DE3201129A1

DE3201129A1 - Verfahren und vorrichtung zur nachlieferung verdampfter behandlungsloesung aus nachgeschalteten spuelloesungs-behaeltern

Info

Publication number: DE3201129A1
Application number: DE19823201129
Authority: DE
Inventors: James A. 43701 Zanesville Ohio Krotkiewicz; Wayne A. 44094 Willowick Ohio Kruper; Otto C. 44057 Madison Ohio Niederer
Original assignee: Imperial Clevite Inc
Current assignee: Clevite Industries Inc
Priority date: 1981-01-16
Filing date: 1982-01-15
Publication date: 1982-12-02
Also published as: JPS57137495A; JPH0431252Y2; AU7787581A; GB2091296B; IN156465B; FR2498210A1; KR880002018B1; CA1165275A; DE3201129C2; US4379031A; GB2091296A; KR830009271A; BR8200223A; JPH0345970U; MX163767B

Description

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Albert-Rosshaupter-Strasse 65 · D 8000 München 70 ■ Telefon (089) 7605520 ■ Telex 05-212284 patad ■ Telegramme Kernpatent München

IMPERIAL CLEVITE INC. ' 15. Januar 1982

East 105th Street IC-03

Cleveland, Ohio 44108
U. S. A.

Verfahren und Vorrichtung zur Nachlieferung verdampfter Behandlungslösung aus nachgeschalteten Spüllösungs-Behältern

Beschreibung;

Diese Erfindung betrifft die Wiedergewinnung von Chemikalien und/oder Lösungsmitteln, wie sie vorzugsweise in elektrochemischen Verfahren und Vorrichtungen eingesetzt werden. Insbesondere betrifft die Erfindung die Wiedergewinnung der in Galvanisierbädern enthaltenen . Chemikalien aus den anschließenden Spülflüssigkeiten bzw. Spülbädern, wie sie in einer typischen Galvanisiervorrichtung und entsprechenden Verfahren angewandt werden. Die Erfindung wird daher insbesondere in Verbindung ' mit solchen Galvanisierverfahren und -vorrichtungen beschrieben. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Erfindung breitere Anwendungsmöglichkeiten bietet, wie etwa die Rückführung von Chemikalien in eine vorausgegangene Behandlungsstufe bzw. in einen entsprechenden Behandlungsbehälter aus stromabwärts vorgesehenen Spülstufen und entsprechenden Spüllösungs-Behältern.

Werkstücke oder sonstige Bauteile werden zumeist in einem Behandlungsbehälter, vorzugsweise in einem Galvanisiertank, behandelt bzw. galvanisiert und daraufhin in einem dreistufigen Kaskaden-Gegenstrom-Spülsystem gespült. Der Galvanisiertank enthält einen Elektrolyten oder eine Galvanisierlösung, eine Anode aus dem abzuscheidenden Metall, einen Kathodenaufbau, an dem die zu behandelnden Werkstücke elektrisch leitend anbringbar sind, und eine Heizvorrichtung, um die Galvanisierlösung auf erhöhter Temperatur zu halten. Das in der Galvanisierlösung enthaltene Wasser verdampft, insbesondere bei der erhöhten Temperatur in beträchtlicher Menge/Geschwindigkeit. Um den Füllstand der Galvanisierlösung im wesentlichen konstant zu halten, muß ein mechanischer Füllstand-^- bzw. Pegeldetektor wie etwa ein Schwimmer im Galvanisiertank angeordnet werden, der seinerseits ein Wasser-Zulaufventil betätigt, um Wasser zuzuführen, wenn der Füllstand absinkt.

Zu dem dreistufigen Kaskaden-Gegenstrom-Spülsystem gehört ein erster, zweiter und dritter Spüllösungs-Behälter, die untereinander verbunden sind, wobei das Wasser kaskadenartig von einem Behälter in den nächsten gelangt. Nachdem die galvanisierten Werkstücke aus dem Galvanisiertank herausgenommen worden sind, werden sie aufeinanderfolgend in den ersten, zweiten und dritten Spüllösungs-Behälter eingetaucht, um die Galvanisierlösung abzuspülen. Das Spülwasser gelangt in den dritten Spüllösungs-Behälter, wodurch dessen Füllstand ansteigt, so daß dessen Spüllösung kaskadenartig über ein Überlaufwehr in den zweiten Spüllösungs-Behälter gelangt. Hierdurch steigt der Füllstand in dem zweiten Spüllösungs-Behälter an, so daß dessen Lösung kaskadenartig über ein anderes Überlaufwehr in den ersten Spüllösungs-Behälter gelangt. Hierdurch steigt der Füllstand in dem ersten Spüllösungs-Behälter an, so daß dessen Spüllösung über einen Überlauf zu einem Abfluß gelangt, um verworfen zu werden.

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Im Ergebnis führt das dazu, daß im ersten Spüllösungs-Behälter die höchste Konzentration an Galvanisierlösung auftritt und im letzten Spüllösungs-Behälter die geringste Konzentration an Galvänisierlösung.

Laßt man die Spüllösung aus dem ersten Spüllösungs-Behälter in einen Abfluß überströmen, so wird.eine erhebliche Menge an .Galvanisierchemikalien beseitigt, was sowohl aus Umweltschutzgründen wie im Hinblick auf die Kosten unerwünscht ist. .Um den Elektrolyten aus dem ersten Spüllösungs-Behälter wiederzugewinnen, ist bereits vorgeschlagen worden, ein anderes Überlaufwehr so anzuordnen, daß die Spüllösung kaskadenartig aus dem ersten Spüllösungs-Behälter in den Galvani-■ siertank gelangt. Bei der Verwirklichung dieses Vorschlags besteht eine grundlegende Schwierigkeit darin, den Durchsatz dieses Spüllösungs-Behälters an die Verdampfungsgeschwindigkeit im Galvanisiertank anzupassen. Sofern der Durchsatz des Spüllösungs-Behälters zu groß ist, tritt eine Überfüllung des Galvanisiertanks auf, die Galvanisierlösung fließt über, was wiederum einen Verlust einer relativ großen Menge an Galvanisierchemikalien verursacht. Sofern andererseits der Durchsatz des Spüllösungs-Behälters zu klein ist, verringert sich das Volumen der Galvanisierlösung, w wodurch letztlich die Werkstücke nicht ordentlich galvanisiert werden'. Zur Anpassung des Durchsatzes an. die Verdampfungsgeschwindigkeit ist vorgeschlagen worden, daß der mechanische Füllstanddetektor im Galvanisiertank den Wasserzufluß in den dritten Spüllösungs-Behälter steuert. Eine solche mechanische Steuerung ist jedoch stets der Gefahr von Fehlfunktionen ausgesetzt, was wiederum zu einer zu starken oder zu geringen Füllung des■Galvanisiertanks führen kann.

Die erläuterten Schwierigkeiten werden weiterhin durch Verfahrensvorschriften gesteigert, welche ein hohes Ausmaß an Spülung fordern. Um die Spüllösung im dritten Spüllösungs-

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Behälter ausreichend verdünnt zu halten, um diese hohen Spül-Anforderungen zu erfüllen, ist es häufig erforderlich, mehr und/oder schneller Wasser zuzusetzen, als im Galvanisiertank verdampft. Um trotzdem eine angemessene Spülung zu gewährleisten, ist vorgeschlagen worden, den dritten Spüllösungs-Behälter von den anderen Spüllösungs-Behältern zu trennen, und der mechanische Füllstanddetektor soll die Zugabe von frischem Wasser direkt in den zweiten Spüllösungs-Behälter steuern. Dies wirft nicht nur bestimmte Probleme hinsichtlich der mechanischen Steuerung auf, sondern dadurch würde auch die Wiedergewinnung der Galvanisierchemikalien aus dem dritten Spüllösungs-Behälter verhindert werden.

Die vorliegende Erfindung will ein neues und verbessertes Verfahren und eine neue und verbesserte Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Chemikalien bereitstellen, welche(s) all die oben aufgezählten Probleme und Schwierigkeiten sowie Weitere überwindet. Die Erfindung paßt den Spüllösungs-Durchsatz exakt an die Verdampfungsgeschwindigkeit an, erlaubt eine hohe Verdünnung im letzten Spüllösungs-Behälter und benötigt trotzdem keine mechanischen Steuerungen. . .

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Behandlungsvorrichtung vorgeschlagen, zu der gehören: ein. Behandlungsgefäß, wenigstens ein erster und wenigstens ein letzter Spüllösungs-Behälter, das Behandlungsgefäß, den ersten Spüllösungs-Behälter und den letzten Spüllösungs-Behälter verbindende Strömungspfade, sowie eine Füllstand-Aufrechterhaltungs-Vorrichtung, um den Flüssigkeitspegel in dem Behandlungsgefäß und den Spüllösungs-Behältern auf einer vorgegebenen Füllhöhe zu halten. Das Behandlungsgefäß kann bis zu einer vorgegebenen Füllhöhe mit einer Behandlungslösung gefüllt werden, in welche die Werkstücke zur Behandlung eingetaucht werden. Der Füllstand der Behänd-

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lungslösung nimmt durch Verdampfung ab. Der erste und letzte Spüllösungs-Behälter können bis zu der vorgegebenen Füllhöhe mit Spüllösung gefüllt werden, in welche die Werkstücke eingetaucht werden, um die Behandlungslösung abzuspülen. Ein erster Strömungspfad verbindet das Behandlungsgefäß mit dem ersten Spüllösungs-Behälter derart, daß die Spüllösung aus dem ersten Spüllösungs-Behälter unter der Wirkung der Schwerkraft in das Behandlungsgefäß fließt und dort den verdampften Anteil der Behandlungslösung ersetzt. Ein zweiter Strömungspfad verbindet den ersten mit dem letzten Spüllösungs-Behälter derart, daß Spüllösung unter der Wirkung der Schwerkraft aus dem letzten Spüllösungs-Behälter in den ersten Spüllösungs-Behälter fließt.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß diese die wirksame und zuverlässige Wiedergewinnung von Chemikalien aus den Spüllösungs-Behältern erlaubt.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß im letzten Spüllösungs-Behälter eine recht hohe Verdünnung der Spüllösung möglich ist.

Noch ein weiterer Vorzug der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß keine mechanischen Steuerungen erforderlich sind.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung.

Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen anhand be-' vorzugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Figuren erläutert; die Figuren dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung, ohne diese einzuschränken, und zeigen:

Fig. 1 anhand einer schematischen Schnittdarstellung die erfindungsgemäße, durch Verdampfung betätigte, im Gegenstrom arbeitende Spülvorrichtung; und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Schnittes längs der Linie 2-2 aus Fig. 1.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, gehört zu der Vorrichtung ein oder mehrere Behandlungsgefäße bzw. ein oder mehrere Galvanisiertanks A, die mit Behandlungs- bzw. Galvanisierlösung füllbar sind; ferner gehören zu der Vorrichtung eine Anzahl Spüllösungs-Behälter B, welche mit einer Spüllösung füllbar sind. Eine Anzahl Strömungspfade C sind zwischen den Spüllösungs-Behältern und dem Behandlungsgefäß ausgebildet, um die Behandlungslösung und die Spüllösungen auf dem gleichen Pegel zu halten. Eine den Pegelstand aufrechterhaltende Einrichtung D hält den Flüssigkeitspegel bzw. -stand in einem der Spüllösungs-Behälter auf einer vorgegebenen Füllhöhe. Da die Strömungspfade C den Füllstand im Bchandlungsgefüß und in den Spüllösungs-Behältern auf dem gleichen Pegel halten, hält im Ergebnis die den Pegelstand aufrechterhaltende Einrichtung D den Flüssigkeitsstand in allen Gefäßen auf der vorgegebenen Füllhöhe.

Sofern es sich bei dem Behandlungsgefäß A um einen Galvanisiertank handelt, enthält dieser Elektroden, insbesondere eine Anode aus dem abzuscheidenden Metall· und eine Kathodenanordnung, an welcher die zu galvanisierenden Werkstücke elektrisch leitend angeschlossen werden können; ferner ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, um den Galvanisiertank und seinen Inhalt auf einer erhöhten Temperatur im Bereich von 82 bis 104⁰C zu halten. Die Galvanisierlösung (Elektrolyt) enthält Ionen des abzuscheidenden Metalles, Galvanisierbad-

Zusätze (bestimmte ausgewählte Chemikalien) und Wasser. Die erhöhte Temperatur des Galvanisierbades verursacht eine Verdampfung des Wassers in beträchtlicher·Menge/ Geschwindigkeit. Das. Ausmaß der Verdampfung hängt von der Temperatur, der relativen Luftbewegung oberhalb des Tanks, der Konzentration der Galvanisierlösung, den Umgebungsbedingungen einschließlich der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft und weiteren Faktoren ab. ·

Zu der Anzahl Spüllösungs-Behälter B gehören ein erster Spüllösungs-Behälter 20 und ein letzter Spüllösungs-Behälter 22. Wahlweise kann ein weiterer Spüllösungs-Behälter 24 oder eine Anzahl solcher weiterer Spüllösungs-Behälter zwischen dem ersten und dem letzten Spüllösungs-Behälter vorgesehen werden. Nach der Entnahme aus dem Behandlungsgefäß bzw. Galvanisiertank A werden die Werkstücke aufeinanderfolgend in den ersten, den weiteren und den letzten Spüllösungs-Behälter eingetaucht, um Behandlungs- bzw. Galvanisierlösung oder Herausgeschlepptes abzuspülen, das infolge der' Oberflächenspannung und dgl. an den Werkstücken haftet. Jeder Spüllösungs-Behälter enthält Spüllösung, die ihrerseits Wasser und Behandlungs- bzw. Galvanisierchemikalien enthält, die von den vorher behandelten Werkstücken abgespült worden sind. Da im ersten Spüllösungs-Behälter 20 die un-verdünnte Behandlungs- bzw. Galvanisierlösung von den Werkstücken abgespült wird, weist dessen Spüllösung eine geringere Konzentration an Behandlungs- bzw. Galvanisierchemikalien auf, als die Behandlungs- bzw. Galvanisierlösung, jedoch eine höhere Konzentration an Behandlungs- bzw. Galvanisierchemikalien, als die Spüllösung in den anderen Spüllösungs-Behältern. Da im weiteren Spüllösungs-Behälter solche Werkstücke abgespült werden, die bereits einmal gespült worden sind, weist dessen Spüllösung eine geringere Konzentration an Behandlungs- bzw. Galvanisierchemikalien auf, d.h. diese ist verdünnter. Analog weist die Spüllösung

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im letzten Spüllösungs-Behälter 22 die niedrigste Konzentration an Behandlungs- bzw. Galvanisierchemikalien auf; d.h. diese ist am meisten verdünnt.

Um die bei der Verdampfung der Behandlungs- bzw. Galvanisierlösung auftretenden Wasserverluste zu ersetzen und um die mittels der Werkstücke aus dem Behandlungsgefäß herausgetragenen Behandlungs- bzw. Galvanisierchemikalien zu ersetzen, verbindet ein erster Strömungspfad 30 das Behandlungsgefäß mit dem ersten Spüllösungs-Behälter 20. Die Spüllösung fließt unter.der Wirkung der Schwerkraft, aus dem ersten Spüllösungs-Behälter 20 in das Behandlungsgefäß bzw. den Galvanisiertank A. Der erste Strömungspfad 30 ist ausreichend länglich oder gewunden ausgebildet, so daß irgendeine Wanderung von Behandlungs- bzw. Galvanisierchemikalien aus der stärker konzentrierten Behandlungs- bzw. Galvanisierlösung in die weniger konzentrierte Lösung im ersten Spüllösungs-Behälter unterbunden wird, weil die, den verdampften Anteil ersetzende Flüssigkeit aus dem ersten Spüllösungs-Behälter - also im Gegenstrom - fließt. Auf diese Weise verhindert der Strömungspfad 30 eine Verdünnung der Behandlungslösung im Behandlungsgefäß sowie eine Zunahme der Konzentration an Behandlungschemikalien im ersten Spüllösungs-Behälter. Zum ersten Strömungspfad 30 gehört ein Zulaufschacht mit Überlauf, der eine Einlaßöffnung in Strömungsverbindung mit dem ersten Spüllösungs-Behälter 20 sowie eine Auslaßöffnung 34 in Strömungsverbindung mit dem Behandlungsgefäß A aufweist. Die Einlaßöffnung 32 des Zulaufschachtes befindet sich unterhalb der vorgegebenen Füllhöhe nahe am Boden des ersten Spüllösungs-Behälters 20. Wenn infolge der Verdampfung der Füllstand im Behandlungsgefäß A unterhalb der Füllhöhe im ersten Spüllösungs-Behälter 20 absinken würde, dann würde der Unterschied der Füllstände unter der Wirkung der Schwerkraft dazu führen, daß die Lösung von der Einlaßöffnung 32 zur Auslaßöffnung 34 strömt, bis die Füllstände im wesentlichen die gleichen sind. Da die Ver-

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dämpfung im Behandlungsgefäß bzw. Galvanisiertank fort-.laufend erfolgt, tritt die Strömung aus dem ersten Spüllösungs-Behälter 20 in das Behandlungsgefäß bzw. den Galvanisiertank praktisch ununterbrochen auf.

Wie aus Fig. 1, insbesondere unter zusätzlicher Berücksichtigung der Fig.2 ersichtlich ist, ist eine Anzahl Umlenkplatten quer zu dem Zulaufschacht angeordnet. Eine Boden-Umlenkplatte 36 weist eine Öffnung 38 auf und ist an ihren Rändern mit der Vorder-, der Rück- und den Seitenwänden des Zulaufschachtes verbunden, so daß'die Flüs^w sigkeitsströmung durch den Zulaufschacht auf die Strömung durch diese erste Öffnung 38 hindurch begrenzt ist. Eine zweite Umlenkplatte 40 mit einer kleinen Öffnung 42 ist an einem Ende jener Boden-Umlenkplatte angebracht und auch deren Ränder sind mit der Vorder-, Rück- und den Seitenwänden des ZulaufSchachtes so verbunden, daß die gesamte Flüssigkeitsströmung durch den Zulaufschacht hindurch durch diese Öffnung 42 hindurchtreten muß.

Auf analoge Weise sind weitere Umlenkplatten, von denen jede eine kleine Öffnung aufweist, mit der Vorder-,der Rück- und den Seitenwänden des ZulaufSchachtes verbunden, _w wobei sich die Öffnungen an jeweils gegenüberliegenden Enden befinden, so daß die Flüssigkeitsströmung durch den Zulaufschacht hindurch einem im wesentlichen S-förmigen Pfad folgen muß. Diese Umlenkplatten mit ihren Öffnungen bilden den ersten Strömungspfad 30 und machen diesen ausreichend länglich und gewunden, so daß eine Wanderung von Behandlungsbzw. Galvanisierchemikalien aus dem Behandlungsgefäß bzw. Galvanisiertank in den Spüllösungs-Behälter im wesentlichen ausgeschaltet ist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind sechs Umlenkplatten vorgesehen, von denen jede unter .einem Winkel von angenähert 45 gegenüber der Horizontalen •geneigt ist und zwei benachbarte Umlenkplatten einen Winkel

von angenähert 90° einschließen. Nach alternativen Ausführungsformen können die Umlenkplatten oder geeignete Siebschichten horizontal angeordnet sein, parallel angeordnet sein oder in sonstiger Weise angeordnet sein, um einen länglichen oder gewundenen Strömungspfad zu bilden. Nach einer weiteren, alternativen Ausführungsform kann der erste Strömungspfad 30 ein Umlenkplatten-£reies, längliches Rohr oder einen entsprechenden Schlauch einschliessen. Die zur erneuten Auffüllung des Behandlungsgefässes aus dem ersten Spüllösungs-Behälter 20 abgezogene Lösung wird durch Lösung aus dem letzten Spüllösungs-Behälter 22 und den wahlweise vorgesehenen weiteren Spüllösungs-Behälter (n) ersetzt, sofern der/die letzteren vorhanden sind. Ein zweiter Strömungspfad 50 weist eine Einlaßöffnung 52 zu dem letzten Spüllösungs-Behälter 22 unterhalb der vorgegebenen Füllhöhe auf, sowie eine Auslaßöffnung in Strömungsverbindung zu dem ersten Spüllösungs-Behälter 20 hin. Sofern kein weiterer Spüllösungs-Behälter 24 vorhanden ist, führt diese Ausgangsöffnung unmittelbar in den ersten Spüllösungs-Behälter 20. Sofern ein oder mehrere weitere Spüllösungs-Behälter zwischen dem ersten und letzten Spüllösungs-Behälter vorhanden sind, stellen der/die weiteren Spüllösungs-Behälter mit entsprechenden weiteren Strömungspfaden die Strömungsverbindung zwischen der Auslaßöffnung und dem ersten Spüllösungs-Behälter 20 her. Der zweite Strömungspfa'd 50 ist ausreichend länglich und gewunden, damit eine Wanderung der Behandlungschemikalien aus der stärker konzentrierten Spüllösung in die am wenigsten konzentrierte Spüllösung in dem letzten Spüllösungs-Behälter 22 unterbunden ist. Zum zweiten Strömungspfad 50 gehört ein zweiter Zulaufschacht und eine Anzahl zweiter Umlenkplatten, die in gleicher Weise ausgebildet und angeordnet sind, wie das oben für den ersten Strömungspfad 30 beschrieben ist. Auch die Anzahl zweiter Umlenkplatten mit jeweils einer kleinen Öffnung ist alternierend in dem zweiten Zulaufschacht 50 so angeordnet, wie das in Verbindung mit den ersten Umlenk-

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platten beschrieben ist. Für die zweiten umlenkplatten ist eine solche Anordnung gewählt, daß die Strömung aus dem ersten Spüllösungs-Behälter zum Ersatz des verdampften Anteils der Behandlungslösung größer ist, als die Wanderungsgeschwindigkeit der Behandlungschemikalien aus der stärker konzentrierten Lösung zu der am wenigsten konzentrierten Löspng im letzten Spüllösungs-Behälter.

Wie weiterhin aus Fig. 1 ersichtlich ist, verbinden der weitere Spüllösungs-Behälter 24.und ein dritter oder weiterer Strömungspfad 60 den ersten mit dem letzten Spüllösungs-Behälter. Zu diesem dritten Strömungspfad 60 gehört ein dritter Zulaufschacht mit einer Anzahl dritter Umlenkplatten von im wesentlichen gleicher Anordnung und Konstruktion, wie der erste und zweite Zulaufschacht 30 bzw. 50. Dieser dritte Zulaufschacht 60 weist eine Einlaßöffnung 62 zum weiteren Spüllösungs-Behälter 24 hin unterhalb der vorgegebenen Füllhöhe auf, sowie eine Auslaßöffnung 64 zu dem ersten Spüllösungs-Behälter 20 hin. Die Anordnung der mit Öffnungen.versehenen Umlenkplatten des dritten Strömungspfade ist so gewählt·, daß ein ausreichend länglicher oder gewundener Strömungspfad resultiert, um eine Wanderung von Behandlungschemikalien aus der stärker konzentrierten Lösung im ersten Spüllösungs-Behälter zu der weniger konzentrierten Lösung im weiteren Spüllösungs-Behälter zu unterbinden. Auf diese Weise ist eine Wanderung der Lösung von einer höheren Konzentration zu einer niedrigeren Konzentration durch die Strömung der den verdampften Anteil der Behandlungslösung ersetzenden Flüssigkeit ausgeschaltet.

Die den Füllstand aufrechterhaltende Einrichtung D arbeitet in Verbindung mit dem letzten Spüllösungs-Behälter 22. Zu dieser, den Füllstand aufrechterhaltenden Einrichtung D gehört ein Überlaufauslaß 70, der in der Seitenwand des letzten Spüllösungs-Behälters 22 auf der Höhe der vorgegebenen Füllhöhe angeordnet ist; ferner gehört zu dieser Einrichtung D ein Wasser- oder Spüllösungs-Einlaß 72 in einer solchen

Anordnung, um dem letzten Spüllösungs-Behälter 22 frisches Wasser oder frische Spüllösung zuzuführen. Dieser Einiah 22 liefert einen kontinuierlichen Wasser— oder Spüllösungsstrom in einer Menge/Geschwindigkeit, welche die erwartete Verdampfungsgeschwindigkeit übersteigt. Solche Beträge an Wasser bzw. Spüllösung, welche den Flüssigkeitsstand in dem letzten Spüllösungs-Behälter 22 über die vorgegebene Füllhöhe hinaus ansteigen ließen,fließen über den Überlaufauslaß 70 ab. Dies hält den Füllstand des letzten Spüllösungs-Behälters 22 auf der vorgegebenen Füllhöhe. Der Einlaß 72 kann mit der Wasserleitung aus der städtischen Wasserversorgung oder einer sonstigen Wasserquelle verbunden sein, die eine geringere Konzentration an Behandlungs- bzw. GaI-vanisierungschemikalien aufweist, als die im letzten Spüllösungs-Behälter befindliche Spüllösung.

Wenn im Behandlungsgefäß Wasser verdampft, dann könnte der Flüssigkeitsstand unterhalb der vorgegebenen Füllhöhe absinken. Unter der Wirkung der Schwerkraft fließt jedoch Lösung aus dem ersten Spüllösungs-Behälter 20 durch den ersten Strömungspfad in das Behandlungsgefäß, um dort den verdampften Anteil zu ersetzen. Hierdurch wird nicht nur der verdampfte Wasseranteil ersetzt, sondern es werden auch Behandlungs- bzw. Galvanisierungschemikalien in das Behandlungsgefäß zurückgeführt. Diese durch Verdampfung erzwungene Rückströmung könnte den Flüssigkeitsstand im ersten Spüllösungs-Behälter unterhalb der vorgegebenen Füllhöhe absenken. Unter der Wirkung der Schwerkraft strömt jedoch eine, den verdampften Anteil ersetzende Menge Spülwasser und wiedergewonnene Behandlungschemikalien aus dem weiteren Spüllösungs-Behälter 24 durch den dritten Strömungspfad 60 in den ersten Spüllösungs-Behälter 20. Dies könnte den Flüssigkeitsstand des weiteren Spüllösungs-Behälters 24 unterhalb der vorgegebenen Füllhöhe absenken. Unter der Wirkung der Schwerkraft strömt jedoch eine dem verdampften Anteil entsprechende Menge Spül-

lösung und wiedergewonnene Behandlungschemikalien aus dem letzten Spüllösungs-Behälter 22 durch den zweiten Strömungspfad 50 in den weiteren Spüllösungs-Behälter 24. Der ständige Zustrom von Spülwasser aus dem Einlaß 72 hält den Flüssigkeitsstand des letzten Spüllösungs-Behälters auf der vorgegebenen Füllhöhe. Ein Teil der im letzten Spüllösungs-Behälter 22 wiedergewonnenen Behandlungschemikalien wird mit dem den verdampften Anteil ersetzenden Flüssigkeitsstrom zurückgeführt und ein Teil dieser Behandlungschemikalien geht über den Überlauf 70 verloren. Da jedoch die meisten Behandlungschemikalien in dem ersten und gegebenenfalls dem weiteren Spüllösungs-Behälter wiedergewonnen werden, geht lediglich ein relativ kleiner Anteil durch den Überlauf 70 verloren. Auf diese Weise wird eine im wesentlichen ununterbrochene, von der Schwerkraft erzeugte Flüssigkeitsströmung erhalten, welche den im Behandlungsgefäß verdampften Wasseranteil ersetzt und Behandlungschemikalien aus den Spüllösungs-Behältern in das Behandlungsgefäß zurückführt.

Der Wasserdurchsatz durch den Einlaß 72 wird per Hand über das Durchflußregelventil 24 im Hinblick auf eine bestimmte . Behandlungschemikalien-Konzentration oder Verdünnung im letzten Spüllösungs-Behälter eingestellt. .Je sorgfältiger die Werkstücke gespült werden sollen, umso größer wird der Wasserzustrom durch den Einlaß 72 mittels des Ventils 74 eingestellt. Je größer der Zustrom von frischem Wasser in dem letzten Spüllösungs-Behälter ist, desto verdünnter wird die darin befindliche Spüllösung. Sofern es die Arbeitsvorschriften zulassen, wird der Wasserzustrom am Einlaß 72 verringert, um weniger Behandlungschemikalien durch den Überlaufauslaß zu verlieren.. Der Wasserzustrom durch den Einlaß 72 muß jedoch stets den verdampften Wasseranteil ersetzen oder diesen übersteigen. Vorzugsweise soll der Wasserzustrom durch den Einlaß 22 um wenigstens 50 % höher sein als·die erwartete Verdampfungsgeschwindigkeit, um einen gewissen Sicherheitsbereich gegen eine Absenkung des Pegelstandes der Behandlungs-

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lösung in dem Behandlungsgefäß unterhalb der vorgegebenen Füllhöhe einzuhalten, sofern die Verdampfung stärker als erwartet sein sollte.

In der praktischen Anwendung werden die Werkstücke oder die sonstigen zu behandelnden Teile, in einem Drahtkorb oder dergl. angeordnet, an die Kathode angeschlossen und in der im Galvanisiertank befindlichen Lösung untergetaucht. In üblicher Weise wird elektrischer Strom von der Anode zu der Kathode durch die Galvanisierlösung geschickt, um eine Metallschicht auf den Werkstücken oder, den sonstigen Teilen abzuscheiden. Nachdem die gewünschte Schichtdicke des Metalles abgeschieden worden ist, wird der Strom unterbrochen und der Korb aus der Galvanisierlösung herausgenommen, wobei man die Galvanisierlösung von den Werkstücken zurück in den Galvanisiertank fließen läßt. Jedoch aufgrund der Oberflächenspannung und anderer physikalischer Faktoren bleibt eine gewisse Menge Galvanisierlösung - das Herausgeschleppte - an den Teilen im Korb haften. Der Korb mit den Teilen wird daraufhin in den ersten Spüllösungs-Behälter eingetaucht, um die Behandlungslösung von den Teilen in dem Korb abzuspülen. Nachdem verschiedene Körbe mit solchen Werkstücken gespült worden sind, entwickelt sich eine relativ hohe Konzentration an Galvanisierlösung in dem ersten Spüllösungs-Behälter. Wird der Korb mit den Werkstücken daraufhin aus dem ersten Spüllösungs-Behälter herausgenommen, so haftet die verdünnte Galvanisierlösung an den Werkstücken. Um die Galvanisierlösung noch vollständiger zu entfernen, werden die Werkstücke in den weiteren Spüllösungs-Behälter 24 eingetaucht. Wenn der Korb mit den Werkstücken aus dem weiteren Spüllösungs-Behälter herausgenommen wird, haftet eine noch weiter verdünnte Galvanisierlösung an den Werkstücken. Um die Werkstücke noch vollständiger zu spülen, werden die Werkstücke schließlich in den letzten Spüllösungs-Behälter 22 eingetaucht. Eine zusätzliche Spülung kann erzielt werden, indem die Werkstücke in einen zusätzlichen Spüllö-

sungs-Behälter eingetaucht werden. Die Wirksamkeit und Vollständigkeit der Spülung ist umso größer, je geringer die Konzentration an Galvanisierchemikalien in dem letzten Spüllösungs-Behälter ist. Nachdem die Werkstücke aus dem ■ letzten Spüllösungs-Behälter herausgenommen worden sind, können weitere Behandlungs- oder Bearbeitungsstufen vorgesehen werden, die weitere Spül- oder Reinigungsschritte einschließen.

Wenn der Korb mit den Werkstücken in die im Galvanisiertank befindliche Lösung oder in die in einem der Spüllösungs-Behälter befindliche Spüllösung eingetaucht wird, dann verdrängen die Werkstücke und der Korb einen Teil der Lösung, wodurch der Flüssigkeitsstand in· dem jeweiligen Gefäß bzw. Behälter ansteigt. Dieser erhöhte Flüssigkeitsstand kann eine Flüssigkeitsströmung aus dem Gefäß bzw. Behälter, in den der Korb und die Werkstücke eingetaucht sind, in Richtung auf die benachbarten Behälter hin verursachen. In analoger Weise führt das Herausnehmen des Korbes und der Werkstücke zu einer Absenkung des Füllstandes, wodurch Lösung aus dem benachbarten Behälter herangezogen wird. Um zu vermeiden, daß konzentriertere Lösungen in Behälter mit geringerer Konzentration fließen, weist jeder Strömungspfad ein Volumen auf, das größer ist als jenes Volumen, das von dem Behälter und den Werkstücken verdrängt wird. Dadurch wird gewährleistet, daß die verdrängte Lösung vollständig innerhalb des Stromungspfad.es verbleibt und nicht bis zu einem Behälter mit verdünnterer Lösung vordringt. Wenn der Korb mit den Werkstücken aus dem Gefäß bzw. Behälter herausgenommen wird, dann wird die verdrängte Lösung erneut aus den benachbarten Strömungspfaden herangezogen. Die Strömungspfade sind ausreichend gewunden, damit die vom Eintauchen und Herausnehmen des Korbes mit den Werkstücken verursachten Turbulenzen verteilt werden, so daß eine Vermischung der Lösungen in benachbarten Behältern unterbunden wird.

Obwohl die Erfindung vor allem in Verbindung mit der galvanischen Metallabscheidung erläutert worden ist, findet die Erfindung breitere Anwendung bei der Wiedergewinnung von Chemikalien in Verbindung mit sonstigen chemischen Behandlungsstufen, wo nicht-verbrauchte Chemikalien von Werkstücken in einem Spüllösungs-Behälter gespült werden. Die Erfindung ist anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert worden. Ersichtlich können Modifizierungen und Abänderungen vorgenommen werden, ohne vom wesentlichen Kern der Erfindung abzuweichen. Auch solche Modifizierungen und Abänderungen sollen mit der vorliegenden Erfindung erfaßt sein, sofern sie unter den Gegenstand der voranstehenden Ansprüche oder deren Äquivalente fallen.

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Claims

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Albert-Rosshaupter-Strasae 65 · D 8000 München 70 ■ Telefon (089) 7605520 Telex 05-212284 patsd ■ Telegramme Kernpatent München

IMPERIAL CLEVITE INC. 15. Januar 1962

East 105th Street IC-03

Cleveland, Ohio 44108
U. S. A.

Verfahren und Vorrichtung zur Nachlieferung verdampfter Behandlungslösung aus .nachgeschalteten Spüllösungs-Behältern

Patentansprüche:

li Verfahren zur Nachlieferung des verdampften Anteils einer Behandlungslösung aus nachgeschalteten Spüllösungs-Behältern, insbesondere in Verbindung mit der galvanischen Metallabscheidung,

gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: ein Behandlungsgefäß (A), vorzugsweise ein Galvanisiertank, wird bis zu einer vorgegebenen Füllhöhe mit Behandlungslösung, vorzugsweise mit einer Galvanisierlösung, enthaltend Behandlungs-(Galvanisier-)Chemikalien und Wasser, gefüllt; ein erster Soüllösungs-Behälter (20) , in den die im Behandlungsgefäß behandelten Werkstücke eingetaucht werden, wird bis zu' einer vorgegebenen Füllhöhe mit einer ersten Spüllösung gefüllt, die hauptsächlich aus Wasser und den Behandlungschemikalien in geringer Konzentration besteht;

ein letzter Spüllösungs-Behälter (22), in den die aus dem ersten Spüllösungs-Behälter (20) herausgenommenen Werkstücke' eingetaucht und wieder herausgenommen werden, wird bis zu einer vorgegebenen Füllhöhe mit einer Spüllösung gefüllt, die hauptsächlich aus Wasser und den Behandlungs-Chemikalien in noch geringerer Konzentration besteht; dem letzten Spüllösungs-Behälter (22) wird Wasser in größerer Menge/Geschwindigkeit zugeführt, als Wasser aus dem Behandlungsgefäß (A) verdampft, wobei überschüssiges- Wasser aus dem letzten Spüllösungs-Behälter (22) über einen Überlauf abfließt, der sich im wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die vorgegebene Füllhöhe befindet; und
zur Nachlieferung des verdampften Anteils steht der letzte Spüllösungs-Behälter (22) über einen zweiten, unterhalb der Füllhöhe beginnenden und endenden, länglichen Strömüngspfad (50,60) mit dem ersten Spüllösungs-Behälter (20) in Strömungsverbindung, sowie steht der erste Spüllösungs-Behälter (20) über einen ersten, unterhalb der Füllhöhe beginnenden und endenden, länglichen Strömungspfad (30) mit dem Behandlungsgefäß (A) in Strömungsverbindung, so daß die Lösungen in dem Behandlungsgefäß und in den Spüllösungs-Behältern sämtlich auf der gleichen Füllhöhe gehalten werden.
2. Vorrichtung zur Nachlieferung des verdampften Anteils einer •Behandlungslösung aus nachgeschalteten Spüllösungs-Behältern, insbesondere bei einer Galvanisieranlage, gekennzeichnet durch:

ein Behandlungsgefäß (Galvanisiertank) (A) zur Aufnahme der Behandlungslösung (Galvanisierlösung) bestehend aus den Behandlungs-Chemikalien (Galvanisier-Chemikalien) und Wasser, bis zu einer vorgegebenen Füllhöhe, in welche Behandlüngslösung Werkstücke eingetaucht und behandelt (galvanisiert) werden und wobei der Behandlungslösungs-Füllstand wegen Verdampfungsvorgängen absinkt;

einen ersten Spüllösungs-Behälter (20) zur Aufnahme einer Spüllösung bis zu einer vorgegebenen Füllhöhe, welcher erste Spüllösungs-Behälter ausreichend nahe zum Behandlungsgefäß angeordnet ist,

damit die behandelten Werkstücke in die im ersten Spüllösungs-Behälter befindliche Spüllösung eingetaucht werden können, um die Behandlungslösung von den behandelten Werkstücken abzuspülen, wobei die im ersten Spüllösungs-Behälter (20) befindliche Spüllösung Wasser und die von vorhergehenden Werkstücken abgespülten Behandlungschemikalien (Galvanisierchemikalien) enthält; einen ersten länglichen Strömungspfad (30) , welcher das Behandlungsgefäß (A) mit dem ersten Spüllösungs-Behälter (20) verbindet und unterhalb dessen Füllhöhe angeordnet ist, so daß Lösung aus dem ersten Spüllösungs-Behälter unter der Wirkung der Schwerkraft in das Behandlungsgefäß fließt, um dort den verdampften Anteil der Behandlungslösung zu ersetzen, wodurch ebenfalls Behandlungschemikalien in das Behandlungsgefäß zurückgeführt werden; einen letzten Spüllösungs-Behälter (22) zur Aufnahme von Spüllösung bis zu dieser vorgegebenen Füllhöhe, welcher letzte Spüllösungs-Behälter (22) ausreichend nahe zum ersten Spüllösungs-Behälter (2o) angeordnet ist, damit die in die im letzten-Spüllösungs-Behälter (22) befindliche Spüllösung eingetauchten, bereits gespülten Workstücke noch weiter gespült werden, wobei die im letzten Spüllösungs-Behälter (22) befindliche Spüllösung hauptsächlieh aus Wasser und von vorausgegangenen Werkstücken abgespülten Behandlungschemikalien (Galvanisierchemikalien) besteht;

einen zweiten länglichen Strömungspfad (50,60), welcher den ersten mit dem letzten Spüllösungs-Behälter verbindet und unterhalb der vorgegebenen Füllhöhe angeordnet ist, so daß Lösung unter der Wirkung der Schwerkraft aus dem letzten Spüllösungs-Behälter (22) in den ersten Spüllösungs-Behälter (20) fließt; und

eine Füllstand-Halteeinrichtung (D) am letzten Spüllösungs-Behälter (22) um die Spüllösung in diesem letzten Spüllösungs-Behälter auf dieser vorgegebenen Füllhöhe zu halten, so daß.

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die Lösungen in dem ersten Spüllösungs-Behälter (20), dem letzten Spüllösungs-Behälter (22) und dem Behandlungsgefäß (A) auf der gleichen Füllhöhe gehalten werden, und Behandlungschemikalien aus dem letzten Spüllösungs-Behälter in den ersten Spüllösungs-Behälter und aus diesem in das Behandlungsgefäß zurückgeführt werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Strömungspfad (30,50) einen gewundenen Verlauf aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, · dadurch gekennzeichnet, daß im ersten und zweiten Strömungspfad (30,50) eine Anzahl Umlenkplatten (40) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch·gekennzeichnet, daß zum ersten Strömungspfad (30) ein erster Zulaufschacht gehört, welcher den ersten Spüllösungs-Behälter (20) mit dem Behandlungsgefäß (A) verbindet, und wobei eine Anzahl erster Umlenkplatten (40) innerhalb dieses ersten ZulaufSchachtes angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zulaufschacht eine Einlaßöffnung (32) zum ersten Spüllösungs-Behälter (20) unterhalb dessen Füllhöhe aufweist, sowie eine Auslaßöffnung (34) zu· dem Behandlungsgefäß (A) hin.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6_t dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Umlenkp.latten (40) im wesentlichen quer .zum ersten Zulaufschacht angeordnet sind, und jede erste Umlenkplatte eine Flüssigkeitsdurchtrittsöffnung begrenzt.·

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet/ daß die Flüssigkeitsdruchtrittsöffnung ein kleines Loch (38) in jeder ersten Umlenkplatte (40) ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet, daß . · ■

die Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen benachbarter erster Umlenkplatten (40) an benachbarten, gegenüberliegenden Enden ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede erste Umlenkplatte (40) längs einer horizontalen Kante mit wenigstens einer anderen ersten Umlenkplatte· (40) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Umlenkplatten (40) im wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem zweiten Strömungspfad (50) ein zweiter Zulaufschacht gehört, dessen Einlaßöffnung (52) zu dem letzten Spüllösungs-Behälter (22) hin unterhalb der vorgegebenen Füllhöhe angeordnet ist, und dessen Auslaßöffnung (54) in Strönungsverbindung mit dem ersten Spüllösungs-Behälter (20) steht; und daß eine Anzahl zweiter Umlenkplatten in diesem zweiten Zulaufschacht angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich wenigstens ein weiterer Spüllösungs-Behälter (24) zur Aufnahme von Spüllösung bis zu der vorgegebenen Füllhöhe vorhanden ist, dieser weitere Spüllösungs-Behälter (24) aus-

reichend nahe zum ersten und letzten Spüllösungs-Behalter (20 bzw. 22) angeordnet ist, damit die behandelten Werkstücke zwischen dem ersten und dem letzten Spüllösungs-Behalter in diesen weiteren Spüllösungs-Behalter (24) eingetaucht werden können;

ein dritter Zulaufschacht (60) mit seiner Einlaßöffnung (62) zu dem weiteren Spüllösungs-Behalter (24) unterhalb der vorgegebenen Füllhöhe und mit einer Auslaßöffnung (64) zu dem ersten Spüllösungs-Behalter (20) hin vorhanden ist; eine Anzahl dritter Umlenkplatten in diesem dritten Zulaufschacht angeordnet ist; und

wobei die Auslaßöffnung (54) des zweiten ZulaufSchachtes (50) zu diesem weiteren Spüllösungs-Behalter (24) hin führt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, · dadurch gekennzeichnet, daß

zu der den Füllstand aufrecht erhaltenden Vorrichtung (D) ein Überlauf-Ausfluß (70) gehört, der am letzten Spüllösungs-Behalter (22) im wesentlichen auf der 'vorgegebenen Füllhöhe angeordnet ist, sowie eine Vorratseinrichtung, welche diesem letzten Spüllösungs-Behalter (22) Wasser in größerer Menge/Geschwindigkeit zuführt, als aus dem Behandlungsgefäß verdampft, so daß die Spüllösung des letzten Spüllösungs-W Behälters (22) zu dem ersten Spüllösungs-Behalter (20) und dem Behandlungsgefäß (A) fließt, um diese auf dem vorgegebenen Füllstand zu halten und wobei überschüssige Spüllösung durch den Überlauf-Ausfluß (70) abfließt.
15. Eine durch Verdampfung betätigte, im Gegenstrom arbeitende Spülvorrichtung,

gekennzeichnet durch;

ein Behandlungsgefäß (A), das mit einer Beharidlungslösung bis zu einer vorgegebenen Füllhöhe füllbar ist,, in welchem Werkstücke zur Behandlung eingetaucht werden, und wobei der' Behandlungslösungs-Pegel durch Verdampfungsvorgänge unterhalb die vorgegebene Füllhöhe absinkt;

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einen ersten Spüllösungs-Behälter (20), der im wesentlichen bis zu dieser vorgegebenen Füllhöhe mit einer Spüllösung·' füllbar ist, in welche Werkstücke eingetaucht werden, nachdem diese aus dem Behandlungsgefäß (A) entnommen worden sind, um die Behandlungslösung abzuspülen; . ■ einen ersten gewundenen Strömungspfad (30) mit einem Einlaß zum ersten Spüllösungs-Behälter (20) hin an einer Stelle unterhalb der vorgegebenen Füllhöhe, und mit einem Auslaß (34) zu dem Behandlungsgefäß (A) hin, so daß die Spüllösung mit der abgespülten Behandlungslösung unter der Wirkung der ■ Schwerkraft aus dem ersten Spüllösungs-Behälter (20) durch den ersten Strömungspfad (30) zu dem Behandlungsgefäß (A) fließt, um dort den durch Verdampfung verlorenen Behandlungslösungs-Anteil zu ersetzen;

einen letzten Spüllösungs-Behälter (22), der im wesentlichen bis zu der vorgegebenen Füllhöhe mit einer Spüllösung füllbar ist, in welche die Werkstücke eingetaucht werden, nachdem sie aus dem ersten Spüllösungs-Behälter (20) herausgenommen worden sind, um eine Abspülbehandlung durchzuführen, wobei der letzte Spüllösungs-Behälter (22) einen Auslauf (70) im wesentlichen auf der Höhe dieser vorgegebenen Füllhöhe aufweist; einen zweiten länglichen Strömungspfad (50) mit einem Einlaß zum letzten Spüllösungs-Behälter (22) hin an einer Stelle unterhalb dieser vorgegebenen Füllhöhe, und mit einem Auslaß zu dem ersten Spüllösungsbehälter (20) hin, so daß die Spüllösung unter der Wirkung der Schwerkraft aus dem letzten in den ersten Spüllösungs-Behälter fließt, um dort diejenige Spüllösung zu ersetzen, die in das Behandlungsgefäß (A) geflossen ist; und einen Einlaß (72,74), um in einem im wesentlichen kontinuierlichen Strom dem letzten Spüllösungs-Behälter (22) eine Flüssigkeit in einer größeren Menge/Geschwindigkeit zuzuführen, als aus dem Behandlungsgefäß verdampft, so daß der Flüssigkeitspegel in dem Behandlungsgefäß und in den Spüllösungs-Behältern stets im wesentlichen auf der vorgegebenen Füllhöhe gehalten wird.