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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Wasser aus Wasserlacken, insbesondere in einer kathodischen Tauchlackierstation zum Lackieren von Kraftfahrzeugkarosserie, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Trennen von Wasser aus Wasserlacken.
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In den vergangenen Jahren hat sich auf Grund von Umweltgesichtspunkten die Verwendung von sogenannten wasserbasierten Lacken zunehmend durchgesetzt. Bei derartigen wasserbasierten Lacken dient Wasser als ausschließliches oder überwiegendes Lösungsmittel. Bei der Spritzlackierung von Fahrzeugkarosserien kann jedoch üblicherweise nicht die gesamte Lackmenge das Werkstück erreichen, so dass zumindest ein Teil des zerstäubten Lacks als sogenannter Overspray mit der Kabinenluft fortgeführt und in einem Wasserschleier abgeschieden wird. Die nun Wasser enthaltende Lacksuspension wird dahingehend aufbereitet, dass die Lackanteile aus dem Wasser entfernt werden. Ein ähnliches Separieren von Wasser und Lackbestandteilen aus einer Lacksuspension ist beim sogenannten kathodischen Tauchlackieren erforderlich, um derartige Tauchlackierstationen ohne übermäßig hohen Wasserverbrauch betreiben zu können. üblicherweise werden in diesem Bereich Ultrafiltrationsanlagen mit Ultrafiltrationsmodulen eingesetzt, die jedoch sehr kostspielig sind und zudem hohe Wartungs- und Betriebskosten verursachen.
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Aus der
DE 195 19 846 A1 sind eine gattungsgemäße Vorrichtung sowie ein zugehöriges Verfahren zum Recyceln von Wasserlacken, das heißt insbesondere zum Trennen von Wasser aus Wasserlacken mit Hilfe eines Membranfilters bekannt, der für molekulare Bestandteile bis zu einer Größe von maximal 500 Dalton durchlässig ist. Hierdurch soll insbesondere ein Filtrat erhalten werden, das keine Bestandteile mehr enthält, die eine Weiterverwendung oder Klärung erschweren bzw. unmöglich machen.
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Aus der
DE 10 2008 010 951 A1 ist eine Filtrationsvorrichtung für ein Elektrotauchlackiersystem mit einem Aufnahmebehälter zur Aufnahme einer Lacksuspension bekannt. Zusätzlich vorgesehen ist eine Abtrenneinrichtung, mittels der Lackpartikel von einem Suspensionsmittel der Lacksuspension abzutrennen sind, wobei die Abtrenneinrichtung zumindest zwei Elektrodenelemente aufweist, die mit einer elektrischen Spannungsquelle gekoppelt sind. Über das erste Elektrodenelement ist dabei ein erstes elektrisches Potential an die Lacksuspension anlegbar, wogegen mittels des zweiten Elektrodenelementes ein zweites elektrisches Potential an die Abtrenneinrichtung anlegbar ist. Hierdurch soll eine verbesserte Rückgewinnung von Lackpartikeln aus einer Lacksuspension ermöglicht werden.
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Aus der
DE 10 2007 022 124 A1 ist eine Filtereinrichtung zum Filtern von insbesondere Lackabwasser mit Filterelementen bekannt, die vom Lackabwasser durchströmt werden. Um die Reinigung des Prozessabwassers im industriellen Bereich vereinfachen zu können, sind die Filterelemente als Elektroden ausgeführt, die in dem Lackwasser enthaltene Lackpartikel anziehen und dadurch ausfiltern.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere einen Abtrennprozess von Wasser aus einer Wasser enthaltenden Lacksuspension vereinfacht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken anstatt bisher bekannter Filterelemente bzw. Ultrafiltrationsmodule zum Abtrennen von Wasser aus einer wasserhaltigen Lacksuspension nunmehr eine Ultraschallnebelanlage einzusetzen, die die Wasseranteile in der Lacksuspension zumindest teilweise vernebelt, woraufhin diese in eine Gasform überführt und abgesaugt und beispielsweise mittels eines Kondensators verflüssigt und rückgeführt werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trennen von Wasser aus Wasserlacken kann insbesondere in einer kathodischen Tauchlackierstation zum Lackieren von Kraftfahrzeugkarosserie Anwendung finden und besitzt einen Sammelbehälter zum Sammeln der von der eigentlichen Tauchlackierstation rückgeführten und Wasser enthaltenden Lacksuspension. Erfindungsgemäß ist nun im Bereich des Sammelbehälters die zuvor erwähnte Ultraschallnebelanlage zum Vernebeln von Wasser aus der Lacksuspension vorgesehen. Mittels der Ultraschallnebelanlage ist es möglich, feinste Wassertröpfchen aus der Lacksuspension zu vernebeln, wogegen die Lackpartikel sowie die Bindemittelpartikel in der Lacksuspension zu groß sind, so dass diese durch die Ultraschallnebelanlage nicht vernebelt werden können und somit ausschließlich das Wasser in der Lacksuspension vernebelt und damit abgeschieden wird. Die Ultraschallnebelanlage besitzt beispielsweise eine nicht beschichtbare Hülle, wodurch die Ultraschallabstrahlung auch langfristig gewährleistet werden kann. Durch das Vernebeln des Wassers aus der Lacksuspension steigt dieses in gasförmiger Form auf und kann beispielsweise von einer Absaugeinrichtung, insbesondere einem Ventilator, abgesaugt und rückgeführt werden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann somit ein völlig neuartiges Konzept vorgelegt werden, welches die Erzeugung von Filtrat, das heißt insbesondere die Abscheidung von Wasser aus einer wasserhaltigen Lacksuspension, deutlich vereinfacht und insbesondere auch kostengünstig ermöglicht.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind oberhalb des Sammelbehälters eine Absaugeinrichtung zum Absaugen des abgeschiedenen Wassernebels sowie eine Kondensatoreinrichtung zum Kondensieren des Wassernebels angeordnet, Über die Absaugeinrichtung, beispielsweise den Ventilator, wird der mittels der Ultraschallnebelanlage erzeugte Wassernebel abgesaugt und der Kondensatoreinrichtung zum anschließenden Kondensieren und zum Verflüssigen des Wassernebels zugeleitet. Die Absaugeinrichtung ist dabei in eine Leitung integriert, die eingangsseitig und ausgangsseitig mit dem Sammelbehälter verbunden ist. Vorzugsweise stromab der Absaugeinrichtung ist dabei die Kondensatoreinrichtung angeordnet, durch welche der Wassernebel durchgeleitet wird. Bodenseitig der Kondensatoreinrichtung ist beispielsweise ein Trichter zum Auffangen des abgeschiedenen Filtrats, das heißt zum Auffangen des abgeschiedenen Wassers, angeordnet, wobei dieser Trichter mit einem Filtratbehälter verbunden ist. Die von Wasser gereinigte Luft wird wieder dem Sammelbehälter für die Lacksuspension zugeführt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Kondensatoreinrichtung als Schwadenkondensator ausgebildet. Schwadenkondensatoren ermöglichen eine umweltfreundliche und zugleich effektive Rückgewinnung von Kondensat aus Aerosolen, beispielsweise von Wasser aus Wassernebel, und werden beispielsweise mittels Wasser, Kühlmittel oder Luft gekühlt. Schwadenkondensatoren können sowohl vertikal als auch alternativ dazu horizontal durchströmbar sein, wobei die in den nachfolgenden Figuren beschriebene Ausführungsform einen horizontal durchströmten Schwadenkondensator zeigt.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein im Vergleich zu herkömmlich bekannten Verfahren völlig neuartiges Verfahren zum Trennen von Wasser aus Wasserlacken mittel Ultraschallvernebelung anzugeben. Hierzu wird zunächst in einem Sammelbehälter eine von einer Tauchlackierstation rückgeführte und Wasser enthaltende Lacksuspension gesammelt und diese anschließend mit Ultraschall beaufschlagt, wodurch das in der Lacksuspension enthaltene Wasser zumindest teilweise vernebelt wird. Dieser Wassernebel wird anschließend mittels einer Absaugeinrichtung abgesaugt und mit Hilfe einer Kondensatoreinrichtung kondensiert, wodurch das Wasser ausfällt und beispielsweise zu einem Filtratbehälter abgeleitet werden kann.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Die einzige 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trennen von Wasser aus Wasserlacken.
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Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Trennen von Wasser aus Wasserlacken, insbesondere in einer nicht gezeigten kathodischen Tauchlackierstation zum Lackieren von Kraftfahrzeugkarosserien, einen Sammelbehälter 2 zum Sammeln einer rückgeführten und Wasser enthaltenden Lacksuspension 3 auf. Der Sammelbehälter 2 ist dabei eingangsseitig über einen Zulauf 4 und ausgangsseitig über einen Rücklauf 5 mit einem Tauchbecken der kathodischen Tauchlackierstation verbunden. Erfindungsgemäß ist nun im Bereich des Sammelbehälters 2 eine Ultraschallnebelanlage 6 zum Vernebeln von Wasser aus der Lacksuspension 3 vorgesehen. Die Ultraschallnebelanlage 6 beaufschlagt somit die Lacksuspension 3 mit Ultraschall, woraus sich aus dieser Wasser in Form von Wassernebel 7 löst. Die Lackpartikel sowie weitere Bindemittelpartikel in der Lacksuspension 3 sind zu groß, so dass diese durch die Ultraschallnebelanlage 6 nicht vernebelt werden können. Die Ultraschallnebelanlage 6 ist dabei nicht beschichtbar, so dass die Ultraschallabstrahlung auch langfristig erhalten werden kann.
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Oberhalb des Sammelbehälters 2 ist eine Absaugeinrichtung 8, beispielsweise in der Art eines Ventilators, angeordnet, der den von der Lacksuspension 3 separierten Wassernebel 7 absaugt und einer Kondensatoreinrichtung 9, die beispielsweise als Schwadenkondensator ausgebildet sein kann, zuführt. Die Anordnung der Kondensatoreinrichtung 9 stromab der Absaugeinrichtung 8 ist dabei lediglich rein exemplarisch zu verstehen, so dass rein theoretisch die Kondensatoreinrichtung 9 auch stromauf der Absaugeinrichtung 8 angeordnet werden kann. Die Kondensatoreinrichtung 9 und die Absaugeinrichtung 8 sind dabei in eine im Kreis führende Leitung 10 integriert. Die Ausbildung der Kondensatoreinrichtung 9 insbesondere als Schwadenkondensator ermöglicht eine sowohl umweltfreundliche als auch effektive Abscheidung des Wassers aus dem Wassernebel, wobei der Schwadenkondensator beispielsweise mittels Luft oder Kühlmittel gekühlt wird. Bodenseitig der Kondensatoreinrichtung 9 ist ein Sammeltrichter 11 zum Sammeln des aus dem Wassernebel 7 abgeschiedenen Wassers angeordnet, wobei das hier gesammelte und abgeschiedene Wasser anschließend einem Filtratbehälter 12 zugeführt wird.
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Die Kondensatoreinrichtung 9 ist gemäß der 1 horizontal durchströmt, wobei selbstverständlich auch eine vertikale oder schräge Durchströmung, je nach Ausführungsform, denkbar ist. Eingangsseitig ist die Kondensatoreinrichtung 9 über die Absaugeinrichtung 8 mit dem Sammelbehälter 2 verbunden, wogegen sie ausgangsseitig, das heißt mit einem Wasserausgang mit dem Filtratbehälter 12 verbunden ist. Von den Wasseranteilen gereinigte Luft wird über die Leitung 10 erneut über den Sammelbehälter 2 zugeführt. Die Kondensatoreinrichtung 9 bewirkt ein Kondensieren der Wassernebeltropfen des Wassernebels 7, woraufhin das Wasser ausfällt und abgeschieden werden kann. Durch die erstmalig in diesem Bereich, insbesondere im Bereich einer kathodischen Tauchlackierstation eingesetzte Ultraschallnebelanlage 6 zum Trennen von Wasser aus einer Lacksuspension 3 kann insbesondere auf bisher in diesem Bereich eingesetzte und sehr teure und wartungsintensive Ultrafiltrationsmodule verzichtet werden. Dabei ist selbstverständlich klar, dass die Ultraschallnebelanlage 6, wie in 1 gezeigt ist, in einer bestimmten Höhe aufgehängt ist, so dass bei einem Füllstand an Lacksuspension 3, der unterhalb der Aufhängehöhe der Ultraschallnebelanlage 6 liegt, keine Wasserabscheidung erfolgt. In diesem Fall erfolgt aber auch keine Rückführung der Lacksuspension 3, da der Rücklauf 5 höher liegt als die Ultraschallnebelanlage 6. Alternativ zu der gezeigten Ausführungsform ist auch denkbar, dass die Ultraschallnebelanlage 6 in eine Gehäusewandung des Sammelbehälters 2 integriert ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Trennen von Wasser aus Wasserlacken, insbesondere zum Trennen von Wasser aus einer Lacksuspension 3, gestaltet sich wie folgt: Zunächst wird die von einer beispielsweise kathodischen Tauchlackierstation rückgeführte und Wasser enthaltende Lacksuspension 3 im Sammelbehälter 2 gesammelt und dort über die Ultraschallnebelanlage 6 mit Ultraschall beaufschlagt. Die Beaufschlagung mit Ultraschall bewirkt ein Vernebeln der Wasseranteile in der Lacksuspension 3, wogegen Lack- und Bindemittelbestandteile aufgrund ihrer Größe nicht vernebelt werden. Das so vernebelte Wasser wird als Wassernebel 7 mittels der Absaugeinrichtung 8 abgesaugt und mittels der Kondensatoreinrichtung 9 kondensiert, so dass das Wasser ausfällt und gesammelt werden kann. Die gereinigte Luft wird dem Sammelbehälter 2 erneut zugeführt, wogegen das kondensierte Wasser in flüssiger Form einem Filtratbehällter 12 zugeführt wird.
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Hierdurch kann eine einfache und zugleich besonders effektive Wasserrückgewinnung sowie Reinigung der Lacksuspension 3 erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19519846 A1 [0003]
- DE 102008010951 A1 [0004]
- DE 102007022124 A1 [0005]
