DE10030383C1 - Verfahren und Vorrichtung zum nicht-thermischen Trocknen von mit einem Wasserbasislack frisch lackierten Gegenständen, insbesondere Kraftfahrzeugkarosserien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum nicht-thermischen Trocknen von mit einem Wasserbasislack frisch lackierten Gegenständen, insbesondere von Kraftfahrzeugkarosserien. Die zu trocknenden Gegenstände werden in einem Trockentunnel mit trockener Luft zwangskonvektiv beaufschlagt und die feuchtigkeitsbeladene Luft in einer Lufttrocknungseinrichtung auf kondensativem Wege auf einen bestimmten Zielwert von absoluter Restfeuchtigkeit getrocknet. Um Schwankungen im Feuchtigkeitsangebot trägheitsarm ausregulieren zu können, wird nur ein Anteil der zirkulierten Luft, der in seiner Größe bedarfsabhängig angepaßt wird, in der Lufttrocknungseinrichtung bei unverändert hoher Kondensationsleistung auf eine deutlich unterhalb der Umluft-Zielfeuchte liegende Restfeuchtigkeit getrocknet und der verbleibende, unbehandelte Teil der zirkulierten Luft nach Vermischen mit dem getrockneten Teilluftstrom in das Trocknergehäuse zurückgeleitet.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrich­ tung zum nicht-thermischen Trocknen von mit einem Wasserbasis­ lack frisch lackierten Gegenständen, insbesondere von Kraft­ fahrzeugkarosserien nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 (Ver­ fahren) bzw. dem von Anspruch 16 (Vorrichtung), wie beides beispielsweise aus der DE 196 44 717 A1 als bekannt hervor­ geht.

Serienmäßig lackierte Gegenstände, insbesondere Fahrzeugkaros­ serien werden in mehreren Lagen lackiert, wobei aus Umwelt­ schutz-Gründen zumindest für die Grundierung und die Füller­ lackierung meist Wasserbasislacke verwendet werden. Diese Lac­ ke lassen sich jedoch nicht naß in naß applizieren, sondern es muß vor jeder folgenden Applikation einer weiteren Lackschicht die zuvor aufgetragene Wasserbasislackschicht auf bestimmte maximal zulässige Restfeuchten von etwa 5 bis 10 Gew.-% ge­ trocknet werden. Höhere Restfeuchten würden beim abschließen­ den thermischen Einbrennen des gesamten Lagenverbundes der Lacke zu Aufbrüchen des Lackes führen, weil die Menge des aus der Restfeuchte freigesetzte Wasserdampfes nicht durch den La­ genverbund schnell genug hindurchdiffundieren kann.

Bisher erfolgt das Zwischentrocknen der einzelnen Lagen insbe­ sondere von Wasserbasislacken auf thermischem Wege in einem Trockentunnel, bei dem der Lack auf den Fahrzeugkarosserien durch heiße Umluft und/oder durch Wärmestrahler erwärmt und so das enthaltene Wasser vorsichtig verdampft wird. Die feuchtig­ keitsbeladene Abluft wird - eventuell nach einer Wärmerückge­ winnung - als ganzes dem Trocknungsprozeß entzogen. Dies ist ein sehr energie-intensiver Trocknungsvorgang, zummal nicht nur die Trocknungsluft laufend auf hohe Temperaturwerte, son­ dern auch die Fahrzeugkarosserien zunächst aufgeheizt und an­ schließend wieder abgekühlt werden müssen.

Deshalb hat man sich ein weniger energie-intensives Trock­ nungsverfahren zumindest für Wasserbasislacke überlegt, wel­ ches im Prinzip in der eingangs genannten Druckschrift be­ schrieben ist. Im Ansatz ist dieser Vorschlag richtig. Ein darin nicht gelöstes Problem besteht in einem unterschiedli­ chen Anfall von Feuchtigkeit auf seiten der frisch lackierten Gegenstände. Im Produktionsalltag werden die frisch lackierten Gegenstände nicht in stets gleichbleibender zeitlicher Folge in die Lacktrocknungsanlage eingebracht, sondern es ist dies­ bezüglich mit einem Wechsel, z. B. mit mehr oder weniger langen Unterbrechungen oder mit einem Neubeginn der Produktion zu rechnen.

Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäß zugrundegeleg­ te Verfahren bzw. die entsprechende Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß auch bei einem unterschiedlichen und vor allem rasch wechselnden Angebot von Feuchtigkeit auf seiten der lac­ kierten Gegenstände diese stets auf eine bestimmte Ziel-Rest­ feuchte getrocknet werden können und gleichwohl eine konstante Aufenthaltszeit der lackierten Gegenstände in der Lacktrock­ nungsanlage eingehalten werden kann. Eine Uberschreitung der Ziel-Restfeuchte im getrockneten Lack, also ein unzureichendes Trocknen des Lackes, verursacht beim späteren Lackeinbrennen Lackaufbrüche mit Zeit- und kostenintensiver Nacharbeit und mit schwerwiegenden logistischen Problemen. Andererseits soll die Lackierung nicht übertrocknet werden, weil dies für eine gute Anbindung der nachfolgend applizierten Lackschicht ungün­ stig ist. Abgesehen davon wäre ein Übertrocknen auch unter Energie- und Kostengesichtspunkten unwirtschaftlich. Anderer­ seits kann aus logistischen Gründen eine unterschiedliche Auf­ enthaltszeit der Lackierten Gegenstände in der Lacktrocknungs­ anlage nicht zugelassen werden.

Die genannte Aufgabe wird bei Zugrundelegung des gattungsgemä­ ßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 (Verfahren) bzw. die von Anspruch 16 (Vorrichtung) gelöst.

Entscheidend für eine zuverlässige Einhaltung der Zielrest­ feuchte zumindest in einem zulässigen Toleranzfeld ist eine rasche Anpassung der Trocknungsleistung der Anlage an das wechselnde Feuchtigkeitsangebot. Eine rasche Anpassung wird erfindungsgemäß luftseitig durch eine Veränderung eines ge­ trockneten und eines unbehandelten Teilluftstromes erreicht. Bei hohem Feuchtigkeitsangebot auf seiten der lackierten Ge­ genstände wird ein hoher getrockneter Luftanteil gefahren; der unbehandelte Umluftanteil ist entsprechend geringer. Bei ge­ ringem Feuchtigkeitsangebot ist es umgekehrt; dann wird der getrocknete Luftanteil zugunsten des unbehandelten Umluftan­ teils reduziert. Die Lufttrocknungseinrichtung ist mit ihrer Trockenleistung so ausgelegt, daß auch bei maximal erforderli­ chem, getrocknete Teilluftstrom mit Sicherheit noch die Um­ luft-Zielfeuchte eingehalten werden kann. Bei reduziertem An­ teil an zu trocknender Luft wird die Luft zwar aufgrund der installierten Trocknerkapazität gegenüber dem oben erwähnten Zustand übertrocknet, was jedoch aufgrund der Vermischung mit dem unbehandelten Anteil nicht schädlich ist; in jedem Fall kann kurzfristig die gewünschte Umluft-Zielfeuchte eingehalten werden. Eine Übertrocknung der getrockneten Luft ist aus ener­ getischen Gesichtspunkten ohne weiteres vertretbar, weil die Energiebilanz auch bei übertrocknetem Anteil nicht wesentlich anders ausfällt als im Auslegungsfall. Es muß lediglich einmal eine entsprechende Kapazität einer Trocknungsleistung instal­ liert werden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den jeweili­ gen Unteransprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Er­ findung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispieles nachfolgend noch erläutert; dabei zeigen:

Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Tunneltrockenanlage zum nicht-thermischen, zweistufigen Trocknen eines auf Kraftfahrzeugkarosserien frisch applizierten Wasserbasislackes und

Fig. 2 die Lufttrocknungseinrichtung der Anlage nach Fig. 1 in datailreicherer Darstellung und mit zugehörigen Pe­ ripheriegeräten.

Die Figuren zeigen eine Verfahrensanlage zum nicht-thermischen Trocknen von mit einem Wasserbasislack frisch lackierten Ge­ genständen, z. B. von Kraftfahrzeugkarosserien 2, die auf Ka­ rosserieträgern 3 aufgelagert sind, welche ihrerseits auf dem luftdurchlässigen Boden 4 eines Trockentunnels 1, 1' mit kon­ stanter Fördergeschwindigkeit durch diesen hindurchbefördert werden. Dabei handelt es sich beim dargestellten Ausführungs­ beispiel um einen zweistufigen Trockentunnel mit zwei aneinan­ der anschließenden, aber voneinander abschottbaren Tunnelab­ schnitten 1 und 1' einer ersten bzw. einer zweiten Trockenstu­ fe. Vor und hinter den Tunnelabschnitten der beiden Trocken­ stufen ist jeweils eine ebenfalls abschottbare Schleusenkammer 14 bzw. 14' vorgesehen. Das Abschotten der Tunnelabschnitte untereinander bzw. zu den Schleusenkammern kann durch Hubtore oder durch quer bewegliche Schiebetore geschehen.

Die dargestellte Lacktrocknungsanlage enthält für ein nicht- thermisches Trocknen eine Lufttrocknungseinrichtung 11, der die feuchtigkeitsbeladene Luft aus dem Trockentunnel über ei­ nen Abluftstrang und ein Sauggebläse 6 zugeführt wird. In der Lufttrocknungseinrichtung ist eine Kältefalle 15 enthaltenden, an der die Feuchtigkeit der Luft kondensativ entzogen wird. Die getrocknete Luft kann mittels eines Zuluftgebläses 31 über eine Zuluftleitung 32 in den Trockentunnel zurückgeleitet wer­ den.

Die zu trocknenden Karosserien werden an dem einen Ende in den Trockentunnel eingeschleust, die Oberflächen der Gegenstände darin mit trockener Luft zwangskonvektiv beaufschlagt und nach dem Trocknen der Lackierung die Karosserien aus dem Trocken­ tunnel ausgeschleust. Nach dem Durchtritt der Luft durch den Trockentunnel wird die feuchtigkeitsbeladene Luft daraus abge­ saugt, der Luft in der Lufttrocknungseinrichtung 11 die ent­ haltene Feuchtigkeit auf kondensativem Wege entzogen und die Luft so auf einen bestimmten Zielwert von absoluter Restfeuch­ tigkeit - im folgenden "Umluft-Zielfeuchte" genannt - getrock­ net und wieder in den Trockentunnel eingeblasen.

Aufgrund des Trocknungsprozeß' bzw. in der Trocknungsanlage soll der auf den Fahrzeugkarosserien applizierte Lack auf eine bestimmte, stets gleichbleibende Ziel-Restfeuchte getrocknet werden. Jedoch ist auf seiten der lackierten Fahrzeugkarosse­ rien aufgrund unterschiedlicher Beladungsdichte im Trockentun­ nel mit einem unterschiedlichen und u. U. auch rasch wechseln­ den Angebot von Feuchtigkeit zu rechnen. Aus logistischen Gründen kann eine unterschiedliche Aufenthaltszeit der lac­ kierten Fahrzeugkarosserien im Trockentunnel nicht zugelassen werden.

Um das wechselnde Feuchtigkeitsangebot in der Lufttrocknungs­ einrichtung trägheitsarm ausregulieren zu können, sind erfin­ dungsgemäß eine reihe von Maßnahmen vorgesehen. Vom Abluft­ strom zweigt an der Verzweigungsstelle 5, d. h. noch vor dem Sauggebläse 6 eine By-Pass-Leitung 30 ab, die die Lufttrock­ nungseinrichtung 11 umgeht und somit Luft unbehandelt zum Zu­ luftgebläse 31 leitet. Das Sauggebläse 6 fördert demgemäß nur einen maximal etwa 60 Vol.-% der insgesamt zirkulierten Luft betragenden Anteil der insgesamt zirkulierten Luft durch die Luftrocknungseinrichtung 11 hindurch. Aufgrund eines drehzahl­ veränderbaren Antriebes 7 des Sauggebläse ist dieser Anteil rasch variabel. Die Luftrocknungseinrichtung ist so dimensio­ niert und ausgelegt, daß bei maximaler Feuchtigkeitsbeladung der Abluft und bei maximaler Beaufschlagung der Luftrocknungs­ einrichtung die darin behandelte Luft auf einen deutlich ge­ ringeren, vorzugsweise den halben Wert der Umluft-Zielfeuchte trockenbar ist. Die durch die By-Pass-Leitung strömende, unbe­ handelte Luft und die an der Luftrocknungseinrichtung austretende, getrocknete Luft vereinigen sich vor dem Zuluftgebläse wieder, so daß die getrocknete und die unbehandelte Luft im Zuluftgebläse gemischt und gemeinsam dem Trockentunnel wieder zugeleitet werden.

Mittels eines zuluftseitigen (10) und eines abluftseitigen Feuchtigkeitsfühler 9 werden Feuchtigkeitsdaten der zirkulier­ ten Luft an den betreffenden Stellen erfaßt und diese Meßdaten in einem Regler 8 verarbeitet. Der Regler verändert selbsttä­ tig derart die Antriebsdrehzahl des Sauggebläses bzw. dessen Förderleistung, daß die gewünschte Umluft-Zielfeuchte zuluft­ seitig eingehalten werden kann.

Aufgrund dieser Ausgestalltung der Lacktrocknungsanlage wird bei unverändert hoher Kondensationsleistung in der Lufttrock­ nungseinrichtung 11 der getrocknete Teilluftstrom auf eine un­ terhalb der Umluft-Zielfeuchte liegende Restfeuchtigkeit ge­ trocknet und der verbleibende, unbehandelte Teil der zirku­ lierten Luft nach Vermischen mit dem getrockneten Teilluft­ strom in das Trocknergehäuse zurückgeleitet. Dadurch ist eine rasche Anpassung der Trocknungsleistung der Anlage an das wechselnde Feuchtigkeitsangebot möglich und es kann die Um­ luft-Zielfeuchte zumindest in einem zulässigen Toleranzfeld zuverlässig eingehalten werden. Die absolute Umluft-Ziel­ feuchte beträgt zwischen 3,0 bis 5,0 g Wasser je kg feuchter Luft, vorzugsweise etwa 4 ± 0,2 g/kg.

Wenn frisch lackierte Fahrzeugkarosserie in ununterbrochener Folge in den Trockentunnel eingebracht werden, ist das Feuch­ tigkeitsangebot auf seiten der lackierten Gegenstände sehr hoch und kann als maximal angesehen werden. Dann wird der An­ teil der zu trocknenden Luft auf einen hohen, maximalen Bruch­ teil - Näheres zu diesem Auslegungskriterium siehe weiter un­ ten - der insgesamt zirkulierten Luftmenge liegt, erhöht; der unbehandelte Umluftanteil ist entsprechend geringer. Bei ge­ ringem Feuchtigkeitsangebot ist es umgekehrt; dann wird der getrocknete Luftanteil zugunsten des unbehandelten Umluftan­ teils reduziert. Die Lufttrocknungseinrichtung ist mit ihrer Trockenleistung so ausgelegt, daß auch bei maximal erforderli­ chem, getrocknete Teilluftstrom mit Sicherheit noch die Um­ luft-Zielfeuchte in der insgesamt zirkulierten Luft im Zulauf in den Trockentunnel (Feuchtigkeitsmeßfühler 10) eingehalten werden kann. Wenn hingegen aufgrund von Unterbrechungen oder Störungen in der vorausgehenden Karosserie-Lackierung viele Plätze im Trockentunnel unbesetzt sind und wenig Feuchtigkeit in den Trockentunnel eingebracht wird, so wird der zu trock­ nende Luftanteil zugunsten des unbehandelten Luftanteiles z. B. auf etwa 25 bis 30 Vol.-% reduziert, wobei die je Zeiteinheit insgesamt zirkulierte Luftmenge jedoch konstant gehalten wird.

Auch die Leistung des Kältekreislaufes der kondensativ wirken­ den Kältefalle wird ungeachtet der Schwankungen des Feuchtig­ keitsangebotes auf konstant hohem Niveau weitergefahren. Bei reduziertem Anteil an zu trocknender Luft wird die Luft zwar aufgrund der installierten Trocknerkapazität gegenüber einem Zustand mit hohem zu trocknenden Luftanteil übertrocknet, was jedoch aufgrund der Vermischung mit dem unbehandelten Anteil der zirkulierten Luft nicht nur unschädlich ist, sondern es kann in jedem Fall kurzfristig die gewünschte Umluft-Ziel­ feuchte eingehalten werden. Eine Übertrocknung der getrockne­ ten Luft ist aus energetischen Gesichtspunkten nicht nur ohne weiteres vertretbar, sondern wegen der Vermischung mit der feuchteren, unbehandelten Luft zur Einhaltung der gewünschten Umluft-Zielfeuchte sogar erforderlich. Es muß lediglich eine entsprechende Kapazität einer Trocknungsleistung installiert werden.

Es hängt von der jeweiligen Auslegung der Lacktrocknungsanlage ab, wie hoch bei einem Betriebszustand eines höchsten Feuch­ tigkeitsangebotes der maximal erforderliche Anteil von zu trocknender Luft gemacht wird. Wird in der Lufttrocknungsein­ richtung eine sehr hohe Kondensationsleistung installiert und demgemäß die darin behandelte Luft sehr stark ausgetrocknet, so braucht bei sehr hohem Feuchtigkeitseintrag in die Lack­ trocknungsanlage die Lufttrocknungseinrichtung nur mit einem relativ geringen maximalen Anteil von beispielsweise 40 Vol.-% Trockenluft - bezogen auf die insgesamt zirkulierte Luftmenge - gefahren zu werden. Wird hingegen bei knapp bemessener Kon­ densationsleistung die in der Lufttrocknungseinrichtung behan­ delte Luft weniger stark getrocknet, so muß bei einem hohem Feuchtigkeitseintrag der Anteil der Trockenen Luft auf z. B. 60 % betragen. Wenn die in der Lufttrocknungseinrichtung behan­ delte Luft so stark getrocknet wird, daß sie im Vergleich zur Umluft-Zielfeuchte nur noch etwa die halbe Menge an Feuchtig­ keit je Mengeneinheit Luft enthält, so wird bei einem maximal anzunehmenden Feuchtigkeitseintrag in die Lacktrocknungsanlage der Anteil an getrockneter Luft etwa 50% der insgesamt zirku­ lierten Luftmenge betragen. Bei reduziertem Eintrag von Feuch­ tigkeit in die Lacktrocknungsanlage wird der Anteil an ge­ trockneter Luft entsprechend reduziert, wobei aufgrund der gleichbleibend hoch betriebenen Kondensationsleistung die Restfeuchte der getrockneten Luft weniger hoch ist, die behan­ delte Luft dann also stärker getrocknet wird. Durch Vermischen der getrockneten Luft mit dem unbehandelten Luftanteil wird in der insgesamt zirkulierten Luft zuluftseitig in jedem Fall die gewünschte Umluft-Zielfeuchte eingehalten.

Grundsätzlich ist es denkbar, den Anteil der zu trocknenden Luft auf verschiedene Art und Weise zu variieren, z. B. durch Umlenklappen, die den Eintrittsquerschnitt in die By-Pass- Leitung 30 zugunsten oder zu Ungunsten des Eintrittsquer­ schnittes in die Lufttrocknungseinrichtung verändern. Bei dem in den Figuren dargestelten Ausführungsbeispiel ist das Saug­ gebläse 6 im Zulauf nur zur Lufttrocknungseinrichtung angeord­ net. Der zu trocknende Luftanteil kann auch durch eine Verän­ derung der Förderleistung dieses Gebläses variiert werden. Auch dafür gibt es grundsätzlich unterschiedliche Möglichkei­ ten, z. B. durch Verstellen des Anstellwinkels der Förderschau­ feln oder durch Veränderung der Antriebsdrehzahl des Förderge­ bläses 6. Es ist auch denkbar, den zu trocknenden Umluftanteil mittelbar dadurch zu variieren, daß der unbehandelte Umluftan­ teil unmittelbar durch Maßnahmen der oben erwähnten Art beein­ flußt wird.

Die Lufttrocknungseinrichtung 11 ist im Prinzip ein im Strö­ mungsquerschnitt stark erweiterter Kanal von vorzugsweise rechteckiger Querschnittsform, in dem mehrere Wärmetauscher angeordnet sind. Aufgrund des vergrößerten Strömungsquer­ schnittes strömt die Luft relativ langsam durch die Luft­ trocknungseinrichtung hindurch, so daß es zu einem guten Wär­ meaustausch darin kommt. Im vorderen Teil der Lufttrocknungs­ einrichtung sind die luftbeaufschlagten Wärmetauscherflächen 20 und 15 Kühlflächen, wogegen im hinteren Teil die Luft über Wärmetauscherflächen 16 wieder angewärmt wird.

Zur Erzeugung der erforderlich niedrigen Temperaturen an den Kühlflächen - der Taupunkt der feuchten Luft muß deutlich un­ terschritten werden - sind verschieden Kältemittelkreisläufe in der Lacktrocknungsanlage vorgesehen, die durch die genann­ ten Wärmetauscher hindurchführen.

In diesem Zusammenhang ist zunächst ein Hauptkühlkreislauf zu erwähnen, der aus einem Kältemittelverdichter 17, aus mehreren parallel nebeinander angeordneten vom Kältemittel durchström­ ten Kältemittelkondensatoren 16, aus einer Drossel 18 und aus einer weiteren Schar von Wärmetauschern, nämlich den Kältemit­ telverdampfern 15, die eine Kältefalle darstellen, besteht. Um eine ausreichend niedrige Temperatur in der Luft und an den Wärmetauscherflächen zu erreichen, ist in Luftströmungsrich­ tung vor den Kältemittelverdampfern 15 noch eine Reihe von Vorkühlern 20 in der Lufttrocknungseinrichtung angeordnet, die ebenfalls als Kältemittelverdampfer fungieren, also Teil eines anderen Kältemittelkreislaufes, nämlich eines Nebenkühlkreis­ lauf sind. Die Hauptkomponenten dieses nebengeordneten Käl­ temittelkreislaufes sind ebenfalls ein Kältemittelverdichter 22, mehrere nebeinander in einer Abwärmeluftleitung 25 ange­ ordnete Kältemittelkondensatoren 21, einer Drossel 23 und den bereits erwähnten, vorne in der Lufttrocknungseinrichtung be­ findlichen Kältemittelverdampfern 20. Für das Kältemittel strömungsmäßig parallel ist ein weiterer Kältemittelverdamp­ fern 20' vorhanden, der in einer weiter unten noch näher zu behandelnden Überschußluftleitung 35 angeordnet ist und die darin geförderte Überschußluft abkühlt.

Durch die Kältemittelverdampfer 20 des Nebenkühlkreislaufes wird die in die Lufttrocknungseinrichtung einströmende Luft vorgekühlt. Die entzogene Wärme wird über die in der Abwärme­ luftleitung 25 angeordneten Kältemittelkondensatoren 21 an un­ beteiligte Hallenluft abgegeben, die mittels des Kühlgebläses 24 durch die Kältemittelkondensatoren und durch die Abwärme­ luftleitung hindurch schließlich über das Hallendach 26 ins Freie gefördert wird.

Bei Eintritt der Luft in die Reihen der Kältemittelverdampfer 15 des Hauptkühlkreislaufes ist diese dank der Wirkung des Ne­ benkühlkreislaufes bereits auf Temperaturen nahe des Gefrier­ punktes vorgekühlt. Das Kältemittel des Hauptkühlkreislaufes hat in den Kältemittelverdampfern - je nach Stärke der Luftbe­ aufschlagung der Lufttrocknungseinrichtung - eine Temperatur von -10 bis -20°C. Bei hohem Luftdurchsatz stellt sich eine höhere Temperatur ein als bei geringerem Luftdurchsatz. In je­ dem Fall werden die Kühlkreisläufe ungeachtet des Luftdurch­ satzes durch die Lufttrocknungseinrichtung bei etwa gleich­ bleibender Leistung betrieben. Aufgrund der niedrigen Tempera­ tur der Verdampferoberfläche scheidet sich dort die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit durch Kondensation aus und lagert sich an den Oberflächen der Wärmetauscherlamellen an. Die an der Oberfläche sich sammelnde und anreichernde Kondensatflüs­ sigkeit agglomeriert zu größeren Tropfen, die schwerkraftbe­ dingt entlang den glattflächig gestalteten Wärmetauscherlamel­ len nach unten in eine Auffangmulde ablaufen und aus dieser über die Kondensatleitung 27 abgeleitet werden können. Die ab­ solute Restfeuchte der so getrockneten Luft liegt bei maxima­ lem Durchsatz von zu trocknender Luft je nach Auslegung der Lufttrocknungseinrichtung und der Lacktrocknungsanlage insge­ samt bei einem Wert im Bereich zwischen 1,5 bis 2,5 g/kg, vor­ zugsweise bei etwa 2 ± 0,1 g/kg.

Die so entfeuchtete Luft ist zunächst noch recht kalt. Sie wird in der Lufttrocknungseinrichtung durch die Wärmetauscher- Reihen der Kältemittelkondensatoren 16 des Hauptkühlkreislau­ fes hindurchgeleitet, in deren Inneres das hindurchgeleitete, verdichtete aber noch Dampfförmige Kältemittel kondensiert wird und auf deren Außenseite die umströmende Luft etwa auf Raumtemperatur erwärmt wird. Dadurch wird die relative Luft­ feuchtigkeit abgesenkt und ihre Fähigkeit, Feuchtigkeit aufzu­ nehmen, gesteigert.

Nachdem der frisch applizierte Wasserbasislack seine Feuchtig­ keit in dem Trockentunnel anfänglich leichter an die umströ­ mende Luft abgibt, als wenn die Lackierung schon etwas ange­ trocknet ist, sieht die in Fig. 1 dargestellte kontinuierlich betriebene Lacktrocknungsanlage mit einem Trockentunnel zwei aufeinander folgende Trockenstufen mit lufttechnisch getrenn­ ten Lufttrocknungseinrichtungen 11 vor. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die innerhalb des Trockentunnels auf­ einander folgende Trockenstufen untereinander annähernd gleich lang ausgebildet, wodurch sich in beiden Stufen annähernd gleich lange Aufenthaltszeiten für die zu trocknenden Karosse­ rien ergeben. Für beide Stufen wird eine annähernd gleich gro­ ße Umluft-Zielfeuchte, z. B. der bereits erwähnte Wert von 4 ± 0,2 g/kg eingehalten. Jedoch unterscheiden sich die beiden Trocknungsstufen durch die Intensität der Belüftung. In der ersten Trocknungsstufe werden die lackierten Gegenstände scho­ nend, d. h. mit einer geringeren Geschwindigkeit als in der zweiten Trocknungsstufe, beispielsweise mit etwa 2 bis 5 m/s, vorzugsweise etwa 3 m/s zwangskonvektiv mit getrockneter Luft beaufschlagt. In der zweiten Trocknungsstufe trifft die Luft mit etwa der dreifachen Austrittsgeschwindigkeit, vorzugsweise etwa 10 bis 12 m/s auf den bereits angetrockneten und verfe­ stigten Lack auf. Aufgrund der größeren Strömungsintensität der trockenen Luft in der zweiten gegenüber der ersten Stufe werden verbesserte Bedingungen für einen Feuchtigkeitsübergang vom Lack an die Luft geschaffen.

In die zum Trockentunnel führende Zuluftleitung 32 mündet eine Überschußluftleitung 35 ein. Diese ist mit einem Überschußge­ bläse 36 verbunden, welches über einen Ansaugstutzen 37 Luft aus der Umgebung der Lufttrocknungseinrichtung ansaugt. Da­ durch wird bei der kontinuierlich betriebenen und mit einem Trockentunnel versehenen Lacktrocknungsanlage im Trockentunnel laufend ein kleiner Überdruck gegenüber dem Umgebungsluftdruck erzeugt und so ein unkontrollierter Eintritt von Luft aus an­ grenzenden Behandlungszonen in die Trockenzone des Troc­ kentunnels verhindert. Bezogen auf die insgesamt zirkulierte Luftmenge wird laufend ein Anteil von etwa 1 bis 8 Vol.-%, vorzugsweise etwa 3 Vol.-% an Umgebungsluft zu der in den Trockentunnel insgesamt rezirkulierten Luft zugegeben. Die Überschußluft kann in die Schleusenkammern 14, 14' übertreten und von dort in die Hallenumgebung austreten. Die Hallenluft unterliegt aufgrund der Größe der Halle und aufgrund des Um­ standes, daß sie beheizt bzw. kontrolliert belüftet ist, nur sehr geringen Schwankungen in der Temperatur und der Feuchtig­ keit. Durch die laufende Zugabe von Überschußluft wird zu­ gleich die in der Lacktrocknungsanlage zirkulierte Luft lau­ fend wenn auch langsam erneuert. Dadurch kommt es nicht zu An­ reicherungen von Lösungsmitteldämpfen o. dgl.

Aufgrund der ständigen und intensiven Verwirbelung der zirku­ lierten Luft in leistungsstarken Gebläsen mit einem mäßigen Wirkungsgrad wird laufend ein nicht unerheblicher Leistungsbe­ trag in die Luft hineingetragen, der zu einer Erwärmung der Luft führt. Tendenziell würde sich die Luft also bald auf un­ zweckmäßig hohe Temperaturen erwärmen. Um die zirkulierte Luft dauerhaft auf einem niedrigeren Temperaturniveau im Bereich von etwa 25 bis 35°C zu stabilisieren, wird hierfür die zuge­ gebene Überschußluft ebenfalls ausgenutzt, indem diese vor ih­ rer Zugabe zur Umluft auf etwa 5 bis 15°C, vorzugsweise auf etwa 10°C gekühlt wird. Zur Abkühlung der eingespeisten Über­ schußluft ist in der Überschußluftleitung 35 der bereits er­ wähnte Wärmetauscher, nämlich ein weiterer Kältemittelverdamp­ fer 20' des Nebenkühlkreislaufes angeordnet.

Da ständig aus der Hallenluft, die auch Staubpartikel enthal­ ten kann, neue Luft in den Luftkreislauf eingetragen wird, wird zum Schutz der Lackierung gegen Staubanlagerung die ge­ samte rezirkulierte Luft vor ihrem Eintritt in den Trockentun­ nel gefiltert. Zu diesem Zweck ist in der zum Trockentunnel führenden Zuluftleitung 32 ein Luftfilter 34 angeordnet.

Auch aus dem Trockentunnel können Staubpartikel in den Troc­ kenprozeß und in die zirkulierte Luft eingeschleppt werden, die sich an den teilweise nassen Wärmeaustauschflächen der Lufttrocknungseinrichtung 11 anlagern und den Wärmeaustausch beeinträchtigen können. Um dies zu verhindern, wird auch der zu trocknende Anteil der zirkulierten Luft vor seinem Eintritt in die Lufttrocknungseinrichtung gefiltert. Demgemäß ist in der zur Lufttrocknungseinrichtung führenden Abluftleitung ebenfalls ein Luftfilter 33 angeordnet.

Claims (22)

1. Verfahren zum nicht-thermischen Trocknen von mit einem Was­ serbasislack frisch lackierten Gegenständen, insbesondere von Kraftfahrzeugkarosserien, bei dem die zu trocknenden Gegen­ stände in ein Trocknergehäuse, insbesondere in einen Trocken­ tunnel eingebracht, die Oberflächen der Gegenstände darin mit trockener Luft zwangskonvektiv beaufschlagt und nach dem Trocknen der Lackierung die Gegenstände aus dem Trocknergehäu­ se herausgebracht werden, wobei nach dem Durchtritt der Luft durch das Trocknergehäuse die feuchtigkeitsbeladene Luft dar­ aus abgesaugt, ihr in einer Lufttrocknungseinrichtung die ent­ haltene Feuchtigkeit auf kondensativem Wege entzogen und die Luft so auf einen bestimmten Zielwert von absoluter Restfeuch­ tigkeit - im folgenden "Umluft-Zielfeuchte" genannt - getrock­ net und wieder in das Trocknergehäuse eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend einem sich ändernden Eintrag von Feuchtigkeit in das Trocknergehäuse (1, 1') die Trockenleistung der Luft­ trocknungseinrichtung (11) bedarfsabhängig trägheitsarm ange­ paßt wird, indem nur ein Anteil der zirkulierten Luft, der in seiner Größe bedarfsabhängig angepaßt wird, in der Lufttrock­ nungseinrichtung (11) bei unverändert hoher Kondensationslei­ stung auf eine unterhalb der Umluft-Zielfeuchte liegende Rest­ feuchtigkeit getrocknet und der verbleibende, unbehandelte Teil der zirkulierten Luft nach Vermischen mit dem getrockne­ ten Teilluftstrom in das Trocknergehäuse (1, 1') zurückgelei­ tet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Betriebszustand eines höchsten Feuchtigkeitsangebo­ tes und dementsprechend bei einem maximal erforderlichen An­ teil von zu trocknender Luft, bei dem die Kondensationslei­ stung der Lufttrocknungseinrichtung (11) gleichwohl konstant gehalten, d. h. nicht gesteigert wird, die Restfeuchte der ge­ trockneten Luft bei etwa 40 bis 60%, vorzugsweise bei etwa 50 % der Umluft-Zielfeuchte und daß die Restfeuchte der getrock­ neten Luft bei weniger hoch erforderlichen Anteilen von zu trocknender Luft darunter liegt, die behandelte Luft dann also stärker getrocknet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der variable Anteil der zu trocknenden Luft durch drehzahlab­ hängige Veränderung der Förderleistung eines entsprechenden Fördergebläses (6) eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die luftbeaufschlagten Flächen einer Kältefalle (15) im Zu­ stand eines maximal erforderlichen Anteils von zu trocknender Luft auf einer im stationären Zustand gleichbleibenden Tempe­ ratur im Bereich von -10 bis -20°C gehalten wird und bei ei­ nem weniger hohen Anteilen von zu trocknender Luft darunter liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umluft-Zielfeuchte im Bereich zwischen 3,0 bis 5,0 g Was­ ser je kg feuchter Luft liegt, vorzugsweise etwa 4 ± 0,2 g/kg beträgt und daß die Restfeuchte der getrockneten Luft des be­ handelten Teilmengenstromes bei einem maximal erforderlichen Anteil von zu trocknender Luft im Bereich zwischen 1,5 bis 2,5 g/kg, vorzugsweise bei etwa 2 ± 0,1 g/kg liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getrocknete Luft des behandelten Teilmengenstromes mit der Luft des unbehandelten Teilmengenstromes durch ein beide Teil­ mengenströme gemeinsam förderndes Fördergebläse (31) vor der Einspeisung der Zuluft in das Trocknergehäuse (1, 1') ver­ mischt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei kontinuierlich betriebenen, d. h. einerends beschickten und nach Durchlauf der Gegenstände durch das als Trockentunnel (1, 1') ausgebildete Trocknergehäuse anderends entleerten Trock­ nungsanlagen die Gegenstände (2) in wenigstens zwei aufeinan­ der folgenden Trockenstufen mit lufttechnisch getrennten Luft­ trocknungseinrichtungen (11) getrocknet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Stufen eine annähernd gleich große Umluft-Zielfeuch­ te eingehalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Stufen eine annähernd gleich lange Aufenthaltszeit der zu trocknenden Gegenstände (2) eingehalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die lackierten Gegenstände (2) in der ersten Trocknungsstufe mit einer geringeren Geschwindigkeit zwangskonvektiv mit der getrockneten Luft beaufschlagt werden als in der zweiten Trocknungsstufe.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lackierten Gegenstände (2) in der ersten Trocknungsstufe mit einer Austrittsgeschwindigkeit der getrockneten Luft von etwa 2 bis 5 m/s, vorzugsweise etwa 3 m/s und in der zweiten Trocknungsstufe mit etwa der dreifachen Austrittsgeschwindig­ keit, vorzugsweise etwa 10 bis 12 m/s beaufschlagt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu trocknende Anteil der zirkulierten Luft vor seinem Ein­ tritt in die Lufttrocknungseinrichtung (11) gefiltert (Abluft­ filter 33) und die gesamte rezirkulierte Luft vor ihrem Ein­ tritt in das Trockengehäuse ebenfalls gefiltert (Zuluftfilter 34) wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei kontinuierlich betriebenen, d. h. einerends beschickten und nach Durchlauf der Gegenstände durch das als Trockentunnel (1, 1') ausgebildete Trocknergehäuse anderends entleerten Trock­ nungsanlagen zuluftseitig laufend ein Überschuß von Luft ge­ genüber der abluftseitig entnommenen Luft aufgrund einer Zuga­ be von Umgebungsluft zu der in den Trockentunnel (1, 1') re­ zirkulierten Luft zugegeben wird und so ein unkontrollierter Eintritt von Luft aus angrenzenden Behandlungszonen in die Trockenzone des Trockentunnels (1, 1') verhindert und ferner zugleich die darin zirkulierte Luft laufend wenn auch langsam erneuert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß - bezogen auf die insgesamt zirkulierte Luftmenge - laufend ein Anteil von etwa 1 bis 8 Vol.-%, vorzugsweise etwa 3 Vol.-% an Umgebungsluft zu der in den Trockentunnel (1, 1') rezirku­ lierten Luft zugegeben wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungsluft vor ihrer Zugabe zur Umluft auf etwa 5 bis 15°C, vorzugsweise auf etwa 10°C gekühlt wird (Verdampfer 20').

16. Vorrichtung zum nicht-thermischen Trocknen eines auf Ge­ genständen, insbesondere von Kraftfahrzeugkarosserien frisch applizierten Wasserbasislackes,

• - mit einem die frisch lackierten Gegenstände vorübergehend aufnehmenden Trocknergehäuse, insbesondere einem Trockentun­ nel,
• - mit einem feuchtigkeitsbeladene Luft aus dem Trocknergehäuse abführenden und einer Lufttrocknungseinrichtung zuführenden, ein Sauggebläse enthaltenden Abluftstrang,
• - ferner mit der genannten, eine Kältefalle enthaltenden, der Umluft die Feuchtigkeit kondensativ entziehenden, die Luft auf einen bestimmten Zielwert von absoluter Restfeuchtigkeit - im folgenden "Umluft-Zielfeuchte" genannt - trocknende Lufttrocknungseinrichtung und
• - mit einer die getrocknete Luft in das Trocknergehäuse zu­ rückleitenden, ein Zuluftgebläse enthaltenden Zuluftleitung,

gekennzeichnet durch die Gemeinsamkeit folgender Merkmale:

• - es ist eine vom Abluftstrom noch vor dem Sauggebläse (6) ab­ zweigende, die Luftrocknungseinrichtung (11) umgehende, Luft unbehandelt zum Zuluftgebläse (31) leitende By-Pass-Leitung (30) vorgesehen,
• - das mit einem drehzahlveränderbaren Antrieb (7) versehene Sauggebläse (6) fördert nur einen variablen, maximal etwa 60 Vol.-% der insgesamt zirkulierten Luft betragenden Anteil der zirkulierten Luft durch die Luftrocknungseinrichtung (11) hindurch,
• - die Luftrocknungseinrichtung (11) ist so dimensioniert und ausgelegt, daß bei maximaler Feuchtigkeitsbeladung der Ab­ luft und bei maximaler Beaufschlagung der Luftrocknungsein­ richtung (11) die darin behandelte Luft auf einen deutlich geringeren, vorzugsweise den halben Wert der Umluft-Ziel­ feuchte trockenbar ist,
• - die By-Pass-Leitung (30) und die an der Luftrocknungsein­ richtung (11) austretende, die getrocknete Luft führende Leitung vereinigen sich vor dem Zuluftgebläse (31),
• - es ist ein die Meßdaten von einem zuluftseitigen (10) und/ oder die von einem abluftseitigen Feuchtigkeitsfühler (9) verarbeitender Regler (8) vorgesehen, mit dem über die An­ triebsdrehzahl des Sauggebläses (6) dessen Förderleistung selbsttätig derart veränderbar ist, daß die gewünschte Um­ luft-Zielfeuchte zuluftseitig eingehalten werden kann.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei kontinuierlich betriebenen, als Trockentunnel (1, 1') aus­ gebildete Trocknergehäuse wenigstens zwei aufeinander folgende Trockenstufen mit lufttechnisch getrennten Lufttrock­ nungseinrichtungen (11) vorgesehen sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb des Trockentunnels (1, 1') aufeinander folgende Trockenstufen untereinander annähernd gleich lang ausgebildet sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der zur Lufttrocknungseinrichtung (11) führenden Abluftlei­ tung ein Luftfilter (33) angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum Trocknergehäuse (1, 1') führenden Zuluftleitung (32) ein Luftfilter (34) angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in die zum Trockentunnel (1, 1') führende Zuluftleitung (32) eine Überschußluftleitung (35) einmündet, die mit einem Umge­ bungsluft aus der Umgebung der Lufttrocknungseinrichtung (11) ansaugenden Überschußgebläse (36) verbunden ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Überschußluftleitung (35) ein Wärmetauscher (20') zur Abkühlung der darin strömenden Überschußluft angeordnet ist.