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CN108139155A - 用于控制物体温度的设备以及用于对控制物体温度的设备进行控制的方法 - Google Patents

用于控制物体温度的设备以及用于对控制物体温度的设备进行控制的方法 Download PDF

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CN108139155A CN201680058345.XA CN201680058345A CN108139155A CN 108139155 A CN108139155 A CN 108139155A CN 201680058345 A CN201680058345 A CN 201680058345A CN 108139155 A CN108139155 A CN 108139155A
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Abstract

本发明涉及一种用于控制物体温度的设备，该设备特别是用于干燥被涂装的车辆车身，该设备包括：温度控制室；连接到温度控制室上的冷却区域；用于产生被控制温度的温度控制室空气的温度控制设备；控制装置；和热交换器。根据本发明规定，所述热交换器具有外部空气输入管道、与冷却区域和/或温度控制设备连接的热空气输入管道和与冷却区域连接的冷却空气输出管道，所述控制装置被设置为：借助于通过热空气输入管道输送的热空气来控制通过外部空气输入管道输送的外部空气的温度。本发明还涉及一种用于对这种设备进行控制的方法。

Description

用于控制物体温度的设备以及用于对控制物体温度的设备进 行控制的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制物体温度的、特别是用于干燥被涂装的车辆车身的设备，该设备包括：温度控制室；连接到温度控制室上的冷却区域；用于产生温度控制室空气的温度控制设备；控制装置；和热交换器。本发明还涉及一种用于对控制物体温度的设备进行控制的方法。
背景技术
下面首先参考作为物体的车辆车身描述本发明。本发明还涉及用于其它物体的设备，该物体必须在生产过程中被控制温度。术语“控制温度/温度控制/调温”被理解为引起物体温度变化。在此这可以涉及温度上升或温度下降。“被控制温度的空气/被调温的空气”或“温度控制空气/调温空气”被理解为下述的空气，其具有对于控制物体温度所需要的温度。
在汽车工业中经常加热车辆车身，以便除去车辆车身的湿气或干燥这种车辆车身的涂层。当然也可以干燥除车辆车身外的其它潮湿物体或其它物体的涂层。
术语“干燥”应包括所有在其中硬化车辆车身涂层、特别是漆的过程，这通过去除溶剂或通过涂层物质的交联或诸如此类实现。
温度控制或干燥设备大多时候是涂漆或涂装设备的一部分，关于过程控制连接在其下游并且用于干燥、烘烤和/或硬化物体上的涂层或粘合剂。这种温度控制设备基于物体大小和所需要的温度而需要非常多的能量。在实施温度控制过程之后，被控制温度的物体大多时候处于提高的温度下并且必须为了进一步加工而被冷却到易控制的温度。“易控制的温度”现在被理解为下述的温度，其中工作人员在没有其它关于温度的安全防护措施的情况下可以没有危险地处理物体。大多时候，易控制的温度指车间温度，在该车间温度下进行进一步的加工。为了降低温度可以例如输送被过滤的外部空气。根据外部温度水平，则以不同的速度冷却被涂装的物体。然而在以下情况时可能会出现问题：外部温度特别低并且例如在冰点附近或在冰点之下。因此要么会发生过于剧烈地冷却所有设置用于温度降低的冷却区域，要么所提供的体积流量过小。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于控制物体温度的设备，该设备特别是用于干燥被涂装的车辆车身，该设备具有能量优化的冷却区域。
所述目的通过根据独立权利要求1所述的用于控制物体温度的设备来实现。所述目的也通过根据独立权利要求10所述的用于对控制物体温度的设备进行控制的方法来实现。本发明的其它设计方案在相应的从属权利要求中给出。
根据本发明的用于控制物体温度的、特别是用于干燥被涂装的车辆车身的设备包括：温度控制室；连接到温度控制室上的冷却区域；用于产生调温空气的温度控制设备；控制装置；和热交换器。根据本发明规定，所述热交换器具有外部空气输入管道、与冷却区域和/或温度控制设备连接的热空气输入管道和与冷却区域连接的冷却空气输出管道。此外，所述控制装置被设置为用于，借助于通过热空气输入管道输送的热空气来控制通过外部空气输入管道输送的外部空气的温度。因此能实现将外部空气向热交换器引导并且借助于热空气控制外部空气的温度。热空气可以来源于要被输送外部空气的冷却区域本身。另选地或附加地，热空气也可以由温度控制设备形成。温度控制设备可以是下述的温度控制设备，其必定存在于用于控制物体温度的设备中，例如用于产生用于温度控制室的调温空气。温度控制设备可以例如被理解为热的后燃烧装置或用于温度控制设备的各区的调温装置。控制装置可以例如通过以下方式引起热交换器中的外部空气的温度控制，即控制装置改变来源于冷却区域的体积流量和来源于温度控制设备的体积流量之间的比例。以这种方式能够实现，以能量优化的方式冷却被从温度控制室输送到冷却区域中的物体。对此可能需要的外部空气加热可以借助于冷却区域废气在混合来源于温度控制设备的热空气的情况下进行。因此不需要来自用于控制物体温度的设备的技术供应网络的能量。
通过以下方式得出本发明的一个特别有利的改进方案，即热交换器具有旁通管道，该旁通管道将外部空气输入管道与冷却空气输出管道连接。借助于旁通管道能将外部空气围绕热交换器直接导入冷却区域中。为此，旁通管道可以具有控制阀。因此可以根据需要通过控制装置打开或关闭旁通管道。
在本发明的一个实施方式中可以规定，控制装置被设置为用于，基于外部空气的温度来操控旁通管道。因此可以在合适的温度下、像例如在相应高的外部温度下使得热交换器的功能失效并且将外部空气在没有被控制温度的情况下导入用于控制物体温度的设备的冷却区域中。而在相应更低的外部温度下热交换器可以完全实现其功能并且将外部空气调整到期望的、对于冷却区域合适的温度。可能的界限——在其中可以进行旁通管道的打开——可以例如在15℃至17℃的外部温度的范围内。
本发明的一个改进方案可以规定，调温空气是热的后燃烧的纯净气体、冷却区域废气、直接的温度控制室废气和/或通过温度控制设备控制温度的温度控制室废气。特别也可以进行所述调温空气源的混合以用于产生外部空气的合适的温度控制。
一个实施方式可以规定，用于控制物体温度的设备具有输入空气设备/送风设备，用于将输入空气输送到冷却区域，其中，送风设备与热交换器的冷却空气输出管道连接。在送风设备中可以例如进行对要输送到冷却区域的外部空气的过滤以及必要时进行冷却。
在此可以规定，送风设备具有鼓风机和/或过滤器。
在本发明的一个改进方案中，热交换器可以被设计为板式热交换器。这种结构形式能够实现在两个气态介质之间的良好的热传导且同时实现了流动控制的成本有利的实施方式和灵活的设计方案。
在一个实施方式中可以规定，热交换器具有调温空气输出管道，通过该调温空气输出管道能排出被输送到热交换器的调温空气。
根据本发明的用于对控制物体温度的设备进行控制的方法可以应用在下述的设备中，该设备包括：温度控制室；连接到温度控制室上的冷却区域；用于产生被控制温度的温度控制室空气的温度控制设备；和热交换器。该设备特别可以是如上面在不同实施方式和改进方案中所描述的设备。所述热交换器具有外部空气输入管道、与冷却区域和温度控制设备连接的热空气输入管道和与冷却区域连接的冷却空气输出管道。所述方法包括以下步骤：确定外部空气的温度；调节能通过热交换器控制温度的、经过冷却空气输出管道的外部空气体积流量；和基于外部空气的温度来调节在从冷却区域流入热交换器中的体积流量与从温度控制设备流入热交换器中的体积流量之间的体积流量比例。所述方法因此能够以成本有利的和简单的方式实现根据外部空气的温度合适地进行外部空气体积流量的温度控制。
根据本发明的方法的一个改进方案可以规定，基于外部空气的温度使得外部空气体积流量围绕热交换器经过旁通管道转向。例如可以在一个实施方式中规定，转向的步骤包括在阈值温度下的完全转向。因此可以根据外部温度的水平将外部空气经过热交换器或在热交换器旁边导入用于控制物体温度的设备的冷却区域中。例如在超过外部空气的阈值时可以将外部空气完全经过旁通管道在不流经热交换器的情况下导入冷却区域中。这种阈值温度可以例如处于15℃至17℃的范围内。
附图说明
下面根据附图详细说明本发明的一个实施例，该附图示出用于车辆车身的干燥器的示意图。
具体实施方式
唯一的附图以示意图示出根据本发明的形式为干燥器100的用于控制物体温度的设备的一个实施方式。干燥器100具有热绝缘的干燥器壳体102，在该干燥器壳体中安装有干燥器室104。在干燥器室104上连接冷却区域106。在干燥器100中例如在涂装过程之后加热机动车车身108，以便干燥机动车车身108或被涂覆到机动车车身上的涂层或粘合层。如果在此或者在下面提到“干燥”，那么这表示所有在其中可以使得车辆车身的涂层、特别是漆硬化的过程。这可以例如通过去除水或溶剂或通过涂层物质的交联实现。
在干燥器室104中，机动车车身108在通道中借助于这里未详细描述的输送系统110输送穿过并且在发生在干燥器室104中的干燥过程之后的干燥过程之后到达冷却区域106中，在该冷却区域中将被控制温度的物体、这里也就是说机动车车身108重新调整到可控制的温度。
为了实现这种冷却过程，为冷却区域106提供外部空气112。例如从干燥器100的外部区域提取的外部空气112通过外部空气输入管道114输送到热交换器116。
热交换器116在当前的实施方式中被设计为板式热交换器。然而除了板式热交换器的特别有利的结构形式之外当然也可以实现另外的结构形式、像例如螺旋式热交换器。通过外部空气输入管道114输送过来的并且借助于控制阀115关于其体积流量可控的外部空气112被经过热交换器116输送到冷却空气输出管道118中。在热交换器116中进行从热交换器116到外部空气112的热传递。为此，热交换器116具有第一热空气输入管道120以及第二热空气输入管道122。第一热空气输入管道120将例如可以在热的后燃烧中产生的纯净气体124输送到热交换器116。借助于废气鼓风机123将冷却区域废气126从冷却区域106通过冷却区域废气管道121输送至第二热空气输入管道122并且输入热交换器116中。第一热空气控制阀128控制纯净气体体积流量，该纯净气体体积流量到达热交换器116中。第二热空气控制阀130和废气鼓风机123共同地或相对于该废气鼓风机备选地对到达热交换器116中的冷却区域废气体积流量进行控制。在流过热交换器116之后，热空气通过调温空气输出管道132例如被导出到外部环境。除了将纯净气体124和冷却区域废气126输送至热交换器116的可能性之外，分别还存在将纯净气体124和冷却区域废气126导出到外部环境的可能性。纯净气体124可以通过纯净气体输出管道134输出到外部环境，冷却区域废气126可以通过冷却区域废气管道136输出到外部环境，这分别通过控制阀135、137控制。
在外部空气输入管道114中朝向热交换器116的方向设有第一旁通分支138，旁通管道140在该第一旁通分支138处分支。旁通管道140桥接热交换器116并且在第二旁通分支142处通入冷却空气输出管道118中。旁通管道140具有旁通控制阀144，该旁通控制阀可以封闭和开启旁通管道140。冷却空气输出管道118具有另一个分支146，从冷却区域废气管道136分支的管道148借助于控制阀150通入所述另一个分支中。
冷却空气输出管道118通入送风设备152中，在其中布置有过滤器154，还可能布置有冷却装置(未示出)以及输入空气鼓风机156。借助于输入空气鼓风机156将被控制温度的外部空气118通过冷却区域输入管道158输送到冷却区域106。
干燥器100具有控制装置160。为了使得附图保持清楚，没有标出各个控制线路。控制装置160与控制阀115，128，130，135，137，150，144以及鼓风机123，156连接并且根据整体设备的设计方案来操控。因此能够例如以机动方式操控单独的或所有控制阀。同样地，鼓风机可以关于转速是可控的或可调的。此外，在外部空气输入管道114和第二热空气输入管道122中设有温度传感器162，164，在冷却区域废气管道121以及冷却区域输入管道158中设有体积流量传感器166，168，所述传感器将相应的数据传输到控制装置160。
在运行中，干燥器100以如下方式工作：
从冷却区域106通过冷却区域废气管道121提取冷却区域废气126，冷却区域废气126的温度通过传感器164确定并且冷却区域废气126的产生的体积流量通过体积流量传感器166确定并且通知给控制装置160。
从冷却区域106提取的空气体积的第一部分可能通过管道148作为循环空气重新输送到冷却区域106。这可能特别在启动运行中是有利的。第二部分通过冷却区域废气管道136输送到外部环境。第三部分可以通过第二热空气输入管道122输送到热交换器116并且在那里被用于加热通过外部空气输入管道114输送的外部空气112。被输出到循环空气的第二部分冷却区域废气126必须通过新鲜空气输送来重新补充。控制装置160通过温度传感器162确定外部空气112的温度。如果外部空气112的被确定的温度低于限值，例如小于或等于17℃，则要输送的外部空气112通过外部空气输入管道114输送到热交换器116并且在那里被加热。在较低的外部温度下，例如当小于或等于15℃时，向热交换器116除了冷却区域废气126之外还附加地通过第一热空气输入管道120输送纯净气体124。来源于热的后燃烧的纯净气体具有在150℃的范围内的相对较高的温度并且可以和下述的体积流量混合，即外部空气112在对流中被板式热交换器116加热到大约17℃。以该温度，外部空气112通过热交换器116的冷却空气输出管道118输送到送风设备152并且在进一步过程中通过冷却区域输入管道158输送到冷却区域106。到冷却区域106的进入体积流量通过体积流量传感器168确定。在该运行模式中，控制阀115在外部空气输入管道114中被打开，旁通控制阀144被关闭。外部空气112的加热因此借助于冷却区域废气126在混入纯净气体124的情况下进行，而不需要来自干燥器100的技术供应网络的用于加热的能量。
在外部空气温度高于17℃时，旁通控制阀144被打开并且控制阀115在外部空气输入管道114中被关闭。外部空气112在该运行模式中围绕热交换器116被直接输送到冷却空气输出管道118中并且进而输送到送风设备152。不通过热交换器116进行加热，从而能实现进一步的能量节约。
在运行中可能在示例性的设备处例如出现以下体积流量比例：
在纯净气体输出管道134处可以导出的是10000m3/h到12000m3/h，在调温空气输出管道处可以导出的是直至62000m3/h，在冷却区域废气管道处可以导出的是直至60000m3/h。通过热交换器116的冷却空气输出管道118可以将直至60000m3/h输送到送风设备152并且因此也输送到冷却区域106。相应地可以通过废气管道121导出直至60000m3/h并且通过第二热空气输入管道122输送到热交换器。本发明规定，可以通过第一热空气输入管道120将直至2000m3/h输送到热交换器。纯净气体124具有例如150℃的温度，而冷却区域废气126的温度大约为30℃至50℃。被输送到冷却区域的外部空气应该在冷却区域输入管道158中具有大约为17℃至35℃的温度。
通过能量优化的新鲜空气加热，车辆车身108的冷却可以几乎仅通过新鲜空气112实现。在冷却区域106中没有或几乎没有聚集冷凝物，这是因为通过输入空气/废气运行没有或几乎没有循环空气流通并且因此没有发生浓缩/富集(Anreicherung)。同时可以省去具有相应的控制费用、敷设管道费用和绝缘费用，以及若非如此必须使用的调温装置。

Claims (12)

1.一种用于控制物体温度(108)的设备(100)，该设备特别是用于干燥被涂装的车辆车身，该设备包括：
a)温度控制室(104)和连接到温度控制室上的冷却区域(106)，
b)用于产生调温空气的温度控制设备，
c)控制装置(160)，和
d)热交换器(116)，
其特征在于，
e)所述热交换器(116)具有外部空气输入管道(114)、与冷却区域(106)和/或温度控制设备连接的热空气输入管道(120，122)、以及与冷却区域(106)连接的冷却空气输出管道(118)，并且
f)所述控制装置(160)被设置为：借助于通过热空气输入管道(120，122)输入的热空气(124，126)来控制通过外部空气输入管道(114)输入的外部空气(112)的温度。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，热交换器(116)具有旁通管道(140)，该旁通管道将外部空气输入管道(114)与冷却空气输出管道(118)连接。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，旁通管道(140)具有控制阀(144)。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其中，控制装置(160)被设置为：基于外部空气(112)的温度来操控旁通管道(140)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，热空气是热的后燃烧的纯净气体(124)、冷却区域废气(126)、直接的温度控制室废气和/或通过温度控制设备控制温度的温度控制室废气。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述设备具有用于将输入空气输送到冷却区域(106)的送风设备(152)，其中，送风设备(152)与热交换器(116)的冷却空气输出管道(118)连接。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，送风设备(152)具有鼓风机(156)和/或过滤器(154)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，热交换器被设计为板式热交换器(116)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，热交换器(116)具有调温空气输出管道(132)，通过该调温空气输出管道能排出被输送到热交换器(116)的热空气(124，126)。
10.一种用于对控制物体温度的设备进行控制的方法，其中，该设备包括：温度控制室；连接到温度控制室上的冷却区域；用于产生被控制温度的温度控制室空气的温度控制设备；和热交换器，所述热交换器具有外部空气输入管道、与冷却区域和温度控制设备连接的热空气输入管道，以及与冷却区域连接的冷却空气输出管道，其中，所述方法包括以下步骤：
a)确定外部空气的温度；
b)调节经过冷却空气输出管道的外部空气体积流量，所述外部空气体积流量能通过热交换器控制温度；和
c)基于外部空气的温度来调节从冷却区域流入热交换器中的体积流量与从温度控制设备流入热交换器中的体积流量之间的体积流量比例。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法包括以下步骤：基于外部空气的温度使得外部空气体积流量经过旁通管道围绕热交换器转向。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，转向步骤包括在阈值温度时的完全转向。
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