DE3237234C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von sprühnebelenthaltender Luft mit Wasser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Verwendung in einer Lackierkabine oder Spritzbox vorgesehen, in der ein Spritzlackieren von Automobilen, Automobilteilen und ähnlichen Gegenständen durchgeführt wird.

Das Spritzlackieren in einer Lackierkabine führt zur Bildung eines Nebels, der aus in der Luft suspendierten Teilchen überschüssigen Lacks oder überschüssiger Anstrichfarbe besteht und sich zum Teil an den Innenwänden der Kabine niederschlägt und festhaftet und insbesondere zum Teil die umgebende Luft, in der sich das Bedienungspersonal aufhält, verschmutzt. Zur Vermeidung dieser unerwünschten Folgen werden die nachstehend angegebenen Maßnahmen angewendet:

• (1) Die Kabine wird an ihrer Decke mit Mitteln zum Zuführen frischer Luft versehen.
• (2) Die Kabine wird mit einem gitterartigen Boden, Gebläsen und Abzugsluftkammern versehen, so daß die den Sprühnebel enthaltende Luft vom Boden nach unten abgezogen, der Sprühnebel von der Luft abgetrennt und die entstehende saubere Luft an die Umgebungsatmosphäre abgegeben werden kann.
• (3) Reinigungswasser wird eingesetzt und unterhalb des gitterartigen Bodens und vor dem Gebläse mit der den Sprühnebel enthaltenden Luft in Berührung gebracht, um die Nebelteilchen einzufangen und dadurch die Luft zu reinigen.
• (4) Das Wasser mit den eingefangenen Nebelteilchen wird in ein Trennbad eingeführt, in dem der Schlamm aus Sprühteilchen vom Wasser abgetrennt wird, wonach das entstehende saubere Wasser mittels Pumpen zur weiteren Verwendung im Kreislauf rückgeführt wird.

Bei üblichen Verfahren zum Inkontaktbringen der den Sprühnebel enthaltenden Luft mit dem Reinigungswasser gemäß der vorstehend angegebenen Maßnahme (3) werden u. a. Prallplatten, wie in der Fig. 1 gezeigt, Ablenkplatten, wie in der Fig. 2 gezeigt, und Anordnungen mit einer Kombination dieser beiden Plattenarten, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, eingesetzt. In diesen Figuren ist die sprühnebelenthaltende Luft mit A, das Reinigungswasser mit W, eine Prallplatte mit 1 und eine Ab­ lenkplatte mit 2 bezeichnet. Während die vier gezeigten Anordnungen ihre Vorteile und Nachteile haben, ergibt sich ein allen gemeinsames Problem, wonach die Wirksamkeit der Abtrennung oder des Entfernens des Sprühnebels nicht zu­ friedenstellend und insbesondere das Abtrennen oder Entfernen eines Sprühnebels mit Teilchen kleiner Durchmesser (10 Mikrometer oder weniger) nicht möglich ist.

Aus der DE-AS 29 40 180 ist ein Wirbel-Wäscher zum Auswaschen von festen und/oder flüssigen Partikeln aus Gasen bekannt, der ein Wäschergehäuse aufweist, das aus einem Einströmteil und einem mit diesem verbundenen Düsenteil besteht. Zur Minderung der Geräuschemission ist innerhalb des Wäschergehäuses zwischen dem Einströmteil und dem Düsenteil ein konischer Einströmkörper angeordnet, der das durch eine Öffnung einfließende Gemisch gegen eine annähernd kreisbogenförmig geformte Wand des Wäschergehäuses leitet. Die Strömungsrichtung des Gemisches wird an dieser Wand um etwa 90° umgelenkt, so daß sich ein Wirbel in der Flüssigkeit ausbilden kann. Ein ähnlicher Wirbel-Wäscher ist in der nachveröffentlichten DE-PS 30 42 464 beschrieben, wobei hier das Wäschergehäuse im Querschnitt glockenförmig ausgebildet ist.

Aus der GB-PS 13 89 931 ist eine Reinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird Waschflüssigkeit entlang geneigter Wände und durch eine Öffnung hindurchgeleitet, wobei sich die Flüssigkeit mit dem ebenfalls zugeführten Strom aus mit Lackteilen verschmutzter Luft vermischt. Unterhalb der Öffnung wird das Luft-Wasser-Gemisch zur Seite abgelenkt, wobei eine unterhalb der Öffnung angeordnete, im Querschnitt etwa halb­ kreisförmige Platte den Weg des Gemisches zu der einen Seite hin versperrt. Die konkav gekrümmte Platte dient nicht dazu, das nach unten strömende Gemisch entlang ihrer Oberfläche zu führen.

Aus der GB-PS 12 18 401 ist schließlich noch eine Vorrichtung zum Entfernen von Partikeln aus Luft bekannt, bei der Reinigungswasser innerhalb eines Reinigungsgehäuses so geführt wird, daß der zu reinigende Luftstrom an drei Stellen durch einen Wasservorhang durchtritt, wobei die mitgeführten Partikeln von dem Wasser aufgenommen werden sollen. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß sich innerhalb des Reinigungsgehäuses Partikeln an den Wänden absetzen können und daß die Reinigungswirkung der Wasservorhänge nur unzureichend ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsvorrichtung der betrachteten Art so weiter zu entwickeln, daß eine verbesserte Wirksamkeit bei der Entfernung des Sprühnebels erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gemäß der Erfindung wird der zu reinigende Luftstrom derart gegen eine konkave, von einem Wasserfilm überdeckte Führungsfläche geleitet, daß infolge der Fliehkraft die in der Luft mitgeführten Partikeln in das Reinigungswasser übergehen und damit fortgespült werden. Damit wird die Luft auch bei sich ändernder Reinigungswassermenge zuverlässig und äußerst wirksam von mitgeführtem Sprühnebel befreit.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß jegliche Ablagerung von Partikeln an den Führungsplatten verhindert ist, da diese von einem stetigen Wasserfilm überdeckt sind.

Anhand der Figuren wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 Querschnittsansichten von Anordnungen, die jeweils zur Erläuterung des Prinzips einer bekannten Reinigungsvorrichtung für Sprühnebel enthaltende Luft dienen;

Fig. 5 eine beispielhafte Darstellung einer Träg­ heits­ trennung oder Zentrifugalabscheidung;

Fig. 6a bis 6d Querschnittsansichten, die jeweils ein Beispiel einer konkaven Führungsfläche darstellen; und

Fig. 7 bis 11 Darstellungen von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen von sprühnebelenthaltender Luft, wobei die Fig. 7 einen Senkrechtquerschnitt durch eine fast vollständige Vorrichtung und die Fig. 8 und die nachfolgenden Figuren Senkrechtquerschnitte durch Hauptteile modifizierter Ausführungsformen darstellen.

Anhand des in der Fig. 5 gezeigten Beispiels soll zunächst die Trägheitstrennung oder Zentrifugalabscheidung, von der beim Abscheiden oder Trennen hauptsächlich Gebrauch gemacht wird, näher betrachtet werden, insofern dabei das Stokessche Gesetz anwendbar ist. In dieser Figur ist eine konkave Führungsfläche für Reinigungswasser und sprühnebelenthaltende Luft mit 3, ein Einlaß zur Führungsfläche 3 mit 4, der Krümmungs­ mittelpunkt der Führungsfläche 3 mit O, der der Führungsfläche 3 gegenüberliegende, am Krümmungsmittelpunkt O eingeschaltete Winkel mit α, der durch Subtrahieren der Hälfte des Querschnittsdurchmessers b des Einlasses 4 vom Krümmungsradius der Führungsfläche 3 erhaltene effektive Radius mit R und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft am Einlaß 4 mit V (m/s) bezeichnet. Wird als erste Näherung die Verringerung der Luftströmungsgeschwindigkeit vernachlässigt und angenommen, daß R»b ist, dann ergibt sich die Strecke X(d) in (m), über die sich die Sprühnebelteilchen unter der Wirkung von Zentrifugalkräften innerhalb des Winkels α (in Radiant) nach außen bewegen, aus der Gleichung

in der d den Teilchendurchmesser (m),
ρ _p die Teilchendichte (kg/m³),
ρ die Luftdichte (kg/m³), und
γ die kinematische Viskosität (m²/s) der Luft darstellt.

Wenn X(dc) = b ist, wobei dc einen für das Einfangen von Teilchen kritischen Durchmesser darstellt, dann werden Teilchen, deren Durchmesser d größer als dc sind, vom Wasser eingefangen, während Teilchen, deren Durchmesser d kleiner als dc sind, in der Luft verbleiben. In anderen Worten, je kleiner der Durchmesser ist, desto schwieriger ist es, die Teilchen einzufangen.

Maßnahmen zum Verringern des für das Einfangen kritischen Durchmessers erfordern gemäß der vorstehend angegebenen Gleichung (1) entweder ein Vergrößern des Winkels α, d. h. ein Ver­ größern der Umfangslänge L, und/oder ein Verkleinern von X(d), d. h. von b, und/oder ein Vergrößern der Geschwindigkeit V. Die Erfindung bedient sich überwiegend der zuerst angegebenen Alternative.

In einer zur Verwendung in einer Lackierkabine vorgesehenen erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von sprühnebelenthaltender Luft ist eine zum Leiten des Reinigungswassers und der den Sprühnebel enthaltenden Luft ausgebildete konkave Führungsfläche vorgesehen, die sich von mindestens einer Abfließwand für das Wasser nach unten erstreckt und die Form eines kontinuierlichen Kreisbogens oder eine ähnliche Form aufweist und die eine senkrechte oder ähnliche Fläche an einer Zwischenstellung zwischen ihren oberen und unteren Enden und den Tangenten, die sich von ihren oberen und unteren Enden in Horizontalrichtungen oder in dazu etwas schrägverlaufenden Richtungen erstrecken, umfaßt. Weiter ist ein an einem oberen Teil der Führungsfläche ausgebildeter Einlaß vorgesehen, der einen Durchlaß für die den Sprühnebel enthaltende Luft bildet.

Die Art der vorstehend erwähnten konkaven Führungsfläche soll nachstehend anhand der Fig. 6a bis 6d kurz beschrieben werden. Wie ersichtlich ist, kann das obere Ende der Führungsfläche 5 an einem der Punkte P 1, P 2 oder P 3 und das untere Ende der Führungsfläche 5 an einem der Punkte Q 1, Q 2 oder Q 3 liegen. Die Punkte P 1 und Q 1 befinden sich an Stellen, die direkt oberhalb bzw. direkt unterhalb des Krümmungsmittelpunktes O eines Kreises E liegen. Die Punkte P 2, P 3, Q 2 und Q 3 befinden sich an Stellen, an denen sich die Tangenten des Kreises E im Winkel von 40° oder weniger, vorzugsweise 30° oder weniger und in besonders bevorzugter Weise 15° oder weniger zur Horizontalen erstrecken.

Die Form der Führungsfläche 5 relativ zum Kreis E kann derart sein, daß die Führungsfläche 5 mit dem Umfang des Kreises E zusammenfällt, wie in Fig. 6a, daß eine obere Hälfte der Führungsfläche 5 nach außen vom Umfang des Kreises E abweicht, wie in Fig. 6b, daß eine untere Hälfte der Führungsfläche 5 nach außen vom Umfang des Kreises E abweicht, wie in Fig. 6c, oder daß die beiden oberen und unteren Hälften der Führungsfläche 5 nach außen vom Umfang des Kreises E abweichen, wie in Fig. 6d. Die Beispiele der Fig. 6b bis 6d können eine abgelenkte Führungsfläche aufweisen. Während im Prinzip das Ausmaß der Abweichung der Führungsfläche 5 vom Umfang des Kreises E, die Lage der Krümmungsmitte oder die Radiuslänge keiner Einschränkung unterliegt, ist die Abweichung vorzugsweise minimal. In den Fig. 6, 8 und 9 bis 11 bezeichnet 6 die Abfließwände für das Reinigungswasser.

Wie aus den vorstehend angegebenen Beispielen hervorgeht, wird gegenüber dem Stand der Technik bei der Erfindung der kritische Durchmesser für das Einfangen der Sprühnebelteilchen dadurch erheblich verringert, daß eine konkave Führungsfläche 5 von ausreichender Umfangslänge vorgesehen wird, was theoretisch im Einklang mit der Gleichung (1) ist. In anderen Worten, die einfachen Verbesserungen der Bauweise oder Struktur der Führungsfläche 5 führen bereits zu Vorteilen gegenüber bekannten Bauweisen, wonach die kleineren Nebelteilchen mit der gleichen Wirksamkeit abgeschieden werden, wie bisher die größeren Teilchen, und wonach Teilchen gleicher Größe mit größerer Wirksamkeit abgeschieden werden als bisher.

Zur Verwirklichung der zweiten vorstehend angegebenen Alternativmaßnahme zum Verringern des kritischen Durchmessers, d. h. zum Verringern von X(d) oder b, kann der Einlaß, durch den die den Sprühnebel enthaltende Luft eingeführt wird, unterteilt werden. Insbesondere ergibt eine Zweiteilung des Einlasses oder des Einlaßkanals oder der Einlaßleitung die Vorteile, wonach der zum Einfangen der Teilchen erforderliche Teilchendurchmesser geringer ist als im Stand der Technik, weil die Einlaßabmessung b halbiert ist, während die Fließgeschwindigkeit gleich bleibt, und wonach bei ungeändertem Wert des zum Einfangen erforderlichen Teilchendurchmessers, d. h. bei einem Wert der Abmessung b der gegenüber dem eines unge­ teilten Einlasses gleich ist, sich die Strömungsgeschwindigkeit V um und der Druckverlust somit um 1/2 ändert, wodurch Energie eingespart wird, und wonach die Strömungsgeschwindigkeit derart vorbestimmt werden kann, daß sie zwischen den jeweiligen Werten bei den beiden vorstehend angegebenen Fällen liegt.

Von den vorstehend angegebenen drei Maßnahmen zum Verringern des Wertes des kritischen Durchmessers der Teilchen läßt sich bei der Erfindung die dritte in Kombination mit den ersten beiden Maßnahmen anwenden.

In den Fig. 7 und 8, die bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellen, bezeichnet 7 eine Lackierkabine oder Spritzbox, 8 die Seitenwände, 9 einen gitter­ artigen Boden, 10 einen zu lackierenden Gegenstand wie eine Automobilkarosserie, 11 ein fahrbares Untergestell, 12 Zuführrohre für das Reinigungswasser, 13 Waschschalen, die geringfügig schräg in Richtung auf Abflußöffnungen zulaufen. Mit 14 und 15 sind kontinuierliche langgestreckte Trennplatten bezeichnet, deren Außenoberflächen als Abfließwände 6 wirken. Mit 16 sind schrägverlaufende Bodenplatten, mit 17 ein Abflußkanal und mit 18 eine zu einer Abzugsluftkammer oder einem Beruhigungsraum führende Leitung bezeichnet. Die Sprühnebel enthaltende Luft ist mit A bezeichnet, wobei die mit unterbrochenen Linien gezeichneten Pfeile die Luftströmungen andeuten. Reinigungswasser ist mit W bezeichnet, wobei die mit durchgezogenen Linien gezeichneten Pfeile die Strömungsrichtungen andeuten. Die Punkte stellen Sprühnebelteilchen dar. Mit 19 sind kontinuierlich verlaufende langgestreckte wannenwandförmige Führungsplatten bezeichnet, deren Länge die Kreisbogenmitte um 180° umläuft und deren Innenoberflächen die konkaven Führungsflächen 5 bilden. Mit 20 sind in Richtung nach unten ablenkende Prallplatten bezeichnet, die jedoch auch weggelassen werden können. Mit 21 sind Führungsplatten bezeichnet, die einen Einlaß oder Einlaßkanal 22 begrenzen, durch den die die Sprühnebelteilchen enthaltende Luft an den oberen Enden der Führungsflächen 5 eingeführt wird. Die Führungsplatten 21 dienen auch dazu, überfließendes Reinigungswasser aufzunehmen. Die Abfließwände 6 und der Einlaß oder der Einlaßkanal 22 weisen eine gemeinsame Öffnung 23 zur Lackierkabine 7 auf. Bei diesen Ausführungsformen sind die beiden Führungsplatten 19 Rücken an Rücken angeordnet, um das Entfernen des an den Führungsflächen 5 festhaftenden Lackschlamms durch die breiten, sich über 180° erstreckenden Öffnungen zu erleichtern. In bevorzugter Weise sind die Führungsflächen 5 mit Polytetra­ fluorethylen oder einem anderen Material beschichtet, das ein Festhaften der feinen Lack- oder Anstrichstoffteilchen verhindert.

Das Reinigen der den Sprühnebel enthaltenden Luft erfolgt wirksam durch Trägheitsabtrennung oder Zentrifugalabscheidung an den Führungsflächen 5 und durch Aufpralltrennung an den Prallplatten 20.

Die Fig. 9 zeigt eine abgeänderte Reinigungsvorrichtung, in der die beiden Führungsplatten 19 mit ihren Vorderseiten einander zugewandt sind und eine gemeinsame Prallplatte 20 aufweisen. Ein mittleres Zuführrohr 12 ist zwischen den Führungsplatten 21 angeordnet, so, daß das Reinigungswasser aus Öffnungen in der Wand des Zuführrohrs 12 nach oben strömt und in die Öffnungen 23 an den oberen Enden der Führungsplatten 21 überfließt.

Die in der Fig. 10 gezeigte Ausführungsform umfaßt eine Öffnung 23, eine Führungsplatte 19 und eine Führungsplatte 21.

In der Ausführungsform gemäß der Fig. 11 stehen die Abfließwand 6 und der Einlaß oder Einlaßkanal 22 über verschiedene Öffnungen 23′ bzw. 23″ mit der Lackierkabine 7 in Ver­ bindung.

Während die in den Fig. 8 und 9 gezeigten Prallplatten 20 bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 10 und 11 weggelassen worden sind, ist es gemäß der Erfindung möglich, die zuletzt genannten Ausführungsformen mit gekrümmten Prallplatten 20, wie sie in der Fig. 8 gezeigt sind, oder mit einer flachen, senkrecht zur Strömungsrichtung der Luft und des Wassers angeordneten Prallplatte 20, wie sie in der Fig. 9 gezeigt ist, zu versehen.

Claims (5)

1. Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von sprühnebelenthaltender Luft mit Wasser, mit
- einem Einlaßkanal, der einen Durchlaß für die sprühnebelenthaltende Luft bildet und eine Öffnung zu einer Lackierkabine oder Spritzbox, auf die Waschschalen für zugeführtes Reinigungswasser schräg zulaufen, und eine Abfließwand auf­ weist, und mit
- einer von der Abfließwand sich nach unten erstreckenden konkaven Führungsfläche, die die Form eines kontinuierlichen Kreisbogens oder eine ähnliche Form aufweist, an dessen oberen und unteren Enden die Tangenten sich in Horizontalrichtung oder in dazu etwas schräg verlaufenden Richtungen er­ strecken,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaßkanal (22) angeordnet ist, der eine untere, als Strömungsfläche des Reinigungswassers (W) wirkende Oberfläche aufweist und die Sprüh­ nebelteilchen enthaltende Luft (A) dem oberen Ende der Führungs­ fläche (5) zuführt, so, daß das Reinigen der Luft (A) durch Trägheitsabtrennung oder Zentrifugalabscheidung an der das Reinigungswasser (W) und die den Sprühnebel enthaltende Luft (A) leitenden konkaven Führungsfläche (5) ausreichender Umfangslänge erfolgt.

2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine kreisbogenförmige Führungsfläche (5) angeordnet ist, die sich in der Weise erstreckt, daß die Verbindungs­ linien der beiden Enden des Kreisbogens mit der Kreisbogenmitte einen Winkel von 180 Grad bilden.

3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Einführen der den Sprühnebel enthaltenden Luft (A) vorgesehene Einlaßkanal (22) entlang der Querrichtung zur Öffnung (23) zweigeteilt ist.

4. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine kontinuierlich langgestreckte Trennplatte (15) angeordnet ist, deren Außen­ oberfläche als Abfließwand (6) wirkt, daß weiter eine kontinuierlich verlaufende, langgestreckte, wannenwandförmige Führungsplatte (19) angeordnet ist, deren Innenober­ fläche die konkave Führungs­ fläche (5) bildet, und daß eine Führungsplatte (21) angeordnet ist, die den Einlaßkanal (22) begrenzt, durch den die Luft (A) am oberen Ende der Führungsfläche (5) eingeführt wird.

5. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Führungsplatten (19), deren Vorderseiten einander zugewandt sind, und zwischen den Führungsplatten (21) ein mittleres Zuführrohr (12) mit Öffnungen in der Wand angeordnet sind, so, daß das Reinigungswasser (W) aus dem Zuführrohr (12) nach oben strömt und in die Öffnungen (23) an den oberen Enden der Führungsplatten (21) überfließt.