчивается в вытяжном трубопроводе. Тем самым обеспечивается, что отбираемый нагревательным устройством из корпуса сушилки в качестве воздуха для горения отводимый воздух, в котором посредством происходящего в нагревательном устройстве процесса горения лишь частично снижено содержание вредных веществ, в любом случае подается еще и в сжигающее устройство. Тем самым обеспечивается то, что и в режиме полной нагрузки сушилки производится желаемое снижение содержания вредных веществ. Происходящая в нагревательном устройстве предварительная обработка отводимого воздуха приводит к нагреву воздуха до температуры, которая существенно выше температуры принудительного циркулирующего в корпусе сушилки воздуха. Тем самым, сжигающее устройство при полной нагрузке должно лишь незначительно подогревать подаваемые из нагревательных устройств потоки отводимого воздуха. Подаваемое для этого из сжигающего устройства дополнительное количество тепловой энергии оказывает лишь незначительное влияние на параметры оптимизированного на 75-процентный режим частичной нагрузки сжигающее устройство.
В преимущественном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что в выпускном трубопроводе нагревательного устройства и/или в вытяжном трубопроводе выше по потоку от примыкания выпускного трубопровода размещено выполненное с возможностью регулировки дроссельное устройство. С помощью подобного дроссельного устройства можно регулировать соотношение между отсасываемым непосредственно из корпуса сушилки и подаваемым в сжигающее устройство потоком отводимого воздуха и потоком отводимого воздуха, который сначала проходит через одно из нагревательных устройств и там подвергается предварительной обработке посредством нагревания. Предпочтительно предусмотрено, что в режиме частичной нагрузки дроссельные устройства в выпускных трубопроводах нагревательных устройств полностью закрыты для того, чтобы избежать нежелательных теплопотерь в нагревательных устройствах из-за сквозного потока отводимого воздуха. В отличие от этого, в режиме полной нагрузки все дроссельные устройства полностью открыты для того, чтобы обеспечить максимально облегченное протекание отводимого воздуха, как через нагревательные устройства, так и непосредственно в выпускном трубопроводе в направлении сжигающего устройства.
Предпочтительно, если трубопровод приточного воздуха нагревательного устройства имеет по меньшей мере одно разветвление для подачи служащего в качестве потока воздуха для горения первого парциального потока отводимого воздуха и служащего в качестве потока рабочего воздуха второго парциального потока отводимого воздуха в нагревательное устройство. Тем самым, как воздух для горения, так и рабочий воздух отбираются из корпуса сушилки посредством общего трубопровода приточного воздуха. Тем самым достигается простая конструкция, и можно избежать трудоемких мероприятий по изолированию раздельных трубопроводов. Прежде всего, может быть предусмотрено, что поток воздуха для горения отбирается из шахты для рабочего воздуха. Это позволяет добиться особо простого конструктивного выполнения соединения между нагревательным устройством и корпусом сушилки.
В другой конструктивной форме изобретения предусмотрено, что нагревательное устройство имеет впуск рабочего воздуха и выпуск рабочего воздуха, которые сообщающимся образом соединены с корпусом сушилки. Отдача тепла от нагревательного устройства происходит при протекании рабочего воздуха мимо теплообменника. Для этого рабочий воздух отсасывается непосредственно из корпуса сушилки и через оканчивающийся в корпусе сушилки впуск рабочего воздуха снова подается в сушильный туннель. Этим обеспечивается эффективная теплопередача между сжигаемой смесью из воздуха для горения и топлива и полезным воздухом. Кроме того, путем непосредственного соединения между корпусом сушилки и нагревательным устройством можно осуществить размещение нескольких нагревательных устройств на корпусе сушилки без устройства требующих существенных затрат трубопроводов.
В одном преимущественном варианте изобретения предусмотрено, что вдоль корпуса сушилки размещены несколько нагревательных устройств. Этим можно добиться зонной подачи тепла в соответствии с индивидуальными потребностями процесса сушки.
Предпочтительно, если выход горячего воздуха теплообменника соединен с концевой областью, прежде всего шлюзовой областью корпуса сушилки. В концевых областях корпуса сушилки имеется наибольшая потребность в тепле, так как, с одной стороны, окрашенные объекты, прежде всего автомобильные кузова, должны подаваться в корпус сушилки через шлюзовые устройства или же выводиться из него, и в шлюзовых областях возникают существенные потери тепла. На впускном шлюзе еще относительно холодные, покрытые подлежащим сушке слоем объекты поглощают много тепла. Кроме того, это усиливает функцию шлюзов, так как подаваемый из выхода горячего воздуха теплообменника горячий воздух создает в шлюзовых областях повышенное давление, которое препятствует попаданию в корпус сушилки загрязняющих частиц.
В преимущественном усовершенствовании изобретения предусмотрено, что нагревательное устройство расположено над корпусом сушилки. Благодаря этому можно обеспечить небольшую потребность в монтажной площади для корпуса сушилки.
Преимущественно, если поперечная протяженность нагревательного устройства соответствует части поперечной протяженности корпуса сушилки. Благодаря этому, на крыше корпуса сушилки, где предпочтительно размещено нагревательное устройство, по меньшей мере с одной стороны можно разместить допускающие хождение мостки. Мостки обеспечивают простой подход к нагревательному устройству и обеспечивают этим быстрый доступ к нагревательному устройству при необходимости проведения обслуживания.
В одном конструктивном выполнении изобретения предусмотрено, что впуск воздуха и выпуск воздуха сообщающимся образом соединены соответственно с расположенными сбоку на корпусе сушилки, снабженными пропускающими воздух участками стенки воздушными шахтами. Впуск воздуха и выпуск воздуха нагревательного устройства сообщающимся образом соединены с соответствующими конструктивно отделенными друг от друга воздушными шахтами. Воздушные шахты имеют соответственно по меньшей мере один пропускающему воздух участок стенки, который сообщающимся образом соединен с внутренним поперечным сечением корпуса сушилки, в котором направляются подлежащие сушке объекты. С помощью воздушных шахт и пропускающих воздух участков стенок можно вызвать прежде всего горизонтальный, предпочтительно ориентированный перпендикулярно направлению транспортировки подлежащих сушке объектов, воздушный поток в корпусе сушилки. Тем самым достигается предпочтительная теплопередача между принудительно циркулирующим в корпусе сушилки воздухом и подлежащими сушке объектами.
В одном преимущественном варианте осуществления изобретения сжигающее устройство рассчитано на режим частичной нагрузки сушилки. Режим частичной нагрузки присутствует в том случае, если не нужно достигать или максимальной скорости подачи подлежащих сушке объектов и/или максимального расхода тепла для сушки объектов. Это происходит, например, в случае, если количество подлежащих сушке объектов в единицу времени меньше, чем максимальное количество, и/или расход тепла на объект менее максимально предусмотренного расхода тепла на объект. Благодаря такому расчету сжигающее устройство уже даже при частичной нагрузке работает с максимальной эффективностью и, тем самым, даже в режиме частичной нагрузки обеспечивает небольшие энергозатраты на один подлежащий сушке объект.
Предпочтительно, если сжигающее устройство, относительно максимальной нагрузки сушилки, рассчитано на отдачу 75 процентов требуемой для режима максимальной нагрузки тепловой мощности. Тем самым можно эксплуатировать сжигающее устройство даже при частичной нагрузке сушилки в ее рабочей точке с максимальной энергоэффективностью. В режиме максимальной нагрузки сжигающее устройство подкрепляется нагревательными устройствами. Таким образом производимая сжигающим устройством термическая последующая обработка отводимого воздуха также оптимизирована под 75-процентную загрузку сушилки. При большей загрузке сушилки обработка отводимого воздуха подкрепляется нагревательными устройствами.
Одна конструктивная форма выполнения изобретения представлена на чертеже. Показано на:
Фигура 1 схематическое изображение сушилки с термическим устройством дожигания и несколькими нагревательными агрегатами,
Фигура 2 перспективное изображение оборудованного нагревательным агрегатом модуля представленной на фиг.1 сушилки,
Фигура 3 первое изображение сечения модуля в плоскости сечения А на фигуре 2,
Фигура 4 второе изображение сечения модуля в плоскости сечения В на фигуре 2.
Схематически изображенная на фигуре 1 сушилка 10 включает в себя корпус 12 сушилки, сквозь который в непрерывном режиме могут принудительно направляться не показанные автомобильные кузова. В корпус 12 сушилки подается нагретый воздух для того, чтобы инициировать и/или ускорить процесс сушки нанесенного на автомобильный кузов лакокрасочного покрытия и/или способствовать отверждению лакокрасочного покрытия. Корпус 12 сушилки в ориентированной перпендикулярно плоскости изображения фигуры 1 плоскости поперечного сечения имеет прежде всего прямоугольное сечение, как это видно также на изображения фиг.2-4.
Над корпусом 12 сушилки размещены термическое устройство 14 дожигания, а также несколько одинаковых по конструкции нагревательных агрегатов 16 и теплообменник 18.
Термическое устройство 14 дожигания представляет собой газовую горелку, которая отводимый воздух из корпуса 12 сушилки, который подается по вытяжному трубопроводу 20 и с помощью предназначенного для подачи отводимого воздуха вытяжного вентилятора 22, подмешивает к природному газу и сжигает смесь. В результате этого происходит повышение температуры, благодаря чему содержащиеся в отводимом воздухе вредные вещества могут по меньшей мере частично обезвреживаться. Обработанный в термическом устройстве 14 дожигания отводимый воздух отдается в теплообменник 18, который предназначен для нагрева свежего воздуха, который передается в корпус 12 сушилки. Посредством приточного вентилятора 24 свежий воздух подается в теплообменник 18, а оттуда через трубопровод 16 свежего воздуха в корпус 12 сушилки, предпочтительно на входе и выходе корпуса 12 сушилки.
Параметры термического устройства 14 дожигания подобраны так, чтобы в корпус 12 сушилки могло быть подано такое количество тепла, которое требуется для эксплуатации сушилки 10 с примерно 75-процентной загрузкой. Дополнительно, термическое устройство 14 дожигания рассчитано так, что достигаемая там температура отводимого из корпуса 12 отводимого воздуха при максимальной тепловой мощности термического устройства 14 дожигания и 75-процентной загрузке сушилки 10 еще достигает требуемого значения температуры.
Для обеспечения возможности достижения, как достаточной для сушки подачи тепловой энергии, так и необходимой для нейтрализации отработавших газов температуры в термическом устройстве 14 дожигания в режиме полной нагрузки, предусмотрены нагревательные агрегаты 16, которые в виде компактных блоков газовых горелок размещены на крыше корпуса 12 сушилки. Каждый из нагревательных агрегатов 16 имеет сообщающимся образом соединенные с корпусом 12 сушилки трубопроводы 28, 31 приточного и рабочего воздуха. От трубопровода 28 приточного воздуха ответвляется трубопровод 34 воздуха для горения, который ведет в схематически изображенную горелку 36 нагревательного агрегата 16. Там во втекающий через трубопровод 34 воздуха для горения отводимый воздух из корпуса 12 сушилки через не показанный топливный трубопровод подмешивается природный газ, который вместе с отводимым воздухом сжигается в горелке 36. Высвобождаемые при этом отработавшие газы направляются через теплообменник 38 вовнутрь нагревательного агрегата 16 и отводятся по выпускному трубопроводу 32, который в качестве магистрального трубопровода соединен со всеми нагревательными агрегатами 16 и в узловой точке 42 оканчивается в вытяжном трубопроводе 20.
С помощью теплообменника 38 нагревается отбираемая через трубопровод 28 приточного воздуха и ответвляемого от нее трубопровода 30 рабочего воздуха, отводимая из корпуса 12 сушилки доля рабочего воздуха, которая отсасывается с помощью подающего вентилятора 40 и после прохождения теплообменника 38 и подающего вентилятора 40 через трубопровод 31 рабочего воздуха направляется обратно в корпус 12 сушилки.
В режиме частичной нагрузки сушилки 10 подготавливаемого термическим устройством 14 дожигания тепла достаточно для того, чтобы термически обработать отводимый воздух и подогреть свежий воздух в теплообменнике 18 до требуемой рабочей температуры сушилки 10. Так как оптимизированное на режим частичной нагрузки термическое устройство 14 дожигания в режиме полной нагрузки сушилки 10 самостоятельно не может обеспечить подвод тепла, то в этом случае активируются нагревательные агрегаты 16 и подают в корпус 12 сушилки дополнительное тепло. Посредством отбора отводимого воздуха из корпуса 12 сушилки через трубопровод 28 свежего воздуха и предусмотренного там разделения на поток рабочего воздуха и на поток воздуха для горения часть принудительно циркулирующего в корпусе 12 сушилки воздуха в горелках 36 нагревательных агрегатов 16 при сжигании сильно нагревается. Тем самым уже в нагревательных агрегатах 16 обеспечивается частичная нейтрализация содержащихся в отводимом воздухе вредных веществ. Горячий отработавший газ из нагревательных агрегатов 16 по выпускному трубопроводу 32 подается в вытяжной трубопровод 20. Благодаря этому, смесь из отработавших газов нагревательных агрегатов 16 и отобранного через вытяжной трубопровод 20 непосредственно из корпуса 12 сушилки отводимого воздуха имеет существенно более высокий уровень температуры. Тем самым, в режиме полной нагрузки и при по существу постоянном подводе тепла в термическом устройстве 14 дожигания, несмотря на существенно более высокий расход отводимого воздуха, можно удержать требуемую температуру, которая необходима для нейтрализации отработавших газов.
Поэтому сушилка 10 в режиме частичной нагрузки эксплуатируется только при подаче тепла от термического устройства 14 дожигания и с использованием его производительности для последующей обработки отработавших газов отводимого воздуха из корпуса 12 сушилки. В режиме полной нагрузки нагревательные агрегаты 16 вступают в работу во вспомогательном режиме, как применительно к теплоподаче в корпус 12 сушилки, так и применительно к предварительному подогреву и частичной термической обработке отводимого воздуха из корпуса 12 сушилки.
Схематически показанная на фигуре 1 сушилка 10 выполнена из нескольких включенных последовательно сушильных модулей 44, так как они подробнее изображены на фигурах 2-4. Сушильный модуль 44 включает в себя участок 15 корпуса сушилки и расположенный на крыше участка 15 корпуса сушилки нагревательный агрегат 16. Участок 15 корпуса сушилки имеет конструкцию с двумя оболочками. При этом сушильный туннель 46 ограничен вертикально направленными перфорированными стенками 48, напольными плитами 50 и потолочными плитами 52. Между перфорированными стенками 48 и расположенными на некотором расстоянии внешними стенками 54 образованы разделенные соответствующими перегородками 61 вытяжные шахты 56 и шахты 56 приточного воздуха. Они предназначены для отсасывания отводимого воздуха из сушильного туннеля 46 или же для подачи рабочего воздуха в сушильный туннель 46.
Нагревательный агрегат 16 заключен в изолированный корпус 60, который со своей стороны прилегает сверху к потолочным плитам 52 участка 15 корпуса сушилки. Нагревательный агрегат 16 имеет меньшую поперечную протяженность перпендикулярно к продольной оси сушильного модуля 44, чем поперечную протяженность участка 15 корпуса сушилки, так что с обеих сторон нагревательного агрегата 16 остается пригодная к хождению область для работ по техническому обслуживанию. В корпусе 60 предусмотрена первая разделительная перегородка 62, фильтрующая перегородка 64, а также дополнительная разделительная перегородка 66, функция которой дальше будет разъяснена подробнее.
На торцовой внешней стенке 68 корпуса 60 размещена горелка 36, которая через выполненный в виде прямоугольной шахты трубопровод 34 воздуха для горения сообщающимся образом соединена с вытяжной шахтой 56 и которая дополнительно имеет топливный трубопровод 70. В горелке 36 отсасываемый из вытяжной шахты 56 через трубопровод 34 воздуха для горения отводимый воздух смешивается с природным газом, который подается по топливному трубопроводу 70, смешивается и сжигается. Высвобождаемые при этом отработавшие газы направляются через теплообменник 38 и затем по выпускному трубопроводу 32 текут к не показанному на фигурах 2-4 вытяжному трубопроводу 20.
На второй торцовой стенке 72 участка 15 корпуса сушилки расположен не видимый электродвигатель, моторный вал которого жестко соединен с рабочим колесом 74 радиального вентилятора. Рабочее колесо 74 вентилятора расположено между внешней стенкой 72 и разделительной перегородкой 66, при этом с торца оно замыкается разделительной перегородкой 66. Расположенное в разделительной перегородке 66 всасывающее отверстие для радиального вентилятора обеспечивает всасывание отводимого воздуха через фильтрующую перегородку 64. Тем самым, отводимый воздух течет из сушильного туннеля 46 через перфорированные стенки 48 в вытяжную шахту 56. Оттуда преобладающая часть отводимого воздуха в качестве рабочего воздуха направляется мимо теплообменника 38 и при этом нагревается. Затем рабочий воздух протекает сквозь состоящую из пористой фильтровальной ткани фильтрующую перегородку 64, за которой рабочее колесо 74 вентилятора создает пониженное давление. Обусловленный созданным вращающимся рабочим колесом 74 перепадом давления, затем происходит отток подогретого и отфильтрованного воздуха в шахты 56 приточного воздуха. Оттуда подогретый рабочий воздух через имеющиеся на задней стороне перфорированных перегородок 48 и расположенные на некотором расстоянии от перфорированных перегородок 48 фильтрующие маты 78 снова может попасть в сушильный туннель 46.
В поперечном сечении на фигуре 3 видно, как отсасываемый из сушильного туннеля 46 сквозь перфорированные перегородки 48 отводимый воздух течет в вытяжные шахты 56, а оттуда через потолочную плиту 52 - в направлении теплообменника 38. Часть отводимого воздуха отсасывается горелкой 36 в трубопровод 34 воздуха для горения и используется для сжигания горючего газа. Оставшийся поток отводимого воздуха из-за отсасывающего действия рабочего колеса 74 проходит сквозь не показанную фильтрующую перегородку 64, чтобы затем показанным на фигуре 4 способом после обтекания потолочной плиты 52 поступить в приточные шахты 58. Оттуда через фильтрующие маты 78 перфорированных перегородок 48 производится подача нагретого рабочего воздуха в сушильный туннель 46.
Для обеспечения компактной конструкции нагревательного агрегата 16 и для достижения предпочтительного потока отфильтрованного и подогретого рабочего воздуха предусмотрен расположенный между разделительной перегородкой 62 и разделительной перегородкой 66 на некотором расстоянии от потолочных плит 52 корпуса 12 сушилки, видимый на фигурах 2 и 4 пол 80. Этот пол 80 обеспечивает распределение засасываемого рабочим колесом 74 воздушного потока в расположенные с обеих сторон сушильного туннеля 46 приточные шахты 58.