-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum Behandeln, insbesondere zum Beschichten, von Gegenständen, insbesondere von Fahrzeugkarosserien, bei welchem
- a) in einem oder mehreren Behandlungsschritten Prozessluft entsteht;
- b) die Prozessluft einer Nachverbrennungseinrichtung zugeführt wird, wo sie mittels eines Brenners verbrannt wird, wobei der Brenner mit die Brennerflamme unterhaltendem Brenngas versorgt wird;
- c) die Gegenstände in wenigstens einer Beschichtungskabine mit Beschichtungsmaterial beaufschlagt werden, durch welche ein Luftstrom geleitet wird, der entstehendes Overspray des Beschichtungsmaterials aufnimmt und abführt, wobei der Luftstrom einem oder mehreren Filtermodulen zugeführt wird, wo ein Großteil zumindest der Feststoffe aus dem Overspray abgeschieden wird, wobei jedes Filtermodul nach Erreichen einer Grenzbeladung mit Overspray gegen ein leeres Filtermodul ausgetauscht wird;
- d) ein oder mehrere beladene Filtermodule in der Weise in einer Thermobehandlungseinrichtung thermisch behandelt werden, dass Overspray thermisch zersetzt wird, wobei ein als Brenngas geeignetes Abgas entsteht.
-
Außerdem betrifft die Erfindung eine Anlage zum Behandeln, insbesondere zum Beschichten, von Gegenständen, insbesondere von Fahrzeugkarosserien, in welcher
- a) in einer oder mehreren Behandlungseinrichtungen Prozessluft entsteht;
mit
- b) einer Nachverbrennungseinrichtung, welcher Prozessluft zuführbar ist, die dort mittels eines Brenners verbrannt wird, wobei der Brenner mit die Brennerflamme unterhaltendem Brenngas versorgt wird;
- c) wenigstens einer Beschichtungskabine, in welcher die Gegenstände mit Beschichtungsmaterial beaufschlagbar sind und durch welche ein Luftstrom geleitet werden kann, der entstehendes Overspray des Beschichtungsmaterials aufnimmt und abführt, wobei der Luftstrom einem oder mehreren Filtermodulen zuführbar ist, wo ein Großteil zumindest der Feststoffe aus dem Overspray abgeschieden wird, wobei jedes Filtermodul derart konzipiert ist, dass es nach Erreichen einer Grenzbeladung mit Overspray gegen ein leeres Filtermodul ausgetauscht wird;
- d) einer Thermobehandlungseinrichtung, in welcher ein oder mehrere beladene Filtermodule in der Weise thermisch behandelbar sind, dass Overspray thermisch zersetzt wird, wobei ein als Brenngas geeignetes Abgas entsteht, welches über eine Abgasleitung abgeführt wird.
-
Bei der manuellen oder automatischen Applikation von Lacken auf Gegenstände wird ein Teilstrom des Lackes, der im Allgemeinen sowohl Festkörper und/oder Bindemittel als auch Lösemittel enthält, nicht auf den Gegenstand appliziert. Dieser Teilstrom wird in der Fachwelt „Overspray“ genannt. Im Weiteren wird der Begriff Overspray immer im Sinne eines dispersen Systems, wie einer Emulsion oder Suspension oder einer Kombination daraus, verstanden. Der Overspray wird von dem Luftstrom in der Lackierkabine erfasst und einer Abscheidung zugeführt, sodass die Luft gegebenenfalls nach einer geeigneten Konditionierung wieder in die Beschichtungskabine zurückgeleitet werden kann.
-
Die Beschichtung wird in der Regel in einem nachfolgenden Trockner getrocknet. Dabei entsteht mit Verunreinigungen, insbesondere mit Lösemittel beladene Prozessluft, welche mit Hilfe einer Nachverbrennungseinrichtung gereinigt wird, indem die Verunreinigungen mittels eines Brenners verbrannt werden.
-
Aus der
DE 10 2019 105 256 A1 ist es bekannt, mit austauschbaren Einweg-Filtermodulen zu arbeiten, die nach Erreichen einer Grenzbeladung mit Overspray gegen unbeladene Filtermodule ausgetauscht und thermisch behandelt werden. Die Aufbereitung von derartigen Filtermodulen kann energetisch und auch im Hinblick auf die erforderlichen Ressourcen verträglicher sein als der Aufwand bei anderen Abscheidekonzepten, wie beispielsweise am Markt bekannten Nassabscheidern oder elektrostatisch arbeitenden Abscheidevorrichtungen.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Energie- und Ressourceneffektivität im Zusammenhang mit dem Abscheiden von Overspray nochmals zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
- e) dem Brenner der Nachverbrennungseinrichtung das Abgas als Brenngas zugeführt wird.
-
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das Abgas, das bei der thermischen Behandlung der Filtermodule entsteht, effektiv als Brenngas für die Nachverbrennungseinrichtung der Anlage genutzt werden kann, in der die Prozessluft gereinigt wird. Hierdurch ist eine Art Ressourcenkreislauf geschaffen, da der Prozess, beispielsweise der Beschichtungsprozess oder der Trockenprozess, welcher die zu reinigende Prozessluft verursacht, aus dem Abfallprodukt in Form der beladenen Filtermodule des Beschichtungsvorganges die Energiegrundlage für die Reinigung des Prozessgases schafft.
-
Eine effektive thermische Behandlung kann durchgeführt werden, indem beladene Filtermodule in der Thermobehandlungseinrichtung einer Temperatur zwischen 200°C und 1.500°C, vorzugsweise zwischen 300°C und 900°C, weiter bevorzugt zwischen 400°C und 900°C und besonders bevorzugt zwischen 400°C und 600°C ausgesetzt werden.
-
Bevorzugt wird als Thermobehandlungseinrichtung ein Pyrolyseofen verwendet, in dem eine Pyrolyse und insbesondere eine Pyrolyse ohne gesonderte Zufuhr von Sauerstoff durchgeführt wird, wobei als Abgas Pyrolysegas entsteht, dass dem Brenner der Nachverbrennungseinrichtung als Brenngas zugeführt wird. Derartiges Pyrolysegas hat einen hohen Brennwert und kann folglich besonders effektiv als Brenngas genutzt werden.
-
Es ist von Vorteil, wenn ein oder mehrere Filtermodule verwendet werden, welche eine wiederverwertbare Mehrwegstruktur aus einem oder mehreren thermisch regenerierbaren Mehrweg-Bauteilen umfassen, so dass das Filtermodul zumindest thermisch teilregenerierbar ist. Auch hierdurch können Ressourcen gespart werden, hier in Bezug auf die Fertigung und den Materialaufwand der Filtermodule.
-
Unter einem thermisch regenerierbaren Mehrweg-Bauteil ist ein Bauteil zu verstehen, welches eine thermische Behandlung, bei welcher vorhandener Overspray thermisch zersetzt und hierdurch aus dem Filtermodul entfernt wird, ohne Einbußen seiner Funktionsfähigkeit wenigstens einmal und vorzugsweise wiederholt übersteht. Hierauf wird weiter unten nochmals näher eingegangen.
-
Dabei kann es bereits günstig sein, wenn ein oder mehrere Filtermodule verwendet werden, welche eine Einwegstruktur aus einem oder mehreren thermisch zersetzbaren Einweg-Bauteilen umfassen.
-
Im Gegensatz zu einem thermisch regenerierbaren Mehrweg-Bauteil wird ein thermisch zersetzbares Einweg-Bauteil bei einer thermischen Behandlung, bei welcher vorhandener Overspray thermisch zersetzt wird, ebenfalls zersetzt, so dass nach der thermischen Behandlung nur Asche und Reststoffe oder noch die Mehrwegstruktur des Filtermoduls übrigbleibt.
-
Vorzugsweise werden ein oder mehrere Filtermodule verwendet, bei denen alle Bauteile, aus denen das Filtermodul aufgebaut ist, thermisch regenerierbare Mehrweg-Bauteile sind, so dass die wiederverwertbare Mehrwegstruktur vollständig thermisch regenerierbar ist und das Filtermodul als solches definiert, so dass das Filtermodul vollständig thermisch regenerierbar ist.
-
Die oben genannte Aufgabe wird bei einer Anlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
- e) die Abgasleitung der Thermobehandlungseinrichtung derart mit dem Brenner der Nachverbrennungseinrichtung verbunden ist, dass dem Brenner der Nachverbrennungseinrichtung das Abgas als Brenngas zuführbar ist.
-
Die Vorteile hiervon und auch der nachstehend erläuterten Maßnahmen bei der Anlage entsprechen den oben zum Verfahren erläuterten Vorteilen.
-
Dementsprechend ist die Thermobehandlungseinrichtung vorzugsweise ein Pyrolyseofen, in dem als Abgas Pyrolysegas entsteht.
-
Vorteilhaft umfassen ein oder mehrere Filtermodule eine wiederverwertbare Mehrwegstruktur aus einem oder mehreren thermisch regenerierbaren Mehrweg-Bauteilen, so dass das Filtermodul zumindest thermisch teilregenerierbar ist.
-
Dabei können ein oder mehrere Filtermodule verwendet werden, welche eine Einwegstruktur aus einem oder mehreren thermisch zersetzbaren Einweg-Bauteilen umfassen.
-
Vorzugsweise sind bei einem oder mehreren Filtermodulen alle Bauteile, aus denen das Filtermodul aufgebaut ist, thermisch regenerierbare Mehrweg-Bauteile, so dass die wiederverwertbare Mehrwegstruktur vollständig thermisch regenerierbar ist und das Filtermodul als solches definiert, so dass das Filtermodul vollständig thermisch regenerierbar ist.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
- 1 eine Vorderansicht einer Lackierkabine einer Beschichtungsanlage mit einer Abscheidevorrichtung für Overspray mit austauschbaren und zumindest thermisch teilregenerativen Filtermodulen, von denen zwei Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht sind;
- 2 den konzeptionellen Aufbau eines Filtermoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Modulgehäuse und einer darin untergebrachten Filtereinheit;
- 3 eine erste Abwandlung der Filtereinheit;
- 4 eine zweite Abwandlung der Filtereinheit;
- 5 ein schematische Layout einer erfindungsgemäßen Anlage zur Behandlung von Gegenständen.
-
1 zeigt eine Beschichtungskabine 10 einer insgesamt mit 12 bezeichneten Beschichtungsanlage, deren Anlagenlayout in 5 veranschaulicht ist, worauf weiter unten näher eingegangen wird.
-
In der Beschichtungsanlage 12 werden Gegenstände 14 mit einem Beschichtungsmaterial, insbesondere einem Lack, beaufschlagt und anschließend getrocknet. Als Beispiel für zu lackierende Gegenstände 14 ist eine Fahrzeugkarosserie 16 gezeigt. Bevor Fahrzeugkarosserien 16 zu einer solchen Beschichtungskabine 10 gelangen, werden sie in Vorbehandlungsstationen zumeist im Tauchverfahren z.B. gereinigt und entfettet.
-
Die Beschichtungskabine 10 umfasst einen Beschichtungstunnel 18, welcher von Seitenwänden 20 und einer Kabinendecke 22 begrenzt, jedoch an den Stirnseiten offen ist. Darüber hinaus ist der Lackiertunnel 18 nach unten hin in der Weise offen, dass mit Overspray beladene Kabinenabluft nach unten strömen kann. Die Kabinendecke 22 definiert eine untere Begrenzung eines Luftzuführraumes 24 und ist als Filterdecke 26 ausgebildet.
-
Die Fahrzeugkarosserien 16 werden mit einem an und für sich bekannten Fördersystem 28 von der Eingangsseite des Beschichtungstunnels 18 zu dessen Ausgangsseite transportiert.
-
Im Inneren des Beschichtungstunnels 18 befinden sich Applikationseinrichtungen 30 in Form von mehrachsigen Applikationsrobotern 32, wie sie ebenfalls an und für sich bekannt sind. Mittels der Applikationsroboter 32 können die Fahrzeugkarosserien 16 mit dem entsprechenden Material beschichtet werden. Eine manuelle Applikation des Materials durch Werker kann hierzu alternativ oder ergänzend durchgeführt werden.
-
Durch die Beschichtungskabine 10 kann ein Luftstrom geleitet werden, der entstehendes Overspray des Beschichtungsmaterials aufnimmt und abführt.
-
Zu diesem Zweck strömt während des Beschichtungsvorgangs aus dem Luftzuführraum 24 Kabinenluft nach unten durch den Beschichtungstunnel 18 hindurch, nimmt dabei bei der Applikation entstehenden Lack-Overspray auf und führt diesen als Prozessluft mit sich weiter nach unten. Im Weiteren wird diese Prozessluft aus der Beschichtungskabine 10 als Kabinenluft bezeichnet.
-
Nach unten hin ist der Beschichtungstunnel 18 über einen begehbaren Gitterrost 34 zu einem darunter angeordneten Anlagenbereich 36 hin offen, in welchem der von der Kabinenluft mitgeführte Overspray von der Kabinenluft getrennt wird.
-
Dieser mit Overspray beladene Luftstrom wird mit Hilfe einer Luftleiteinrichtung 38 zu einer Abscheidevorrichtung in Form von einem oder mehreren Filtermodulen 40 geleitet, in welchen ein Großteil zumindest der Feststoffe aus dem Overspray abgeschieden wird. Im Betrieb ist jedes Filtermodul 40 strömungstechnisch und lösbar mit der Luftleiteinrichtung 38 verbunden.
-
Hierzu umfasst die Luftleiteinrichtung 38 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Leitkanal 42, welcher durch Leitbleche 44 gebildet ist, die sich von den Seitenwänden 20 nach innen und nach unten geneigt erstrecken. Die Leitbleche 44 können auch horizontal verlaufen. Der Leitkanal 42 mündet unten in mehrere Anschlusskanäle 46 mit Anschlussöffnungen 48. In 1 ist lediglich ein Anschlusskanal 46 zu erkennen; in der Praxis sind in Richtung senkrecht zur Papierebene der 1 mehrere solche Anschlusskanäle 46 hintereinander angeordnet, welche jeweils mit Filtermodulen 40 verbunden werden können.
-
1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Anschlusskanäle jeweils zwei in Richtung quer zur Transportrichtung der Fahrzeugkarosserien 16 gegenüberliegende Anschlussöffnungen 48 aufweisen. In diesem Fall können jeweils zwei Filtermodule 40 auf den gegenüberliegenden Seiten des Anschlusskanals 46 an die Luftleiteinrichtung 38 angeschlossen werden.
-
Die Luftleiteinrichtung 38 kann jedoch auch vom gezeigten Ausführungsbeispiel abweichende strukturelle Ausbildungen haben und stellt folglich grundsätzlich einen Strömungsweg bereit, über den der mit Overspray beladene Luftstrom zu den Filtermodulen 40 geleitet wird.
-
Die Kabinenluft durchströmt in dem Filtermodul 40 eine Filtereinheit, die mit gestrichelten Linien angedeutet ist und an oder in der sich der Lack-Overspray abscheidet. Hierauf wird weiter unten nochmals eingegangen. Insgesamt ist jedes Filtermodul 40 als austauschbare Baueinheit ausgebildet.
-
Nach Verlassen eines Filtermoduls 40 ist die Kabinenluft nun weitgehend von Overspraypartikeln befreit und strömt aus den Filtermodulen 40 in einen Zwischenkanal 50, über den sie in einen Sammelströmungskanal 52 gelangt.
-
Die Kabinenluft wird über den Sammelströmungskanal 52 einer weiteren Aufbereitung und Konditionierung zugeführt und im Anschluss daran in einem hier nicht eigens gezeigten Kreislauf wieder in den Luftzuführraum 24 geleitet, aus dem sie wieder von oben in den Beschichtungstunnel 18 einströmt.
-
Falls die Kabinenluft durch die vorhandenen Filtermodule 40 noch nicht ausreichend von Overspraypartikeln befreit ist, können den Filtermodulen 40 noch weitere Filterstufen nachgelagert sein, denen die Kabinenluft zugeführt wird und in denen beispielsweise auch elektrostatisch arbeitende Abscheider eingesetzt werden, wie sie an und für sich bekannt sind.
-
Gegebenenfalls kann die noch mit Verunreinigungen beladene Kabinenluft auch als Prozessluft einer thermischen Nachverbrennung unterzogen werden.
-
Jedes Filtermodul 40 ist für die Aufnahme einer maximalen Lackmenge, d.h. für eine Grenzbeladung mit Overspray, ausgelegt, die von der Bauart des Filtermoduls 40 und den für dieses verwendeten Materialien abhängt. Die bereits aufgenommene Lackmenge kann über eine Waage 54 überwacht werden, die in 1 bei dem dort links gezeigten Filtermodul 40 veranschaulicht ist. Alternativ kann die Grenzbeladung mittels einer Differenzdruckbestimmung ermittelt werden. Je größer die Beladung des Filtermoduls 40 ist, desto größer ist der durch das Filtermodul 40 aufgebaute Luftwiderstand.
-
Im Betrieb ist jedes Filtermodul 40 mit Hilfe einer nur schematisch angedeuteten Verriegelungseinrichtung 56 in seiner Betriebsstellung arretiert. Wenn ein Filtermodul 40 seine maximale Aufnahmekapazität erreicht, wird diese Verriegelungseinrichtung 56 gelöst und das voll beladene Filtermodul 46 aus dem unteren Anlagenbereich 36 der Beschichtungskabine 10 herausgefahren. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Hubwagens 58 erfolgen, der von einem Werker 60 bedient wird. Wie anhand der in 1 links gezeigten Filtermodule 40 veranschaulicht ist, kann hierzu ein Bodenbereich 62 der Filtermodule 40 in seiner Geometrie und seinen Abmessungen als standardisierte Tragstruktur und beispielsweise nach Vorgabe einer so genannten Euro-Palette ausgebildet sein.
-
Auf der rechten Seite der 1 ist als Abwandlung ein Filtermodul 40 gezeigt, bei dem der Bodenbereich 62 mit Laufrollen 64 versehen ist. Ein solches Filtermodul 40 kann ohne ergänzende Hubeinrichtung von einem Werker 60 verfahren werden.
-
Wenn ein Filtermodul 40 seine Grenzbeladung mit Overspray erreicht, wird es gegen ein leeres, d.h. nicht mit Overspray beladenes Filtermodul 40 ausgetauscht. Vor einem Austausch eines beladenen Filtermoduls 40 gegen ein leeres Filtermodul 40 wird die Strömungsverbindung des auszutauschenden Filtermoduls 40 mit der Luftleiteinrichtung 38 mittels nicht eigens gezeigter Sperreinrichtungen, beispielsweise mittels eines jeweiligen Sperrschieber, verschlossen. Die Sperreinrichtung leitet die Kabinenluft zu den neben dem auszutauschenden Filtermodul 40 angeordneten Filtermodulen 40 um, die dessen Aufgabe solange übernehmen, bis der Austausch durchgeführt worden ist.
-
Dann wird ein leeres Filtermodul 40 in die Betriebsstellung geschoben, in der dieses strömungsdicht mit der Luftleiteinrichtung 38 verbunden ist, worauf die Verriegelungseinrichtung 56 wieder arretiert wird. Der Sperrschieber der Luftleiteinrichtung 38 wird wieder in eine Offenstellung gebracht, so dass das neu positionierte Filtermodul 40 von der Kabinenluft durchströmt wird.
-
Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann der Austausch eines Filtermoduls 40 auch automatisiert oder zumindest halb automatisiert erfolgen. Hierzu kann vor den nebeneinander angeordneten Filtermodulen 40 eine Fördertechnik vorhanden sein, welche die auszutauschenden Filtermodule 40 zu einer oder mehreren Entnahmestellen fördern kann, wo sie von einem Werker 60 entnommen werden können. An einer oder mehreren Beladungsstellen kann dann ein leeres Filtermodul 40 an die Fördertechnik übergeben werden, welche dieses leere Filter-modul 40 dann an den Ort im Anlagenbereich 36 fördert, wo das volle Filtermodul 40 entnommen worden ist.
-
Nachfolgend wird nun anhand von 2 mit den Teilfiguren A, B und C zunächst der grundsätzliche Aufbau eines Filtermoduls 40 erläutert; ein vollständiges Filtermodul 40 ist dort nur ganz rechts in C zu erkennen.
-
Ein Filtermodul 40 umfasst ein Modulgehäuse 66, welches eine Strömungskammer 68 begrenzt. Das Modulgehäuse 66 weist eine Gehäuse-Rahmenstruktur 70 auf, die ihrerseits Gehäuse-Wandsegmente 72 trägt, welche die Strömungskammer 68 begrenzen. Wenn Gehäuse-Wandsegmente 72 selbsttragend miteinander verbunden sind, kann auf eine entsprechende Gehäuse-Rahmenstruktur verzichtet werden. 2C ist ein Wandsegment 72 teilweise weggebrochen gezeigt, so dass die Strömungskammer 68 einsehbar ist.
-
Die Strömungskammer 68 erstreckt sich zwischen einem Moduleinlass 74 und einem Modulauslass 76, welche beide auf einer Anschlussseite 78 des Modulgehäuses 66 vorgesehen sind, die entsprechend sowohl als Einlassseite für die mit Overspray beladene Kabinenluft als auch als Auslassseite für die gereinigte Kabinenluft dient.
-
Die Positionen des Moduleinlasses 74 und des Modulauslasses 76 des Filtermoduls 40 sind komplementär zur Luftleiteinrichtung 38 - hier konkret zu den Anschlusskanälen 46 - bzw. komplementär zu dem Sammelströmungskanal 52 - hier konkret zu einem jeweiligen Zwischenkanal 50 - ausgebildet. Auf diese Weise können der Moduleinlass 74 strömungstechnisch mit der Luftleiteinrichtung 38 und der Modulauslass 76 strömungstechnisch mit dem Sammelströmungskanal 52 verbunden werden.
-
Das in 2C gezeigte Filtermodul 40 entspricht den in 1 links gezeigten Filtermodulen 40; das Modulgehäuse 66 ist dabei von einem Bodenteil 80 getragen, welches beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in seiner Geometrie und seinen Abmessungen als standardisierte Tragstruktur und beispielsweise nach Vorgabe einer oben bereits erwähnten Euro-Palette ausgebildet ist.
-
Bei der in 1 rechts gezeigten Abwandlung kann das Bodenteil 80 beispielsweise als Tragrahmen ausgebildet sein, in den das Modulgehäuse 66 eingesetzt wird und an welchem die Laufrollen 64 befestigt sind.
-
Zumindest ein unterer Sammelbereich des Filtermoduls 40 ist flüssigkeitsdicht und auf diese Weise als Sammelwanne 82 für Beschichtungsmaterial ausgebildet, das sich in dem Filtermodul 40 abscheidet und nach unten abfließt. Eine solche Sammelwanne 82 kann auch als separates Bauteil vorgesehen sein.
-
In der Strömungskammer 68 ist eine oben bereits angesprochene und auch in 1 mit 84 bezeichnete Filtereinheit angeordnet, welche eine Filterträgerstruktur 86 für eine Filterstruktur 88 umfasst. Beim in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Filterstruktur 88 mehrere Filterelemente 90, die hier in Form von Vliesmatten 92 mit unterschiedlichen Abmessungen veranschaulicht sind, welche in Strömungsrichtung durch die Filtereinheit 84 hindurch hintereinander angeordnet und von der Filterträgerstruktur 86 gehalten sind.
-
Die Filterstruktur 88 ist in einem durch die Filterträgerstruktur 86 definierten Filterraum 94 angeordnet, in welchen die mit Overspray beladene Kabinenluft durch einen Strömungseingang 96 der Filtereinheit 84 einströmen kann und aus welchem die dann gefilterte Kabinenluft über einen Strömungsausgang 98 ausströmen kann, der zu dem Modulauslass 76 des Filtermoduls 40 führt. Zu diesem Zweck weist die Filterträgerstruktur 86 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine obere Trägerplatte 100 mit Halteschlitzen 102 für die Vliesmatten 92 auf.
-
Von der Trägerplatte 100 gehen auf gegenüberliegenden Seiten Stützwände 104 bis zum Boden des Modulgehäuses 66 nach unten ab, in denen der Strömungseingang 96 bzw. der Strömungsausgang 98 ausgebildet sind. An den Flanken bezogen auf die Strömungsrichtung ist die Filtereinheit 84 offen, so dass der Filterraum 94 bei dem Filtermodul 40 einerseits durch die Filterträgerstruktur 86 und andererseits durch die flankierenden Bereiche von Gehäuse-Wandsegmenten 72 des Modulgehäuses 66 begrenzt wird.
-
Die Vliesmatten 92 veranschaulichen nur exemplarisch eine mögliche Variante einer Filterstruktur 88. Die Filterstruktur 88 auch andere Teile umfassen, welche für eine Abscheidung von Overspray in dem Filtermodul 40 sorgen. Dies kann beispielsweise auch durch Schäume, Gewirke, Gitter, Lamellen, Rinnen, Streben, Netze, Matten, Wollelemente und dergleichen erreicht werden.
-
Die 3 und 4 veranschaulichen abgewandelte Filtereinheiten 84, wobei Bauteile und Komponenten, die bereits zu 2 erläuterten Bauteilen und Komponenten funktional entsprechen, dieselben Bezugszeichen tragen. Die in den 3 und 4 gezeigten Filtereinheiten 84 können in einem Filtermodul 40 anstelle der in 2 gezeigten Filtereinheit 84 vorgesehen sein.
-
Bei den in den 3 und 4 anhand der jeweiligen Teilfiguren A, B und C gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Filterstruktur 88 jeweils in gesonderten Filtereinrichtungen 106 untergebracht, die ein eigenes durchströmbares Filtergehäuse 108 haben. Diese weist entsprechend eine Einlass- und eine Auslassseite auf, die nicht gesondert gekennzeichnet sind.
-
Die Filterträgerstruktur 86 ist komplementär zu einer oder zu mehreren Filtereinrichtungen 106 ausgebildet. Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist diese Filterträgerstruktur 86 in 3 beispielhaft als Aufnahmegerüst 110 für zwei Filtereinrichtungen 106 und in 4 beispielhaft als Aufnahmegerüst 110 für eine einzige Filtereinrichtung 106 ausgelegt; gegebenenfalls können dann zwei solche Filterträgerstrukturen 86 mit jeweils einer Filtereinrichtung 106 als Verband verwendet werden und eine Filtereinheit 84 ausbilden. In das Aufnahmegerüst 110 können jeweils zwei bzw. eine Filtereinrichtung 106 eingeschoben oder anderweitig eingebracht werden.
-
Die Filterstruktur 88 kann wieder durch durchströmbare Filterelemente 90, beispielsweise Vliesmatten 92, ausgebildet sein. Es können auch oben erläuterte andere Teile vorhanden sein, welche für eine Abscheidung von Overspray in dem Filtermodul 40 sorgen. In dem Filtergehäuse 108 kann die Filterstruktur 88 mittels strömungsdichter Filterelemente 90 ein Strömungslabyrinth ausbilden, so dass die Funktionsweise eines Trägheitsfilters als Alternative oder als Ergänzung zu der Funktionsweise eines Abscheidefilters, bei dem durchströmbare Filterelemente 90 vorhanden sind, bei der Filtereinheit 84 genutzt werden kann. In entsprechender Weise können auch bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 als Alternative oder als Ergänzung zu den dort gezeigten Vliesmatten 92 entsprechend strömungsdichte Filterelemente 90 vorhanden sein.
-
Die Kabinenluft strömt bei den anhand der 2 bis 4 veranschaulichten Filtermodulen 40 auf der Anschlussseite 78 durch den Moduleinlass74 in die Strömungskammer 68 ein, wird dort um 180° umgelenkt und durch den Strömungseingang 96 der Filtereinheit 84 geführt.
-
Bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen können der Moduleinlass 74 und/oder der Modulauslass 76 auch an verschiedenen Seiten des Filtermoduls 40 vorgesehen und dann jeweils eine gesonderte Einlassseite bzw. eine gesonderte Auslassseite des Filtermoduls 40 definieren. Beispielsweise kann der Moduleinlass 74 oben am Filtermodul 40 oder auf der Seite des Filtermoduls 40 vorgesehen sein, die dem Modulauslass 76 gegenüberliegt. Bei solchen Abwandlungen der Filtermodule 40 sind die Luftleiteinrichtung 38 und der Sammelströmungskanal 52 bzw. die gegebenenfalls vorhandene und zugehörigen Anschlusskanäle 46 und Zwischenkanäle 50 entsprechend komplementär in ihren Anordnungen und Abmessungen modifiziert. Die Kabinenluft wird in diesen Fällen nach dem Einströmen in das Filtermodul 40 nicht um 180° umgelenkt, bevor es in die Filtereinheit 84 strömt, sondern wird gegebenenfalls nur um 90° oder gar nicht umgelenkt.
-
Die in 3C gezeigte Filterträgerstruktur 86 kann gegebenenfalls gemeinsam mit den Filtereinrichtungen 106, mit denen sie bestückt ist, als Filtermodul 40 dienen. Gegebenenfalls wird die Baugruppe aus Aufnahmegerüst 110 und Filtereinrichtungen 106 als Modulgehäuse 66 auf ein Bodenteil 80 ausgesetzt; die gegenüberliegenden Seiten der Filtereinrichtungen 106 definieren dann den Moduleinlass 74 bzw. den Modulauslass 76. Für ein derartiges Filtermodul 40 muss die Luftleiteinrichtung 38 der Beschichtungskabine 10 entsprechend modifiziert werden. Entsprechendes gilt sinngemäß für das für lediglich mit einer Filtereinrichtung 106 bestückte Aufnahmegerüst 110 gemäß 4C.
-
Die Art des Beschichtungsmaterials, mit welchem die Gegenstände 14 in der Beschichtungskabine 10 beschichtet werden, kann für verschiedene Gegenstände 14 oder bei unterschiedlichen Prozessabläufen oder -phasen anders sein bzw. wechseln. Abhängig von dem applizierten Beschichtungsmaterial entstehen auch unterschiedliche Arten von Overspray.
-
Abhängig von der Art und den Eigenschaften des entstehenden Oversprays können auch die Anforderungen an verwendete Filtermodule 40 unterschiedlich sein, um eine auf die jeweilige Art des Overspray abgestimmte und effektive Filterwirkung zu entfalten.
-
So können abhängig von der Art und den Eigenschaften des entstehenden Oversprays Filtermodule 40 mit einer an die Art des Oversprays angepassten Filterstruktur 88 für eine effektive Abscheidung des Oversprays verwendet werden.
-
Das Filtermodul 40 ist so konzipiert, dass es einer thermischen Behandlung unterzogen werden kann, bei welcher der aufgenommene Overspray und alle nichtmetallischen bzw. nicht ausreichend thermoresistenten Bauteile thermisch zersetzt wird.
-
Das Filtermodul 40 umfasst eine allgemein mit 112 bezeichnete wiederverwertbare Mehrwegstruktur aus einem oder mehreren thermisch regenerierbaren Mehrweg-Bauteilen, so dass ein Filtermodul 40, insbesondere ein mit Overspray beladenes Filtermodul 40, zumindest thermisch teilregenerierbar ist. Unter einem Wiederverwerten ist hier eine erneute und gegebenenfalls wiederholte Nutzung der Mehrwegstruktur 112 im Rahmen ihrer originären Funktion zu verstehen.
-
Wie eingangs erläutert, ist unter einem thermisch regenerierbaren Mehrweg-Bauteil ein Bauteil zu verstehen, welches eine thermische Behandlung, bei welcher vorhandener Overspray thermisch zersetzt und hierdurch aus dem Filtermodul 40 entfernt wird, ohne Einbu-ßen seiner Funktionsfähigkeit wenigstens einmal und vorzugsweise wiederholt übersteht.
-
Dies sind einerseits Bauteile, die vor der thermischen Behandlung ihre Funktion nicht mehr erfüllen können und durch die thermische Behandlung funktionsmäßig regeneriert werden, so dass sie ihre originäre Funktion wieder erfüllen können. Als Beispiel hierfür sei ein bis zur Sättigung mit Overspray beladenes Filterelement 90 in Form einer Vliesmatte 92 aus einem Metallvlies genannt, das keine brauchbare Filterwirkung mehr erreicht bzw. den Strömungsdurchgang durch das Filtermodul 40 sperrt. Bei einer thermischen Behandlung zersetzt sich der Overspray und das Metallvlies wird vom Overspray gereinigt und verbleibt gereinigt in dem Filtermodul 40, so dass es seine ursprüngliche Filterwirkung wieder erreichen kann. Die oben genannten Abwandlungen der Filterelemente 90 wie beispielsweise Schäume, Gewirke, Gitter, Lamellen, Rinnen, Streben, Netze, Matten, Wollelemente und dergleichen können dementsprechend ebenfalls aus thermisch regenerierbaren Materialen gefertigt sein.
-
Andererseits können auch Bauteile, die vor der thermischen Behandlung ihre Funktion einwandfrei erfüllen, solche thermisch regenerierbaren Mehrweg-Bauteile definieren. Als Beispiel für ein solches Mehrweg-Bauteil sei eine Gehäusestrebe oder dergleichen, beispielsweise aus Edelstahl, genannt, die eine thermische Behandlung, bei welcher die zersetzbaren Einweg-Bauteile zersetzt werden, ohne funktionelle Beeinträchtigung übersteht.
-
Hierbei kann das Filtermodul 40 bei einem Ausführungsbeispiel vollständig thermisch regenerierbar sein. In diesem Fall sind somit alle Bauteile, aus denen das Filtermodul 40 aufgebaut ist, thermisch regenerierbare Mehrweg-Bauteile und die wiederverwertbare Mehrwegstruktur 112 definiert das Filtermodul 40 als solches.
-
Das Filtermodul 40 kann bei einer Abwandlung ergänzend zu der wiederverwertbaren Mehrwegstruktur 112 eine allgemein mit 114 bezeichnete Einwegstruktur aus einer oder mehreren thermisch zersetzbaren Einweg-Bauteilen umfassen, so dass das Filtermodul thermisch teilregenerierbar ist. In diesem Fall ist das Filtermodul 40 also aus der wiederverwertbaren Mehrwegstruktur 112 und der Einwegstruktur 114 aufgebaut.
-
Im Hinblick auf die Beständigkeit der wiederverwertbaren Mehrwegstruktur gegen eine thermische Behandlung ist es günstig, wenn ein oder mehrere thermisch regenerierbare Mehrweg-Bauteile aus einem oder mehreren der folgenden Materialien gefertigt sind: Metall oder Metalllegierung, insbesondere Edelstahl, Stahl oder Stahlblech; Keramikmaterial.
-
Wie ebenfalls bereits eingangs erläutert ist, wird ein thermisch zersetzbares Einweg-Bauteil im Gegensatz zu einem thermisch regenerierbaren Mehrweg-Bauteil bei einer thermischen Behandlung, bei welcher vorhandener Overspray thermisch zersetzt wird, ebenfalls zersetzt, so dass nach der thermischen Behandlung nur noch die Mehrwegstruktur 112 des Filtermoduls 40 übrigbleibt. Als Beispiel für ein Einweg-Bauteil sei ein Filterelement 90 aus einem Gewebevlies genannt, das bei der thermischen Behandlung zusammen mit dem Overspray zersetzt wird und durch eine neues Gewebevlies ersetzt werden muss, bevor das Filtermodul 40 wieder funktionsfähig ist.
-
Bei einen Filtermodul 40 gemäß den 2 bis 4 können die Gehäuse-Rahmenstruktur 70, ein oder mehrere Gehäuse-Wandsegmente 72, die Sammelwanne 82 oder ein oder mehrere Filterelemente 90 entweder ein wiederverwertbares thermisch regenerierbares Mehrweg-Bauteil oder ein thermisch zersetzbares Einweg-Bauteil sein.
-
Bei einem Filtermodul gemäß 2 können außerdem die Trägerplatte 100, eine oder beide Stützwände 102 oder ein oder mehrere Filterelemente 90, d.h. beim konkreten Ausführungsbeispiel die Vliesmatten 92, entweder ein wiederverwertbares thermisch regenerierbares Mehrweg-Bauteil oder ein thermisch zersetzbares Einweg-Bauteil sein.
-
Bei einem Filtermodul gemäß den 3 oder 4 können außerdem das Filtergehäuse 108 oder das Aufnahmegerüst 110 entweder ein wiederverwertbares thermisch regenerierbares Mehrweg-Bauteil oder ein thermisch zersetzbares Einweg-Bauteil sein.
-
Es können bei allen Ausführungsbeispielen auch das Modulgehäuse 66 als Ganzes, die Filtereinheit 84 als Ganzes, die Filterträgerstruktur 86 als Ganzes, die Filterstruktur 88 als Ganzes oder die Filtereinrichtung 106 als Ganzes entweder wiederverwertbar und hierzu thermisch regenerierbar sein oder thermisch zersetzbar sein. Dies bedeutet, dass in diesem Fall jeweils alle Bauteile des Modulgehäuses 66, der Filtereinheit 84, der Filterträgerstruktur 86, der Filterstruktur 88 oder der Filtereinrichtung 106 entweder thermisch regenerierbare Mehrweg-Bauteile oder thermisch zersetzbare Einweg-Bauteile sind.
-
Ergänzend zu den genannten und anhand der 2 bis 4 beschriebenen Bauteilen kann ein Filtermodul 40 weitere Bauteile aufweisen, die nicht eigens gezeigt sind. Hierzu zählen insbesondere ergänzende oder zusätzliche Rahmenstrukturen, Wände, Kulissen, Halterungen, Strömungsleitflächen, Sammelwannen, Befestigungsteile, Transportbaugruppen, Stutzen, Verbindungsglieder und dergleichen. Auch solche weiteren Bauteile können entweder thermisch regenerierbare Mehrweg-Bauteile oder thermisch zersetzbare Einweg-Bauteile sein.
-
Thermisch regenerierbare Bauteile können insbesondere aus Metall, insbesondere aus Edelstahl, Stahl oder Stahlblech, oder aus Keramikmaterialien gefertigt sein. Gegebenenfalls können tragende oder stützende Bauteile, wie Streben, Rahmenteile oder Wandelemente und dergleichen durch strukturelle Maßnahmen stabilisiert sein, so dass es zu keiner funktionsmindernden Verformung der Bauteile durch die thermische Belastung bei der thermischen Behandlung kommt. Hierfür können beispielsweise Rippen oder Sicken oder dergleichen in oder an den Bauteilen vorgesehen sein.
-
Thermisch zersetzbare Bauteile können aus Cellulosematerial, wie gegebenenfalls behandeltes Papier- und Pappmaterial, Wellkarton, Karton mit stehender Welle, Karton mit Wabenstruktur oder Wickelkarton, aber auch aus anderer Materialien wie z.B. MDF-Material oder Kunststoffe, wie insbesondere Polyethylen oder Polypropylen, gefertigt sein. Solche Materialen können rückstandsfrei zersetzbar sein. Auch Holz soll hier als Cellulosematerial verstanden werden.
-
Wenn das bei dem in 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel gezeigten Filtermodul 40 nur teilweise thermisch regenerierbar ist, ist vorzugsweise vorgesehen, dass alle Bauteile mit Ausnahme der Filterelemente 90 thermisch regenerierbare Mehrweg-Bauteile sind und die wiederverwertbare Mehrwegstruktur 112 bilden, die folglich bei 2A ohne die Gehäuse-Wandsegmente 72 und ohne das Bodenteil 80 zu erkennen ist. Nur die Filterelemente 90 in Form der Vliesmatten 92 sind thermisch zersetzbare Bauteile und definieren als solche die Einwegstruktur 114.
-
Wenn bei solch einem Filtermodul 40 die Grenzbeladung mit Overspray erreicht ist, wird dieses in der oben beschriebenen Art und Weise aus dem Anlagenbereich 36 entnommen und gegen ein leeres Filtermodul 40 ausgetauscht. Das beladene Filtermodul 40 wird einer thermischen Behandlung zugeführt, bei welcher sowohl der aufgenommene Overspray als auch die Filterelemente 90 thermisch zersetzt werden. Nach der thermischen Behandlung verbleibt die wiederverwertbare Mehrwegstruktur 112.
-
Diese Mehrwegstruktur 112 wird dann mit einsatzfähigen Filterelementen 90, d.h. hier mit Vliesmatten 92, bestückt, so dass wieder ein betriebsfähiges Filtermodul 40 ausgebildet wird, welches dann wieder im Austausch gegen ein beladenes Filtermodul 40 in die Beschichtungskabine 10 eingebracht werden kann.
-
Wenn das bei dem in 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel gezeigten Filtermodul 40 vollständig thermisch regenerierbar ist, sind auch die Filterelemente 90 thermisch regenerierbare Mehrweg-Bauteile, wie es oben erläutert ist.
-
Bei den anhand der 3 und 4 veranschaulichten Ausführungsbeispielen der Filtereinheiten 84 ist im Falle von teilweise thermisch regenerierbaren Filtermodulen 40 vorgesehen, dass alle Bauteile mit Ausnahme der Filtereinrichtung 106 als Ganzes thermisch regenerierbare Mehrweg-Bauteile sind und die wiederverwertbare Mehrwegstruktur 112 bilden. Die Filtereinrichtung 106 ist thermisch zersetzbar und definiert die Einwegstruktur 114, wozu alle Bauteile, welche zur Filtereinrichtung 106 gehören, thermisch zersetzbare Einweg-Bauteile sind.
-
Wenn das Filtermodul 40 mit Filtereinheit 86 vollständig thermisch regenerierbar ist, ist auch die Filtereinrichtung 106 aus thermisch regenerierbarem Material gefertigt.
-
5 zeigt nun schematisch das Layout der Beschichtungsanlage 12, wobei die oben erwähnten Vorbehandlungsstationen zusammenfassend mit 116 bezeichnet sind und außerdem exemplarisch drei Beschichtungskabinen 10 in Form von Beschichtungskabinen 10a für die Applikation eines Primers, 10b für die Applikation eines Basislacks und 10c für die Applikation eine Klarlacks vorhanden sind, die von den zu beschichtenden Gegenständen 14 durchlaufen werden. Hiernach gelangen die Gegenstände 14 in einen Trockner 118, der einen Trockentunnel 120 definiert, in dem die Beschichtung getrocknet wird. Unter Trocknen wird vorliegend sowohl das Austreiben von Lösungsmittel aus einer Beschichtung als auch das Härten einer Beschichtung verstanden, was beispielsweise durch eine Vernetzungsreaktion erfolgen kann.
-
Im Falle von Fahrzeugkarosserien 16 erfolgt nach dem Trocknen der Beschichtung die Montage des Fahrzeugs, was hier jedoch nicht weiter relevant ist.
-
Der Trockner 118 repräsentiert beispielhaft eine Behandlungseinrichtung 122, in welcher bei der Behandlung der Gegenstände 14 Verunreinigungen freigesetzt werden, die aus der Behandlungseinrichtung 122 entfernt werden müssen. Wie eingangs erwähnt ist, können bei einem Trockner 118 solche Verunreinigungen zum Beispiel in Form von Lösemittel vorliegen, welches aus Oberflächenbeschichtungen, d.h. dem Lack, der Gegenstände 14 austreten kann, wenn diese in dem Trockner 118 getrocknet werden. Um diese Verunreinigungen aus der Behandlungseinrichtung 122, d.h. hier dem Trockner 118, zu entfernen, wird die Behandlungseinrichtung 122 in an und für sich bekannter Art und Weise von insbesondere konditionierter Luft durchströmt, welche die Verunreinigungen aufnimmt und als Prozessluft 124 abführt.
-
Allgemein ausgedrückt entsteht in einem oder mehreren Behandlungsschritten Prozessluft 124. Bei der Anlage 12 entsteht also allgemein ausgedrückt in einer oder mehreren Behandlungseinrichtungen 122 Prozessluft 124.
-
Im Weiteren wird nur noch der Trockner 118 erläutert, das hierzu Gesagte gilt jedoch entsprechend sinngemäß allgemein für eine Behandlungseinrichtung 122 mit einem Behandlungsraum oder -tunnel, aus welcher Prozessluft 124 abgeführt wird. Komponenten für die Zufuhr von Luft, in den Trockentunnel 120, wie es an und für sich bekannt ist, sind der Übersichtlichkeit halber nicht eigens gezeigt. Insgesamt umfasst die Beschichtungsanlage 12 ein nicht weiter ausgeführtes Luftsystem, mit dem der Lufthaushalt der Beschichtungsanlage 12 und deren Beschichtungskabinen 10 und Trockner 118 gesteuert und geregelt wird.
-
Die Prozessluft 124 wird mittels eines Gebläses 126 aus dem Trockner 118 über eine Prozessluftleitung 128 einer thermischen oder regenerativen Nachverbrennungseinrichtung 130 zugeführt. Dort werden die Verunreinigungen mittels eines Brenners 132 verbrannt, wozu die Prozessluftleitung 128 nahe der Brennerflamme 134 in die Brennkammer 136 des Brenners 132 mündet. Es entsteht gereinigte heiße Abluft 138, welche die Nachverbrennungseinrichtung 130 über eine Abluftleitung 140 verlässt. Die gereinigte Abluft 138 kann, gegebenenfalls nach weiterer thermischen Nutzung über einen Reingaswärmetaucher der Umgebung zugeführt werden.
-
Die Prozessluftleitung 128 ist als Wärmetauscher konzipiert und wechselwirkt mit der der Abluftleitung 140, so dass die Prozessluft 124 auf ihrem Weg in die Brennkammer 134 zusätzlich erhitzt wird. Bei einer Abwandlung kann die Prozessluftleitung 128 auch unmittelbar von der heißen Abluft 138 umströmt werden.
-
Der Brenner 132 wird mit die Brennflamme 134 unterhaltendem Brenngas 142 versorgt.
-
Dem Brenner 132 kann Brenngas 142 einerseits so zugeführt werden, dass das Brenngas 142, beispielsweise durch eine hier nicht eigens gezeigte Brennerdüse, in die Brennkammer 136 abgegeben wird. Andererseits kann der Brenner 132 mit die Brennflamme 134 unterhaltendem Brenngas 142 versorgt werden, indem das Brenngas 142 der Brennkammer 136 des Brenners 136 zugeführt wird.
-
Der Brenner 132 kann zunächst mittels einer Gasleitung 144 mit einem gesonderten Brenngas 142a, beispielsweise mit Erdgas, versorgt werden.
-
Der Begriff Brenngas ist vorliegend allgemein so zu verstehen, dass ein Brenngas geeignet ist, eine Brennerflamme zu unterhalten.
-
In den Beschichtungskabinen 10a, 10b, 10c fallen nun mit Overspray beladenen Filtermodule 40a an, die nach Erreichen ihrer Grenzbeladung aus einer jeweiligen Beschichtungskabine 10a, 10b oder 10c entnommen und gegen ein leeres Filtermodul 40 ausgetauscht werden. Exemplarisch ist ein beladenes Filtermodul 40a in 5 rechts neben den Beschichtungskabinen 10a gezeigt und durch eine schwarze Seitenwand erkennbar. Ein leeres Filtermodul 40 ist in 5 oberhalb der Beschichtungskabinen 10a, 10b, 10c gezeigt.
-
Die beladenen Filtermodule 40a werden einer thermischen Behandlung zugeführt, die in einer Thermobehandlungsvorrichtung 146 durchgeführt wird. Als thermische Behandlung kann jede Art der Erhitzung genutzt werden, durch welche eine Temperatur erreicht wird, bei welcher der in den beladenen Filtermodulen 40a vorhandene Overspray und gegebenenfalls eine vorhandene Einwegstruktur 114 thermisch zersetzt werden. Allgemein können die thermische zersetzbaren Bestandteile der beladenen Filtermodule 40a hierzu in den gasförmigen Zustand überführt oder, gegebenenfalls unter einer geregelten Sauerstoffzufuhr, zu Asche verbrannt werden.
-
Für die thermische Behandlung werden die beladenen Filtermodule 40a Temperaturen zwischen 200°C und 900°C, gegebenenfalls bis 1.500°C, vorzugsweise zwischen 300°C und 900°C, weiter bevorzugt zwischen 400°C und 900°C und besonders bevorzugt zwischen 400°C und 600°C ausgesetzt. Insbesondere kommt als thermische Behandlung eine Pyrolyse in Frage, wozu die Thermobehandlungsvorrichtung 146 ein Pyrolyseofen 148 mit einem Pyrolysebrenner 150 ist. Bei einer klassischen Pyrolyse erfolgt dies, ohne dass zusätzlich Sauerstoff zugeführt wird, gegebenenfalls kann jedoch auch Sauerstoff zugeführt werden. Der Pyrolysebrenner 150 erzeugt eine Brennerflamme 152 in seiner Brennkammer 154, wodurch in einer angrenzenden Pyrolysekammer 156 eine Temperatur erzeugt wird, bei der die thermisch zersetzbaren Bestandteile der beladenen Filtermodule 40a pyrolysiert werden.
-
Aus dem beladenen Filtermodule 40a entstehen bei der thermischen Behandlung aus dem Overspray und der Einwegstruktur 114 Reststoffe und heißes Abgas 158. Im Falle der Pyrolyse in dem Pyrolyseofen 148 entstehen Asche und Reststoffe und zunächst heißes Pyrolysegas 160. Das Abgas 158, beim gezeigten Ausführungsbeispiel konkret das Pyrolysegas 160, ist brennbar und geeignet, als Brenngas eine Brennerflamme zu unterhalten und über eine Abgasleitung 162 abgeführt.
-
Wenn nachfolgend nur auf das Abgas 158 Bezug genommen wird, gilt das dazu Gesagte auch immer für das Pyrolysegas 160, wenn der Pyrolyseofen 148 die Thermobehandlungseinrichtung 146 ist. Ebenso gilt das zu dem Pyrolysegas 160 Gesagte allgemein für das Abgas 158 einer Thermobehandlungseinrichtung 146.
-
Das Pyrolysegas 160 des Pyrolyseofens 148 kann als Brenngas 142b für den Pyrolysebrenner 150 genutzt werden. Hierfür kann das Pyrolysegas 158 zumindest teilweise durch eine Rückführleitung 164 zu dem Pyrolysebrenner 150 zurückgeführt werden und hierfür beispielsweise in die Brennkammer 154 des Pyrolysebrenners 150 des Pyrolyseofens 148 zurückgeführt werden. Die Rückführleitung 164 kann, wie in 5 gezeigt, von der Abgasleitung 162 abzweigen oder alternativ als separate Leitung ausgebildet sein. In der Rückführleitung 164 ist erneut mit 126 bezeichnetes Gebläse angeordnet.
-
Bei einer in 5 gezeigten Abwandlung ist die Rückführleitung 164 als Wärmetauscher konzipiert und wechselwirkt mit der Prozessluftleitung 128, so dass das Pyrolysegas 160 auf seinem Weg in die Brennkammer 154 des Pyrolysebrenners 150 zusätzlich erhitzt wird.
-
Bevor der Pyrolyseprozess in der Weise angelaufen ist, dass das Pyrolysegas 160 als Brenngas 142b genutzt werden kann, muss der Pyrolysebrenner 150 mit einem gesonderten Brenngas 142c werden. Hierfür kann der Pyrolysebrenner 150 über eine Gasleitung 166 mit einem solchen gesonderten Brenngas 142c, beispielsweise mit Erdgas, versorgt werden.
-
Von dem Filtermodul 40a verbleibt nach der thermischen Behandlung die wiederverwertbare Mehrwegstruktur 112. In 5 ist die oben erläuterte Variante des Filtermoduls 40 veranschaulicht, bei der als wiederverwertbare Mehrwegstruktur 112 das Filtermodul 40 als solches definiert, welches also vollständig thermisch regenerierbar ist. Der thermisch zersetzbare Bestandteil eines derartigen beladenen Filtermoduls 40a ist der aufgenommen Overspray und nach der thermischen Behandlung bzw. nach der Pyrolyse liegt wieder ein unbeladenes Filtermodul 40 vor, welche dann zum Abscheiden des Oversprays in einer der Beschichtungskabinen 10 eingesetzt werden kann.
-
Das Abgas 158 der Thermobehandlungseinrichtung 146 wird als Energiequelle für die thermische Nachverbrennungseinrichtung 130 der Behandlungseinrichtung 122, beim gezeigten Ausführungsbeispiel also des Trockners 118, genutzt und dem Brenner 132 der thermischen Nachverbrennungseinrichtung 130 als Brenngas 142d zugeführt.
-
Für diesen Zweck ist die Abgasleitung 162 derart mit dem Brenner 132 der thermischen Nachverbrennungseinrichtung 130 verbunden, dass dem Brenner 132 das Abgas 158 als Brenngas 142d zuführbar ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mündet die Abgasleitung 162 in die Brennkammer 136 der thermischen Nachverbrennungseinrichtung 130, wobei auf dem Weg dorthin ein nochmals mit 126 bezeichnetes Gebläse in der Abgasleitung 162 angeordnet ist.
-
Das Abgas 158 kann zudem als Wärmequelle für eine Sekundäreinrichtung verwendet werden. Zum Beispiel kann das Abgas 158 als Wärmequelle für den Trockner 118 dienen und genutzt werden, um die Atmosphäre in dem Trockner 118 auf diejenige Temperatur zu erwärmen, die für den Trocknungsvorgang notwendig ist. Hierfür kann beispielsweise die Abgasleitung 162 auf dem Weg zu dem Brenner 132 der thermischen Nachverbrennungseinrichtung 130 als Wärmetauscher konzipiert sein und mit der dem Trockentunnel 120 zuzuführenden Tunnelluft wechselwirken, um diese zu erwärmen.
-
Eine nur sehr schematisch veranschaulichte Steuereinrichtung 168 regelt die Zufuhr des Abgases 158 durch die Rückführleitung 164 zur Brennkammer 154 Pyrolysebrenners 150 und durch die Abgasleitung 162 zur Brennkammer 136 der thermischen Nachverbrennungseinrichtung 130, ebenso wie die Zufuhr der gesonderten Brenngas 142a bzw. 142c, um die Brennflammen 136 und 152 zu unterhalten. Hierfür nötige Ventile oder sonstige Komponenten sind der Übersichtlichkeit halber nicht eigens gezeigt. Die Regelung der Zufuhr der Gase erfolgt in der Regel abhängig von der Temperatur in der Brennkammer. Wenn beispielsweise in der Brennkammer 136 der thermischen Nachverbrennungseinrichtung 130 ein unterer Temperaturschwellenwert unterschritten wird, wird der Anteil an gesondertem Brenngas 142a erhöht, so dass die erforderliche Temperatur aufrechterhalten bleibt.
-
Darüber hinaus kann das Abgas 158 zur Stromerzeugung (Gasmotor) genutzt werden, oder beispielsweise in einem Blockheizkraftwerk. Die in dem Blockheizkraftwerk gewonnene Energie kann dann zum Betreiben der Vorbehandlungsstationen 116 und/oder der Beschichtungskabinen 10 und/oder des Trockners 118 einschließlich der thermischen Nachverbrennungseinrichtung 130 und/oder der Thermobehandlungseinrichtung 146 genutzt werden. Die gewonnene Energie kann auch anderweitig genutzt werden; dies muss nicht im Zusammenhang mit der Beschichtungsanlage 12 stehen.
-
Die bei der thermischen Behandlung der beladenen Filtermodule 40a gewonnene thermische Energie, die in der Regel als Wärmeenergie des Abgases 158 vorliegt, kann auch in einem Energiespeicher gespeichert werden und steht dann zu einem späteren Zeitpunkt zur Verfügung. Diese gespeicherte Energie kann beispielsweise zu einem späteren Zeitpunkt für den Betrieb der Thermobehandlungsvorrichtung 146, speziell des Pyrolyseofens 148, genutzt werden. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass üblicherweise mehrere beladene Filtermodule 40a chargenweise in die Thermobehandlungsvorrichtung 146 verbracht und dort thermisch behandelt werden. Zwischen der thermischen Behandlung zweier Chargen kann es zu Stillstandzeiten kommen; die Energie kann dann aus dem Energiespeicher abgerufen werden, wenn sie benötigt wird.
-
Für Abgas 158 bis Temperaturen von etwa 850°C kann als thermischer Energiespeicher beispielsweise ein Hochtemperatur-Energiespeicher verwendet werden, der als Wärmespeichermedium Sand oder feinen Kies verwendet; derartige Hochtemperatur-Energiespeicher sind am Markt bekannt.
-
Darüber hinaus kann auch die Energie der Abluft 138 der thermischen Nachverbrennungseinrichtung 130 zur Stromerzeugung genutzt werden, beispielsweise in einer ORC-Anlage, in der ein sogenannter Organic Rankine Cycle ab, mittels welchem in an und für sich bekannter Art und Weise Strom erzeugt werden kann.
-
Auch die dort gewonnene Energie kann dann zum Betreiben der Vorbehandlungsstationen 116 und/oder der Beschichtungskabinen 10 und/oder des Trockners 118 und/oder der Thermobehandlungseinrichtung 146 genutzt werden. Die gewonnene Energie kann auch anderweitig genutzt werden; dies muss ebenfalls nicht im Zusammenhang mit der Beschichtungsanlage 12 stehen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102019105256 A1 [0005]
