-
Die Erfindung bezieht auf eine rohrförmige Anodenzelle zur Verwendung in einem elektrophoretischen Beschichtungsverfahren mit einem rohrförmigen Gehäuse, das einen Gehäusekopf, ein Bodenteil und ein sich zwischen dem Gehäusekopf und dem Bodenteil erstreckendes Stützgitterrohr umfasst, mit einer im Inneren des Gehäuses angeordneten rohrförmigen Metallanode und einer Zulauf- und einer Ablaufeinrichtung zum Durchleiten eines Anolyten durch das Innere des Gehäuses.
-
Bei der kationischen Elektrotauchlackierung werden insbesondere Automobilkarosserien mittels kathodischer Lackierung grundiert; dabei werden die zu beschichtenden Automobilkarosserien jeweils als Kathoden eingesetzt. Die Gegenelektrode oder Anode wird üblicherweise aus einem verhältnismäßig korrosionsbeständigen Material hergestellt, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, weil die meisten kationischen Elektrotauchbäder sauer sind. Wegen der an der Anode auftretenden elektrochemischen Reaktion löst sich die Stahlelektrode gleichwohl während des kationischen Tauchverfahrens allmählich auf.
-
Die Geschwindigkeit der Auflösung hängt grundsätzlich von der Stromdichte, der Temperatur und dem Elektrotauchbad ab. Je höher die Stromdichte und je höher die Temperatur ist, umso schneller ist die ionische Auflösungsgeschwindigkeit. Auch die Zusammensetzung der Lösung, der die Anode ausgesetzt ist, beeinflusst die Auflösungsgeschwindigkeit. Beispielsweise verstärkt die Anwesenheit von Chlorionen die Auflösungsgeschwindigkeit erheblich. Daher muss die Anode in bestimmten Zeitabständen ausgewechselt werden, bevor sie infolge der Auflösung ihre Stabilität verliert und zerfällt.
-
Die Anoden können direkt der wässrigen Elektrotauchlacklösung ausgesetzt sein, in der Regel sind sie jedoch Teil einer Elektrodialysezelle, die im Elektrotauchlackierbad angeordnet ist, wobei in diesem Fall die Anoden von der Elektrotauchlacklösung durch semipermeable Membranen getrennt sind, die für ionische Materialien wie das Säureanion und weitere wasserlösliche anionische Verunreinigungen wie Chlorionen durchlässig sind, jedoch undurchlässig für das Harz und die Pigmente des Tauchlacks. Die anionischen Materialien werden von der Anode angezogen und gelangen durch die Membran, so dass sie aus dem Bad durch Spülen des Anodenraums mit Wasser entfernt werden können. In der Elektrodialysezelle wird der Anodenraum üblicherweise als Anolytzelle bezeichnet und die Flüssigkeit, die in Berührung mit der Anode steht, als Anolyt. Die Anodenoberfläche wird mit dem Anolyten gespült. Die Verwendung der Anoden in dieser Weise ist besonders dann erwünscht, wenn die Anreicherung von überschüssiger Säure aus dem kationischen abscheidbaren Harz des Tauchlacks ein besonderes Problem darstellt.
-
Aus
DE 37 86 079 T2 ist es bekannt, eine Anode zu verwenden, die sich während des elektrophoretischen Beschichtungsverfahrens nicht auflöst. Hierzu ist der Einsatz eines Trägers aus Titan oder einer Titanlegierung erforderlich. Zusätzlich muss der Träger eine Beschichtung aufweisen, die Rutheniumoxid oder Iridiumoxid oder eine Mischung dieser beiden Oxide enthält. Eine derartige Anode ist mit sehr hohen Materialkosten verbunden.
-
Andererseits ist aus
DE 88 07 231 U1 bereits eine rohrförmige Anodenzelle für Kataphoresebäder bekannt; eine derartige Anodenzelle wird vertikal am Beckenrand eines Tauchlackbades montiert. Sie weist ein rohrförmiges Gehäuse mit einem ebenfalls rohrförmigen Gehäusekopf aus PVC, einem das untere Ende des Gehäuses bildenden Bodenteil und mit einem dazwischen verlaufenden Stützgitterrohr aus Polypropylen auf. Das Stützgitterrohr trägt auf seiner Außenseite eine Dialysemembran, die gegenüber dem Gehäusekopf und dem Bodenteil fixiert ist.
-
Das Problem bekannter Rohranoden aus Stahl besteht darin, dass sie sich während des Einsatzes hauptsächlich an der der Kathode, d. h. dem Pluspol, zugewandten Seite zersetzen. Die bekannten Anoden sind in Membranmänteln mit Schrauben und Dichtungen fixiert und an starre Versorgungsleitungen angeschlossen.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anodenzelle zu schaffen, die für einen langzeitigen Einsatz geeignet ist und gleichzeitig mechanisch stabile und dauerhaft abdichtende Verbindungen zwischen der Dialysemembran und den sich an diese anschließenden Gehäuseteilen ermöglicht.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Anode verdrehbar gegenüber dem Gehäusekopf durch eine Klemmverbindung, insbesondere durch einen Klemmflansch, oder durch eine Schnellkupplung befestigt ist.
-
Durch die Erfindung wird somit eine vertikal am Rande eines Tauchlackbeckens befestigbare Anodenzelle mit einer Rohranode geschaffen, deren nutzbare Fläche gegenüber einer herkömmlichen Anode verdoppelt wird, da sie sich mit geringstem Arbeitsaufwand um einen beliebigen Winkel, insbesondere um 90° oder um 180°, verdrehen lässt, wenn sie einseitig durch Auflösung im Anolyten abgetragen ist. Nach dem Verdrehen wird der Lösung diejenige Seite der Anode zugewandt, die bisher noch nicht oder fast nicht abgetragen worden ist. Durch die Drehung der Anode wird das bereits zugunsten von Stahl gegenüber elektrochemisch edleren, d. h. oberhalb in der Spannungsreihe stehenden, Metallen bestehende Preis-Nutzen-Verhältnis noch weiter zugunsten des Einsatzes von Stahl verbessert.
-
Sowohl durch die erfindungsgemäße Verbindung zwischen der Anode und dem Gehäusekopf als auch durch den Einsatz flexibler Anschlüsse für die elektrische Verbindung und für den Zulauf des Anolyten ist erfindungsgemäß eine einfacher Aufbau der Anodenzelle geschaffen worden.
-
Auch die Zylinderwand des Gehäusekopfs, die den oberen Randbereich der Membran ummantelt, ist vorzugsweise konstruktiv verändert. Der Rücklauf des Anolyten ist an der Seite des Gehäusekopfs angebracht, also gegenüber einer bekannten Anodenzelle des Anmelders tiefer gelegt und daher drucklos ausgelegt; d. h., der Anolyt fließt allein durch den hydrostatischen Druck von der Zulaufseite in den Rücklauf zurück. Auch die Membran ist vorzugsweise in einen Kragen des Gehäusekopfs von unten geklemmt. Insbesondere lässt sich vorsehen, dass die Membran in dem Gehäusekopf vergossen ist.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
-
Vorzugsweise ist die Klemmverbindung der Anode durch eine Rastverbindung ausgestaltet; insbesondere ist die Anode durch einen Bajonettverschluss gegenüber dem Gehäusekopf befestigt.
-
Mit Vorteil lässt sich auch vorsehen, dass die Anode zusammen mit einem den Gehäusekopf auf seiner Oberseite abdeckenden Deckel drehbar gegenüber dem Gehäusekopf befestigt ist.
-
Vorteilhaft ist ebenso die zentrale Anordnung der Zulaufeinrichtung auf der Oberseite des Gehäusekopfs. Durch Lösen der Befestigungsschraube für den zentralen Zulauf und für den elektrischen Anschluss lässt sich in diesem Fall die Anode zusammen mit der Deckplatte verdrehen.
-
Vorzugsweise ist auch der Stromanschluss konzentrisch zu der Zulaufeinrichtung an dem Gehäusekopf angebracht.
-
Bevorzugt werden die Zulaufeinrichtung und der Stromanschluss jeweils durch eine Schraubverbindung gegenüber dem Gehäusekopf bzw. dem den Gehäusekopf abdeckenden Deckel befestigt.
-
Da der Gehäusekopf, während die Anodenzelle im Tauchlackbecken eingehängt ist, ortsfest ist, wird die Ablaufeinrichtung vorzugsweise seitlich an dem Gehäusekopf angebracht.
-
Wenn für die Anode Edelstahl verwendet wird, besteht ein günstiges Verhältnis zwischen dem Preis der Anode und ihrer Haltbarkeit.
-
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Seitenansicht einer Anodenzelle,
-
2 die Anodenzelle gemäß 1 in einer Schnittansicht längs einer Achse A-A aus 1 und
-
3 eine Draufsicht auf die Oberseite B der Anodenzelle gemäß 1.
-
Eine Anodenzelle 1 (1) umfasst einen Gehäusekopf 2, einen Rohrkörper 3 und ein Bodenteil 4. Der Gehäusekopf 2 umfasst einen Rohrstutzen 5 zum Anschluss an eine (nicht dargestellte) Zuführungsleitung des Anolyten. Über ein verdrehbares, gewinkeltes Anschlusselement 5a, das aus Gründen der elektrischen Isolierung aus Kunststoff besteht, ist der Rohrstutzen 5 mit der Zuführleitung verbunden.
-
Der Rohrstutzen 5 ist beispielsweise als Einsteck-Winkel-Verbinder ausgebildet, der in einen Deckel 6 des Gehäusekopfs 2 hineingesteckt, verrastet oder verschraubt ist. Der Rohrstutzen 5 trägt auf seiner Mantelwand ein Außengewinde, über das mittels zweier Muttern 7, 8 ein Stromanschluss 9 angeschlossen ist. Der Stromanschluss 9 ist seinerseits mit einem Kabelschuh 10 (3) verbunden, der für den Gleichstromanschluss einer hohlzylinderförmigen Anode 11 (2) dient, die entweder mit dem Deckel 6 ein Bauteil bildet oder mit diesem durch eine Klemmverbindung verbunden oder durch eine Schnellkupplung befestigt ist. Insbesondere kann die Anode 11 durch eine Rastverbindung, insbesondere durch einen Bajonettverschluss, an den Gehäusekopf 2 angeschlossen sein. Vorzugsweise ist die Anode 11 derart mit dem Deckel 6 verbunden, dass sie nach Lösen des Stromanschlusses 9 zusammen mit dem Deckel 6 durch eine Bedienperson gegenüber dem Gehäusekopf 2 verdreht werden kann, wobei die Verdrehposition des Deckels 6 gegenüber dem Gehäusekopf 2 durch Markierungen 19, 20 kenntlich gemacht sein kann und diese Markierungen 19, 20 gleichzeitig die Verdrehposition der Anode 11 bezeichnen. Zwischen der Anode 11 und dem Deckel 6 ist zur elektrischen Isolierung ein ringförmiges Kunststoff-Bauteil 12 angebracht, das Teil des Gehäusekopfes 2 ist. Auch der Gehäusekopf 2, insbesondere das Bauteil 12, kann durch eine Rastverbindung, insbesondere durch einen Bajonettverschluss an den Deckel 6 angeschlossen sein.
-
Die Anode 11 ist als ein nach unten offener Zylinderkörper ausgestaltet, der sich bis in das Innere des Bodenteils 4 erstreckt und in dessen Innerem in Richtung eines Pfeils C der Anolyt strömt. Im Bereich des Bodenteils 4 tritt der Anolyt in Richtung eines Pfeils D aus der Anode 11 heraus und durchströmt einen von der Zylinderaußenwand der Anode 11 und einer Innenwand des Rohrkörpers 3 gebildeten Raum. Durch einen Einschraub-Verbinder 13, der in einer Mantelwand 14 des Gehäusekopfs 2 befestigt ist, strömt der Anolyt aus der Anodenzelle 1 wieder heraus. In an sich bekannter Weise ist der Rohrkörper 3 in das Bodenteil 4 hineingesteckt und, beispielsweise durch eine Kunststoffmasse, mit diesem verbunden. Bereichsweise ist der Rohrkörper 3 mit einem durch Durchtrittkanäle 15 durchbrochenen Stützgitter 16 ausgestattet, die durch eine semipermeable Membran 17 hindurch das Hineinströmen von Anionen aus der Tauchlacklösung des Beckens, in das die Anodenzelle 1 hineingehängt ist, erlauben. Der Rohrkörper 3 ist im Bereich seiner oberen Kante in einer Aufnahme 18 an der Unterseite des Gehäusekopfs 2 in ähnlicher Weise befestigt wie in dem Bodenkörper 4. Die Membran 17 ist auf der Außenseite des Stützgitters 16 aufgeklebt oder auf sonstige Weise befestigt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Anodenzelle
- 2
- Gehäusekopf
- 3
- Rohrkörper
- 4
- Bodenteil
- 5
- Rohrstutzen
- 5a
- Anschlusselement
- 6
- Deckel
- 7
- Mutter
- 8
- Mutter
- 9
- Stromanschluss
- 10
- Kabelschuh
- 11
- Anode
- 12
- Kunststoff-Bauteil
- 13
- Einschraub-Verbinder
- 14
- Mantelwand
- 15
- Durchtrittkanäle
- 16
- Stützgitter
- 17
- Membran
- 18
- Aufnahme
- 19
- Markierung
- 20
- Markierung
