EP3371340A1 - Behandlungsvorrichtung und behandlungsverfahren mit verwirbelungseinrichtung zum beizen und phosphatieren von metallteilen - Google Patents

Behandlungsvorrichtung und behandlungsverfahren mit verwirbelungseinrichtung zum beizen und phosphatieren von metallteilen

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EP3371340A1
EP3371340A1 EP16793846.3A EP16793846A EP3371340A1 EP 3371340 A1 EP3371340 A1 EP 3371340A1 EP 16793846 A EP16793846 A EP 16793846A EP 3371340 A1 EP3371340 A1 EP 3371340A1
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EP
European Patent Office
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treatment
substance
treatment substance
container
phosphate
Prior art date
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EP16793846.3A
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Joachim SCHÖNBERG
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Retomax AG
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Retomax AG
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Publication date
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
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    • C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
    • C23C22/08—Orthophosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23G1/04—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors
    • C23G1/06—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors organic inhibitors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G3/00—Apparatus for cleaning or pickling metallic material

Definitions

  • the present invention relates according to claim 1 to a treatment apparatus for single-stage treatment of objects and according to claim 12 to a treatment method for at least pickling and phosphating a metallic treatment article.
  • Previous treatment systems for phosphating objects require a variety of steps, in particular 7 steps, and for this purpose have a variety of different baths.
  • the object is first inserted into a first bath, in which a first liquid is provided for degreasing the article. After degreasing, the article must be pumped out of the first bath and into a second bath. In the second bath, a rinsing liquid is provided for rinsing the article. After rinsing, the article is conveyed to a third bath.
  • the third bath is filled with a hydrochloric acid / sulfuric acid mixture.
  • the article After the hydrochloric acid / sulfuric acid treatment, the article is successively conveyed into two further baths each filled with a rinsing liquid for rinsing the article. Furthermore, the article is conveyed after the last rinse in a bath for passivation. After passivation, the article is phosphated and then conveyed to another location for drying.
  • the highly toxic and environmentally harmful chemicals in the degreasing baths and in the treatment baths must be completely changed after about 6 to 8 weeks of production time, because the chemicals are worn out after this time and sludge must be removed from the baths. This means a shutdown of the system and high replacement and disposal costs.
  • Hydrogen embrittlement usually occurs through the penetration and incorporation of hydrogen into a metal grid and can result in material fatigue. Hydrogen embrittlement occurs when the metal surface, either through hydrogen corrosion or another chemical reaction in metal processing involving hydrogen, produces atomic hydrogen, which binds to the material more quickly than it does at the material surface diffusible H 2 molecules Strukturgt together. Part of the hydrogen is stored in the metal grid or accumulates at defects or at the grain boundary. Depending on the load of the respective object, eg by the initiation of tensile and / or load voltages, there is a risk of material failure.
  • the possible useful life of the substance used in the treatment process should be extended.
  • a treatment device for the one-step treatment of a metallic treatment article wherein the treatment comprises at least the pickling and the phosphating of the treatment article.
  • the treatment device according to the invention in particular a bath installation, preferably comprises a treatment container for receiving the treatment object and for receiving a flowable treatment substance, and a pumping device for exchanging at least a portion of the treatment substance, wherein at least a part of the treatment object, in particular the entire treatment object, of the treatment substance is flowed around, wherein the treatment substance is a phosphorus or phosphate-containing solution, in particular phosphoric acid, wherein the phosphorus or phosphate-containing solution on the one hand from water and the other from a Reaction substance consists of the reaction substance of phosphorus or a phosphate and an additional treatment effect improving substance, and a swirling device for stirring up in the treatment substance depositing impurities, in particular solid particles, wherein the swirling device at least one fluid supply device and
  • the treatment substance does not have to be exchanged and disposed of every 6-8 weeks, since the treatment device according to the invention provides a system structure in which the used chemistry is constantly cleaned.
  • the treatment device according to the invention provides a system structure in which the used chemistry is constantly cleaned.
  • the required number of changes of the treatment substance per year to less than 4 changes, especially to 2 or to less than 2 changes, to 1 or to less than 1 change, is reducible.
  • the treatment substance is replaced only when there is a predetermined concentration of dissolved iron in the treatment substance, wherein an exchange preferably takes place only at a dissolved iron concentration of more than 2%.
  • contaminants or impurities are prevented from depositing by the solution according to the invention and / or are removed from accumulations formed by deposits in connection with the pumping device and possibly the filter device.
  • the accumulations can be separated again by the swirling device, whereby the impurities can again be kept as suspended matter in the treatment substance.
  • the impurities can then be discharged or extracted from the receiving space by the introduction of portions of the treatment substance to the filter device.
  • the fluid conduit element forms a plurality of conduit sections which can be decoupled from one another at least functionally or fluidically by means of valve devices, wherein at least the majority of the conduit sections are in the region of the bottom of the treatment vessel T EP2016 / 076865 are arranged.
  • any portion of the treatment container which is arranged or formed closer to the bottom than to the opening formed on the upper side of the treatment container is to be regarded as the region of the bottom.
  • the fluid conduit element is formed as a component of the soil or in the soil and thus may be formed in sections or completely below the surface of the soil oriented towards the receiving space.
  • the fluid conduit element is at least partially formed less than 50cm, preferably less than 30cm and more preferably less than 10cm spaced from the bottom of the receiving space.
  • the outlet openings or individual outlet openings or the plurality of outlet openings or a minority of the outlet openings are preferably oriented downward, ie oriented in the direction of the floor or oriented to the side, ie in the direction of a wall or side wall of the receiving space, at a fluid line element arranged above the floor, or upwards, ie in the direction of the introduction opening of the receiving space, through which the treatment objects can be introduced into the receiving space. It is also conceivable that the outlet openings of different pipes are directed in different directions.
  • each outlet section or pipe or on individual line sections or pipes first outlet openings are provided, which are oriented in a first direction, and second outlet openings are provided which are oriented in a second direction, wherein the first direction and the second Direction are preferably oriented at least 10 "and preferably at least 20 ° and particularly preferably at least 45 ° or at least 60 ° or at least 90 ° or at least 120 ° or at least 150 ° or up to 180 ° different from each other third outlet openings are provided, which are oriented to the first outlet openings at an angle which is different from the angle between the first outlet openings and the second outlet openings, analogously, this may be true for fourth outlet openings and / or fifth outlet openings etc.
  • This embodiment is advantageous since the introduction of the vortex ungsfluids or the fluid, in particular air, can be directed in such a way that the turbulence generated by the fluidizing fluid dissolve the deposits effectively.
  • the line sections are formed by tubes, in particular made of stainless steel or alternatively copper, aluminum, iron and / or plastic, in particular with a tube diameter between 2mm and 12mm and preferably in a tube diameter between 3mm and 9mm and especially preferably in a pipe diameter between 4mm and 6mm, the pipes being coupled to the bottom of the treatment tank or are arranged thereon, wherein the tubes are connected to one another by means of at least one distributor unit, and wherein each valve device is preferably designed as a shut-off valve, in particular as a shut-off solenoid valve.
  • the outlet openings are preferably designed as holes, in particular holes, and preferably have a diameter between 0.5 mm and 8 mm, preferably a diameter between 1, 5 mm and 6 mm and particularly preferably a diameter between 2.5 mm and 4 mm, in particular exactly or substantially 3 mm, on.
  • the fluid supply device is designed to provide a gas which is at least 2 bar pressure, in particular air.
  • the air preferably consists of ambient air from the environment of the device according to the invention. This embodiment is advantageous since ambient air is available free of charge and, due to its low density, moves automatically through the treatment substance or moves out of the movement substance itself. As it traverses the treatment substance, the air causes a local displacement of the treatment substance, causing it to move, which could result in turbulence.
  • a filter device for filtering the treatment substance is provided according to a further preferred embodiment of the present invention, wherein filtering removes impurities from the treatment substance which have accumulated in the treatment substance.
  • a control device for operating the filter device and the swirling device is preferably provided.
  • the filter device and the swirling device can be operated at least temporarily as a function of one another.
  • This embodiment is advantageous because the interaction of the swirling device with the filter device allows the impurities to be very efficiently removed from the treatment substance.
  • the operation of the swirling device comprises, at least at times, the provision of the swirling fluid or fluid and the actuation of the valve device, wherein the valve devices can be actuated according to predetermined progressions, in particular at programmed time intervals. It is thus possible for individual, several, the plurality or all valve devices of the line element or individual line sections to be switched in such a way that they are fluidly connected through all with the open valve devices 16 076865 connected outlet openings for a preferred predetermined period of time, the fluidizing fluid is supplied to the treatment substance. However, it is also conceivable here for one or more valve devices to be connected in succession, in particular to be pulsed.
  • the individual valve devices are particularly preferably controlled, however, by means of a predetermined program and / or a preferably adjustable interval circuit and / or as a function of status data of the treatment substance detected by means of sensor device.
  • the swirling device is particularly preferably activated and / or deactivated as a result of the sensor data.
  • the sensor data may have, for example, data relating to the proportion of impurities in the bottom region of the device and / or in one or individual regions of the treatment container. Additionally or alternatively, it is conceivable that the swirling device can be activated and / or deactivated manually and / or by means of a remote control.
  • the proportion of the phosphorus or the phosphate in the reaction substance is at least 95% (volume percent).
  • the reaction substance particularly preferably contains no fractions of hydrochloric acid and sulfuric acid. This is advantageous because a very simple treatment of treatment objects is possible by the present invention. Essentially, the articles of treatment need only be dipped in the treatment substance, the treatment substance must act and dry after removal of the article of treatment from the bath.
  • a protective layer is formed after drying on the treatment objects by the high-purity phosphorus or the high-purity phosphate, so that they are protected over a longer period, in particular several weeks before further Ausbefall, this being without the required according to the prior art Passivation and subsequent phosphating takes place, and wherein in particular the resulting protective layer is far superior to the phosphating according to the prior art.
  • This solution is also advantageous because the treatment substance is incombustible, the use of the treatment substance does not exceed the MAK values (maximum workplace concentration) and no corrosive vapors are caused, which means that no extraction is required.
  • the treatment effect enhancement substance (s) used provides significant protection of the material and does not compromise weldability.
  • Yet another advantage is the versatility of the present invention. It can be used eg for pretreatment and post-treatment in hardening shops or it can be used to remove the oxide layer on aluminum. Furthermore, they can be avoided during the galvanic reworking of castings efflorescence. The savings on putty in the removal of casting skin is therefore considerable. Furthermore, eg hydraulic pipes and pipelines can be pickled directly on construction sites in a single operation, without a rinsing and neutralization would be required.
  • the treatment device according to the invention preferably also preferably effects the degreasing and / or derusting and / or descaling and / or preserving and / or descaling of the treatment article.
  • treatment objects can preferably be treated purely by way of example: metal parts, such as aluminum parts, iron parts, cast iron parts, wire, steel parts, copper parts or parts of alloys, polymer parts, such as plastic parts or rubber parts, etc., especially vehicle frames, pipes, machine parts, turbocharger parts, housing, car parts , Hydraulic parts, cast steel parts, turbine parts.
  • metal parts such as aluminum parts, iron parts, cast iron parts, wire, steel parts, copper parts or parts of alloys
  • polymer parts such as plastic parts or rubber parts, etc.
  • the percentages with regard to the invention apply as volume percent.
  • the percentages and temperatures in ° C with respect to the invention refer to the ambient pressure or normal pressure, if nothing different arises from the subject of the invention, and further, the information in ° C accordingly for Kelvin be valid.
  • those skilled in the art are not going to further explain the physical units of the invention with respect to the overall disclosure of the invention, but if one physical parameter should be modified, it will be apparent to those skilled in the art that the resulting changes in the other physical Adjust sizes accordingly, without departing from the scope of the invention.
  • a temperature control for controlling the temperature in the action container is provided vorhaltbaren treatment substance, wherein by means of the temperature control device, the temperature of the treatment substance is defined adjustable.
  • the preferable temperature of the treating substance is preferably higher than 0 e C, especially higher than or equal to 5 ° C, higher than or equal to 10 ° C, higher than or equal to 15 ° C, higher than or equal to 17 ° C, higher than or equal to 20 ° C, higher or equal to 25 ° C, higher than or equal to 30 ° C, higher than or equal to 35 ° C, higher than or equal to 37 ° C, higher than or equal to 40 ° C, preferably between 20 ° C and 60 ° C and most preferably between 30 ° and 50 ° C.
  • the temperature of the treatment substance is a heating of the treatment substance, but it is also conceivable that the temperature represents a cooling.
  • the treatment substance can be temporarily heated and temporarily cooled by the tempering device.
  • the tempering device is preferably designed as an electrical heating device, electrical cooling device and / or as a heat exchanger system.
  • the work flow can be controlled.
  • the acceleration factor can be 20: 20Cx6. This means that the subject of the treatment can be made stainless at 20 ° C treatment lasting 2 hours or by treatment at 40 ° C lasting 20 minutes.
  • a particularly preferred operating temperature range is 35 ° C to 45 ° C, this temperature range is advantageous because a suction is not necessary because no corrosive - or harmful to health vapors. However, it is conceivable that a suction is provided when e.g. the working space is extremely low or if the work space is not to be ventilated.
  • the phosphorus-containing and phosphate-containing solution preferably consists of fully descaled water and the reaction substance, the proportion of reaction substance to the proportion of deionized water being between 1: 4 and 1: 7, the proportion of reaction substance to the proportion of deionized water being preferred 1: 6, when the reaction substance is in a solid state or wherein the proportion of reaction substance to the proportion of deionized water is preferably 1: 5, when the reaction substance is in a liquid state.
  • reaction substance further no shares of fluorine, chlorine, bromine, iodine, lead, mercury and Selenium, so that the device of the invention works without harmful or environmentally harmful substances or substances.
  • the pumping device is preferably designed as a circulating pump and preferably causes a circulation of the treatment substance within the treatment container.
  • a pump device is provided for generating a weir flow.
  • One or more nozzles are preferably coupled to the pumping device, through which the treatment substance is dispensed, in particular, into treatment containers, in particular for bath circulation.
  • the treatment container is preferably executable in any size.
  • the treatment tank has an inside, i. on the side in contact with the treatment substance, a material or a mixture of materials which is not attacked by the treatment substance.
  • Preferred materials here include, among others, stainless steel, GVP, PVC.
  • GVP stainless steel
  • PVC polyvinyl styrene
  • a filter device for filtering the treatment substance wherein filtering removes impurities from the treatment substance which accumulate in the treatment substance.
  • This embodiment is advantageous because the treatment substance can be continuously or temporarily cleaned or treated in the treatment tank.
  • the supply device is designed to remove portions of the treatment substance from the treatment container, wherein the supply device connects a treatment substance removal means, in particular a conduit mouth, with the fluidization device and pressurizes the treatment substance by the provision device, in particular by more than 2 bar in that the swirling device can be supplied for introduction into the treatment substance portion remaining in the treatment container.
  • a treatment substance removal means in particular a conduit mouth
  • the fluidization device pressurizes the treatment substance by the provision device, in particular by more than 2 bar in that the swirling device can be supplied for introduction into the treatment substance portion remaining in the treatment container.
  • Treatment substance removal means formed as a mouth or opening or drain or suction opening. This is particularly preferred
  • Treatment substance removal means formed in the region of the bottom, in particular in the bottom of the treatment tank. This is preferred
  • Treatment substance removal means formed by a plurality of openings or mouths or suction openings, wherein the plurality of openings or mouths or suction openings are preferably coupled to each other functionally, in particular fluidly.
  • the plurality of openings or mouths or suction openings are preferably coupled to each other functionally, in particular fluidly.
  • the plurality of openings or mouths or suction openings are preferably coupled to each other functionally, in particular fluidly.
  • the treatment container is coupled to at least two receiving spaces, wherein a first receiving space is a buffer receiving space preferably formed below the processing container for receiving a certain amount of the treatment substance, and wherein a second receiving space is a temperature control space preferably formed laterally of the processing container is, wherein the temperature control device is at least partially disposed in the Temper michsraum.
  • the first recording space or buffer space may be e.g. serve to provide a desired volume of the treatment substance.
  • the first receiving space or the buffer space is used for receiving or depositing sediments.
  • the sediments may be e.g. Parts or particles that detach from the treatment objects during the treatment.
  • the tempering space is preferably arranged laterally next to the treatment tank, as this can provide a very good accessibility to the tempering device. Furthermore, however, it is alternatively also conceivable that the tempering device in the first receiving space or in the buffer space, i. below the treatment container, is formed or arranged. This embodiment is advantageous in that the individual portions of the treatment substance can reach different functional areas or receiving spaces and the main receiving space, without damage to devices formed or arranged in one or more receiving areas, such as the tempering device, being possible by collision with the subject of treatment ,
  • the treatment container is separated according to a still further preferred embodiment of the present invention by a wall of a collecting space for collecting over the wall flowing treatment substance, wherein the treatment substance collected in the collecting space by means of a conveyor, in particular by means of the pumping device, via a delivery line in the treatment container is insects.
  • a conveyor in particular by means of the pumping device, via a delivery line in the treatment container is insects.
  • This embodiment is advantageous since the particles accumulating on the surface of the treatment substance and detached from the treatment object and / or foam forming on the surface of the treatment substance and / or other material concentrations can be diverted out of the treatment tank and can preferably be fed to the filter device.
  • the pump device and the filter device form a constituent part of the delivery line, and the conveyed treatment substance is preferably conveyed through the filter device by means of or by means of the pumping device.
  • the pumping means causes the delivery of the treatment substance through the device and F at least partially a circulation of the treatment substance in the treatment vessel.
  • the delivery line or a delivery line is designed in such a way that a weir flow for discharging part of the treatment substance out of the treatment container and into the collection space can preferably be generated by the treatment substance conveyed back into the treatment container.
  • This embodiment is advantageous because by means of preferably a pumping device, the delivery of the treatment substance through the filter device, at least partially a circulation of the treatment substance in the treatment container and the creation of a Wehrströmung is effected.
  • a metering device for adjusting the composition of the treatment substance, wherein the treatment substance consists of a mixture of several components.
  • the metering device is indirectly coupled to one or more sensor devices directly or via a control device, the sensor devices preferably monitoring or analyzing the composition of the treatment substance and / or monitoring the volume or the remaining quantity or the filling level in the treatment container existing treatment substance allows or allow.
  • the metering device compensates losses by adding the appropriate amount of treatment substance lost, in particular evaporation and / or immersion losses are bleached out.
  • the addition of the components which form the treatment substance, in particular of deionized water, the reaction substance and the treatment effect improving substance, is preferably carried out by the metering device.
  • the addition of the components forming the treatment substance is preferably carried out in a fixed ratio, in particular in the ratio in which the individual components are also provided in the treatment container or in some other fixed ratio.
  • the treatment substance to be added is already added in the form of a finished mixture or finished solution.
  • the sensor device may preferably be used as a device for performing a titration, i. be designed for concentration determination.
  • concentration determination i. be designed for concentration determination.
  • the metering and introduction of substances into the treatment substance is effected partially, temporarily or always manually.
  • the proportion of reaction substance to the proportion of deionized water is between 1: 4 and 1: 7, wherein the proportion of reaction substance to the proportion of deionized water is preferably 1: 6, if the reaction substance in a solid state is mixed with the deionized water, or wherein the proportion of the reaction substance to the proportion of deionized water is preferably 1: 5, when the reaction substance is mixed in a liquid state with the deionized water.
  • the losses are also replaced in a fixed ratio of several substances.
  • the preferred substance (s) here is thus flowable, in particular liquid, or solid reaction substance (s), which are preferably mixed with a diluent substance, e.g. Water, especially desalted or distilled water or Vollentkalktem water (deionized water), is / are mixed.
  • a diluent substance e.g. Water, especially desalted or distilled water or Vollentkalktem water (deionized water
  • Preferred mixing ratios between the reaction substance and the diluting substance, in particular demineralized water are further hereby e.g. 1: 2; 1: 3, 1: 4; 1: 5; 1: 5.5; 1: 6; 1: 6.5; 1: 7.5; 1: 8; 1: 8.5; 1. 9
  • additional substances in particular for pickling degreasing and / or defoaming, to be added to the treatment substance.
  • the additional substance with about 0.5% to 10%, in particular with 1% to 5%, of the volume of the treatment substance of the treatment substance is buried.
  • demineralized water is preferred in this case, as this substantially or consistent surface quality is obtained on the treatment objects.
  • pickling remover is advantageous because by adding it to the treating substance, contaminants such as light fatty deposits, debris, oil, coal and graphite can be removed in the same operation.
  • the treatment substance is according to a particularly preferred embodiment of the present invention, a phosphorus or phosphate-containing solution, in particular phosphoric acid, wherein the phosphorus content or the phosphate content of the solution is preferably highly pure, i. has a purity of more than 95%, in particular more than 96%, 97%, 98%, 99% and preferably more than 99.5%. Due to the purity of the phosphorus content or the phosphate content of the treatment substance according to the invention, it has almost no impurities, so that a corresponding protective layer is formed on the treatment object.
  • the pH of the reaction substance is preferably substantially at 1, the density of the reaction substance is at a temperature of 20 ° C preferably at 1, 8 and the flash point of the reaction substance is preferably 280 ° C or preferably higher than 280 e C.
  • the treatment substance preferably comprises deionized water and, in addition to the demineralized water, it prefers a reaction substance in an amount of 1-10%, especially 3-5%, of the amount of VE -Wassers.
  • the exposure time ie the time that the treatment object in the treatment container is exposed to the treatment substance, is preferred 0.5 min. To 20 min. And more preferably 1 min. To 10 min.
  • the reaction substance here preferably consists of phosphoric acid and inhibitors.
  • the treatment substance has an additive substance for pickling degreasing or such an additive substance is added to a treatment substance
  • the etching agent additive preferably comprises an aqueous solution of nonionic biodegradable surfactants and inhibitors, in particular but-2-in-1 , 4-diol, and wherein the pickle degreaser additive is added with a volume of 0.5% to 7% of the volume of the phosphorus- or phosphate-containing solution or the treatment substance.
  • the treatment substance has an additional substance for defoaming, the defoamer additive preferably having triisobutyl phosphate and the defoamer addition of the treatment substance having a volume of from 0.01% to 5%, in particular with a volume of 0.1%. to 1%, the volume of the phosphorus- or phosphate-containing solution or the treatment substance or with a volume of 0.01% to 5%, in particular with a volume of 0.1% to 1%, of the volume of the offset with the pickle degreaser phosphorus - or phosphate-containing solution or the treatment substance is added.
  • the defoamer additive preferably having triisobutyl phosphate
  • the defoamer addition of the treatment substance having a volume of from 0.01% to 5%, in particular with a volume of 0.1%. to 1%, the volume of the phosphorus- or phosphate-containing solution or the treatment substance or with a volume of 0.01% to 5%, in particular with a volume of 0.1%
  • a control device controls the temperature control device such that the treatment substance is heated to a target temperature or a target temperature profile and / or wherein the control device controls the pumping device such that the treatment substance with a target flow rate or a target flow characteristic is promoted, and / or the control device controls the filter device such that the filtered portion of the treatment substance has a target purity, and / or the control device controls the metering device such that a target composition of the treatment substance is adjustable.
  • the treatment device one or more ölabscheide system / s, ultrasonic system / s, high-pressure system / s, turning and lifting device / s and / or Vollentkalktes-water supply system / e has.
  • a degreasing bath in particular for degreasing the articles of treatment with unusually high fat content, may be provided, in particular upstream of the treatment tank.
  • the treatment substance in the degreasing bath may preferably be heated to a temperature higher than the preferable operating temperature of the treatment substance in the treatment tank.
  • the temperature in the degreasing bath is preferably greater than 50.degree. C., in particular greater than 52.degree. C. and particularly preferably greater than or equal to 60.degree.
  • This embodiment is advantageous since only very heavily oiled or greased treatment objects can be introduced into a degreasing bath suitable for degreasing. This has considerable energy advantages, since the temperature of the preferably 50 ° C heated to above degreasing bath preferably does not have to be permanently or only temporarily effected. Furthermore, the formation of water vapor in the region of the treatment container of the treatment device according to the invention can be prevented if the temperature of the treatment substance is below a threshold temperature, in particular below 52 ° C., or is not heated above this threshold temperature.
  • the invention further relates to a treatment method for at least pickling and phosphating a, in particular metallic, treatment object.
  • the method according to the invention preferably comprises the steps of providing a treatment container for receiving at least one treatment article and receiving a flowable treatment substance, wherein no further treatment container is used for degreasing and phosphating, introducing the treatment substance into the treatment container and introducing the treatment article into the treatment container Treating substance at least partially filled treatment container for bringing the treatment object into contact with the treatment substance, wherein contact between the treatment substance and the treatment object causes at least pickling and phosphating of the treatment object, the treatment substance being a phosphorus- or phosphate-containing solution, in particular phosphoric acid, removing the subject of the treatment from the treatment container, the sac of the subject of treatment f the impurities imparted to the treating substance by means of a fluidizing means, wherein fluid is supplied to the treating substance by the fluidizing means to supply the impurities, supplying the treating substance containing the fluidized impurities to a filtering
  • the solution containing phosphorus or phosphate preferably consists first of water, in particular fully descaled water, and on the other hand of a reaction substance, wherein the reaction substance consists of phosphorus or a phosphate and an additional treatment effect improving substance, wherein the proportion of phosphorus or phosphate on the reaction substance is at least 95%, wherein the reaction substance in particular has no proportions of hydrochloric acid and sulfuric acid.
  • the treatment method according to the invention is advantageous because a closed circuit is created which does not require a rinsing process and thus does not require conveying the article into a sink. Furthermore, the method according to the invention is highly advantageous since, in particular in comparison with mechanical treatment methods, it enables a very thorough, gentle and rapid treatment of the subject of the treatment. This solution is also advantageous because the treatment substance is incombustible, the use of the treatment substance does not exceed the MAK values (maximum workplace concentration) and no corrosive vapors are caused, which means that no extraction is required.
  • MAK values maximum workplace concentration
  • a control device for operating the filter device and / or the swirling device is provided.
  • An operation of the filter device preferably takes place at least temporarily as a function of an operation of the swirling device or wherein an operation of the swirling device takes place at least temporarily as a function of an operation of the filter device.
  • the operation of the swirling device preferably at least temporarily comprises the provision of the fluid and the activation of the valve device.
  • the valve devices are controlled according to predetermined courses, in particular at programmed time intervals. This solution is advantageous because the impurities can be filtered out of the treatment substance very quickly or effectively.
  • the treatment articles remain more than 5 minutes, in particular more than 10 minutes and preferably between 20 minutes and 120 minutes, in particular between 30 minutes and 90 minutes, together with the treatment substance in the treatment container.
  • the process according to the invention particularly preferably has the effect that the treatment object is exposed to the treatment substance such that degreasing and / or descaling and / or preserving and / or decalcifying of the treatment object takes place in addition to the pickling and phosphating.
  • a non-porous protective layer is produced on the surface of the treatment article by means of the treatment substance, in particular by means of the reaction substance, with prevention of hydrogen embrittlement, the protective layer having a thickness of at least 2 ⁇ m and preferably of at least 3 ⁇ m.
  • the nonporous protective layer protects the subject of the treatment from oxygen and water, so that rusting is effectively prevented.
  • the protective layer in particular a phosphate layer, in particular an iron phosphate layer, is formed by the treatment method according to the invention, in particular after a drying time of 3 hours to 48 hours, in particular from 6 hours to
  • the resulting protective layer is preferably between 2 pm and
  • the protective layer particularly preferably has a thickness of from 2 ⁇ m to 10 ⁇ m, and preferably from 3 ⁇ m to 8 ⁇ m, and particularly preferably from 4 ⁇ m to 6 ⁇ m.
  • the protective layer preferably has no or essentially no pores and is therefore particularly preferably pore-free.
  • the protective layer is elastic and particularly preferably adapts
  • the protective layer preferably a high
  • Bending ability in particular of up to 180 ° or more than 180 ° (for example
  • the protective layer can be an excellent basis for another
  • Treatment in particular be a color treatment, which can be followed, for example, to the inventive method.
  • the protective layer preferably reacts neutral and does not chemically bond with hydraulic fluids. Further extremely important advantages of the method according to the invention are that no rusting of the treatment objects takes place through the protective layer and, during pickling, material removal of preferably less than 10 g / m 2, in particular less than 5 g / m 2, and particularly preferably less than or equal to 2.24 g / sqm is done.
  • the treatment method according to the invention preferably also has the step of tempering the treatment substance which can be pre-stored in the treatment container and / or the step of generating a flow of at least part of the treatment substance, wherein at least a part of the treatment object is flowed around by the treatment substance.
  • a tempering of the treatment substance vorhaltbaren in the treatment container by means of a temperature control device, wherein the temperature of the treatment substance is set defined by means of the temperature control device, and wherein by means of a pumping means, a flow for moving at least a portion of the treatment substance at least a part of the treatment object is flowed around by the treatment substance.
  • the treatment substance is filtered according to a further preferred embodiment of the present invention, wherein filtering removes impurities from the treatment substance which have accumulated in the treatment substance.
  • the treatment container is separated according to a further preferred embodiment of the present invention by a wall of a collecting space for collecting treatment substance flowing over a wall, wherein the treatment substance collected in the collecting space by means of a conveyor, in particular by means of the pumping device, fed back via a feed line in the treatment vessel becomes.
  • the pump device and the filter device form a Component of the delivery line and the conveyed treatment substance is conveyed by the pumping device through the filter device.
  • the delivery line is designed in such a way that through the treatment substance conveyed back into the treatment container, a weir flow is generated for discharging a part of the treatment substance out of the treatment container and into the collection space.
  • the composition of the treatment substance is controlled by means of a metering device, wherein the treatment substance consists of a mixture of several components.
  • the treatment substance is an additive for pickling degreasing and / or an additive substance for defoaming
  • the pickling agent additive preferably an aqueous solution of non-ionic biodegradable surfactants and inhibitors, in particular but-2-in-1, 4 and the pickle degreaser additive is added at a volume of 0.5% to 7% of the volume of the phosphorus- or phosphate-containing solution or treatment substance
  • the defoamer additive preferably comprises triisobutyl phosphate
  • the defoamer addition of the treatment substance has a volume of 0, 1% to 1% of the volume of the phosphorus- or phosphate-containing solution or with a volume of 0.1% to 1% of the volume of the treated with the pickling fat additive phosphorus or phosphate-containing solution or the treatment substance is added.
  • the temperature control device is controlled by means of a control device such that the treatment substance is heated to a target temperature or a target temperature profile and / or the pump device is controlled by the control device in such a way that the treatment substance is conveyed with a target flow velocity or a target flow characteristic is and / or by means of the control device, the filter device is controlled such that the filtered portion of the treatment substance has a target purity, and / or by means of the control device is the Controlled dosing device such that a target composition of the treatment substance is adjustable and / or by means of the control device, the swirling device, in particular the fluid supply device and / or the valve devices, in particular the fluid line element and / or the fluid supply device, controlled such that a turbulence or Aufwirbelung the in the treatment substance present, in particular settled, impurities, in particular solid particles, such as mud, in particular comprising metal particles, in particular rust particles, takes place.
  • a control device such that the treatment substance is heated to a target temperature or a target
  • the use of the words "substantially” preferably defines a deviation in the range of 1% -30%, in particular of 1% -20%, in particular of 1% -10, in all cases in which these words are used in the context of the present invention %, in particular from 1% -5%, in particular from 1% -2%, of the definition that would be given without the use of these words.
  • FIG. 1 shows a first illustration of a treatment device according to the invention in a passive state
  • FIG. 2 shows a second illustration of a treatment device according to the invention in an active state
  • Fig. 3 is a perspective view of another invention
  • Fig. 4 is a perspective view of yet another invention
  • FIG. 5 shows a further perspective illustration of the treatment device according to the invention shown in FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a detailed perspective view of part of the treatment device according to the invention shown in FIGS. 4 and 5;
  • FIG. 7 shows a first plan view of the treatment device according to the invention shown in FIGS. 4 to 6;
  • FIGS. 4 to 6 shows a second plan view of the treatment device according to the invention shown in FIGS. 4 to 6;
  • FIGS. 4 to 8 are perspective views of substantially the underside of the treatment device according to the invention shown in FIGS. 4 to 8;
  • FIGS. 4 to 9 shows a first schematic side view of the treatment device according to the invention shown in FIGS. 4 to 9;
  • FIGS. 4 to 9 shows a second schematic side view of the treatment device according to the invention shown in FIGS. 4 to 9;
  • Fig. 11 is a scanning electron micrograph of a steel sheet which has been treated by the method of the invention.
  • Fig. 13 shows an example of a swirling device, as according to the present
  • Invention is preferably provided in a treatment container according to one of the figures 1 to 10,
  • FIG. 14 the swirling device known from FIG. 13, is arranged purely by way of example in a treatment container, and
  • Fig. 15 is a side view of a device according to the invention with a vortex preferably arranged therein.
  • a treatment device 1 according to the invention is shown.
  • the treatment device 1 is used for treatment, in particular for degreasing, pickling, phosphating, descaling, preserving and de-rusting, one or more articles to be treated 2.
  • the article 2 to be treated is preferably introduced from above into a treatment container 4 of the treatment device 1.
  • the treatment container 4 is preferably at least partially and particularly preferably completely filled with a treatment substance 6.
  • a tempering device 8 for tempering, in particular for heating, the treatment substance 6 is preferably provided.
  • at least one pump device 10 is preferably provided for circulating the treatment substance 6 and / or for creating a weir flow 20 and / or for reclaiming treatment substance 6 that has emerged from the treatment container 4 back into the treatment container 4.
  • the treatment container 6 is separated by a wall 12 of a collecting space 14. Due to the flow created in the treatment tank 4, treatment liquid 6 exits the treatment tank 4 via the wall 12 and thus enters the catchment space 14. However, it is also conceivable that the treatment substance or liquid 6 can be introduced into the treatment area 2 by introducing the treatment object 2 Treatment chamber 4 undergoes such a displacement that a part of the treatment substance 6 emerges from the treatment container 4 via the wall 12.
  • the reference numeral 16 denotes a delivery line, by means of which the treatment substance 6 discharged from the treatment tank 4 is conveyed back into the treatment tank 4. In the region of the delivery line 16 or in the delivery line 16 or as part of the delivery line 16, a filter device 18 for filtering or processing the treatment substance 6 is preferably arranged.
  • the pumping device 10 or a further pumping device (not shown) in the course of the delivery line 16 arranged or formed.
  • a pumping filter device can be provided which either replaces a pumping device and / or a filter device or can be designed in addition thereto.
  • the treatment container 4 preferably has at least one main receiving space 22, a first secondary receiving space 24 and a second secondary receiving space 26.
  • the individual receiving spaces 22, 24, 26 are in this case, for example, by grids 27, in particular in each case a grid, separated from each other.
  • the grille 27 prevents the object of treatment 2 from entering one of the secondary receiving spaces 24, 26.
  • the reference numeral 28 denotes a nozzle, by means of which a flow of the treatment substance 6 can be generated.
  • FIG. 2 shows the representation known from FIG. 1, the treatment object 2 being arranged in the treatment container 4 in accordance with this illustration and thus being in contact with the treatment substance 6.
  • FIG. 3 shows a further embodiment variant of a treatment device 1 according to the invention, in particular for wire coil treatment.
  • the treatment device 1 shown in FIG. 3 has, by way of example, a receiving bag 40, which preferably carries a plurality of wire coils 39 to be treated.
  • the receiving bag 40 is arranged on a delivery parts 41, wherein preferably a plurality of receiving bag 40 and several delivery points 41 are provided.
  • the treatment device 1 preferably has a plurality of, in particular 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, or more, treatment baths 42.
  • a treatment 42 are preferably, in particular at the same time, a plurality, in particular 2, 3, 4, 5. 6, 7, 8, 9 or more, wire coils 39 at the same time introduced for treatment.
  • the reference numeral 43 denotes a preferably purely optional device, namely a fixing bath. It is conceivable here that a plurality of wire coils 39, in particular 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or more, can be introduced at the same time into a fixing bath 43. Furthermore, it is conceivable that a plurality of fixing baths 43 are provided.
  • the treated wire coils 39 can be arranged at a removal point 44 for removal.
  • the treated wire coils 39 are preferably conveyed to the respective removal point 44 with a transport device 45, in particular a dolly or a rail-guided gantry crane. Furthermore, several devices for supplying, regulating and controlling the treatment device 1 are preferably provided.
  • a pressure belt filter device 46 for example, a pressure belt filter device 46, a metering device 47, a VE water treatment device 48, a control device 49, a further pressure belt filter device 50, a storage tank for treatment tank 51 and a plurality of side channel compressor 52.
  • the metering device 47 is preferred automated and most preferably has a buffer tank with a volume of preferably more than 5m 3 , more preferably more than 10m 3 and most preferably more or exactly 20m 3 .
  • Fig. 4 shows a perspective view of a treatment device 1 according to the invention.
  • the treatment device 1 is preferably L-shaped, i. it comprises a treatment tank 4, wherein the treatment tank 4 has a first interior portion extending perpendicular to a second interior space portion.
  • an interior portion is longer than the other interior portion, which is also conceivable that the interior parts are the same length or are substantially the same length.
  • the illustrated design allows e.g. curved elements, such as pipes.
  • the treatment container 4 preferably has at least or exactly one wall 12, wherein an area into which the treatment objects to be treated are introduced is separated from a collecting space 14 by the wall 12.
  • the collecting space 14 is preferably used for collecting over the wall 12 from the treatment chamber exiting treatment substance.
  • the reference numeral 10 denotes a pumping device, in particular for generating a flow within the treatment substance to be introduced into the treatment space.
  • the reference numeral 18 denotes a filter device 18 for filtering or treating the treatment substance.
  • a movement or flow of the treatment substance is effected by means of nozzles 28a, 28b and 29a, 29b, 29c (see Fig. 5), from which the treatment substance conveyed by means of the pumping device 10 is pumped into the treatment space.
  • the housing 61 surrounds or houses the nozzles 29a-29c.
  • three rows with 2 nozzles 28a, 28b and three rows with three nozzles 29a, 29b, 29c are provided, wherein it is also conceivable that exactly or at least one nozzle 28 and / or 29 is provided.
  • the nozzles 28 are inclined to the nozzles 29 aligned, in particular aligned at right angles.
  • the reference numeral 60 designates a main suction line, by means of which the treatment substance is discharged from the treatment space via outlets 57a-57g (see FIG.
  • the discharged treatment substance is preferably processed by means of the filter device 18 and conveyed by means of the pumping device 10 via the nozzles 28 and 29 back into the treatment space.
  • the treatment apparatus 1 may preferably be dimensioned such that a footprint of 5100 mm ⁇ 3800 mm is required.
  • the treatment device 1 comprises a bath volume of substantially, up to, at least or exactly 14m 3 .
  • the useful volume of the treatment device 1 according to the invention is preferably 3400 mm ⁇ 3000 mm ⁇ 1500 mm and the height of the overflow to the upper edge is preferably 200 mm.
  • FIG. 5 shows a further view of the aforementioned embodiment of the treatment device 1 according to the invention.
  • the nozzles 29a-29c or the 3x3 nozzle arrangement are preferably accommodated in a pocket 61 in a wall of the treatment container 4. preferably not to disturb the useful area or not to affect.
  • the nozzles 28a-28b are also accommodated in a pocket in another wall of the treatment container 4 in order preferably not to disturb or impair the useful surface.
  • the pockets 61 are preferably provided with a not shown ramming protection to avoid damaging the internals.
  • a further filter device 19 is shown, wherein the further filter device 19 is preferably designed as a coarse filter.
  • the treatment substance to be treated is first aspirated from the treatment container, then fed to the further filter device 19, then passed through the pump 10, then passed through the filter device 18, which may be preferably designed as a bag filter, and then back via the nozzles 28, 29 conveyed into the treatment tank.
  • the illustration shows that the bottom of the treatment container 4 with respect to the horizontal inclined surface portions 53, 54, 55, 56 has.
  • the surface portions 53-54 and 55-56 are each arranged such that they form a linear contact area with each other in the region of a low point considered with respect to a vertical direction.
  • the contact region is preferably at a level below a contact region between the outer wall of the container extending in the vertical direction and the respective surface portion or bottom portion 53, 54.
  • the surface portions or base portions 53, 54 and 55, 56 thus preferably form channels through which the treatment substance and dirt particles are directed to one or more outlets.
  • the surface portions 53-56 are preferably with an inclination of 2 ° to 25 ° and more preferably with an inclination of 6 ° to 15 ° and most preferably aligned with an inclination of substantially or exactly 10 ° with respect to the horizontal.
  • the reference numeral 8 denotes a preferably provided temperature control device.
  • the tempering device 8 preferably has 8 electrical heating elements, in particular a 2 KW on.
  • the heating elements are preferably also accommodated in the pocket 61 in the wall in order not to disturb or impair the preferably required effective area.
  • Fig. 6 shows in particular a detailed representation of the pocket 61, in which the nozzles 29a-29c and the temperature control device 8 are preferably arranged.
  • FIG. 7 shows the first portion of a channel 62 resulting from the mutually inclined base portions 53, 54 and 55, 56 of the treatment container 4 and the resulting second portion 63 of the channel.
  • the channel preferably also extends into the collecting space 14.
  • outlets 57a-57f in particular a plurality of outlets, are provided for discharging or for aspirating the treatment substance out of the treatment space.
  • at least one outlet 57g for discharging or aspirating the treatment substance out of the collecting space 14 is preferably provided in the collecting space 14.
  • the outlets 57a-57g are preferably in fluid communication with the main suction line 61 via connecting lines.
  • a grating which preferably aligned horizontally or at right angles to the side walls of the treatment container 4 aligned the bottom 53, 54, 55, 56 of the treatment space superimposed, wherein the grate is spaced to the ground, in particular more than 20 mm and preferably more is spaced apart as 50 mm and more preferably more than 100 mm, wherein the grid is particularly preferably spaced at most 500 mm from the bottom of the treatment container.
  • the grille preferably performs the function of spacing a treatment object introduced into the treatment room from the floor of the treatment room, whereby particles detached from the treated treatment objects can accumulate below the treatment object and extraction of these particles is always possible.
  • the main suction line 60 shows the main suction line 60 and a part of the connection pipes 58a-58g through which the outlets 57a-57g are connected to the main suction pipe 60.
  • the total suction line preferably consisting of at least the connection tubes 58a-58g and the main line 60 is preferably designed to be removable. This is particularly advantageous for a cleaning of the individual parts of the Monabsaug Arthur.
  • FIG 9 shows a perspective view of the underside of the treatment apparatus 1 according to the invention. This illustration can be taken in particular from the connection pipes 58a-58g connected to the outlets and the main suction line.
  • FIGS. 10a and 10b show different side views of the treatment device 1 according to the invention shown in FIGS. 4 to 9.
  • Figures 1 1 and 12 each show a steel sheet, which has been treated by the method according to the invention, and thereby results in a closed surface structure consisting of deposited on the steel sheet phosphorus.
  • the scanning electron micrographs have been created by the Fraunhofer Institute with the specifics mentioned in the figures:
  • the swirling device 70 may in this case be formed as a fixed component of a treatment container 4 or be detachably connected to such a treatment container 4.
  • the swirling device 70 preferably comprises a fluid line element 74, which is preferably formed from one or more line sections 80a-80e.
  • the individual line sections 80a-80e can in this case be formed by lines, in particular hoses or pipes.
  • each line section 80a-80e has a multiplicity of outlet openings 76, through which a fluidizing fluid, which can be supplied to the fluid line element 74 via a fluid supply device 72, can exit or escape from the fluid line element 74 again.
  • the individual line sections are particularly preferably connected or coupled to a distributor device 84.
  • Each line section 80a-80e is preferably connected or coupled to a valve device 78, in particular a magnetic shut-off valve.
  • the valve devices 78 are each arranged in the fluid flow direction of the fluidization element guided by the fluidizing fluid between the distributor device 84 and the first outlet device 76.
  • a plurality of line sections 80a-80e are coupled to a common valve device 78 or a common valve device 78, in particular a shut-off valve, such as a magnetic shut-off valve, is provided for several line sections.
  • a control device 86 and / or pulse generator device 86 is preferably connected to the distributor device 84.
  • the control device 86 in this case preferably causes the opening and / or closing of one, several, plurality, or all of the valve devices 78, in particular shut-off valves 78.
  • the control device 86 preferably has a control valve device through which a fluid communication channel, by means of the control device 86 Verwirbelungsfluid is supplied, interrupted, limited or can be opened.
  • the fluid communication channel is, preferably formed on the one hand by the distributor unit 84 with the adjoining line sections 80a-80e and on the other hand by a line connection 73, in particular a hose communicating with a fluid supply device 72 communicating.
  • the fluid supply device 72 may also be connected directly to the control device 86 and / or the distributor unit 84.
  • the fluid supply device 72 is preferably a pressure fluid port of a compressed fluid source, such as a compressed gas port of a compressed gas source, in particular a compressed air connection of a compressed air source.
  • a compressed fluid source such as a compressed gas port of a compressed gas source, in particular a compressed air connection of a compressed air source.
  • This may be, for example, a compressor and / or a pressurized storage.
  • the swirling device 70 known from FIG. 13 and described purely by way of example is arranged in a treatment container 4 and thereby exemplarily forms the device according to the invention.
  • the treatment container 4 is bounded in this case in the longitudinal direction on the one hand by the Wehrwandung 12 and on the other hand by the rear wall 92.
  • In the width direction of the treatment vessel is bounded on the one hand by the first side wall 90 and on the other hand by the second side wall 91.
  • the bottom 82 of the treatment container 4 preferably has a discharge mouth 85, through which the treatment substance can be discharged from the main receiving space, in particular can be diverted or pumped off.
  • the Abiaufmündung 85 is preferably connected to the filter device 18 such that the discharged via the Abiaufmündung 85 treatment substance is supplied to the filter device or can be fed.
  • the weir wall 12 delimits the collecting space 14 into which the impurities stirred up by the swirling device 70 can be guided, with the treatment substance passing over the weir wall 12, over the discharge outlet 83 to the filter device 18 for filtering.
  • pipes in particular made of stainless steel, with a preferred diameter of between 4 mm and 6 mm, are preferably permanently installed on the tank bottom of the treatment plant. These tubes are preferably combined via a distributor unit.
  • each tube is provided with a shut-off valve, wherein it is alternatively conceivable that only the distributor unit is provided with a valve device, in particular a shut-off valve, such as a magnetic shut-off valve, so that individual partial areas or the entire area can be acted upon in the bath. That is, as needed, the fluidizing fluid can be selectively supplied to one or more tubes, whereby special flows or turbulences can be generated in the treatment substance.
  • a shut-off valve such as a magnetic shut-off valve
  • Verwirbelungsfluid under pressure in particular compressed air
  • the admitting, in particular blowing, of Verwirbelungsfluides, in particular the compressed air is preferably controlled by a timer valve and / or a control device 86 and can be uniform or pulsating, permanently or at programmed intervals or in response to detected sensor measurement data.
  • the filter device 18 or the installed filter system preferably runs with and removes the fluidized up dirt from the treatment substance.
  • FIG. 15 shows schematically the ascending fluidizing fluid, in particular the ascending air bubbles 88.
  • the treatment substance is fluidized.
  • impurities, in particular sludge are stirred up with the air bubbles out of the bottom region of the device according to the invention and conveyed upwards to the weir flow.
  • FIG. 15 shows a conduit 75 purely as an alternative to the conduit 73.
  • the conduit 75 may in this case be coupled to the treatment vessel 4 such that portions of the treatment substance can be removed from the treatment vessel 4.
  • the treatment substance fractions removed by means of the line 75 are then preferably supplied to the swirling device 70 by means of a pumping device (not shown).
  • the swirling fluid delivered by the swirling device 70 in this case to the treatment substance provided in the treatment container for swirling the treatment substance provided in the treatment container is thus the proportion of the treatment substance removed via the line 75.
  • the lead 75 may be e.g. be connected to the treatment substance removal means or the opening or mouth or suction opening 85.
  • the present invention can thus relate to a treatment device 1 for single-stage treatment of a metallic object 2, the treatment comprising at least the pickling and the phosphating of the article 2, wherein the treatment device 1 comprises at least the following devices: a treatment container 4 for receiving the metal object Treatment article 2 and for receiving a flowable treatment substance 6, and a pumping device 10 for exchanging at least a portion of the treatment substance 6, wherein at least a part of the treatment article 2, in particular the entire treatment article 2, is flowed around by the treatment substance 6, wherein the treatment substance 6 a phosphorus or phosphate Solution, in particular phosphoric acid, wherein the phosphorus- or phosphate-containing solution consists firstly of water and on the other hand of a reaction substance, wherein the reaction substance of phosphorus or a phosphate and an additional treatment effect improving substance, wherein the proportion of the phosphorus or the phosphate at the Reaction substance at least 95% vol. is, wherein the reaction substance in particular has no proportions of hydrochloric acid and sulfuric acid.
  • the present invention preferably relates to a treatment device 1 for single-stage treatment of a metallic treatment article 2, wherein the treatment comprises at least the pickling and the phosphating of the treatment article 2, wherein the treatment device 1 comprises at least the following devices: a treatment container 4 for receiving the treatment article 2 and for receiving a flowable treatment substance 6, a pumping device 10 for circulating at least a portion of the treatment substance 6, wherein at least a part of the treatment object 2, in particular the entire treatment object 2, is flowed around by the treatment substance 6, wherein the treatment substance 6 a phosphorus or phosphate-containing solution, in particular phosphoric acid, wherein the phosphorus or phosphate-containing solution consists of a water and on the other hand of a reaction substance, and a swirler 70 z in order to fluidize impurities depositing in the treatment substance, in particular solid particles, wherein the turbulizer 70 has at least one fluid supply device 72 and one fluid line element 74 with a plurality of outlet ports 76 for supplying a fluidizing fluid to the
  • Treatment device 48 VE water treatment device Subject of treatment

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Behandlungsvorrichtung (1) zur einstufigen Behandlung eines metallischen Behandlungsgegenstands (2), wobei die Behandlung zumindest das Beizen und das Phosphatieren des Behandlungsgegenstands (2) umfasst, wobei die Behandlungsvorrichtung (1) zumindest einen Behandlungsbehälter (4) zum Aufnehmen des Behandlungsgegenstands (2) und zum Aufnehmen einer fließfähigen Behandlungssubstanz (6), eine Pumpeinrichtung (10) zum Umwälzen von zumindest einem Anteil der Behandlungssubstanz (6), wobei zumindest ein Teil des Behandlungsgegenstands (2). insbesondere der gesamte Behandlungsgegenstand (2), von der Behandlungssubstanz (6) umströmt wird, wobei die Behandlungssubstanz (6) eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, ist, wobei die phosphor- oder phosphathaltige Lösung zum einen aus Wasser und zum anderen aus einer Reaktionssubstanz besteht, und eine Verwirbelungseinrichtung (70) zum Aufwirbeln von sich in der Behandlungssubstanz ablagernden Verunreinigungen, insbesondere Feststoffpartikel, umfasst, wobei die Verwirbelungseinrichtung (70) mindestens eine Fluidbereitstellungseinrichtung (72) und ein Fluidleitungselement (74) mit einer Vielzahl an Auslassöffnungen (76) zum Zuführen eines Verwirbelungsfluids zur Behandlungssubstanz (6) aufweist, und wobei das Verwirbelungsfluid durch die Fluidbereitstellungseinrichtung (72) dem Fluidleitungselement (74) mit einem Überdruck von insbesondere mehr als 2bar zuführbar ist.

Description

Behandlungsvorrichtung und Behandlungsverfahren mit Verwirbelungseinrichtung zum Beizen und Phosphatieren von Metallteilen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß Anspruch 1 auf eine Behandlungsvorrichtung zur einstufigen Behandlung von Gegenständen und gemäß Anspruch 12 auf ein Behandlungsverfahren zum zumindest Beizen und Phosphatieren eines metallischen Behandlungsgegenstands.
Bisherige Behandlungsanlagen zur Phosphatierung von Gegenständen erfordern eine Vielzahl von Arbeitsschritten, insbesondere 7 Arbeitsschritte, und weisen dafür eine Vielzahl an verschiedenen Bädern auf. Der Gegenstand wird dabei zunächst in ein erstes Bad eingelegt, in dem eine erste Flüssigkeit zum Entfetten des Gegenstands vorgesehen ist. Nach der Entfettung muss der Gegenstand aus dem ersten Bad heraus und in ein zweites Bad hinein gefördert werden. In dem zweiten Bad ist eine Spülflüssigkeit zum Spülen des Gegenstands vorgesehen. Nach dem Spülen wird der Gegenstand in ein drittes Bad gefördert. Das dritte Bad ist mit einer einem Salzsäure-/Schwefelsäuregemisch gefüllt. Nach der Salzsäure-/Schwefelsäurebehandlung wird der Gegenstand nacheinander in zwei weitere jeweils mit einer Spülflüssigkeit gefüllte Bäder zum Spülen des Gegenstands gefördert. Weiterhin wird der Gegenstand nach dem letzten Spülbad in ein Bad zum Passivieren gefördert. Nach dem Passivieren wird der Gegenstand phosphatiert und dann zum Trocknen an einen weiteren Ort gefördert. Bei einer solchen Anlage müssen nach ca. 6 bis 8 Wochen Produktionszeit die hochgiftigen und umweltschädlichen Chemikalien in den Entfettungsbädern und in den Behandlungsbädern komplett gewechselt werden, da die Chemikalien nach dieser Zeit abgenutzt sind und anfallender Schlamm aus den Bädern entfernt werden muss. Dies bedeutet einen Stillstand der Anlage und hohe Austausch- und Entsorgungskosten.
Es ist ersichtlich, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen zum einen sehr viel Platz benötigen, da sie sechs verschiedene Bäder bereitstellen müssen, und zum anderen sehr viele verschiedene chemische Substanzen in großen Mengen benötigen. Weiterhin erfordert das Fördern der Gegenstände von einem Bad zum nächsten sehr viel Zeit, entsprechende Transportanlagen und Bedienpersonal. Weiterhin sind die verwendeten Chemikalien giftig bzw. umweltschädlich, da z.B. Schwefelsäuren und Salzsäuren eingesetzt werden, wodurch entweder teure Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt werden müssen oder
l eine hohe Gefahr für das Personal und die Umwelt sowie die zumeist stählerne Hallekonstruktion besteht.
Ferner soll eine Wasserstoffversprödung der behandelten Werkstücke bzw. Behandlungsgegenstände verhindert werden. Eine Wasserstoffversprödung erfolgt gewöhnlich durch das Eindringen und Einlagern von Wasserstoff in ein Metallgitter und kann eine Materialermüdung zur Folge haben. Die Wasserstoffversprödung tritt auf, wenn auf der Metalloberfläche - entweder durch Wasserstoffkorrosion oder aber bei einer anderen chemischen Reaktion in der Metallverarbeitung, an der Wasserstoff beteiligt ist - atomarer Wasserstoff entsteht, der schneller an den Werkstoff gebunden wird, als er sich an der Werkstoffoberfläche zu nicht diffusionsfähigen H2-Molekülen zusammenfügt. Ein Teil des Wasserstoffs wird dabei in das Metallgitter eingelagert oder lagert sich an Fehlstellen oder an der Korngrenze an. Je nach Beanspruchung des jeweiligen Gegenstandes, z.B. durch die Einleitung von Zugeigen- und/oder -lastspannungen besteht die Gefahr eines Materialversagens.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Behandlungsvorrichtung und ein Behandlungsverfahren bereitzustellen, wobei durch die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung und das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren zumindest ein Nachteil und bevorzugt mehrere und besonders bevorzugt alle zuvor genannten Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Behandlungsanlagen zur Phosphatierung von Gegenständen vermieden werden sollen. Insbesondere soll die mögliche Nutzungsdauer der im Behandlungsverfahren verwendeten Substanz verlängert werden.
Die zuvor genannte Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Behandlungsvorrichtung zur einstufigen Behandlung eines metallischen Behandlungsgegenstands gelöst, wobei die Behandlung zumindest das Beizen und das Phosphatieren des Behandlungsgegenstands umfasst. Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung, insbesondere eine Badanlage, umfasst bevorzugt einen Behandlungsbehälter zum Aufnehmen des Behandlungsgegenstands und zum Aufnehmen einer fließfähigen Behandlungssubstanz, und eine Pumpeinrichtung zum Austausch von zumindest einem Anteil der Behandlungssubstanz, wobei zumindest ein Teil des Behandlungsgegenstands, insbesondere der gesamte Behandlungsgegenstand, von der Behandlungssubstanz umströmt wird, wobei die Behandlungssubstanz eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, ist, wobei die phosphor- oder phosphathaltige Lösung zum einen aus Wasser und zum anderen aus einer Reaktionssubstanz besteht, wobei die Reaktionssubstanz aus Phosphor oder einem Phosphat und einer zusätzlichen Behandlungseffektverbesserungssubstanz besteht, und eine Verwirbelungseinrichtung zum Aufwirbeln von sich in der Behandlungssubstanz ablagernden Verunreinigungen, insbesondere Feststoffpartikel, wobei die Verwirbelungseinrichtung mindesten eine Fluidbereitstellungseinrichtung und ein Fluidleitungselement mit einer Vielzahl an Auslassöffnungen zum Zuführen eines Verwirbelungsfluids zur Behandlungssubstanz aufweist, wobei das Verwirbelungsfluid durch die Fluidbereitstellungseinrichtung dem Fluidleitungselement mit einem Druck von mehr als l ,5bar oder 2bar, insbesondere mit mehr als 3bar oder mehr als 4bar oder mehr als 5bar oder mehr als 6bar oder mehr als 7bar oder mit bis zu 10bar oder mit bis zu 15bar oder mit bis zu 20bar, zuführbar ist.
Diese Lösung ist vorteilhaft, da keine giftigen oder umweltschädlichen Chemikalien verwendet werden. Ferner muss die Behandlungssubstanz nicht alle 6-8 Wochen ausgetauscht und entsorgt werden, da durch die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung ein Anlagenaufbau geschaffen wird, bei dem die benutzte Chemie ständig gereinigt wird. Durch Verdunstung und Verschleppung entstehende Verluste der Behandlungssubstanz sind durch das Zusetzen von Wasser und der Reaktionssubstanz nachdosierbar, wodurch es möglich ist, dass die erforderliche Anzahl an Wechsel der Behandlungssubstanz pro Jahr auf weniger als 4 Wechsel, insbesondere auf 2 oder auf weniger als 2 Wechsel, auf 1 oder auf weniger als 1 Wechsel, reduzierbar ist. Bevorzugt wird die Behandlungssubstanz erst dann ausgetauscht, wenn sich eine vorbestimmte Konzentration an gelöstem Eisen in der Behandlungssubstanz befindet, wobei ein Austausch bevorzugt erst bei einer Konzentration an gelöstem Eisen von mehr als 2% erfolgt. Ferner werden durch die erfindungsgemäße Lösung Schmutzstoffe bzw. Verunreinigungen, insbesondere Schlamm und/oder Metall- oder Rostpartikel, vor dem Ablagern gehindert und/oder aus durch Ablagerungen entstandenen Ansammlungen in Verbindung mit der Pumpeinrichtung und ggf. der Filtereinrichtung entfernt. Die Ansammlungen können dabei durch die Verwirbelungseinrichtung wieder vereinzelt werden, wodurch die Verunreinigungen wieder als Schwebstoffe in der Behandlungssubstanz vorgehalten werden können. Als Schwebstoffe können die Verunreinigungen, dann durch das Zuführen von Anteilen der Behandlungssubstanz zur Filtereinrichtung aus dem Aufnahmeraum ausgeschleust bzw. extrahiert werden.
Das Fluidleitungselement bildet gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mehrere mittels Ventileinrichtungen voneinander zumindest funktional oder fluidisch entkoppelbare Leitungsabschnitte aus, wobei zumindest die Mehrheit der Leitungsabschnitte im Bereich des Bodens des Behandlungsbehälters T EP2016/076865 angeordnet sind. Als Bereich des Bodens ist hierbei jeder Anteil des Behandlungsbehälters anzusehen, der näher am Boden als zu der oberseitig des Behandlungsbehälters ausgebildeten Öffnung angeordnet bzw. ausgebildet ist. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass das Fluidleitungselement als Bestandteil des Bodens oder in dem Boden ausgebildet ist und somit abschnittsweise oder vollständig unterhalb der zum Aufnahmeraum hin ausgerichteten Oberfläche des Bodens ausgebildet sein kann. Bevorzugt ist das Fluidleitungselement zumindest abschnittsweise weniger als 50cm bevorzugt weniger als 30cm und besonders bevorzugt weniger als 10cm vom Boden des Aufnahmeraums beabstandet ausgebildet. Bevorzugt sind die Auslassöffnungen oder einzelne Auslassöffnungen oder die Mehrzahl der Auslassöffnungen oder eine Minderheit der Auslassöffnungen bei einem oberhalb des Bodens angeordneten Fluidleitungselement nach unten, d.h. in Richtung des Bodens orientiert oder zur Seite, d.h. in Richtung einer Wand bzw. Seitenwand des Aufnahmeraums orientiert, oder nach oben, d.h. in Richtung Einbringöffnung des Aufnahmeraums, durch welche die Behandlungsgegenstände in den Aufnahmeraum einbringbar sind. Ferner ist denkbar, dass die Auslassöffnungen von verschiedenen Rohren in verschiedene Richtungen gerichtet sind. Ferner ist denkbar, dass je Leitungsabschnitt bzw. Rohr oder an einzelnen Leitungsabschnitten bzw. Rohren erste Auslassöffnungen vorgesehen sind, die in eine erste Richtung orientiert sind, und zweite Auslassöffnungen vorgesehen sind die in eine zweite Richtung orientiert sind, wobei die erste Richtung und die zweite Richtung bevorzugt um mindestens 10" und bevorzugt um mindestens 20° und besonders bevorzugt um mindestens 45° oder mindestens 60° oder mindestens 90° oder mindestens 120° oder mindestens 150° oder bis zu 180° voneinander abweichend orientiert sind. Zusätzlich ist denkbar, dass dritte Auslassöffnungen vorgesehen sind, die zu den ersten Auslassöffnungen in einem Winkel orientiert sind, der vom Winkel zwischen den ersten Auslassöffnungen und den zweiten Auslassöffnungen verschiedene ist. Analog kann dies für vierte Auslassöffnungen und/oder fünfte Auslassöffnungen etc. zutreffend sein. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Einbringung des Verwirbelungsfluids bzw. des Fluides, insbesondere Luft, derart gerichtet erfolgen kann, dass die durch das Verwirbelungsfluid erzeugten Verwirbelungen die Ablagerungen wirksam auflösen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Leitungsabschnitte durch Rohre, insbesondere aus Edelstahl oder alternativ aus Kupfer, Aluminium, Eisen und/oder Kunststoff ausgebildet, insbesondere mit einem Rohrdurchmesser zwischen 2mm und 12mm und bevorzugt in einem Rohrdurchmesser zwischen 3mm und 9mm und besonders bevorzugt in einem Rohrdurchmesser zwischen 4mm und 6mm, wobei die Rohre mit dem Boden des Behandlungsbehältnis gekoppelt sind oder daran angeordnet sind, wobei die Rohre mittels mindestens einer Verteilereinheit miteinander verbunden sind, und wobei jede Ventileinrichtung bevorzugt als Absperrventil, insbesondere als Absperrmagnetventil, ausgebildet ist.
Die Auslassöffnungen sind bevorzugt als Löcher, insbesondere Bohrungen, gestaltet und weisen bevorzugt einen Durchmesser zwischen 0,5mm und 8mm, bevorzugt einen Durchmesser zwischen 1 ,5mm und 6mm und besonders bevorzugt einen Durchmesser zwischen 2.5mm und 4mm, insbesondere genau oder im Wesentlichen 3mm, auf.
Die Fluidbereitstellungseinrichtung ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als zum Bereitstellen von einem unter mindestens 2bar Druck stehenden Gas, insbesondere Luft, ausgebildet. In dem Falle, in dem das Gas Luft ist, besteht die Luft bevorzugt aus Umgebungsluft aus der Umgebung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da Umgebungsluft kostenlos bereit steht und aufgrund ihrer geringen Dichte sich selbsttätig durch die Behandlungssubstanz hindurch bewegt bzw. aus der Bewegungssubstanz selbsttätig herausbewegt. Beim Durchqueren der Behandlungssubstanz bewirkt die Luft eine lokale Verdrängung der Behandlungssubstanz, wodurch diese bewegt wird, woraus Verwirbelungen resultieren könne.
Eine Filtereinrichtung zum Filtern der Behandlungssubstanz ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, wobei durch das Filtern Verunreinigungen aus der Behandlungssubstanz entfernt werden, die sich in der Behandlungssubstanz angereichert haben. Bevorzugt ist zusätzlich eine Steuerungseinrichtung zum Betrieb der Filtereinrichtung und der Verwirbelungseinrichtung vorgesehen. Besonders bevorzugt sind die Filtereinrichtung und die Verwirbelungseinrichtung zumindest zeitweise in Abhängigkeit voneinander betreibbar.
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch das Zusammenwirken der Verwirbelungseinrichtung mit der Filtereinrichtung sehr effizient die Verunreinigungen aus der Behandlungssubstanz entfernt werden können.
Der Betrieb der Verwirbelungseinrichtung umfasst gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zumindest zeitweise die Bereitstellung des Verwirbelungsfluids bzw. Fluides und die Ansteuerung der Ventileinrichtung, wobei die Ventileinrichtungen nach vorbestimmten Verläufen, insbesondere in programmierten Zeitabständen, ansteuerbar sind. Es ist somit möglich, dass einzelne, mehrere, die Mehrzahl oder alle Ventileinrichtungen des Leitungselements oder einzelner Leitungsabschnitte derart geschalten werden, dass durch alle mit den geöffneten Ventileinrichtungen fluidisch 16 076865 verbundenen Auslassöffnungen für einen bevorzugt vorgegebenen Zeitraum das Verwirbelungsfluid der Behandlungssubstanz zugeführt wird. Es ist hierbei jedoch ebenfalls denkbar, dass einzelne oder mehrere Ventileinrichtungen nacheinander geschaltet, insbesondere pulsierend geschaltet, werden. Besonders bevorzugt werden die einzelnen Ventileinrichtungen, jedoch mittels eines vorbestimmten Programms und/oder einer bevorzugt einstellbaren Intervallschaltung und/oder in Abhängigkeit von mittels Sensoreinrichtung erfasster Zustandsdaten der Behandlungssubstanz gesteuert. Es wird hierbei besonders bevorzugt die Verwirbelungseinrichtung infolge der Sensordaten aktiviert und/oder deaktiviert. Die Sensordaten können hierbei z.B. Daten bzgl. des Anteils der Verunreinigungen im Bodenbereich der Vorrichtung und/oder in einem oder einzelnen Bereichen des Behandlungsbehälters aufweisen. Zusätzlich oder alternativ ist denkbar, dass die Verwirbelungseinrichtung manuell und/oder mittels einer Fernbedienung aktivierbar und/oder deaktivierbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 95% (Volumenprozent). Besonders bevorzugt weist zudem die Reaktionssubstanz keine Anteile von Salzsäure und Schwefelsäure auf. Dies ist vorteilhaft, da durch die vorliegende Erfindung eine sehr einfache Behandlung von Behandlungsgegenständen möglich ist. Die Behandlungsgegenstände müssen im Wesentlichen nur in die Behandlungssubstanz eingetaucht werden, die Behandlungssubstanz muss einwirken und nach dem Herausnehmen des Behandlungsgegenstands aus dem Bad trocknen. Insbesondere wird durch den hochreinen Phosphor bzw. das hochreine Phosphat eine Schutzschicht nach dem Abtrocknen auf den Behandlungsgegenständen ausgebildet, so dass diese über einen längeren Zeitraum, insbesondere mehreren Wochen, vor einem weiteren Ausbefall geschützt sind, wobei dies ohne die gemäß dem Stand der Technik erforderliche Passivierung und anschließende Phosphatierung erfolgt, und wobei insbesondere die sich ergebende Schutzschicht gegenüber dem Phosphatieren gemäß dem Stand der Technik weitaus überlegen ist. Diese Lösung ist ferner vorteilhaft, da die Behandlungssubstanz unbrennbar ist, durch den Einsatz der Behandlungssubstanz keine MAK-Werte (Maximale Arbeitsplatz- Konzentration) überschritten werden und keine korrosiven Dämpfe bewirkt werden, wodurch keine Absaugung erforderlich ist.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass durch die verwendeten Behandlungseffektverbesserungssubstanz/en eine erhebliche Schonung des Materials bewirkt wird und die Schweißfähigkeit nicht beeinträchtigt wird. Noch ein weiterer Vorteil ist die vielfältige Verwendbarkeit der vorliegenden Erfindung. Sie kann z.B. für die Vor- und Nachbehandlung in Härtereien verwendet werden oder sie kann zur Entfernung der Oxidschicht auf Aluminium verwendet werden. Ferner können durch sie bei der galvanischen Nachbearbeitung von Gussteilen Ausblühungen vermieden werden. Die Ersparnis an Spachtel bei der Gusshautentfernung ist daher beträchtlich. Weiterhin können z.B. Hydraulikrohre und Rohrleitungen direkt auf Baustellen in einem einzigen Arbeitsgang gebeizt werden, ohne dass ein Nachspülen und Neutralisieren erforderlich wäre.
Besonders bevorzugt werden durch die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung neben dem Beizen und Phosphatieren des Behandlungsgegenstands bevorzugt ebenfalls das Entfetten und/oder Entrosten und/oder Entzundern und/oder Konservieren und/oder Entkalken des Behandlungsgegenstands bewirkt.
Als Behandlungsgegenstände können bevorzugt rein exemplarisch behandelt werden: Metallteile, wie Aluminiumteile, Eisenteile, Graugussteile, Draht, Stahlteile, Kupferteile oder Teile aus Legierungen, Polymerteile, wie Kunststoffteile oder Gummiteile, etc., insbesondere Fahrzeugrahmen, Rohre, Maschinenteile, Turboladerteile, Gehäuse, Autoteile, Hydraulikteile, gegossene Stahlteile, Turbinenteile.
Soweit sich aus dem Gegenstand dieser Erfindung nichts Anderes ergibt, so gelten die Prozentangaben hinsichtlich der Erfindung als Volumenprozent. Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass die Prozentangaben und Temperaturangaben in °C bezüglich der Erfindung sich auf den Umgebungsdruck bzw. Normaldruck beziehen, falls sich aus dem Gegenstand der Erfindung nichts Anderes ergibt, und des Weiteren können die Angaben in °C entsprechend auch für Kelvin gelten. Dem Fachmann sind die Angaben der Erfindung zu den physikalischen Einheiten im Hinblick auf die Gesamtoffenbarung der Erfindung jedoch nicht weiter zu erläutern, falls jedoch ein physikalischer Parameter abgewandelt werden sollte, so ist es für den Fachmann ersichtlich, dass sich die dadurch ergebenden Änderungen der anderen physikalischen Größen entsprechend anpassen, ohne dabei den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei eine Temperierungseinrichtung zum Temperieren der in dem Handlungsbehälter vorhaltbaren Behandlungssubstanz vorgesehen ist, wobei mittels der Temperierungseinrichtung die Temperatur der Behandlungssubstanz definiert einstellbar ist.
Die bevorzugte Temperatur der Behandlungssubstanz ist bevorzugt höher als 0eC, insbesondere höher oder gleich 5°C, höher oder gleich 10°C, höher oder gleich 15°C, höher oder gleich 17°C, höher oder gleich 20°C, höher oder gleich 25°C, höher oder gleich 30°C, höher oder gleich 35°C, höher oder gleich 37°C, höher oder gleich 40°C, bevorzugt zwischen 20°C und 60°C und besonders bevorzugt zwischen 30° und 50°C. Bevorzugt stellt die Temperierung der Behandlungssubstanz eine Erwärmung der Behandlungssubstanz dar, wobei jedoch ebenfalls denkbar ist, dass die Temperierung eine Abkühlung darstellt. Weiterhin ist denkbar, dass durch die Temperierungseinrichtung die Behandlungssubstanz zeitweise erwärmbar und zeitweise abkühlbar ist. Die Temperierungseinrichtung ist bevorzugt als elektrische Heizeinrichtung, elektrische Kühleinrichtung und/oder als Wärmetauschersystem ausgebildet. In Abhängigkeit von der Temperatur der Behandlungssubstanz kann der Arbeitsablauf gesteuert werden. Rein beispielhaft kann bei der Entfettung von Rost der Beschleunigungsfaktor 20:20Cx6 betragen. Dies bedeutet, dass der Behandlungsgegenstand bei einer bei 20'C erfolgenden Behandlung, die 2 Std. dauert, oder mittels einer Behandlung bei 40*0, die 20 Minuten dauert rostfrei gemacht werden kann.
Ein besonders bevorzugter Betriebstemperaturbereich liegt bei 35°C bis 45°C, dieser Temperaturbereich ist vorteilhaft, da eine Absaugung nicht nötig ist, da keine korrosiven - oder gesundheitsschädlichen Dämpfe entstehen. Es ist jedoch denkbar, dass eine Absaugung vorgesehen wird, wenn z.B. der Arbeitsraum extrem niedrig ist oder wenn der Arbeitsraum nicht zu belüften ist.
Bevorzugt besteht die phosphor- und phosphathaltige Lösung aus vollentkalktem Wasser und der Reaktionssubstanz, wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE- Wasser zwischen 1 :4 und 1 :7 liegt, wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1 :6 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz in einem festen Zustand vorliegt oder wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1:5 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz in einem flüssigen Zustand vorliegt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Reaktionssubstanz ferner keine Anteile von Fluor, Chlor, Brom, Jod, Blei, Quecksilber und Selen auf, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne gesundheitsschädliche bzw. umweltschädliche Stoffe bzw. Substanzen arbeitet.
Die Pumpeinrichtung ist bevorzugt als Umwälzpumpe ausgebildet und bewirkt bevorzugt eine Umwälzung der Behandlungssubstanz innerhalb des Behandlungsbehälters. Es ist jedoch alternativ oder zusätzlich vorstellbar, dass eine Pumpeinrichtung zum Erzeugen einer Wehrströmung vorgesehen ist. Bevorzugt sind mit der Pumpeinrichtung eine oder mehrere Düsen gekoppelt, durch welche die Behandlungssubstanz insbesondere in Behandlungsbehälter, insbesondere zur Badumwälzung, ausgegeben wird.
Der Behandlungsbehälter ist bevorzugt in jeder beliebigen Größe ausführbar. Besonders bevorzugt weist der Behandlungsbehälter innenseitig, d.h. auf der mit der Behandlungssubstanz in Kontakt stehenden Seite ein Material oder eine Materialmischung auf, die von der Behandlungssubstanz nicht angegriffen wird. Bevorzugte Materialien sind hierbei neben anderen z.B.: Edelstahl, GVP, PVC. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass nicht nur die mit der Behandlungssubstanz in Kontakt stehende Oberfläche des Behandlungsbehälters aus einem solchen Material besteht, sondern dass ebenfalls zusätzliche Elemente des Behandlungsbehälters, insbesondere der gesamte Behandlungsbehälter, aus einem solchen Material oder Materialgemisch besteht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Fittereinrichtung zum Filtern der Behandlungssubstanz vorgesehen, wobei durch das Filtern Verunreinigungen aus der Behandlungssubstanz entfernt werden, die sich in der Behandlungssubstanz anreichern. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Behandlungssubstanz in dem Behandlungsbehälter kontinuierlich oder zeitweise gereinigt bzw. aufbereitet werden kann.
Die Bereitstellungseinrichtung ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Entnehmen von Anteilen der Behandlungssubstanz aus dem Behandlungsbehälter ausgebildet, wobei die Bereitstellungseinrichtung ein Behandlungssubstanzentnahmemittel, insbesondere eine Leitungsmündung, mit der Verwirbelungseinrichtung verbindet und die Behandlungssubstanz von der Bereitstellungseinrichtung druckbeaufschlagt, insbesondere mit mehr als 2 bar, der Verwirbelungseinrichtung zum Einbringen in den im Behandlungsbehälter verbleibenden Behandlungssubstanzanteil zuführbar ist. Bevorzugt ist das 16 076865
Behandlungssubstanzentnahmemittel als eine Mündung oder Öffnung oder Abfluss oder Absaugöffnung ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das
Behandlungssubstanzentnahmemittel im Bereich des Bodens, insbesondere im Boden, des Behandlungsbehälters ausgebildet. Bevorzugt wird das
Behandlungssubstanzentnahmemittel durch eine Vielzahl an Öffnungen oder Mündungen oder Absaugöffnungen gebildet, wobei die Vielzahl an Öffnungen oder Mündungen oder Absaugöffnungen bevorzugt miteinander funktional, insbesondere fluidisch, gekoppelt sind. Bevorzugt ist die Vielzahl der Öffnungen oder Mündungen oder Absaugöffnungen
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Behandlungsbehälter mit mindestens zwei Aufnahmeräumen gekoppelt, wobei ein erster Aufnahmeraum ein bevorzugt unterhalb des Behandlungsbehälters ausgebildeter Pufferaufnahmeraum zum Aufnehmen einer bestimmten Menge der Behandlungssubstanz ist, und wobei ein zweiter Aufnahmeraum ein bevorzugt seitlich von dem Behandlungsbehälter ausgebildeter Temperierungsraum ist, wobei die Temperierungseinrichtung zumindest teilweise in dem Temperierungsraum angeordnet ist. Der erste Aufnahmeraum bzw. der Pufferraum kann z.B. zum Vorhalten eines gewünschten Volumens der Behandlungssubstanz dienen. Weiterhin ist denkbar, dass der erste Aufnahmeraum bzw. der Pufferraum zur Aufnahme bzw. zur Ablagerung von Sedimenten dient. Die Sedimente können hierbei z.B. Teile oder Partikel sein, die sich von den Behandlungsgegenständen während der Behandlung ablösen. Der Temperierungsraum ist bevorzugt seitlich neben dem Behandlungsbehälter angeordnet, da dadurch eine sehr gute Zugänglichkeit zu der Temperierungseinrichtung geschaffen werden kann. Ferner ist jedoch alternativ ebenfalls denkbar, dass die Temperierungseinrichtung in dem ersten Aufnahmeraums bzw. in dem Pufferraums, d.h. unterhalb des Behandlungsbehälters, ausgebildet bzw. angeordnet wird. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die einzelnen Anteile der Behandlungssubstanz in unterschiedliche Funktionsbereiche bzw. Aufnahmeräume und den Hauptaufnahmeraum gelangen können, ohne dass eine Beschädigung von in einem oder mehreren Aufnahmebereichen ausgebildeten oder angeordneten Einrichtungen, wie der Temperierungseinrichtung, durch einen Zusammenstoß mit dem Behandlungsgegenstand möglich ist.
Der Behandlungsbehälter ist gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine Wandung von einem Auffangraum zum Auffangen von über die Wandung fließender Behandlungssubstanz getrennt, wobei die in dem Auffangraum aufgefangene Behandlungssubstanz mittels einer Fördereinrichtung, insbesondere mittels der Pumpeinrichtung, über eine Förderleitung in den Behandlungsbehälter zurückförderbar ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die sich auf der Oberfläche der Behandlungssubstanz ansammelnden und von dem Behandlungsgegenstand abgelösten Partikel und/oder sich auf der Oberfläche der Behandlungssubstanz bildender Schaum und/oder sonstige Materialkonzentrationen aus dem Behandlungsbehälter ausleitbar sind und bevorzugt der Filtereinrichtung zuführbar sind.
Die Pumpeinrichtung und die Filtereinrichtung bilden gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Bestandteil der Förderleitung aus und die geförderte Behandlungssubstanz wird bevorzugt von der bzw. mittels der Pumpeinrichtung durch die Filtereinrichtung hindurch gefördert. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch diese Anordnung die Pumpeinrichtung die Förderung der Behandlungssubstanz durch die Fi Herein richtung hindurch und zumindest teilweise eine Umwälzung der Behandlungssubstanz in dem Behandlungsbehälter bewirkt.
Die bzw. eine Förderleitung ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung derart gestaltet, dass bevorzugt durch die zurück in den Behandlungsbehälter geförderte Behandlungssubstanz eine Wehrströmung zum Ausleiten eines Teils der Behandlungssubstanz aus dem Behandlungsbehälter heraus und in den Auffangraum hinein erzeugbar ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da mittels bevorzugt einer Pumpeinrichtung die Förderung der Behandlungssubstanz durch die Filtereinrichtung hindurch, zumindest teilweise eine Umwälzung der Behandlungssubstanz in dem Behandlungsbehälter und die Schaffung einer Wehrströmung bewirkbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Dosiereinrichtung zum Anpassen der Zusammensetzung der Behandlungssubstanz vorgesehen, wobei die Behandlungssubstanz aus einer Mischung mehrerer Komponenten besteht. Bevorzugt ist die Dosiereinrichtung mit einer oder mehreren Sensoreinrichtungen direkt oder über eine Steuerungseinrichtung indirekt gekoppelt, wobei die Sensoreinrichtungen bevorzugt eine Überwachung bzw. Analyse der Zusammensetzung der Behandlungssubstanz und/oder eine Überwachung des Volumens bzw. der verbleibende Menge bzw. der Füllhöhe an in dem Behandlungsbehälter vorhandener Behandlungssubstanz ermöglicht bzw. ermöglichen. Die Dosiereinrichtung bewirkt insbesondere den Ausgleich von Verlusten durch Zusetzung der entsprechenden Menge an verlorener Behandlungssubstanz, insbesondere werden Verdunstungs- und/oder Tauchverluste ausgeblichen. Bevorzugt erfolgt durch die Dosiereinrichtung die Zusetzung der die Behandlungssubstanz bildenden Komponenten, insbesondere von VE-Wasser, der Reaktionssubstanz und der Behandlungseffektverbesserungssubstanz. Die Zusetzung der die Behandlungssubstand bildenden Komponenten erfolgt bevorzugt in einem festen Verhältnis, insbesondere in dem Verhältnis, in dem die einzelnen Komponenten auch in dem Behandlungsbehälter vorgesehen sind oder in einem sonstigen festen Verhältnis. Weiterhin ist denkbar, dass die zuzusetzende Behandlungssubstanz bereits in Form einer fertigen Mischung bzw. fertigen Lösung zugesetzt wird.
Die Sensoreinrichtung kann bevorzugt als eine Vorrichtung zum Durchführen einer Titration, d.h. zur Konzentrationsbestimmung ausgebildet sein. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Dosierung und Einbringung von Substanzen in die Behandlungssubstanz teilweise, zeitweise oder stets manuell bewirkt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser zwischen 1 :4 und 1 :7, wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1 :6 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz in einem festen Zustand mit dem VE-Wasser vermischt wird oder wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1 :5 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz in einem flüssigen Zustand mit dem VE-Wasser vermischt wird.
Bevorzugt werden die Verluste ebenfalls in einem festen Verhältnis mehrerer Substanzen ersetzt. Die bevorzugte Substanz/en ist/sind hierbei somit fließfähige, insbesondere flüssige, oder feste Reaktionssubstanz/en, die bevorzugt mit einer Verdünnungssubstanz, wie z.B. Wasser, insbesondere entsalztem bzw. destilliertem Wasser oder vollentkalktem Wasser (VE-Wasser), vermischt wird/werden. Bevorzugte Mischverhältnisse zwischen der Reaktionssubstanz zu der Verdünnungssubstanz, insbesondere VE-Wasser, sind hierbei ferner z.B. 1 :2; 1 :3, 1 :4; 1 :5; 1 :5,5; 1 :6; 1 :6,5; 1 :7,5; 1 :8; 1 :8,5; 1:9.
Bevorzugt erfolgt automatisch oder manuell in Abhängigkeit von durch die Sensoren erzeugten Werten eine Beimischung einer Mischung oder Lösung aus einer oder mehrerer Zusatzsubstanzen, insbesondere einer oder mehrerer Flüssigkeiten, insbesondere VE- Wasser, und/oder einem oder mehreren bevorzugt löslichen Additiven, zu der Behandlungssubstanz. Ferner ist denkbar, dass eine Zusatzsubstanz, insbesondere zum Beizentfetten und/oder zum Entschäumen, der Behandlungssubstanz zugegeben wird. Bevorzugt wird die Zusatzsubstanz mit ca. 0,5% bis 10%, insbesondere mit 1 % bis 5%, des Volumens der Behandlungssubstanz der Behandlungssubstanz beigesetzt. Die Verwendung von VE-Wasser ist hierbei bevorzugt, da dadurch im Wesentlichen bzw. gleichbleibende Oberflächenqualität auf den Behandlungsgegenständen erhalten wird.
Die Verwendung eines Beizentfetters ist vorteilhaft, da durch dessen Zugabe zu der Behandlungssubstanz Verunreinigungen, wie leichte Verfettungen, Schmutzteile, Öl, Kohle und Graphit im gleichen Arbeitsgang entfernt werden können.
Die Behandlungssubstanz ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, wobei der Phosphoranteil oder der Phosphatanteil der Lösung bevorzugt hochrein ist, d.h. eine Reinheit von mehr als 95%, insbesondere von mehr als 96%, 97%, 98%, 99% und bevorzugt von mehr als 99,5% aufweist. Aufgrund der Reinheit des Phosphoranteils oder des Phosphatanteils der erfindungsgemäßen Behandlungssubstanz weist diese nahezu keine Verunreinigungen auf, so dass eine entsprechende Schutzschicht auf dem Behandlungsgegenstand ausgebildet wird.
Der pH-Wert der Reaktionssubstanz liegt bevorzugt im Wesentlichen bei 1 , die Dichte der Reaktionssubstanz liegt bei einer Temperatur von 20°C bevorzugt bei 1 ,8 und der Flammpunkt der Reaktionssubstanz liegt bevorzugt bei 280°C oder bevorzugt höher als 280eC.
Im Falle von Behandlungsgegenständen die Aluminium aufweisen oder aus Aluminium bestehen, weist die Behandlungssubstanz bevorzugt VE-Wasser auf und bevorzugt zusätzlich zu dem VE-Wasser eine Reaktionssubstanz in einer Menge von 1-10 %, insbesondere von 3-5%, der Menge des VE-Wassers. Bei einer Badtemperatur von 40"C bis 45°C, d.h. wenn die Behandlungssubstanz auf eine Temperatur von 40°C bis 45°C temperiert ist, beträgt die Expositionszeit, d.h. die Zeit, die der Behandlungsgegenstand in dem Behandlungsbehälter der Behandlungssubstanz ausgesetzt ist, bevorzugt 0,5 Min. bis 20 Min. und besonders bevorzugt 1 Min. bis 10 Min. Die Reaktionssubstanz besteht hierbei bevorzugt aus Phosphorsäure und Inhibitoren. Die Behandlungssubstanz weist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Zusatzsubstanz zum Beizentfetten auf oder es wird einer Behandlungssubstanz eine solche Zusatzsubstanz zugesetzt, wobei der Beizentfetterzusatz bevorzugt eine wässrige Lösung aus nicht ionogenen biologisch abbaubaren Tensiden und Inhibitoren, insbesondere But-2-in-1, 4-diol, aufweist und wobei der Beizentfetterzusatz mit einem Volumen von 0,5% bis 7% des Volumens der phosphor- oder phosphathaltige Lösung bzw. der Behandlungssubstanz zugesetzt ist.
Die Behandlungssubstanz weist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Zusatzsubstanz zum Entschäumen auf, wobei der Entschäumerzusatz bevorzugt Triisobuttylphosphat aufweist und wobei der Entschäumerzusatz der Behandlungssubstanz mit einem Volumen von 0,01 % bis 5%, insbesondere mit einem Volumen von 0,1% bis 1 %, des Volumens der phosphor- oder phosphathaltige Lösung bzw. der Behandlungssubstanz oder mit einem Volumen von 0,01% bis 5%, insbesondere mit einem Volumen von 0,1% bis 1 %, des Volumens der mit dem Beizentfetterzusatz versetzten phosphor- oder phosphathaltige Lösung bzw. der Behandlungssubstanz zugesetzt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, wobei die Steuerungseinrichtung die Temperierungseinrichtung derart steuert, dass die Behandlungssubstanz auf eine Zieltemperatur oder einen Zieltemperaturverlauf temperiert wird und/oder wobei die Steuerungseinrichtung die Pumpeinrichtung derart steuert, dass die Behandlungssubstanz mit einer Zielströmungsgeschwindigkeit oder einer Zielströmungscharakteristik gefördert wird, und/oder die Steuerungseinrichtung die Filtereinrichtung derart steuert, dass der gefilterte Anteil der Behandlungssubstanz eine Zielreinheit aufweist, und/oder die Steuerungseinrichtung die Dosiereinrichtung derart steuert, dass eine Zielzusammensetzung der Behandlungssubstanz einstellbar ist.
Weiterhin ist denkbar, dass gemäß einer weiteren Ausführungsform oder mehrerer weiterer Ausführungsformen die Behandlungsvorrichtung ein oder mehrere ölabscheide-System/e, Ultraschall-System/e, Hochdruck-System/e, Dreh- und Hebeeinrichtung/en und/oder Vollentkalktes-Wasser-Versorgungssystem/e aufweist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Entfettungsbad, insbesondere zum Entfetten der Behandlungsgegenstände mit ungewöhnlich hohem Fettanteil vorgesehen, insbesondere dem Behandlungsbehälter vorgeschaltet, sein. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Behandlungssubstanz in dem Entfettungsbad bevorzugt auf eine Temperatur erhitzt werden kann, die höher als die bevorzugte Betriebstemperatur bzw. Behandlungstemperatur der Behandlungssubstanz in dem Behandlungsbehälter ist. Bevorzugt ist die Temperatur in dem Entfettungsbad größer 50°C, insbesondere größer als 52°C und besonders bevorzugt größer oder gleich 60°C. Diese Ausgestaltungsform ist vorteilhaft, da lediglich sehr stark verölte oder eingefettete Behandlungsgegenstände in ein zur Entfettung geeignet temperiertes Entfettungsbad eingebracht werden können. Dies hat erhebliche energetische Vorteile, da die Temperierung des auf bevorzugt mehr als 50°C erhitzten Entfettungsbads bevorzugt nicht dauerhaft bzw. nur zeitweise bewirkt werden muss. Ferner kann die Bildung von Wasserdampf im Bereich des Behandlungsbehälters der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung verhindert werden, wenn die Temperatur der Behandlungssubstanz unter einer Schwellentemperatur, insbesondere unter 52°C, ist bzw. nicht über diese Schwellentemperatur erhitzt wird.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Behandlungsverfahren zum zumindest Beizen und Phosphatieren eines, insbesondere metallischen, Behandlungsgegenstands. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt die Schritte des Bereitstellens eines Behandlungsbehälters zum Aufnehmen mindestens eines Behandlungsgegenstands und zum Aufnehmen einer fließfähigen Behandlungssubstanz, wobei kein weiterer Behandlungsbehälter zum Entfetten und Phosphatieren verwendet wird, des Einbringens der Behandlungssubstanz in den Behandlungsbehälter und des Einbringens des Behandlungsgegenstands in den mit der Behandlungssubstanz zumindest teilweise gefüllten Behandlungsbehälter zum in Kontakt bringen des Behandlungsgegenstands mit der Behandlungssubstanz, wobei durch den Kontakt zwischen der Behandlungssubstanz und dem Behandlungsgegenstand zumindest eine Beizung und Phosphatierung des Behandlungsgegenstands bewirkt wird, wobei die Behandlungssubstanz eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, ist, des Entnehmens des Behandlungsgegenstands aus dem Behandlungsbehälter, des Aufwirbeins von durch den Behandlungsgegenstand auf die Behandlungssubstanz übertragene Verunreinigungen mittels einer Verwirbelungseinrichtung, wobei zum Verwirbeln der Verunreinigungen ein Fluid durch die Verwirbelungseinrichtung der Behandlungssubstanz zugeführt wird, des Zuführens der mit den aufgewirbelten Verunreinigungen versehenen Behandlungssubstanz zu einer Filtereinrichtung, des Herausfilterns der Verunreinigungen aus den Behandlungssubstanzanteilen, die der Filtereinrichtung zugeführt werden, des erneuten Einbringens des Behandlungsgegenstands in den mit der Behandlungssubstanz zumindest teilweise gefüllten Behandlungsbehälter zum in Kontakt bringen des Behandlungsgegenstands mit der gefilterten Behandlungssubstanz oder des Einbringens eines weiteren Behandlungsgegenstands in den mit der Behandlungssubstanz zumindest teilweise gefüllten Behandlungsbehälter zum in Kontakt bringen des Behandlungsgegenstands mit der gefilterten Behandlungssubstanz.
Bevorzugt besteht die phosphor- oder phosphathaltige Lösung zum einen aus Wasser, insbesondere vollentkalktem Wasser, und zum anderen aus einer Reaktionssubstanz, wobei die Reaktionssubstanz aus Phosphor oder einem Phosphat und einer zusätzlichen Behandlungseffektverbesserungssubstanz besteht, wobei der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 95% beträgt, wobei die Reaktionssubstanz insbesondere keine Anteile von Salzsäure und Schwefelsäure aufweist.
Das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren ist vorteilhaft, da ein geschlossener Kreislauf geschaffen wird, der keinen Spülvorgang und somit kein Fördern des Gegenstand in ein Spülbecken erforderlich macht. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren höchst vorteilhaft, da es, insbesondere im Vergleich zu mechanischen Behandlungsmethoden, eine sehr gründliche, schonende und schnelle Behandlung des Behandlungsgegenstands ermöglicht. Diese Lösung ist ferner vorteilhaft, da die Behandlungssubstanz unbrennbar ist, durch den Einsatz der Behandlungssubstanz keine MAK-Werte (Maximale Arbeitsplatz- Konzentration) überschritten werden und keine korrosiven Dämpfe bewirkt werden, wodurch keine Absaugung erforderlich ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungseinrichtung zum Betrieb der Filtereinrichtung und/oder der Verwirbelungseinrichtung vorgesehen. Bevorzugt erfolgt ein Betrieb der Filtereinrichtung zumindest zeitweise in Abhängigkeit eines Betriebs der Verwirbelungseinrichtung oder wobei ein Betrieb der Verwirbelungseinrichtung zumindest zeitweise in Abhängigkeit eines Betriebs der Filtereinrichtung erfolgt. Bevorzugt umfasst der Betrieb der Verwirbelungseinrichtung zumindest zeitweise die Bereitstellung des Fluides und die Ansteuerung der Ventileinrichtung. Bevorzugt werden die Ventileinrichtungen nach vorbestimmten Verläufen, insbesondere in programmierten Zeitabständen, angesteuert. Diese Lösung ist vorteilhaft, da die Verunreinigungen sehr schnell bzw. effektiv aus der Behandlungssubstanz herausgefiltert werden können. Bevorzugt verbleiben die Behandlungsgegenstände mehr als 5 Minuten, insbesondere mehr als 10 Minuten und bevorzugt zwischen 20 Minuten und 120 Minuten, insbesondere zwischen 30 Minuten und 90 Minuten, zusammen mit der Behandlungssubstand in dem Behandlungsbehälter.
Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt besonders bevorzugt dadurch, dass der Behandlungsgegenstand der Behandlungssubstanz ausgesetzt wird, dass neben der Beizung und Phosphatierung ebenfalls ein Entfetten und/oder Entzundern und/oder Konservieren und/oder Entkalken des Behandlungsgegenstands erfolgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auf der Oberfläche des Behandlungsgegenstands mittels der Behandlungssubstanz, insbesondere mittels der Reaktionssubstanz, eine porenfreie Schutzschicht unter Verhinderung einer Wasserstoffversprödung erzeugt, wobei die Schutzschicht eine Dicke von mindestens 2 pm und bevorzugt von mindestens 3 pm aufweist. Insbesondere schützt die porenfreie Schutzschicht den Behandlungsgegenstand vor Sauerstoff und Wasser, so dass ein Rostbefall effektiv verhindert wird.
Bevorzugt entsteht die Schutzschicht, insbesondere eine Phosphatschicht, insbesondere eine Eisenphosphatschicht, durch das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren, insbesondere nach einer Trocknungszeit von 3 Std. bis 48 Std., insbesondere von 6 Std. bis
24 Std.. an der Umgebungsluft oder nach einer Trocknungsdauer von ca. 5 Min bis 60Min, insbesondere von ca. 20 Min, in einem Ofen bei 70"C bis 150°C, insbesondere bei ca. oder genau 100°C, auf der Materialoberfläche des Behandlungsgegenstands (insbesondere aus
Eisen- oder Normalstahl). Die entstandene Schutzschicht ist bevorzugt zwischen 2 pm und
10 pm, insbesondere mehr als oder genau 3 pm, 4 pm oder 5 pm, dick. Besonders bevorzugt weist die Schutzschicht eine Dicke von 2 pm bis 10 pm und bevorzugt von 3 pm bis 8 pm und besonders bevorzugt von 4 pm bis 6 pm auf. Die Schutzschicht weist bevorzugt keine bzw. im Wesentlichen keine Poren auf und ist somit besonders bevorzugt porenlos. Ferner ist die Schutzschicht elastisch und passt sich besonders bevorzugt
Temperaturschwankungen von -60'C bis 750°C und besonders bevorzugt von -40°C bis
680"C an, ohne dabei abzublättern, wobei die Schutzschicht bevorzugt eine hohe
Biegefähigkeit aufweist, insbesondere von bis zu 180° oder von mehr als 180° (z.B. bei
Eisenstäben). Die Schutzschicht kann hierbei eine ausgezeichnete Basis für eine weitere
Behandlung insbesondere eine Farbbehandlung sein, die sich z.B. an das erfindungsgemäße Verfahren anschließen kann. Bevorzugt reagiert die Schutzschicht neutral und geht keine chemischen Verbindungen mit Hydraulikflüssigkeiten ein. Weitere äußerst wichtige Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, dass durch die Schutzschicht keine Rostbefall der Behandlungsgegenstände erfolgt und beim Beizen ein Materialabtrag von bevorzugt weniger als 10g/qm, insbesondere von weniger als 5g/qm, und besonders bevorzugt von oder von weniger als 2,24g/qm erfolgt.
Weiterhin weist das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren bevorzugt ebenfalls den Schritt des Temperierens der in dem Behandlungsbehälter vorhaltbaren Behandlungssubstanz und/oder den Schritt des Erzeugens einer Strömung von zumindest einem Teil der Behandlungssubstanz, wobei zumindest ein Teil des Behandlungsgegenstands von der Behandlungssubstanz umströmt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Temperierung der in dem Behandlungsbehälter vorhaltbaren Behandlungssubstanz mittels einer Temperierungseinrichtung, wobei mittels der Temperierungseinrichtung die Temperatur der Behandlungssubstanz definiert eingestellt wird, und wobei mittels einer Pumpeinrichtung eine Strömung zum Bewegen von zumindest einem Anteil der Behandlungssubstanz, wobei zumindest ein Teil des Behandlungsgegenstands von der Behandlungssubstanz umströmt wird.
Mittels einer Filtereinrichtung wird die Behandlungssubstanz gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gefiltert, wobei durch das Filtern Verunreinigungen aus der Behandlungssubstanz entfernt werden, die sich in der Behandlungssubstanz angereichert haben.
Der Behandlungsbehälter wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine Wandung von einem Auffangraum zum Auffangen von über eine Wandung fließender Behandlungssubstanz getrennt, wobei die in dem Auffangraum aufgefangene Behandlungssubstanz mittels einer Fördereinrichtung, insbesondere mittels der Pumpeinrichtung, über eine Förderleitung in den Behandlungsbehälter zurückgefördert wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens bilden die Pumpeinrichtung und die Filtereinrichtung einen Bestandteil der Förderleitung und die geförderte Behandlungssubstanz wird von der Pumpeinrichtung durch die Filtereinrichtung hindurch gefördert.
Die Förderleitung ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahren derart gestaltet, dass durch die zurück in den Behandlungsbehälter geförderte Behandlungssubstanz eine Wehrströmung zum Ausleiten eines Teils der Behandlungssubstanz aus dem Behandlungsbehälter heraus und in den Auffangraum hinein erzeugt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens wird mittels einer Dosiereinrichtung die Zusammensetzung der Behandlungssubstanz gesteuert, wobei die Behandlungssubstanz aus einer Mischung mehrerer Komponenten besteht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Behandlungssubstanz eine Zusatzsubstanz zum Beizentfetten und/oder eine Zusatzsubstanz zum Entschäumen beigesetzt, wobei der Beizentfetterzusatz bevorzugt eine wässrige Lösung aus nicht ionogenen biologisch abbaubaren Tensiden und Inhibitoren, insbesondere But-2-in-1 , 4-diol, aufweist und wobei der Beizentfetterzusatz mit einem Volumen von 0.5% bis 7% des Volumens der phosphor- oder phosphathaltige Lösung bzw. der Behandlungssubstanz zugesetzt ist und wobei der Entschäumerzusatz bevorzugt Triisobuttylphosphat aufweist und wobei der Entschäumerzusatz der Behandlungssubstanz mit einem Volumen von 0, 1 % bis 1 % des Volumens der phosphor- oder phosphathaltige Lösung oder mit einem Volumen von 0,1 % bis 1% des Volumens der mit dem Beizentfetterzusatz versetzten phosphor- oder phosphathaltige Lösung bzw. der Behandlungssubstanz zugesetzt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mittels einer Steuerungseinrichtung die Temperierungseinrichtung derart gesteuert, dass die Behandlungssubstanz auf eine Zieltemperatur oder einen Zieltemperaturverlauf temperiert wird und/oder mittels der Steuerungseinrichtung wird die Pumpeinrichtung derart gesteuert, dass die Behandlungssubstanz mit einer Zielströmungsgeschwindigkeit oder einer Zielströmungscharakteristik gefördert wird und/oder mittels der Steuerungseinrichtung wird die Filtereinrichtung derart gesteuert, dass der gefilterte Anteil der Behandlungssubstanz eine Zielreinheit aufweist, und/oder mittels der Steuerungseinrichtung wird die Dosiereinrichtung derart gesteuert, dass eine Zielzusammensetzung der Behandlungssubstanz einstellbar ist und/oder mittels der Steuerungseinrichtung wird die Verwirbelungseinrichtung, insbesondere die Fluidbereitstellungseinrichtung und/oder die Ventileinrichtungen, insbesondere des Fluidleitungselements und/oder der Fluidbereitstellungseinrichtung, derart gesteuert, dass eine Verwirbelung bzw. Aufwirbelung der in der Behandlungssubstanz vorliegenden, insbesondere abgesetzten, Verunreinigungen, insbesondere Feststoffpartikel, wie z.B. Schlamm, insbesondere umfassend Metallpartikel, insbesondere Rostpartikel, erfolgt.
Die Verwendung der Wörter„im Wesentlichen" definiert bevorzugt in allen Fällen, in denen diese Wörter im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden eine Abweichung im Bereich von 1%-30%, insbesondere von 1 %-20%, insbesondere von 1%-10%, insbesondere von 1%-5%, insbesondere von 1%-2%, von der Festlegung, die ohne die Verwendung dieser Wörter gegeben wäre.
Einzelne oder alle Darstellungen der im Nachfolgenden beschriebenen Figuren sind bevorzugt als Konstruktionszeichnungen anzusehen, d.h. die sich aus der bzw. den Figuren ergebenden Abmessungen, Proportionen, Funktionszusammenhänge und/oder Anordnungen entsprechen bevorzugt genau oder bevorzugt im Wesentlichen denen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Produkts.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnungen erläutert, in welchen beispielhaft erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtungen dargestellt sind. Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren, welche in den Figuren wenigsten im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei diese Bauteile bzw. Elemente nicht in allen Figuren beziffert oder erläutert sein müssen. Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Darin zeigt:
Fig. 1 eine erste Darstellung einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung in einem passiven Zustand; Fig. 2 eine zweite Darstellung einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung in einem aktiven Zustand;
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen
Behandlungsvorrichtung;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer noch weiteren erfindungsgemäßen
Behandlungsvorrichtung;
Fig. 5 eine weitere perspektivische Darstellung der in Fig. 4 gezeigten erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
Fig. 6 eine perspektivische Detaildarstellung eines Teils der in den Figuren 4 und 5 gezeigten erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
Fig. 7 eine erste Draufsicht auf die in den Figuren 4 bis 6 gezeigte erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
Fig. 8 eine zweite Draufsicht auf die in den Figuren 4 bis 6 gezeigte erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung von im Wesentlichen der Unterseite der in den Figuren 4 bis 8 gezeigten erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
Fig. 10a eine erste schematische Seitenansicht der in den Figuren 4 bis 9 gezeigten erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
Fig. 10b eine zweite schematische Seitenansicht der in den Figuren 4 bis 9 gezeigten erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
Fig. 11 eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme eines Stahlblechs, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurde;
Fig. 12 eine vergrößerte Darstellung der Rasterelektronenmikroskopaufnahme von
Figur 1 1 , P T/EP2016/076865
Fig. 13 ein Beispiel einer Verwirbelungseinrichtung, wie sie gemäß der vorliegenden
Erfindung bevorzugt in einem Behandlungsbehälter gemäß einer der Figuren 1 bis 10 bevorzugt vorgesehen ist,
Fig. 14 die aus Fig. 13 bekannte Verwirbelungseinrichtung ist rein beispielhaft in einem Behandlungsbehälter angeordnet, und
Fig. 15 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer darin bevorzugt angeordneten Verwirbelungseinrichtung.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung 1 gezeigt. Die Behandlungsvorrichtung 1 dient zur Behandlung, insbesondere zur Entfettung, Beizung, Phosphatierung, Entzunderung, Konservierung und Entrostung, eines oder mehrerer Behandlungsgegenstände 2. Der Behandlungsgegenstand 2 wird bevorzugt von oben kommend in einen Behandlungsbehälter 4 der Behandlungsvorrichtung 1 eingebracht. Der Behandlungsbehälter 4 ist dabei bevorzugt zumindest teilweise und besonders bevorzugt vollständig mit einer Behandlungssubstanz 6 gefüllt. Weiterhin ist bevorzugt eine Temperierungseinrichtung 8 zur Temperierung, insbesondere zum Erhitzen, der Behandlungssubstanz 6 vorgesehen. Ferner ist bevorzugt mindestens eine Pumpeinrichtung 10 zum Umwälzen der Behandlungssubstanz 6 und/oder zur Schaffung einer Wehrströmung 20 und/oder zur Rückforderung von aus dem Behandlungsbehälter 4 ausgetretener Behandlungssubstanz 6 zurück in den Behandlungsbehälter 4 vorgesehen. Der Behandlungsbehälter 6 ist mittels einer Wandung 12 von einem Auffangraum 14 getrennt. Durch die in dem Behandlungsbehälter 4 geschaffene Strömung tritt Behandlungsflüssigkeit 6 aus dem Behandlungsbehälter 4 über die Wandung 12 aus und gelangt so in den Auffangraum 14. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Behandlungssubstanz bzw. - flüssigkeit 6 durch das Einbringen des Behandlungsgegenstands 2 in den Behandlungsraum 4 eine derartige Verdrängung erfährt, dass ein Teil der Behandlungssubstanz 6 über die Wandung 12 aus dem Behandlungsbehälter 4 heraustritt. Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet eine Förderleitung, mittels der die aus dem Behandlungsbehälter 4 ausgetretene Behandlungssubstanz 6 zurück in den Behandlungsbehälter 4 gefördert wird. Im Bereich der Förderleitung 16 oder in der Förderleitung 16 oder als Teil der Förderleitung 16 ist bevorzugt eine Filtereinrichtung 18 zum Filtern bzw. Aufbereiten der Behandlungssubstanz 6 angeordnet. Es ist hierbei denkbar, dass die Pumpeinrichtung 10 oder eine weitere Pumpeinrichtung (nicht gezeigt) im Verlauf der Förderleitung 16 angeordnet oder ausgebildet ist. Weiterhin kann eine Pump-Filtereinrichtung vorgesehen sein, die entweder eine Pumpeinrichtung und/oder eine Filtereinrichtung ersetzt oder zusätzlich dazu ausgebildet sein kann. Es kann der Darstellung weiterhin entnommen werden, dass der Behandlungsbehälter 4 bevorzugt zumindest einen Hauptaufnahmeraum 22, einen ersten Nebenaufnahmeraum 24 und einen zweiten Nebenaufnahmeraum 26 aufweist. Die einzelnen Aufnahmeräume 22, 24, 26 sind hierbei z.B. durch Gitter 27, insbesondere jeweils einen Gitterrost, voneinander getrennt. Das Gitter 27 verhindert dabei, dass der Behandlungsgegenstand 2 in einen der Nebenaufnahmeräume 24, 26 gelangen kann. Das Bezugszeichen 28 kennzeichnet eine Düse, mittels der eine Strömung der Behandlungssubstanz 6 erzeugt werden kann.
Fig. 2 zeigt die aus Fig.1 bekannte Darstellung, wobei der Behandlungsgegenstand 2 gemäß dieser Darstellung in dem Behandlungsbehälter 4 angeordnet ist und dadurch mit der Behandlungssubstanz 6 in Kontakt steht.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltungsvariante einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung 1 , insbesondere zur Drahtcoil-Behandlung. Die in Fig. 3 gezeigte Behandlungsvorrichtung 1 weist exemplarisch ein Aufnahmerack 40 auf, das bevorzugt mehrere zu behandelnde Drahtcoils 39 trägt. Das Aufnahmerack 40 ist dabei auf einer Anlieferungssteile 41 angeordnet, wobei bevorzugt mehrere Aufnahmeracks 40 und mehrere Anlieferungsstellen 41 vorgesehen sind. Weiterhin weist die Behandlungsvorrichtung 1 bevorzugt mehrere, insbesondere 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, oder mehr, Behandlungsbäder 42 auf. In ein Behandlungsbad 42 sind bevorzugt, insbesondere zeitgleich, eine Vielzahl, insbesondere 2, 3, 4, 5. 6, 7, 8, 9 oder mehr, Drahtcoils 39 zeitgleich zur Behandlung einbringbar. Das Bezugszeichen 43 kennzeichnet eine bevorzugt rein optionale Einrichtung, nämlich ein Fixierungsbad. Es ist hierbei denkbar, dass in ein Fixierungsbad 43 mehrere Drahtcoils 39, insbesondere 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr, zeitgleich einbringbar sind. Ferner ist denkbar, dass mehrere Fixierbäder 43 vorgesehen werden. Die behandelten Drahtcoils 39 sind an einer Abtransportstelle 44 zum Abtransport anordenbar. Bevorzugt werden die behandelten Drahtcoils 39 mit einer Transporteinrichtung 45, insbesondere einem transportwagen bzw. einem schienengeführten Portalkran, an die jeweilige Abtransportstelle 44 gefördert. Weiterhin sind bevorzugt mehrere Einrichtungen zur Versorgung, Regelung und Steuerung der Behandlungsvorrichtung 1 vorgesehen. So weist die dargestellte Ausführungsform z.B. eine Druckbandfiltereinrichtung 46, eine Dosiereinrichtung 47, eine VE- Wasseraufbereitungseinrichtung 48, eine Steuerungseinrichtung 49, eine weitere Druckbandfiltereinrichtung 50, einen Speichertank für Behandlungsbecken 51 und mehrere Seitenkanalverdichter 52. insbesondere 8 Stück, auf. Die Dosiereinrichtung 47 ist bevorzugt automatisiert und weist besonders bevorzugt einen Puffertank mit einem Volumen von bevorzugt mehr als 5m3, besonders bevorzugt von mehr als 10m3 und höchst bevorzugt von mehr oder genau 20m3 auf.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung 1. Die Behandlungsvorrichtung 1 ist bevorzugt L-förmig gestaltet, d.h. sie umfasst einen Behandlungsbehälter 4, wobei der Behandlungsbehälter 4 einen ersten Innenraumanteil, der sich bevorzug rechtwinklig zu einem zweiten Innenraumanteil erstreckt, aufweist. Bevorzugt ist ein Innenraumanteil länger als der andere Innenraumanteil, wobei ebenfalls denkbar ist, dass die Innenraumanteile gleich lang sind oder im Wesentlichen gleich lang sind. Die dargestellte Bauform ermöglicht es z.B. gebogene Elemente, wie Rohre. Träger, Verkleidungen, etc. zu behandeln. Der Behandlungsbehälter 4 weist bevorzugt mindestens oder genau eine Wandung 12 auf, wobei durch die Wandung 12 ein Bereich, in den die zu behandelnden Behandlungsgegenstände eingebracht werden, von einem Auffangraum 14 abtrennt wird. Der Auffangraum 14 dient bevorzugt zum Auffangen von über die Wandung 12 aus dem Behandlungsraum austretender Behandlungssubstanz.
Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet eine Pumpeinrichtung, insbesondere zum Erzeugen einer Strömung innerhalb der in den Behandlungsraum einzubringenden Behandlungssubstanz. Das Bezugszeichen 18 kennzeichnet eine Filtereinrichtung 18 zum Filtern bzw. Aufbereiten der Behandlungssubstanz.
Eine Bewegung bzw. Strömung der Behandlungssubstanz wird mittels Düsen 28a, 28b und 29a, 29b, 29c (vgl. Fig. 5) bewirkt, aus denen die mittels der Pumpeinrichtung 10 geförderte Behandlungssubstanz in den Behandlungsraum gepumpt wird.
Die Einhausung 61 umschließt bzw. haust die Düsen 29a-29c ein. Bevorzugt sind drei Reihen mit 2 Düsen 28a, 28b und drei Reihen mit drei Düsen 29a, 29b, 29c vorgesehen, wobei auch denkbar ist dass genau oder mindestens eine Düse 28 und/oder 29 vorgesehen ist. Besonders bevorzugt sind die Düsen 28 geneigt zu den Düsen 29 ausgerichtet, insbesondere rechtwinklig ausgerichtet.
Das Bezugszeichen 60 kennzeichnet eine Hauptabsaugleitung, mittels der über Auslässe 57a-57g (vgl. Fig. 7) Behandlungssubstanz aus dem Behandlungsraum abgeführt, insbesondere abgesaugt, wird. Die abgeführte Behandlungssubstanz wird bevorzugt mittels der Filtereinrichtung 18 aufbereitet und mittels der Pumpeinrichtung 10 über die Düsen 28 und 29 zurück in den Behandlungsraum gefördert. Die Behandlungsvorrichtung 1 kann bevorzugt derart dimensioniert sein, dass eine Aufstellfläche von 5100mm x 3800mm benötigt wird. Bevorzugt umfasst die Behandlungsvorrichtung 1 ein Badvolumen von im Wesentlichen, bis zu, mindestens oder genau 14m3. Das Nutzvolumen der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung 1 beträgt bevorzugt 3400mm x 3000mm x 1500mm und die Höhe des Überlaufs zur Oberkante beträgt bevorzugt 200mm.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ansicht der zuvor genannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung 1. Es ist dieser Darstellung zu entnehmen, dass die Düsen 29a-29c bzw. die 3x3 Düsenanordnung bevorzugt in einer Tasche 61 in einer Wand des Behandlungsbehälters 4 untergebracht ist. um bevorzugt die Nutzfläche nicht zu stören bzw. nicht zu beeinträchtigen. Bevorzugt sind ebenfalls die Düsen 28a-28b in einer Tasche in einer anderen Wand des Behandtungsbehälters 4 untergebracht ist, um bevorzugt die Nutzfläche nicht zu stören bzw. nicht zu beeinträchtigen. Die Taschen 61 werden bevorzugt mit einem nicht eingezeichneten Rammschutz versehen, um Beschädigung der Einbauten zu vermeiden.
Weiterhin ist eine weitere Filtereinrichtung 19 dargestellt, wobei die weitere Filtereinrichtung 19 bevorzugt als ein Grobfilter ausgeführt ist. Besonders bevorzugt wird die aufzubereitende Behandlungssubstanz zunächst aus dem Behandlungsbehälter abgesaugt, dann der weiteren Filtereinrichtung 19 zugeführt, dann durch die Pumpe 10 geführt, dann durch die Filtereinrichtung 18, die bevorzugt als Beutelfilter ausgeführt sein kann, geführt und dann über die Düsen 28, 29 zurück in den Behandlungsbehälter gefördert.
Ferner zeigt die Darstellung, dass der Boden des Behandlungsbehälters 4 gegenüber der horizontalen geneigte Flächenanteile 53, 54, 55, 56 aufweist. Bevorzugt sind die Flächenanteile 53-54 und 55-56 jeweils derart angeordnet, dass sie im Bereich eines hinsichtlich einer vertikalen Richtung betrachteten Tiefpunkts miteinander einen linearen Kontaktbereich ausbilden. Der Kontaktbereich liegt dabei bevorzugt auf einem Niveau unterhalb eines Kontaktbereichs zwischen der äußeren sich in vertikaler Richtung erstreckenden Wandung des Behälters und dem jeweiligen Flächenanteil bzw. Bodenanteil 53, 54. Die Flächenanteile bzw. Bodenanteile 53, 54 und 55, 56 bilden somit bevorzugt Rinnen aus, durch welche die Behandlungssubstanz und Schmutzpartikel gezielt zu einem oder mehreren Auslässen geleitet werden. Die Flächenanteile 53-56 sind bevorzugt mit einer Neigung von 2° bis 25° und besonders bevorzugt mit einer Neigung von 6° bis 15° und höchst bevorzugt mit einer Neigung von im Wesentlichen oder genau 10° gegenüber der horizontalen ausgerichtet.
Das Bezugszeichen 8 kennzeichnet eine bevorzugt vorgesehene Temperierungseinrichtung. Die Temperierungseinrichtung 8 weist bevorzugt 8 elektrische Heizelemente, insbesondere a 2 KW, auf. Die Heizelemente sind bevorzugt ebenfalls in der Tasche 61 in der Wand untergebracht, um die bevorzugt geforderte Nutzfläche nicht zu stören bzw. zu beeinträchtigen. Die Auslegung der Heizleistung der Temperierungseinrichtung kann sich bevorzugt an einer Wessling-Anlage (20m3=20KW Heizleistung) orientieren.
Fig. 6 zeigt insbesondere eine Detaildarstellung der Tasche 61 , in der die Düsen 29a-29c und die Temperierungseinrichtung 8 bevorzugt angeordnet sind.
Fig. 7 zeigt den sich aus den zueinander geneigt ausgerichteten Bodenanteilen 53, 54 und 55, 56 des Behandlungsbehälters 4 ergebenden ersten Anteil einer Rinne 62 und den sich ergebenden zweiten Anteil 63 der Rinne. Die Rinne erstreckt sich bevorzugt auch in den Auffangraum 14 hinein. Besonders bevorzugt sind in der Rinne bzw. im Bereich der Rinne Auslasse 57a-57f, insbesondere mehrere Auslasse, zum Auslassen bzw. zum Absaugen der Behandlungssubstanz aus dem Behandlungsraum heraus vorgesehen. Ferner ist bevorzugt in dem Auffangraum 14 mindestens ein Auslass 57g zum Auslassen bzw. zum Absaugen der Behandlungssubstanz aus dem Auffangraum 14 heraus vorgesehen. Die Auslasse 57a-57g stehen bevorzugt über Verbindungsleitungen mit der Hauptabsaugleitung 61 in einer Fluidverbindung.
Nicht dargestellt ist ein Gitterrost, der bevorzugt horizontal ausgerichtet bzw. rechtwinklig zu den Seitenwänden des Behandlungsbehälters 4 ausgerichtet den Boden 53, 54, 55, 56 des Behandlungsraums überlagert, wobei der Gitterrost zu dem Boden beabstandet ist, insbesondere mehr als 20 mm und bevorzugt mehr als 50 mm und besonders bevorzugt mehr als 100 mm beabstandet ist, wobei der Gitterrost besonders bevorzugt maximal 500 mm von dem Boden des Behandlungsbehälters beabstandet ist. Der Gitterrost übernimmt bevorzugt die Funktion eines Beabstanden eines in den Behandlungsraum eingebrachten Behandlungsgegenstands von dem Boden des Behandlungsraums, wodurch sich von den behandelten Behandlungsgegenständen abgelöste Partikel unterhalb des Behandlungsgegenstands ansammeln können und so eine Absaugung dieser Partikel stets möglich ist. Fig. 8 zeigt die Hauptabsaugleitung 60 und einen Teil der Anschlussrohre 58a-58g, durch welche die Auslasse 57a-57g mit der Hauptabsaugleitung 60 verbunden sind. Die bevorzugt zumindest aus den Anschlussrohren 58a-58g und der Hauptleitung 60 bestehende Gesamtabsaugleitung ist bevorzugt demontierbar ausgebildet. Dies ist insbesondere für eine Reinigung der einzelnen Teile der Gesamtabsaugleitung vorteilhaft.
Fig. 9 zeigt eine perspektivische Darstellung der Unterseite der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung 1. Dieser Darstellung lassen sich insbesondere die mit den Auslassen und der Hauptabsaugleitung verbundenen Anschlussrohre 58a-58g entnehmen.
Die Figuren 10a und 10b zeigen verschiedene Seitenansichten der in den Figuren 4 bis 9 gezeigten erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung 1.
Die Figuren 1 1 und 12 zeigen jeweils ein Stahlblech, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurde, und wobei sich dadurch eine geschlossene Oberflächenstruktur bestehend aus dem auf dem Stahlblech abgelagerten Phosphor ergibt. Die Rasterelektronenaufnahmen sind vom Fraunhofer-Institut mit den in den Figuren genannten Spezifika erstellt worden:
IFAM GEMINI
Auflösung 10 pm
EHT = 10.00 kV
WD = 12.3 mm
Signal A = SE2
Signal B = InLens
Signal = 0.5000
Wie aus der Auflösung von unter 10 pm ersichtlich, ist die Struktur in der Aufnahme zwar fotografisch etwas reliefartig ausgestaltet, jedoch ist es aufgrund der starken Vergrößerung für den Fachmann ersichtlich, dass sich eine glatte und geschlossene Oberflächenstruktur aus dem abgelagertem Phosphor auf dem Stahlblech ergeben hat. Diese geschlossene Oberflächenstruktur aus Phosphor hat sich aufgrund der Verwendung des Reinstphosphors ergeben und kann für die Weiterbehandlung mit Lack oder einer Pulverbeschichtung ohne weitere Vorbehandlung verwendet werden. Dies ist besonders vorteilhaft dahingehend, dass sich die abgelagerten Phosphorschichten ohne Zwischenraum auf dem Stahlblech anschließen, und als Folge davon ist das Stahlblech sehr rostresistent. Darüber hinaus kann das so behandelte Stahlblech mit den abgelagerten Phosphorschichten unmittelbar für eine Lackierung oder eine Pulverbeschichtung verwendet werden kann. In Salzsprühtests konnten bei Stahlblechen mit aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens abgelagerten Phosphor hervorragende Ergebnisse erzielt werden. Ferner konnte das behandelte Stahlblech mit der schützenden Phosphorschicht aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens auch über Monate ohne Pulverbeschichtung oder Lackierung gelagert werden, wobei sich keine Wiederverrostung in trockenen Räumen ergeben hat.
Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Verwirbelungseinrichtung 70 in einer Draufsicht. Die Verwirbelungseinrichtung 70 kann hierbei als fester Bestandteil eines Behandlungsbehälters 4 ausgebildet werden oder lösbar mit einem solchen Behandlungsbehälter 4 verbunden sein. Die Verwirbelungseinrichtung 70 umfasst bevorzugt ein Fluidleitungselement 74, das bevorzugt aus einem oder mehreren Leitungsabschnitten 80a-80e ausgebildet wird. Die einzelnen Leitungsabschnitte 80a-80e können hierbei durch Leitungen, insbesondere Schläuche oder Rohre, gebildet werden. Bevorzugt weist jeder Leitungsabschnitt 80a-80e eine Vielzahl an Auslassöffnungen 76 auf, durch welche ein Verwirbelungsfluid, das über eine Fluidbereitstellungseinrichtung 72 dem Fluidleitungselement 74 zuführbar ist, aus dem Fluidleitungselement 74 wieder austreten bzw. entweichen kann. Die einzelnen Leitungsabschnitte (bevorzugt Rohre) sind dabei besonders bevorzugt mit einer Verteileinrichtung 84 verbunden bzw. gekoppelt. Bevorzugt ist jeder Leitungsabschnitt 80a-80e mit einer Ventileinrichtung 78, insbesondere einem Magnetabsperrventil, verbunden bzw. gekoppelt. Bevorzugt sind die Ventileinrichtungen 78 jeweils in Fluidflussrichtung des durch das Fluidleitungselement geleiteten Verwirbelungsfluids zwischen der Verteilereinrichtung 84 und der ersten Auslasseinrichtung 76 angeordnet. Weiterhin ist denkbar, dass mehrere Leitungsabschnitte 80a-80e mit einer gemeinsamen Ventileinrichtung 78 gekoppelt sind bzw. für mehrere Leitungsabschnitte eine gemeinsame Ventileinrichtung 78, insbesondere ein Absperrventil, wie z.B. ein Magnetabsperrventil, vorgesehen ist. An die Verteilereinrichtung 84 ist bevorzugt eine Steuerungseinrichtung 86 und/oder Impulsgebereinrichtung 86 angeschlossen. Die Steuerungseinrichtung 86 veranlasst hierbei bevorzugt das öffnen und/oder Schließen von einem, einzelnen, mehreren, der Mehrzahl oder aller Ventileinrichtungen 78, insbesondere Absperrventile 78. Die Steuereinrichtung 86 weist bevorzugt eine Steuereinrichtungsventileinrichtung auf, durch die ein Fluidkommunikationskanal, mittels dem der Steuerungseinrichtung 86 das Verwirbelungsfluid zugeführt wird, unterbrochen, begrenzt oder geöffnet werden kann. Der Fluidkommunikationskanal wird, dabei bevorzugt einerseits durch die Verteilereinheit 84 mit den sich daran anschließenden Leitungsabschnitten 80a-80e gebildet und andererseits durch eine Leitungsverbindung 73, insbesondere einen Schlauch, der mit einer Fluidbereitstellungseinrichtung 72 kommunizierend in Verbindung steht. Die Fluidbereitstellungseinrichtung 72 kann hierbei jedoch alternativ auch unmittelbar mit der Steuerungseinrichtung 86 und/oder der Verteilereinheit 84 verbunden sein. Die Fluidbereitstellungseinrichtung 72 ist bevorzugt ein Druckfluidanschluss einer Druckfluidquelle, wie z.B. ein Druckgasanschluss einer Druckgasquelle, insbesondere ein Pressluftanschluss einer Pressluftquelle. Dies kann z.B. ein Kompressor und/oder ein unter Druck stehender Speicher sein.
In Fig. 14 ist die aus Fig. 13 bekannte und rein exemplarisch beschriebene Verwirbelungseinrichtung 70 in einem Behandlungsbehälter 4 angeordnet und bildet dadurch exemplarisch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus. Der Behandlungsbehälter 4 wird hierbei in Längsrichtung einerseits durch die Wehrwandung 12 und andererseits durch die rückseitige Wandung 92 begrenzt. In Breitenrichtung wird der Behandlungsbehälter einerseits durch die erste Seitenwandung 90 und andererseits durch die zweite Seitenwandung 91 begrenzt. Der Boden 82 des Behandlungsbehälters 4 weist bevorzugt eine Abiaufmündung 85 auf, durch welche die Behandlungssubstanz aus dem Hauptaufnahmeraum abführbar, insbesondere ableitbar oder abpumpbar, ist. Die Abiaufmündung 85 ist bevorzugt mit der Filtereinrichtung 18 derart verbunden, dass die über die Abiaufmündung 85 abgeführte Behandlungssubstanz der Filtereinrichtung zugeführt wird bzw. zuführbar ist. Die Wehrwandung 12 begrenzt andererseits den Auffangraum 14, in den die durch die Verwirbelungseinrichtung 70 aufgewirbelten Verunreinigungen mit der über die Wehrwandung 12 tretenden Behandlungssubstanz über die Abiaufmündung 83 zur Filtereinrichtung 18 zum Filtern geführt werden können. Somit werden bevorzugt auf dem Wannenboden der Behandlungsanlage Rohre, insbesondere aus Edelstahl, mit einem bevorzugten Durchmesser zwischen 4mm und 6mm bevorzugt fest eingebaut. Diese Rohre werden bevorzugt über eine Verteilereinheit zusammengefasst. Besonders bevorzugt ist jedes Rohr mit einem Absperrventil versehen, wobei alternativ denkbar, ist, dass nur die Verteilereinheit mit einer Ventileinrichtung, insbesondere einem Absperrventil, wie einem Magnetabsperrventil, versehen ist, so dass im Bad gezielt einzelne Teilbereiche oder der gesamte Bereich beaufschlagt werden kann. D.h. je nach Bedarf kann einem oder mehreren Rohren das Verwirbelungsfluid gezielt zugeführt werden, wodurch spezielle Strömungen oder Verwirbelungen in der Behandlungssubstanz erzeugt werden können. Über das Fluidleitungselement bzw. die Verrohrung wird bevorzugt während der Stillstandzeit der Behandlungsanlage bzw. der erfindungsgemäfien Vorrichtung das Verwirbelungsfluid unter Druck, insbesondere Druckluft, in das Bad bzw. die Behandlungssubstanz eingelassen und damit der noch am Boden lagernde Schmutz aufgewirbelt, so dass er sich in der Flüssigkeit bzw. der Behandlungssubstanz verteilen kann. Das Einlassen, insbesondere Einblasen, des Verwirbelungsfluides, insbesondere der Druckluft, wird bevorzugt über ein Zeitschaltventil und/oder eine Steuerungseinrichtung 86 gesteuert und kann gleichmäßig oder pulsierend, dauerhaft oder in programmierten Zeitabständen oder in Abhängigkeit von erfassten Sensormessdaten erfolgen. Bevorzugt während des Einblasens des Fluides und besonders bevorzugt bis zu 3 Stunden danach oder bis zu zwei Stunden danach oder bis zu 1 Stunde danach oder mehr als 3 Stunden danach läuft die Filtereinrichtung 18 bzw. die installierte Filteranlage bevorzugt mit und entfernt den aufgewirbelten Schmutz aus der Behandlungssubstanz.
Fig. 15 zeigt schematisch das aufsteigende Verwirbelungsfluid, insbesondere die aufsteigenden Luftbläschen 88. Durch die Luftbläschen 88, die durch die Auslassöffnungen 76 austreten, wird die Behandlungssubstanz verwirbelt. Ferner werden mit den Luftbläschen Verunreinigungen, insbesondere Schlamm, aus dem Bodenbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgewühlt und nach oben zur Wehrströmung gefördert. Ferner zeigt Fig. 15 rein alternativ zur Leitung 73 eine Leitung 75. Die Leitung 75 kann hierbei derart mit dem Behandlungsbehälter 4 gekoppelt sein, dass Anteile der Behandlungssubstanz aus dem Behandlungsbehälter 4 entnommen werden können. Die mittels der Leitung 75 entnommenen Behandlungssubstanzanteile werden dann bevorzugt mittels einer Pumpeinrichtung (nicht gezeigt) der Verwirbelungseinrichtung 70 zugeführt. Das durch die Verwirbelungseinrichtung 70 in diesem Falle an die im Behandlungsbehälter vorgesehene Behandlungssubstanz abgegebene Verwirbelungsfluid zum Verwirbeln der im Behandlungsbehälter vorgesehenen Behandlungssubstanz ist somit der über die Leitung 75 abgeführte Anteil der Behandlungssubstanz. Die Leitung 75 kann hierbei z.B. mit dem Behandlungssubstanzentnahmemittel bzw. der Öffnung oder Mündung oder Absaugöffnung 85 verbunden sein.
Die vorliegende Erfindung kann sich somit auf eine Behandlungsvorrichtung 1 zur einstufigen Behandlung eines metallischen Behandlungsgegenstands 2 beziehen, wobei die Behandlung zumindest das Beizen und das Phosphatieren des Behandlungsgegenstands 2 umfasst, wobei die Behandlungsvorrichtung 1 zumindest die nachfolgend genannten Einrichtungen umfasst: einen Behandlungsbehälter 4 zum Aufnehmen des Behandlungsgegenstands 2 und zum Aufnehmen einer fließfähigen Behandlungssubstanz 6, und eine Pumpeinrichtung 10 zum Austausch von zumindest einem Anteil der Behandlungssubstanz 6, wobei zumindest ein Teil des Behandlungsgegenstands 2, insbesondere der gesamte Behandlungsgegenstand 2, von der Behandlungssubstanz 6 umströmt wird, wobei die Behandlungssubstanz 6 eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, ist, wobei die phosphor- oder phosphathaltige Lösung zum einen aus Wasser und zum anderen aus einer Reaktionssubstanz besteht, wobei die Reaktionssubstanz aus Phosphor oder einem Phosphat und einer zusätzlichen Behandlungseffektverbesserungssubstanz besteht, wobei der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 95% vol. beträgt, wobei die Reaktionssubstanz insbesondere keine Anteile von Salzsäure und Schwefelsäure aufweist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich bevorzugt auf eine Behandlungsvorrichtung 1 zur einstufigen Behandlung eines metallischen Behandlungsgegenstands 2, wobei die Behandlung zumindest das Beizen und das Phosphatieren des Behandlungsgegenstands 2 umfasst, wobei die Behandlungsvorrichtung 1 zumindest die nachfolgend genannten Einrichtungen umfasst: Einen Behandlungsbehälter 4 zum Aufnehmen des Behandlungsgegenstands 2 und zum Aufnehmen einer fließfähigen Behandlungssubstanz 6, eine Pumpeinrichtung 10 zum Umwälzen von zumindest einem Anteil der Behandlungssubstanz 6, wobei zumindest ein Teil des Behandlungsgegenstands 2, insbesondere der gesamte Behandlungsgegenstand 2, von der Behandlungssubstanz 6 umströmt wird, wobei die Behandlungssubstanz 6 eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, ist, wobei die phosphor- oder phosphathaltige Lösung zum einen aus Wasser und zum anderen aus einer Reaktionssubstanz besteht, und eine Verwirbelungseinrichtung 70 zum Aufwirbeln von sich in der Behandlungssubstanz ablagernden Verunreinigungen, insbesondere Feststoffpartikel, wobei die Verwirbelungseinrichtung 70 mindesten eine Fluidbereitstellungseinrichtung 72 und ein Fluidleitungselement 74 mit einer Vielzahl an Auslassöffnungen 76 zum Zuführen eines Verwirbelungsfluids zur Behandlungssubstanz 6 aufweist, wobei das Verwirbelungsfluid durch die Fluidbereitstellungseinrichtung 72 dem Fluidleitungselement 74 mit einem Überdruck von insbesondere mehr als 2bar zuführbar ist.
Bezugszeichenliste
Behandlungsvorrichtung 48 VE-Wasseraufbereitungseinrichtung Behandlungsgegenstand
49 Steuerungseinrichtung
Behandlungsbehälter
50 Weitere Druckbandfiltereinrichtung Behandlungssubstanz
51 Speichertank
Temperierungseinrichtung
52 Seitenkanalverdichter
Pumpeinrichtung
53 Erster geneigter Bodenanteil Wandung
54 Zweiter geneigter Bodenanteil Auffangraum
55 Dritter geneigter Bodenanteil Förderleitung
56 Vierter geneigter Bodenanteil Filtereinrichtung
57 Auslass
Weitere Filtereinrichtung
58 Anschlussrohr
Wehrströmung
60 Hauptabsaugleitung
Hauptaufnahmeraum
61 Tasche mit Düsen
Erster Nebenaufnahmeraum
62 Erster Anteil der Rinne
Zweiter Nebenaufnahmeraum
63 Zweiter Anteil der Rinne
Gitter
70 Verwirbelungseinrichtung
Düse
72 Fluidbereitstellungseinrichtung Drahtcoil
73 Leitung
Behandlungsvorrichtung zum
Behandeln von Draht 74 Fluidleitungselement Anlieferungsstelle 75 Leitung Behandlungsbad 76 Auslassöffnungen Fixierungsbad 78 Ventileinrichtung Abtransportstelle 80 Leitungsabschnitte / Rohre Transporteinrichtung 80a erster Leitungsabschnitt Druckbandfiltereinrichtung 80b zweiter Leitungsabschnitt Dosiereinrichtung 80c dritter Leitungsabschnitt 80d vierter Leitungsabschnitt 88 aufsteigendes Fluid {bevorzugt
Luft)
80e fünfter Leitungsabschnitt
90 Seitenwand
82 Boden
92 Rückwand
83 Abiaufmündung im Auffangraum
84 Verteilereinheit
85 Abiaufmündung im
Hauptaufnahmeraum
86 Steuereinheit

Claims

Ansprüche
1. Behandlungsvorrichtung (1 ) zur einstufigen Behandlung eines metallischen Behandlungsgegenstands (2), wobei die Behandlung zumindest das Beizen und das Phosphatieren des Behandlungsgegenstands (2) umfasst, wobei die Behandlungsvorrichtung (1) zumindest die nachfolgend genannten Einrichtungen umfasst: einen Behandlungsbehälter (4) zum Aufnehmen des Behandlungsgegenstands (2) und zum Aufnehmen einer fließfähigen Behandlungssubstanz (6), eine Pumpeinrichtung (10) zum Umwälzen von zumindest einem Anteil der Behandlungssubstanz (6), wobei zumindest ein Teil des Behandlungsgegenstands (2), insbesondere der gesamte Behandlungsgegenstand (2), von der Behandlungssubstanz (6) umströmt wird, wobei die Behandlungssubstanz (6) eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, ist, wobei die phosphor- oder phosphathaltige Lösung zum einen aus Wasser und zum anderen aus einer Reaktionssubstanz besteht, und eine Verwirbelungseinrichtung (70) zum Aufwirbeln von sich in der Behandlungssubstanz ablagernden Verunreinigungen, insbesondere Feststoff partikel, wobei die Verwirbelungseinrichtung (70) mindestens eine Fluidbereitstellungseinrichtung (72) und ein Fluidleitungselement (74) mit einer Vielzahl an Auslassöffnungen (76) zum Zuführen eines Verwirbelungsfluids, insbesondere einem Gas, zur Behandlungssubstanz (6) aufweist, wobei das Verwirbelungsfluid durch die Fluidbereitstellungseinrichtung (72) dem Fluidleitungselement (74) mit einem Überdruck, insbesondere von mehr als 2bar zuführbar ist.
2. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidleitungselement (74) mehrere mittels Ventileinrichtungen (78) voneinander entkoppelbare Leitungsabschnitte (80) ausbildet, wobei zumindest die Mehrheit der Leitungsabschnitte (80) im Bereich des Bodens (82) des Behandlungsbehälters (4) angeordnet sind.
3. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsabschnitte (80) durch Rohre (80) ausgebildet sind, insbesondere mit einem Durchmesser zwischen 2mm und 12mm und bevorzugt in einem Durchmesser zwischen 3mm und 9mm und besonders bevorzugt in einem Durchmesser zwischen 4mm und 6mm, wobei die Rohre (80) mit dem Boden (82) des Behandlungsbehältnisses (4) gekoppelt sind oder daran angeordnet sind, wobei die Rohre (80) mittels mindestens einer Verteilereinheit (84) miteinander verbunden sind, und wobei jede Ventileinrichtung (78) als Absperrventil, insbesondere als Absperrmagnetventil, ausgebildet ist.
4. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Filtereinrichtung (18) zum Filtern der Behandlungssubstanz (6) vorgesehen ist, wobei durch das Filtern Verunreinigungen aus der Behandlungssubstanz (6) entfernt werden, die sich in der Behandlungssubstanz (6) angereichert haben, und eine Steuerungseinrichtung zum Betrieb der Filtereinrichtung und der Verwirbelungseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Filtereinrichtung und die Verwirbelungseinrichtung zumindest zeitweise in Abhängigkeit voneinander betreibbar sind.
5. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb der Verwirbelungseinrichtung zumindest zeitweise die Bereitstellung des Verwirbelungsfluides und die Ansteuerung der Ventileinrichtung umfasst, wobei die Ventileinrichtungen nach vorbestimmten Verläufen, insbesondere in programmierten Zeitabständen, ansteuerbar sind.
6. Behandlungsvorrichtung ( 1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsbehälter (4) durch eine Wandung (12) von einem Auffangraum (14) zum Auffangen von über die Wandung (12) fließender Behandlungssubstanz (6) getrennt ist, wobei die in dem Auffangraum (14) aufgefangene Behandlungssubstanz (6) mittels einer Förderleitung (16) in den Behandlungsbehälter (4) zurückförderbar ist, wobei die Pumpeinrichtung (10) und die Filtereinrichtung (18) einen Bestandteil der Förderleitung (16) bilden und die geförderte Behandlungssubstanz (6) von der Pumpeinrichtung (10) durch die Filtereinrichtung (18) hindurch gefördert wird, wobei die Förderleitung (16) derart gestaltet ist, dass durch die zurück in den Behandlungsbehälter (4) geförderte Behandlungssubstanz (6) eine Wehrströmung (20) zum Ausleiten eines Teils der Behandlungssubstanz (6) aus dem Behandlungsbehälter (4) heraus und in den Auffangraum (14) hinein erzeugbar ist.
7. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungssubstanz (6) eine Zusatzsubstanz zum Beizentfetten zugesetzt wird, wobei der Beizentfetterzusatz bevorzugt eine wässrige Lösung aus nicht ionogenen biologisch abbaubaren Tensiden und Inhibitoren, insbesondere But-2-in-1 , 4-diol, aufweist und wobei der Beizentfetterzusatz mit einem Volumen von 0,5% bis 7%, insbesondere von 1% bis 5%, des Volumens der phosphor- oder phosphathaltigen Lösung zugesetzt wird und/oder der Behandlungssubstanz (6) eine Zusatzsubstanz zum Entschäumen zugesetzt wird, wobei der Entschäumerzusatz bevorzugt Triisobuttylphosphat aufweist und wobei der Entschäumerzusatz der Behandlungssubstanz (6) mit einem Volumen von 0,01% bis 5%, insbesondere mit 0,2%, des Volumens der phosphor- oder phosphathaltige Lösung oder mit einem Volumen von 0,01% bis 5%, insbesondere mit 0,2%, des Volumens der mit dem Beizentfetterzusatz versetzten phosphor- oder phosphathaltige Lösung zugesetzt wird.
8. Behandlungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsbehälter (4) derart einen Hauptaufnahmeraum (22), in den der Behandlungsgegenstand (2) einbringbar ist und mindestens einen ersten Nebenaufnahmeraum (24) aufweist, wobei der Hauptaufnahmeraum (22) und der erste Nebenaufnahmeraum (24) derart miteinander verbunden sind, dass die Behandlungssubstanz (6) zum einen aus dem Hauptaufnahmeraum (22) heraus in den ersten Nebenaufnahmeraum (24) hinein fließen kann und zum anderen aus dem ersten Nebenaufnahmeraum (24) heraus in den Hauptaufnahmeraum (22) hinein fließen kann, wobei der Hauptaufnahmeraum (22) und der erste Nebenaufnahmeraum (24) derart voneinander abgegrenzt sind, dass das Eindringen des Behandlungsgegenstands (2) in den ersten Nebenaufnahmeraum (24) zumindest teilweise und bevorzugt vollständig verhindert wird und wobei der Hauptaufnahmeraum (22) ebenfalls mit einem zweiten Nebenaufnahmeraum (26) gekoppelt ist, wobei der erste Nebenaufnahmeraum (24) ein unterhalb des Hauptaufnahmeraums (22) ausgebildeter Pufferaufnahmeraum zum Aufnehmen einer bestimmten Menge an Behandlungssubstanz (6) ist, und wobei der zweite Nebenaufnahmeraum (26) ein bevorzugt seitlich von dem Hauptaufnahmeraum (22) ausgebildeter Temperierungsraum ist, wobei die Temperierungseinrichtung (8) zumindest teilweise in dem zweiten Nebenaufnahmeraum (26) angeordnet ist.
9. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionssubstanz aus Phosphor oder einem Phosphat und mindestens einer zusätzlichen Behandlungseffektverbesserungssubstanz besteht, wobei der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 95% vol. beträgt, wobei die Reaktionssubstanz keine Anteile von Salzsäure und Schwefelsäure aufweist.
10. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die phosphor- oder phosphathaltige Lösung aus vollentkalktem Wasser und der Reaktionssubstanz besteht, wobei das vollentkalkte Wasser insbesondere aus VE- Wasser aufgebaut ist und der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE -Wasser zwischen 1 :4 und 1 :7 liegt, wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1 :6 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz vor einer Vermischung mit dem VE-Wasser in einem festen Zustand vorliegt, oder wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1 :5 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz vor einer Vermischung mit dem VE-Wasser in einem flüssigen Zustand vorliegt und/oder die Reaktionssubstanz ferner keine Anteile von Fluor, Chlor, Brom, Jod, Blei, Quecksilber und Selen aufweist und/oder der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 97% vol. oder 98% vol. oder 99% vol. beträgt und/oder durch die Behandlungssubstanz (6) auf der Oberfläche des Behandlungsgegenstands (2) eine porenfreie Schutzschicht unter Verhinderung einer Wasserstoffversprödung bei einer Abtrocknung der Behandlungssubstanz erzeugt wird, wobei die Schutzschicht eine Dicke von 2 pm bis 10 pm und bevorzugt von 3 pm bis 8 pm und besonders bevorzugt von 4 pm bis 6 pm aufweist. 1. Behandlungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellungseinrichtung zum Entnehmen von Anteilen der Behandlungssubstanz aus dem Behandlungsbehälter (4) ausgebildet ist, wobei die Bereitstellungseinrichtung ein Behandlungssubstanzentnahmemittel, insbesondere eine Leitungsmündung, mit der Verwirbefungseinrichtung verbindet und die Behandlungssubstanz von der Bereitstellungseinrichtung druckbeaufschlagt, insbesondere mit mehr als 2 bar, der Verwirbelungseinrichtung 70 zum Einbringen in den im Behandlungsbehälter (4) verbleibenden Behandlungssubstanzanteil zuführbar ist.
12. Behandlungsverfahren zum zumindest Beizen und Phosphatieren eines, insbesondere metallischen, Behandlungsgegenstands (2), mindestens umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines Behandlungsbehälters (4) zum Aufnehmen mindestens eines Behandlungsgegenstands (2) und zum Aufnehmen einer fließfähigen Behandlungssubstanz (6),
Einbringen der Behandlungssubstanz (6) in den Behandlungsbehälter (4), wobei kein weiterer Behandlungsbehälter zum Beizen und Phosphatieren verwendet wird, und
Einbringen des Behandlungsgegenstands (2) in den mit der Behandlungssubstanz (6) zumindest teilweise gefüllten Behandlungsbehälter (4) zum in Kontakt bringen des Behandlungsgegenstands (2) mit der Behandlungssubstanz (6), wobei durch den Kontakt zwischen der Behandlungssubstanz (6) und dem Behandlungsgegenstand (2) zumindest eine Reinigung, insbesondere eine Entfettung, und Phosphatierung des Behandlungsgegenstands (2) bewirkt wird, wobei die Behandlungssubstanz (6) eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, ist, wobei die phosphor- oder phosphathaltige Lösung zum einen aus Wasser und zum anderen aus einer Reaktionssubstanz besteht, wobei die Reaktionssubstanz aus Phosphor oder einem Phosphat und einer zusätzlichen Behandlungseffektverbesserungssubstanz besteht
Entnehmen des Behandlungsgegenstands aus dem Behandlungsbehälter, Aufwirbeln von durch den Behandlungsgegenstand auf die Behandlungssubstanz übertragene Verunreinigungen mittels einer Verwirbelungseinrichtung, wobei zum Verwirbeln der Verunreinigungen ein Verwirbelungsfluid durch die Verwirbelungseinrichtung der Behandlungssubstanz (6) zugeführt wird,
Zuführen der mit den aufgewirbelten Verunreinigungen versehenen Behandlungssubstanz (6) zu einer Filtereinrichtung (18),
Herausfiltern der Verunreinigungen aus den Behandlungssubstanzanteilen, die der Filtereinrichtung (18) zugeführt werden,
Erneutes Einbringen des Behandlungsgegenstands (2) in den mit der Behandlungssubstanz (6) zumindest teilweise gefüllten Behandlungsbehälter (4) zum in Kontakt bringen des Behandlungsgegenstands (2) mit der gefilterten Behandlungssubstanz (6) oder
Einbringen eines weiteren Behandlungsgegenstands in den mit der Behandlungssubstanz (6) zumindest teilweise gefüllten Behandlungsbehälter (4) zum in Kontakt bringen des Behandlungsgegenstands (2) mit der gefilterten Behandlungssubstanz (6).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (86) zum Betrieb der Filtereinrichtung (18) und/oder der Verwirbelungseinrichtung (70) vorgesehen ist, wobei ein Betrieb der Filtereinrichtung (18) zumindest zeitweise in Abhängigkeit eines Betriebs der Verwirbelungseinrichtung (70) erfolgt oder wobei ein Betrieb der Verwirbelungseinrichtung (70) zumindest zeitweise in Abhängigkeit eines Betriebs der Filtereinrichtung (18) erfolgt wobei der Betrieb der Verwirbelungseinrichtung (70) zumindest zeitweise die Bereitstellung des Verwirbelungsfluides und die Ansteuerung der Ventileinrichtung (78) umfasst, wobei die Ventiteinrichtungen (78) nach vorbestimmten Verläufen, insbesondere in programmierten Zeitabständen, angesteuert werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 95% vol. beträgt, wobei die Reaktionssubstanz insbesondere keine Anteile von Salzsäure und Schwefelsäure aufweist.
15. Verfahren nach Anspruch 12 bis 14, ferner umfassend die Schritte:
Zusetzen einer Zusatzsubstanz zum Beizentfetten zu der Behandlungssubstanz (6), wobei der Beizentfetterzusatz bevorzugt eine wässrige Lösung aus nicht ionogenen biologisch abbaubaren Tensiden und Inhibitoren, insbesondere But-2-in-1 , 4-diol, aufweist und wobei der Beizentfetterzusatz mit einem Volumen von 0,5% bis 7%, insbesondere von 1 % bis 5%, des Volumens der Behandlungssubstanz (6) zugesetzt wird und/oder
Zusetzen einer Zusatzsubstanz zum Entschäumen zu der Behandlungssubstanz (6), wobei der Entschäumerzusatz Triisobuttylphosphat aufweist und wobei der Entschäumerzusatz der Behandlungssubstanz (6) mit einem Volumen von 0,01 % bis 5%, insbesondere mit 0,2%, des Volumens der Behandlungssubstanz (6) oder mit einem Volumen von 0,01 % bis 5%, insbesondere mit 0,2% des Volumens der mit dem Beizentfetterzusatz versetzten Behandlungssubstanz (6) zugesetzt wird.
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