EP3959361A1 - Temperaturbehandlungsstufe und behandlungsanlage zum behandeln von bauteilen - Google Patents

Temperaturbehandlungsstufe und behandlungsanlage zum behandeln von bauteilen

Info

Publication number
EP3959361A1
EP3959361A1 EP20721141.8A EP20721141A EP3959361A1 EP 3959361 A1 EP3959361 A1 EP 3959361A1 EP 20721141 A EP20721141 A EP 20721141A EP 3959361 A1 EP3959361 A1 EP 3959361A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
treatment
temperature
stage
fluid
treatment fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20721141.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan BEER
Jürgen Weschke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Publication of EP3959361A1 publication Critical patent/EP3959361A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/22—Servicing or operating apparatus or multistep processes
    • C25D13/24—Regeneration of process liquids

Definitions

  • the invention relates to a temperature treatment stage for treating a fluid and a treatment system for treating components, in particular for use in a painting system for painting workpieces, in particular vehicle bodies, and a method for treating a treatment fluid in a treatment system.
  • VBH pretreatment
  • KTL cathode dip painting
  • the state of the art in the VBH is that either disinfection processes such as UV radiation, catalytic processes, electro-pulse processes and ultrasound treatment, also in combination with UV radiation, are used in the last rinsing baths or that chemical disinfection with, for example, hydrogen peroxide, Chlorine dioxide or peracetic acid takes place from baths and connected units.
  • disinfection processes such as UV radiation, catalytic processes, electro-pulse processes and ultrasound treatment, also in combination with UV radiation, are used in the last rinsing baths or that chemical disinfection with, for example, hydrogen peroxide, Chlorine dioxide or peracetic acid takes place from baths and connected units.
  • the aim of the disinfection process at these points is to prevent nobody from being carried into the KTL basin, where they can cause greater damage with correspondingly high costs.
  • Nano-coating baths, ultrasonic and electro-pulse processes are used. Chemical disinfection with the chemicals described above is not possible because they are not compatible with the coating chemicals. A biocide can only be used if it is compatible with the bath chemistry.
  • One object of the invention is to create a temperature treatment stage of a treatment plant which allows a simple and inexpensive treatment of a fluid in the treatment plant.
  • Another object is to provide a treatment plant with such a temperature treatment stage.
  • Another object is to provide a method for treating a treatment fluid in such a treatment plant.
  • a temperature treatment stage for treating a fluid in particular for thermally treating a treatment fluid of a treatment device for treating components, comprising a cooling stage and a heating stage fluidically coupled therewith.
  • a coupling device is provided on the treatment device and / or on at least one storage container. The fluid can be fed to the heating stage via a supply line. The heated fluid can be fed to the cooling stage via a return.
  • the proposed temperature treatment stage offers an advantageous solution for biocide-free disinfection or germ reduction of treatment devices, for example spray systems or immersion baths, in particular nano-coating baths in a VBH system and / or a KTL system. Further advantageous applications are possible in the area of general pretreatment of metallic parts such as screws, sheet metal, molded parts, components, etc., as well as in the area of electroplating, powder coating, anodizing systems, aluminum, plastic and automotive painting systems, where metal and Plastic parts are pretreated and then coated.
  • the treatment fluid can be used in an immersion bath or sprayed on in a spray system.
  • the temperature treatment stage makes it possible to use a method that is preferably used in food technology for sterilizing liquids, milk, juices and beer before filling, namely pasteurization or short-term heating (KZE).
  • KZE short-term heating
  • the pasteurization units (PU), which have to be determined for each medium, here the treatment fluid, are a measure of the pasteurization.
  • the flow of the fluid, in particular the treatment fluid is heated to the pasteurization temperature via a heating stage with a heating medium, for example hot water or steam. Preheating can take place via the return in an optional recuperation heat exchanger.
  • a pipe coil can optionally follow in which the medium is kept at temperature for a defined time.
  • the treatment fluid can flow through the optional recuperation heat exchanger for cooling and at the same time heat the flow before it is cooled back to the starting temperature in the cooling stage with the aid of a cooling medium, for example cold water.
  • the coupling device for coupling the temperature treatment stage to the treatment device and / or a storage container can for example be a suitable connection, a valve, a pipeline or the like.
  • the pasteurizer units PE a measure for the killing of germs, can e.g. calculate for beer as follows:
  • PE t_ver * 1, 393T- 6 ° )
  • t_ver is the residence time in minutes and T is the temperature in ° C.
  • PE t_ver * 1, 2589T- 6 ° )
  • T and t_ver are therefore product-specific parameters.
  • a temperature of 60 ° C or 80 ° C and a dwell time of one minute corresponds to 1 PU and means a germ reduction by 2 powers of ten.
  • the equation for PE can be determined by determining the bacterial count at constant temperature over time at two different temperatures. While in the food industry the product medium flows from product manufacture to product filling only in one direction and complete disinfection is to be achieved, in the treatment system the short-term heating serves as a germ sink for the connected treatment facilities in order to reduce the germ count to the lowest possible level. In an exemplary VBH / KTL system, the treatment fluid usually circulates in a closed circuit.
  • the heating stage can be followed by a temperature holding section in the form of a thermally insulated pipeline, the volume and / or length and / or flow of which can be dimensioned such that the heated fluid has a predetermined dwell time in the temperature holding section.
  • a sensor can advantageously be used to qualify and / or quantify the germ count.
  • a suitable temperature change can be carried out and / or a dwell time in the temperature treatment stage can be extended as a parameter for the reaction to a germ count outside a desired or permitted range of germ count.
  • the temperature can be increased in order to reduce the number of germs.
  • the residence time in the temperature treatment stage, in particular in the temperature holding section can be increased, in particular at an elevated temperature.
  • the process is completely chemical-free.
  • the pasteurization temperature and / or residence time depends on the medium being treated and can easily be tried out in preliminary tests.
  • the temperature treatment stage can work without moving parts and is therefore particularly low-maintenance.
  • One advantage of the proposed temperature treatment stage is a significant reduction in germs in a treatment system, for example a VBH and / or a KTL system.
  • the temperature treatment stage can be conveniently integrated into a treatment system as a germ sink.
  • the short-term heating can be fully automated and deliver a reproducible disinfection result.
  • the temperature treatment stage can work with low energy through the use of heat exchangers. This results in a simple system structure.
  • the short-term heating can advantageously be carried out in a way that is gentle on the product.
  • a recuperation heat exchanger can be fluidically coupled between the cooling stage and the heating stage, wherein in the recuperation heat exchanger the fluid in the flow can be heated by the fluid in the return.
  • One advantage of short-term heating is the concept of optional heat recovery.
  • the fluid in the heating stage and in the cooling stage only needs to be heated or cooled by 0.5 - 1.5 ° K, which enables energy-saving operation .
  • the heating stage can be followed by a temperature holding section, the volume and / or length and / or flow rate of which is dimensioned so that the heated fluid has a predetermined dwell time in the temperature holding section.
  • the temperature of the fluid together with the dwell time in this temperature range define the pasteurizer unit PE, which specifies a degree of germ reduction specifically for the fluid.
  • the predetermined dwell time can be set favorably in such a way that the desired germ reduction is reliably achieved.
  • the temperature holding section can have a pipeline.
  • the temperature holding section can be designed in the form of a pipe, in particular a coiled pipe in the form of one or more pipe coils. Suitable insulation of the temperature holding section can expediently be provided.
  • a regulating and / or control device can be provided so that the temperature and / or flow rate of a cooling medium in the cooling stage can be set as a function of an outlet temperature of the fluid from the cooling stage.
  • the output temperature of the fluid from the cooling stage can thus be achieved in the most energy-efficient way possible for the specific application in order to be able to carry out the subsequent process with the fluid with the desired quality.
  • a regulating and / or control device can advantageously be provided so that the temperature and / or flow rate of a meat medium in the meat stage can be set as a function of an outlet temperature of the fluid from the meat stage.
  • the starting temperature of the fluid from the meat stage can thus be achieved as energy-optimally as possible for the specific application, in order to achieve the desired reduction in the number of germs in the fluid for a given residence time in this temperature range.
  • a regulating and / or control device can also advantageously be provided so that the temperature and / or flow rate of the fluid can be set in the flow depending on a flow temperature and / or in the return depending on a return temperature.
  • the temperature and / or the flow rate of the fluid can be selected in such a way that the desired reduction in the number of germs in the fluid is achieved with a predetermined residence time in this temperature range, with a favorable use of energy.
  • a sensor can advantageously be used for qualifying and / or quantifying the germ count.
  • a suitable temperature change can advantageously be carried out and / or a residence time in the temperature treatment stage can be extended as a parameter for the reaction to a germ count outside a desired or permitted range of germ count.
  • the temperature can be increased in order to reduce the number of germs.
  • the residence time in the temperature treatment stage can be increased, in particular at an increased temperature.
  • a storage container can be provided to hold thermally treated fluid.
  • a favorable process implementation can be achieved with the aid of the fluid with a favorable use of energy for the desired reduction in the number of germs in the fluid for a given residence time in a given temperature range.
  • At least one sensor can be provided for qualifying and / or quantifying a germ count in the treatment fluid. This allows precise process control in the treatment of the treatment fluid.
  • the temperature treatment stage can advantageously be designed as an independent module which can be connected to different tanks of one or more treatment systems.
  • the temperature treatment stage can be designed to be mobile, for example.
  • a treatment system in which a component to be treated can be treated with a treatment fluid in a treatment device, in particular a pretreatment system or dip painting system, a temperature treatment stage being provided in which the treatment fluid can be treated.
  • the temperature treatment stage comprises a cooling stage and a heating stage fluidically coupled therewith.
  • the temperature treatment stage has a coupling device with which the temperature treatment stage can be coupled to the treatment device and / or at least one storage container which at least temporarily contains treatment fluid, at least the heating stage being coupled at least temporarily to the treatment device and the treatment fluid from the treatment device via a
  • the flow can be fed directly or indirectly to the heating stage and the heated treatment fluid can be fed to the cooling stage via a return.
  • the coupling device can have a detachable line, a valve, a pump or the like, with which the temperature treatment stage can be temporarily connected to the treatment device and easily disconnected again.
  • the proposed treatment system with a temperature treatment stage offers an advantageous solution for biocide-free disinfection or germ reduction of the nano-coating baths in a VBH system and a KTL system.
  • the flow of the treatment fluid is heated to the pasteurization temperature via a heating stage with a heating medium, for example hot water or steam. Preheating can take place via the return in an optional recuperation heat exchanger.
  • a heating medium for example hot water or steam.
  • the temperature treatment stage can advantageously be integrated into the treatment system as a germ sink.
  • the short-term heating can be fully automated and deliver a reproducible disinfection result.
  • the treatment system with a can work with low energy through the use of heat exchangers. This results in a simple system structure.
  • the short-term heating can advantageously be carried out in a way that is gentle on the product.
  • Advantageous applications are possible in the area of general pretreatment of metallic parts such as screws, sheet metal, molded parts, components, etc., as well as in the area of electroplating, powder coating, anodizing systems, aluminum, plastic and automotive painting systems, where metal and plastic parts pretreated and then coated.
  • the treatment fluid can be used in an immersion bath or sprayed on in a spray system.
  • a recuperation heat exchanger can be fluidically coupled between the cooling stage and the heating stage, the treatment fluid in the recuperation heat exchanger being heatable in the flow from the treatment fluid in the return.
  • the concept of optional heat recovery is an advantage of short-term heating for KTL and nano-coating baths.
  • the treatment fluid only needs to be heated or cooled by 0.5 - 1.5 ° K in the heating stage and in the cooling stage.
  • a closed circuit can be formed in which the treatment fluid is conducted from the treatment system to the temperature treatment stage and back to the treatment system. While in the food industry the product medium flows from product manufacture to product filling only in one direction and complete disinfection is to be achieved, in the VBH / KTL short-term heating serves as a germ sink for the connected baths in order to keep the germ count as low as possible .
  • the treatment fluid usually circulates in a closed circuit.
  • the treatment fluid can be conducted from the treatment device to the temperature treatment stage and then into a storage container, and / or the treatment fluid can be conducted from the treatment device into a storage container and then to the temperature treatment stage.
  • the storage container can serve to equalize the fluid flow of the treatment fluid.
  • the treatment system can comprise a plurality of treatment devices, a switching device being provided in order to switch the temperature treatment stage between different treatment devices.
  • a temperature treatment stage can be used for brief heating of the treatment fluid for several treatment devices.
  • the treatment fluid for a treatment device can be temporarily stored in a storage container, while the temperature treatment stage heats the treatment fluid of another treatment device.
  • the treatment device can be designed as a dip basin, in particular as a pretreatment basin or as a dip lacquer basin.
  • the treatment system can be used for advantageous applications in the area of general pretreatment of metallic parts such as screws, sheet metal, molded parts, components, etc., as well as in the area of electroplating, powder coating, anodizing systems, aluminum, plastic and automotive painting systems, where metal and plastic parts are pretreated and then coated. Further advantageous application possibilities can be found in the area of dip painting and the connected anolyte system.
  • a method for the thermal treatment of a treatment fluid of a treatment plant with a temperature treatment stage is proposed. According to the invention, the treatment fluid is heated in a heating stage and cooled in a cooling stage.
  • the temperature treatment stage makes it possible to use a method that is preferably used in food technology to sterilize liquids, milk, juices and beer before filling, namely pasteurization or short-term heating (KZE).
  • KZE short-term heating
  • the treatment fluid can be kept at a target temperature for a defined dwell time in a temperature holding section downstream of the heating stage.
  • the pasteurization units (PU) which must be determined for each treatment fluid, are a measure of pasteurization.
  • the desired pasteurizer units can be selected via the dwell time and the target temperature.
  • a predetermined germ reduction in the treatment fluid can thus advantageously be achieved, for example.
  • the relationship between residence time and target temperature must be determined experimentally for each treatment fluid.
  • the treatment fluid can be preheated upstream of the heating stage in a recuperation heat exchanger by heated treatment fluid.
  • the treatment fluid only needs to be heated or cooled by 0.5 - 1.5 ° K in the heating stage and in the cooling stage.
  • the temperature and / or flow rate of a cooling medium in the cooling stage can be set as a function of an outlet temperature of the treatment fluid from the cooling stage. The starting temperature of the treatment fluid from the cooling stage can thus be achieved as energy-optimally as possible for the specific application in order to be able to carry out the subsequent process with the treatment fluid with the desired quality.
  • the temperature and / or flow rate of a heating medium in the heating stage can advantageously be set as a function of an outlet temperature of the treatment fluid from the heating stage.
  • the starting temperature of the treatment fluid from the heating stage can thus be achieved in the most energy-efficient way possible for the specific application in order to achieve the desired reduction in the number of germs in the treatment fluid for a predetermined residence time in this temperature range.
  • the temperature and / or flow rate of the treatment fluid can be set in the flow depending on a flow temperature and / or in the return depending on a return temperature.
  • the temperature and / or the flow rate of the treatment fluid can be selected so that the desired reduction in the number of germs in the treatment fluid is achieved with a predetermined residence time in this temperature range, with a favorable use of energy.
  • the temperature and / or the flow rate and / or the residence time of the treatment fluid in the temperature treatment stage, in particular in the temperature holding section can be set as a function of a germ count. This allows a reliable process control in the treatment of the treatment fluid.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a
  • Temperature treatment stage in which a treatment fluid of a treatment device for treating components can be thermally treated
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a treatment plant according to an exemplary embodiment of the invention, in which a component to be treated can be treated in a treatment device with a treatment fluid and which includes a temperature treatment stage according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a treatment plant according to a further exemplary embodiment of the invention with a storage container in front of the treatment device;
  • FIG. 4 shows a flow diagram of a method according to a
  • Embodiment of the invention for the thermal treatment of a treatment fluid of a treatment plant with a temperature treatment stage.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a temperature treatment stage 100 according to an exemplary embodiment of the invention, in which a fluid, for example a treatment fluid 512 of a treatment device 510, not shown, for treating components 10 can be thermally treated.
  • a fluid for example a treatment fluid 512 of a treatment device 510, not shown, for treating components 10 can be thermally treated.
  • the temperature treatment stage 100 shown advantageously enables, for example, biocide-free disinfection or germ reduction of nano-coating baths in a VBFI system and / or a KTL system.
  • the treatment fluid 512 can be kept at a setpoint temperature T_soll for a defined time t_ver downstream of a meat stage 300 in a temperature holding section 310.
  • the pasteurization units (PU) which must be determined for each treatment fluid 512, are a measure of the pasteurization.
  • the desired pasteurizer units can be selected via the dwell time t_ver and the target temperature T_soll. A predetermined germ reduction in the treatment fluid 512 can thus advantageously be achieved.
  • the relationship between dwell time t_ver and setpoint temperature T_soll can be determined experimentally for each treatment fluid 512.
  • the temperature treatment stage 100 comprises a cooling stage 200 and the meat stage 300 fluidically coupled therewith.
  • a recuperation heat exchanger 400 is fluidically coupled between the cooling stage 200 and the meat stage 300.
  • the treatment fluid 512 is supplied to the meat stage 300 via a feed line 110 by means of a pump 118 Line section 112 is passed into the recuperation heat exchanger 400.
  • the treatment fluid 512 in the flow 110 is heated by the treatment fluid 512 in the return 120.
  • the temperature treatment stage 100 has a coupling device 150, for example a valve, a pipe or the like, via which the flow 110 to a treatment device (not shown) in which the treatment fluid 512 is used or a storage container (not shown) in which the treatment fluid 512 is temporarily stored, can be coupled.
  • a coupling device 150 for example a valve, a pipe or the like, via which the flow 110 to a treatment device (not shown) in which the treatment fluid 512 is used or a storage container (not shown) in which the treatment fluid 512 is temporarily stored, can be coupled.
  • the treatment fluid 512 reaches the heating stage 300 via the line section 114 from the recuperation heat exchanger 400.
  • the treatment fluid 512 is heated.
  • the heating power is fed to the heating stage 300 via a heating medium 304, for example hot water or steam, which is passed into the heating stage 300 via a line 302.
  • the heating medium 304 is discharged again from the heating stage 300 via the line 302.
  • the heating stage 300 is followed by the temperature holding section 310, the volume and / or length and / or flow rate of which is dimensioned such that the heated treatment fluid 512 has a predetermined dwell time t_ver in the temperature holding section 310.
  • the treatment fluid 512 reaches the temperature holding section 310, which is designed in the form of a pipeline 128, via the line section 116.
  • the heated treatment fluid 512 is fed via the line section 122 into the recuperation heat exchanger 400, where it is used to preheat the treatment fluid 512 in the supply 110.
  • the treatment fluid 512 is fed from the recuperation heat exchanger 400 to the cooling stage 200 via the line section 124.
  • the temperature treatment stage 100 has a coupling device 160, for example a valve, a pipe or the like, via which the return 120 to a treatment device (not shown) in which the treatment fluid 512 is used or a storage container (not shown) in which the treatment fluid 512 is temporarily stored, can be coupled.
  • the cooling power is supplied to the cooling stage 200 via a cooling medium 204, for example cold water, which flows into the cooling stage 200 via the line 202 and is also discharged again after it has flowed through.
  • the cooled treatment fluid 512 is discharged from the cooling stage 126 via the line section 126.
  • a regulating and / or control device can advantageously be provided with which the temperature and / or the flow rate of the cooling medium 204 in the cooling stage 200 can be adjusted depending on the outlet temperature of the treatment fluid 512 from the cooling stage 200 .
  • a regulating and / or control device can be provided with which the temperature and / or the flow rate of the heating medium 304 in the heating stage 300 can be adjusted depending on an outlet temperature of the treatment fluid 512 from the heating stage 300.
  • a regulating and / or control device (not shown) can be provided with which the temperature and / or the flow rate of the treatment fluid 512 in the flow 110 can be adjusted depending on a flow temperature and / or in the return 120 depending on a return temperature.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a treatment system 500 according to an exemplary embodiment of the invention, in which a component 10 to be treated can be treated in a treatment device 510 with a treatment fluid 512.
  • the treatment system 500 comprises a temperature treatment stage according to FIG. 1, the treatment fluid 512 being fed from the treatment device 510 into the temperature treatment stage 100 and returned from the temperature treatment stage 100 to the treatment stage 510.
  • the illustrated temperature treatment stage 100 advantageously enables, for example, a biocide-free disinfection or germ reduction of nano-coating baths in a VBH system and / or a KTL system.
  • the treatment system 500 can in particular be a pretreatment system or dip painting system for the component.
  • Advantageous applications are possible in the field of general Pretreatment of metallic parts such as screws, sheets,
  • Molded parts, components, etc. as well as in the field of electroplating, powder coating, anodizing systems, aluminum, plastic and automotive painting systems, where metal and plastic parts are pretreated and then coated. Further advantageous application possibilities can be found in the area of dip painting, for example vehicle bodies, and the connected anolyte system.
  • the temperature treatment stage 100 is provided, in which the treatment fluid 512 can be treated.
  • Temperature treatment stage 100 comprises a cooling stage 200 and a meat stage 300 fluidically coupled therewith.
  • the meat stage 300 is coupled at least temporarily to the treatment device 510.
  • Treatment fluid 512 from the treatment device 510 can be fed to the meat stage 300 via a supply line 110 and the heated treatment fluid 512 can be fed to the cooling stage 200 via a return 120.
  • Recuperation heat exchanger 400 fluidically coupled, the treatment fluid 512 in the flow 110 being heatable in the recuperation heat exchanger 400 from the treatment fluid 512 in the return 120.
  • a closed circuit is formed in the treatment system 500, in which the treatment fluid 512 is conducted from the treatment device 510 to the temperature treatment stage 100 and back to the treatment device 510.
  • the treatment device 510 is designed as a dip basin, in particular as a pretreatment basin or as a dip lacquer basin, in which the component 10 can be treated.
  • the temperature treatment stage 100 has a coupling device 150, for example a valve, a pipe or the like, via which the flow 110 is coupled to the treatment device 510 in which the treatment fluid 512 is used.
  • a coupling device 150 for example a valve, a pipe or the like, via which the flow 110 is coupled to the treatment device 510 in which the treatment fluid 512 is used.
  • the temperature treatment stage 100 has a coupling device 160, for example a valve, a pipeline or the like which the return line 120 is coupled to the treatment device 510 in which the treatment fluid 512 is used.
  • a coupling device 160 for example a valve, a pipeline or the like which the return line 120 is coupled to the treatment device 510 in which the treatment fluid 512 is used.
  • treatment fluid 512 of a plurality of treatment devices 510 with the same temperature treatment stage 100 can thus be heated at least temporarily.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a treatment system 500 according to a further exemplary embodiment of the invention with a storage container 520 in front of the treatment device 510.
  • a storage container 520 is provided in the circuit of the treatment fluid 512 in order to receive thermally treated treatment fluid 512.
  • the treatment fluid 512 is guided from the treatment device 510 to the temperature treatment stage 100 and then into the storage container 520, where it can be temporarily stored and then fed to the treatment device 510 as required.
  • the temperature treatment stage 100 has a coupling device 150, for example a valve, a pipe or the like, via which the flow 110 is coupled to the treatment device 510 in which the treatment fluid 512 is used.
  • a coupling device 150 for example a valve, a pipe or the like, via which the flow 110 is coupled to the treatment device 510 in which the treatment fluid 512 is used.
  • the temperature treatment stage 100 has a coupling device 160, for example a valve, a pipeline or the like, via which the return 120 is coupled to the storage container 520 in which the treatment fluid 512 is temporarily stored.
  • a coupling device 160 for example a valve, a pipeline or the like, via which the return 120 is coupled to the storage container 520 in which the treatment fluid 512 is temporarily stored.
  • FIG. 4 shows a flow chart of a method according to an exemplary embodiment of the invention for the thermal treatment of a treatment fluid of a treatment plant with a temperature treatment stage.
  • the method is characterized in that the treatment fluid of the treatment system is heated in a heating stage and cooled in a cooling stage.
  • the process enables, for example, a biocide-free disinfection or germ reduction of nano-coating baths in a VBH system and / or a KTL system.
  • treatment fluid which has already been used in a treatment device, for example, is preheated upstream of the heating stage in a recuperation heat exchanger by treatment fluid that has already been heated.
  • the treatment fluid is then fed to the heating stage in step S102 and is heated there to a target temperature T_soll.
  • the treatment fluid 512 is then held in step S104 downstream of the heating stage 300 in a temperature holding section 310 for a defined time t_ver at a setpoint temperature T_soll in order to bring about the desired germ reduction process.
  • a sensor can advantageously be used for qualifying and / or quantifying the germ count.
  • a suitable temperature change can advantageously be carried out and / or a residence time in the temperature treatment stage can be extended as a parameter for the reaction to a germ count outside a desired or permitted range of germ count.
  • the temperature can be increased in order to reduce the number of germs.
  • the residence time in the temperature treatment stage can be increased, in particular at an increased temperature.
  • the heated treatment fluid then passes through the recuperation heat exchanger again in step S106 and preheats new treatment fluid.
  • the heated treatment fluid itself is cooled down again somewhat.
  • the treatment fluid is cooled to the desired process temperature in the cooling stage and can be fed back to the treatment device or a storage container.
  • the temperature and / or flow rate of the cooling medium in the cooling stage can be dependent on an initial temperature of the treatment fluid can be adjusted from the cooling stage. Furthermore, the temperature and / or flow rate of the heating medium 304 in the heating stage 300 can be set as a function of an outlet temperature of the treatment fluid 512 from the heating stage 300.
  • the temperature and / or flow rate of the treatment fluid 512 in the flow 110 can be set depending on a flow temperature and / or in the return 120 depending on a return temperature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperaturbehandlungsstufe (100) zum Behandeln eines Fluids, insbesondere zum thermischen Behandeln eines Behandlungsfluids (512) einer Behandlungseinrichtung (510) zum Behandeln von Bauteilen, umfassend eine Kühlstufe (200) und eine fluidisch damit gekoppelte Heizstufe (300), wobei eine Koppeleinrichtung (150, 160) an die Behandlungseinrichtung (510) und/oder an wenigstens einen Speicherbehälter (520) vorgesehen ist, wobei das Fluid über einen Vorlauf (110) der Heizstufe (300) zuführbar ist und wobei das erhitzte Fluid über einen Rücklauf (120) der Kühlstufe (200) zuführbar ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Behandlungsanlage (500) sowie ein Verfahren zur thermischen Behandlung eines Behandlungsfluids (512) einer Behandlungsanlage (500).

Description

Beschreibung
Titel
Temperaturbehandlungsstufe und Behandlungsanlage zum Behandeln von Bauteilen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Temperaturbehandlungsstufe zum Behandeln eines Fluids und eine Behandlungsanlage zum Behandeln von Bauteilen, insbesondere zur Verwendung in einer Lackieranlage zum Lackieren von Werkstücken, insbesondere Fahrzeugkarosserien sowie ein Verfahren zur Behandlung eines Behandlungsfluids einer Behandlungsanlage.
Durch den vermehrten Einsatz von schwermetallfreien Chemikalien bei der Vorbehandlung (VBH) und/oder Kathodentauchlackierung (KTL), insbesondere in der Lackierung von Fahrzeugkarossen, kann es in diesen VBH/KTL-Anlagenkomponenten verstärkt zu einem mikrobiologischen Befall kommen, der speziell in der KTL mit Qualitätsproblemen der KTL- Lackierung verbunden ist.
Stand der Technik in der VBH ist, dass entweder an den letzten Spülbädern Entkeimungsverfahren, wie UV-Bestrahlung, katalytische Verfahren, Elektroimpulsverfahren und Ultraschallbehandlung, auch in Kombination mit UV-Bestrahlung, eingesetzt werden oder dass in bestimmten Abständen eine chemische Entkeimung mit beispielsweise Wasserstoffperoxid, Chlordioxid oder Peressigsäure von Bädern und angeschlossenen Aggregaten erfolgt. Ziel der Entkeimungsverfahren an diesen Stellen ist, ein Verschleppen von Keinem ins KTL-Becken zu verhindern, wo sie einen größeren Schaden mit entsprechend hohen Kosten anrichten können.
Neben den Spülbädern in der VBH kann es in dem Bad, in dem das Werkstück eine Nanobeschichtung, beispielsweise auf Basis Zirkoniumoxid und Zirkoniumoxid mit organischen Komponenten, wie z.B. Silan, erhält, auch zu einem verstärkten mikrobiologischem Befall kommen. Aus Gründen des Gesundheits- und Umweltschutzes, Vermeidung des Einsatzes von Nickel und Phosphat, ersetzten diese Nanobeschichtungssysteme zunehmend die bisherige Phosphatierung, in der es aufgrund der Temperatur und des pH-Wertes bisher keine
Verkeimungsprobleme gab. Bisher werden in den
Nanobeschichtungsbädern Ultraschall- und Elektroimpulsverfahren ein gesetzt. Eine chemische Entkeimung mit den oben beschriebenen Chemikalien ist nicht möglich, da sie mit den Beschichtungschemikalien nicht kompatibel sind. Ein Biozid kann nur dann eingesetzt werden, wenn es mit der Badchemie verträglich ist.
In der KTL-Anlage ist es zur Entkeimung bzw. Keimreduzierung bisher nur üblich, Biozide zuzudosieren, entweder kontinuierlich oder stoßweise bei Anstieg der Keimzahl. Aufgrund strenger gesetzlicher Auflagen bzgl. des Einsatzes solcher Chemikalien, s.a. die sogenannte REACH-Verordnung (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) der Europäischen Union, wird der Einsatz neuer Biozide erschwert mit der Gefahr, dass sich die Mikroorganismen an die Biozide anpassen und die Biozide somit unwirksam werden, was zu einem Umkippen des KTL-Bades, mit beispielsweise einem Volumen zwischen 100 und 500 m3, führen kann, das entsprechend aufwändig entsorgt werden muss.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Temperaturbehandlungsstufe einer Behandlungsanlage, welche eine einfache und kostengünstige Behandlung eines Fluids in der Behandlungsanlage erlaubt.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer Behandlungsanlage mit einer solchen Temperaturbehandlungsstufe.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Behandlung eines Behandlungsfluids einer solchen Behandlungsanlage.
Die Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Es wird nach einem Aspekt der Erfindung eine Temperaturbehandlungsstufe zum Behandeln eines Fluids, insbesondere zum thermischen Behandeln eines Behandlungsfluids einer Behandlungseinrichtung zum Behandeln von Bauteilen vorgeschlagen, umfassend eine Kühlstufe und eine fluidisch damit gekoppelte Heizstufe. Dabei ist eine Koppeleinrichtung an die Behandlungseinrichtung und/oder an wenigstens einen Speicherbehälter vorgesehen. Das Fluid ist über einen Vorlauf der Heizstufe zuführbar. Dabei ist das erhitzte Fluid über einen Rücklauf der Kühlstufe zuführbar.
Die vorgeschlagene Temperaturbehandlungsstufe bietet eine vorteilhafte Lösung zur biozidfreien Entkeimung bzw. Keimreduzierung von Behandlungseinrichtungen, beispielsweise von Sprühanlagen oder Tauchbädern, insbesondere von Nanobeschichtungsbädern in einer VBH- Anlage und/oder einer KTL-Anlage. Weitere vorteilhafte Anwendungen sind möglich im Bereich der allgemeinen Vorbehandlung von metallischen Teilen wie Schrauben, Blechen, Formteilen, Bauteilen, etc., sowie im Bereich der Galvanik, der Pulverbeschichtung, der Eloxieranlagen, der Aluminium-, Kunststoff- und Automobillackieranlagen, wo Metall- und Kunststoffteile vorbehandelt und im Anschluss beschichtet werden. Das Behandlungsfluid kann in einem Tauchbad eingesetzt sein oder in einer Sprühanlage aufgesprüht werden.
Weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten finden sich im Bereich der Tauchlackierung und dem angeschlossenen Anolytsystem.
Die Temperaturbehandlungsstufe ermöglicht es, ein Verfahren einzusetzen, das bevorzugt in der Lebensmitteltechnologie zum Entkeimen von Flüssigkeiten, Milch, Säften und Bier, vor dem Abfüllen verwendet wird, nämlich die Pasteurisierung oder Kurzzeiterhitzung (KZE). Dort ist das Ziel, die Flüssigkeiten so zu behandeln, dass sie möglichst keimfrei werden. Ein Maß für die Pasteurisierung sind dabei die Pasteureinheiten (PE), die für jedes Medium, hier das Behandlungsfluid, bestimmt werden müssen. Der Vorlauf des Fluids, insbesondere Behandlungsfluids, wird über eine Heizstufe mit einem Heizmedium, beispielsweise Heißwasser oder Dampf, auf die Pasteurisiertemperatur aufgeheizt. Eine Vorerwärmung kann dabei über den Rücklauf in einem optionalen Rekuperationswärmetauscher erfolgen.
Nach dem Wärmetauscher der Heizstufe kann optional eine Rohrschlange folgen, in der das Medium über eine definierte Zeit auf Temperatur gehalten wird. Nach der Rohrschlange kann das Behandlungsfluid zum Abkühlen durch den optionalen Rekuperationswärmetauscher fließen und gleichzeitig den Vorlauf aufheizen, bevor es in der Kühlstufe mit Hilfe eines Kühlmediums, beispielsweise Kaltwasser, auf wieder die Ausgangstemperatur zurückgekühlt wird.
Die Kopplungseinrichtung zum Koppeln der Temperaturbehandlungsstufe an die Behandlungseinrichtung und/oder einen Speicherbehälter kann beispielsweise ein geeigneter Anschluss, ein Ventil, eine Rohrleitung oder dergleichen sein.
Die Pasteureinheiten PE, ein Maß für die Keimabtötung, lassen sich z.B. für Bier wie folgt berechnen:
PE = t_ver * 1 ,393T- 6°)
wobei t_ver die Verweilzeit in Minuten und T die Temperatur in °C darstellt.
Für Fruchtsäfte gilt folgende Definition:
PE = t_ver * 1 ,2589T-6°)
T und t_ver sind somit produktspezifische Parameter.
Eine Temperatur von 60°C bzw. 80°C und eine Verweilzeit von einer Minute entspricht 1 PE und bedeutet eine Keimreduzierung um 2 Zehnerpotenzen.
Die Gleichung für PE lässt sich über eine Keimzahlbestimmung bei konstanter Temperatur über der Zeit bei zwei verschiedenen Temperaturen bestimmen. Während in der Lebensmittelindustrie das Produktmedium von der Produktherstellung zur Produktabfüllung nur in einer Richtung fließt und eine vollständige Entkeimung erreicht werden soll, dient in der Behandlungsanlage die Kurzzeiterhitzung als Keimsenke für die angeschlossenen Behandlungseinrichtungen, um hier die Keimzahl auf ein möglichst geringes Niveau zu drücken. In einer beispielhaften VBH-/KTL- Anlage zirkuliert das Behandlungsfluid üblicherweise in einem geschlossenen Kreislauf.
Vorteilhaft kann sich an die Heizstufe ein Temperaturhalteabschnitt in Form einer thermisch isolierten Rohrleitung anschließen, dessen Volumen und/oder Länge und/oder Durchfluss so dimensioniert sein kann, dass das erwärmte Fluid eine vorgegebene Verweildauer im Temperaturhalteabschnitt aufweist.
Vorteilhaft kann ein Sensor zur Qualifizierung und/oder Quantifizierung der Keimzahl eingesetzt werden.
Vorteilhaft kann als Parameter zur Reaktion auf eine Keimzahl außerhalb eines gewünschten oder erlaubten Bereichs der Keimzahl eine geeignete Temperaturveränderung vorgenommen und/oder eine Verweilzeit in der Temperaturbehandlungsstufe verlängert werden. Beispielsweise kann die Temperatur erhöht werden, um die Keimzahl zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Verweilzeit in der Temperaturbehandlungsstufe, insbesondere im Temperaturhalteabschnitt, erhöht werden, insbesondere bei erhöhter Temperatur.
Das Verfahren arbeitet vollständig chemikalienfrei. Die Pasteurisiertemperatur und/oder Verweilzeit hängt von dem behandelten Medium ab und kann leicht in Vorversuchen erprobt werden.
Versuche mit einem Nanobeschichtungsbad und einem KTL-Bad haben gezeigt, dass bereits bei Erreichen von 60°C eine deutliche Keimreduzierung erkennbar ist.
Bis auf eine Pumpe kann die Temperaturbehandlungsstufe ohne bewegte Teile arbeiten und ist somit besonders wartungsarm. Einen Vorteil der vorgeschlagenen Temperaturbehandlungsstufe ist eine signifikante Reduzierung von Keimen in einer Behandlungsanlage, z.B. einer VBH- und/oder einer KTL-Anlage. Dabei kann die Temperaturbehandlungsstufe als Keimsenke günstigerweise in eine Behandlungsanlage integriert werden. Die Kurzzeiterhitzung kann voll automatisiert erfolgen und ein reproduzierbares Desinfektionsergebnis liefern.
Die Temperaturbehandlungsstufe kann durch den Einsatz von Wärmetauschern energiearm arbeiten. Es ergibt sich so ein einfacher Anlagenaufbau. Die Kurzzeiterhitzung kann günstigerweise produktschonend erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Temperaturbehandlungsstufe kann zwischen der Kühlstufe und der Heizstufe ein Rekuperationswärmetauscher fluidisch angekoppelt sein, wobei im Rekuperationswärmetauscher das Fluid im Vorlauf von dem Fluid im Rücklauf erwärmbar ist. Einen Vorteil der Kurzzeiterhitzung stellt das Konzept der optionalen Wärmerückgewinnung dar. Je nach Größe des Rekuperationswärmetauschers muss das Fluid in der Heizstufe und in der Kühlstufe nur noch um 0,5 - 1 ,5 °K erwärmt bzw. abgekühlt werden, was eine energiesparende Betriebsweise erlaubt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Temperaturbehandlungsstufe kann an die Heizstufe ein Temperaturhalteabschnitt anschließen, dessen Volumen und/oder Länge und/oder Durchfluss so dimensioniert ist, dass das erwärmte Fluid eine vorgegebene Verweildauer im Temperaturhalteabschnitt aufweist. Die Temperatur des Fluids zusammen mit der Verweildauer in diesem Temperaturbereich definieren die Pasteureinheit PE, welche spezifisch für das Fluid eine Größe der Keimreduzierung festlegen. Über den Temperaturhalteabschnitt mit festem Volumen und/oder Länge und/oder Durchfluss kann die vorgegebene Verweildauer günstig so eingestellt werden, dass die gewünschte Keimreduzierung sicher erreicht wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Temperaturbehandlungsstufe kann der Temperaturhalteabschnitt eine Rohrleitung aufweisen. Um eine günstige Platzausnutzung zu erreichen, kann der Temperaturhalteabschnitt in Form einer Rohrleitung, insbesondere einer gewendelten Rohrleitung in Form von einer oder mehreren Rohrschlangen ausgeführt sein. Eine geeignete Isolierung des Temperaturhalteabschnitts kann dabei zweckmäßigerweise vorgesehen werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Temperaturbehandlungsstufe kann eine Regel- und/oder Steuereinrichtung vorgesehen sein, so dass Temperatur und/oder Durchfluss eines Kühlmediums in der Kühlstufe abhängig von einer Ausgangstemperatur des Fluids aus der Kühlstufe einstellbar ist. Die Ausgangstemperatur des Fluids aus der Kühlstufe kann so für die spezifische Anwendung möglichst energieoptimal erreicht werden, um den anschließenden Prozess mit dem Fluid mit der gewünschten Qualität durchführen zu können.
Vorteilhaft kann eine Regel- und/oder Steuereinrichtung vorgesehen sein, so dass Temperatur und/oder Durchfluss eines Fleizmediums in der Fleizstufe abhängig von einer Ausgangstemperatur des Fluids aus der Fleizstufe einstellbar ist. Die Ausgangstemperatur des Fluids aus der Fleizstufe kann so für die spezifische Anwendung möglichst energieoptimal erreicht werden, um die gewünschte Keimzahlreduzierung in dem Fluid bei einer vorgegebenen Verweildauer in diesem Temperaturbereich zu erreichen.
Vorteilhaft kann weiter eine Regel- und/oder Steuereinrichtung vorgesehen sein, so dass Temperatur und/oder Durchfluss des Fluids im Vorlauf abhängig von einer Vorlauftemperatur und/oder im Rücklauf abhängig von einer Rücklauftemperatur einstellbar ist. Mit Hilfe der Regel- und/oder Steuereinrichtung kann bei günstigem Energieeinsatz die Temperatur und/oder der Durchfluss des Fluids so gewählt werden, dass die gewünschte Keimzahlreduzierung in dem Fluid bei einer vorgegebenen Verweildauer in diesem Temperaturbereich erreicht wird.
Vorteilhaft kann hierzu ein Sensor zur Qualifizierung und/oder Quantifizierung der Keimzahl eingesetzt werden. Ferner kann vorteilhaft als Parameter zur Reaktion auf eine Keimzahl außerhalb eines gewünschten oder erlaubten Bereichs der Keimzahl eine geeignete Temperaturveränderung vorgenommen und/oder eine Verweilzeit in der Temperaturbehandlungsstufe verlängert werden. Beispielsweise kann die Temperatur erhöht werden, um die Keimzahl zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Verweilzeit in der Temperaturbehandlungsstufe erhöht werden, insbesondere bei erhöhter Temperatur.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Temperaturbehandlungsstufe kann ein Speicherbehälter vorgesehen sein, um thermisch behandeltes Fluid aufzunehmen. Auf diese Weise ist eine günstige Prozessdurchführung mit Hilfe des Fluids bei günstigem Energieeinsatz für die gewünschte Keimzahlreduzierung in dem Fluid bei einer vorgegebenen Verweildauer in einem vorgegebenen Temperaturbereich zu erzielen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Temperaturbehandlungsstufe kann wenigstens ein Sensor zur Qualifizierung und/oder Quantifizierung einer Keimzahl im Behandlungsfluid vorgesehen sein. Dies erlaubt eine zielgenaue Prozesskontrolle bei der Behandlung des Behandlungsfluids.
Vorteilhaft kann die Temperaturbehandlungsstufe als eigenständiges Modul ausgebildet sein, die an unterschiedliche Tanks einer oder mehrerer Behandlungsanlagen angeschlossen werden kann. Flierzu kann die Temperaturbehandlungsstufe beispielsweise mobil ausgebildet sein.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Behandlungsanlage vorgeschlagen, in der ein zu behandelndes Bauteil in einer Behandlungseinrichtung mit einem Behandlungsfluid behandelbar ist, insbesondere Vorbehandlungsanlage oder Tauchlackieranlage, wobei eine Temperaturbehandlungsstufe vorgesehen ist, in der das Behandlungsfluid behandelbar ist. Die Temperaturbehandlungsstufe umfasst eine Kühlstufe und eine fluidisch damit gekoppelte Heizstufe. Dabei weist die Temperaturbehandlungsstufe eine Kopplungseinrichtung auf, mit der die Temperaturbehandlungsstufe an die Behandlungseinrichtung und/oder wenigstens einen Speicherbehälter, der wenigstens zeitweise Behandlungsfluid enthält, ankoppelbar ist, wobei wenigstens die Heizstufe wenigstens zeitweise mit der Behandlungseinrichtung gekoppelt ist und das Behandlungsfluid aus der Behandlungseinrichtung über einen Vorlauf direkt oder mittelbar der Heizstufe zuführbar ist und das erhitzte Behandlungsfluid über einen Rücklauf der Kühlstufe zuführbar ist. Die Kopplungseinrichtung kann eine lösbare Leitung, ein Ventil, eine Pumpe oder dergleichen aufweisen, mit welcher die Temperaturbehandlungsstufe an die Behandlungseinrichtung zeitweise angeschlossen und leicht wieder abgetrennt werden kann.
Die vorgeschlagene Behandlungsanlage mit einer Temperaturbehandlungsstufe bietet eine vorteilhafte Lösung zur biozidfreien Entkeimung bzw. Keimreduzierung der Nanobeschichtungsbäder in einer VBH-Anlage und einer KTL-Anlage.
Der Vorlauf des Behandlungsfluids wird über eine Heizstufe mit einem Heizmedium, beispielsweise Heisswasser oder Dampf, auf die Pasteurisier temperatur aufgeheizt. Eine Vorerwärmung kann dabei über den Rücklauf in einem optionalen Rekuperationswärmetauscher erfolgen.
Einen Vorteil der vorgeschlagenen Behandlungsanlage mit einer Temperaturbehandlungsstufe stellt eine signifikante Reduzierung von Keimen in einer VBH- und/oder einer KTL-Anlage dar. Dabei kann die Temperaturbehandlungsstufe als Keimsenke günstigerweise in die Behandlungsanlage integriert werden. Die Kurzzeiterhitzung kann voll automatisiert erfolgen und ein reproduzierbares Desinfektionsergebnis liefern.
Die Behandlungsanlage mit einer kann durch den Einsatz von Wärmetauschern energiearm arbeiten. Es ergibt sich so ein einfacher Anlagenaufbau. Die Kurzzeiterhitzung kann günstigerweise produktschonend erfolgen. Vorteilhafte Anwendungen sind möglich im Bereich der allgemeinen Vorbehandlung von metallischen Teilen wie Schrauben, Blechen, Formteilen, Bauteilen, etc., sowie im Bereich der Galvanik, der Pulverbeschichtung, der Eloxieranlagen, der Aluminium-, Kunststoff- und Automobillackieranlagen, wo Metall- und Kunststoffteile vorbehandelt und im Anschluss beschichtet werden. Das Behandlungsfluid kann in einem Tauchbad eingesetzt sein oder in einer Sprühanlage aufgesprüht werden.
Weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten finden sich im Bereich der Tauchlackierung und dem angeschlossenen Anolytsystem.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Behandlungsanlage kann zwischen der Kühlstufe und der Heizstufe ein Rekuperationswärmetauscher fluidisch angekoppelt sein, wobei im Rekuperationswärmetauscher das Behandlungsfluid im Vorlauf von dem Behandlungsfluid im Rücklauf erwärmbar ist.
Einen Vorteil der Kurzzeiterhitzung für KTL- und Nanobeschichtungsbäder stellt das Konzept der optionalen Wärmerückgewinnung dar. Je nach Größe des Rekuperationswärmetauschers muss das Behandlungsfluid in der Heizstufe und in der Kühlstufe nur noch um 0,5 - 1 ,5 °K erwärmt bzw. abgekühlt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Behandlungsanlage kann ein geschlossener Kreislauf ausgebildet sein, in welchem das Behandlungsfluid von der Behandlungsanlage zur Temperaturbehandlungsstufe und zurück zur Behandlungsanlage geführt ist. Während in der Lebensmittelindustrie das Produktmedium von der Produktherstellung zur Produktabfüllung nur in einer Richtung fließt und eine vollständige Entkeimung erreicht werden soll, dient in der VBH/KTL die Kurzzeiterhitzung als Keimsenke für die angeschlossenen Bäder, um hier die Keimzahl auf ein möglichst geringes Niveau zu drücken. In einer VBH-/KTL-Anlage zirkuliert das Behandlungsfluid üblicherweise in einem geschlossenen Kreislauf. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Behandlungsanlage kann das Behandlungsfluid von der Behandlungseinrichtung zur Temperaturbehandlungsstufe und anschließend in einen Speicherbehälter geführt sein, und/oder es kann das Behandlungsfluid von der Behandlungseinrichtung in einen Speicherbehälter und anschließend zur Temperaturbehandlungsstufe geführt. Auf diese Weise ist eine günstige Prozessdurchführung mit Hilfe des Behandlungsfluids bei günstigem Energieeinsatz für die gewünschte Keimzahlreduzierung in dem Behandlungsfluid bei einer vorgegebenen Verweildauer in einem vorgegebenen Temperaturbereich zu erzielen. Der Speicherbehälter kann zur Vergleichmäßigung des Fluidflusses des Behandlungsfluids dienen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Behandlungsanlage mehrere Behandlungseinrichtungen umfassen, wobei eine Umschaltvorrichtung vorgesehen ist, um die Temperaturbehandlungsstufe zwischen unterschiedlichen Behandlungseinrichtungen umzuschalten. Auf diese Weise kann eine Temperaturbehandlungsstufe zur Kurzzeiterhitzung des Behandlungsfluids für mehrere Behandlungseinrichtungen genutzt werden.
Dabei kann beispielsweise das Behandlungsfluid für eine Behandlungseinrichtung in einem Speicherbehälter zwischengespeichert werden, während die Temperaturbehandlungsstufe das Behandlungsfluid einer anderen Behandlungseinrichtung erwärmt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Behandlungsanlage kann die Behandlungseinrichtung als Tauchbecken, insbesondere als Vorbehandlungsbecken oder als Tauchlackbecken, ausgebildet sein. So kann die Behandlungsanlage für vorteilhafte Anwendungen im Bereich der allgemeinen Vorbehandlung von metallischen Teilen wie Schrauben, Blechen, Formteilen, Bauteilen, etc., sowie im Bereich der Galvanik, der Pulverbeschichtung, der Eloxieranlagen, der Aluminium-, Kunststoff- und Automobillackieranlagen eingesetzt werden, wo Metall- und Kunststoffteile vorbehandelt und im Anschluss beschichtet werden. Weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten finden sich im Bereich der Tauchlackierung und dem angeschlossenen Anolytsystem. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur thermischen Behandlung eines Behandlungsfluids einer Behandlungsanlage mit einer Temperaturbehandlungsstufe vorgeschlagen. Erfindungsgemäß wird das Behandlungsfluid in einer Heizstufe erhitzt und in einer Kühlstufe abgekühlt.
Die Temperaturbehandlungsstufe ermöglicht es, ein Verfahren einzusetzen, das bevorzugt in der Lebensmitteltechnologie zum Ent keimen von Flüssigkeiten, Milch, Säften und Bier, vor dem Abfüllen verwendet wird, nämlich die Pasteurisierung oder Kurzzeiterhitzung (KZE). Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht so vorteilhaft eine biozidfreie Entkeimung bzw. Keimreduzierung der Nanobeschichtungsbäder in einer VBH-Anlage und einer KTL-Anlage.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Behandlungsfluid stromab der Heizstufe in einem Temperaturhalteabschnitt für eine definierte Verweilzeit auf einer Solltemperatur gehalten werden. Ein Maß für die Pasteurisierung sind die Pasteureinheiten (PE), die für jedes Behandlungsfluid bestimmt werden müssen.
Die gewünschten Pasteureinheiten können über die Verweilzeit und die Solltemperatur gewählt werden. Damit lässt sich beispielsweise vorteilhaft eine vorgegebene Keimreduzierung des Behandlungsfluids erreichen. Der Zusammenhang zwischen Verweilzeit und Solltemperatur muss dabei für jedes Behandlungsfluid experimentell bestimmt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Behandlungsfluid stromauf der Heizstufe in einem Rekuperationswärmetauscher durch erhitztes Behandlungsfluid vorgewärmt werden. Je nach Größe des Rekuperationswärmetauschers muss das Behandlungsfluid in der Heizstufe und in der Kühlstufe nur noch um 0,5 - 1 ,5 °K erwärmt bzw. abgekühlt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann Temperatur und/oder Durchfluss eines Kühlmediums in der Kühlstufe abhängig von einer Ausgangstemperatur des Behandlungsfluids aus der Kühlstufe eingestellt werden. Die Ausgangstemperatur des Behandlungsfluids aus der Kühlstufe kann so für die spezifische Anwendung möglichst energieoptimal erreicht werden, um den anschließenden Prozess mit dem Behandlungsfluid mit der gewünschten Qualität durchführen zu können.
Vorteilhaft kann Temperatur und/oder Durchfluss eines Heizmediums in der Heizstufe abhängig von einer Ausgangstemperatur des Behandlungsfluids aus der Heizstufe eingestellt werden. Die Ausgangstemperatur des Behandlungsfluids aus der Heizstufe kann so für die spezifische Anwendung möglichst energieoptimal erreicht werden, um die gewünschte Keimzahlreduzierung in dem Behandlungsfluid bei einer vorgegebenen Verweildauer in diesem Temperaturbereich zu erreichen.
Vorteilhaft kann weiter Temperatur und/oder Durchfluss des Behandlungsfluids im Vorlauf abhängig von einer Vorlauftemperatur und/oder im Rücklauf abhängig von einer Rücklauftemperatur eingestellt werden. Mit Hilfe einer Regel- und/oder Steuereinrichtung kann bei günstigem Energieeinsatz die Temperatur und/oder der Durchfluss des Behandlungsfluids so gewählt werden, dass die gewünschte Keimzahlreduzierung in dem Behandlungsfluid bei einer vorgegebenen Verweildauer in diesem Temperaturbereich erreicht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Temperatur und/oder der Durchfluss und/oder die Verweildauer des Behandlungsfluids in der Temperaturbehandlungsstufe, insbesondere im Temperaturhalteabschnitt, abhängig von einer Keimzahl eingestellt werden. Dies erlaubt eine zuverlässige Prozesskontrolle bei der Behandlung des Behandlungsfluids. Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren
Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen beispielhaft:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer
Temperaturbehandlungsstufe nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, in der ein Behandlungsfluid einer Behandlungseinrichtung zum Behandeln von Bauteilen thermisch behandelbar ist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Behandlungsanlage nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, in der ein zu behandelndes Bauteil in einer Behandlungseinrichtung mit einem Behandlungsfluid behandelbar ist und welche eine Temperaturbehandlungsstufe nach Figur 1 umfasst;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Behandlungsanlage nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Speicherbehälter vor der Behandlungseinrichtung; und
Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung zur thermischen Behandlung eines Behandlungsfluids einer Behandlungsanlage mit einer Temperaturbehandlungsstufe.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleichartige oder gleichwirkende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen. Im Folgenden verwendete Richtungsterminologie mit Begriffen wie„links“, „rechts“,„oben“,„unten“,„davor“„dahinter“,„danach“ und dergleichen dient lediglich dem besseren Verständnis der Figuren und soll in keinem Fall eine Beschränkung der Allgemeinheit darstellen. Die dargestellten Komponenten und Elemente, deren Auslegung und Verwendung können im Sinne der Überlegungen eines Fachmanns variieren und an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Temperaturbehandlungsstufe 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, in der ein Fluid, beispielsweise ein Behandlungsfluid 512 einer nicht dargestellten, Behandlungseinrichtung 510 zum Behandeln von Bauteilen 10 thermisch behandelbar ist.
Die dargestellte Temperaturbehandlungsstufe 100 ermöglicht beispielsweise vorteilhaft eine biozidfreie Entkeimung bzw. Keimreduzierung von Nanobeschichtungsbädern in einer VBFI-Anlage und/oder einer KTL-Anlage.
Das Behandlungsfluid 512 kann in der dargestellten Temperaturbehandlungsstufe 100 stromab einer Fleizstufe 300 in einem Temperaturhalteabschnitt 310 für eine definierte Zeit t_ver auf einer Solltemperatur T_soll gehalten werden. Ein Maß für die Pasteurisierung sind die Pasteureinheiten (PE), die für jedes Behandlungsfluid 512 bestimmt werden müssen. Die gewünschten Pasteureinheiten können über die Verweilzeit t_ver und die Solltemperatur T_soll gewählt werden. Damit lässt sich vorteilhaft eine vorgegebene Keimreduzierung des Behandlungsfluids 512 erreichen. Der Zusammenhang zwischen Verweilzeit t_ver und Solltemperatur T_soll kann dabei für jedes Behandlungsfluid 512 experimentell bestimmt werden.
Die Temperaturbehandlungsstufe 100 umfasst eine Kühlstufe 200 und die fluidisch damit gekoppelte Fleizstufe 300. Zwischen der Kühlstufe 200 und der Fleizstufe 300 ist ein Rekuperationswärmetauscher 400 fluidisch angekoppelt.
Das Behandlungsfluid 512 wird über einen Vorlauf 110 mittels einer Pumpe 118 der Fleizstufe 300 zugeführt, wobei es zunächst über einen Leitungsabschnitt 112 in den Rekuperationswärmetauscher 400 geleitet wird. Im Rekuperationswärmetauscher 400 wird das Behandlungsfluid 512 im Vorlauf 110 von dem Behandlungsfluid 512 im Rücklauf 120 erwärmt.
Die Temperaturbehandlungsstufe 100 weist eine Koppeleinrichtung 150 auf, beispielsweise ein Ventil, eine Rohrleitung oder dergleichen, über welche der Vorlauf 110 an eine nicht dargestellte Behandlungseinrichtung, in der das Behandlungsfluid 512 verwendet wird oder einen nicht dargestellten Speicherbehälter, in dem das Behandlungsfluid 512 zwischengespeichert ist, ankoppelbar ist.
Das Behandlungsfluid 512 gelangt über den Leitungsabschnitt 114 vom Rekuperationswärmetauscher 400 in die Heizstufe 300. In der Heizstufe 300 wird das Behandlungsfluid 512 aufgeheizt. Die Heizleistung wird der Heizstufe 300 über ein Heizmedium 304, beispielsweise Heisswasser oder Dampf, zugeführt, welches über eine Leitung 302 in die Heizstufe 300 geleitet wird. Das Heizmedium 304 wird aus der Heizstufe 300 über die Leitung 302 wieder abgeleitet.
An die Heizstufe 300 schließt der Temperaturhalteabschnitt 310 an, dessen Volumen und/oder Länge und/oder Durchfluss so dimensioniert ist, dass das erwärmte Behandlungsfluid 512 eine vorgegebene Verweildauer t_ver im Temperaturhalteabschnitt 310 aufweist. Das Behandlungsfluid 512 gelangt über den Leitungsabschnitt 116 in den Temperaturhalteabschnitt 310, der in Form einer Rohrleitung 128 ausgebildet ist.
Im Rücklauf 120 wird das erhitzte Behandlungsfluid 512 über den Leitungsabschnitt 122 in den Rekuperationswärmetauscher 400 gespeist, wo es zur Vorerwärmung des Behandlungsfluids 512 im Vorlauf 110 dient. Vom Rekuperationswärmetauscher 400 wird das Behandlungsfluid 512 über den Leitungsabschnitt 124 der Kühlstufe 200 zugeführt.
Die Temperaturbehandlungsstufe 100 weist eine Koppeleinrichtung 160 auf, beispielsweise ein Ventil, eine Rohrleitung oder dergleichen, über welche der Rücklauf 120 an eine nicht dargestellte Behandlungseinrichtung, in der das Behandlungsfluid 512 verwendet wird oder einen nicht dargestellten Speicherbehälter, in dem das Behandlungsfluid 512 zwischengespeichert ist, ankoppelbar ist. Kühlleistung wird der Kühlstufe 200 über ein Kühlmedium 204, beispielsweise Kaltwasser, zugeführt, welches über die Leitung 202 in die Kühlstufe 200 strömt und auch nach Durchströmung wieder abgeführt wird. Das abgekühlte Behandlungsfluid 512 wird über den Leitungsabschnitt 126 aus der Kühlstufe 126 abgeleitet.
Zur Steuerung der Temperaturbehandlungsstufe 100 kann vorteilhaft eine (nicht dargestellte) Regel- und/oder Steuereinrichtung vorgesehen sein, mit welcher die Temperatur und/oder der Durchfluss des Kühlmediums 204 in der Kühlstufe 200 abhängig von der Ausgangstemperatur des Behandlungsfluids 512 aus der Kühlstufe 200 einstellbar ist. Weiter kann eine (nicht dargestellte) Regel- und/oder Steuereinrichtung vorgesehen sein, mit welcher die Temperatur und/oder der Durchfluss des Heizmediums 304 in der Heizstufe 300 abhängig von einer Ausgangstemperatur des Behandlungsfluids 512 aus der Heizstufe 300 einstellbar ist. Weiter kann eine (nicht dargestellte) Regel- und/oder Steuereinrichtung vorgesehen sein, mit welcher die Temperatur und/oder der Durchfluss des Behandlungsfluids 512 im Vorlauf 110 abhängig von einer Vorlauftemperatur und/oder im Rücklauf 120 abhängig von einer Rücklauftemperatur einstellbar ist.
In Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer Behandlungsanlage 500 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, in der ein zu behandelndes Bauteil 10 in einer Behandlungseinrichtung 510 mit einem Behandlungsfluid 512 behandelbar ist. Die Behandlungsanlage 500 umfasst eine Temperaturbehandlungsstufe nach Figur 1 , wobei das Behandlungsfluid 512 aus der Behandlungseinrichtung 510 in die Temperaturbehandlungsstufe 100 geführt wird und aus der Temperaturbehandlungsstufe 100 wieder in die Behandlungsstufe 510 rückgeführt wird. Die dargestellte Temperaturbehandlungsstufe 100 ermöglicht beispielsweise vorteilhaft eine biozidfreie Entkeimung bzw. Keimreduzierung von Nanobeschichtungsbädern in einer VBH-Anlage und/oder einer KTL-Anlage.
Die Behandlungsanlage 500 kann insbesondere eine Vorbehandlungsanlage oder Tauchlackieranlage für das Bauteil sein. Vorteilhafte Anwendungen sind möglich im Bereich der allgemeinen Vorbehandlung von metallischen Teilen wie Schrauben, Blechen,
Formteilen, Bauteilen, etc., sowie im Bereich der Galvanik, der Pulverbeschichtung, der Eloxieranlagen, der Aluminium-, Kunststoff- und Automobillackieranlagen, wo Metall- und Kunststoffteile vorbehandelt und im Anschluss beschichtet werden. Weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten finden sich im Bereich der Tauchlackierung, beispielsweise von Fahrzeugkarossen, und dem angeschlossenen Anolytsystem.
In der Behandlungsanlage 500 ist die Temperaturbehandlungsstufe 100 vorgesehen, in der das Behandlungsfluid 512 behandelbar ist. Die
Temperaturbehandlungsstufe 100 umfasst eine Kühlstufe 200 und eine fluidisch damit gekoppelte Fleizstufe 300. Die Fleizstufe 300 ist wenigstens zeitweise mit der Behandlungseinrichtung 510 gekoppelt. Das
Behandlungsfluid 512 aus der Behandlungseinrichtung 510 ist über einen Vorlauf 1 10 der Fleizstufe 300 zuführbar und das erhitzte Behandlungsfluid 512 über einen Rücklauf 120 der Kühlstufe 200 zuführbar ist.
Zwischen der Kühlstufe 200 und der Fleizstufe 300 ist ein
Rekuperationswärmetauscher 400 fluidisch angekoppelt, wobei im Rekuperationswärmetauscher 400 das Behandlungsfluid 512 im Vorlauf 1 10 von dem Behandlungsfluid 512 im Rücklauf 120 erwärmbar ist.
In der Behandlungsanlage 500 ist ein geschlossener Kreislauf ausgebildet, in welchem das Behandlungsfluid 512 von der Behandlungseinrichtung 510 zur Temperaturbehandlungsstufe 100 und zurück zur Behandlungseinrichtung 510 geführt ist. Die Behandlungseinrichtung 510 ist als Tauchbecken, insbesondere als Vorbehandlungsbecken oder als Tauchlackbecken, ausgebildet, in welcher das Bauteil 10 behandelt werden kann.
Die Temperaturbehandlungsstufe 100 weist eine Koppeleinrichtung 150 auf, beispielsweise ein Ventil, eine Rohrleitung oder dergleichen, über welche der Vorlauf 1 10 an die Behandlungseinrichtung 510, in der das Behandlungsfluid 512 verwendet wird, angekoppelt ist.
Die Temperaturbehandlungsstufe 100 weist eine Koppeleinrichtung 160 auf, beispielsweise ein Ventil, eine Rohrleitung oder dergleichen, über welche der Rücklauf 120 an die Behandlungseinrichtung 510, in der das Behandlungsfluid 512 verwendet wird, angekoppelt ist.
Eine weitere, nicht dargestellte Möglichkeit ist, dass in der Behandlungsanlage 500 mehrere Behandlungseinrichtungen 510 vorgesehen sind, wobei eine Umschaltvorrichtung vorgesehen ist, um die Temperaturbehandlungsstufe 100 zwischen unterschiedlichen Behandlungseinrichtungen 510 umzuschalten. So kann das Behandlungsfluid 512 mehrerer Behandlungseinrichtungen 510 mit derselben Temperaturbehandlungsstufe 100 zumindest zeitweise aufgeheizt werden.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Behandlungsanlage 500 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Speicherbehälter 520 vor der Behandlungseinrichtung 510. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Speicherbehälter 520 in dem Kreislauf des Behandlungsfluids 512 vorgesehen, um thermisch behandeltes Behandlungsfluid 512 aufzunehmen. Das Behandlungsfluid 512 wird dabei von der Behandlungseinrichtung 510 zur Temperaturbehandlungsstufe 100 und anschließend in den Speicherbehälter 520 geführt, wo es temporär gespeichert werden kann und dann bei Bedarf der Behandlungseinrichtung 510 zugeführt werden kann.
Die Temperaturbehandlungsstufe 100 weist eine Koppeleinrichtung 150 auf, beispielsweise ein Ventil, eine Rohrleitung oder dergleichen, über welche der Vorlauf 110 an die Behandlungseinrichtung 510, in der das Behandlungsfluid 512 verwendet wird, angekoppelt ist.
Die Temperaturbehandlungsstufe 100 weist eine Koppeleinrichtung 160 auf, beispielsweise ein Ventil, eine Rohrleitung oder dergleichen, über welche der Rücklauf 120 an den Speicherbehälter 520, in dem das Behandlungsfluid 512 zwischengespeichert ist, angekoppelt ist.
In Figur 4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur thermischen Behandlung eines Behandlungsfluids einer Behandlungsanlage mit einer Temperaturbehandlungsstufe dargestellt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsfluid der Behandlungsanlage in einer Heizstufe erhitzt wird und in einer Kühlstufe abgekühlt wird. Das Verfahren ermöglicht so beispielsweise eine biozidfreie Entkeimung bzw. Keimreduzierung von Nanobeschichtungsbädern in einer VBH-Anlage und/oder einer KTL-Anlage.
In einem Schritt S100 wird Behandlungsfluid, das beispielsweise bereits in einer Behandlungseinrichtung verwendet wurde, stromauf der Heizstufe in einem Rekuperationswärmetauscher durch bereits erhitztes Behandlungsfluid vorgewärmt. Sodann wird das Behandlungsfluid im Schritt S102 der Heizstufe zugeführt und dort auf eine Solltemperatur T_soll aufgeheizt. Das Behandlungsfluid 512 wird sodann im Schritt S104 stromab der Heizstufe 300 in einem Temperaturhalteabschnitt 310 für eine definierte Zeit t_ver auf einer Solltemperatur T_soll gehalten, um den gewünschten Keimreduzierungsprozess zu bewirken.
Vorteilhaft kann hierzu ein Sensor zur Qualifizierung und/oder Quantifizierung der Keimzahl eingesetzt werden.
Ferner kann vorteilhaft als Parameter zur Reaktion auf eine Keimzahl außerhalb eines gewünschten oder erlaubten Bereichs der Keimzahl eine geeignete Temperaturveränderung vorgenommen und/oder eine Verweilzeit in der Temperaturbehandlungsstufe verlängert werden. Beispielsweise kann die Temperatur erhöht werden, um die Keimzahl zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Verweilzeit in der Temperaturbehandlungsstufe erhöht werden, insbesondere bei erhöhter Temperatur.
Danach durchläuft das aufgeheizte Behandlungsfluid im Schritt S106 wieder den Rekuperationswärmetauscher und erwärmt neues Behandlungsfluid vor. Dabei wird das aufgeheizte Behandlungsfluid selbst wieder etwas abgekühlt. Anschließend, im Schritt S108, wird das Behandlungsfluid in der Kühlstufe auf die gewünschte Prozesstemperatur abgekühlt und kann der Behandlungseinrichtung oder einem Speicherbehälter wieder zugeführt werden.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann Temperatur und/oder Durchfluss des Kühlmediums in der Kühlstufe abhängig von einer Ausgangstemperatur des Behandlungsfluids aus der Kühlstufe eingestellt werden. Weiter kann Temperatur und/oder Durchfluss des Heizmediums 304 in der Heizstufe 300 abhängig von einer Ausgangstemperatur des Behandlungsfluids 512 aus der Heizstufe 300 eingestellt werden. Vorteilhaft kann Temperatur und/oder Durchfluss des Behandlungsfluids 512 im Vorlauf 110 abhängig von einer Vorlauftemperatur und/oder im Rücklauf 120 abhängig von einer Rücklauftemperatur eingestellt werden.
10 Bauteil
100 Temperaturbehandlungsstufe
110 Vorlauf
112 Abschnitt
114 Abschnitt
116 Abschnitt
118 Pumpe
120 Rücklauf
122 Abschnitt
124 Abschnitt
126 Abschnitt
128 Rohrleitung
150 Koppeleinrichtung
160 Koppeleinrichtung
200 Kühlstufe
202 Leitung
204 Kühlmedium
300 Heizstufe
302 Leitung
304 Heizmedium
310 Temperaturhalteabschnitt
400 Rekuperationswärmetauscher 500 Behandlungsanlage
510 Behandlungseinrichtung 512 Behandlungsfluid
520 Speicherbehälter

Claims

Ansprüche
1. Temperaturbehandlungsstufe (100) zum Behandeln eines Fluids,
insbesondere zum thermischen Behandeln eines Behandlungsfluids (512) einer Behandlungseinrichtung (510) zum Behandeln von
Bauteilen, umfassend
eine Kühlstufe (200) und eine fluidisch damit gekoppelte Heizstufe (300),
wobei eine Koppeleinrichtung (150, 160) an die
Behandlungseinrichtung (510) und/oder an wenigstens einen
Speicherbehälter (520) vorgesehen ist,
wobei das Fluid über einen Vorlauf (110) der Heizstufe (300) zuführbar ist und
wobei das erhitzte Fluid über einen Rücklauf (120) der Kühlstufe (200) zuführbar ist.
2. Temperaturbehandlungsstufe nach Anspruch 1 , wobei zwischen der Kühlstufe (200) und der Heizstufe (300) ein Rekuperationswärmetauscher (400) fluidisch angekoppelt ist, wobei im Rekuperationswärmetauscher (400) das Fluid im Vorlauf (110) von dem Fluid im Rücklauf (120) erwärmbar ist.
3. Temperaturbehandlungsstufe nach Anspruch 1 oder 2, wobei an die Heizstufe (300) ein Temperaturhalteabschnitt (310) anschließt, dessen Volumen und/oder Länge und/oder Durchfluss so dimensioniert ist, dass das erwärmte Fluid eine vorgegebene Verweildauer (t_ver) im Temperaturhalteabschnitt (310) aufweist.
4. Temperaturbehandlungsstufe nach Anspruch 3, wobei der Temperaturhalteabschnitt (310) eine Rohrleitung aufweist.
5. Temperaturbehandlungsstufe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Regel- und/oder Steuereinrichtung vorgesehen ist, so dass Temperatur und/oder Durchfluss eines Kühlmediums (204) in der Kühlstufe (200) abhängig von einer Ausgangstemperatur des Fluids aus der Kühlstufe (200) einstellbar ist, und/oder wobei eine Regel-und/oder Steuereinrichtung vorgesehen ist, so dass Temperatur und/oder Durchfluss eines Heizmediums (304) in der Heizstufe (300) abhängig von einer Ausgangstemperatur des Fluids aus der Heizstufe (300) einstellbar ist, und/oder wobei eine Regel-und/oder Steuereinrichtung vorgesehen ist, so dass Temperatur und/oder Durchfluss des Fluids im Vorlauf (110) abhängig von einer Vorlauftemperatur und/oder im Rücklauf (120) abhängig von einer Rücklauftemperatur einstellbar ist.
6. Temperaturbehandlungsstufe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei wenigstens ein Speicherbehälter (520) vorgesehen ist, um thermisch behandeltes Fluid aufzunehmen.
7. Temperaturbehandlungsstufe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei wenigstens ein Sensor zur Qualifizierung und/oder Quantifizierung einer Keimzahl im Behandlungsfluid (512) vorgesehen ist.
8. Behandlungsanlage (500), in der ein zu behandelndes Bauteil (10) in einer Behandlungseinrichtung (510) mit einem Behandlungsfluid (512) behandelbar ist, insbesondere Vorbehandlungsanlage oder
Tauchlackieranlage,
wobei eine Temperaturbehandlungsstufe (100) vorgesehen ist, in der das Behandlungsfluid (512) behandelbar ist,
wobei die Temperaturbehandlungsstufe (100) eine Kühlstufe (200) und eine fluidisch damit gekoppelte Heizstufe (300) umfasst,
wobei die Temperaturbehandlungsstufe (100) eine
Kopplungseinrichtung (150, 160) aufweist, mit der die
Temperaturbehandlungsstufe (100) an die Behandlungseinrichtung (510) und/oder wenigstens einen Speicherbehälter (520), der wenigstens zeitweise Behandlungsfluid (512) enthält, ankoppelbar ist, wobei wenigstens die Heizstufe (300) wenigstens zeitweise mit der Behandlungseinrichtung (510) gekoppelt ist und das
Behandlungsfluid (512) aus der Behandlungseinrichtung (510) über einen Vorlauf (110) direkt oder mittelbar der Heizstufe (300) zuführbar ist und das erhitzte Behandlungsfluid (512) über einen Rücklauf (120) der Kühlstufe (200) zuführbar ist.
9. Behandlungsanlage nach Anspruch 8, wobei zwischen der Kühlstufe (200) und der Heizstufe (300) ein Rekuperationswärmetauscher (400) fluidisch angekoppelt ist, wobei im Rekuperationswärmetauscher (400) das Behandlungsfluid (512) im Vorlauf (110) von dem Behandlungsfluid (512) im Rücklauf (120) erwärmbar ist.
10. Behandlungsanlage nach Anspruch 8 oder 9, wobei ein geschlossener Kreislauf ausgebildet ist, in welchem das Behandlungsfluid (512) von der Behandlungseinrichtung (510) zur Temperaturbehandlungsstufe (100) und zurück zur Behandlungseinrichtung (510) geführt ist.
11. Behandlungsanlage nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Behandlungsfluid (512) von der Behandlungseinrichtung (510) zur Temperaturbehandlungsstufe (100) und anschließend in einen Speicherbehälter (520) geführt ist und/oder wobei das Behandlungsfluid (512) von der Behandlungseinrichtung (510) in einen Speicherbehälter (520) und anschließend zur Temperaturbehandlungsstufe (100) geführt ist.
12. Behandlungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , umfassend mehrere Behandlungseinrichtungen (510), wobei eine Umschaltvorrichtung vorgesehen ist, um die Temperaturbehandlungsstufe (100) zwischen unterschiedlichen Behandlungseinrichtungen (510) umzuschalten.
13. Behandlungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Behandlungseinrichtung (510) als Tauchbecken, insbesondere als Vorbehandlungsbecken oder als Tauchlackbecken, ausgebildet ist.
14. Verfahren zur thermischen Behandlung eines Behandlungsfluids (512) einer Behandlungsanlage (500) nach einem der Ansprüche 7 bis 11 mit einer Temperaturbehandlungsstufe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsfluid (512) in einer Heizstufe (300) erhitzt wird und in einer Kühlstufe (200) abgekühlt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Behandlungsfluid (512) stromab der Heizstufe (300) in einem Temperaturhalteabschnitt (310) für eine definierte Zeit (t_ver) auf einer Solltemperatur (T_soll) gehalten wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Behandlungsfluid (512) stromauf der Heizstufe (300) in einem Rekuperationswärmetauscher (400) durch erhitztes Behandlungsfluid (512) vorgewärmt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei Temperatur und/oder Durchfluss eines Kühlmediums (204) in der Kühlstufe (200) abhängig von einer Ausgangstemperatur des Behandlungsfluids (512) aus der Kühlstufe (200) eingestellt wird,
und/oder wobei Temperatur und/oder Durchfluss eines
Heizmediums (304) in der Heizstufe (300) abhängig von einer Ausgangstemperatur des Behandlungsfluids (512) aus der Heizstufe (300) eingestellt wird,
und/oder wobei Temperatur und/oder Durchfluss des Behandlungsfluids (512) im Vorlauf (110) abhängig von einer
Vorlauftemperatur und/oder im Rücklauf (120) abhängig von einer Rücklauftemperatur eingestellt wird,
und/oder wobei Temperatur und/oder Durchfluss und/oder
Verweildauer des Behandlungsfluids (512) in der Temperaturbehandlungsstufe (100), insbesondere im
Temperaturhalteabschnitt (310), abhängig von einer Keimzahl eingestellt wird.
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