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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen
der Eintrübung
des Anolyts bei einer Vielzahl von Dialysezellen, insbesondere in
einer kathodischen Tauchlackier-Anlage.
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Ein
Verfahren zur Überprüfung einer
Lackieranlage ist aus der
DE
199 03 826 A1 bekannt, die vorschlägt, zur Qualitätskontrolle
der Lackieranlage eine Steuerungsanlage einzusetzen. Die Steuerungsanlage
verarbeitet Sensorsignale, welche ausgewählten, für den Fließprozess der Lackieranlage charakteristischen
Messdaten entsprechen.
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Beim
kathodischen Tauchlackieren (im Weiteren als KTL bezeichnet) wird
an den Anoden Säure freigesetzt.
Um dem Lackbad diese Säure
zu entziehen, werden Dialysezellen in den Badbehälter eingesetzt. Die Funktionsweise
solcher Dialysezellen ist beispielsweise aus der
DE 101 32 349 A1 beschrieben.
Durch mechanische Beschädigung
einer oder mehrerer solcher Dialysezellen kann es geschehen, dass
Lack in den Anolytkreislauf eintritt und das gesamte Dialysesystem
außer
Funktion setzt. Aus der
DE 36
40 211 ist eine Vorrichtung bekannt, mit deren Hilfe die
Eintrübung
des Anolyts bei einem aus mehreren Dialysezellen bestehenden Dialysekreislauf
in einer KTL-Anlage festgestellt werden kann. Sie sieht vor, dass
jeder der Dialysezellen eine separate Trübungsmessung beim Austritt
des Anolyts aus den jeweiligen Zellen zugeordnet ist und dass eine
einzelne Zelle automatisch abgeschaltet wird, wenn die Eintrübung ihres
Anolyts zu groß wird.
Durch diese vorgeschlagene Einzelabschaltung braucht bei einer Beschädigung von
lediglich einer oder nur weniger Dialysezellen nicht mehr die gesamte
Anlage stillgesetzt zu werden.
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Das
Vorsehen eines Trübungssensors
an jeder einzelnen Dialysezelle ist konstruktiv sehr aufwendig und
darüber
hinaus sehr kostenintensiv.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es deshalb die Aufgabe der Erfindung,
ein bekanntes Verfahren sowie eine bekannte Vorrichtung zum Überwachen
der Eintrübung
des Anolyts einfacher und preisgünstiger
zu gestalten. Es ist weiterhin die Aufgabe der Erfindung, ein Computerprogramm
mit Programmcode für
eine solche Vorrichtung bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale der Ansprüche
1 und 9 gelöst.
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Danach
erfolgt die Überwachung
der Eintrübung
für die
Vielzahl der Dialysezellen sequentiell.
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Aufgrund
der sequentiellen, das heißt
zeitlich nacheinander erfolgenden Überwachung ist es nicht erforderlich,
jeder Dialysezelle einen individuellen Trübungssensor zur Überwachung
der Eintrübung
ihres Anolyts zuzuordnen. Vielmehr ist es grundsätzlich ausreichend, lediglich
einen zentralen Trübungssensor
für die
Vielzahl von Dialysezellen vorzusehen und deren jeweiliges Anolyt über diesen
mindestens einen zentralen Trübungssensor
zu leiten.
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Auf
diese Weise können
die Kosten für
die Anschaffung und Wartung einer Vielzahl von separaten Trübungssensoren
eingespart werden.
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Gemäß einem
ersten vorteilhaften Ausführungsbeispiel
wird eine Dialysezelle stillgelegt, wenn der Grad der Eintrübung ihres
Anolyts insbesondere in ihrem Rücklauf
einen vorgegebenen Trübungsschwellenwert überschreitet.
Das Stilllegen der Dialysezelle kann dadurch erfolgen, dass der
Durchfluss des Anolyts durch sie gestoppt und/oder ihre Stromversorgung
abgeschaltet wird.
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Gemäß einem
zweiten, zu dem ersten alternativen Ausführungsbeispiel wird, wenn der
Grad der Eintrübung
des Anolyts den vorgegebenen Trübungsschwellenwert überschreitet,
der trübe
Anolyt aus dem Dialysekreislauf ausgekoppelt und in einen separaten
Auffangbehälter
verworfen. Das zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass
die möglicherweise
defekte Dialysezelle nicht abgeschaltet zu werden braucht, sondern
weiterbetrieben werden kann.
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Bei
beiden Ausführungsbeispielen
erfolgt die sequentielle Überwachung
der Eintrübung
des Anolyts vorzugsweise in einer bestimmten vorgegebenen zyklischen
Reihenfolge, wobei für
die Überwachung jeder
Dialysezelle vorzugsweise ein jeweils gleich breites Zeitfenster
zugeordnet ist.
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Neben
der Überwachung
der Eintrübung kann
auch eine Überwachung
des Durchflusses des Anolyts auf einen vorzugsweise individuell
für jede Dialysezelle
vorgegebenen Durchfluss-Sollwert
hin überwacht
und eingeregelt werden. Die Überwachung
des Durchflusses für
die einzelnen Dialysezellen erfolgt dabei vorzugsweise sequentiell,
analog zur Überwachung
der Eintrübung
mit mindestens einem zentralen Durchflusssensor. Auch durch das Vorsehen
dieses zentralen Durchflusssensors können Kosten für eine Vielzahl
von Durchflusssensoren, die jeweils den einzelnen Dialysezellen
zuzuordnen wären,
eingespart werden.
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Auch
die sequentielle Überwachung
der Durchflüsse
erfolgt vorzugsweise gemäß einer
vorgegebenen zyklischen Reihenfolge, wobei vorzugsweise für die Überwachung
jeder einzelnen Dialysezelle ein gleich breites Zeitfenster vorgegeben
ist.
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Vorteilhafterweise
wird, wenn der Durchfluss des Anolyts durch eine Dialysezelle einen
ersten vorgegebenen Durchflussschwellenwert überschreitet oder einen zweiten
vorgegebenen Durchflussschwellenwert unterschreitet der Durchfluss
durch diese Dialysezelle gestoppt und/oder die Stromzufuhr für diese
Dialysezelle abgeschaltet. Allgemein kann die Überwachung des Durchflusses
als Plausibilitätsprüfung im
Hinblick auf die Funktionsfähigkeit
der Dialysezelle oder eines vorgeschalteten Durchflussventils dienen.
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Die
oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm
mit Programmcode zur Durchführung
des oben beschriebenen Verfahrens sowie einen Datenträger für dieses
Computerprogramm gelöst.
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Schließlich wird
die oben genannte Aufgabe auch durch eine Vorrichtung zum Überwachen
der Eintrübung
eines Anolyts bei einer Vielzahl von Dialysezellen gelöst. Diese
Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Ventileinrichtung in jedem
individuellen Rücklauf
zum Umleiten des jeweils von einer Dialysezelle abzuführenden
Anolyts über
eine zentrale Rücklaufleitung
in einen zentralen Anolytbehälter, mindestens
einen zentralen Trübungssensor
zum Messen der Trübung
des jeweils durch die zentrale Rücklaufleitung
abgeführten
Anolyts und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Ventileinrichtung so,
dass die Umleitung des abzuführenden
Anolyts in die zentrale Rücklaufleitung
und die Messung der Trübung
des Anolyts für
die einzelnen Dialysezellen sequentiell, vorzugsweise nach einem
vorgegebenen Messzyklus erfolgt.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung ausgebildet ist, die
von dem Trübungssensor und/oder
dem Durchflusssensor für
die jeweils auf die zentrale Rücklaufleitung
aufgeschaltete Dialysezelle am Ende eines Messfensters empfangenen Ist-Messwerte zwischenzuspeichern
und die Ventileinrichtung und/oder das Durchflussventil im Vorlauf dieser
Dialysezelle mit diesen konstanten Messwerten während der Zeitdauer eines Zyklusses
bis zum Beginn des nächsten
Messfensters für
dieselbe Dialysezelle anzusteuern. Auf diese Weise wird verhindert,
dass die Ventile in der Zwischenzeit zwischen zwei Überwachungsphasen
für dieselbe
Dialysezelle unkontrollierte Zustände annehmen.
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Darüber hinaus
entsprechen die Vorteile des Computerprogramms und der Vorrichtung
den oben unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen
Vorteilen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die der Beschreibung beigefügten
Figuren detailliert beschrieben.
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Dabei
zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel
für die erfindungsgemäße Vorrichtung;
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel
für die
erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer ersten Variante für
eine Ventileinrichtung; und
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3 eine zweite Variante für die Ventileinrichtung.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Überwachen
der Eintrübung
von Anolyt bei einer Vielzahl von Dialysezellen 200-1, 200-2, 200-3. Diese vielen
Dialysezellen können
beispielsweise in einer Kathodentauchlack- KTL-Anlage angeordnet
sein, um Säure aus
einem Lackbad in der KTL-Anlage auszuscheiden. Die Dialysezellen 200-1,
... -3 sind in einem gemeinsamen Dialysekreislauf eingebunden, indem jede
einzelne Dialysezelle über
eine individuell zugeordnete Rücklaufleitung 110-1,
... -3 an einen zentralen Anolytbehälter 120 angeschlossen
ist. Erfindungsgemäß ist nun
in jedem individuellen Rücklauf 110-1,
... -3 eine Ventileinrichtung 130-1...-3 vorgesehen zum
wahlweisen Umleiten des jeweils abzuführenden Anolyts über eine
zentrale Rücklaufleitung 140 in
den zentralen Anolytbehälter 120.
In der zentralen Rücklaufleitung 140 ist
mindestens ein zentraler Trübungssensor 150 vorgesehen
zum Messen der Trübung
des jeweils durch die zentrale Rücklaufleitung 140 abgeführten Anolyts.
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Weiterhin
umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Steuereinrichtung 160 zum Ansteuern der Ventileinrichtungen 130-1, ... -3 so,
dass die Umleitung des abzuführenden
Anolyts in die zentrale Rücklaufleitung 140 und
die Messung von dessen Trübung
durch den zentralen Trübungssensor 150 für die einzelnen
Dialysezellen 200-1, ... -3 sequentiell erfolgt. Die sequentielle Überwachung
bietet den Vorteil, dass lediglich ein zentraler Trübungssensor 150 vorzusehen
ist; individuelle Trübungssensoren zugeordnet
zu jeweils einer separaten Dialysezelle sind damit entbehrlich.
Neben den Investitionskosten für
die Sensoren in der Anlage können
so auch die Kosten für
deren Wartung eingespart werden.
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Die
Steuereinrichtung 160 ist erfindungsgemäß ausgebildet, den jeweils
von dem Trübungssensor 150 ermittelten
Trübungs-Istwert für das Anolyt einer
Dialysezelle 200-1, ... -3 mit einem für diese Dialysezelle vorgegebenen
Trübungsschwellenwert
zu vergleichen. Für
den Fall, dass die Steuereinrichtung 160 feststellt, dass
der Grad der Eintrübung
des Anolyts einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wird die jeweilige
Dialysezelle stillgelegt. Dies kann zum einen dadurch erfolgen,
dass der Durchfluss des Anolyts durch die Zelle gestoppt wird, indem
die Steuereinrichtung ein im Vorlauf der Dialysezelle befindliches
Durchflussventil 170-1, ... -3 absperrt und so einen weiteren
Durchfluss des Anolyts durch die Zelle verhindert. Ergänzend oder
alternativ dazu können
einzelne Dialysezellen 200-1...-3 auch dadurch stillgelegt
werden, dass ihre Stromzufuhr unterbrochen wird. Dies geschieht
vorzugsweise in der Weise, dass der jeweilige Schalter 180-1,
... -3 geöffnet
wird.
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Die Überwachung
der Vielzahl der Dialysezellen 200-1, ... -3 im Hinblick
auf eine Eintrübung
ihrer Anolyte findet vorzugsweise in einer für die Dialysezellen vorgegebenen
zyklischen Reihenfolge statt, wobei jeder Zelle ein gleich breites
Zeitfenster zur Durchführung
der jeweiligen Überwachung
zugeordnet ist.
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Ergänzend oder
alternativ zu der soeben beschriebenen Trübungsmessung kann die zentrale Rücklaufleitung 140 auch
für eine
zentrale sequentielle Durchflussüberwachung
verwendet werden. Dazu wird in diese zentrale Rücklaufleitung 140 ein Durchflusssensor 190 eingebaut,
welcher die Menge des von der jeweils aufgeschalteten Dialysezelle 200-1,
... -3 abgeführten
Anolyts überwacht,
indem er sie mit einem vorzugsweise individuell für die jeweils aufgeschaltete
Dialysezelle vorgegebenen Durchfluss-Sollwert vergleicht. Die Steuerungsvorrichtung 160 ist
dann vorzugsweise ausgebildet, den Durchfluss beziehungsweise die
Durchflussmenge des Anolyts durch die jeweilige Dialysezelle 200-1 auf diesen
Durchfluss-Sollwert
einzuregeln. Das geschieht, indem sie ein der jeweils auf die zentrale Rücklaufleitung
geschalteten Dialysezelle zugeordnetes Durchflussventil 170-1,
... -3 weiter öffnet, wenn
der gemessene Durchfluss unterhalb des Sollwertes liegt, oder schließt, wenn
der genannte Durchfluss oberhalb des Sollwertes liegt. Diese Regelung des
Durchflusses durch die Dialysezelle kann auch zur Fehlerüberwachung
der Dialysezelle verwendet werden. Stellt zum Beispiel die Sicherheitseinrichtung
durch einen Vergleich von zwei zeitlich nacheinander ermittelten
Durchfluss-Istwerten fest, dass die Regelung nicht ordnungsgemäß funktioniert,
weil eine wiederholte Über-
oder Unterschreitung von vorgegebenen Durchfluss-Schwellenwerten auftritt, so lässt dies
auf eine Fehlerhaftigkeit des Durchflussventils 170-1,
... -3 oder der Dialysezelle 200-1, ... -3 schließen. Ein
dauerhaftes Unterschreiten eines vorgegebenen Durchflussschwellenwertes
kann zum Beispiel durch eine Verstopfung der Zelle, bei KTL-Anlagen
z. B. durch Lackrückstände, verursacht sein.
Generell erfolgt bei Erkennen eines Fehlers eine Warnmeldung an
die Leitwarte der KTL-Anlage und/oder eine Stilllegung der Zelle,
sei es durch Absperren der Ventile 170-1 und damit des
Durchflusses des Anolyts durch die Zelle und/oder durch ein Abschalten
der elektrischen Stromversorgung für die jeweilige Dialysezelle.
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Die
Messung der Eintrübung
und/oder des Durchflusses erfolgt vorzugsweise erst eine vorbestimmte
Zeit nach Umleitung des Anolyts durch die zentrale Rücklaufleitung 140,
um Fehlmessungen zu vermeiden. Die Fehlmessungen könnten ansonsten daraus
resultieren, dass während
dieser vorbestimmten Verzögerungszeit
noch Anolyt in der zentralen Rücklaufleitung 140 enthalten
ist, welches nicht von der aktuell aufgeschalteten Dialysezelle
stammt, deren Anolyt neuerlich überwacht
werden soll.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Vorrichtungsmerkmale in 2,
die bereits aus 1 bekannt
sind, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Der
Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel
liegt darin, dass bei dem zweiten Ausführungsbeispiel im Falle einer festgestellten
unzulässig
hohen Trübung
des Anolyts, das heißt
wenn der Grad von dessen Eintrübung im
Rücklauf
der jeweiligen Zelle den vorgegebenen Trübungsschwellenwert überschreitet,
die jeweilige Dialysezelle 200-1, ... -3 von der Steuereinrichtung 160 nicht
etwa stillgelegt wird, sondern dass dann der trübe Anolyt aus dem jeweils individuellen
Rücklauf 110-1,
... -3 über
die Ventileinrichtung 130-1 über eine zentrale Verwurfsleitung 142 in
einen separaten Auffangbehälter 122 umgeleitet
und dort gesammelt wird.
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Der
Unterschied dieses zweiten Ausführungsbeispiels
gegenüber
dem ersten Ausführungsbeispiel
besteht darin, dass bei dem zweiten Ausführungsbeispiel weder die einzelne
Dialysezelle noch die gesamte Anlage stillgelegt werden müssen; vielmehr
können
sowohl die Zelle als auch die Anlage zunächst weiter betrieben werden,
bis sich später
ein geeigneter Zeitpunkt für
eine Reparatur oder einen Austausch der defekten Zelle findet. Es
erfolgt deshalb bei dem zweiten Ausführungsbeispiel weder eine Ansteuerung
des Durchflussventils im Verlauf einer Dialysezelle noch eine Ansteuerung
von deren Stromversorgung.
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Zur
Realisierung des zweiten Ausführungsbeispiels
ist es erforderlich, dass die Ventileinrichtung besonders ausgebildet
ist. Genauer gesagt muss die Ventileinrichtung 130-1, ...
-3 neben einem ersten Ventil 130-1-1, welches auch schon
für das erste
Ausführungsbeispiel
erforderlich war, zum Umleiten von abzuführendem Anolyt über die
zentrale Rücklaufleitung 140 noch
ein zweites Ventil 130-1-2 aufweisen, zum Umleiten des
trüben
Anolyts aus der jeweils individuellen Rücklaufleitung 110-1,
... -3 in die zentrale Verwurfsleitung 142.
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Sowohl
das erste wie auch das zweite Ventil 130-1-1, 130-1-2 müssen so
ausgebildet sein, dass sie den Rücklauf
des Anolyts aus der ihr jeweils zugeordneten Dialysezelle 200-1 niemals
ganz verschließen.
Es muss immer eine Möglichkeit
zum Abfluss des Anolyts offen bleiben. Für das erste Ausführungsbeispiel
bedeutet dies, dass das erste Ventil 130-1-1 immer entweder
einen Abfluss des Anolyts über
die individuelle Rückflussleitung 110 oder über die
zentrale Rückflussleitung 140 ermöglicht.
Für das zweite
Ausführungsbeispiel
bedeutet dies, dass immer ein Abfluss des Anolyts entweder über die
zentrale Rückflussleitung 140 oder über die
zentrale Verwurfsleitung 142 möglich sein muss. 2 zeigt eine erste Variante
zur Realisierung eines derartigen Erfordernisses; sie besteht darin,
dass für
die ersten und die zweiten Ventile 130-1-1, 130-1-2,
... innerhalb der Ventileinrichtung 130-1, ... -3 ausschließlich sogenannte
3-Wege-Ventile verwendet werden.
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3 zeigt eine zweite Variante
zur Realisierung dieses Erfordernisses. Sie besteht darin, dass zur
Ausbildung der Ventileinrichtungen 130-1, ... -3 zwar jeweils
nur einfache Ventile 132 verwendet werden, wobei diese
jedoch so verschaltet und mit Hilfe einer zugeordneten elektrischen
Wechselschaltung 134 jeweils so angesteuert werden, dass
sie das Erfordernis, dass jeweils ein Abfluss für den Anolyt aus der jeweiligen
Zelle möglich
ist, erfüllen.
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Die
beschriebenen Verfahren zur Überwachung
der Eintrübung
des Anolyten und die Überwachung
des Durchflusses des Anolyten durch diese Zellen werden vorzugsweise
in Form eines Computerprogramms für eine entsprechende Vorrichtung realisiert.
Dabei ist es möglich,
dass dieses Computerprogramm, gegebenenfalls zusammen mit weiteren
Computerprogrammen, auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert
ist. Bei dem Datenträger
kann es sich um eine Diskette, eine Compactdisc, sogenannte CD,
einen Flash Memory etc. handeln. Das auf dem Datenträger abgespeicherte
Computerprogramm kann dann als Produkt an einen Kunden verkauft
werden.
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Weiterhin
ist es im Falle einer Realisierung als Computerprogramm möglich, dass
dieses Computerprogramm – gegebenenfalls
wiederum zusammen mit weiteren Computerprogrammen – ohne die Zuhilfenahme
eines Datenträgers über ein
elektronisches Kommunikationsnetzwerk, insbesondere das Internet,
als Produkt an einen Kunden übertragen und
verkauft wird.