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Die Erfindung bezieht sich auf eine in ein Tauchbecken einbringbare Anodenzelle in Flachbauweise zur Verwendung in kataphoretischen Beschichtungsbädern, umfassend ein in Form eines flachen Kastens ausgebildetes Gehäuse mit einem Rahmen, einer Rückwand, einer die Frontwand bildenden lonenaustauschermembran, einer ersten plattenförmigen Anode sowie Anolytenzu- und -ableitungsanschlüssen.
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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 vertikaler oder horizontaler Orientierung in die Badflüssigkeit eintauchend angeordnet sind, während das zu beschichtende Werkstück, also z.B. eine Autokarosserie, als Kathode geschaltet ist.
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Die Anodenzellen weisen eine Metallanode auf, die in einer von der Badflüssigkeit durch eine lonenaustauschermembran getrennten Kammer angeordnet ist, die von einem Anolyten durchströmt wird, d. h. von demjenigen Teil des Elektrolyten, der in direktem Einfluss der Anode bei einer Elektrolyse steht.
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Aus
EP 1 091 025 B1 ist es bekannt, derartige Anodenzellen in Flachbauweise auszuführen. Die Anodenzelle hat die Form eines flachen Kastens, der einen Rahmen mit einer Rückwand aufweist; die Frontwand ist durch die lonenaustauschermembran gebildet, die an einem entsprechend stabilen Stützgitter gegen den hydrostatischen Druck abgestützt ist. Die plattenförmige Anode steht in dem im Betrieb in vertikaler oder horizontaler Orientierung in die Badflüssigkeit eintauchend angeordneten Kasten auf dem oberen 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 verlaufende Rohrabschnitten in das Zelleninnere aus. Die Anolytenableitung erfolgt aus dem oberen Bereich der Anodenzelle.
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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 lonenaustauschermembran entsprechend stabil sein muss. Dabei ist weniger die Einwirkung der Badflüssigkeit 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 hydrostatische Druck der mit Anolyt gefüllten Anodenzelle wegen der großen Bauhöhe der Anodenzelle stark aus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anodenzelle in Flachbauweise zu schaffen, die einen hohen lonendurchsatz ermöglicht und die sich auf einfache Weise austauschen lässt.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Schutzanspruch 1 angegebene Anodenzelle gelöst.
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Die erfindungsgemäße Anodenzelle ist stabil an der Seitenwandung des Tauchbeckens gelagert und auch an ihrer Unterseite gut zugänglich. Die Anodenzelle ist so gebaut, dass es auch in ihrem unteren Bereich nicht zu Schlammansammlungen und -ablagerungen kommt. Auch der Austritt des Anolyten aus den über dem unteren Rahmenholm verlaufenden Rohrabschnitten wird nicht behindert oder gar blockiert. Dadurch wird eine ausreichende Anolytzirkulation gewährleistet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Aus Gründen der Platzersparnis ist die Anodenzelle neben der ersten Anode vorzugsweise wenigstens noch mit einer weiteren Anode ausgestattet, die seitlich neben der ersten Anode angeordnet ist und wie diese durch denselben Rahmen gehalten ist. Dies hat auch den Vorteil, dass in dem Tauchbecken insgesamt weniger Anodenzellen (Flachzellen) angeordnet werden müssen. Dadurch sind in dem Tauchbecken auch weniger Störkonturen vorhanden, so dass insgesamt eine gleichmäßigere Aufbringung des KTL-Lacks auf den mit diesem zu beschichtenden Gegenständen, insbesondere den Kraftfahrzeugen, gewährleistet wird. Jede der separaten und etwa flächenbündig nebeneinander angeordneten Anoden lässt sich gesondert aus der Anodenzelle nach oben herausziehen oder in die Anodenzelle hineinschieben.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Rahmen der Anodenzelle einen unteren Querholm auf, der als Anolytenkanal ausgebildet ist.
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Ebenso lässt sich mit Vorteil vorsehen, dass die Anolytenleitungen in den seitlichen vertikalen Rahmenholmen verlaufen können.
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Zur Erhöhung der Stabilität der Anodenzelle lässt sich mit Vorteil auf der Vorderseite des Stützgitters eine Mehrzahl von mit gegenseitigen vertikalen Abständen angeordneten Verstärkungsbügeln vorsehen, die jeweils an den seitlichen Rahmenholmen befestigt sind.
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Von Vorteil ist es zudem, wenn auf der Vorderseite des Stützgitters Schutzbügel angeordnet sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anodenzelle ist vorgesehen, dass das Stützgitter als Diagonalgitter ausgeführt ist.
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Der Aufbau der erfindungsgemäßen Anodenzelle und die sich daraus ergebenden vorteilhaften Wirkungen werden nachstehend unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte und im Folgenden in seinen Einzelheiten beschriebene Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen:
- 1 eine isometrische Ansicht einer Anodenzelle gemäß der Erfindung,
- 2a eine Frontansicht der Anodenzelle nach 1,
- 2b eine Schnittansicht der Anodenzelle gemäß 2a entlang einer Schnittlinie A - A,
- 2c eine Draufsicht auf die Anodenzelle,
- 3 eine vergrößerte Seitenansicht der Anodenzelle, in der Mitte ausgebrochen,
- 4 die Anodenzelle gemäß 1,
- 5a drei innerhalb der Anodenzelle angeordnete Plattenanoden in der Vorderansicht,
- 5b die Plattenanoden gemäß 5a in der Seitenansicht und
- 5c die Plattenanoden gemäß 5a in der Ansicht von oben.
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Eine erfindungsgemäße Anodenzelle (1) umfasst einen seitliche Rahmenholme 1 umfassenden Rahmen, der vorzugsweise aus Kunststoff aufgebaut ist, eine Rückwand 2 (3), die ebenfalls aus Kunststoff besteht, eine die Frontwand bildenden lonenaustauschermembran 3 mit einem als Diagonalgitter ausgeführten und zwischen den Rahmenholmen 1 eingesetzten Stützgitter 4, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff, das mittels Schrauben 5 an dem Rahmen befestigt ist; einige der Schrauben 5 sind ferner mit Distanzelementen 6 verbunden, die den Abstand der Membran 3 zu der Rückwand 2 festlegen. In die Anodenzelle sind nebeneinander angeordnete Plattenanoden 7a, 7b, 7c (3, 5a - c) hineingehängt.
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Auf der Rückwand 2 ist wenigstens ein Abstandhalter 8 angeordnet. Die Schrauben 5 stellen gleichzeitig die Verbindung mit der Membran 3 her, die sie zusammen mit dem Stützgitter 4 an der Frontseite des Rahmens befestigen. Die über die Frontfläche der Anodenzelle außen verlaufenden und jeweils an den seitlichen Rahmenholmen 1 befestigten Verstärkungsbügel 9 sind vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff.
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In den seitlichen, als Hohlprofile ausgebildeten Rahmenholmen 1 verlaufen (nicht dargestellte) Anolytenzuleitungsrohre, die den über ein einen gemeinsamen Zuleitungsanschluss bildendes Vorlaufrohr 10 (2c) von oben der Anodenzelle zugeführten Anolyten nach unten einem Verteilerrohr 11 (3) zuführen, das sich auf dem Boden der Anodenzelle befindet und mit Austrittsöffnungen versehen ist, so dass der Anolyt die Plattenanoden 7a, 7b und 7c beidseitig umspülen kann. Auf der Vorderseite der Anodenzelle verlaufen zum Schutz der Anodenzelle vorgesehene im Abstand zu dieser Schutzbügel 12, die an der Seitenwand des Beckens befestigt sind (1).
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Die beiden, in den seitlichen Rahmenholmen 1 verlaufenden Anolytenleitungen münden in einer alternativen Ausgestaltung der Anodenzelle mit ihren unteren Enden in einen unteren Querholm 13 des Rahmens, der in einem solchen Falle hohl ausgestaltet sein muss. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft das Verteilerrohr 11 oberhalb des Querholms 13.
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Die Rückführung des Anolyten aus dem Inneren der Anodenzellenkammer erfolgt vom obersten Bereich der Anodenzelle aus über Rohranschlüsse 14, 15 (1) zu einem gemeinsamen Rückflussrohr 16.
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Oberhalb eines in 1 durch eine fiktive Fläche 17 wiedergegebenen Pegels der Badflüssigkeit des Tauchbeckens ist der Rahmen der Anodenzelle mittels beidseitig an deren Rahmen angebrachter Einhängeelemente 18 (3) in eine Tragschiene 19 einhängt. Mittels der Tragschiene 19 liegt die Anodenzelle auf der oberen Kante des Tauchbeckens auf. Dies bedeutet, dass sich die Anodenzelle als ganze mittels einer Hebevorrichtung von der Tragschiene 19 abheben lässt. Hinter der Anodenzelle erstreckt sich die Rückwand 20 des Tauchbeckens. Unterhalb der Rückwand 20 ist eine schräg gegenüber der Rückwand 20 angeordnete Platte 21 vorgesehen, die mit einer Bodenplatte 22 des Tauchbeckens verbunden ist. Auf der Bodenplatte 22 ist ein Schutzbügel 24 angebracht.
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Die Plattenanoden 7a bis 7c stehen nicht auf dem unteren Querholm 13 des Rahmens auf, sondern sind zwar seitlich geführt, aber im Übrigen frei hängend in der Anodenzelle angeordnet. Ihre Unterkanten haben einen gewissen Abstand von dem Verteilerrohr 11.
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Die Plattenanoden 7a bis 7c sind an ihren Kanten überall gerundet (5a), so dass auch an den Plattenkanten keine übermäßigen Feldkonzentrationen entstehen und die Korrosion vermindert wird. Weil die Unterkanten der Plattenanoden 7a bis 7c mit einem gewissen Abstand über dem Verteilerrohr 11 angeordnet sind und damit auch über den in diesem angebrachten Austrittsbohrungen, werden die Plattenanoden 7a bis 7c im Bereich ihrer Unterkanten überall gleichmäßig von zugeführten Anolyten umströmt. An der Oberseite der Plattenanoden 7a bis 7c sind elektrische Anschlüsse 25 für die Stromzuführung vorgesehen.
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Jede der Plattenanoden 7a bis 7c hat vorzugsweise ein Gewicht, das es erlaubt, die Plattenanoden 7a bis 7c ohne Zuhilfenahme irgendwelcher Hebezeuge und ohne Überanstrengung von Hand aus dem Rahmen herauszuziehen und wieder in diesen einzusetzen, ohne den Rahmen der Anodenzelle als ganzen aus dem Tauchbecken herauszuziehen zu müssen. Zugleich bieten die Plattenanoden 7a bis 7c die Möglichkeit, den Aufbau des Rahmens dadurch zu verfestigen und zu verstärken, dass, wie aus den 1, 2a, b, 3 hervorgeht, die Verstärkungsbügel 6 und 8 über die Distanzelemente 6 jeweils zwischen den Plattenanoden miteinander verbunden sind. Dadurch sind sowohl die Rückwand 2 als auch die Verstärkungsbügel 8 und über diese das Stützgitter 4 mittig sowohl gegen Zusammendrücken von außen als auch gegen Ausbauchung von innen abgestützt, ohne dass die Plattenanoden 7a bis 7c, die jeweils beiderseits dieser Zug- und Stützverbindungen angeordnet sind, in ihrer freien Handhabbarkeit beim Herausziehen oder Einschieben behindert werden. Diese zusätzliche Verstärkung bedeutet aber auch, dass die Bauteile der Anodenzelle wegen der mittigen Abstützung und der daraus resultierenden geringeren Belastungen auch schwächer dimensioniert sein können und dadurch das Gesamtgewicht der Anodenzelle ganz erheblich gegenüber herkömmlichen Anodenzellen gesenkt werden kann. Denn zum einen ist auf diese Weise ein Gesamtaufbau aus Kunststoffmaterialien möglich, der sonst aus Festigkeitsgründen nicht möglich wäre, und zum anderen brauchen die Bauteile nicht durch übermäßig starke Dimensionierung mit entsprechend hohem Eigengewicht versehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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