AT502524B1 - Verfahren zur thermischen reinigung von metallteilen - Google Patents

Description

2 AT 502 524 B1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.

Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Entfernung von organischen Beschichtungen von Metallteilen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So ist es beispielsweise bekannt, derartige Gegenstände unter ständiger Zuführung von Frischluft zu erhitzen, um die Bildung eines explosionsfähigen Gemisches aus Sauerstoff und entstehendem Rauchgas zu verhindern. Dieses Gemisch wird in eine Nachverbrennungsanlage weitergeleitet und auf eine Temperatur von über 800°C erhitzt. Bei diesen Temperaturen werden die organischen Bestandteile vollständig verbrannt und die derart aufbereitete Abluft kann an die Umgebung abgegeben werden.

Weiters ist ein Verfahren bekannt, bei dem beschichtete Gegenstände, insbesondere Statorwicklungen, in einer Brennkammer erhitzt werden und das entstehende Rauchgas über einen Kondensator in ein mit Flüssigkeit gefülltes Gefäß überführt wird. In der dort vorliegenden Flüssigkeit werden die organischen Materialien des Rauchgases absorbiert und verbleiben gelöst in dieser Flüssigkeit. Die gereinigten Rauchgase werden von dem Gefäß in die Brennkammer rückgeführt.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Tatsache, dass das rückgeführte Rauchgas feucht ist und es einen dementsprechend höheren Energieaufwand erfordert, dieses feuchte Rauchgas im Ofen erneut zu erwärmen. Weiters fällt eine große Menge an durch organische Materialien verunreinigter Flüssigkeit an, deren Entsorgung schwierig und aufwendig ist. Außerdem ist die Apparatur sperrig und komplex und durch die vorhandene Flüssigkeit auch anfällig gegenüber Beschädigungen des Flüssigkeitsbehälters.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Vermeidung der oben genannten Nachteile, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zu schaffen, das/die es ermöglicht, mit organischen und/oder anorganischen Substanzen beschichtete Gegenstände auf einfache Art und Weise von zu entfernendem Material zu befreien. Es ist weiters Aufgabe der Erfindung, ein rasches und kostengünstiges Verfahren vorzusehen, bei dem einerseits die Betriebskosten, insbesondere die Heizkosten, gering gehalten werden können und andererseits die anfallenden Rückstände einfach und kostengünstig entsorgt werden können. Weiters ist es Aufgabe der Erfindung, ein umweltfreundliches Verfahren vorzusehen. Weiters ist es Aufgabe der Erfindung, die Apparatur konstruktiv einfach und klein zu halten und mögliche Gefahrenquellen für die Umwelt von vornherein auszuschalten.

Diese Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrens gemäß Anspruch 1 gelöst.

Ein Vorteil bei diesem Verfahren ist, dass durch die ständige Rückführung des Kondensats in die Ofenkammer die organischen Bestandteile möglichst vollständig verschwelt bzw. verkohlt werden. Dadurch bildet sich leicht zu entsorgende Asche, die außerdem ein geringeres Volumen als Flüssigkeit einnimmt. Asche kann auch einfacher und umweltfreundlicher zwischengelagert und entsorgt werden als große Mengen an belasteter Flüssigkeit.

Die Vorrichtung, die die gestellten Aufgaben durch ihre kennzeichnenden Merkmale gemäß Anspruch 10 zu lösen vermag, hat den Vorteil, dass es sich um eine konstruktiv sehr einfache Apparatur handelt, die klein und kompakt ausführbar ist. Es sind keine sperrigen und gegen Stöße oder Beschädigungen anfälligen Flüssigkeitsbehälter vorhanden. Das macht die Apparatur betriebssicher und leicht zu warten.

Zur vollständigen Verschwelung der organischen Substanzen ist es vorteilhaft, wenn die Merkmale des Anspruchs 2 vorgesehen sind. 3 AT 502 524 B1

Um das Verfahren noch umweltfreundlicher zu gestalten ist es vorteilhaft, wenn die Merkmale des Anspruchs 3 vorgesehen sind. Dadurch wird vermieden, dass die Abluft direkt in die Umgebung abgegeben wird. Außerdem wird auf diese Weise gewährleistet, dass ein geschlossenes System gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 ausgebildet werden kann. Dadurch kann kein 5 Sauerstoff aus der Umgebung in den Ofen gelangen, und die Sauerstoffkonzentration sinkt sehr rasch nach Beginn des Verfahrens unter ein Maß, bei dem keine Explosion mehr stattfinden kann. Somit inertisiert sich das System selbst und die Explosionsgefahr ist verringert bzw. gebannt. io Um eine vollständige bzw. gute Kondensation der organischen Substanzen zu gewährleisten ist es vorteilhaft, wenn die Merkmale des Anspruchs 5 ausgebildet sind.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, die Merkmale des Anspruchs 6 vorzusehen. 15 Umweltfreundlicher und kostengünstiger wird das Verfahren durch die Ausgestaltung der Merkmale des Anspruchs 7.

Die Merkmale des Anspruchs 8 gestatten eine temporäre Zwischenlagerung des Kondensates vor dessen Rückführung in den Ofen. 20

Es ist gemäß Anspruch 9 vorteilhaft, den Zyklus des Verschwelens und der Rückführung so lange zu wiederholen, bis die organischen Bestandteile vollständig zu Asche verschwelt bzw. verkohlt wurden und eine einfache und umweltgerechte Entsorgung erfolgen kann. 25 Die vorteilhaften Merkmale des Anspruchs 11 gewährleisten, dass durch die Tatsache, dass das Kondensat an der untersten Stelle des Kondensators abgeführt wird, es zu keiner störenden Wechselwirkung mit dem in den Kondensator einströmenden Rauchgas kommen kann.

Die Rauchgasrückleitung zur Rückführung des gereinigten Rauchgases in die Ofenkammer 30 gewährleistet die Geschlossenheit des Systems und gestatten die oben erwähnten Vorteile des geschlossenen Kreislaufes, insbesondere die verminderte Explosionsgefahr und die gesteigerte Umweltfreundlichkeit.

Eine vollständige und rasche Verschwelung wird durch die Merkmale des Anspruchs 13 er-35 reicht.

Die Merkmale des Anspruches 15 gewährleisten eine Zwischenlagerung des Kondensats.

Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 16 gestatten es, den Kondensator von nicht 40 zersetzbaren Rückständen zu befreien.

Anspruch 17 beschreibt eine für die Verbrennung und den Zyklus der Verschwelung vorteilhafte Einströmungsposition in die Ofenkammer. 45 Um die Gegenstände nicht durch herabtropfendes Kondensat erneut zu verschmutzen, ist es vorteilhaft, wenn die Merkmale des Anspruchs 18 ausgebildet sind.

Die Merkmale des Anspruchs 19 gewährleisten einen sehr kurzen Kondensatrücklauf und einen geringen Weg für das Kondensat. 50

Die Merkmale des Anspruchs 20 haben den Vorteil, dass die Apparatur klein, kompakt und leicht transportabel ist.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und 55 den beiliegenden Zeichnungen. 4 AT 502 524 B1

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben. 5 Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt einen luftgekühlten Kondensator.

Fig. 3 zeigt einen flüssigkeitsgekühlten Kondensator. 10

In Fig. 1 ist der grundsätzliche Aufbau der Vorrichtung ersichtlich. Es ist eine Ofenkammer 1 vorgesehen, in der die zu reinigenden Gegenstände eingelegt werden können. Bei diesen Gegenständen handelt es sich vorzugsweise um Metallgegenstände oder Keramikgegenstände, insbesondere um Kupferwicklungen von Statoren. Diese Gegenstände sollen von organi-15 sehen und/oder anorganischen Substanzen bzw. Beschichtungen wie Lacken, Harzen, Farben, Pigmenten oder Isoliermaterialien, insbesondere von organischen Beschichtungen, befreit werden.

In der Ofenkammer 1 werden diese Gegenstände auf eine Temperatur zwischen 250 und 20 390°C erhitzt, wobei die Temperatur 400°C nicht übersteigen sollte. Die Beheizung der Ofen kammer 1 kann durch Heizmittel 5, beispielsweise durch elektrische Rohrheizkörper, Gas- oder Ölbrenner, Induktion, Infrarotstrahlen etc. erfolgen. Vorteilhafterweise ist die Ofenkammer 1 als Umluftofen ausgeführt und über ein Umluftgebläse 6 betrieben. Die zu entfernenden organischen und/oder anorganischen Substanzen, also der Lack, die Farbe, die Harze, etc. beginnen 25 nun mit steigender Temperatur abzuschwelen. Dadurch wird der im Ofenraum 1 vorhandene Luftsauerstoff innerhalb kürzester Zeit verbraucht. Es entsteht Rauchgas 2, das mit den gasförmigen zu entfernenden Substanzen beladen ist. In der Ofenkammer 1 bleiben erste, bereits verschwelte oder verkohlte Reste, z.B. Asche, Pigmente od. dgl., zurück. Am Boden der Ofenkammer 1 können ein Gitterrost und/oder eine Auffangtasse und gegebenenfalls eine zusätzli-30 che Heizung 5 angeordnet sein.

Dieses Rauchgas 2 wird nun aus der Ofenkammer 1 abgeleitet und in einen Wärmetauscher bzw. Kondensator 7 eingeleitet. Das Rauchgas 2 strömt dabei aus der Ofenkammer 1 über eine Rauchgasleitung 15 durch den Einlass 17 des Kondensators 7 in den Kondensator 7 unten ein. 35 Im Kondensator 7 wird das Rauchgas 2 auf 40 bis 60°C, vorzugsweise 45 bis 55°, insbesondere zirka 50°C, abgekühlt. Dadurch kondensieren die organischen und/oder anorganischen Bestandteile des Rauchgases 2 aus und bilden ein Kondensat 13. Dieses Kondensat 13 rinnt bzw. tropft aufgrund der Schwerkraft im Kondensator 7 nach unten, während das von den zu entfernenden organischen und/oder anorganischen Substanzen reduzierte bzw. befreite und 40 quasi gereinigte Reinrauchgas 2' den Kondensator 7 im Oberbereich über den Auslass 18 verlässt.

Das Kondensat 13 wird über den kurzen Kondensatrücklauf 8 direkt und ohne Umwege in die Ofenkammer 1 zurückgeführt. Es gelangt dort in den unteren Bereich der Ofenkammer 1 und 45 tropft nicht direkt auf die zu reinigenden Gegenstände zurück. Der Kondensatrücklauf 8 ist am untersten Ende des Kondensators 7 angeordnet und liegt unterhalb bzw., in Richtung des Kondensatflusses bzw. der Tropfrichtung des Kondensates 13 gesehen, stromabwärts des Einlasses 17. Der Kondensatrücklauf 8 kann auch an der Unterseite des Einlasses 17 befestigt sein und von dort ausgehen. Das Kondensat 13 wird nun erneut erhitzt und unterliegt einer erneuer-50 ten Verschwelung. Dadurch bildet sich erneut organische und/oder anorganischen Asche und der Zyklus wiederholt sich.

Das aus dem Kondensator 7 ausströmende Reinrauchgas 2' verlässt den Kondensator 7 über die Reinrauchgasleitung 16. Über diese Reinrauchgasleitung 16 gelangt das Reinrauchgas 2' 55 wieder in die Ofenkammer 1 und strömt dort im oberen Bereich der Ofenkammer 1 ein.

Claims (19)

1. 5 AT 502 524 B1 Die Vorrichtung bzw. das System aus Ofenkammer 1, Rauchgasleitung 15, Kondensator 7 und Reinrauchgasleitung 16 bildet eine von der Umgebung abgeschlossene Apparatur. Das System ist in sich geschlossen und gegen das Austreten von Rauchgas (2) bzw. Reinrauchgas (2') sowie gegen den Nachstrom von Umgebungsluft bzw. Sauerstoff dicht. Das Verfahren wird somit in einem zur Umgebung abgedichteten bzw. geschlossenen Kreislauf geführt, wodurch es umweltfreundlicher wird und die Explosionsgefahr gemindert ist. Im unteren, in Richtung des Kondensatflusses stromabwärts befindlichen Teil des Kondensators 7 kann ein Reservoir 14 zur Sammlung des Kondensats 13 vorgesehen sein. Ebenfalls im unteren Bereich des Kondensators 7 ist mindestens eine Putzöffnung 12 zur Entfernung von nicht zersetzbaren Rückständen vorgesehen. Um etwaige Rückstände im Wärmetauscher bzw. Kondensator 7, den Leitungen 15, 16 und der Ofenkammer 1 entfernen zu können, kann dieses gesamte System aufgeheizt und dadurch gereinigt werden. Es wird der Kühlstrom des Kondensators 7 unterbrochen und somit die abkühlende Wirkung des Kondensators 7 unterbunden. Der Kondensator 7 wird auf Temperaturen von 400 bis 550°C gebracht. Bei diesen Temperaturen werden alle Verunreinigungen gelöst oder zersetzt. In Fig. 2 ist ein luftgekühlter Wärmetauscher bzw. Kondensator 7 dargestellt. Das Rauchgas 2 strömt durch den Einlass 17 ein und wird nach oben geleitet. Über einen Ventilator bzw. ein Umwälzaggregat 11 wird Umgebungsluft 3 angesaugt, strömt, gegebenenfalls über eine Rückschlagklappe 9, von unten in den Kondensator 7 ein, wird in getrennten Kühlrohren im Gleichstrom oder im Gegenstrom durch den Kondensator 7 durchgeführt und tritt auf den anderen Seite des Kondensators 7, gegebenenfalls wiederum über eine Rückschlagklappe 10, als nun erwärmte Umgebungsluft 3' aus. Das gereinigte Reinrauchgas 2' verlässt den Wärmetauscher 7 über den Auslass 18. Das gebildete Kondensat 13 der organischen und/oder anorganischen Substanzen fließt über den Kondensatrücklauf 8 in die Ofenkammer 1 zurück. Es ist mindestens eine Putzöffnung 12 zur Entfernung von nicht zersetzbaren Rückständen vorgesehen. In Fig. 3 ist ein flüssigkeits- oder gasgekühlter Wärmetauscher bzw. Kondensator 7 dargestellt. Der Einstrom des Kühlmittels, beispielsweise Wasser, Öl oder Stickstoff, erfolgt im unteren Bereich des Kondensators 7. Das einströmende Kühlmittel 3 fließt im Gegenstrom oder alternativ auch im Gleichstrom, zum Rauchgas 2 durch den Kondensator und tritt oben als erwärmtes Kühlmittel 3' aus. Der Flussweg des Rauchgases 2 bzw. des Reinrauchgases 2' und die weitere konstruktive Ausgestaltung ist analog zur Fig. 2. Dieser Kondensator 7 kann auch mit Luft oder Stickstoff gekühlt werden. Es besteht die Möglichkeit, das Kühlmittel 3, 3' im Kreislauf zu führen und so Kühlmittel zu sparen. Auch kann das Kühlmittel 3, 3' zusätzlich abgekühlt werden, um einen besseren Wirkungsgrad bei der Kondensierung zu erzielen. Der Kondensator 7 ist direkt und räumlich nahe seitlich neben der Ofenkammer 1 angeordnet und erlaubt so einen sehr kurzen Kondensatrücklauf 8 und einen geringen Weg für das Kondensat 13. Der Kondensator 7 und die Ofenkammer 1 sind mit allen Leitungen zu einem gemeinsamen Modul zusammengefasst. Patentansprüche: 1. Verfahren zur thermischen Reinigung bzw. zur Befreiung von Gegenständen, insbesondere Metallteilen, insbesondere Kupferwicklungen von Statoren, von organischen und/oder anorganischen Substanzen bzw. Beschichtungen, insbesondere Lacken, Harzen, Farbanstrichen, Isoliermaterialien od. dgl., wobei der zu reinigende Gegenstand erhitzt wird und die zu entfernenden Substanzen verdampft bzw. verschwelt werden und so der Gegenstand 6 AT 502 524 B1 freigelegt bzw. gereinigt wird, wobei das dabei entstehende mit den gasförmigen zu entfernenden Substanzen beladene Rauchgas (2) in einen Wärmetauscher bzw. Kondensator (7) geleitet wird, in dem die zu entfernenden Substanzen auskondensieren und ein Kondensat (13) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat (13) wieder in die Ofen- 5 kammer (1) rückgeführt wird, um erneut verdampft bzw. verschwelt zu werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände in der Ofenkammer (1) auf maximal 400°C, insbesondere auf 250 bis 390°C, erhitzt werden. io 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das den Kondensator (7) verlassende, von den zu entfernenden Substanzen reduzierte bzw. befreite, gereinigte Reinrauchgas (2‘) in den Ofenraum (1) rückgeführt wird.
3. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfah- 15 ren in einem in sich geschlossenen, insbesondere gegen den Nachstrom von Umgebungs luft bzw. Sauerstoff dichten, Kreislauf geführt wird bzw. dass das Rauchgas (2) und das Reinrauchgas (2‘) durch den Kondensator (7) und die Ofenkammer (1) in einem zur Umgebung geschlossenen Kreislauf geführt werden.
4. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauch gas (2) im Kondensator (7) auf 40 bis 60°C, vorzugsweise 45 bis 55°C, gekühlt wird.
5. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung des Kondensators (7) ein, gegebenenfalls zusätzlich abgekühltes, Kühlmittel (3, 3’), insbe- 25 sondere Umgebungsluft oder eine Kühlflüssigkeit, verwendet wird.
6. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (3,3’) im Kreislauf geführt wird.
7. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Konden sat (13) im Kondensator (1) in einem speziellen Reservoir (14) gesammelt wird.
8. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklus aus der Rückführung des Kondensats (13) und der erneuten Verdampfung bzw. Verschwe- 35 lung solange wiederholt wird, bis größtenteils organische und/oder anorganische Asche und/oder unzersetzbare Reste, z.B. Pigmente, übriggeblieben ist.
9. 10. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, zur thermischen Reinigung bzw. Befreiung von Gegenständen, insbesondere Metallteilen, insbeson- 40 dere Kupferwicklungen von Statoren, von organischen und/oder anorganischen Substan zen bzw. Beschichtungen, insbesondere Lacken, Harzen, Farbanstrichen, Isoliermaterialien od. dgl., umfassend eine Ofenkammer (1) zum Erhitzen des zu reinigenden Gegenstandes und zum Verdampfen bzw. Verschwelen der zu entfernenden Substanzen und einen Kondensator (7) zum Auskondensieren der zu entfernenden Substanzen und zur Bil- 45 düng eines Kondensats (13), wobei der Kondensator (7) einen unteren Einlass (17) und ei nem oberen Auslass (18) aufweist und wobei die Ofenkammer (1) über eine Rauchgasleitung (15) zur Ableitung des mit den gasförmigen zu entfernenden Substanzen beladenen Rauchgases (2) aus der Ofenkammer (1) mit dem Einlass (17) des Kondensators (7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kondensator (7) und der Ofen- 50 kammer (1) ein Kondensatrücklauf (8) zur Rückführung des Kondensats (13) in die Ofen kammer (1) vorgesehen ist.
10. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatrücklauf (8) unterhalb bzw., in Richtung des Kondensatflusses bzw. der Tropfrichtung des Kondensats 55 (13) im Kondensator (7) gesehen, stromabwärts des Einlasses (17) bzw. an der Unterseite 7 AT 502 524 B1 des Einlasses (17) angeordnet ist bzw. von dort ausgeht.
11. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Auslass (18) des Kondensators (7) und der Ofenkammer (1) eine Reinrauchgasleitung (16) 5 zur Rückführung des den Kondensator (7) verlassenden, von den zu entfernenden Sub stanzen befreiten, gereinigten Reinrauchgases (2') in die Ofenkammer (1) vorgesehen ist.
12. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung bzw. das System aus Ofenkammer (1), Rauchgasleitung (15), Kondensator (7) io und Reinrauchgasleitung (16) einen in sich geschlossenen, insbesondere gegen den Nachstrom von Umgebungsluft bzw. Sauerstoff dichten, Kreislauf darstellt.
13. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ofenkammer (1) als Umluftofen ausgebildet ist. 15
14. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren, in Richtung des Kondensatflusses stromabwärts befindlichen Teil des Kondensators (7) ein Reservoir (14) zur Sammlung des Kondensats (13) vorgesehen ist.
15. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im unte ren, in Richtung des Kondensatflusses stromabwärts befindlichen Teil des Kondensators (7) zumindest eine Putzöffnung (12) zur Entfernung von nicht zersetzbaren Rückständen vorgesehen ist.
16. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im obe ren Bereich der Ofenkammer (1) eine Einlassöffnung vorgesehen ist, durch die das Reinrauchgas (2') in die Ofenkammer (1) einströmt.
17. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das 30 Kondensat (13) in den unteren Bereich der Ofenkammer (1) einläuft.
18. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (7) direkt und räumlich nahe, insbesondere seitlich, neben der Ofenkammer (1) angeordnet ist. 35
19. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (7), die Ofenkammer (1) und alle Leitungen zu einem gemeinsamen Modul zusammengefasst sind bzw. in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 45 50 55