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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen, insbesondere
von lackierten Fahrzeugkarosserien, mit
- a)
einem Trockentunnel, dessen Innenraum mit einer Inertgasatmosphäre gefüllt ist;
- b) einem Einlass-Schleusenbereich, der dem Trockentunnel vorgeschaltet
ist, mindestens eine Gasaustauschkammer umfasst und die innerhalb des
Trockentunnels herrschende Inertgasatmosphäre von der äußeren Normalatmsphäre trennt;
- c) einem Auslass-Schleusenbereich, der dem Trockentunnel nachgeschaltet
ist, mindestens eine Gasaustauschkammer umfasst und die innerhalb
des Trockentunnels herrrschende Inertgasatmosphäre von der äußeren Normalatmosphäre trennt;
- d) einem Fördersystem,
welches die Gegenstände
durch den Einlass-Schleusenbereich, den Trockentunnel und den Auslass-Schleusenbereich hindurchfährt;
- e) einem Vorratsbehälter
für Inertgas,
der mit den Gasaustauschkammern des Einlass-Schleusenbereiches und
des Auslass-Schleusenbereiches verbindbar ist.
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Unter "Trocknen" werden hier alle
Vorgänge verstanden,
durch welche ein Beschichtungsmaterial vom Zustand nach dem Auftragen
in den Endzustand überführt wird,
sei es durch Entfernung von Lösemitteln,
Aufschmelzen, Vernetzen o. ä..
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In
jüngster
Zeit gewinnen zunehmend Lacke Bedeutung, die in einer Inertgasatmosphäre z. B.
unter UV-Licht ausgehärtet
werden müssen,
um unerwünschte
Reaktionen mit Bestandteilen der normalen Atmosphäre, insbesondere
mit Sauerstoff, zu verhindern. Diese neuartigen Lacke zeichnen sich
durch eine sehr hohe Oberflächengüte und durch
kurze Reaktionszeiten aus. Der letztgenannte Vorteil setzt sich
bei Lackieranlagen, die im kontinuierlichen Durchlauf betrieben
werden, unmittelbar in geringere Anlagenlängen um, was selbstverständlich zu
erheblich niedrigeren Investitionskosten führt.
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Während bei
herkömmlichen
Trocknern bzw. Trockenverfahren, die mit Normalluft als Atmosphäre arbeiten,
die Menge der Luft, die in den Trockner eingebracht und auch aus
diesem wieder herausgeführt wird,
aus Kostengründen
von geringerer Bedeutung ist, muss bei Inertgasatmosphären auf
einen möglichst
geringen Verbrauch geachtet werden.
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In
der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2007 007 478
B3 ist eine Vorrichtung zum Trocknen von Gegenständen beschrieben,
die u. a. vorsieht, unterschiedliche Schleusenkammern über eine
Leitung derart miteinander zu verbinden, dass die in ihnen befindliche
Atmosphäre
zwischen den beiden Kammern hin und her geschoben werden kann. Eine zweite
beschriebene Möglichkeit
besteht darin, die Atmosphären über mindestens
zwei Verbindungsleitungen im Kreislauf zu führen.
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Eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art ist in der
DE 10 2004 025 525 B3 beschrieben.
Der Einlass-Schleusenbereich umfasst hier im Wesentlichen drei Kammern:
eine erste, die mit Normalatmosphäre gefüllt ist und der die frisch
beschichteten Gegenstände
von der Beschichtungsstation zugeführt werden. Eine zweite Kammer
liegt teilweise unterhalb der ersten Kammer, ist mit dieser über eine großflächige Öffnung verbunden,
durch welche die beschichteten Gegenstände abgesenkt werden können, und
enthält
eine Inertgasatmosphäre,
deren Dichte größer als
diejenige der äußeren Normalatmos phäre ist.
Eine dritte Schleusenkammer liegt wiederum oberhalb der zweiten
Schleusenkammer etwa auf der Höhe
der ersten Schleusenkammer und neben dieser und ist mit der zweiten
Schleusenkammer ebenfalls über
eine großflächige Öffnung verbunden. Auch
sie enthält
eine Inertgasatmosphäre
und kommuniziert mit der Inertgasatmosphäre innerhalb des Trockentunnels.
Die beschichteten Gegenstände werden
durch diese Schleusenkammern in der angegebenen Reihenfolge geführt. Ein ähnlicher,
jedoch von den nunmehr getrockneten Gegenständen in umgekehrter Richtung
durchlaufener Auslass-Schleusenbereich befindet sich am Ende des Trockentunnels.
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Bei
dieser Konstruktion können
zwar die Inertgasverluste verhältnismäßig gering
gehalten werden, gleichwohl besteht angesichts der Kosten des Inertgases
immer ein Bedürfnis
zur weiteren Reduzierung des Inertgasverbrauches.
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Inertgase
können
insbesondere Stickstoff, CO2, Edelgase oder
andere Gase seine, bei denen der Gehalt an das Trocknen nachteilig
beeinflussenden Schadgaskomponenten jeweils unter einem vorgegebenen
Grenzwert liegt. Bei den heute verwendeten UV-härtenden Lacken ist z. B. Sauerstoff
eine Schadgaskomponente, und deren Konzentration sollte unter 1
Volumenprozent liegen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, dass bei möglichst geringem apparativem
Aufwand der Inertgasverbrauch weiter reduziert ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass
- f) die Gasaustauschkammer des Einlass-Schleusenbereichs mit
einer Vakuumpumpe verbindbar ist, deren Auslass mit der Außenatmosphäre verbindbar
ist;
- g) die Gasaustauschkammer des Auslass-Schleusenbereichs eine
Einrichtung aufweist, welche in der Lage ist, zur Verdrängung der in
der Gasaustauschkammer enthaltenen Atmosphäre das Volumen der Gausaustauschkammer zwischen
einem Maximalwert und einem Minimalwert, der im Wesentlichen gleich
null ist, zu verändern.
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Erfindungsgemäß wird also
am Einlass des Trockentunnels eine Vakuum-Schleuse verwendet. Diese
hat den Vorteil, dass ihre Gasaustauschkammer auch bei vorhandenem
Gegenstand praktisch vollständig
von der darin befindlichen Atmosphäre befreit werden kann. Nachteilig
dabei ist allerdings, dass die Wände
der Gasaustauschkammer verhältnismäßig stabil
ausgebildet werden müssen,
um nach der Evakuierung dem von außen anliegenden Druck standhalten
zu können.
Am Auslass des Trockentunnels wird daher nicht ebenfalls eine Vakuum-Schleuse
eingesetzt sondern eine solche, bei welcher durch die Bewegung eines
entsprechenden Teiles die Atmosphäre aus der Gasaustauschkammer
mechanisch verdrängt
werden kann. Dies ist am Auslass der Trockenkammer deshalb bei gutem
Erfolg möglich,
weil dort die Verdrängung
der Atmosphäre
in einem Zustand geschieht, in dem die Gasaustauschkammer leer ist.
Da die Gasaustauschkammer nicht evakuiert wird, können ihre
Wände mechanisch
einfacher und daher preiswerter gehalten werden. So stellt die Kombination
einer Vakuum-Schleuse am Einlass und einer "Verdrängungs-Schleuse" am Auslass eine
Lösung
dar, die extrem sparsam mit Inertgas umgeht und gleichwohl im Investitionsaufwand
verhältnismäßig günstig ist.
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Die
Gasaustauschkammer des Einlass-Schleusenbereiches kann wahlweise
auch mit einem Pufferbehälter
für zwischengespeichertes
Inertgas verbindbar sein. In diesem Falle braucht das Inertgas,
welche in einer bestimmten Phase des Durchschleusungsvorganges aus
der Gasaustauschkammer des Einlass-Schleusenbereiches entfernt werden
muss, nicht verworfen zu werden, sondern kann wieder genutzt werden.
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Zweckmäßigerweise
umfasst die Einrichtung zur Veränderung
des Volumens der Gasaustauschkammer des Auslass-Schleusenbereiches einen Kolben, der
in die Gasaustauschkammer einfahrbar und aus dieser wieder ausfahrbar
ist.
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Dabei
sollte der Raum, der auf der der Gasaustauschkammer des Auslass-Schleusenbereichs gegenüberliegenden
Seite des Kolbens liegt, mit Inertgas gefüllt sein. Dies hat seinen Grund
darin, dass der Kolben angesichts seiner Größe kaum wirklich perfekt gegen
die Wände
der Gasaustauschkammer abgedichtet werden kann, so dass hier stets
etwas Gas durchleckt. Dieses Gas sollte keine Normalatmosphäre sondern
Inertgas sein.
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In
dem Kolben kann in diesem Falle ein Ventil angeordnet sein, mit
welchem beim Ausfahren des Kolbens eine Verbindung zwischen der
Gasaustauschkammer des Auslass-Schleusenbereiches und
dem Raum auf der gegenüberliegenden
Seite des Kolbens hergestellt werden kann. Auf diese Weise lässt sich
in der entsprechenden Phase des Schleusenvorganges die Gasaustauschkammer
des Auslass-Schleusenbereiches einfach mit Inertgas befüllen.
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Schließlich zeichnet
sich eine besonders günstige
Ausbildung der Erfindung dadurch aus, dass eine Spülein richtung
vorgesehen ist, mit welcher die in den Gasaustauschkammern des Einlass-Schleusenbereiches
und des Auslass-Schleusenbereiches befindlichen Atmosphären gemischt werden
können.
So kann die Atmosphäre,
die innerhalb der Gasaustauschkammer des Einlass-Schleusenbereiches
liegt, bereits vor der Evakuierung mit Inertgas angereichert werden,
das andernfalls nutzlos verlorengehen würde. Durch diese Anreicherung braucht
diese Gasaustauschkammer zur Erzielung eines bestimmten Maximal-Sauerstoffgehaltes
nicht so weit evakuiert zu werden, wie dies ohne eine derartige
Spüleinrichtung
erforderlich wäre.
Hierdurch lassen sich erheblich kürzere Abpumpzeiten und damit
Taktzeiten der Gesamtanlage erreichen.
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Sieht
man im Leitungssystem der Vorrichtung einen Schadgassensor vor,
so kann man Änderungen
der Schadgaskonzentration (z. B. Sauerstoffkonzentration) verfolgen.
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Man
kann dann dem zugeführten
Gas noch so viel reines Inertgas zufügen, dass insgesamt die maximal
zulässige
Schadgaskonzentration unterschritten ist.
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Der
Schadgassensor ermöglicht
es auch, Gasmengen, die zwar nicht mehr den strengen Anforderungen
für den
Betrieb der Vorrichtung genügen,
die aber immer noch deutlich weniger Schadgas enthalten als die
Umgebungsatmosphäre,
für Spülzwecke
in einem Pufferbehälter
zu speichern, dessen Inhalt in ersten Zyklen einer Anfangsinertisierung
verwendbar ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; Es
zeigen
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1 einen
Vertikalschnitt durch einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles
einer Lackieranlage für
Fahrzeugkarosserien mit schematisch dargestellten Peripherieeinrichtungen;
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2 im
Vertikalschnitt den Ausschnitt einer Lackieranlage von 1,
jedoch ergänzt
durch eine Spüleinrichtung.
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Zunächst wird
auf die 1 Bezug genommen. In dieser
ist im Vertikalschnitt ein Ausschnitt aus einer Lackieranlage für Fahrzeugkarosserien 10 dargestellt,
die insgesamt das Bezugszeichen 1 trägt. Dieser Ausschnitt umfasst
einen Einlass-Schleusenbereich 3 für einen Trockentunnel 4,
den Trockentunnel 4 selbst, der nur teilweise dargestellt
ist, sowie einen Auslass-Schleusenbereich 5. Die Fahrzeugkarosserien 10 werden,
in 1 im Sinne des Pfeiles 6 von einer nicht
dargestellten Lackierkabine kommend, durch den Einlass-Schleusenbereich 3,
den Trockentunnel 4 und den Auslass-Schleusenbereich 5 bewegt,
was zumindest in den Schleusenbereichen 3, 5 taktweise
durchgeführt
wird. Dabei finden im Einzelnen nicht näher erläuterte Fördersysteme 7, 8, 9 Verwendung,
die dem Fachmanne bekannt sind.
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In
der Lackierkabine befinden sich in bekannter Weise Applikationseinrichtungen,
mit welchen automatisch oder auch von Hand auf die Fahrzeugkarosserien 10 Lack
aufgebracht werden kann. Der Lackierkabine ihrerseits sind weitere
Vorbehandlungsstationen vorgeschaltet, die dem Stand der Technik
entsprechen.
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Dem
dargestellten Ausschnitt der Lackieranlage 1 nachgeschaltet
ist eine herkömmliche
Kühlzone.
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Der
Trockentunnel 4 ist ebenfalls nach dem Stande der Technik
gebaut und enthält
geeignete Heiz- und Bestrahlungseinrichtungen, mit denen der aufgebrachte
Lack zum Trocknen bzw. Aushärten
gebracht werden kann.
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Während sich
in der dem Trockentunnel 4 vorgeschalteten Lackierkabine
und in dem dem Trockentunnel 4 nachgeschalteten Kühler sauerstoffhaltige "Normalatmosphäre" befindet, liegt
im Inneren des Trockentunnels 4 eine Inertgasatmosphäre vor, die
beispielsweise Stickstoff und/oder CO2 enthält.
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Im
vorliegenden Zusammenhang sind im Wesentlichen nur der Einlass-Schleusenbereich 3 sowie
der Auslass-Schleusenbereich 5 von Interesse, mit denen
die beiden genannten Atmosphären während des
Durchschleusens der Fahrzeugkarosserien 10 so getrennt
gehalten werden, dass ein möglichst
geringer Verlust an Inertgasen erfolgt.
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Zunächst sei
dies für
den Eingangs-Schleusenbereich 3 erläutert. Diese ist als Vakuum-Schleuse
ausgestaltet und umfasst eine Gasaustauschkammer 16, die
an ihren beiden gegenüberliegenden Stirnseiten
jeweils durch ein motorisch angetriebenes Hubtor 24 bzw. 25 verschlossen
werden kann. Die Deckwand der Gasaustauschkammer 16 der
Vakuum-Schleuse 3 wird von einer Arbeitsleitung 17 durchstoßen, die
zum Einlass einer Hochleistungs-Vakuumpumpe 18 führt. Eine
Ausstoßleitung 19 verbindet
den Auslass der Vakuumpumpe 18 mit einer Gasleitung 20.
Sowohl rechts als auch links von der Mündungsstelle der Ausstoßleitung 19 in
die Gasleitung 20 befindet sich ein motorgesteuertes Ventil 21 bzw. 22.
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Von
der Arbeitsleitung 17 zweigen vor der Vakuumpumpe 18 zwei
Gasleitungen 11, 12 ab, in denen jeweils ein weiteres
motorbetätigtes
Ventil 13 bzw. 14 liegt. Während die in 1 rechte
Gasleitung 11 ggfs. über
einen Kamin in die Außenatmosphäre führt, mündet die
in 1 linke Gasleitung 12 in die Gasleitung 20 und
zwar auf derjenigen Seite des Ventiles 22, die von der
Mündungsstelle
der Ausstoßleitung 19 in
die Gasleitung 20 abgewandt ist.
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Die
Gasleitung 20 führt über ein
weiteres motorbetätigtes
Ventil 23 zum Auslass-Schleusenbereich 5; Details
hierzu werden weiter unten erläutert.
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Ein
Pufferbehälter 15 für zwischengespeichertes
Inertgas ist über
eine sich gabelnde Leitung 26 mit der Gasleitung 20 verbunden,
wobei in einem Zweig 26a dieser Leitung eine Pumpe 27 und
in dem anderen Zweig 26b ein motorbetätigtes Ventil 28 liegt.
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Mit
der Leitung 20 ist außerdem über ein
motorbetätigtes
Ventil 30 ein Vorratsbehälter 29 für frisches,
reines Inertgas verbunden.
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Der
Auslass-Schleusenbereich 5 ist als "Kolben-Schleuse" ausgestaltet. Der Name "Kolben-Schleuse" erklärt sich
aus ihrem nunmehr beschriebenen Aufbau:
Die Kolben-Schleuse 5 umfasst
ebenfalls eine Gasaustauschkammer 31, die beidseits durch
ein motorgetriebenes Hubtor 32 bzw. 33 verschlossen
werden kann. Eine Auslassleitung 34 führt durch den Boden der Kolben-Schleuse 5 über ein
motorbetätigtes
Ventil 35 ggfs. über
einen Kamin zur Außenatmosphäre.
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Anders
als bei der Vakuum-Schleuse 3 ist die Decke der Gausaustauschkammer 31 der
Kolben-Schleuse 5 nicht stationär. Sie wird vielmehr von der
unteren Stirnseite eines nach oben offenen Kolbens 36 gebildet,
in der sich ein Rückschlagventil 37 befindet.
Der Querschnitt des Kolbens 36 ist an denjenigen der Gasaustauschkammer 31 angepasst,
die so die Funktion eines nach oben offenen Zylinders ausübt. Der
Kolben 36 kann mit Hilfe zweier Hub-Einheiten 38, 39 die
in 1 nur angedeutet sind, vertikal bewegt werden.
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An
die Arbeitsleitung 17 ist ein Sauerstoffsensor 50 angeschlossen
sein, der ein dem Sauerstoffanteil im angesaugten Gas entsprichendes
Ausgangssignal bereitstellt. Der Sauerstoffsensor 50 kann
z. B. ein Sensor sein, der auf die Infrarot-Absorptionsbanden von
Sauerstoffmolekülen
anspricht. Alternativ kann es sich um einen Feststoffsensor für Sauerstoff
handeln.
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Stellt
der Sauerstoffsensor 50 fest, dass der Sauerstoffgehalt
im angesaugten Gasgemisch größer ist
als der vorgegebene Grenzwert, so veranlasst er eine Steuerung 51 der
Anlage, das Ventil 30 so stark zu öffnen, dass in der gerade zur
Zuführung
von Inertgas verwendeten Absaugleitungen 17 wieder der
Grenzwert für
Sauerstoff unterschritten ist.
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Saugt
die Pumpe 18 Gas aus der Schleuse 3 ab, und liegt
die Sauerstoffkonzentration unterhalb eines weiteren Grenzwertes,
der über
der schon angesprochenen Sauerstoff-Maximalkonzentration liegt, jedoch noch
unterhalb eines weiteren Sauerstoffgrenzwertes, der für die Anfangsinertisierung noch
sinnvoll ist, um den hohen Sauerstoffgehalt in mit Luft gefüllten Räumen der
Anlage herabzusetzen, so öffnet
die Steuerung 51 das motorbetätigte Ventil 22 und
startet die Pumpe 27, so dass das zu Spülzwecken noch brauchbare sauerstoffabgereicherte
Gas in den Pufferbehälter 15 gedrückt wird.
In der Anfangsinertisierung kann das Spülgas von dort dann durch Öffnen der
Ventile 14, 28 der Arbeitsleitung 17 zugeführt werden.
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Es
versteht sich, dass man auch mehrere Pufferbehälter 15 verwenden
kann, die unterschiedlich starken Restsauerstoffgehalt aufweisendes
Spülgas
enthalten und über
getrennte Pumpen 27 gefüllt werden.
Sie werden dann später
von der Steuerung 51 gemäß dem aktuellen Wert der Sauerstoffkonzentration
bei der Inertisierung der Anlage unterschiedlich geöffnet werden,
und durch die Steuerschaltung 50 gemäß dem Fortschritt des Inertisierungsvorganges über getrennte
Ventile 28 unterschiedlich mit der Arbeitsleitung 17 verbunden.
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Die
oben bereits angesprochene Gasleitung 20 mündet an
ihrem in der Zeichnung linken Ende in den oberhalb der Stirnseite
des Kolbens 36 und oben von einer stationären Decke
des Gehäuses
der Kolben-Schleuse 5 begrenzten Raum.
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Bevor
die Anlage 1 in Betrieb genommen weden kann, muss eine
sog. "Anfangsinertisierung" des Trockentunnels 4 stattfinden.
Hierunter ist zu verstehen, dass die Normalatmosphäre, die
sich zunächst im
Trockentunnel 4 befindet, durch eine Inertgasatmosphäre ersetzt
werden muss, die den Anforderungen des Lackherstellers genügt. Dies
bedeutet, dass der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre, die
im Trockentunnel 4 herrscht, unter einen vorgegebenen Grenzwert
abgesenkt werden muss, der z. B. ein Volumenprozent betragen kann.
Diese "Anfangsinertisierung" kann mit Hilfe der
Kolben-Schleuse 5 in folgender Weise vorgenommen werden:
Zunächst werden
die beiden äußersten
Hubtore 24 und 33 der Anlage 1 geschlossen,
ebenso die Ventile 13, 21, 22 und 30.
Geöffnet
dagegen werden die Ventile 14, 23 und 28.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich selbst verständlich in der Anlage 1 noch
keine Fahrzeugkarosserie 10. Der Inertisierungsvorgang
kann beispielsweise damit beginnen, dass das Tor 32, welches
den Trockentunnel 4 mit der Gasaustauschkammer 31 der
Kolben-Schleuse 5 verbindet, geschlossen wird. Durch Herabfahren
des Kolbens 5 wird die in der Gastauschkammer 31 befindliche
Normalatmosphäre 31 über das
geöffnete
Ventil 35 herausgedrückt.
Nunmehr wird das Ventil 35 geschlossen und das Tor 32 geöffnet. Durch
Anheben des Kolbens 5 wird die Normalatmosphäre aus dem
Trockentunnel 4 heraus in den Gasaustauschraum 31 eingesaugt.
Aus dem Vorratsbehälter 29 fließt über das
geöffnete
Ventil 30, die Gasleitungen 20 und 12 sowie
das geöffnete
Ventil 14 und die Arbeitsleitung 17 Inertgas in
die Gasaustauschkammer 16 der Vakuum-Schleuse 3 ein.
Das Inertgas fließt
sodann über
das geöffnete
Hubtor 25 in den Trockentunnel 4 ein. Dieser "Pumpvorgang", der durch die Kolben-Schleuse 5 bewirkt
wird, kann mehrfach zyklich wiederholt werden, bis die Atmopshäre im Trockentunnel 4 den
Anforderungen an eine Inertgasatmosphäre genügt.
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Sodann
kann mit dem Trocknungsbetrieb der Anlage 1 begonnen werden.
Dieser funktioniert wie folgt:
Für den ersten Durchschleusungsvorgang
werden die Ventile 13, 14 und 22 geschlossen;
das Ventil 21 wird geöffnet.
Eine erste Fahrzeugkarosserie 10 kann nunmehr bei geöffnetem
Hubtor 24 in die Gasaustauschkammer 10 der Vakuum-Schleuse 3 einfahren.
Das Hubtor 24 wird in seine Schließstellung gebracht und sodann
die Gasaustauschkammer 16 über die Arbeitsleitung 17 mit
Hilfe der Vakuumpumpe 18 abgepumpt, deren Ausstoß über das
geöffente Ventil 21 in
die Außenatmosphäre entweicht.
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Sodann
wird das Ventil 21 geschlossen; die Ventile 14 und 30 werden
geöffnet.
Dies hat zur Folge, dass die Gasaustauschkammer 16 aus
dem Vorratsbehälter 29 mit
Inertgas bis zum Erreichen des Normaldruckes geflutet wird.
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Nunmehr
kann das Hubtor 25 geöffnet
und die Fahrzeugkarosserie 10 in den bereits inertisierten Trocknertunnel 4 eingefahren
werden, worauf das Hubtor 25 wieder geschlossen wird. Jetzt
werden die Ventile 14 und 30 geschlossen und das
Ventil 22 geöffnet.
Es kann nun mit Hilfe der Pumpen 18 und 27 das
Inertgas aus dem Gasaustauschraum 16 der Vakuum-Schleuse 3 abgepumpt
und in dem Pufferbehälter 15 zwischengespeichert
werden.
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Nunmehr
wird das Ventil 22 geschlossen und das Ventil 13 geöffnet, so
dass sich die Gasaustauschkammer 16 der Vakuum-Schleuse 3 mit
Normalatmosphäre
füllen
kann.
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Die
oben geschilderten Abläufe
finden in dieser Weise, wie schon erwähnt, nur beim ersten Schleusungsvorgang
nach Inbetriebnahme der Anlage 1 statt. Die weiteren Schleusungsvorgänge sind dem
gegenüber
wie folgt modifiziert:
Zunächst
wird erneut bei geschlossenem Ventil 13 eine Fahrzeugkarosserie 10 über das
geöffnete
Hubtor 24 im Sinne des Pfeiles 6 in die Gasaustauschkammer 16 der
Vakuum-Schleuse 3 eingefahren. Sodann wird das Tor 24 geschlossen.
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Bei
geöffneten
Ventil 21 wird, wie oben für die erste Durchschleusung
geschildert, der Gasaustauschraum 16 mit Hilfe der Vakuumpumpe 18 evakuiert.
Nunmehr wird das Ventil 21 geschlossen; die Ventile 14 und 28 wer den
geöffnet.
Anders als bei der ersten Durchschleusung wird jetzt der Gasaustauschraum 16 der
Vakuum-Schleuse 3 nicht
mit frischem Inertgas aus dessen Vorratsbehälter 29 sondern aus
dem Pufferbehälter 15 mit
zwischengespeichertem Inertgas geflutet. Allenfalls wird aus dem Vorratsbehälter 29 durch
entsprechendes kurzzeitiges Öffnen
des Ventiles 30 so viel hochreines Inertgas zudosiert,
dass der zulässige
Restsauerstoffgehalt in der Inertgasatmosphäre, die sich in der Gasaustauschkammer 16 befindet,
nicht überschritten wird.
Danach werden die Ventile 14 und 28 wieder geschlossen.
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Nunmehr
kann das Hubtor 25 geöffnet
und die Fahrzeugkarosserie 10 in den Trockentunnel 4 eingefahren
werden. Nach dem Schließen
des Hubtores 25 werden die Ventile 22 und 28 geöffnet und die
Gasaustauschkammer 16 der Vakuum-Schleuse 3 mit
Hilfe der Vakuumpumpe 18 und der Pumpe 27 evakuiert,
wobei das abgepumpte Inertgas im Pufferbehälter 15 zwischengespeichert
wird.
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Schließlich werden
die Ventile 22 und 28 geschlossen und das Ventil 13 geöffnet, so
dass sich die Gasaustauschkammer 16 über die Gasleitung 11 mit
Normalatmosphäre
füllen
kann.
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Diese
Vorgänge
wiederholen sich nunmehr mit jedem neuen Schleusungsvorgang.
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Man
erkennt, welcher Vorteil mit der geschilderten Betriebsweise der
Vakuum-Schleuse 3 verbunden ist. Der Inertgasverbrauch
reduziert sich insofern, als nur für die Erstbefüllung der
Gasaustauschkammer 16 der Vakuum-Schleuse 3 die Gasaustauschkammer 16 mit
hochreinem, frischen Inertgas gefüllt zu werden braucht. Bei
den weiteren Schleusungsgängen
muss dann nur noch minimal frisches Inertgas zudosiert werden, um
die Restsauerstoffmenge in der Gasaustauschkammer 16 niedrig genug
zu halten.
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Die
durch die Vakuum-Schleuse 3 in den Trockentunnel 4 gelangten
Fahrzeugkarosserien 10 werden dort in bekannter Weise mit
elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise UV-Strahlung, und ggfs.
mit Wärme
beaufschlagt, so dass die auf diese aufgetragene Beschichtung aushärtet.
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Ihre
Ausschleusung aus dem Trockentunnel 4 mit Hilfe der Kolben-Schleuse 5 geschieht
nun in folgender Weise:
In 1 ist die
Gasaustauschkammer 31 der Kolben-Schleuse 5 noch von einer Fahrzeugkarosserie 10 belegt.
Diese muss zunächst
herausgefahren werden, wozu das Hubtor 33 geöffnet und
nach dem Herausfahren der Fahrzeugkarosserie 10 wieder
geschlossen wird. Nunmehr wird das Ventil 35 in der Auslassleitung 34 geöffnet und
der Kolben 36 mit Hilfe der Hubeinheiten 38* 39 nach
unten gedrückt,
wodurch die Normalatmosphäre
aus der Gasaustauschkammer 31 der Kolben-Schleuse 5 entfernt
wird. In den Raum oberhalb der Stirnseite des Kolbens 36 strömt bei geöffneten
Ventilen 23 und 30 aus dem Vorratsbehälter 29 frisches
Inertgas ein.
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Nach
dem Schließen
der Ventile 30, 23 und 35 wird der Kolben 36 angehoben.
Dabei öffnet
sich das Rückschlagventil 37 in
der Stirnwand des Kolbens 36, so dass Inertgas aus dem
Raum oberhalb dieser Stirnwand in die Gasaustauschkammer 31 der Kolben-Schleuse 5 einfließen kann.
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Das
Obige gilt erneut nur für
den ersten Schleusungs vorgang, bei dem aus dem Vorratsbehälter 29 frisches
Inertgas entnommen wird. Bei weiteren Schleusungsvorgängen kann
zumindest zum Großteil
bei der Befüllung
des Raumes oberhalb der Stirnwand des Kolbens 36 auch auf
im Pufferbehälter 15 zwischengespeichertes
Inertgas zurückgegriffen werden,
wobei dann in ähnlicher
Weise, wie dies oben für
die Vakuum-Schleuse 3 beschrieben
wurde, zum Einhalten eines bestimmten Höchst-Sauerstoffgehaltes frisches
Inertgas aus dem Vorratsbehälter 29 zudosiert
werden kann.
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Erneut
erschließen
sich die Vorteile leicht, die mit der geschilderten Betriebsweise
der Kolben-Schleuse 5 verbunden sind:
Es handelt sich
um einen Zwei-Takt-Betrieb, bei dem mit Hilfe einer sehr einfachen
Technik ein schneller Gasaustausch bewirkt werden kann. Verglichen
mit der Vakuum-Schleuse 3 ist die Investition gering. Außerdem muss
keine Spülung
der Gasaustauschkammer 31 vorgenommen werden, wie dies
bei bekannten Schleusen der Fall war. Es genügt für einen einzigen Schleusungsvorgang
eine Menge an Inertgas, die dem maximalen Volumen der Gasaustauschkammer 31 der
Kolben-Schleuse 5 entspricht.
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In 2 ist
dieselbe Anlage 1 wie in 1 dargestellt.
Diese Anlage 1 wurde nunmehr jedoch durch eine Spüleinrichtung
ergänzt,
die insgesamt mit dem Bezugszeichen 40 versehen ist und
auf die sich die nachfolgende Beschreibung beschränkt. Diese
Spüleinrichtung 40 um
fasst zwei Gasleitungen 41, 42, welche die Gasaustauschräume 16 bzw. 31 der
Vakuum-Schleuse 3 und der Kolben-Schleuse 5 miteinander
verbinden. In der in 2 oberen Gasleitung 41 liegt
in der Nähe
der Vakuum-Schleuse 3 ein erstes motorbetriebenes Ventil 43 und
in der Nähe
der Kolben-Schleuse 5 ein zweites motorbetriebenes Ventil 44.
In der in 2 unteren Gasleitung 42 liegen
in der Nähe
der Vakuum-Schleuse 3 ein
erstes motorbetätigtes
Ventil 45 und in der Nähe der
Kolben-Schleuse 5 ein zweites motorbetätigtes Ventil 46.
Zwischen den Ventilen 45 und 46 ist in der Leitung 42 außerdem eine
Pumpe 47 angeordnet. Die Mündungsstellen der beiden Leitungen 41 und 42 in
die Gasaustauschkammern 16, 31 der Vakuum-Schleuse 3 und
der Kolben-Schleuse 5 liegen so weit wie möglich voneinander
entfernt.
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Die
Funktionsweise der Spüleinrichtung 40 ist
wie folgt:
Es sei eine Ausgangssituation betrachtet, bei welcher
der Trockentunnel 4 und die Gasaustauschkammer 31 der
Kolben-Schleuse 5 mit Inertgas gefüllt sind und eine Fahrzeugkarosserie 10 in
die Gasaustauschkammer 31 der Kolben-Schleuse 5 eingefahren
ist; beide Hubtore 32 und 33 der Kolben-Schleuse 5 sind
geschlossen. Zum gleichen Zeitpunkt ist in die Gasaustauschkammer 16 der
Vakuum-Schleuse 3 ebenfalls eine Fahrzeugkarosserie 10 eingefahren; in
dieser Gasaustauschkammer 16 befindet sich jedoch Normalatmosphäre. Auch
die beiden Hubtore 24 und 25 der Vakuum-Schleuse 3 sind
geschlossen. Nunmehr wird mit Hilfe der Pumpe 47 das Gasvolumen
innerhalb der Gasaustauschkammer 31 mit dem Gasvolumen
in der Gasaustauschkammer 16 der Vakuum-Schleuse 3 vermischt.
Dies hat zur Folge, dass sich in beiden Gasaustauschkammern 16, 31 eine
Atmosphäre
mit einer Restsauerstoffmenge von etwa 10% einstellt, wenn man in
etwa gleiche Volumina beider Gasaustauschkammern 16, 31 unterstellt.
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Wird
bei diesem Restsauerstoffgehalt die Gasaustauschkammer 16 mit
Hilfe der Vakuumpumpe 18 evakuiert, so genügt es, in
der Gasaustauschkammer 16 nur noch etwa den zehnten Teil
des Normalluftdruckes herzustellen. Dies bedeutet, dass die Zeit
bis zum Erreichen des Endvakuums bei Verwendung der Spüleinrichtung 40 der 2 um
ca. 30% reduziert wird, wenn man unterstellt, dass dieselbe Vakuumpumpe 18 in
beiden Fällen
verwendet wird.