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Die Erfindung betrifft eine Konditioniervorrichtung zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums zu einem konditionierten gasförmigen Prozessmedium, mit
- a) einer Eingangs-Anschlusseinheit und einer Ausgangs-Anschlusseinheit, zwischen denen ein Strömungsweg für gasförmiges Medium mit einer oder mehreren Konditionierungsstufen ausgebildet ist, von denen wenigstens eine einen Wärmetauscher umfasst;
- b) der Wärmetauscher eine Wärmetauscherkammer aufweist, in welcher ein Wärmetauscherelement zumindest teilweise untergebracht ist und welcher zu konditionierendes gasförmiges Medium zuführbar ist, wobei es bei dem Wärmetauscher empfindliche Materialbereiche gibt, welche durch das gasförmige Medium geschädigt werden können.
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Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums sowie eine Anlage und ein Verfahren zum Behandeln von Werkstücken.
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Konditioniervorrichtungen der eingangs genannten Art werden zum Beispiel in der Automobilindustrie in Anlagen zum Behandeln von Fahrzeugkarosserien und dort insbesondere bei Behandlungskabinen eingesetzt, in denen beschichtete Fahrzeugkarosserien im Rahmen eines Lackierprozesses behandelt werden. Hierzu zählen insbesondere Lackierkabinen, aber auch zum Beispiel Abdunstkabinen, Kühlkabinen und Trockner, mit jeweils einem Behandlungstunnel.
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Bei solchen Behandlungskabinen wird die Tunnelluft umgewälzt und hierzu als zu konditionierendes gasförmiges Medium aus dem Behandlungstunnel abgeführt und nach einer Konditionierung in einer Konditioniervorrichtung dem Behandlungstunnel als konditioniertes Prozessmedium wieder zugeführt. Die Tunnelluft enthält jedoch aggressive Bestandteile, die beim Behandeln der Fahrzeugkarosserien freigesetzt werden. In einer Konditioniervorrichtung durchläuft die entnommene Tunnelluft unterschiedliche Konditionierungsstufen, in denen unter anderem aggressive Bestandteile entfernt und die Feuchtigkeit und Temperatur der Tunnelluft eingestellt werden. Letzteres erfolgt über Wärmetauscher.
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Wärmetauscher weisen jedoch empfindliche Bereiche auf, die durch die aggressiven Bestandteile der Tunnelluft geschädigt werden können, bevor diese aus der Tunnelluft entfernt sind. Solche empfindlichen Bereiche liegen insbesondere an Rohrverbindungsstellen des Wärmetauschers vor, die meist gelötet sind.
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Bauteile, die durch die aggressiven Bestandteile der Tunnelluft angegriffen werden, müssen daher häufig bereits nach kurzer Betriebszeit ausgetauscht werden, was die Kosten in die Höhe treibt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Konditioniervorrichtung und ein Verfahren zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums sowie eine Anlage und ein Verfahren zum Behandeln von Werkstücken bereitzustellen, welche diesen Gedanken Rechnung trägt.
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Diese Aufgabe wird bei einer Konditioniervorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, das
- c) ein Wärmetauscher-Schutzsystem vorgesehen ist, mittels welchem solche empfindlichen Bereiche des Wärmetauschers mit einem Schutzgas beaufschlagbar sind.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass hierdurch ein effektiver Schutz von solchen empfindlichen Bereichen eines Wärmetauschers erreicht werden kann. Als Schutzgas kommen grundsätzlich alle Gase in Frage, welche wirtschaftlich tragbar sind und keine unerwünschten Eigenschaften haben. Beispielsweise können aus externen Quellen Druckluft, aber auch Inertgase wie Stickstoff oder Kohlendioxid verwendet werden. Die vorhandenen Ressourcen werden gut genutzt, wenn Gas aus der Konditioniervorrichtung genutzt wird; hierauf wird weiter unten eingegangen.
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Als einfachste Variante könnte das Schutzgas direkt über beispielsweise eine oder mehrere Düsen auf empfindliche Bereiche des Wärmetauschers geblasen werden. Effektiver ist es jedoch, wenn das Wärmetauscher-Schutzsystem wenigstens ein Schutzgehäuse umfasst, welche einen oder mehrere empfindliche Bereiche des Wärmetauschers umgibt und welchem Schutzgas über eine Schutzgasleitung zuführbar ist.
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Besonders ressourcenschonend ist es, wenn die Schutzgasleitung derart an den Strömungsweg oder stromab der letzten Konditionierungsstufe angeschlossen ist, dass als Schutzgas dienendes teilkonditioniertes Gas oder Prozessmedium aus der Konditioniervorrichtung in das Schutzgehäuse förderbar ist.
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Vorteilhaft weist das Schutzgehäuse wenigstens einen Schutzgas-Auslass auf, durch welchen Schutzgas nach Durchströmen des Schutzgehäuses in die Wärmetauscherkammer strömen kann. Auf diese Weise wird das Schutzgas in der Konditioniervorrichtung gleichsam umgewälzt und kann so wieder zum konditionierten Prozessmedium beitragen.
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Damit der Volumenstrom des Schutzgases eingestellt werden kann, ist es günstig, wenn in der Schutzgasleitung ein Schutzgasgebläse und/oder ein Einstellventil angeordnet sind.
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Ein derartiges Wärmetauscher-Schutzsystem kann besonders wirksam eingesetzt werden, wenn empfindliche Bereiche des Wärmetauschers durch Rohrverbindungsstellen gebildet sind, an denen Rohre oder Rohrabschnitte des Wärmetauschers fluiddicht miteinander verbunden sind.
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Besonders gut wirkt die Schutzgasbeaufschlagung, wenn an Rohrverbindungsstellen Rohre oder Rohrabschnitte des Wärmetauschers miteinander verschweißt oder durch Weichlöten oder Hartlöten miteinander verlötet sind. Eine Verbindung kann auch durch Kleben oder dergleichen erfolgen. Solche Verbindungsstellen können effektiv geschützt werden.
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Wenn mehrere Konditionierungsstufen vorhanden sind, die einen Wärmetauscher umfassen, ist es günstig, wenn diese Wärmetauscher in das Wärmetauscher-Schutzsystem eingebunden sind.
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Die oben genannte Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums dadurch gelöst, dass eine Konditioniervorrichtung mit einigen oder allen der erläuterten Merkmale verwendet wird.
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Bei einer Anlage zum Behandeln von Werkstücken wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass sie eine Konditioniervorrichtung mit einigen oder allen der erläuterten Merkmale umfasst.
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Bei einem Verfahren zum Behandeln von Werkstücken wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Werkstücke in einer Anlage mit einigen oder allen der oben zu Anlage erläuterten Merkmale behandelt werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
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1 einen Längsschnitt einer Behandlungseinrichtung zum Behandeln von Fahrzeugkarosserien mit einem Behandlungstunnel, dem mittels einer Luftversorgungseinrichtung konditionierte Prozessluft zugeführt wird, welche mittels einer Konditioniervorrichtung konditioniert wurde, wobei die Konditioniervorrichtung mindestens einen Wärmetauscher mit einer Wärmetauscherschlange umfasst;
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2 einen Längsschnitt einer abgewandelten Konditioniervorrichtung;
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3 eine Detailansicht eines Teils eines Wärmetauscher-Schutzsystems nach den 8 bis 11 am Beispiel eines Wärmetauschers, wobei außerdem eine Steuereinrichtung gezeigt ist;
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4 den Wärmetauscher nach 3 in einer Draufsicht;
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5 eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Wärmetauschers;
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6 eine Detailansicht eines Ausschnitts des Wärmetauschers von 5;
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7 eine Detailansicht eines Plattenwärmetauschers mit einem Wärmetauscher-Schutzsystem
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8 einen Längsschnitt der Konditioniervorrichtung nach 1 mit einem Strömungs-Layout des Wärmetauscher-Schutzsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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9 einen Längsschnitt der Konditioniervorrichtung nach 1 mit Strömungs-Layout des Wärmetauscher-Schutzsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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10 einen Längsschnitt der Konditioniervorrichtung nach 2 mit Strömungs-Layout des Wärmetauscher-Schutzsystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
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11 einen Längsschnitt der Konditioniervorrichtung nach 2 mit einem Strömungs-Layout des Wärmetauscher-Schutzsystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
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12 ein Anlagenkonzept zum Behandeln von Fahrzeugkarosserien mit zwei parallel angeordneten Behandlungstunneln mit jeweils einer Konditioniervorrichtung, welche miteinander verbunden sind;
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13 ein abgewandeltes Anlagenkonzept zum Behandeln von Fahrzeugkarosserien mit zwei parallel angeordneten Behandlungstunneln mit jeweils einer Konditioniervorrichtung, welche miteinander verbunden sind.
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Zunächst wird auf die 1 und 2 Bezug genommen, welche zwei unterschiedlich konzeptionierte Konditioniervorrichtungen 10.1 und 10.2 zum Konditionieren eines gasförmigen Mediums 12 zu einem konditionierten gasförmigen Prozessmedium 14 zeigen. Allgemein wird nachfolgend von einer Konditioniervorrichtung 10 gesprochen.
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Ein solches gasförmiges Medium 12 kann beispielsweise ein Abgas enthalten, welches bei einem Arbeitsprozess entsteht. Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das gasförmige Medium 12 beispielhaft zumindest teilweise Abluft 16 die in einer Behandlungseinrichtung 18 mit einer Behandlungskabine 20 einer insgesamt mit 22 bezeichneten Anlage zum Behandeln von Werkstücken 24 entsteht.
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Als Beispiel für Werkstücke 24 sind jeweils Fahrzeugkarosserien gezeigt. Bei den Werkstücken 24 kann es sich aber auch um andere Werkstücke und insbesondere um Anbau- oder Aufbauteile von Fahrzeugkarosserien wie Stoßfänger, Seitenspiegel oder dergleichen handeln. Kleinere Werkstücke 24 können gegebenenfalls auf einem nicht eigens gezeigten Werkstückträger angeordnet werden.
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Die Behandlungskabine 20 der Behandlungseinrichtung 18 begrenzt einen Arbeitsraum in Form eines Behandlungstunnels 26 mit einem Tunneleingang 26a und einen Tunnelausgang 26b, durch den die zu behandelnden Werkstücke 24 mittels eines Fördersystems 28 hindurch gefördert werden, wie es an und für sich bekannt ist und auf welches nicht weiter eingegangen werden muss.
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Der Behandlungstunnel 26 weist einen Luftauslass 30 und einen Lufteinlass 32 auf, zwischen denen die Konditioniervorrichtung 10 angeordnet ist, so dass Abluft 16 aus dem Behandlungstunnel 26 angesaugt, durch die Konditioniervorrichtung 10 gefördert und nach erfolgter Konditionierung dem Behandlungstunnel 26 wieder als Prozessluft 34 in einem Kreislauf zugeführt werden kann. Die zurückgegebene Prozessluft 34 wird in an und für sich bekannter Art und Weise über nicht eigens dargestellte Düsen auf die zu behandelnden Werkstücke 24 geführt.
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Auf diese Weise ist es möglich, in dem Behandlungstunnel 26 die für eine effektive Behandlung erforderliche Temperatur und Behandlungsbedingungen aufrechtzuerhalten. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann der Behandlungstunnel 26 auch in mehrere Tunnelabschnitte unterteilt sein, welche jeweils einen gesonderten Luftauslass und Lufteinlass aufweisen, die mit der Konditioniervorrichtung 10 verbunden sind. Gegebenenfalls kann auch jedem vorhandenem Tunnelabschnitt eine eigene Konditioniervorrichtung 10 zugeordnet sein, so dass in jedem Tunnelabschnitt unterschiedliche Temperaturen und Behandlungsbedingungen eingestellt werden können, wie dies jeweils für den Behandlungsvorgang am günstigsten ist.
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Die Konditioniervorrichtung 10 umfasst eine Eingangs-Anschlusseinheit 36 und eine Ausgangs-Anschlusseinheit 38, zwischen denen ein Strömungsweg für gasförmiges Medium 12 mit mehreren Konditionierungsstufen 40 ausgebildet ist, und mehrere zwischen den Konditionierungsstufen 40 angeordnete Strömungskammern 42. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 sind beispielhaft sechs Konditionierungsstufen 40 vorhanden, die eine Vorheizeinrichtung 40.1, eine erste Filtereinrichtung 40.2, eine Kühlungseinrichtung 40.3, eine Nachheizeinrichtung 40.4, eine Befeuchtungseinrichtung 40.5 und eine zweite Filtereinrichtung 4.60 umfassen.
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Die Konditioniervorrichtung 10 umfasst eine Zuführleitung 48 für zu konditionierendes gasförmiges Medium 12, welche in die Eingangs-Anschlusseinheit 36 mündet und eingangsseitig mit dem Luftauslass 30 der Behandlungseinrichtung 18 verbunden ist. In der Zuführleitung 48 ist ein Ventil 50 angeordnet, so dass der Volumenstrom der Abluft 16 zur Eingangs-Anschlusseinheit 36 eingestellt werden kann.
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Die Abluft 16 strömt in der Eingangs-Anschlusseinheit 36 zunächst in eine Eingangskammer 52. Die Eingangs-Anschlusseinheit 36 der Konditioniervorrichtung 10 ist außerdem mit einer Frischluftleitung 54 verbunden, über welche Frischluft 56 aus einer Frischluftquelle 58 in die Eingangskammer 52 geführt werden kann. In der Frischluftleitung 54 ist ein Ventil 56 angeordnet, so dass auch der Volumenstrom der Frischluft 56 zur Eingangs-Anschlusseinheit 36 eingestellt werden kann. Zum Konditioniervorgang für das gasförmige Medium 12, d.h. vorliegende die Abluft 16 aus dem Behandlungstunnel 26 zählt folglich auch, dass dem gasförmigen Medium 12 ein Anteil eines Zumischgases, im vorliegenden Fall also ein Anteil an Frischluft 56, zugemischt wird. Die Konditioniervorrichtung 10 wird folglich in der Regel immer von einem Gemisch aus dem gasförmigen Medium 12 und Frischluft 56 durchströmt; der Einfachheit halber wird im Weiteren dennoch nur von dem gasförmigen Medium 12 gesprochen.
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Von der Ausgangs-Anschlusseinheit 38 der Konditioniervorrichtung 10 führt eine Prozessmediumleitung 62 mit einem Ventil 64 zum Lufteinlass 32 der Behandlungseinrichtung 18. Außerdem führt eine Neben-Prozessmediumleitung 66 mit einem Ventil 68 von der Ausgangs-Anschlusseinheit 38 ab.
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Bei der in 1 gezeigten Konditionierungsvorrichtung 10.1 sind nach der Eingangskammer 52 die Konditionierungsstufen 40 in Strömungsrichtung in der Abfolge Vorheizeinrichtung 40.1, erste Filtereinrichtung 40.2, Kühlungseinrichtung 40.3, Nachheizeinrichtung 40.4, Befeuchtungseinrichtung 40.5 und zweite Filtereinrichtung 40.6 angeordnet, wobei sich das Gebläse 46 zwischen der Befeuchtungseinrichtung 40.5 und der zweiten Filtereinrichtung 40.6 befindet. Allgemein ausgedrückt, ist das Gebläse 46 dort ausgangsseitig der Konditioniervorrichtung 10 angeordnet; es kann bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung auch stromab der letzten Konditionierungsstufe 40, d.h. vorliegend stromab der zweiten Filtereinrichtung 40.6 angeordnet sein. Alle Konditionierungsstufen sind dort in Reihe angeordnet, so dass sie aufeinanderfolgend von dem gesamten gasförmigen Medium 12 durchströmt werden.
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Bei der in 2 gezeigten Konditionierungsvorrichtung 10.2 ist das Gebläse 46 in der Eingangskammer 52 angeordnet. Allgemein ausgedrückt ist das Gebläse 46 dort eingangsseitig der Konditioniervorrichtung 10 angeordnet; es kann bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung auch stromauf der Eingangskammer 52 angeordnet sein. Dann folgen die Vorheizeinrichtung 40.1, die erste Filtereinrichtung 40.2, die Nachheizeinrichtung 40.4 in Reihe, so dass das gasförmige Medium 12 diese Konditionierungsstufen 40 vollständig durchströmt. Die Kühlungseinrichtung 40.3 und die Befeuchtungseinrichtung 40.5 sind in Strömungsrichtung hinter der Nachheizeinrichtung 40.4, dort jedoch parallel angeordnet, so dass das der Strom des gasförmige Mediums 12 nach der Nachheizeinrichtung 40.4 aufgeteilt wird und ein Teilstrom 70.1 des gasförmigen Mediums 12 durch die Kühlungseinrichtung 40.3 und ein Teilstrom 70.2 des gasförmigen Mediums 12 durch die Befeuchtungseinrichtung 40.5 strömt. Hiernach werden die Teilströme 70.1, 70.2 wieder in einer Misch-Strömungskammer 42a vereinigt und das gasförmige Medium 12 strömt durch die zweite Filtereinrichtung 40.6 zur Ausgangs-Anschlusseinheit 38 der Konditionierungsvorrichtung 10.2. Stromauf und stromab der Nachheizeinrichtung 40.4 im Teilstrom 70.2 ist jeweils eine Strömungskammer 42 vorgesehen.
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Die Vorheizeinrichtung 40.1, die Kühlungseinrichtung 40.3 und die Nachheizeinrichtung 40.4 dienen zum Temperieren des gasförmigen Mediums 12 und sind als Wärmetauscher 72 konzipiert, wie es in den 3 und 4 beispielhaft veranschaulicht ist.
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Der Wärmetauscher 72 umfasst eine von einem Gehäuse 74 begrenzte Wärmetauscherkammer 76, in welcher ein Wärmetauscherelement in Form einer insgesamt mit 78 bezeichneten Wärmetauscherschlange untergebracht ist.
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Die Wärmetauscherschlange 78 umfasst ein Zuströmrohr 80 und ein nur in 4 zu erkennendes Abströmrohr 82 für ein Wärmetauschermedium 84, das gasförmig oder flüssig sein kann. Das Zuströmrohr 80 und das Abströmrohr 82 sind durch mehrere Wärmetauscherrohre 86 miteinander verbunden, die im Abstand voneinander angeordnet sind. Allgemein ist ein Wärmetauscherelement ein Bauteil eines Wärmetauschers, welches von Wärmetauschermedium 84 durchströmbar ist.
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Die Wärmetauscherrohre 86 haben einen mäanderförmigen Verlauf und umfassen hierzu in einer gemeinsamen Ebene zueinander parallel verlaufende Rohrabschnitte 88, von denen alternierend jeweils zwei benachbarte Enden durch ein Verbindungsrohr in Form eines U-Rohrs 90 miteinander verbunden sind. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst jedes Wärmetauscherrohr 86 vier parallel Rohrabschnitte 88 und drei U-Rohre 90. Das Wärmetauschermedium 84 wird dem Zuströmrohr 80 zugeführt und strömt von dort durch die Wärmtauscherrohre 86 in das Abströmrohr 82, über welche das Wärmetauschermedium 84 dann abgeführt und seiner eigenen Konditionierung zugeführt wird.
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Das Zuströmrohr 80, das Abströmrohr 82, die Rohrabschnitte 88 und die U-Rohre 90 sind in der Regel aus Kupfer und an den jeweiligen Rohrverbindungsstellen, von denen nur einige mit 92 bezeichnet sind, in an und für sich bekannter Weise fluiddicht miteinander verbunden. Die Rohre können beispielsweise durch Weichlöten oder Hartlöten verlötet sein, wobei entsprechend ebenfalls an und für sich bekannte Weichlote oder Hartlote verwendet werden. Gegebenenfalls können die Rohrverbindungsstellen 92 auch durch Schweißen ausgebildet sein, beispielsweise, wenn die Rohre des Wärmetauscher 72 aus Edelstahl gefertigt sind.
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Das Gehäuse 74 weist einen Einlass 94 und einen Auslass 96 für das gasförmige Medium 12 auf, die nur in 4 bezeichnet sind, so dass das zu temperierende gasförmige Medium 12 die Wärmetauscherkammer 76 durchströmen und dabei die Wärmetauscherrohre 86 überströmen kann, so dass es in üblicher Art und Weise zu dem gewünschten Temperaturaustausch am gasförmigen Medium 12 kommen kann.
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In 5 ist ein abgewandelter Wärmetauscher 72 gezeigt, bei dem das Zuströmrohr 80 und das Abströmrohr 82 nicht über mehrere, sondern über jeweils ein Verbindungsrohr in Form eines 90°-Bogenrohres 98 an Rohrverbindungsstellen 92 über ein einziges Wärmetauscherrohr 86 miteinander verbunden sind, welches eine größere Anzahl von parallelen Rohrabschnitten 88 definiert als die Wärmetauscherrohre 86 des Wärmetauschers 72 nach den 3 und 4. Die Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums 12 senkrecht zur Ebene, die durch die Rohrabschnitte 88 definiert ist, ist in 5 durch mehrere Pfeile veranschaulicht.
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Wie eingangs erläutert wurde, definieren insbesondere die Rohrverbindungsstellen 92 bei Wärmetauscherschlangen 78 empfindliche Materialbereiche, die durch das gasförmige Medium 12 geschädigt werden können. Die Abluft 16 aus dem Behandlungstunnel 26, welche die Konditioniervorrichtung 10 durchströmt, führt aggressive Bestandteile mit sich, welche die Rohrverbindungsstellen 92 der Wärmetauscherschlange 78 angreifen und die Dichtigkeit des Systems gefährden.
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Um diesen schädlichen Einfluss zu verringern und im Idealfall auszuschalten, ist ein Wärmetauscher-Schutzsystem 100 vorgesehen. Dieses umfasst ein oder mehrerer Schutzgehäuse 102, welche jeweils eine Schutzkammer 104 begrenzen und welche einen oder mehrere solcher empfindlicher Bereiche, d.h. beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein oder mehrere der Rohrverbindungsstellen 92, umgeben. Jedes Schutzgehäuse 102 hat einen Schutzgas-Einlass 106. Der Schutzgas-Einlass 106 ist mit einem Ausgangsanschluss 108a einer Schutzgasleitung 108 verbunden, die nicht in allen Figuren gezeigt ist und über welche der Schutzkammer 104 ein Schutzgas 110 zugeführt werden kann. An ihrem von dem Schutzgas-Einlass 106 abliegenden Ende hat die Schutzgasleitung 108 einen Eingangsanschluss 108b. Wenn mehrere Schutzgehäuse 102 vorhanden sind, wie es in 3 der Fall ist, kann jedes Schutzgehäuse 102 mit einer gesonderten Schutzgasleitung 108 verbunden sein oder die Schutzgasleitung 108 verzweigt in eine Anzahl von Verteilungsarmen 108c, von denen jeder zu einem Schutzgehäuse 102 führt; letzteres ist in 3 am Beispiel von zwei Schutzgehäusen 102 und zwei Verteilungsarmen 108c der Schutzgasleitung 108 gezeigt.
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Als übergeordneter Gedanke können empfindliche Bereiche des Wärmetauschers 72 mittels des Wärmetauscher-Schutzsystems 100 mit dem Schutzgas 110 beaufschlagt werden.
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Durch diese Maßnahme kann ein Kontakt der empfindlichen Bereiche mit anderen Medien unterbunden werden.
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Das Schutzgehäuse 102 weist mehrere Durchgangsöffnungen 112 auf, durch welche sich die Rohrabschnitte 88 der Wärmetauscherschlange 78 hindurch erstrecken, so dass deren Verbindungsrohre, d.h. vorliegend die U-Rohre 90 und/oder das 90°-Bogenrohr 98 und vor allem die Rohrverbindungsstellen 92 innerhalb des Schutzgehäuses angeordnet sind. 6 veranschaulicht dieses Konzept am Beispiel des Wärmetauschers 72 gemäß 5.
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Diese Durchgangsöffnungen 112 sind gegen die Rohrabschnitte 88 nicht abgedichtet oder starr mit diesen verbunden. Dies trägt möglichen Wärmeausdehnungen der Bauteile Rechnung, durch welche es ansonsten zu Materialspannungen kommen könnte. Vielmehr verbleibt zwischen den Durchgangsöffnungen 112 und den Rohrabschnitten 88 ein Ringspalt 114, durch welchen hindurch das Schutzgas 110 nach Durchströmen des Schutzgehäuses 102 in die Wärmetauscherkammer 76 des Wärmetauschers 72 einströmen kann, wo es sich mit dem dort strömenden gasförmigen Medium 12 vermischt. Die Durchgangsöffnungen 112 des Schutzgehäuses 102 bzw. die Ringspalte 114 bilden auf diese Weise Schutzgas-Auslässe des Schutzgehäuses 102. Wenn eine abdichtende Verbindung oder zumindest weitgehend abdichtende Verbindung zwischen dem Schutzgehäuse 102 und den Rohrabschnitten 88 möglich ist, hat das Schutzgasgehäuse 102 einen oder mehrere separate Schutzgas-Auslässe. Alternativ kann auch ohne weitere Auslässe ein statischer Druck in dem Schutzgehäuse 102 aufrechterhalten werden.
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In 7 ist nochmals ein abgewandelter Wärmetauscher 72 gezeigt, der als Platten-Wärmetauscher 116 konzipiert ist und als Wärmetauscherelemente mehrere von Wärmetauschermedium 84 durchströmbare Wärmetauscherplatten 118 umfasst, die über Verbindungsrohre 120 fluidisch miteinander sowie eingangsseitig mit dem Zuströmrohr 80 und ausgangsseitig mit dem Abströmrohr 82 verbunden sind. Bei jedem Verbindungsrohr 120 gibt es an jedem Ende eine Verbindungsstelle 92. In diesem Fall ist für jedes Verbindungsrohr 120 ein Schutzgehäuse 102 mit einem Schutzgas-Einlass 106 vorhanden, wobei neben jeder Verbindungsstelle 92 eine Durchgangsöffnung 112 des Schutzgehäuses 102 vorhanden ist, durch welche ein jeweiliges Verbindungsrohr 120 an beiden Enden des Schutzgehäuses 102 aus dem zugehörigen Schutzgehäuse 102 austritt. Bei dieser Ausbildung verbleibt zwischen einer Wärmetauscherplatte 118, dem damit verbundenen Verbindungsrohr 120 und dem Schutzgehäuse 102 ein Ringspalt 122, durch welchen Schutzgas 110 aus dem Schutzgehäuse 102 heraus und in die Wärmetauscherkammer 76 hinein strömen kann.
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Insgesamt wirkt das Schutzgas 110 als Sperrgas, im Falle von Luft also als Sperrluft, gegen das gasförmige Medium 12 in der Wärmetauscherkammer 76. Als Schutzgas 110 des Wärmetauscher-Schutzsystems 100 dient konditioniertes Prozessmedium 14 oder teilkonditioniertes Gas aus der Konditioniervorrichtung 10. Teilkonditioniertes Gas ist Gas, welches der Konditioniervorrichtung 10 entnommen wird, bevor es in die Prozessmediumleitung 62 einströmt, wobei dieses Gas derart konditioniert ist, dass es empfindliche Bereiche des Wärmetauschers 72 nicht mehr oder zumindest weniger als das gasförmige Medium 12 schädigen kann.
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Die 8 bis 10 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele für ein Strömungs-Layout des Wärmetauscher-Schutzsystems 100, wobei in den 8 bis 10 nur die Grundkomponenten und -bauteile ein Bezugszeichen tragen.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 8 mit der Konditioniervorrichtung 10.1 ist der Eingangsanschluss 108b der Schutzgasleitung 108 stromab des Gebläses 46 mit der Konditionierungsvorrichtung 10.1 verbunden, so dass Schutzgas 110 mittels des Gebläses 46 in die Schutzgasleitung 108 gefördert wird. Konkret ist die Schutzgasleitung 108 an die Strömungskammer 42 zwischen dem Gebläse 46 und der zweiten Filtereinrichtung 40.6 angeschlossen.
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Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann die Schutzgasleitung 108 auch stromab der letzten Konditionierstufe 40 angeschlossen sein, z.B. an die Ausgangs-Anschlusseinheit 38 oder an die Prozessmediumleitung 62. In diesem Fall dient konditioniertes Gas, d.h. hier das konditionierte, gasförmige Prozessmedium 14, als Schutzgas 110.
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Wie in 3 veranschaulicht ist, kann in der Schutzgasleitung 108 ein Einstellventil 124 angeordnet sein, so dass der Anteil des durch die Konditioniervorrichtung 10.1 strömenden Gases, welches als Schutzgas 110 entnommen wird, eingestellt werden kann.
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Die Schutzgasleitung 110 führt zur Vorheizeinrichtung 40.1, wo sie mit den dortigen Schutzgehäusen 102 des Wärmetauscher-Schutzsystems 100 verbunden ist; dieses ist in 8 nicht zu sehen. Allgemein ausgedrückt ist die Schutzgasleitung 108 mit dem Wärmetauscher 72 der eingangsseitigen Konditionierstufe 40 verbunden, unabhängig davon, ob dort gekühlt oder erwärmt wird. Das zu konditionierende gasförmige Medium 12 hat am Eingang der Konditioniervorrichtung 10 stärkste aggressive und korrosive Wirkung, da dort noch keinerlei Aufbereitung des gasförmigen Mediums 12, abgesehen von der etwaigen Zugabe von Frischgas, erfolgt ist. Wenn die aggressive und korrosive Wirkung des gasförmigen Mediums 12 nach Durchströmen der ersten Filtereinrichtung 40.2 entsprechend beseitigt wurde, müssen die Wärmetauscher 72 bei nachfolgenden Konditionierungsstufen 40 nicht in das Wärmetauscher-Schutzsystem 100 eingebunden sein; Schutzgehäuse 102 sind dann dort entsprechend nicht vorgesehen.
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Es können jedoch auch ein oder mehrere weitere Konditionierungsstufen 40, bei denen ein Wärmetauscher 72 vorhanden ist, in das Wärmetauscher-Schutzsystem 100 eingebunden sein, und die dortigen Schutzgehäuse 102 mit der Schutzgasleitung 108 verbunden sein, wozu diese dann in eine entsprechende Anzahl von Seitenarmen verzweigt, die dann ihrerseits gegebenenfalls nochmals in benötigte Verteilungsarme 108c aufgabeln. In Abwandlung kann auch zu jeder in Frage kommenden Konditionierungsstufe 40 eine gesonderte Schutzgasleitung 108 führen.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 9 sind, um dies zu veranschaulichen, alle vorhandenen Konditionierungsstufen 40 der Konditioniervorrichtung 10.1, die Wärmetauscher 72 aufweisen, in das Wärmetauscher-Schutzsystem 100 eingebunden. In diesem Fall sind dies also die Vorheizeinrichtung 40.1, die Kühlungseinrichtung 40.3 und die Nachheizeinrichtung 40.4. Die gerade oben erörterten Seitenarme der Schutzgasleitung 108 sind mit 108d bezeichnet.
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Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach 8 ist der Eingangsanschluss 108b der Schutzgasleitung 108 stromauf des Gebläses 46 mit der Konditionierungsvorrichtung 10 verbunden. Konkret ist die Schutzgasleitung 108 dort mit der Strömungskammer 42 zwischen der Nachheizeinrichtung 40.4 und der Befeuchtungseinrichtung 40.5 verbunden. Zusätzlich ist in der Schutzleitung 108 noch ein gesondertes Schutzgasgebläse 126 angeordnet, damit Schutzgas 110 aus der Konditioniervorrichtung 10.2 abgezogen und zu den angeschlossenen Konditionierungsstufen 40 gefördert werden kann. Das Schutzgasgebläse 126 ist auch in 3 gezeigt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 10 mit der Konditioniervorrichtung 10.2 verläuft die Schutzgasleitung 108 zwischen der Strömungskammer 42, die stromauf benachbart zur Nachheizeinrichtung 40.4 und Befeuchtungseinrichtung 40.5 angeordnet ist, und der in Strömungsrichtung ersten Konditionierungsstufe 40, in diesem Fall der Vorheizeinrichtung 40.1.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 11 zeigt eine Variante bei der Konditioniervorrichtung 10.2, bei welcher der Eingangsanschluss 108b der Schutzgasleitung 108 mit der Strömungskammer 42 verbunden ist, welche zwischen der Nachheizeinrichtung 40.4 und der dortigen Misch-Strömungskammer 42a angesiedelt ist. Die Schutzgasleitung 108 führt von dort über Seitenarme 108d zu den ersten beiden Konditionierungsstufen 40, welche einen Wärmetauscher 72 umfassen; dies sind dort die Vorheizeinrichtung 40.1 und die Kühlungseinrichtung 40.3.
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Zu möglichen Abwandlungen gilt das oben zur Konditioniervorrichtung 10.1 Gesagte sinngemäß entsprechend.
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3 veranschaulicht noch ergänzend eine Steuereinrichtung 128 des Wärmetauscher-Schutzsystems 100. Diese umfasst eine Steuereinheit 130, durch welche das Einstellventil 124 und/oder das Schutzgasgebläse 126 gesteuert werden können, sofern diese vorhanden sind. Darüber hinaus umfasst die Steuereinrichtung 128 Sensoren 132, mit welcher vorgegebene Eigenschaften des Schutzgases 110 erfasst werden können. In der Praxis handelt es sich dabei um Feuchtigkeits-Sensoren. Daten- und Steuerleitungen sind in 3 strichpunktiert und ohne eigenes Bezugszeichen gezeigt.
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Die 12 und 13 zeigen eine abgewandelte Anlage 22, welche zwei Behandlungseinrichtungen 18.1 und 18.2 aufweisen, die parallel betrieben werden können. Jede Behandlungseinrichtung 18.1, 18.2 umfasst eine eigene Konditioniervorrichtung 10.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 12 zweigt von der Schutzgasleitung 108 der Konditioniervorrichtung 10 der Behandlungseinrichtung 18.1 nach dem Schutzgasgebläse 126 eine Sekundärleitung 136 ab, die zu der Konditioniervorrichtung 10 der Behandlungseinrichtung 18.2 führt und dort mit dem Schutzgehäuse 102 bei einem der Wärmetauscher 72 von einer der vorhandenen Konditionierungsstufen 40 verbunden ist. In der Schutzleitung 108 kann stromauf der Verzweigungsstelle ein weiteres Einstellventil 138 vorgesehen sein, ebenso in der Sekundärleitung 136.
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In Abwandlung kann die Schutzgasleitung 108 der Konditioniervorrichtung 10 der Behandlungseinrichtung 18.1 auch in mehrere solche Sekundärleitungen 136 verzweigen, an welche die Konditioniervorrichtung 10 der Behandlungseinrichtung 18.2 angeschlossen ist.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 13 haben die Schutzgasleitungen 108 der beiden Konditioniervorrichtungen 10 der Behandlungseinrichtungen 18.1 und 18.2 einen gemeinsamen Leitungsabschnitt 140, so dass eine Art Überkreuzführung der Schutzgasleitungen 108 etabliert ist. Das Schutzgasgebläse 126 ist in diesem gemeinsamen Leitungsabschnitt 140 angeordnet. Auf diese Weise kann das Schutzgas 110 aus beiden Konditioniervorrichtungen 10 auf die jeweiligen Wärmetauscher 72 bzw. die dort vorhandenen Schutzgehäuse 102 verteilt werden.
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Ansonsten gilt das zu den anderen Ausführungsbeispielen bezogen auf möglichen Abwandlungen der Leitungsführungen Gesagte sinngemäß entsprechend auch für die Varianten nach den 12 und 13.
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Wie in den 12 und 13 zu erkennen ist, kann in der Schutzgasleitung 108 außerdem noch eine Schutzgas-Konditioniereinheit 142 vorgesehen sein, mit welcher das Schutzgas 110 gegebenenfalls noch für seinen Bestimmungszweck zusätzlich konditioniert werden kann. Die gilt auch für alle übrigen Ausführungsbeispiele.
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Beispielsweise kann die Schutzgas-Konditioniereinheit 142 als Entfeuchter konzipiert sein, wenn das Schutzgas 110 der Konditioniervorrichtung 10 erst hinter der Befeuchtungseinrichtung 40.5 entnommen würde. Ein zu feuchtes Schutzgas 110 könnte die Rohrverbindungsstellen 92 unnötig beanspruchen. Aber auch Heiz- oder Kühleinheiten oder auch Kombinationen mit unterschiedlich wirkenden Einheiten können vorgesehen sein.