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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Tauchlackierbecken mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Derartige
Tauchlackierbecken werden als sogenannte KTL-Becken für die kathodische Tauchlackierung
von Kraftfahrzeugkarosserien und anderen Gegenständen verwendet. Dabei wird
der elektrische Strom über
Anodenzellen, sogenannte Dialysezellen, in das Lackvolumen eingebracht.
Diese Anodenzellen sind entweder als rohrförmige Zellen oder als flache
Zellen in das Arbeitsvolumen, das im Betrieb mit Lack gefüllt ist,
eingehängt.
Die Zellen haben dem Lack zugewandt eine semipermeable Membran, durch
die kleine elektrische Ladungen tragende Moleküle hindurchtreten können und
so den Stromfluß aufrecht
erhalten können,
ohne die Lackbestandteile durchzulassen.
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Bei
der bekannten Ausführung
mit separaten Anodenzellen wird der nutzbare freie Querschnitt des KTL-Beckens
eingeengt. Für
einen bestimmten nutzbaren Querschnitt muß folglich das KTL-Becken zumindest
um die Breite der Anodenzellen vergrößert werden. Das dadurch erforderliche
zusätzliche
Lackvolumen stellt eine erhebliche Kostenbelastung bei der Befüllung des
KTL-Beckens dar. Außerdem
sind die separaten Anodenzellen relativ teuer und schwierig zu warten.
Schließlich
bilden sich in dem im Betrieb ständig
umgewälzten
Lackvolumen in Strömungsrichtung
hinter den Anodenzellen strömungsfreie
Bereiche aus, in denen Lackpartikel sedimentieren können. Ablagerungen
und sonstige Feststoffe in Tauchbecken führen zu Lackerfehlern und damit
teuren Nacharbeitskosten.
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein KTL-Becken zu
schaffen, bei dem die Anodenzellen mit geringem Aufwand eingebaut
werden können
und den freien Querschnitt des KTL-Beckens nicht unnötig einengen.
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Diese
Aufgabe wird von einem KTL-Becken mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Weil
die Anodenzellen jeweils folgendes aufweisen:
- – einen
Rahmen mit einer im wesentlichen eben aufgespannten Membran,
- – eine
in den äußeren Abmessungen
etwa dem Rahmen entsprechende Halterung für ein Anodenblech,
- – einen
in den Abmessungen etwa dem Rahmen entsprechenden und in der Beckenwandung
verankerten Verbindungsbereich, wobei
- – zumindest
im Bereich des Tauchvolumens die Membran, der Rahmen, die Halterung
und der Verbindungsbereich fluiddicht miteinander verbunden sind
und gemeinsam mit dem von dem Verbindungsbereich umgebenen Abschnitt
der Beckenwandung einen das Anodenblech umgebenden Innenraum begrenzen,
kann
die Beckenwandung als Rückwand
der Anodenzelle verwendet werden und die Anodenzelle folglich flach
gehalten werden. Weiter sind die wesentlichen Konstruktionselemente
der Anodenzelle, nämlich
der Rahmen für
die Halterung der Membran und die Halterung für das Anodenblech, gleichzeitig funktionale
Elemente, die die innere Struktur der Anodenzelle halten. Es ergibt
sich somit ein minimaler konstruktiver Aufwand und folglich eine
kostengünstige
Gestaltung.
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Wenn
die Halterung an einer im Betrieb oben befindlichen Seite offen
ist und das Anodenblech ohne Demontage der übrigen Anodenzellen aus dem Innenraum
entnommen werden kann, ist der gelegentlich erforderliche Austausch
von Anodenblechen besonders einfach zu bewerkstelligen. Wenn weiter der
Verbindungsbereich mit Gewindebohrungen versehene Flachprofile,
vorzugsweise aus Edelstahl, aufweist, die in die Beckenwandung eingebracht sind,
so wird ein einfaches und sicheres Widerlager im Verbindungsbereich
geschaffen. Die Flachprofile können
dabei in nach innen vorspringenden Bereichen der Beckenwandung angeordnet
sein. Dadurch wird die äußere Wand
der Beckenwandung glatt gehalten. Wenn außerdem die Beckenwandung im
Bereich der Anodenzellen flach ist und insbesondere keine nach außen weisenden
Ausformungen trägt, wird
eine Fertigung in einem Laminierverfahren oder dergleichen ermöglicht.
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Vorzugsweise
ist eine Anzahl von Anodenzellen dicht an dicht im Bereich der Längsseitenwände des
Tauchlackierbeckens angeordnet. Die Abstände zwischen den Anodenzellen
können
dann gering gehalten werden, so daß sich insgesamt eine glatte
innere Oberfläche
ergibt. Dies wird gefördert, wenn
nebeneinander angeordnete Anodenzellen im Bereich der Rahmen einen
ebenen bündigen Übergang
der Oberfläche
bilden. Wenn schließlich
der Rahmen an einer inneren Umfangsfläche auf die Membran zu abgeschrägt ist,
kann sich bei Umwälzung
des Lackvolumens in diesem Bereich eine laminare Strömung ohne
strömungsfreie
Zonen ausbilden.
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Vorzugsweise
ist die Beckenwandung aus einem faserverstärkten Verbundmaterial, insbesondere
aus GFK gefertigt. Die Beckenwandung wird dabei vorzugsweise zumindest
im Bereich der Längsseitenwände von
einer äußeren Tragkonstruktion
aus Profilen getragen. Die Beckenwandung wird bevorzugt im Bereich
der Verbindungsbereiche von den Profilen abgestützt, so daß die übrige Oberfläche der Dialysezellen
von hinten zugänglich
ist. Dort können beispielsweise
Zu- und Ableitungen für
das Anolyt vorgesehen sein. Schließlich ist vorgesehen, daß der Rahmen
und/oder die Halterung aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus PVC
gefertigt ist. Dieses Material vereinigt gute mechanische Eigenschaften
mit der erforderlichen chemischen Beständigkeit.
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Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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1:
Einen Ausschnitt aus einem Wandbereich eines erfindungsgemäßen KTL-Beckens
in einer schematischen Draufsicht;
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2:
den mittleren Bereich der 1 in einer
vergrößerten Darstellung;
sowie
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3:
das KTL-Becken gemäß 1 in
einem schematischen Querschnitt, betrachtet in Längsrichtung des Beckens.
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In
der 1 ist ein KTL-Becken mit einer Beckenwandung 1 und
einer Tragkonstruktion aus Stahlprofilen 2 in einer ausschnittsweisen
Draufsicht dargestellt. Die Stahlprofile 2 stützen die
Beckenwandung 1 an der Außenseite. Die Innenseite der Beckenwandung
ist einem Tauchvolumen 3 zugewandt, das in an sich bekannter
Weise mit einem kathodischen Tauchlack oder Kataphorese-Tauchlack gefüllt ist.
Am Rand des Tauchvolumens 3 sind zwei Anodenzellen 4 schematisch
angedeutet. Die Anodenzellen 4 sind dabei parallel zu der
Beckenwandung 1 angeordnet.
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Die 2 zeigt
den mittleren Bereich der 1 in einer
vergrößerten Darstellung.
Die an ihrer Außenseite
glattflächige
Beckenwandung 1 kann beispielsweise aus GFK-Laminat hergestellt
werden. Sie ist in einem an der Stützkonstruktion 2 anliegenden
Verbindungsbereich 5 nach innen vorspringend gestaltet.
In diesem Bereich sind Flachstahlprofile 6 einlaminiert.
Die Flachstahlprofile 6 tragen ihrerseits Gewindebohrungen 7,
in die Gewindeschrauben 8 eingeschraubt sind.
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Eine
rahmenartige Halterung 10 sowie ein Rahmen 11 sind
mittels der Gewindeschrauben 8 fest und abdichtend auf den
Verbindungsbereich 5 der Beckenwandung 1 geschraubt.
Dabei können
zwischen dem Verbindungsbereich 5 und der Halterung 10 sowie
zwischen der Halterung 10 und dem Rahmen 11 jeweils
Dichtungen vorgesehen sein. Diese können aus lösbaren Gummidichtungen oder
Rundschüren
bestehen.
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Die
Halterung 10 ist etwa U-förmig gestaltet, wobei die Halterung 10 im
Betrieb nach oben offen ist. An ihren beiden Seitenschenkeln, von
denen hier nur einer im Querschnitt sichtbar ist, sowie an der Unterseite
ist die Halterung 10 mit einer Nut 12 versehen,
die bei diesem Ausführungsbeispiel
dreieckig gestaltet ist. Je zwei einander zugewandte Nuten 12 einer
U-förmigen
Halterung 10 nehmen zwischen sich ein Anodenblech 13 auf,
das wiederum in den Nuten 12 in eine Art Schiebeführung geführt ist. Schließlich trägt der umlaufende
Rahmen 11 eine Membran 14, die in dem im wesentlichen
rechteckigen Rahmen 11 aufgespannt ist. Der Rahmen 11 ist dabei
im Gegensatz zu der bevorzugt U-förmigen Gestaltung der Halterung 10 rechteckig
mit vier geschlossenen Seiten, so daß die Membran 14 gespannt
ist. Das innere Volumen der Anodenzelle wird also von der Beckenwandung 1,
dem Verbindungsbereich 5, der Halterung 10, der
Membran 14 und dem Rahmen 11 begrenzt. Es ist
bis zu der Höhe
des Tauchvolumens 3 hermetisch geschlossen. Nach oben kann
die Anodenzelle nicht abdichtend abgedeckt sein oder auch völlig offen
sein.
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Die 3 zeigt
schließlich
einen schematischen Querschnitt durch eine Anordnung gemäß 1 und 2,
wobei der Schnitt in senkrechter Richtung verläuft und die Betrachtungsrichtung
parallel zur Beckenwandung 1 verläuft.
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Der
Innenraum 4 der Anodenzelle ist parallel zur Beckenwandung 1 orientiert
und ist im wesentlichen flach gestaltet. Die Membran 14 und
das Andodenblech 13 sind in geringfügigem Abstand zu der Beckenwandung 1 angeordnet.
Zwei Rohranschlüsse 15 und 16 bilden
den Zulauf bzw. Ablauf des Anolyten. Der Anolyt muß, wie aus
dem Stand der Technik bekannt, ausgetauscht werden, um die durch
den elektrischen Strom eintretenden Moleküle in ihrer Konzentration konstant
zu halten.
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Die
insoweit beschriebene Gestaltung der Anodenzellen hat in der Praxis
den Vorteil, daß als Grundlage
ein KTL-Becken mit
einer aus GFK gefertigten Wandung 1 verwendet werden kann.
Die Gestaltung der Wandung ist dabei nicht kompliziert, da es sich
um eine nach außen
glattflächige,
an sich herkömmliche
Gestaltung handelt. An der Wandung 1 sind lediglich die
Verbindungsbereiche 5 auf der Innenseite zu schaffen, die
die Flachprofile 6 enthalten. Bei der Anfertigung der Verbindungsbereiche 5 handelt
es sich um einen einfachen Vorgang. Weiter ist die Zahl der Bauelemente,
die zur Schaffung der Anodenzellen erforderlich sind, sehr beschränkt. Es müssen nur
die U-förmigen Halterungen 10,
die Rahmen 11 sowie das Anodenblech 13 und die
Membran 14 auf den Verbindungsbereich 5 aufgeschraubt
und abgedichtet werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Anodenzellen ist diese
Ausführung
mit geringem Aufwand verbunden.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich durch die besonders flache Gestaltung
der Anodenzellen. Wie aus der 2 ersichtlich
ist, können
zwei aneinandergrenzende Anodenzellen so gestaltet werden, daß die nebeneinander
liegenden Rahmen 11 eine glatt und möglichst spaltfrei ineinander übergehende Oberfläche gegenüber dem Tauchvolumen 3 bilden. Der Übergang
von dem Rahmen 11 auf die Membran 14 kann durch
die Ausbildung einer Schräge
fließend gestaltet
werden. Schließlich
können
die Schrauben 8 so gestaltet werden, daß die Schraubenköpfe bündig mit
der Oberfläche
des Rahmens 11 abschließen. Insgesamt ergibt sich
durch diese Gestaltung eine dem Tauchvolumen 3 zugewandte äußere Oberfläche der
Anodenzellen, die bei Strömungen
innerhalb des Tauchvolumens 3 infolge der Umwälzung des
darin befindlichen Lacks keine Wirbel- oder Totzonen bilden. Die
Gefahr der Sedimentation von Lackteilchen ist dadurch gering. Die
zur Füllung
des Tauchvolumens 3 benötigte
Lackmenge ist im Vergleich zu herkömmlichen KTL-Becken mit Anodenzellen
ebenfalls geringer, weil der gesamte in 3 zur Hälfte dargestellte
freie Querschnitt des Tauchvolumens 3 für den Durchlauf von Lackiergut
verfügbar
ist. Die unterhalb der Anodenzelle dargestellte Ecke des Tauchvolumens 3 kann
gegebenenfalls auch noch mit einer Blende oder einem Formkörper ausgefüllt werden.
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Schließlich ergeben
sich im Praxisbetrieb erhebliche Vorteile, weil die regelmäßig zu ersetzenden Anodenbleche 13 in
besonders einfacher Weise durch Herausziehen aus den führungsartigen
Ausnehmungen 12 nach oben entfernt und durch entsprechende
neue Anodenbleche 13 ersetzt werden können. Eine Demontage der Anodenzelle
ist nicht erforderlich.