DE102017103794A1

DE102017103794A1 - Aufnahmevorrichtung für Filterelemente eines Filtermoduls

Info

Publication number: DE102017103794A1
Application number: DE102017103794.2A
Authority: DE
Inventors: Uwe Knaus; Jürgen Röckle
Original assignee: Eisenmann SE
Current assignee: Eisenmann De GmbH
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2018-08-23
Also published as: US20200047097A1; WO2018153566A1; EP3703841A1; CN110312560A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung für Filterelemente eines Filtermoduls zum Abscheiden von Overspray aus mit Overspray beladener Kabinenluft einer Beschichtungsanlage , insbesondere von Lackieranlagen, wobei das Filtermodul ein Filtergehäuse aufweist, welches einen Filterraum begrenzt, durch welchen mit Overspray beladene Kabinenluft in einer Hauptströmungsrichtung leitbar ist, wobei in dem Filterraum eine Vielzahl von Filterelementen aus einem für die Kabinenluft durchlässigen Filtermaterial derart angeordnet sind, dass zwischen den Filterelementen ein Strömungslabyrinth ausgebildet ist, wobei die Aufnahmevorrichtung dazu ausgelegt ist, ein oder mehrere Filterelemente aufzunehmen und innerhalb des Filtermoduls zu positionieren, wobei sich die Aufnahmevorrichtung entlang einer Längsachse erstreckt, die quer zu der Hauptströmungsrichtung angeordnet ist, wobei die Aufnahmevorrichtung eine die Außenkontur bildende Gitterstruktur aufweist und wobei das eine oder die mehreren Filterelemente mittels der gitterartigen Außenkontur aufnehmbar und so ortsfest relativ zu der Außenkontur positionierbar sind.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Beschichtungsanlage mit einem Filtermodul mit einer solchen Aufnahmevorrichtung sowie ein Verfahren zur Beschichtung von Fahrzeugkarosserien oder/und Fahrzeugteilen mit einer solchen Beschichtungsanlage.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung für Filterelemente eines Filtermoduls zum Abscheiden von Overspray aus mit Overspray beladener Kabinenluft von Beschichtungsanlagen, insbesondere von Lackieranlagen, eine Beschichtungsanlage mit einem Filtermodul mit einer solchen Aufnahmevorrichtung und ein Verfahren zur Beschichtung von Fahrzeugkarosserien oder/und Fahrzeugteilen mit einer solchen Beschichtungsanlage.
Beschreibung des Standes der Technik
Bei der Beschichtung von Gegenständen wie etwa Fahrzeugkarosserien oder Fahrzeugbauteilen in einer Beschichtungskabine wird das Beschichtungsmaterial zerstäubt und mittels eines Luftstroms, der auf den zu beschichtenden Gegenstand gerichtet ist, in Richtung des Gegenstands befördert. Dabei erreicht nur ein Teil des für den zu beschichtenden Gegenstand gedachten Beschichtungsmaterialstroms den Gegenstand. Ein anderer Teil verbleibt in dem Luftstrom als Overspray und muss aus dem Luftstrom wieder entfernt werden. Im weiteren Sinne werden hier und im Folgenden die Begriffe Overspray, Overspraypartikel und Oversprayfeststoffe im Sinne eines dispersiven Systems wie beispielsweise einer Emulsion, einer Suspension oder einer Kombination daraus verstanden. Der Overspray wird von dem Luftstrom erfasst und einer Abscheidung zugeführt, sodass die Luft gegebenenfalls nach einer geeigneten Konditionierung wieder in die Beschichtungskabine zurückgeleitet werden kann. Eine derartige Beschichtungsanlage ist beispielsweise in der DE 10 2013 004 082 A1 beschrieben.
Im industriellen Maßstab kommt für die Abscheidung des Oversprays heutzutage bevorzugt die Nassabscheidung zum Einsatz. Nachteilig an dieser Technologie ist der hohe Einsatz an Energie zur Umwälzung der großen Wassermenge, zur Trocknung der Beschichtungskabinenluft sowie der hohe Aufwand zur fachgerechten Entsorgung des aus der Umluft ausgewaschenen Oversprays.
Als alternative Abscheidetechnologie kann die Trockenabscheidung eingesetzt. Dabei wird mit einer elektrostatischen Aufladung des Oversprays gearbeitet, mittels derer der Overspray auf Abscheideflächen gelenkt und von dort aus entsorgt werden kann. Die kontinuierliche Aufbereitung der Abscheideflächen kann sich aufwändig gestalten und ein hohes Störpotential aufweisen. Zudem ist auch hier ein hoher Energieaufwand erforderlich.
Als weitere Abscheidetechnologie sind in der oben bereits genannten Druckschrift austauschbare Einwegfilterelemente beschrieben. Die Einwegfilterelemente werden im Laufe des Betriebs von der mit Overspray beladenen Beschichtungskabinenluft durchströmt und so kontinuierlich mit Overspray beladen. Nach dem Erreichen einer Grenzbeladung werden die beladenen Filterelemente gegen unbeladene Filterelemente ausgetauscht. Die Aufbereitung oder/und die Entsorgung solcher Filtermodule kann bei einer geeigneten Wahl des Filtermaterials eine bessere Energie- und Umweltverträglichkeitsbilanz aufweisen als die oben skizzierten Alternativen einer Nassabscheidung oder einer elektrostatischen Trockenabscheidung.
Bei einem Aufbau einer solchen Einwegfilterabscheidung hat es sich bewährt, die Einwegfilterelemente in Filtermodulen anzuordnen, die beispielsweise stab- oder röhrenförmig sind. Nachteilig bei den bestehenden Filtermodulen ist es, dass die Filtermodule durchgängig aus einem Filtermaterial bestehen und so keine unterschiedliche Filterwirkung innerhalb eines Filtermoduls erreicht werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Filtermodule für eine Beschichtungsanlage anzugeben, welche den genannten Nachteil lindern und insbesondere unterschiedliche Filtermaterialien aufweisen können.
Die Aufgabe wird durch eine Aufnahmevorrichtung für Filterelemente eines Filtermoduls gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den entsprechenden abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung für Filterelemente eines Filtermoduls zum Abscheiden von Overspray aus mit Overspray beladener Kabinenluft einer Beschichtungsanlage, insbesondere einer Lackieranlage, insbesondere für Fahrzeugkarosserien oder/und Fahrzeugbauteile weist das Filtermodul ein Filtergehäuse auf, welches einen Filterraum begrenzt, durch welchen mit Overspray beladene Kabinenluft in einer Hauptströmungsrichtung leitbar ist, wobei in dem Filterraum eine Vielzahl von Filterelementen aus einem für die Kabinenluft durchlässigen Filtermaterial derart angeordnet ist, dass zwischen den Filterelementen ein Strömungslabyrinth ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung ist dazu ausgelegt, ein oder mehrere Filterelemente aufzunehmen und innerhalb des Filtermoduls zu positionieren. Die Aufnahmevorrichtung erstreckt sich entlang einer Längsachse, die quer zu der Hauptströmungsrichtung angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung weist eine die Außenkontur bildende Gitterstruktur auf. Das eine oder die mehreren Filterelemente sind mittels der gitterartigen Außenkontur aufnehmbar und so ortsfest relativ zu der Außenkontur positionierbar.
Es ist also erfindungsgemäß vorgesehen, die Filterelemente, welche die eigentliche Filterfunktion ausüben, mittels einer Gitterstruktur innerhalb eines Filterraums des Filtergehäuses zu positionieren. Dies hat eine Reihe von Vorteilen: Die Gitterstruktur kann verschiedene Filtermaterialien aufnehmen und diese so an der entsprechende Position innerhalb des Filterraums halten. Die Gitterstruktur bietet eine große Oberfläche, an der die mit Overspray beladene Kabinenluft an das Filtermaterial des oder der Filterelemente gelangen kann. Gleichzeitig kann die Gitterstruktur für die Halte- und Positionieraufgabe optimiert werden und beispielsweise an den entsprechenden Stellen Verstärkungen aufweisen, ohne dass die Filteroberfläche wesentlich beeinträchtigt werden müsste.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Außenkontur zylinder- oder prismenförmig ausgebildet ist. Bei der Zylinder- oder Prismenform kann es sich beispielsweise um einen geraden Hohlzylinder oder ein gerades Hohlprisma handeln, es bildet sich gewissermaßen ein Gitterrohr aus. Diese Formgebung bietet eine hohe Stabilität der mit einem oder mehreren Filterelementen versehenen Aufnahmevorrichtung. Gleichzeitig kann die Aufnahmevorrichtung beispielsweise auf einfache Art in entsprechende Aussparungen in dem Filtergehäuse oder in einer geeigneten Halterung eingesteckt werden. Weist die Grundform eines Hohlprismas keine Drehsymmetrie auf, kann die Außenform des Hohlprismas für die Festlegung der Orientierung der Aufnahmevorrichtung innerhalb des Filtergehäuses und insbesondere bezüglich der Hauptströmungsrichtung im Zusammenspiel mit der Halterung für die Aufnahmevorrichtung verwendet werden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gitterstruktur nach außen eine Strömungsstruktur aufweist. Es kann also beispielsweise integral mit der Gitterstruktur eine Strömungsstruktur angeformt werden, die beispielsweise dazu geeignet sein kann, die Luftströmung um die Aufnahmevorrichtung und damit auch um das Filterelement herum und/oder die Strömung zwischen den Filterelementen zu beeinflussen oder/und zu lenken.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmevorrichtung nach innen eine Haltestruktur aufweist. Bei der Haltestruktur kann es sich beispielsweise um nach innen ragende Stege, Stifte, Zwischenebenen oder ähnliches handeln. Mittels solcher Strukturen kann ein Filterelement auf einfache Weise an der vorgesehenen Position angeordnet und dort gehalten werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass bei einer fortgesetzten Beladung eines Filterelements und dem sich dadurch erhöhenden Gewicht desselben Position oder Lage verändern. Des Weiteren ermöglichen solche Strukturen das Anordnen mehrerer Filterelemente in einer Aufnahmevorrichtung mit definierter Lage und Position.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmevorrichtung stirnseitig eine Verbindungstruktur aufweist. Dies ermöglicht das einfache Koppeln zweier Aufnahmevorrichtungen miteinander, gegebenenfalls auch ohne zusätzliche Verbindungselemente.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmevorrichtung stirnseitig eine Depotstruktur aufweist. Ein in einer solchen Depotstruktur untergebrachtes Depot oder Reservoir kann beispielsweise mit chemischen Hilfs- und Zusatzstoffen gefüllt sein. Diese Hilfs- oder Zusatzstoffe können beispielsweise während des Filterungsprozesses freigesetzt werden und beispielsweise ein Aushärten des in dem Filterelemente aufgenommenen Oversprays unterstützen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gitterstruktur ein oder mehrere Segmente aufweist. Weist die Aufnahmevorrichtung mehrere Segmente auf, können beispielsweise Fertigung, Lagerung und Transport deutlich vereinfacht werden. Dier Segmente können die Aufnahmevorrichtung beispielsweise entlang einer Längsachse der Aufnahmevorrichtung oder/und quer zu dieser Längsachse teilen.
In diesem Zusammenhang kann es von Vorteil sein, wenn die Segmente zusammensetzbar oder/und separierbar oder/und miteinander gelenkig verbunden sind. Das eine oder die mehreren Gelenke können beispielsweise durch Scharniere, die beispielsweise miteinander verklipsbar sein können, realisiert sein.
Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn ein Gelenk ein Verschwenken der Segmente entlang einer Achse ermöglicht, die im Wesentlichen parallel zu der Längsachse der Aufnahmevorrichtung verläuft. Ist die Längsachse der Aufnahmevorrichtung quer zur Hauptströmungsrichtung angeordnet, können auf diese Weise beispielsweise verschiedene Filterelemente mit verschiedener Filterwirkung auf einfache Weise innerhalb der Aufnahmevorrichtung angeordnet werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht eine Aufnahmevorrichtung für ein erstes und zweites Filterelement vor, wobei die Aufnahmevorrichtung so ausgestaltet ist, dass die Filterelemente innerhalb der Aufnahmevorrichtung nacheinander oder/und nebeneinanderentlang der Längsachse anordenbar sind. Dies ermöglicht die Aufnahme zumindest zweier Filterelemente, die sich beispielsweise in der Filterwirkung, der Filterkapazität, dem Filtermaterial oder anderweitig unterscheiden können. So können beispielsweise entlang der Längsachse Filterelemente mit verschiedener Filterwirkung angeordnet sein. Alternativ können quer zu der Längsachse Filterelemente mit verschiedener Filterwirkung - beispielsweise für Feinfilterung und für Grobfilterung - angeordnet sein. Dies ermöglicht beispielsweise eine Reihenschaltung von einem Grobfilter und einem Feinfilter entlang einer Hauptströmungsachse, die beispielsweise quer zur Längsachse der Aufnahmevorrichtung angeordnet sein kann.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch eine Aufnahmevorrichtung wie vorstehend beschrieben mit einem ersten und einem zweiten Filterelement gelöst, wobei sich das erste Filterelement hinsichtlich seiner Filterwirkung von dem zweiten Filterelement unterscheidet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erste Filterelement ein anderes Filtermaterial, eine andere Filtermaterialdichte oder/und eine andere Filterkapazität als das zweite Filterelement aufweist. Dies ermöglicht ein Anpassen des gesamten Filtermoduls an mögliche Strömungsverteilungen innerhalb des Filtergehäuses, insbesondere innerhalb des Filterraums und ermöglicht es, die Lebensdauer des gesamten Filtermoduls zu verlängern. Beispielsweise kann ein Filterelement, das im Zentralbereich der Hauptströmungsrichtung liegt, mit einer höheren Filterkapazität ausgestattet sein als ein Filterelement, das eher im Randbereich der Hauptströmungsrichtung liegt.
Die Aufgabe wird ebenfalls durch eine Beschichtungsanlage mit einem Filtermodul mit einer Aufnahmevorrichtung wie vorstehend beschrieben sowie durch ein Verfahren zur Beschichtung von Fahrzeugkarosserien oder/und Fahrzeugteilen mit einer Beschichtungsanlage, die entweder Modul mit einer Aufnahmevorrichtung wie vorstehend beschrieben gelöst.
Die beispielsweise als Gitterrohre ausgebildeten Aufnahmevorrichtungen können mit Hilfe von Spritzgusstechnik hergestellt werden. Durch die Nutzung der Spritzgusstechnik lassen sich feinere Details im und am Gitterohr realisieren. Eine Folge ist ein höherer Grad an Gestaltungsfreiheit, der es ermöglicht das Gitterrohr auf die entsprechende Filteraufgabe hin anzupassen. Alternativ können solche Gitterstrukturen auch durch einen Pressvorgang, beispielsweise mittels einer Ronde erzeugt werden. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise zelllulosehaltiges Material für die Gitterstrukturen eingesetzt werden.
Wenn das Gitterrohr in einzelne Segmente unterteilt wird, bietet dies Vorteile beim Herstellungsverfahren, was die Kosten senken kann. Des Weiteren können über die Längsachse des segmentierten Gitterrohrs verschiedene Füllmaterialien mit unterschiedlicher Dichte genutzt werden. So ist eine zusätzliche Anpassung an die Partikelverteilung und an die Strömungsbedingungen im Filtersystem längs der Strömungsachse möglich. Die einzelnen Segmente können ohne zusätzliche Mittel wie Klebstoffe, Drähte etc. mit einander verbunden werden.
Das Gitterrohr kann klappbar ausgeführt werden. Dies kann das Befüllen der Gitterrohre mit Füllmaterial stark vereinfachen. Das Füllmaterial kann außerdem leichter in Lagen eingearbeitet werden.
Die Gitterrohre können aufklappbar oder geschlossen ausgeführt sein. Die Gitterrohre können in einem Stück oder in Segmenten gefertigt werden, was es erlaubt auch mit kleineren Spritzgutwerkzeugen zu arbeiten. Es können runde oder vieleckige (vorzugsweise 6-eckig, Eckenanzahl ≥ 3) Gitterrohre gestaltet werden. Die Gitterrohre können symmetrisch oder asymmetrisch ausgeführt werden (Asymmetrie = Anpassung an die Strömung, eindeutige Zuordnung des Gitterohrs beim Aufbau des Filtersystems etc.). Es können detaillierte Elemente für die Stabilitätsverbesserung (z.B. einzelne dickere Zwischenstäbe), für die Beeinflussung des Strömungsprofils im Filtersystem (z.B. Fahnen) und anderes (z.B. für Scharniere, für Steckverbindungen oder Dorne zur Absacksicherung etc.) designt werden. Es können dabei alle Teile in einem Werkstoff gefertigt werden. Es können Depots und Reservoirs eingebaut werden, die später mit chemischen Hilfs- und Zusatzstoffen gefüllt werden können. Diese können dann während des Filterprozesses freigesetzt werden und beispielsweise das Aushärten des Oversprays eines Lackes im Filter unterstützen.
Die Erfindung stellt eine kostengünstigere Alternative zu bisher genutzten Gitterrohren dar, die mit Hilfe der Extrudiertechnik hergestellt werden.
Das Gitterrohr kann durch eine Aufteilung in einzelne Segmente an die Filteraufgabe angepasst werden. Die Form kann zwischen rund oder vieleckig (vorzugsweise sechseckig), sowie symmetrisch oder unsymmetrisch variieren. Bei einer eckigen Ausführung ist die Drehung des Rohrs während des Transports ausgeschlossen.
Zusatzelemente wie Scharniere, Depots/ Reservoirs, Steckverbindungen, zusätzliche Zwischenstege, Fahnen, Dorne etc. können ergänzt werden. Durch die ergänzten Zusatzelemente kann das Absacken des Füllmaterials während des Transports durch Rütteln verhindert werden. Eine Stabilitätserhöhung durch einzelne Elemente wie beispielsweise zusätzliche oder dickere Zwischenstege, wird ermöglicht. Strömungselemente wie beispielsweise Fahnen, die eine zusätzliche Verwirbelung erzeugen und die sowohl die zu filternden Partikel als auch die möglichen Zusatzstoffe besser vor Ort verteilen, können eingebaut werden. Es können verschiedene Füllmaterialien und Fülldichten über die Länge des gesamten Gitterrohrs ermöglicht werden. Die Nutzung von Depots und Reservoirs für chemischen Zusätzen (z.B. Härter, Katalysatoren etc.) kann vorteilhaft für die Anpassung des Filtersystems auf die Filteraufgabe sein.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

1 in einer schematischen Querschnittsansicht eine Lackierkabine mit einer Abscheidevorrichtung für Overspray, bei welcher Kabinenluft über eine Luftleiteinrichtung zu Filtermodulen geleitet wird;
2 in einer perspektivischen Teilaufrissansicht eine Ausführungsform eines nicht mit Filterelementen bestückten Filtermoduls;
3 das Filtermodul der 2, teilweise mit Filterelementen bestückt;
4 eine Draufsicht auf das Filtermodul der 3;
5 eine Seitenansicht des Filtermoduls der 3 und 4;
6 eine perspektivische Ansicht eines ersten Segments einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Aufnahmevorrichtung;
7 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Segments der ersten Ausführungsform einer Aufnahmevorrichtung;
8 das erste Segment der 6 zusammengefügt mit dem zweiten Segment der 7 zu der ersten Ausführungsform der Aufnahmevorrichtung;
9 eine perspektivische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Aufnahmevorrichtung in einer geöffneten Stellung;
10 die zweite Ausführungsform der 9 in einer geschlossenen Stellung;
11 die zweite Ausführungsform der 9 und 10 mit einem eingelegten Filtermaterial in einer geöffneten Stellung;
12 die zweite Ausführungsform der 11 in einer geschlossenen Stellung;
13 eine perspektivische Ansicht einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Aufnahmevorrichtung in einer geöffneten Stellung; und
14 eine Seitenansicht mehrerer Aufnahmevorrichtung der dritten Ausführungsform der 13.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 zeigt eine Beschichtungskabine 10 sowie eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 12 bezeichneten Oberflächenbehandlungsanlage, in welcher Gegenstände 14 lackiert werden. Als Beispiel für zu lackierende Gegenstände 14 sind Fahrzeugkarosserien 16 gezeigt. Bevor diese zu einer solchen Beschichtungskabine 10 gelangen, werden sie in nicht eigens gezeigten Vorbehandlungsstationen beispielsweise gereinigt und entfettet.
Die Beschichtungskabine 10 umfasst einen oben angeordneten Beschichtungs- oder Lackiertunnel 18, welcher von vertikalen Seitenwänden 20 und einer horizontalen Kabinendecke 22 begrenzt, an den Stirnseiten jedoch offen ist. Darüber hinaus ist der Lackiertunnel 18 in der Weise offen, dass mit Overspray beladene Kabinenabluft nach unten strömen kann. Die Kabinendecke 22 ist üblicherweise eine untere Begrenzung eines Luftzuführraumes 24 und als Filterdecke 26 ausgebildet. Die Fahrzeugkarosserien 16 werden mit einem im Beschichtungstunnel 18 untergebrachten und an und für sich bekannten Fördersystem 28 von der Eingangsseite des Beschichtungstunnels 18 zu dessen Ausgangsseite transportiert. Im Inneren des Beschichtungstunnels 18 befinden sich Applikationseinrichtungen 30 in Form von mehrachsigen Applikationsrobotern 32, wie sie ebenfalls an und für sich bekannt sind. Mittels der Applikationsroboter 32 können die Fahrzeugkarosserien 16 mit dem entsprechenden Material beschichtet werden.
Nach unten hin ist der Beschichtungstunnel 18 über einen begehbaren Gitterrost 34 zu einem darunter angeordneten Anlagenbereich 36 hin offen, in welchem von der Kabinenluft mitgeführte Overspray Partikel von der Kabinenluft getrennt werden.
Hierzu strömt aus dem Luftzuführraum 24 während eines Beschichtungsvorgangs Luft nach unten durch den Beschichtungstunnel 18 zu dem Anlagenbereich 36. Dabei nimmt die Luft im Beschichtungstunnel 18 vorhandenen Lack-Overspray auf und führt diesen mit sich. Diese mit Overspray beladene Luft wird mithilfe einer Luftleiteinrichtung 38 zu einer Abscheidevorrichtung in Form eines oder mehrerer Einweg-Filtermodule 40 (nachfolgend als Filtermodule bezeichnet) geleitet.
Hierfür umfasst die Luftleiteinrichtung 38 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Leitkanal 42, der durch Leitbleche 44 gebildet ist, die sich von den Seitenwänden 20 nach innen und nach unten geneigt erstrecken. Der Leitkanal 42 mündet unten in mehrere Anschlusskanäle 46, die ihrerseits unten in einen Anschlussstutzen 48 enden.
Während eines Beschichtungsbetriebs ist jedes Filtermodul 40 strömungstechnisch und lösbar mit der Luftleiteinrichtung 38 verbunden. Die Kabinenluft durchströmt in dem Filtermodul 40 ein oder mehrere Filterelemente, an denen sich der Lack-Overspray abscheidet. Hierauf wird nachstehend im Detail eingegangen. Insgesamt ist jedes Filtermodul 40 als austauschbare Baueinheit ausgebildet.
Die nach der Filterung durch das Filtermodul 40 weitgehend von Overspraypartikeln befreite Kabinenluft strömt aus dem Filtermodul 40 in einen Zwischenkanal 50, über den sie in einen Sammelströmungskanal 52 gelangt. Die Kabinenluft wird über den Sammelströmungskanal 52 einer weiteren Aufbereitung und Konditionierung zugeführt und im Anschluss daran in einem nicht eigens gezeigten Kreislauf wieder in den Luftzuführungsraum 24 geleitet, aus den sie wieder von oben in den Beschichtungstunnel 18 einströmt.
Falls die Kabinenluft durch die vorhandenen Filtermodule 40 tatsächlich noch nicht ausreichend von Overspraypartikeln befreit ist, können den Filtermodulen 40 noch weitere Filterstufen nachgelagert sein, denen die Kabinenluft zugeführt wird und in denen beispielsweise auch elektrostatisch arbeitende Abscheider eingesetzt werden, wie sie an und für sich bekannt sind.
2 zeigt den Grundaufbau eines Filtermoduls 40. Das Filtermodul 40 weist ein Filtermodulgehäuse 60 auf, das einen Filtergehäuseinnenraum 62 begrenzt, der sich zwischen einem Moduleinlass 64 und einem Modulauslass 66 erstreckt und von der Kabinenluft durchströmt wird. Dabei ergibt sich ein Strömungsverlauf, entlang dem die über den Moduleinlass eintretende Kabinenluft den Filtergehäuseinnenraum 62 durchströmt.
Das Modulgehäuse 60 umfasst ein Bodenteil 70, das bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in seiner Geometrie und seinen Abmessungen als standardisierte Tragstruktur beispielsweise nach Vorgabe einer Euro-Palette ausgebildet ist. Die Anordnung mehrerer Filtermodule 40 in dem Anlagenbereich 36 der Beschichtungskabine 10 kann dementsprechend nach einem Raster erfolgen, welches auf dem verwendeten standardisierten Bodenteil 70 beruht.
Ein unterer Sammelbereich des Filtermoduls 40 ist flüssigkeitsdicht und auf diese Weise als Sammelwanne 72 für Beschichtungsmaterial ausgebildet, das sich in dem Filtermodul 40 abscheidet und nach unten abfließt.
In dem Filterraum 62 ist ein Halterahmen 74 angeordnet, der zur Halterung von Aufnahmevorrichtungen (in 2 nicht gezeigt) Aussparungen 76 aufweist. Der Halterahmen 74 umspannt einen Filterraum 78, innerhalb dessen die eigentliche Filterung der einströmenden und mit Overspray beladenen Kabinenluft stattfindet. Während des Filterprozesses strömt die Kabinenluft entlang einer Hauptströmungsrichtung 80 durch den Filterraum 78 und trifft dabei auf die Filterelemente. Dies ist in den nachfolgenden Figuren 3-5 näher dargestellt.
3 zeigt das Filtermodul 40 der 2 mit zwei eingesetzten Aufnahmevorrichtungen 82. Die 4 und 5 zeigen die gleiche Situation in einer schematischen Draufsicht ( 4) und einer schematischen Seitenansicht (5).
Die Aufnahmevorrichtungen 82 sind als Gitterrohre ausgebildet und tragen Filterelemente, welche so in dem Filterraum 78 entlang der Hauptströmungsrichtung 80 positionierbar sind und von der Kabinenluft anströmbar und durchströmbar sind.
Beim Durchströmen des Filterraums 78 gelangt ein Teilstrom 87 durch die Aufnahmevorrichtung 82 zu einem darin befindlichen Filterelement und durchströmt dieses, solange das Filterelement nicht vollständig beladen ist. Ein anderer Teilstrom 88 wird durch die in den Aufnahmevorrichtungen befindlichen Filterelemente abgelenkt. Durch diese Ablenkung des Luftstroms fallen trägere Partikel, also beispielsweise Overspraypartikel, aus dem Luftstrom und gelangen so an das Filterelement. Die beiden Teilströme 87, 88 sind nicht als feste Strömungspfade zu verstehen, sondern es können je nach lokaler Beladung und Anströmungsrichtung des jeweiligen Filterelements sich an ein und demselben Filterelement beide Teilströme ausbilden und auch zeitlich variabel sein.
Die Aufnahmevorrichtungen 82 können entgegen der besonders in 4 gut sichtbaren Anordnung entlang der Hauptströmungsrichtung 80 versetzt angeordnet sein. Die Anzahl an Aufnahmevorrichtungen 82 senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung 80 kann in Richtung der Hauptströmungsrichtung 80 gesehen zunehmen. Auf diese Weise ergibt sich eine Kombination aus Tiefenfilter und Trägheitsabscheidung. Für noch verbleibende Restanteile an Overspray in der Luft kann beispielsweise ein Taschenfilter nachgeschaltet sein.
Auf den genauen Aufbau der Filterelemente wird unter Bezug auf die Figuren 11 und 12 näher eingegangen. Die in den Aufnahmevorrichtungen 82 angeordneten Filterelemente sind in der in den 2-5 gezeigten Ausführungsform eines Filtermoduls 40 nicht von oben anströmbar, da die Aufnahmevorrichtungen 82 durch eine Abdeckplatte 84 abgedeckt sind, welche für die Aufnahmevorrichtungen 82 Ausformungen 86 vorsieht. Die Ausformungen 86 entsprechen in ihrer inneren Form der Außengeometrie der Aufnahmevorrichtungen 82 und ermöglicht so eine genaue und einfache Positionierung der Aufnahmevorrichtungen 82 im Luftstrom entlang der Hauptströmungsrichtung 80.
Die Ausformungen 86 sind in der gezeigten Ausführungsform nur in der oberen Abdeckplatte 84 angeordnet, da an der Unterseite ein Abfließen des Retentats der Filterelemente in die Sammelwanne 72 möglich sein sollte. Alternativ können auch im unteren Bereich Ausformungen vorgesehen sein, wenn beispielsweise die Stabilität der Gesamtkonstruktion dies erfordern sollte.
Bei der in den 2-5 gezeigten Ausführungsform sind die Aufnahmevorrichtungen 82 ca. 2000 mm lang. Dies stellt aber nur eine beispielhafte Ausführungsform dar. Selbstverständlich können auch längere oder deutlich kürzere Aufnahmevorrichtungen je nach Anwendungszweck zum Einsatz kommen.
Die 6-8 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Aufnahmevorrichtung 82. In 6 ist ein erstes Segment 90, in 7 ein zweites Segment 92 gezeigt. 8 zeigt die beiden Segmente 90, 92 zusammengesetzt zu einer Aufnahmevorrichtung 82. Bei der in den 6-8 dargestellten Ausführungsform sind die beiden Segmente 90, 92 identisch. Dies erleichtert die Herstellung, Bevorratung und den Zusammenbau erheblich. Es ist aber auch möglich, zwei unterschiedlich geformte Segmente herzustellen und zu einer Aufnahmevorrichtung 82 zusammenzusetzen.
Die Segmente 90, 92 erstrecken sich entlang einer Längsachse A, die - wie in 5 gezeigt - quer zu der Hauptströmungsachse 80 anordenbar ist. Die Segmente 90, 92 weisen eine die Außenkontur bildenden Gitterstruktur mit parallel zur Längsachse angeordneten Längsstreben 94 und quer zur Längsachse angeordneten Querstreben 96 auf. Die Gitterstruktur ist fertigungstechnisch mittels einer Spritzgusstechnik hergestellt. Alternativ können solche Gitterstrukturen wie bereits oben erläutert auch durch einen Pressvorgang, beispielsweise unter Verwendung einer Ronde, erzeugt werden. Wird als Material für die Gitterstrukturen zelllulosehaltiges Material eingesetzt, ergeben sich beispielsweise bei der Entsorgung der Aufnahmevorrichtungen zusammen mit den Filterelementen Vorteile..
Die Außengeometrie der Aufnahmevorrichtungen 82 kann beispielsweise hohlzylinderförmig oder hohlprismenförmige ausgestaltet sein. Wird die prismenfömige Außengeometrie so gestaltet, dass sie keine Drehsymmetrie bezüglich der Längsachse A aufweist, kann die Aufnahmevorrichtung 82 nur in einer Orientierung bezüglich der Hauptströmungsachse eingesetzt werden. Dies ermöglicht es, die Filterelementbefüllung der Aufnahmevorrichtung 82 an die zu erwartende Strömungsrichtung anzupassen und insbesondere diesbezüglich zu optimieren. Es ist außerdem möglich, die Außengeometrie der Aufnahmevorrichtungen 82 für unterschiedliche Positionen der Aufnahmevorrichtung 82 innerhalb des Filterraums 78 unterschiedlich zu gestalten. So kann einerseits eine besonders einfache Zuordnung der Aufnahmevorrichtungen 82 mit den Filterelementen bei einem Aufbau eines Filtermoduls 40 erreicht werden. Zum anderen kann die Außengeometrie einer solchen Aufnahmevorrichtung 82 den unterschiedlichen Strömungsverhältnissen innerhalb des Filterraums 78 Rechnung tragen.
Neben der reinen Außengeometrie können auch die Strömung beeinflussende Strukturen wie beispielsweise Fahnen oder Strömungsleitstrukturen vorgesehen sein, die eine Verbesserung der Anströmung der Aufnahmevorrichtungen hervorrufen können.
Die Gitterstruktur kann beispielsweise variable Materialstärken der Längsstreben 94 oder der Querstreben 96 aufweisen. Beispielsweise können diese an die zu erwartenden Kräfte durch das Eigengewicht der Filterelemente nach einer vollständigen Beladung angepasst sein und so für eine besonders gute Stabilität der Aufnahmevorrichtungen 82 sorgen.
Es ist außerdem möglich, neben der reinen Gitterstruktur zusätzliche Strukturen anzubringen. Die zusätzlichen Strukturen können beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine Befestigung eines Segments 90 mit einem anderen Segment 92 zu ermöglichen. In diesem Zusammenhang weisen die Segmente 90, 92 Hakenstrukturen 98 auf, die mit Ösenstrukturen 100 zusammenwirken. Dies ist in 8 dargestellt: Die Hakenstrukturen 98 greifen in die Ösenstrukturen 100 ein und halten die beiden Segmente 90, 92 zusammen.
Neben den genannten Haltestrukturen 98, 100 können auch, wie dies in den 9 und 10 in einer zweiten alternativen Ausführungsform einer Aufnahmevorrichtung 182 dargestellt ist, feste Scharniere wie beispielsweise das Filmscharnier 102 vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine besonders einfache Beweglichkeit der einzelnen Teilsegmente 192, 194 und eine besonders genaue Festlegung der Teilsegmente 192, 194 zueinander.
In den 11 und 12 ist die Ausführungsform einer Aufnahmevorrichtung 182 der 9 und 10 gezeigt, mit eingelegten Filterelementen 110, 112. Die Filterelemente 110, 112 sind als Vliesfilter ausgelegt und unterscheiden sich in ihrer Gewebestruktur, insbesondere in ihrer Filterwirkung und -kapazität. Während das erste Filterelement 110 von einem ersten Filtertyp eine höhere Filtermaterialdichte aufweist, besitzt das zweite Filterelement 112 eine geringere Filtermaterialdichte. Im Zusammenspiel mit einer Nicht-Drehsymmetrie der zusammengesetzten Aufnahmevorrichtung 182 bezüglich der Längsachse A ergibt sich so eine einfach zusammenzubauende Aufnahmevorrichtung 82' für Filterelemente 110, 112,, die bezüglich ihrer Ausrichtung zu der Hauptströmungsrichtung 80 eindeutig beispielsweise in einen Halterahmen 74 einbaubar ist. Die Aufnahmevorrichtung 182 bildet mit den eingelegten Filterelementen 110, 112 eine Filterelementkombination 114.
Die Filterelementkombination 114 bietet die Möglichkeit, beispielsweise unterschiedlichen Strömungsverhältnissen innerhalb der Filterraums 78 Rechnung zu tragen. So erfährt eine Filterelementkombination 114 an einer randseitigen Position 116 (siehe 4) voraussichtlich an seiner zum Zentrum der Strömung liegenden Seite eine andere Anströmung als an seiner randseitig liegenden Seite. Gleichzeitig ist für eine Filterelementkombination 114 die Anströmung an einer zentraleren Position - beispielsweise an Position 118 - deutlich symmetrischer. Gleichzeitig unterscheiden sich die Strömungsverhältnisse und die Beladung des Luftstroms an einer stromabwärts gelegenen Position - etwa der Position 120 - nochmals deutlich von denen an einer stromaufwärts liegenden Position - etwa Position 116. Diesen Effekten kann durch die Wahl verschiedener Filtermaterialien für verschiedene Filterelemente 110, 112 innerhalb einer Filterelementkombination 114 begegnet werden.
Die 13 und 14 zeigen eine dritte Ausführungsform einer Aufnahmevorrichtung 282. Merkmale, die gleich oder vergleichbar mit Merkmalen der ersten oder der zweiten Ausführungsform der Aufnahmevorrichtungen 82, 182 sind, sind mit Bezugszeichen versehen, zu denen 100 bzw. 200 addiert wurde.
Die beiden Segmente 292, 294 sind wie bei der zweiten Ausführungsform mit einem Filmscharnier 202 parallel zu einer Längsachse A verschwenkbar miteinander verbunden und mittels Haken- bzw. Ösenstrukturen 298, 300 drehfest verriegelbar.
Es sind - in einem geschlossenen Zustand nach innen weisende - konusförmige Stifte 310 an den Segmenten 292, 294 angebracht. Die Stifte 310 sind so ausgestaltet, dass ein in der Aufnahmevorrichtung befindliches Filterelement 110, 112 zumindest teilweise von den Stiften 310 durchdrungen wird und so in seiner Position innerhalb der Aufnahmevorrichtung 282 fixiert wird. Dies trägt insbesondere bei zunehmender Beladung eines Filterelements zu einer verbesserten Stabilität der Filterelementkombination bei.
Die Aufnahmevorrichtung 282 weist an einem Ende Depotstrukturen 312, 314 auf. Die Depotstrukturen können beispielsweise mit einem Wirkstoff wie beispielsweise einem Härter oder einem Katalysator gefüllt sein. Die Depotstrukturen 312, 314 sind an der Aufnahmevorrichtung 282 so angeordnet, dass bei einer vertikalen Ausrichtung der Aufnahmevorrichtung 282 die Depotstrukturen 312, 314 in die Sammelwanne 72 ragen. Auf diese Weise kann bei einer Berührung des sich in der Sammelwanne 72 ansammelnden Retentats mit dem in den Depotstrukturen enthaltenen Wirkstoff eine entsprechende Reaktion wie beispielsweise ein Aushärten des Retentats ausgelöst oder beschleunigt werden.
14 zeigt in einer Seitenansicht mehrere Aufnahmevorrichtungen 282 übereinandergestapelt. Dabei spielen die Stifte 310 eine andere Rolle. Die Stifte 310 greifen in Ausnehmungen, die sich auf der Außenseite der Stifte 310 befinden, zumindest teilweise ein. Auf diese Weise ergibt sich eine hohe Packungsdichte für eine Vielzahl an Aufnahmevorrichtung für Transport- und Lagerzwecke und die Aufnahmevorrichtungen lassen sich verrutschsicher und ohne Verkanten transportieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013004082 A1 [0002]

Claims

Aufnahmevorrichtung (82) für Filterelemente (110, 112) eines Filtermoduls (40) zum Abscheiden von Overspray aus mit Overspray beladener Kabinenluft einer Beschichtungsanlage (10), insbesondere von Lackieranlagen, wobei das Filtermodul (40) ein Filtergehäuse (60) aufweist, welches einen Filterraum (78) begrenzt, durch welchen mit Overspray beladene Kabinenluft in einer Hauptströmungsrichtung (80) leitbar ist, wobei in dem Filterraum (78) eine Vielzahl von Filterelementen (110, 112) aus einem für die Kabinenluft durchlässigen Filtermaterial derart angeordnet ist, dass zwischen den Filterelementen (100, 112) ein Strömungslabyrinth ausgebildet ist, wobei die Aufnahmevorrichtung (82) dazu ausgelegt ist, ein oder mehrere Filterelemente (110, 112) aufzunehmen und innerhalb des Filtermoduls (40) zu positionieren, wobei sich die Aufnahmevorrichtung (82) entlang einer Längsachse (A) erstreckt, die quer zu der Hauptströmungsrichtung (80) angeordnet ist, wobei die Aufnahmevorrichtung (82) eine die Außenkontur bildende Gitterstruktur aufweist und wobei das eine oder die mehreren Filterelemente (110, 112) mittels der gitterartigen Außenkontur aufnehmbar und so ortsfest relativ zu der Außenkontur positionierbar sind.
Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Außenkontur zylinder- oder prismenförmig ausgebildet ist.
Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, wobei bei einer prismenförmigen Ausbildung der Außenkontur zumindest zwei Seitenkanten ungleich lang sind.
Aufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gitterstruktur nach außen eine Strömungsstruktur oder/und nach innen eine Haltestruktur (310) oder/und stirnseitig eine Verbindungstruktur und/oder eine Depotstruktur aufweist.
Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Depotstruktur bei einer vertikalen Ausrichtung der Aufnahmevorrichtung in einem unteren Bereich der Aufnahmevorrichtung angeordnet ist.
Aufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gitterstruktur ein oder mehrere Segmente (92, 94) aufweist.
Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Segmente (92, 94) zusammensetzbar oder/und separierbar oder/und miteinander gelenkig verbunden sind.
Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Gelenke (102) ein Verschwenken der Segmente entlang einer Achse ermöglichen, die im Wesentlichen parallel zu der Längsachse (A) der Aufnahmevorrichtung (182) verläuft.
Aufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für ein erstes und ein zweites Filterelement (110, 112), wobei die Aufnahmevorrichtung so ausgestaltet ist, dass die Filterelemente innerhalb der Aufnahmevorrichtung nacheinander oder/und nebeneinander entlang der Längsachse anordenbar sind.
Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 9, wobei bei einer Anordnung der Filterelemente nebeneinander ein erstes Filtermaterial für eine Feinfilterung und ein zweites Filtermaterial für eine Grobfilterung ausgelegt sind.
Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 9, mit einem ersten und einem zweiten Filterelement, wobei sich das erste Filterelement (110) hinsichtlich seiner Filterwirkung von dem zweiten Filterelement (112) unterscheidet.
Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 11, wobei das erste Filterelement ein anderes Filtermaterial, eine andere Filterkapazität oder/und eine andere Filtermaterialdichte als das zweite Filterelement aufweist.
Beschichtungsanlage (10) mit einem Filtermodul (40) mit einer Aufnahmevorrichtung (82) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Beschichtung von Fahrzeugkarosserien oder/und Fahrzeugteilen mit einer Beschichtungsanlage, die ein Filtermodul mit einer Aufnahmevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.