DE102007035086B3

DE102007035086B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Gut in Durchlaufanlagen

Info

Publication number: DE102007035086B3
Application number: DE200710035086
Authority: DE
Inventors: Konrad Kaltenbach; Martin Weber
Original assignee: Rena Sondermaschinen GmbH
Current assignee: Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2027-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anstauen von Behandlungsflüssigkeiten (8) in einem Arbeitsbehälter (4) und zum Fördern von flachem Gut (1) in horizontaler Ausrichtung durch den Arbeitsbehälter (4) von Durchlaufanlagen zur beidseitigen nasschemischen oder elektrolytischen Oberflächenbehandlung als Tauchbehandlung. Diese Behandlung erfordert ein Anstauen der Behandlungsflüssigkeit 8 im Arbeitsbehälter 4. Hierzu sind in Höhe der Transportbahn 7 Dichtmittel erforderlich. Bei mechanischen Dichtmitteln nach dem Stand der Technik besteht die Gefahr der Beschädigung von empfindlichen Oberflächen des Gutes bis hin zum Bruch von Bruch empfindlichem Gut. Erfindungsgemäß wird ein berührungsloses Verfahren zum Dichten und Anstauen der Behandlungsflüssigkeit 8 im Arbeitsbehälter 4 verwendet. Hierzu strömt aus Flüssigkeitswehren im Bereich der Transportbahn 7 und quer zu dieser mindestens ein flüssiges oder gasförmiges Fluid gegen die Behandlungsflüssigkeit. Der statische Druck der Behandlungsflüssigkeit und der Staudruck des Fluids stehen dabei im Gleichgewicht, wodurch die berührungslos wirkende Dichtung gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft das Anstauen von Behandlungsflüssigkeit in einem Arbeitsbehälter und das Fördern von flachem Gut in horizontaler Ausrichtung durch den Arbeitsbehälter von Durchlaufanlagen zur beidseitigen nasschemischen oder elektrolytischen Oberflächenbehandlung als Tauchbehandlung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 11. Bei dem Gut kann es sich z. B. um Leiterplatten, Leiterfolien, Wafer, Solarzellen oder Hybride jeweils als Abschnitte handeln. Die Erfindung eignet sich auch für bandförmiges Gut, das von Rolle zu Rolle durch die Durchlaufanlage gefördert wird. Nasschemische Prozesse für derartiges Gut sind z. B. das chemische Ätzen und Metallisieren, Reinigen, Aktivieren, Dotieren und Texturieren sowie das Spülen. Die Erfindung betrifft auch das elektrolytische Ätzen und Metallisieren.
Derartige Prozesse zur Nassbehandlung erfordern in der Regel ein vollkommenes Eintauchen des horizontal geförderten Gutes in die Behandlungsflüssigkeit. Diese befindet sich für jeden Prozess in einem gesonderten Arbeitsbehälter mit zwischengefügten Spülbädern der Durchlaufanlage. Rotierende Fördermittel als Walzen oder Rädchen außerhalb und innerhalb des Arbeitsbehälters fördern das Gut durch die Durchlaufanlage.
Zum Tauchen des Gutes besteht die Notwendigkeit, die Behandlungsflüssigkeit im Arbeitsbehälter anzustauen. Die genannten Verfahren stellen an die hydrodynamischen Bedingungen oder Eigenschaften der Behandlungsflüssigkeit im Arbeitsbehälter weitere Anforderungen:
Der Volumenstrom muss z. B. bei gegebenen Konzentrationen der Behandlungsflüssigkeit in einem bestimmten Verhältnis zur Größe der zu behandelnden Oberfläche des Gutes je Zeiteinheit stehen, damit der erforderliche Stoffaustausch an der Oberfläche erreicht wird. Auch das Volumen der Behandlungsflüssigkeit im Arbeitsbehälter steht in einem prozessspezifischen Verhältnis zum zu behandelnden Gut in einer vorgegebenen Zeit. Beim Texturieren ist z. B. die Größe der Fließgeschwindigkeit unmittelbar an den zu behandelnden Oberflächen von ausschlaggebender Bedeutung.
Diese hydrodynamischen Einflussgrößen lassen sich nur in einem bedarfsweise unterschiedlich hoch anstaubaren Arbeitsbehälter einstellen. Nicht zuletzt ist stets anzustreben, die Durchlaufanlage mit möglichst kurzer Baulänge in Förderrichtung herzustellen. Auch hierfür hat die realisierbare Hydrodynamik der Behandlungsflüssigkeit einen wesentlichen Einfluss.
Durch die in dem Arbeitsbehälter angestaute Behandlungsflüssigkeit muss das flache zu behandelnde Gut getaucht gefördert werden. Hierfür liegt die Transportbahn des Gutes unterhalb des Niveaus der Behandlungsflüssigkeit im Arbeitsbehälter. Für den ungehinderten Transport des Gutes sind am Eingang und am Ausgang des Arbeitsbehälters Öffnungen notwendig. Dies erfordert Dichtmittel am Arbeitsbehälter zum Durchtritt des Gutes. Die Dichtmittel sind so auszuführen, dass auch sehr empfindliches Gut, wie z. B. Solarzellen, nicht beschädigt werden. Gegebenenfalls muss auch ein zusätzlicher Überlaufbehälter diese Öffnungen aufweisen.
Eine derartige Realisierungsmöglichkeit zur chemischen Behandlung wird zusammen mit der Druckschrift DE 28 56 460 C3 in der Druckschrift DE 30 01 726 C2 beschrieben. Das Anstauen der Behandlungsflüssigkeit im Arbeitsbehälter erfolgt hier mittels oberer und unterer Abstreifelemente als paarweise angeordnete Walzen am Einlass und am Auslass. Dennoch ausströmende Behandlungsflüssigkeit wird in einem Überlaufbehälter aufgefangen. Von dort gelangt die Behandlungsflüssigkeit im Kreislauf mittels einer Pumpe wieder in den Arbeitsbehälter zurück. Zur elektrolytischen Behandlung von Gut ist auch ein vollständiges Eintauchen aller Elektroden in die Behandlungsflüssigkeit nötig. Dies erfordert ein besonders hohes Niveau über dem Gut. Die Druckschrift DE 43 37 988 A1 zeigt zur elektrolytischen Behandlung ebenfalls Stauwalzenpaare am Einlass und Auslass des Arbeitsbehälters. Zur Erreichung des großen Niveaus oberhalb des Gutes werden hier obere Stauwalzen mit einem größeren Durchmesser verwendet. Stauwalzen weisen jedoch in der Praxis mehrere Nachteile auf:
Die Transportbahn hat eine bestimmte Breite, z. B. 800 mm. Entsprechend breit müssen auch die Stauwalzen sein. Das Gut ist immer schmäler als die Transportbahn. Zum Beispiel bei Leiterplatten mit einer Breite von 600 mm und einer Dicke von 1 mm, die durch Stauwalzenpaare fahren, hebt sich die obere Stauwalze um 1 mm nach oben. Zu beiden Seiten der Leiterplatten quer zur Förderrichtung entsteht dann ein Schlitz von je ca. 100 mm Länge. Durch diese beiden Schlitze entweicht unkontrolliert die Behandlungsflüssigkeit aus dem Arbeitsbehälter. Mit zunehmender Stauhöhe und zunehmender Leiterplattendicke nimmt die Fließgeschwindigkeit der entweichenden Behandlungsflüssigkeit zu. Gleiches gilt für Abschnitte von Gut, die nebeneinander mit einem erforderlichen Sicherheitsabstand durch die Durchlaufanlage gefördert werden. Im Bereich der Sicherheitsabstände und im Randbereich der Transportbahn bilden sich ebenso die Schlitze, durch die die Behandlungsflüssigkeit am Einlass und Auslass unkontrolliert aus dem Arbeitsbehälter entweicht. Stauwalzenpaare sind nahezu ungeeignet, wenn Gut mit sehr empfindlicher Oberfläche zu behandeln ist. Die Walzen liegen in voller Breite auf der Oberfläche des Gutes auf. Wegen ihres unerlässlich großen Gewichtes muss mit Oberflächenfehlern des Gutes gerechnet werden. So können Partikel auf den Walzen oder in der Behandlungsflüssigkeit zu Eindrücken oder Dellen auf dem Gut führen. Oft sammeln sich auf derartigen Walzen Abbauprodukte der Behandlungsflüssigkeit an, die dann auf die Oberflächen des Gutes übertragen und aufgewalzt werden. Bei Bruch empfindlichem Gut, wie z. B. Solarzellen aus Silizium, kommt hinzu, dass die allgemein schweren Stauwalzen für den Transport generell ungeeignet sind. Das zerbrechliche Gut würde von den Stauwalzen beschädigt werden. Die Verringerung des Gewichtes der Stauwalzen ist nur bedingt möglich, denn es muss ein Aufschwimmen sicher vermieden werden. Auch Vibrationen des Antriebs der Stauwalzen mittels Zahnräder übertragen sich auf das Gut, was die Bruchgefahr des empfindlichen Gutes weiter erhöht.
Weil dieses Verfahren zum Anstauen der Behandlungsflüssigkeit im Arbeitsbehälter, insbesondere für empfindliches Gut, ungeeignet ist, wird in der Praxis versucht, andere Verfahren anzuwenden:
Mittels eines so genannten Tauchgetriebes wird das Transportniveau für das Gut innerhalb des Arbeitsbehälters abgesenkt. Damit kann die Behandlungsflüssigkeit nur über definierte Überläufe aus dem Arbeitsbehälter abfließen. Nachteilig ist hierbei der anlagentechnische Aufwand für mindestens zwei Transportniveaus in jedem Arbeitsbehälter der Durchlaufanlage. Hinzu kommt, dass nur eine vorausbestimmte Eintauchtiefe vorhanden ist. Damit ist eine flexible Anpassung an sich ändernde Prozessbedingungen für das Gut nicht gegeben.
Ein anderes bekanntes Verfahren sieht Überlaufwehre am Einlass und Auslass des Arbeitsbehälters vor. In diesem Falle verläuft das Transportniveau innerhalb und außerhalb des Arbeitsbehälters auf der selben Höhe. Allerdings treten Probleme beim Eintauchen des Gutes in die überlaufende Behandlungsflüssigkeit am Einlass des Arbeitsbehälters und beim Ausfahren aus der überlaufenden Behandlungsflüssigkeit am Auslass auf. Die in einen Überlaufbehälter fließende Behandlungsflüssigkeit drückt die vorlaufende Kante des Gutes am Einlass nach unten, was zum Bruch des Gutes führen kann. Bei flexiblem Gut, wie z. B. Leiterfolien kann dies zu einem Transportstau führen. Beim Eintauchen des Gutes in die am Überlaufwehr ausfließende Behandlungsflüssigkeit gelangt ein Großteil derselben auf die Oberseite des flachen Gutes. Dort läuft es am Einlass entgegen der Förderrichtung bis zur rücklaufenden Kante des in Abschnitten geförderten Gutes. Erst dort fällt die Behandlungsflüssigkeit in einen Auffangbehälter oder Überlaufbehälter. Dieser muss daher in Transportrichtung mindestens so ausladend sein, wie das Gut in dieser Richtung. Andersfalls vermischt sich die Behandlungsflüssigkeit mit der des vorherigen Prozesses. Gleiches gilt für den nachfolgenden Prozess am Auslass des Arbeitsbehälters. Wegen der erforderlichen längeren Überlaufbehälter je Arbeitsbehälter verlängert sich die gesamte Durchlaufanlage, insbesondere bei mehreren nacheinander angeordneten Prozessen und den dazwischen angeordneten Spülbädern. Aus Gründen der hierfür erforderlichen Mehrkosten soll dies jedoch vermieden werden.
Nachteilig ist bei diesem Verfahren zur Tauchbehandlung von Gut des Weiteren, dass die Tauchtiefe des Gutes und der Volumenstrom der Behandlungsflüssigkeit nicht wesentlich verändert werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu beschreiben, die eine Tauchbehandlung von ebenem Gut in horizontaler Ausrichtung in Durchlaufanlagen ermöglicht, wobei die hydrodynamischen Prozessbedingungen in weiten Grenzen unabhängig von den Transportbedingungen und Transportmitteln einstellbar sein sollen. Des Weiteren soll sehr Bruch empfindliches Gut und/oder Gut mit empfindlichen Oberflächen sicher gefördert und nasschemisch oder elektrolytisch behandelt werden können.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren nach Patentanspruch 11. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungen der Erfindung.
Die Erfindung sieht am Einlass und am Auslass des Arbeitsbehälters jeweils ein zweiteiliges Wehr vor, das eine Staufläche gegen die zum Auslaufen neigende Behandlungsflüssigkeit im Arbeitsbehälter bildet. Die Staufläche bildet das Dichtmittel des Arbeitsbehälters im Bereich der Transportbahn. Durch diese Staufläche wird das Gut gefördert. Das Wehr wird nachfolgend als Flüssigkeitswehr bezeichnet. Das zweiteilige Flüssigkeitswehr besteht aus langgestreckten Hohlkörpern bzw. Kammern, die zueinander beabstandet und nahezu symmetrisch an der Oberseite und an der Unterseite der Transportbahn quer zu dieser über die gesamte Breite der Durchlaufanlage angeordnet sind. Die Flüssigkeitswehre werden von einem Fluid gespeist. Aus der oder den Kammern jedes Flüssigkeitswehres strömt das Fluid gegen die Behandlungsflüssigkeit, die ansonsten durch den Einlass und Auslass des Arbeitsbehälters entweichen würde. Dabei übt das Fluid an der Staufläche eine Kraft gegen die Behandlungsflüssigkeit bzw. den hydrostatischen Druck im Arbeitsbehälter aus. Diese Kraft soll nachfolgend jeweils bezogen auf die Größe der Staufläche als Staudruck bezeichnet werden. Der Staudruck befindet sich erfindungsgemäß mit dem hydrostatischen Druck der Behandlungsflüssigkeit am Einlass und Auslass des Arbeitsbehälters im Gleichgewicht oder nahezu im Gleichgewicht. Weil bestimmte kleine Leckströme des Fluids in den Arbeitsbehälter hinein oder der Behandlungsflüssigkeit aus dem Arbeitsbehälter heraus zulässig sein können, ist dieses Gleichgewicht in der Praxis meist unkritisch.
Die Flüssigkeitswehre sind an den Seiten, die der Transportbahn und damit dem Gut zugewandt sind, mit Öffnungen der Kammern versehen, die über die gesamte Breite, ähnlich einer Perforation, angeordnet sind. Bei den Öffnungen kann es sich um Schlitze oder Löcher in einreihiger oder mehrreihiger Anordnung handeln. Bei einer mehrreihigen Anordnung sind die Öffnungen je Reihe, in Transportrichtung gesehen, zueinander versetzt. Die Öffnungen werden nachfolgend unabhängig von ihrer Form als Fluidlöcher bezeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der schematischen und nicht maßstäblichen 1 bis 3 detailliert beschrieben.
1 zeigt in der Seitenansicht einen Arbeitsbehälter mit oberen und unteren seitlich geöffneten Flüssigkeitswehren am Einlass und Auslass.
2 zeigt in der Draufsicht einen Arbeitsbehälter mit Flüssigkeitswehren, wobei jeweils die oberen Flüssigkeitswehre nicht dargestellt sind.
3 zeigt in der Seitenansicht ein oberes und unteres Flüssigkeitswehr für jeweils zwei unterschiedliche Fluide.
In 1 wird das Gut 1 durch den Einlass 2 zunächst in den Überlaufbehälter 3 und von dort in den Arbeitsbehälter 4 gefördert. Dieser Arbeitsbehälter ist in Förderrichtung 6 sehr verkürzt dargestellt. In dieser Richtung kann die Länge in der Praxis bis zu mehrere Meter betragen. Das Gut 1 verlässt den Arbeitsbehälter 4 und den Überlaufbehälter 3 durch den Auslass 5 in Höhe der horizontalen Transportebene 7 oder Transportbahn. Im Arbeitsbehälter 4 befindet sich die Behandlungsflüssigkeit 8 mit dem Niveau 9. Dieses Niveau 9 kann wesentlich höher sein als der Einlass 2 und der Auslass 5. Deshalb sind in diesen Bereichen Dichtmittel erforderlich.
Zum Anstauen der Behandlungsflüssigkeit 8 im Arbeitsbehälter 4 werden obere und untere Flüssigkeitswehre 10 verwendet, die symmetrisch zur Transportebene 7 und zueinander beabstandet quer zur Transportbahn angeordnet sind. Sie sind die Fortsetzung des Einlasses 2 und des Auslasses 5 jeweils in Richtung zum Arbeitsbehälter 4. Die Flüssigkeitswehre 10 bilden je eine Staufläche 11 als Dichtmittel, die ein Ausfließen der Behandlungsflüssigkeit 8 aus dem Arbeitsbehälter 4 verhindern. Diese Staufläche 11 erlaubt jedoch ein ungehindertes Durchdringen des Gutes entlang der Transportbahn durch das Dichtmittel am Einlass und Auslass des Arbeitsbehälters 4.
Von großem Vorteil ist es dabei, dass zum Dichten das Gut nicht von mechanisch bewegten Teilen der Durchlaufanlage berührt wird. Die Dichtmittel wirken praktisch berührungslos und die Behandlungsflüssigkeit 8 kann durch die beabstandeten Flüssigkeitswehre 10 aus dem Arbeitsbehälter 4 nicht auslaufen. Zu erkennen ist, dass das Niveau 9 im Arbeitsbehälter 4 unabhängig von den Dichtmitteln in der Transportebene 7 mittels anderer anlagentechnischer Mittel einstellbar ist. So können z. B. eine oder mehrere in der 1 nicht dargestellte Überlaufkanten parallel zur Transportbahn in der erforderlichen Höhe angeordnet werden. Der Überlauf erfolgt in den Überlaufbehälter 3. Mittels mindestens einer Pumpe 13 wird die Behandlungsflüssigkeit 8 vom Überlaufbehälter 3 in den Arbeitsbehälter 4 zurück gefördert.
Zur Beeinflussung der Strömung im Arbeitsbehälter 4 und entlang der Oberfläche des Gutes 1 können sich im Arbeitsbehälterboden 15 an bestimmten Stellen Rückflußöffnungen 16 befinden, durch die mindestens ein Teil der Behandlungsflüssigkeit 8 in den Überlaufbehälter 3 zurückfließt. Die Rückflußöffnungen wirken als Bypass für die Behandlungsflüssigkeit 8. Durch diese Maßnahmen einschließlich der einstellbaren Förderleistung der Pumpe(n) 13 lassen sich die hydrodynamischen Bedingungen am Gut 1 im Arbeitsbehälter 4 unabhängig vom Dichtmittel in der Transportebene einstellen. Zur Verteilung der Behandlungsflüssigkeit im Arbeitsbehälter kann z. B. ein Schwallrohr 14 mit Löchern oder als Düsenstock verwendet werden.
Zum Transport des Gutes 1 dienen insbesondere bei einem empfindlichen Gut Fördermittel 17, z. B. als Wellen 18 mit Rädchen 19. Die Rädchen 19 berühren die Oberflächen des Gutes nur als Spuren. Rädchenwellen haben ein geringes Gewicht, wodurch die Bruchgefahr für das Gut wesentlich verringert wird. Gleiches gilt für z. B. zweispurige Niederhalter je Gut, die sich beweglich auf Achsen befinden und jeweils von einem in der Achse radial angeordneten Stift als Mitnehmer rotierend mitgenommen werden.
Die Flüssigkeitswehre 10 werden von mindestens einem Fluid gespeist. Als Fluid wird hier ein flüssiges oder gasförmiges Medium verstanden. Das Fluid wird in mindestens einem so genannten Fluidgenerator 20 generiert. Dabei kann es sich für ein gasförmiges Medium, z. B. um einen Verdichter, Seitenkanalverdichter oder Kompressor handeln. Als Fluidgenerator für ein flüssiges Medium wird bevorzugt eine Flüssigkeitspumpe verwendet. Auch der hydrostatische Druck eines Hochbehälters kann zur Generierung des Fluids für die Flüssigkeitswehre verwendet werden. Das Fluid strömt aus dem Fluidgenerator 20 in das obere und untere Flüssigkeitswehr 10, die an einer Anlagenposition angeordnet sind. Diese beiden Flüssigkeitswehre werden nachfolgend als Flüssigkeitswehrpaar bezeichnet. Ein Flüssigkeitswehrpaar wird vorzugsweise gemeinsam von einem Fluidgenerator 20 mit Fluid gespeist, so wie es die 1 zeigt. Ein Fluidgenerator kann auch mehrere Flüssigkeitswehrpaare oder alle Flüssigkeitswehre der gesamten Durchlaufanlage speisen. Zur Einstellung des Volumenstromes und/oder des Druckes kann in das Rohr 21 ein Stellglied 22, z. B. als Ventil eingefügt werden. Insbesondere bei einer größeren Durchtrittsweite Dw können die oberen und unteren Flüssigkeitswehre 10 mit gesonderten Stellgliedern 22 ausgerüstet sein, um die Staufläche 11 bzw. Dichtfläche oben und unten individuell einstellen zu können. Der Volumenstrom des Fluids wird so groß eingestellt, dass sich die Staufläche 11 etwa an den dargestellten Stellen bildet. Überraschend wurde festgestellt, dass zur Bildung dieser Staufläche 11 keine Regelung des Volumenstroms des Fluids erforderlich ist. Eine einmalige Einstellung ist bereits ausreichend, wenn die Fluidlöcher 23 an der Unterseite des oberen Flüssigkeitswehres und an der Oberseite des unteren Flüssigkeitswehres etwa in dem dargestellten Winkel α angeordnet sind. Außerdem ist die Anzahl, d. h. der Abstand der Fluidlöcher 23 quer zur Förderrichtung und ihr Durchmesser zur Bildung der Staufläche von Bedeutung. Jedoch sind auch diese Maße unkritisch, d. h. sie können in bestimmten Grenzen variieren. Der Fluidwinkel α kann 10° bis 80° betragen, bevorzugt 25° bis 45°. Der Durchmesser D runder Fluidlöcher 23 kann von 1 mm bis ca. 5 mm gewählt werden. Auch kleiner 1 mm ist möglich, allerdings steigt dann der Aufwand zur Herstellung, denn der Mittenabstand der Fluidlöcher 23 soll etwa so groß gewählt werden, wie der doppelte Durchmesser D der Fluidlöcher, wenn mindestens zwei quer zur Förderrichtung versetzte Lochreihen im Flüssigkeitswehr angeordnet werden. Bei einer einreihigen Anordnung der Fluidlöcher 23 soll ein kleinerer Mittenabstand gewählt werden, z. B. 1,5 × D.
Bei sehr kleinen Löchern besteht jedoch auch die Gefahr einer Verstopfung durch Schmutzpartikel. Deshalb wird bevgrzugt ein Durchmesser der Fluidlöcher im Bereich von 1,5 mm bis 2,5 mm gewählt.
In der 1 ist quer zur Förderrichtung eine dreireihige Anordnung der Fluidlöcher dargestellt. An Stelle von runden Fluidlöchern können auch Langlöcher als Schlitze verwendet werden. Die Schlitzbreite entspricht etwa den oben genannten Durchmessern der Fluidlöcher. Zur mechanischen Stabilisierung ist nur eine bestimmte kurze Schlitzlänge realisierbar. Erforderliche Stege begrenzen die Schlitzlänge. Deshalb werden die Schlitze bevorzugt zweireihig angeordnet und je Reihe gegenseitig versetzt.
Bei einem gasförmigen Fluid, z. B. Luft, bleibt der Bereich am Einlass und Auslass unterhalb und oberhalb der Flüssigkeitswehre 10 frei von der im Arbeitsbehälter befindlichen Behandlungsflüssigkeit. In Ausnahmefällen oder durch einen beabsichtigt kleiner eingestellten Volumenstrom des Fluids in den Flüssigkeitswehren entsteht ein Leckstrom 28 der Behandlungsflüssigkeit durch die Staufläche 11. Hierfür ist der Überlaufbehälter 3 am Einlass 2 und am Auslass 5 zum Auffangen dieses Leckstromes verlängert ausgeführt.
In diesem Falle kann auch ein Teil der ausströmenden Behandlungsflüssigkeit gegen den Fluidstrom in das untere Flüssigkeitswehr 10 gelangen. Deshalb sind mindestens die unteren Flüssigkeitswehre mit einem Auslauf 24 in den Überlaufbehälter 3 versehen. Dieser Auslauf 24 kann mittels eines Auslaufventils 25 geschlossen werden. Die Durchtrittsweite Dw für das Gut wird von den beabstandeten Flüssigkeitswehren 10 gebildet. Sie wird in Abhängigkeit von der maximalen Dicke d des zu behandelnden Gutes dimensioniert. Diese Durchtrittsweite soll einerseits mindestens 1 mm größer sein als die maximale Dicke des zu behandelnden Gutes, damit die Flüssigkeitswehre nicht als Stolperkanten für das zu fördernde Gut wirken. Eine zu große Durchtrittsweite erfordert andererseits einen unnötig großen Volumenstrom des Fluids und damit eine größere Leistung des Fluidgenerators 20. Daher sollte die maximale Durchtrittsweite nicht wesentlich größer sein als die Dicke des Gutes plus 10 mm. Bevorzugt wird eine Durchtrittsweite Dw im Bereich von Dw = d + 4 mm gewählt. Damit ist ein ungehindertes Fördern des Gutes durch die Dichtmittel sichergestellt.
Die 2 zeigt eine Durchlaufanlage in der Draufsicht ohne Gut. Der Überlaufbehälter 3 ist in diesem Beispiel allseitig größer als der Arbeitsbehälter 4. Somit bestehen mehrere Möglichkeiten zur Einstellung des Niveaus im Arbeitsbehälter 4 und für den Rücklauf der Behandlungsflüssigkeit, die von der Pumpe 13 aus dem Überlaufbehälter 3 in den Arbeitsbehälter 4 gefördert wird. Diese Pumpe 13 speist das mindestens eine Schwallrohr 14 im Arbeitsbehälter 4. In dieser 2 sind am Einlass 2 und Auslass 5 die oberen Flüssigkeitswehre nicht dargestellt, d. h. sie zeigt den Blick auf die unteren Flüssigkeitswehre 10. Der Pfeil zeigt die Förderrichtung 6 des Gutes. Am Einlass 2 sind dreireihig angeordnete Fluidlöcher 23 mit dem hier nicht darstellbaren Fluidwinkel α angeordnet. Vorteilhaft werden auch diese Fluidlöcher 23 je Reihe gegeneinander versetzt eingebracht. Am Auslass 5 befinden sich als Ausführungsbeispiel zweireihige Langlöcher, die je Reihe versetzt angeordnet sind. Der Fluidgenerator 20 speist in dieser Darstellung die Flüssigkeitswehre am Einlass 2 und am Auslass 5. Zur individuellen Einstellung der Staufläche 11 sind je Flüssigkeitswehr oder Flüssigkeitswehrpaar Stellglieder 22 in die Rohre 21 eingefügt. Das Gut wird von Rädchenwellen 26 durch die Durchlaufanlage gefördert.
Die 3 zeigt eine Situation im Bereich eines Flüssigkeitswehrpaares am Auslass 5 in der vergrößerten Seitenansicht, aus Gründen der zeichnerischen Darstellung mit geöffneten Flüssigkeitswehren. In der Regel wird nur ein Medium als Fluid 12 zum Dichten verwendet. Aus Kostengründen wird Luft bevorzugt. Es eignen sich jedoch auch andere Gase. Des Weiteren sind flüssige Medien als Fluid 12 geeignet. Bevorzugt wird dafür die Behandlungsflüssigkeit 8 verwendet, die sich im Arbeitsbehälter 4 befindet. Bei einer großen Oberfläche des Arbeitsbehälters 4 und bei einer höheren Arbeitstemperatur der wässrigen Behandlungsflüssigkeit 8 verdunstet ein beträchtlicher Teil des Wassers der Behandlungsflüssigkeit 8. Deshalb ist kontinuierlich u. a. deionisiertes Wasser zu ergänzen. Diese Ergänzung kann sehr vorteilhaft als Fluid 12 durch die Flüssigkeitswehre 10 erfolgen. Am Auslass 5 wirkt dieses Wasser zugleich als erste Spülung des Gutes 1. Entsprechendes gilt auch für ein flüssiges Dosiermittel, das kontinuierlich zu ergänzen ist. Die Zuführung und Mischung von unterschiedlichen Medien als Fluid in einer Kammer ist ebenfalls möglich.
Diese vorteilhafte Mehrfachnutzung der flüssigen Medien als Dichtfunktion und als Prozessfunktion wird einerseits die prozesstechnisch erforderlichen Volumenströme und andererseits die Erfordernisse zur Bildung einer Staufläche 11 nicht immer treffen. Deshalb können die Flüssigkeitswehre 10 mit zwei Kammern 27 ausgeführt werden. Zu beiden Seiten des Gutes 1 gegenüber stehende Kammern 27 als Kammerpaare werden z. B. von einem gemeinsamen Fluidgenerator 20 gespeist. Die in dieser Figur dargestellten getrennten Medien der Kammerpaare können bei einer derartigen Anordnung unterschiedlicher Art sein und von unterschiedlichen Fluidgeneratoren 20 gespeist werden. Damit lassen sich die unterschiedlichen Anforderungen am Einlass 2 und am Auslass 5 optimal einstellen. So kann z. B. aus einer Kammer 27 ein Fluid als Spülmittel oder Dosiermittel strömen und aus der anderen Kammer 27 ein gasförmiges Fluid. Am Auslass 5 kann z. B. in der ersten Kammer 27 ein gasförmiges Fluid und in der ausgangsseitigen zweiten Kammer 27 ein Spülmittel verwendet werden. Umgekehrt kann am Auslass 5 in der zweiten Kammer 27 z. B. Luft als so genanntes Airknife zur Abstreifung von Behandlungsflüssigkeit 8 von den Oberflächen des Gutes 1 herangezogen werden. In allen Fällen werden entsprechend unterschiedliche Fluidgeneratoren 20 und individuell erforderliche Stellglieder 22 verwendet.

1: Gut, Güter
2: Einlass
3: Überlaufbehälter
4: Arbeitsbehälter
5: Auslass
6: Förderrichtung
7: Transportebene, Transportbahn
8: Behandlungsflüssigkeit
9: Niveau der Behandlungsflüssigkeit
10: Flüssigkeitswehr
11: Staufläche, Dichtfläche
12: Fluid
13: Pumpe
14: Schwallrohr, Düsenstock
15: Arbeitsbehälterboden
16: Rückflussöffnungen
17: Fördermittel
18: Welle
19: Rädchen
20: Fluidgenerator
21: Rohr
22: Stellglied
23: Fluidloch
24: Auslauf
25: Auslaufventil
26: Rädchenwelle
27: Kammer
28: Leckstrom
α: Fluidwinkel
Dw: Durchtrittsweite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2856460 C3 [0006]
- DE 3001726 C2 [0006]
- DE 4337988 A1 [0006]

Claims

Vorrichtung zum Anstauen von Behandlungsflüssigkeit (8) in einem Arbeitsbehälter (4) und zum Fördern von flachem Gut (1) in horizontaler Ausrichtung durch den Arbeitsbehälter (4) von Durchlaufanlagen zur beidseitigen naßchemischen oder elektrolytischen Oberflächenbehandlung als Tauchbehandlung, gekennzeichnet durch mindestens eine quer über die gesamte Förderbahn in Höhe der Transportebene (7) befindliche Staufläche (11) als Dichtfläche, die von der einen Seite vom hydrostatischen Druck der angestauten Behandlungsflüssigkeit im Arbeitsbehälter und von der anderen Seite vom Staudruck eines gegen die Behandlungsflüssigkeit strömenden Fluids (12) gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Stellglieder (22) im Volumenstrom des Fluids zur Einstellung eines Gleichgewichtes des hydrostatischen Drucks der Behandlungsflüssigkeit im Arbeitsbehälter mit dem Staudruck des Fluids.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch obere und untere Flüssigkeitswehre (10) quer zur Förderbahn mit jeweils mindestens einer Kammer (27), als Flüssigkeitswehrpaare, die annähernd symmetrisch zur Transportbahn und beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei die Beabstandung die Durchtrittsweite (Dw) für das Gut bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Durchtrittsweite (Dw), die mindestens 1 mm größer ist als die maximale Dicke des zu behandelnden Gutes.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch langgestreckte Flüssigkeitswehre mit Fluidlöchern (23) an der dem Gut zugewandten Seite als Löcher oder Langlöcher, die in mindestens einer Reihe quer zur Förderrichtung (6) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Fluidwinkel α der Fluidlöcher gegen die Transportebene, der sich im Bereich von α = 10° bis α = 80° befindet, bevorzugt 25° bis 45°.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch Stellglieder (22) zur individuellen Einstellung des Volumenstromes des Fluids, wobei die Einstellungen für die oberen und unteren Flüssigkeitswehre getrennt oder gemeinsam erfolgen können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch getrennte oder gemeinsame Fluidgeneratoren für die Durchlaufanlage als Verdichter, Seitenkanalverdichter, Kompressoren oder Flüssigkeitspumpen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, gekennzeichnet durch Flüssigkeitswehre mit mindestens zwei Kammern 27 für unterschiedliche Fluide.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Bypass für die Behandlungsflüssigkeit in Form einer Rückflussöffnung (16) im Arbeitsbehälterboden (15).
Verfahren zum Anstauen von Behandlungsflüssigkeit (8) in einem Arbeitsbehälter (4) und zum Fördern von flachem Gut (1) in horizontaler Ausrichtung durch den Arbeitsbehälter (4) von Durchlaufanlagen zur beidseitigen naßchemischen oder elektrolytischen Oberflächenbehandlung als Tauchbehandlung unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der erforderlichen Höhe des Niveaus der Behandlungsflüssigkeit im Arbeitsbehälter (4) im Bereich eines Einlasses (2) und eines Auslasses (5) des Arbeitsbehälters mindestens ein Fluid (12) gegen die Behandlungsflüssigkeit derart strömt, dass der hydrostatische Druck der Behandlungsflüssigkeit und der Staudruck des Fluids sich annähernd im Gleichgewicht befinden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe von Überlaufkanten eines Überlaufbehälters (3), der Volumenstrom durch die Rückflussöffnungen (16), die Förderleistung der Pumpe(n) (13) und der Leckstrom (28) der Behandlungsflüssigkeit durch die Flüssigkeitswehre den prozessspezifischen Volumenstrom der Behandlungsflüssigkeit im Arbeitsbehälter bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch unterschiedliche Fluide aus einer Kammer (27) oder aus getrennten Kammern der Flüssigkeitswehre Dichtfunktionen und Prozessfunktionen im Bereich des Einlasses (2) und Auslasses (5) ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung des Staudruckes zur Bildung der Staufläche (11) mittels gemeinsamer oder individueller Stellglieder (22) für das Fluid oder die Fluide individuell erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern der Flüssigkeitswehre von individuellen oder gemeinsamen Fluidgeneratoren gespeist werden.