DE19948177C1 - In Flachbauweise ausgeführte Anodenzelle zur Verwendung in kataphoretischen Beschichtungsbädern - Google Patents

Abstract

In Flachbauweise ausgeführte Anodenzelle zur Verwendung in kataphoretischen Beschichtungsbädern, wobei die Anolytenzuleitung durch einen das Zelleninnere unten mit einer glatten, mit Austrittsöffnungen (13) versehenen Wand abschließenden Strömungskanal erfolgt und die Plattenanode (8) hängend im Zelleninneren mit gewissem Abstand oberhalb der Wand und den Austrittsöffnungen (13) endigend angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Anode in zwei in der Breite geteilte Halbanoden ausgebildet, zwischen den beiden Halbanoden verlaufen Zug- und Stützverbindungen zwischen dem Anodenstützgitter (4) bzw. dieses verstärkenden Bügeln (6) und der Rückwand (2), und Rahmen (1) und Rückwand (2) sind aus Kunststoff gefertigt. Das Stützgitter (4) ist vorzugsweise als Diagonalgitter ausgeführt und aus GFK gefertigt.

Description

In kataphoretischen Beschichtungsbädern, beispielsweise zum Grundieren und Lackieren von Autokarosserien, wird der die Kataphorese bewirkende Stromfluß in der Badflüssigkeit durch Anodenzellen erzeugt, die entlang des Beckenrands in verti­ kaler oder horizontaler Orientierung in die Badflüssigkeit eintauchend angeordnet sind, während das zu beschichtende Werkstück, also z. B. eine Autokarosserie, als Kathode geschaltet ist.

Die Anodenzellen weisen eine Metallanode auf, die in einer von der Badflüssigkeit durch eine Ionenaustauschermembran ge­ trennten und von einem hindurchzirkulierten Anolyten durch­ strömten Kammer angeordnet ist.

Es ist bereits bekannt, derartige Anodenzellen in Flachbau­ weise auszuführen. Die Anodenzelle hat dann die Form eines flachen Kastens mit einer Höhe von etwa zwei Meter, einer Breite von etwa 0,80 Meter und einer Tiefe von einigen Zen­ timetern. Der Kasten besteht aus einem Rahmen mit einer Rückwand; die Frontwand ist durch die Ionenaustauschermembran gebildet, die an einem entsprechend stabilen Stützgitter ge­ gen den hydrostatischen Druck abgestützt ist. Die plattenför­ mige Anode steht in dem im Gebrauch in vertikaler oder hori­ zontaler Orientierung in die Badflüssigkeit eintauchend ange­ ordneten Kasten auf dem unteren Rahmenholm auf. Der Anolyt wird von einem Zuleitungsanschluß am oberen Rahmenholm durch zwei entlang der seitlichen Rahmenholme verlaufende Rohre oder Schläuche in der Anodenzelle nach unten geführt und tritt dort aus horizontal über dem unteren Rahmenholm ver­ laufenden Rohrabschnitten in das Zelleninnere aus. Die Anoly­ tenableitung erfolgt aus dem oberen Bereich der Anodenzelle.

Die bekannten Anodenzellen in dieser Flachbauweise haben ver­ schiedene Nachteile. Es hat sich gezeigt, daß die Plattenano­ de im unteren Bereich schnell und stark korrodiert, wobei insbesondere die Eckbereiche in relativ kurzer Zeit stark weggefressen werden. Schlammablagerungen und -Ansammlungen im unteren Bereich der Anodenzelle, was auch von der starken Anodenkorrosion herrührt, behindern die Anolytenzirkulation, weil sie den Austritt des Anolyten aus den über dem unteren Rahmenholm verlaufenden Rohrabschnitten behindern oder gar blockieren. Der Austausch der Plattenanode ist schwierig, da die Plattenanode ein so großes Gewicht hat, daß ein Hebezeug notwendig ist, um sie aus der Anodenzelle herauszuziehen und eine neue Plattenanode einzuführen. Die ganze Anodenzelle ist ziemlich schwer, weil sie wegen des hydrostatischen Drucks entsprechend stabil gebaut sein muß und insbesondere das Stützgitter für die Ionenaustauschermembran entsprechend sta­ bil sein muß. Dabei ist weniger die Einwirkung der Badflüs­ sigkeit von außen auf die Anodenzelle das Problem, da die Anodenzelle ja selbst mit Anolyt gefüllt ist. Wird aber das Beschichtungsbad abgelassen, wirkt sich der innere hydrosta­ tische Druck der mit Anolyt gefüllten Anodenzelle wegen der großen Bauhöhe der Anodenzelle stark aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine erheblich ver­ besserte Anodenzelle in Flachbauweise zu schaffen, welche die aufgezeigten Probleme zumindest in erheblichem Umfang redu­ ziert.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentan­ spruch 1 angegebene Anodenzelle gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Anodenzelle und die sich da­ raus ergebenden vorteilhaften Wirkungen werden nachstehend unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte und im folgenden in seinen Einzelheiten beschriebene Ausführungsbei­ spiel erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Frontansicht einer Anodenzelle nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der Anodenzelle nach Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Anodenzelle besteht aus einem Rahmen 1 aus Kunststoff, einer Rückwand 2 ebenfalls aus Kunststoff, einer die Frontwand bildenden Ionenaustauschermembran 3 mit einem als Diagonalgitter ausgeführten Stützgitter 4 aus glas­ faserverstärktem Kunststoff, an der Frontseite längs des Rah­ mens angeordneten Winkelprofilen 5, welche die Membran 3 und das Stützgitter 4 an der Frontseite des Rahmens 1 befestigen, weiter einer Mehrzahl von über die Frontfläche der Anodenzel­ le außen verlaufenden und jeweils an den seitlichen Rahmen­ holmen befestigter Verstärkungsbügeln 6 aus Stahl, zwei in den seitlichen Rahmenholmen 11 verlaufenden Anolytenzulei­ tungsrohren 7, und zwei Plattenanoden 8. Die beiden Platten­ anoden 8 sind nebeneinander angeordnet.

Die beiden Anolytenleitungen 7 in den beiden seitlichen Rah­ menholmen 11, die im obersten Bereich der Anodenzelle zu ei­ nem gemeinsamen Anolytenzuleitungsanschluß zusammenlaufen, münden mit ihren unteren Enden in den unteren Querholm 12 des Rahmens, der als geschlossener Leitungskanal ausgebildet ist. In seiner oberen, den Boden der Anodenzellenkammer bildenden Wand weist der Querholm 12 eine Anzahl von Austrittsöffnungen 13 auf, durch welche der zugeführte Anolyt von unten in das Innere der Anodenzellenkammer eintritt. Die Rückführung des Anolyten aus dem Inneren der Anodenzellenkammer erfolgt vom obersten Bereich der Anodenzelle aus.

Die beiden Plattenanoden 8 stehen nicht auf dem unteren Quer­ holm 12 des Rahmens auf, sondern sind zwar seitlich geführt, aber im übrigen frei hängend in der Anodenzelle angeordnet. Ihre Unterkanten haben einen gewissen Abstand von der mit den Austrittsbohrungen 13 versehenen oberen Wand des Querholms 12. Außerdem sind die Plattenanoden 8 an ihren Kanten überall gerundet, so daß auch an den Plattenkanten keine übermäßigen Feldkonzentrationen entstehen und die Korrosion vermindert wird. Weil die Unterkanten der Plattenanoden 8 mit einem ge­ wissen Abstand über dem unteren Querholm 12 angeordnet sind und damit auch über den Austrittsbohrungen 13, werden die Plattenanoden im Bereich ihrer Unterkanten überall gleich­ mäßig von zugeführten Anolyten umströmt, so daß die bei den herkömmlichen Anodenzellen in Flachbauweise auftretenden starken Korrosionserscheinungen im unteren Plattenanodenbe­ reich sich erheblich reduzieren.

Des weiteren sind an den seitlichen Rahmenholmen 11 unmit­ telbar oberhalb des Querholms 12 mit Stopfen 14 verschließ­ bare Entleerungsöffnungen vorgesehen, die es ermöglichen, die Anodenzelle zu entleeren und etwaige Schlammansammlungen im unteren Bereich einfach auszuspülen. Da die Anodenzellenkam­ mer unten durch die glatte obere Wand des unteren Querholms 12 abgeschlossen ist und dort im Gegensatz zu den herkömmli­ chen Flachbau-Anodenzellen keine Anolytenrohre über dem Boden verlaufen, sind keine Ecken und Toträume vorhanden, in denen sich Schlammablagerungen ansammeln und festsetzen können.

Die Aufteilung der bei herkömmlichen Anodenzellen einteiligen großen Plattenanode in zwei nebeneinander angeordnete Plat­ tenanoden halbiert deren Gewicht und macht es möglich, daß die Plattenanoden 8 ohne Zuhilfenahme irgendwelcher Hebezeuge und ohne Überanstrengung von Hand ausgezogen und eingesetzt werden können. Sie sind also wesentlich leichter und einfa­ cher zu handhaben als die große Plattenanode herkömmlicher Anodenzellen. Zugleich bieten sie die Möglichkeit, den Aufbau des Zellenkastens dadurch zu verfestigen und zu verstärken, daß, wie aus den Zeichnungen hervorgeht, die Verstärkungsbü­ gel 6 jeweils mittig über eine Zug- und Stützverbindung 9 mit der Rückwand 2 verbunden sind. Dadurch sind sowohl die Rück­ wand als auch die Verstärkungsbügel 6 und über diese das Stützgitter 4 mittig, also in der halben Breite der Anoden­ zelle, sowohl gegen Zusammendrücken von außen als auch gegen Ausbauchung von innen abgestützt, ohne daß die beiden Plat­ tenanoden 8, die beiderseits dieser Zug- und Stützverbindun­ gen 9 angeordnet sind, in ihrer freien Handhabbarkeit beim Herausziehen oder Einschieben behindert werden. Diese zu­ sätzliche Verstärkung bedeutet aber auch, daß die Bauteile der Anodenzelle wegen der mittigen Abstützung und der daraus resultierenden geringeren Belastungen auch schwächer dimen­ sioniert sein können und dadurch das Gesamtgewicht der Ano­ denzelle ganz erheblich gegenüber herkömmlichen Anodenzellen gesenkt werden kann. Denn zum einen ist auf diese Weise ein Gesamtaufbau aus Kunststoff bzw. Kunststoffmaterialien mög­ lich, der sonst aus Festigkeitsgründen nicht möglich wäre, und zum anderen brauchen die Bauteile nicht durch übermäßig starke Dimensionierung mit entsprechend hohem Eigengewicht versehen sein.

Die Ausbildung des Stützgitters 4 als Diagonalgitter bringt ebenfalls eine Reihe von Vorteilen mit sich. Zum einen ist die Anordnung statisch günstiger als ein mit senkrechten und waagrechten Stäben ausgebildetes Gitter, weil die diagonal zwischen den Verstärkungsbügeln 6 verlaufenden Gitterstäbe eine Verbesserung der Abstützwirkung durch die Verstärkungs­ bügel 6 bedingen. Aber auch die Schmutzablagerungen auf dem konstruktionsnotwendigen Stützgitter werden deutlich verrin­ gert. Während bei einem Stützgitter mit vertikalen und hori­ zontalen Gitterstäben die Verschmutzungen sich überall auf den horizontalen Gitterstäben absetzen würden, sammeln sich Verschmutzungen allenfalls in den unteren Ecken der einzelnen Gitteröffnungen an, wo sie zu dem durch die im Beschichtungs­ bad herrschenden Badflüssigkeitsbewegungen leichter wegge­ spült werden.

Claims (12)

1. Anodenzelle in Flachbauweise zur Verwendung in kataphore­ tischen Beschichtungsbädern, bestehend aus einem in Form eines flachen Kastens ausgebildeten Gehäuse mit einem Rahmen (1), einer Rückwand (2), einer die Frontwand bildenden, mit­ tels eines Stützgitters (4) abgestützten Ionenaustauschermem­ bran (3), einer plattenförmigen Anode (8), Anolytenzu- und -ableitungsanschlüssen und mit vom Anolytenzuleitungsanschluß in den unteren Endbereich der Anodenzelle verlaufenden Anoly­ tenleitungen (7), dadurch gekennzeichnet, daß

• - die untere Begrenzung des Anodenzelleninnenraums durch eine im wesentlichen glatte Wand eines mit den Anolytenleitungen (7) verbundenen Anolytenkanals gebildet ist, in welcher eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen (13) für den Anolyten gebil­ det sind, und
• - die plattenförmige Anode (8) hängend im Anodenzelleninneren angeordnet ist und mit ihrer Unterkante mit gewissem Abstand oberhalb der genannten Wand und der darin gebildeten Aus­ trittsöffnungen (13) endigt.

2. Anodenzelle nach Anspruch 1, wobei ein unterer Querholm (12) des Rahmens (1) als Anolytenkanal ausgebildet ist, in welchen die Anolytenleitungen (7) einmünden, und dessen obere Wand die genannte glatte Wand bildet.

3. Anodenzelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei alle Kanten der plattenförmigen Anode (8) gerundet sind.

4. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die plattenförmige Anode ihrer Breite nach in zwei separate und etwa flächenbündig nebeneinander angeordnete Halbanoden un­ terteilt ist, die jeweils gesondert aus der Anodenzelle nach oben herausziehbar und in die Anodenzelle einschiebbar sind.

5. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Anolytenleitungen (7) in den seitlichen vertikalen Rahmenholmen (11) verlaufen.

6. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei unmit­ telbar über der genannten glatten Wand eine durch einen Stopfen (14) verschließbare Anolytenablaßöffnung vorgesehen ist.

7. Anodenzelle nach Anspruch 6, wobei zwei Ablaßöffnungen je­ weils an den beiden seitlichen Rahmenlängsholmen (11) vorge­ sehen sind.

8. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei vor­ derhalb des Stützgitters (4) eine Mehrzahl von mit gegensei­ tigen vertikalen Abständen angeordneten Verstärkungsbügeln (6) angeordnet ist, die beiderseits an den seitlichen Rahmen­ holmen (11) befestigt sind.

9. Anodenzelle nach Anspruch 4 oder Anspruch 8 in der Rückbe­ ziehung auf Anspruch 4, wobei die beiden Halbanoden einen ge­ ringen seitlichen Abstand voneinander haben und in dem Zwi­ schenraum zwischen den beiden Halbanoden Zug- und Stützver­ bindungen zwischen der Rückwand (2) und dem Stützgitter (4) und den Verstärkungsbügeln (6) vorgesehen sind.

10. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Stützgitter (4) als Diagonalgitter ausgeführt ist.

11. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Stützgitter aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist.

12. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1-11, wobei die Ionenaustauschermembran (3) und das Stützgitter (4) auf der Frontseite des Rahmens (1) mittels Winkelprofilen (5) aus Kunststoff befestigt sind, auf welche die gegebenenfalls vor­ handenen Verstärkungsbügel (6) aufgesetzt sind.