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Die
Erfindung betrifft eine Anlage zum Beschichten, insbesondere Lackieren,
von Gegenständen,
insbesondere von Fahrzeugkarosserien, mit
- a)
einer Beschichtungskabine, in welcher die Gegenstände mit
Beschichtungsmaterial beschichtbar sind;
- b) einer Zulufteinrichtung, mit welcher in der Beschichtungskabine
ein Luftstrom erzeugbar ist, der beim Beschichten entstehenden Overspray aufnimmt
und aus der Beschichtungskabine abtransportiert;
- c) einer Abscheideeinrichtung, die in dem aus der Beschichtungskabine
austretenden Luftstrom angeordnet ist und mindestens ein Abscheideelement
umfasst, an dem sich der Overspray abscheidet;
- d) einer Entsorgungseinrichtung für das mit Overspray beladene
Abscheideelement.
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Beim
Lackieren, insbesondere beim Spritzlackieren, wird ein Luftstrom
erzeugt, welcher den Lackierbereich der Lackierkabine im Wesentlichen
von oben nach unten durchströmt
und überschüssigen, nicht
am Gegenstand hängengebliebenen
Lack aus der Lackierkabine abführt.
Die Lackpartikel müssen ausserhalb
des Lackierbereichs wieder von dem Luftstrom getrennt werden, der
dann der Lackierkabine wieder zugeführt oder in die Außenatmosphäre abgegeben
werden kann. Beim trockenen Abscheiden wird hierbei auf die Verwendung
von Wasser, wie dies beispielsweise bei bekannten Luftwäschern der Fall
ist, verzichtet, so dass eine spätere,
aufwendige Konditionierung, insbesondere Trocknung, des Luftstroms
und auf eine Aufbereitung des zur Abscheidung benutzten Wassers
erübrigt
werden kann.
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Bei
vom Markt her bekannten Anlagen der eingangs genannten Art werden
die mit dem Luftstrom mitgeführten
Lackpartikel mittels Beutelfiltern oder Taschenfiltern abgetrennt.
Die hierbei verwendeten Abscheideeinrichtungen führen jedoch zu hohen Druckverlusten
und/oder es wird kein ausreichender Abscheidungsgrad an Lackpartikeln
erzielt. Haben die Filter ihre Kapazitätsgrenze erreicht, muss die
Vorrichtung zum Austausch stillgesetzt werden. Die Filter werden
sodann zu einer Entsorgungseinrichtung gebracht, die sich an einem
anderen Ort befindet.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage der eingangs genannten
Art zu schaffen, welche kontinuierlich arbeitet und eine kompakte Bauweise
besitzt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass
- e) die Abscheideeinrichtung und die Entsorgungseinrichtung
in einer Vorrichtung räumlich
zusammengefasst sind;
- f) die Abscheideeinrichtung eine lose Schüttung aus Abscheidekörpern umfasst;
- g) die lose Schüttung
von Abscheidekörpern
von einem endlosen Fördersystem
kontinuierlich oder taktweise durch den Luftstrom bewegbar ist;
- h) das Fördersystem
die Abscheidekörper
auch durch die Entsorgungseinrichtung führt.
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Dadurch,
dass erfindungsgemäß als Abscheideelement
eine lose Schüttung
aus Abscheidekörpern
verwendet wird, die durch die Abscheideeinrichtung hindurchtransportiert
wird, kann das Abscheideelement bei vollem Betrieb der Beschichtungsanlage
ständig
regeneriert werden, so dass Arbeitsunterbrechungen nicht erforderlich
sind. Dadurch, dass die Abscheideeinrichtung und die Entsorgungseinrichtung
räumlich
zu einer Vorrichtung zusammengefasst sind, wird der Platzbedarf
reduziert; Entfernungen zwischen Abscheideeinrichtungen und Entsorgungseinrichtung,
die beispielsweise durch LKWs überbrückt werden
müssen,
entfallen. Statt dessen genügt
ein einziges endloses Fördersystem
zum Transport der Abscheidekörper
sowohl durch die Abscheideeinrichtung als auch die Entsorgungseinrichtung
hindurch.
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Die
Entsorgungseinrichtung kann mindestens eine Pyrolysekammer umfassen,
in welcher der Overspray unter Sauerstoffabschluss zumindest teilweise
gecrackt und in Pyrolysegas überführt wird. Die
Pyrolyse hat sich als besonders geeignet zur Entsorgung von Lackoverspray
herausgestellt.
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Aus
energetischen Gründen
empfiehlt sich, wenn eine thermische Nachverbrennungsvorrichtung vorgesehen
ist, welcher die Pyrolysegase zur Reinigung und zur Energiegewinnung
zuführbar
sind. Auf diese Weise wird der Energiegehalt, welcher dem Overspray
nach der Überführung in
Pyrolysegas noch innewohnt, ausgenutzt und kann innerhalb oder ausserhalb
der Anlage verwendet werden.
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Zur
Trennung der Atmosphären
innerhalb und ausserhalb der Pyrolysekammer kann eine Einlass-Schleuse
und/oder eine Auslass-Schleuse vorgesehen sein.
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Die
Einlass-Schleuse und/oder die Auslass-Schleuse sind zweckmäßigerweise
derart mit der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung verbunden,
dass im Inneren der Einlass-Schleuse und/oder der Auslass-Schleuse
ein Unterdruck erzielbar ist. Durch diesen Unterdruck werden Gase, die
in die Einlass- oder Auslass-Schleuse beispielsweise beim Ein- oder
Ausfahren der Abscheidekörper
eindringen, schnell wieder entfernt.
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Die
Entsorgungseinrichtung kann alternativ oder zusätzlich eine Oxidationskammer
enthalten, in welcher organische Materialien verbrannt werden können. Wird
diese Oxidationskammer zusätzlich
zur Pyrolysekammer vorgesehen, so dient sie im Allgemeinen zur Verbrennung
von restlichem Kohlenstoff, der nach der Pyrolyse noch an den Abscheidekörpern anhaftet.
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Auch
die Oxidationskammer kann zur Ausnutzung von Restenergiegehalt mit
der Nachverbrennungsvorrichtung verbunden sein.
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In ähnlicher
Weise wie die Pyrolysekammer kann auch der Oxidationskammer eine
Einlass-Schleuse vorgeschaltet und/oder eine Auslass-Schleuse nachgeschaltet
sein. Dabei empfiehlt sich erneut, dass die Einlass- und/oder die
Auslass-Schleuse der Oxidationskammer derart mit der thermischen
Nachverbrennungsvorrichtung verbunden sind, dass im Inneren der
Einlass- und/oder Auslass-Schleuse ein Unterdruck erzielbar ist.
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Die
Abscheidekörper
können
aus nicht brennbarem anorgani schem Material, insbesondere aus Metall
oder Keramik, bestehen. In diesem Falle können die Abscheidekörper mehrfach
benutzt werden; sie können
gemeinsam mit dem Fördersystem in
der Vorrichtung durch die Abscheideeinrichtung und die Entsorgungseinrichtung
zirkulieren.
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Aus
Kostengründen
kann es auch in Frage kommen, Abscheidekörper aus organischem Material
zu verwenden. Da diese in der Pyrolysekammer und/oder der Oxidationskammer
jedoch verlorengehen, muss der Entsorgungseinrichtung eine Befüllstation
nachgeschaltet sein, in welcher das Fördersystem mit frischen Abscheidekörpern beladen
werden kann.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage
weist das Fördersystem eine
Vielzahl von Abscheidekörper
aufnehmenden Kassetten auf, die zumindest auf einem Teil ihres Bewegungsweges
aneinander anliegen und durch eine Schubeinrichtung taktweise vorgeschoben
werden. Dies ist eine besonders einfache und störungsfrei arbeitende Art eines
Fördersystems.
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Um
die Abmessungen der Kassetten handhabbar zu machen, kann es sich
empfehlen, zumindest im Bereich der Abscheideeinrichtung mehrerer Reihen
von Kassetten nebeneinander anzuordnen. Die verschiedenen Kassettenreihen
bewegen sich dabei parallel durch die Abscheideeinrichtung hindurch,
die selbst zur Verarbeitung großer
Luftströme großflächig ausgebildet
sein kann.
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Die
Entsorgungseinrichtung ist verhältnismäßig kostenaufwendig;
die Kosten steigen mit der Größe der verschiedenen
Kammern. Aus diesem Grunde kann es sich empfehlen, wenn eine Querverschiebeeinrichtung
vorgesehen ist, mit welcher die Kassetten vor dem Eintritt in die
Entsorgungseinrichtung aus mehreren Reihen in eine Reihe vereinigt
werden können.
Die lichte Weite, die in den einzelnen Kammern der Entsorgungseinrichtung
vorgesehen werden muss, braucht dann nur an die Abmessungen einer
einzigen Reihe von Kassetten angepasst zu werden.
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Im
Allgemeinen ist in diesem Falle eine weitere Querverschiebeeinrichtung
vorgesehen, mit welcher die in einer Reihe aus der Entsorgungseinrichtung
austretenden Kassetten auf mehrere Reihen verteilbar sind.
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Grundfläche ist
in den meisten Lackierbetrieben kostbar. Daher ist es besonders
vorteilhaft, wenn die Abscheideeinrichtung und die Entsorgungseinrichtun
in zwei in unterschiedlichen Höhen
befindlichen Ebenen von den Kassetten durchlaufen werden und Hubvorrichtungen
vorgesehen sind, mit denen die Kassetten zwischen den Ebenen transportiert werden
können.
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Eine
alternative Art des Fördersystems
umfasst mindestens eine endlos umlaufende Kette, an deren Kettengliedern
jeweils eine Aufnahme für
Abscheidekörper
befestigt ist. Die Abscheideeinrichtung befindet sich dann im Bereich
des oberen Trums dieser Kette, während
die Entsorgungseinrichtung von dem unteren Trum der Kette durchlaufen
wird.
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Die
Kette kann zwischen den Gliedern, an denen Aufnahmen befestigt sind,
Zwischenglieder mit Langlöchern
aufweisen, welche von den Kettenbolzen derart durchtreten werden,
dass sich die Kette bei Zugbeanspruchung unter Ausbildung von Abständen zwischen
den Aufnahmen längt.
Die Kette wird in diesem Falle in demjenigen Trum, welches die Abscheideeinrichtung
durchläuft,
unter Druck betrieben, so dass die einzelnen Aufnahmen direkt aneinander
anliegen. Dagegen wird das untere Trum zumindest im Bereich der
Entsorgungseinrichtung unter Zug betrieben, so dass zwischen den
Aufnahmen Abstände
entstehen, in welche dann Hubtore zur Abdichtung der verschiedenen
Kammern der Entsorgungseinrichtung eintauchen können.
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Um
den Abscheidegrad der Luft durch die Schüttung zu erhöhen, ist
es möglich,
dass die Schüttung
unterschiedliche Arten/Größen von
Abscheidekörpern
schichtweise enthält,
beispielsweise so, dass zunächst
größere und
danach kleinere Abscheidekörper
von der Luft angeströmt
werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es
zeigen
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1 das
Schema eines Verfahrens zum Lackieren von Fahrzeugkarosserien sowie
zum Abscheiden des beim Lackieren entstehenden Oversprays;
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2 einen
vertikalen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Lackieren von Fahrzeugkarosserien und
zum Abscheiden des Oversprays parallel zur Förderrichtung der Fahrzeugkarosserien;
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3 einen
Schnitt durch die in 2 gezeigte Vorrichtung, jedoch
senkrecht zur Förderrichtung
der Fahrzeugkarosserien;
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4a die
Draufsicht auf eine Volumenstrom-Einstelleinrichtung der Vorrichtung
der 2 und 3;
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4b in
größerem Maßstab und
als Explosionsansicht einen Auschnitt der Volumenstrom-Einstelleinrichtung
der 4a;
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5a die
Draufsicht auf eine Abscheideeinrichtung für Overspray, die bei der Vorrichtung
der 2 und 3 Verwendung findet;
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5b eine
Draufsicht auf eine Entsorgungseinrichtung der Vorrichtung der 2 und 3;
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6 einen
Vertikalschnitt, ähnlich
der 2, durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
zum Lackieren von Fahrzeugkarosserien und Abscheiden des Oversprays;
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7 einen
Vertikalschnitt, ähnlich
den 2 und 6, durch ein drittes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Lackieren von Fahrzeugkarosserien und Abscheiden
des Oversprays;
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8 einen
Schnitt, ähnlich
der 3 durch die Vorrichtung der 7;
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9 eine
Draufsicht auf das Abscheidesystem, welches bei der Vorrichtung
der 7 und 8 eingesetzt wird;
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10a in größerem Maßstab das
Fördersystem
der Vorrichtung nach den 7 und 8 im Bereich
der Abscheideeinrichtung;
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10b im Maßstab
der 10a das Fördersystem der Vorrichtung
nach den 7 und 8 im Bereich
der Entsorgungseinrichtung.
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Zunächst wird
anhand der 1 eine Übersicht über die Vorgehensweise gegeben,
die beim Lackieren von Fahrzeugkarosserien und der Abscheidung des
dabei entstehenden Oversprays eingesetzt wird.
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Zentraler
Ort des Geschehens ist eine Lackierkabine 1, durch welche
die zu lackierenden Fahrzeugkarosserien mit Hilfe eines schematisch dargestellten
Fördersystemes 2 kontinuierlich
oder intermittierend hindurchgeführt
werden. Der Lack wird aus einer Lackzufuhreinrichtung 3 über eine
Leitung 4 zu Applikationseinrichtungen gebracht, die im Inneren
der Lackierkabine 1 angeordnet und in 1 nicht
eigens dargestellt sind.
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Der
beim Lackiervorgang entstehende Overspray wird von einem Luftstrom
aufgenommen, welcher in bekannter Weise die Lackierkabine 1 mit
geringer Geschwindigkeit von oben nach unten durchquert und dessen
Weg nunmehr im Einzelnen anhand der 1 verfolgt
wird:
Mit dem Bezugszeichen 5 ist eine Zufuhreinrichtung für Frischluft
bezeichnet, welche in bekannter Weise Gebläse und Filter aufweist und
aus der Umgebung Frischluft ansaugt. Ein Teil der dabei gewonnenen Frischluft
gelangt auf direktem Wege über
eine Leitung 6 in eine bekannte Zuluftanlage 7,
in welcher die Luft konditioniert, insbesondere auf die richtige Feuchtigkeit
und Temperatur gebracht wird. Eine zweite Leitung 8 führt zu einem
Wärmetauscher 9, der
seinerseits über
eine Leitung 10 mit einem Abluftkamin 11 und über eine
zweite Leitung 12 mit der Zuluftanlage 7 in Verbindung
steht. Die Bedeutung einer weiteren zu dem Wärmetauscher 9 führenden
Leitung 69 wird später
deutlich werden.
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Eine
Leitung 13 verbindet die Zuluftanlage 7 mit der Lackierkabine 1.
Die die Lackierkabine 1 wieder verlassende Luft, die nunmehr
mit Overspray beladen ist, gelangt über einen in der realen Umsetzung großflächigen Luftweg 14 zu
einer Abscheideeinrichtung 15, die weiter unten näher erläutert wird.
Für den Augenblick
genügt
es zu wissen, dass in der Abscheideeinrichtung 15 der Overspray
von der Luft getrennt wird, so dass die aus der Abscheideeinrichtung 15 über die
Leitung 16 abfließende
Luft von Overspay frei ist. Diese Luft gelangt in eine Volumenstrom-Einstelleinrichtung 17,
deren Funktion ebenfalls später erläutert wird. Über eine
Leitung 18 strömt
die Luft zu einer Verzweigungsstelle 19, von wo aus sie
in bestimmten Anteilen über
eine Leitung 20 zu dem Abluftkamin 11 und eine
weitere Leitung 21 zurück
zur Zuluftanlage 7 geführt
wird.
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Die
Abscheideeinrichtung 15, deren vorrichtungsgemäße Ausgestaltung
weiter unten anhand der 2 bis 8 näher erläutert wird,
umfasst eine lose Schüttung
von Abscheidekörpern,
die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
in einer Vielzahl von Kassetten untergebracht und so gestaltet sind,
dass Luft, welche diese Schüttung
von oben nach unten durchdringt, möglichst oft umgelenkt wird aber
einen relativ geringen Strömungswiderstand
erfährt.
Diese Kassetten haben eine umlaufende feste Randwand, welche die
Formstabilität
gewährleistet, und
einen aus einem Gitter oder sehr grobmaschigen Lochblech bestehenden
Boden, dessen Löcher
nur minimal kleiner sind als die Abscheidekörper. Als Abscheidekörper können nicht
brennbare Körper,
beispielsweise Streckmetall oder keramische Sattelkörper, oder
auch brennbare Materialien wie Holzwolle, Zellulosefaser oder -schnitzel
oder auch Karton verwendet werden.
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Die
mit Abscheidekörpern
gefüllten
Kassetten werden mit Hilfe einer Transporteinrichtung 22 auf
einem Transportweg 32 durch den Strömungsweg der die Lackierkabine 1 verlassenden
Luft bewegt und bilden so dort die Abscheideeinrichtung 15. Diese
Bewegung erfolgt verhältnismäßig langsam, kontinuierlich
oder taktweise. Sie wird gerade so schnell vorgenommen, dass die
Abscheidekörper, welche
aus dem Abscheidesystem 15 nach rechts austreten, mit Overspray
so weit beladen sind, dass sie einer Aufbereitung oder Entsorgung
bedürfen. Idealerweise
werden die Art und Höhe
Schüttung
der Abscheidekörper
und deren Transportgeschwindigkeit so aufeinander abgestimmt, dass
die Durchgangszeit der Abscheidekörper durch den Luftstrom etwa
einen Arbeitstag d. h., etwa 20 Stunden, benötigt.
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Die
nunmehr mit Overspray beladenen Abscheidekörper werden in ihren Kassetten
mit Hilfe der Transporteinrichtung 22 über einen weiteren Transportweg 24 einer
Entsorgungseinrichtung zugeführt, die
insgesamt mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnet ist.
Auch die Entsorgungseinrichtung 25 ist in ihrer vorrichtungsmäßigen Ausgestaltung
in den 2 bis 8 erkennbar und wird weiter
unten anhand dieser Figuren erläutert.
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Innerhalb
der Entsorgungseinrichtung 25 sind zwei Komponenten 44 und 45 gestrichelt
dargestellt. Diese Komponenten sind optional und werden zunächst ausser
Betracht gelassen.
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Die
mit Abscheidekörpern
beladenen Kassetten durchlaufen auf dem Transportweg 24 innerhalb
der Entsorgungseinrichtung 25 zunächst eine Einlaufschleuse 26,
sodann eine Pyrolysekammer 27, eine Auslaufschleuse 28,
einen Wäscher 29 sowie
eine Abkühlstation 30.
Mit Hilfe einer weiteren Transporteinrichtung 31 werden
die Kassetten, die nunmehr von Overspray befreite Abscheidekörper enthalten, über den
Transportweg 32 wieder der Abscheideeinrichtung 15 zugeführt. Zwei
strichpunktiert dargestellte Komponenten 48 und 49 bleiben
dabei ebenfalls zunächst
ausser Betracht, die nur optional vorgesehen sind.
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Die
Pyrolysekammer 27 ist über
eine Gasleitung 33 mit einer thermischen Nachverbrennungsvorrichtung 34 verbunden.
Die in der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung 34 erzeugten
heissen Rauchgase verlassen die thermische Nachverbrennungsvorrichtung 34 über eine
Leitung 35 und gelangen zu einer Verzweigungsstelle 36.
Von der Verzweigungsstelle 36 führt eine erste Leitung 37 zu
einem beliebigen Wärmeverbraucher 38,
der an dem Lackier- und Oversprayentsorgungsprozess beteiligt sein
kann oder auch nicht. Das den Wärmeverbraucher 38 verlassende,
etwas abgekühlte
Rauchgas gelangt schlussendlich über
die Leitung 39 zum Kamin 11.
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Die
bisher beschriebene Anlage arbeitet wie folgt:
Zu lackierende
Fahrzeugkarosserien werden mit Hilfe des Fördersystems 2 durch
die Lackierkabine 1 geführt
und dort manuell oder mit Hilfe von Robotern lackiert. Der dabei
entstehende Overspray wird von dem Luftstrom, der die Lackierkabine 1 von
oben nach unten durchquert, aufgenommen und gemeinsam mit dem Luftstrom
durch die Abscheideeinrichtung 15 geführt.
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Was
in 1 als "Leitung" 14 dargestellt
ist, ist tatsächlich – wie schon
erwähnt – eine großflächige Verbindung
zwischen Lackierkabine 1 und Abscheideeinrichtung 15.
Die Luft durchdringt die Schüttung
aus Abscheidekörpern,
welche den aktiven Bestandteil der Abscheideeinrichtung 15 bildet; der
Overspray scheidet sich dabei an den Oberflächen der verschiedenen Abscheidekörper ab.
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Bei
der in 1 angenommenen Bewegungsrichtung der mit Füllkörpern beladenen
Kassetten nach rechts sind also die Oberflächen der Abscheidekörper beim
Eintritt in die Abscheideeinrichtung 15 von links noch
völlig
frei, während
die die Abscheideeinrichtung 15 in 1 nach rechts
verlassenden Abscheidekörper
im Wesentlichen ihre Beladegrenze mit Overspray erreicht haben.
Dies bedeutet gleichzeitig, dass der Durchströmungswiderstand der Abscheideeinrichtung 15 in 1 von
links nach rechts wächst.
Dieser Effekt und die Tatsache, dass die Luftabsaugung aus der Lackierkabine 1 und durch
die Abscheideeinrichtung 15 hindurch aus geometrischen
Gründen
lokal unterschiedlich ist, würde dazu
führen,
dass in der Lackierkabine 1 die Luftströmung inhomogen würde und
sich Turbulenzen entwickeln. Dies kann nicht hingenommen werden.
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Aus
diesem Grunde ist in dem Absaugweg 16, 18 der
Luft die Volumenstrom-Einstelleinrichtung 17 vorgesehen.
Die genaue Ausgestaltung dieser Volumenstrom-Einstelleinrichtung 17 wird
weiter unten erläutert.
Mit ihr gelingt es, die Luftströmung
innerhalb der Lackierkabine 1 trotz der geschilderten unterschiedlichen
Beladung der Abscheidekörper
auf dem Wege durch die Abscheideeinrichtung 15 und trotz
der lokal unterschiedlichen Absaugwirkung homogen zu halten.
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Die
Luft, welche die Volumenstrom-Einstelleinrichtung 17 verlässt, wird
teilweise über
die Leitung 20 zum Kamin 11 und von dort zur Atmosphäre und teilweise über die
Leitung 21 zurück
zur Zuluftanlage 7 geführt.
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Die
bis nahe an ihre Kapazitätsgrenze
mit Overspray beladenen Abscheidekörper werden mit Hilfe der Transport einrichtung 22 der
Entsorgungseinrichtung 25 über den Transportweg 24 zugeführt. Sie
durchqueren die Einlass-Schleuse 26,
die dafür sorgt,
dass möglichst
wenig Aussenluft in die nachgeschaltete Pyrolysekammer 27 gelangt.
In dieser herrscht eine Atmosphäre
mit weniger als 5% Sauerstoff und eine Temperatur von etwa 500°C. Dabei wird
der organische, auf den Abscheidekörpern haftende Overspray im
Wesentlichen in gasförmige
Bestandteile gecrackt. Die so entstandenen Pyrolysegase werden über die
Leitung 40 in die thermische Nachverbrennungsvorrichtung 34 eingebracht
und dort verbrannt. Die dabei entstehenden heissen Rauchgase werden
in bestimmten Anteilen, die der jeweiligen Situation angepasst werden
müssen,
zum einen über
die Leitung 37 dem Wärmeverbraucher 38,
zum anderen über
die Leitung 13 dem Wärmetauscher 9 und
zum Teil über
eine Leitung 41 wieder zurück in die Pyrolysekammer 27 gebracht.
Die Rückführung der
Gase in die Pyrolysekammer 27 sowie die Ausnutzung der
in den Rauchgasen enthaltenen Wärme
im Wärmetauscher 9 zur
Vorerwärmung
der Frischluft erfolgt ebenso wie die Rückführung der Luft über die
Leitung 21 zur Zuluftanlage 7 aus Energieersparnisgründen.
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Die
Kassetten enthalten beim Verlassen der Pyrolysekammer 27 Abscheidekörper, deren
Oberflächen
weitestgehend von Overspray befreit sind. Allenfalls noch anhaftende
Kohlereste und anorganische Lackbestandteile werden in dem Wäscher 29 entfernt.
Wenn die Kassetten und die Abscheidekörper in der Kühlstation 30 ausreichend
abgekühlt
sind, so dass sie gehandhabt werden können, werden sie mit Hilfe
des Transportsystemes 31 wieder der Abscheideeinrichtung 15 zugeführt, wodurch
der Kreislauf der Abscheidekörper
geschlossen ist.
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In 1 sind
zwischen der Einlaufschleuse 26 der Ent sorgungseinrichtung 25 und
der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung 34 gestrichelt eine
Verbindungsleitung 42 und in gleicher Weise zwischen der
Auslass-Schleuse 28 und
der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung 34 gestrichelt eine
Verbindungsleitung 43 eingezeichnet. Über diese Verbindungsleitungen 42, 43,
die optional sind, können
die Innenräume
der beiden Schleusen 26, 28 abgesaugt und die
abgesaugten Gase einer Nachverbrennung zugeführt werden. Die beiden Schleusen 26, 28 werden
so unter Unterdruck gehalten, um die Schleusenwirkung zu verbessern.
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Die
obige Beschreibung der 1 galt für denjenigen Fall, in dem die
Abscheidekörper
aus nicht brennbarem Matetrial, insbesondere aus Metall oder Keramik
bestehen. Werden jedoch brennbare Abscheidekörper aus organischem Material
eingesetzt, bedarf die Anlage einer Modifikation, welche in 1 gestrichelt
bzw. strichpunktiert dargestellt ist. Der Hauptunterschied zwischen
der Verwendung nicht brennbarer und brennbarer Abscheidekörper besteht
darin, dass die nicht brennbaren Abscheidekörper nach der Ablösung der
Overspray-Schicht wieder im Kreislauf der Abscheideeinrichtung 15 zugeführt werden
können,
während
brennbare Abscheidekörper
nach dem Durchlaufen der Entsorgungseinrichtung nicht mehr zur Verfügung stehen.
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Die
im Falle organischer Abscheidekörper zusätzlich eingesetzten
Komponenten sind eine der Auslaufschleuse 28 der Pyrolysekammer 27 nachgeschaltete
Oxidationskammer 44 sowie eine Auslass-Schleuse 45 der
Oxidationskammer 44. Die Oxidationskammer 44 ist über eine
Leitung 46 und die Auslass-Schleuse 45 über eine
Leitung 47 mit der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung 34 verbunden.
Zwischen dem Auslass der Entsorgungseinrichtung 25 und
der Abscheideeinrichtung 15 ist in der Leitung 32 eine
Kassettenbefülleinrichtung 48 vorgesehen,
die mit einem Vorratsbehälter 49 für organische
Abscheidekörper
in Verbindung steht.
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Die
Funktionsweise der Anlage bei Verwendung organischer Abscheidekörper ist
wie folgt:
Die mit den organischen Abscheidekörpern beladenen
Kassetten durchwandern die Abscheideeinrichtung 15 und
die Einlass-Schleuse 26 zur Pyrolysekammer 27 in
derselben Weise, wie dies oben für nicht
brennbare Abscheidekörper
beschrieben wurde. In der Pyrolysekammer 27 jedoch werden
nicht nur die Overspray-Abscheidungen auf den Abscheidekörpern sondern
auch die Abscheidekörper
selbst weitgehend zersetzt, so dass durch die Auslass-Schleuse 28 der
Pyrolysekammmer 27 im Wesentlichen nur noch die leeren
Kassetten hindurchgefahren werden. Nicht pyrolysierbare Rückstände der organischen
Abscheidekörper
werden nunmehr in der Oxidationskammer 24 verbrannt, so
dass die Kassetten beim Durchtritt durch die Auslass-Schleuse 45 der
Oxidationskammer 24 weitestgehend sauber sind. Die Luftzufuhr
zu Oxidationskammer 24 wird so gesteuert, dass eine Maximaltemperatur nicht überschritten
wird, die etwa zwei Drittel der niedrigsten Erweichungstemperatur
der eingesetzten Materialien beträgt.
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Grundsätzlich wäre es in
einigen Fällen
auch möglich,
bei der Verwendung von organischen Abscheidekörpern auf die Pyrolysekammer 28 zu
verzichten und nur die Oxidationskammer 44 einzusetzen.
Die in der Oxidationskammer 44 entstehenden Verbrennungsgase
werden wieder der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung 34 zugeführt und
die Auslass-Schleuse 45 der Oxidationskammer 44 zweckmäßigerweise über die
Verbindungsleitung 47 auf Unterdruck gehalten.
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Nachdem,
wie oben schon angemerkt, die Kassetten, welche die Entsorgungseinrichtung 24 verlassen,
bei Verwendung organischer Abscheidekörper leer sind, müssen diese
vor dem Wiedereintritt in die Abscheideeinrichtung 15 wieder
mit Abscheidekörpern
befüllt
werden. Dies geschieht in der Kassetten-Fülleinrichtung 48.
Ein vollständiger
Kreislauf findet also in diesem Falle nur für die Kassetten, nicht jedoch
für die
Abscheidekörper
statt.
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Nunmehr
wird auf die 2 bis 5b Bezug
genommen, in welchen eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 50 gekennzeichnete
Vorrichtung näher
dargestellt ist, die zur Durchführung
des oben anhand der 1 beschriebenen Prozessablaufes
geeignet ist. Im oberen Bereich dieser Vorrichtung 50 ist die
Spritzkabine 1 zu erkennen, die durch eine obere, horizontale
Filterdecke 51 in einen unteren Lackierraum 52 und
ein oberes Luftplenum 53 unterteilt ist. Die Fahrzeugkarosserien 54 werden
mit Hilfe eines schematisch dargestellten Fördersystemes 55 durch den
Lackierraum 52 der Lackierkabine 1 kontinuierlich
oder taktweise hindurchbefördert.
Dort werden Sie mit Hilfe von Applikationseinrichtungen 56,
die von Robotern 57 geführt
werden, lackiert.
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Das
Luftplenum 53 seinerseits ist durch eine horizontale Zwischendecke 58 in
einen unteren, der Vergleichmäßigung der
Luftströmung
in dem Lackierraum 52 dienenden Druckraum 53a und
einen darüber
liegenden Luftverteilraum 53b unterteilt. Beide Räume 53b, 53a sind über Jalousieklappen 59 miteinander
verbunden. Der Luftverteilraum 53b seinerseits kommuniziert über die
in 1 gezeigte, in 2 jedoch
nicht dargestellte Leitung 13 mit der Zuluftanlage 7,
die nicht Teil der Vorrichtung 50 ist.
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Unterhalb
der durch das Fördersystem 55 vorgegebenen
Transportebene der Fahrzeugkarosserien 54 erstreckt sich
die Abscheideeinrichtung 15, die zwei parallele Reihen
von aneinander anstoßenden
Kassetten 60 umfasst. Diese Kassetten 60 sind mit
Abscheidekörpern 61,
im dargestellten Ausführungsbeispiel
mit keramischen Sattelkörpern,
gefüllt. Die
Kassetten 60 haben jeweils die Form von quaderförmigen,
nach oben offenen Wannen, deren Bodenflächen reichlich mit Öffnungen
versehen sind, die gerade so groß sind, dass die Abscheidekörper 61 nicht
durchfallen können.
Auf diese Weise können die
mit Abscheidekörpern 61 gefüllten Kassetten 60 von
oben nach unten mit geringem Druckverlust von Luft durchströmt werden.
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Die
Kassetten 60 in den beiden Reihen, deren paralleler Verlauf
insbesondere in 3 zu erkennen ist, stoßen in Förderrichtung,
die in 2 von links nach rechts verläuft, mit ihren Stirnseiten
aneinander an. Sie gleiten auf Schienen 62. Jede Reihe von
Kassetten 60 wird mit Hilfe von einer als Schubsystem ausgebildeten
Fördereinrichtung 22a, 22b (vgl.
insbesondere auch 5a) unter der weitgehend nach
unten offenen Lackierkabine 1 taktweise hindurchgeschoben.
Wie der 5a zu entnehmen ist, braucht
die Taktbewegung in den beiden Reihen von Kassetten 60 nicht
synchron zu erfolgen. In 5a ist
in der oberen Reihe von Kassetten 60 gerade ein "Hub" in Förderrichtung
erfolgt, während
dieser Hub in der in 5a unteren Reihe von Kassetten 60 erst
bevorsteht. Selbstverständlich
können
die beiden Fördereinrichtungen 22a, 22b jedoch
auch im Gleichtakt oder mit jeder beliebigen Phasenverschiebung
betrieben werden.
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An
beiden Enden der Abscheideeinrichtung 15 befinden sich
jeweils zwei Hubvorrichtungen 63a, 63b bzw. 64a, 64b, über welche
eine obere, durch die Schienen 62 vor gegebene Bewegungsebene
der Kassetten 60 mit einer unteren, durch weitere horizontale
Schienen 65 definierte Bewegungsebene verbunden ist. Die
obere Bewegungsebene ist diejenige der Abscheideeinrichtung 15,
während
in der unteren Bewegungsebene die der Entsorgung der Abscheidekörper 61 zugeordneten
Komponenten angeordnet sind.
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So
können
also insbesondere die in den 2 und 5a, 5b am
rechten Ende der oberen Schienen 62, also am Auslassende
angekommenen, mit Overpray beladenen Kassetten 60 mit Hilfe der
Hubvorrichtungen 64a, 64b auf das Niveau der unteren
Schienen 65 herabgefahren werden. Dort werden sie mit Hilfe
eines nicht dargestellten Fördersystems,
das ein Rollen-, Schub- oder Kettensystem bekannter Bauweise sein
kann, nach links auf eine Querverschiebeeinrichtung 66 gebracht.
Mit Hilfe der Querverschiebeeinrichtung 66 können die
aus den beiden Reihen der Kassetten 60 in der oberen Bewegungsebene
nach unten gebrachten Kassetten 60 auf eine gemeinsame
mittlere "Spur" gebracht werden,
so dass also von der Querverschiebeeinrichtung 66 in 5b nach
links nur noch eine Reihe von Kassetten 60 vorliegt.
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Diese
eine Reihe von Kassetten 60 gleitet auf den oben bereits
angesprochenen unteren horizontalen Schienen 65 und wird
dabei von einem nicht dargestellten, bekannten Fördersystem taktweise vorwärts, in 5b also
nach links, bewegt. Sie durchqueren dabei die oben bei der Beschreibung von 1 schon
erwähnte
Einlass-Schleuse 26, die Pyrolysekammer 27, die
Auslass-Schleuse 28 und den Wäscher 29, der einen
Abtropf- und/oder Abblasbereich 29a umfasst, zur Kühlstation 30.
Nach Abkühlung
werden die Kassetten 60 erneut auf eine Querverschiebeeinrichtung 67 gebracht,
wo sie nunmehr beispielsweise alternierend erneut in zwei Positionen
gebracht werden, die unterhalb der beiden Reihen von Kassetten 60 in
der oberen, in 5a dargestellten Bewegungsebene
liegen. Mit bekannten, wiederum nicht dargestellten Fördersystemen werden
die Kassetten 60 von diesen beiden Positionen in die beiden
Hubvorrichtungen 63a und 63b gebracht und nach
oben in die obere Bewegungsebene angehoben, wo sie dann erneut mit
Hilfe der Fördereinrichtungen 22a, 22b in
den Bereich der Abscheideeinrichtung 15 hineingeschoben
werden können.
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Die
Einlaufschleuse 26, die Pyrolysekammer 27, die
Auslaufschleuse 28 und der Wäscher 29 sind beidseits
jeweils durch Hubtore 68 verschließbar, die einen Atmosphärenaustausch
in diese Komponenten oder aus diesen Komponenten heraus auf ein
Minimum reduzieren.
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Etwas
unterhalb der Abscheideeinrichtung 15, die, wie gechildert,
von zwei Reihen sich bewegender, mit Abscheidekörpern gefüllter Kassetten 60 gebildet
sind, befindet sich im Wege des Luftstromes die Volumenstrom-Einstelleinrichtung 17.
Sie umfasst, wie insbesondere den 4a und 4b zu entnehmen
ist, ein unteres, stationäres
Lochblech 85, welches sich über die gesamte vom Luftstrom durchsetzte
Fläche
erstreckt. Das Lochblech 85 weist eine Vielzahl von rechteckigen
Löchern 87 auf, zwischen
denen in der Sicht der 4b horizontal verlaufende Stege 88a verbleiben.
Diese horizontal verlaufende Stege 88a haben eine Breite,
die etwa einem Drittel der Breite der Öffnungen 87 entspricht. Unter "Breite der Öffnungen 87" wird die in 4b senkrecht
verlaufende Abmessung der Öffnungen 87 verstanden.
Auch in horizontaler Richtung der 4b nebeneinanderliegende Öffnungen 87 sind durch
Stege 88b voneinander getrennt, deren Dimensionierung hier
jedoch ohne Bedeutung ist, sieht man davon ab, dass sie aus Gründen des
geringen Luftwiderstandes so schmal wie möglich sein sollten.
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Oberhalb
des stationären
Lochbleches 85 ist eine Vielzahl von rechteckigen Lochblechen 86 angeordnet,
deren Dimensionen beispielsweise den Dimensionen der einzelnen Kassetten 60 entsprechend
können.
Alle Lochbleche 86 können
gegenüber
dem stationären
Lochblech 85 in einer Richtung verschoben werden, im in
den 4a und 4b dargestellten
Falle in vertikaler Richtung. Auch die beweglichen Lochbleche 86 weisen
eine Vielzahl von rechteckigen Öffnungen 89 auf,
zwischen denen horizontale Stege 90a und vertikale Stege 90b verbleiben
(die Bezeichnungen "horizontal" und "vertikal" beziehen sich erneut
nur auf die Darstellung in 4b, nicht
auf die reale Ausrichtung in der montierten Vorrichtung 50).
Die Geometrie der Öffnungen 89 und
der Stege 90a, 90b der beweglichen Lochbleche 86 stimmt
mit der Geometrie der Öffnungen 87 und
Stege 88a, 88b des stationären Lochbleches 85 überein,
so dass in einer Relativposition zwischen den beweglichen Lochblechen 86 und
dem stationären
Lochblech 85 die Öffnungen 89 des
beweglichen Lochbleches 86 mit Öffnungen 87 des stationären Lochbleches 85 fluchten
und so ein geringster Durchflusswiderstand erzeugt wird. Durch Verschieben
der einzelnen beweglichen Lochbleche 86 lässt sich
der effektive Durchströmungsquerschnitt,
der von den nunmehr nur noch teilweise überlappenden Öffnungen 87 des
stationären
Lochbleches 85 und den Öffnungen 89 des
beweglichen Lochbleches 86 freigegeben wird, bis auf etwa
zwei Drittel der Fläche
der Öffnungen 87 bzw. 89 reduzieren.
Dies ist diejenige Relativposition der beiden Lochbleche 85, 86,
in welcher ein maximaler Durchströmungswiderstand erreicht wird.
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Im
Betrieb werden die einzelnen beweglichen Lochbleche 86 gegenüber dem
stationären Lochblech 85 so
eingestellt, dass der unten aus der Volumenstrom-Einstelleinrichtung 17 in
einen Abluft-Sammelkanal 81 austretende Luftstrom homogen
ist, also über
die gesamte Austrittsfläche
des Luftstromes die gleiche Geschwindigkeit besitzt.
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Die
bedeutet im Einzelnen folgendes:
Da, wie erwähnt, die
in den 2 und 5a von links her in die Abscheideeinrichtung 15 eintretenden Kassetten 60 mit "frischen" Abscheidekörpern 61 gefüllt sind
und diese einen verhältnismäßig geringen Durchströmungswiderstand
erzeugen, müssen
die in 4a im linken Bereich liegenden
beweglichen Lochbleche 86 auf großen Durchströmungswiderstand
eingestellt werden. Da die Beladung der Abscheidekörper 61 mit
Overspray in 5a nach rechts zunimmt, muss
zur Erzielung eines konstanten Gesamt-Durchflusswiderstandes die
effektive Durchströmungsfläche der
Volumenstrom-Einstelleinrichtung 17 in 4a von
links nach rechts vergrößert werden,
indem die beweglichen Lochbleche 86 entsprechen verschoben
werden.
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Diese
durch die unterschiedliche Beladung der Abscheidekörper 61 mit
Overspray bedingte Einstellung kann ggfs. noch dadurch modifiziert
werden, dass durch die Ansauggeometrie der Luft bedingte unterschiedliche
Strömungsgeschwindigkeiten
berücksichtigt
werden. Eine solche lokal unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit kann beispielsweise dadurch
eintreten, dass die Auslassöffnung 82, über welche
die Abluft aus dem Abluftsammelkanal 81 austritt, zu lokal
unterschiedlicher Saugwirkung im Abluftsammelkanal 81 führt; entsprechend
muss in diesem Bereich die effektive Durchströmungsfläche der Volumenstrom-Einstelleinrichtung 17 verkleinert werden.
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Über die
Auslassöffnung 82 gelangt
die Luft, wie der 3 zu entnehmen ist, ggfs. über die
oben anhand der 1 erläuterten weiteren Komponenten in
den Kamin 11 und von dort in die Atmosphäre.
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In 6 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel der
Vorrichtung 150 dargestellt, die sich nur in einer Hinsicht
von demjenigen unterscheiden, dass oben anhand der 2 bis 5b beschrieben
wurde. Entsprechende Teile sind daher mit demselben Bezugszeichen
zuzüglich 100 gekennzeichnet.
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Während beim
ersten Ausführungsbeispiel zur
atmosphärischen
Trennung der Innenräume
der Einlaufschleuse 26, der Pyrolysekammer 27,
der Auslaufschleuse 28 und des Wäschers 29 nach innen
und nach aussen Hubtore 68 verwendet wurden, finden sich
beim Ausführungsbeispiel
der 6 derartige Hubtore nicht. Statt dessen besitzen
die Einlaufschleuse 126, die Pyrolysekammer 127,
die Auslaufschleuse 128 und der Wäscher 129 starre,
sich senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kassetten 160 erstreckende
Stirnwände
mit möglichst
kleinen Öffnungen,
welche gerade die Passage der Kassetten 160 zulassen. Der
Abstand der Stirnwände,
die zu einer dieser Komponenten gehören, in Bewegungsrichtung entspricht
einem ganzzahligen Vielfachen der Dimension der Kassetten 160,
ebenfalls in Bewegungsrichtung gesehen. Auf diese Weise ist es möglich, bei
jedem Bewegungstakt der Kassetten 160 in 6 nach
links dafür
zu sorgen, dass die Kassetten 160 mit ihren in Bewegungsrichtung
vorne bzw. hinten liegenden Stirnwänden in der entsprechenden Öffnung einer
Stirnwand der Einlaufschleuse 126, der Pyrolysekammer 127,
der Auslaufschleuse 128 oder des Wäschers 129 zum Stillstand
kommen und den Innenraum dieser Komponenten während des Stillstandes der
Kassetten 160 annähernd
dicht einschließen.
Diese Bauweise ist etwas kostengünstiger als
diejenige des ersten Ausführungsbeispieles
nach den 2 bis 5b.
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Die 7 bis 10b zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 250 zum
Lackieren von Fahrzeugkarosserien 254 und zum Entsorgen
des Oversprays, die derjenigen der 2 bis 5b sehr ähnlich ist.
Entsprechende Teile sind daher mit denselben Bezugszeichen zuzülich 200 gekennzeichnet.
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Der
Hauptunterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen besteht in
dem Fördersystem,
mit dem die Abscheidekörper 261 durch
die Abscheideeinrichtung 215 und die Entsorgungseinrichtung 225 gefördert werden.
Erneut befindet sich die Abscheideeinrichtung 215 in einer
oberen Bewegungsebene der Kassetten 260 und die Entsorgungseinrichtung 225 in
einer unteren Bewegungsebene der Kassetten 260. Statt der
einzelnen, nicht miteinander verbundenen Kassetten 60 des
Ausführungsbeispiels
der 2 bis 5b, die zumindest in der oberen
Bewegungsebene unmittelbar aneinanderliegend nur geschoben werden,
umfasst das Ausführungsbeispiel
der 7 bis 10b ein
Kettenfördersystem 222.
Das Kettenfördersystem 222 weist zwei
parallel geführte
Förderketten 270, 271 auf,
die jeweils über
vier Umlenkräder 272, 273, 274, 275 geführt sind.
Mindestens eines der Umlenkräder 272, 273, 274, 275 ist
derart angetrieben, dass sich die Förderketten 270, 271 in 6 in
ihrem oberen Trum nach rechts bewegen.
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Die
einzelnen Glieder der Förderketten 270, 271 sind
verhältnismäßig lang,
so dass zwischen den parallel verlaufenden Förderketten 270, 271 Aufnahmen 260 für die Abscheidekörper 261 befestigt
werden können.
Jede dieser Aufnahmen 260 ist wiederum quaderförmig und ähnelt in
ihren Dimensionen den Kassetten 60 des ersten Ausführungsbeispieles. Alle
Aufnahmen 260 sind jedoch nicht unabhängig voneinander sondern, wie
schon erwähnt,
fest mit den Förderketten 270, 271 verbunden.
Ein weiterer Unterschied zwischen den Aufnahmen 260 und
den Kassetten 60 besteht darin, dass ihre Oberseite nicht offen
sondern mit einem Deckel versehen ist, der ähnlich wie die Unterseite als
Gitter oder als Lochblech mit großen, den Durchgang der Abscheidekörper 261 jedoch
nicht gestattenden Öffnungen
ausgebildet ist. Auf diese Weise können die Abscheidekörper 261 in
den Aufnahmen 260, wie sich aus der Betrachtung der 7 und 8 ohne
weiteres ergibt, im Kreislauf durch die in der oberen Bewegungsebene
(oberes Trum) liegende Abscheideeinrichtung 215 und durch
die in der unteren Bewegungsebene (unteres Trum) liegende Entsorgungseinrichtung 225 transportiert
werden.
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In 10a ist ein Ausschnitt des Fördersystems in der oberen Bewegungsebene
der Ketten 270, 271 dargestellt, in der diese
die Abscheideeinrichtung 215 durchlaufen; 10b zeigt dasselbe Fördersystem im Bereich der unteren
Ebene, in der die Entsorgungseinrichtung 225 durchlaufen
wird. 10a und 10b zeigen,
dass die Kette 270 zum einen Kettenglieder 291 umfasst,
an denen die Aufnahmen 260 für die Abscheidekörper 261 befestigt
sind. Zwischen diesen Kettengliedern 291 befinden sich
Zwischenglieder 292, die insbesondere in 10b zu erkennen sind. Die Zwischenglieder 292 tragen
selbst keine Aufnahmen 260 und sind mit Langlöchern 293 versehen,
die von den Kettenbolzen 294 durchsetzt werden. Auf diese
Weise ist es möglich,
bei Druck auf die Kette 270, wie er im Bereich der oberen
Bewegungsebene, also bei der Passage der Aufnahmen 260 durch
die Abscheideeinrichtung 215, herrscht, die einzelnen Aufnahmen 260 dicht aneinander
heran zu führen,
während
bei Zug auf die Kette 270, wie er bei der Passage der Entsorgungseinrichtung 225 in
der unteren Bewegungsebene ausgeübt
wird, die Aufnahmen 260 auseinandergezogen werden können. Auf
diese Weise entsteht zwischen benachbarten Aufnahmen 260 ein
Zwischenraum, in den Hubtore eingefahren werden können, wie
sie im Bereich der Entsorgungseinrichtung 225 zwischen
einzelnen Kammern und Schleusen vorgesehen sein können.
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Die
Ketten 270, 271 können auch ohne Zwischenglieder 292 ausgeführt sein
und so eine Fahrweise analog zu 6 ermöglichen.
Auch hier ist es notwendig, dass die Länge der Behandlungstationen ein
ganzzahliges Vielfaches der Abmessung der Aufnahmen 260 in
Bewegungsrichtung ist, um den Gasaustausch zwischen den Behandlungszonen
zu reduzieren.