DE3539086A1 - Vorrichtung zum wiedergewinnen von loesungsmitteln in der oberflaechentechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wiedergewinnen von Lösungsmitteln in der Oberflächentechnik durch Ver­ dampfen und Wiederkondensieren des mit Farbe oder Lack ver­ schmutzten Lösungsmittels, mit einer Verdampfungskammer, einer damit in Verbindung stehenden Kondensationskammer, einem elektrischen Heizelement und einem Kühlelement.

In vielen mittleren und kleinen Gewerbebetrieben der farb­ verarbeitenden Industrie fallen täglich verschmutzte Lösungs­ mittel an, beispielsweise in Mengen von 5 Litern pro Tag, deren Beseitigung in der Regel problematisch ist. Das Ablassen dieser Lösungsmittel in Wasser oder Luft ist gesetzlich verboten. Die Beseitigung durch Spezialfirmen ist relativ teuer, weil die anfallenden Mengen vergleichs­ weise klein sind. Aus diesem Grund besteht ein Bedürfnis nach Vorrichtungen, mit deren Hilfe auf wirtschaftliche Weise auch kleinere Mengen an verschmutzten Lösungsmitteln gereinigt und damit wiedergewonnen werden können. Nun sind Zwar Vorrichtungen zum Verdampfung und Wiederkondensieren (Destillieren) von Flüssigkeiten bekannt und auf dem Markt, die zum Wiedergewinnen der erwähnten verschmutzten Lösungs­ mittel dienen könnten, jedoch sind diese im allgemeinen für die Großindustrie bestimmten Vorrichtungen räumlich groß, kompliziert und teuer, letzteres sowohl bezüglich der An­ schaffungskosten als auch Betriebskosten (hoher Energieverbrauch).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vor­ richtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit deren Hilfe vergleichsweise kleine Mengen an mit Farbe und Schmutz verunreinigten Lösungsmitteln bezüglich Anschaffung und Betrieb kostensparend und trotzdem betriebssicher verdampft und an­ schließend wiederkondensiert werden können, um so das Lösungs­ mittel von den Verunreinigungen zu trennen. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Bei der Erfindung werden also Peltier-Elemente verwendet und entsprechend in der Vorrichtung angeordnet, derart, daß ihre heiße Seite den Verdampfungsvorgang und ihre kalte Seite den Kondensationsvorgang herbeiführt. Damit ist es nicht nur möglich, eine vergleichsweise kleine und unkomplizierte Vorrichtung herzustellen, sondern darüber­ hinaus den Energieverbrauch wesentlich zu vermindern.

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Auf der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt eine Grundausführungs­ form der Vorrichtung,

Fig. 2 in Seitenansicht, teilweise im Länggschnitt, eine Weiterentwicklung der Grundaus­ führungsform von Fig. 1, und

Fig. 3 in Seitenansicht, teilweise im Längs­ schnitt, eine Abwandlungsform der Vor­ richtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Verdampfen und Wiederkondensieren weist ein Gehäuse 10 mit abdichtendem Deckel 11 auf. Das Gehäuseinnere wird durch eine horizontale Trennwand 12 mit Mittelöffnung 12 a in eine obere Verdampfungs­ kammer 13 und eine untere Kondensationskammer 14 unterteilt. In der Verdampfungskammer 13 befindet sich ein oben offener Behälter 15, der mit dem zu verdampfenden Flüssigkeitsgemisch 16 gefüllt ist. Der Behälter 14 steht mit seinen Füßen 15 a auf der Trennwand 12. An der Unterseite des Behälters 15 sind Peltier-Elemente 17 angeordnet, und zwar derart, daß ihre heiße Seite am Boden des Behälters 15 anliegt und ihre kalte, mit Rippen 18 versehene Seite nach unten ragt, und zwar in denjenigen Bereich der Verdampfungskammer 13, welcher der Mittelöffnung 12 a der Trennwand 12 benachbart ist. Der Deckel 11 wird durch einen Sicherheitsauslaß mit Sicherheitsventil 19 sowie von einer Anschlußleitung an einen Druckmesser 20 durch­ setzt. Nahe benachbart dem Boden des Gehäuses 10 befindet sich ein Auslaß mit Ablaßventil 21 für das sich in der Kondensations­ kammer ansammelnde Kondensat 22.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen. Das flüssige, Farb­ oder Lackreste enthaltende Lösungsmittel wird in den Behälter 15 eingefüllt, worauf die Peltier-Elemente 17 über nicht ge­ zeichnete Leitungen mit Strom versorgt werden. Die Peltier- Elemente 17 geben dadurch an den Boden des Behälters 15 und damit an das Lösungsmittel 16 Wärme ab, so daß das Lösungsmittel verdampft. Der Lösungsmitteldampf füllt den gesamten Ver­ dampfungsraum 13 aus, so daß der Dampf auch mit der kühlenden Unterseite der Peltierelemente 17 bzw. den Rippen 18 in Be­ rührung kommt. An dieser Stelle setzt dann die Kondensation des verdampften Lösungsmittels ein, das nun in den unteren Kondensationsraum 14 abtropft. Das Kondensat, also gereinigtes Lösungsmittel, sammelt sich in der Kondensationskammer 14 an und wird über das Entnahmeventil 21 abgelassen. Nach Abheben des Deckels 11 wird der Behälter 15 aus dem Gehäuse 10 ent­ nommen und von den in ihm verbliebenen Farb- bzw. Lackresten (Rückstandssumpf) befreit.

Es kann folgendes, praktisch erprobtes Zahlenbeispiel ange­ geben werden:

Einsatzmenge (verschmutztes
Lösungsmittel)3 Liter Peltier-Elemente2 Elemente in
Reihe geschaltet
(U=20 V, I=3,5 A) Destillationsdauer5 Stunden Gereinigtes Lösungsmittel2,8 Liter Farbreste0,2 Liter

Der Vorteil dieser Vorrichtung besteht insbesondere darin, daß durch die Peltier-Elemente mit ihrem einfachen konstruktivem Aufbau in modularer Bauweise (etwa durch Hintereinander­ schaltung mehrerer Elemente) eine kleine, kompakte Verdampfer/ Kondensator-Einheit erreicht werden kann, wobei die Peltier- Elemente eine elektrische Wärmepumpe darstellen. Anders ausge­ drückt, beim Einsatz der Peltier-Elemente wird die Kondensations­ wärme des Dampfes auf der kalten Seite in das Peltier-Element wieder rückgeführt und diese Wärme mittels zugeführter elektrischer Energie auf der heißen Seite der Elemente wieder vollständig zum Verdampfen der Flüssigkeit benutzt. Weiterhin ist wesentlich, daß die sonst übliche Wasserkühlung des Konden­ sators entfällt und damit ein entsprechender Wasserverbrauch, wodurch auch die Betriebssicherheit stark erhöht wird (Ver­ meidung von Wasserschäden durch Schlauchbrüche).

Die Vorrichtung arbeitet dann besonders wirtschaftlich, wenn im Behälter ein bestimmter Unterdruck aufrechterhalten wird, vorzugsweise ein Druck von 0,2 bis 0,5 bar. Die Vorrichtung nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen derjenigen von Fig. 1, wobei jedoch einige zusätzliche, den Betrieb der Vorrichtung erleichternde bzw. mechanisierende Elemente vorgesehen sind; gleiche Bauteile sind in den beiden Fig. 1 und 2 mit den­ selben Bezugszeichen versehen. Die Füße des Behälters 15 sind bei der Vorrichtung von Fig. 2 als Schraubenfedern 15 b ausge­ bildet. Wird nun der Behälter 15 mit dem Flüssigkeitsgemisch gefüllt, dann drückt er durch sein Eigengewicht die beiden Federn 15 b zusammen, womit über einen Schalter 30 die Peltier- Elemente 17 in Betrieb gesetzt werden. Am Ende des Verdampfungs­ vorgangs heben die Federn 15 b infolge des geringer gewordenen Eigengewichts des Behälters 15 diesen wieder an, wodurch dann der Schalter 30 die Peltier-Elemente selbsttätig abschaltet und den Verdampfungsvorgang beendet. Damit ergibt sich ein selbsttätiger Ein- und Ausschaltvorgang für die Peltier- Elemente, wobei durch unterschiedliche Federn bzw. Federvor­ spannung die Menge der eingedickten Restlösung, bestehend aus Farbe, Schmutz und einem geringen Teil an Lösungsmittel, also der Eindickungsgrad, festgelegt werden kann. Weiterhin sind ein Temperaturschalter 31 am Boden des Behälters 15 und ein Temperaturfühler 32 im Inneren des Behälters 15 vorgesehen, die als Überhitzungsschalter dienen und beim Überschreiten einer einstellbaren Grenztemperatur die Peltier-Elemente 17 abschalten.

Wie bereits erwähnt, ist es zweckmäßig, wenn der Verdampfungs- Kondensations-Vorgang unter Unterdruck abläuft. Aus diesem Grund ist an der Unterseite des Behälters 10 eine Kammer für eine Pumpe 33, vorzugsweise Membranpumpe, vorgesehen, die über eine Ansaugleitung 34 mit Ventil 35 an die Kondensationskammer 14 angeschlossen ist. Vorzugsweise wird dabei so vorgegangen, daß vor dem eigentlichen Verdampfungsvorgang die in der Ver­ dampfungs- und der Kondensationskammer befindliche Luft mittels der Pumpe 33 abgesaugt wird und so die Verdampfung und Konden­ sation bei Unterdruck erfolgt.

Mit 36 schließlich ist ein Ventil bezeichnet, welches an die zum Druckmesser 20 führende Leitung angeschlossen ist und zur Herbei­ führung eines Druckausgleiches dienen kann.

Die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich von den­ jenigen nach Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, daß das Gehäuse aus zwei übereinander angeordneten Einzelbehältern 40 und 41 besteht, die durch ein Überströmrohr 42 miteinander verbunden sind. Die beiden Behälter 40 und 41 sind über zwei wärme­ leitende Stempel 43 mit einem dazwischen angeordneten Peltier-Element 17 verschraubt, so daß die obere, heiße Seite des Peltier-Elements das im oberen Einzelbehälter 40 be­ findliche Lösungsmittel verdampft und der Dampf über das Überströmrohr 42 in den unteren Behälter 41 gelangt, wo es an den Rippen 18 kondensiert. Die Rippen 18 sind hier nicht direkt am Peltierelement 17 angebracht sondern an dem an die kalte Seite des Peltier-Elements angrenzenden Stempel 43. Der Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß das Peltier- Element 17 nicht direkt mit den Dämpfen in Berührung kommt und daß es leicht ausgetauscht werden kann.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen, insbesondere nicht auf das angegebene Zahlen­ beispiel begrenzt, sondern es sind zahlreiche Abwandlungen möglich, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Dies gilt insbesondere für die dem jeweiligen Anwendungszweck anzu­ passende Größe und Gestalt des Gehäuses und der Kammern, der Anzahl der Peltier-Elemente sowie der verwendeten Schalter und Temperaturfühler.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Wiedergewinnen von Lösungsmitteln in der Oberflächentechnik durch Verdampfen und Wiederkondensieren des mit Farbe oder Lack verschmutzten Lösungsmittels, mit einer Verdampfungskammer, einer damit in Verbindung stehenden Kondensationskammer, einem elektrischen Heizelement und einem Kühlelement, dadurch gekennzeichnet, daß als Heiz- und Kühlelement ein Peltier-Element (17) dient, dessen heiße Seite mit dem zu verdampfenden Lösungsmittel (16) und dessen kalte Seite mit dem zu kondensierenden Lösungsmittel­ dampf in Wärmeübertragungsverbindung steht, und daß die Verdampfungs- und die Kondensationskammer (13, 14) übereinander angeordnet und durch zumindest eine, eine Mittelöffnung auf­ weisende Horizontalwand voneinander getrennt sind, wobei das Peltier-Element (17) in oder im Bereich der Mittelöffnung angordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verdampfungs- und Kondensationskammer (13, 14) in einem gemeinsamen Gehäuse (10) untergebracht sind, wobei die obere Verdampfungskammer (13) von der unteren Kondensations­ kammer (14) durch eine horizontale Trennwand (12) mit Mittel­ öffnung (12 a) getrennt ist, und daß in der Verdampfungskammer (13) ein das Lösungsmittel (16) enthaltender Verdampfungs­ behälter (15) untergebracht ist, der auf der Trennwand (12) gelagert ist, wobei das Peltier-Element (17) an der Unterseite des Behälterbodens angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei übereinander angeordnete Behälter (40, 41) vorgesehen sind, deren oberer (40) die Verdampfungskammer (13) und deren unterer (41) die Kondensationskammer (14) umschließt, wobei Verdampfungs- und Kondensationskammer (13, 14) über ein Überströmrohr (42) miteinander in Verbindung stehen, und daß die beiden Behälter (40, 41) miteinander verschraubt sind, wobei das Peltier-Element (17) zwischen der eine Mittelöffnung aufweisenden Bodenwand des oberen Behälters (40) und der ebenfalls eine Mittelöffnung aufweisenden Deckwand des unteren Behälters (41) angeordnet und über zwei wärme­ leitende, die beiden Mittelöffnungen durchsetzende Stempel (43) mit der Verdampfungskammer (13) und der Kondensations­ kammer (14) in Wärmeleitverbindung steht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß an der kalten Seite des Peltier- Elements (17) bzw. an dem diese berührenden Stempel (43) Kühlrippen (18) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Peltier-Element (17) aus mehreren Einzelelementen besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, gekenn­ zeichnet durch eine auf den Druck in den Kammern ansprechende Sicherheitsvorrichtung (19) mit Druckanzeige (20).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, gekenn­ zeichnet durch eine das Peltier-Element (17) schaltende Zeitschalteinrichtung.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, gekenn­ zeichnet durch einen im oder am Verdampfungsbehälter (15) angeordneten Trockengehschutz (31, 32).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, gekenn­ zeichnet durch eine Pumpe (33) zum Aufrechterhalten eines Unterdrucks in der Verdampfungs- und Kondensationskammer (13, 14).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsbehälter (15) durch zwei unterhalb des Behälterbodens angeordnete Federn (15 b) abgestützt ist, wobei eine der Federn (15 b) ein Betätigungs­ element für einen Schalter (30) zum Ein- und Ausschalten des Peltier-Elements (17) darstellt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch auswechselbare Federn (15 b) unterschied­ licher Stärke oder Vorspannung.