EP4267313A1 - Filtermodul und verwendung eines filtermoduls zur abscheidung von lack- und/oder farbresten, insbesondere von overspray in einer lackierkabine - Google Patents

Filtermodul und verwendung eines filtermoduls zur abscheidung von lack- und/oder farbresten, insbesondere von overspray in einer lackierkabine

Info

Publication number
EP4267313A1
EP4267313A1 EP21843955.2A EP21843955A EP4267313A1 EP 4267313 A1 EP4267313 A1 EP 4267313A1 EP 21843955 A EP21843955 A EP 21843955A EP 4267313 A1 EP4267313 A1 EP 4267313A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
filter module
paint
module
plates
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
EP21843955.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim VOGEL
Mathias Manfred MOLL
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.)
Innovative Paint & Conveyor Systems SL
Original Assignee
Ipcs Innovative Paint & Conveyor Systems GmbH
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 Ipcs Innovative Paint & Conveyor Systems GmbH filed Critical Ipcs Innovative Paint & Conveyor Systems GmbH
Publication of EP4267313A1 publication Critical patent/EP4267313A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B14/00—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material
    • B05B14/40—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material for use in spray booths
    • B05B14/43—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material for use in spray booths by filtering the air charged with excess material

Definitions

  • the present invention relates to a filter module and its use for separating paint and/or paint residues, as well as a paint booth and a method for regenerating the filter module, particularly in the aforementioned paint booth.
  • WO 2009/030308 A1 discloses the basic structure of a suitable paint shop, with the filter block consisting of a loose bed, which has the advantage of a large surface for the separation. However, the fill must be professionally processed and disposed of, which involves additional disposal costs.
  • the technology is known, for example, from EP 1 492 609 B1, in which several cardboard walls with differently shaped passage openings are arranged one behind the other in a stacking direction in a filter module.
  • US 2014 130674 A discloses a filter module based on a metallic or sintered, porous carrier material, eg a grid, and powdered lime precoating material coated thereon. This filter aid material is knocked off the carrier before its pyrolysis treatment and then undergoes a pyrolysis treatment. The carrier then has to be coated again, which means a considerable amount of additional work.
  • US Pat. No. 6,162,270 A has several design variants of a filter module for separating overspray. 6 shows a variant in which a filter pack 21 is arranged in a grating frame 20 . As can then be seen from FIG. 9, the filter package comprises a bordering frame with a plurality of grids arranged one behind the other.
  • spacers 120 These are stacked flat on top of each other in FIG. 6 and can have spacers 120 . These are arranged in the flow space.
  • the problem is that these spacers allow their own deposition in addition to the grids, so that the deposition is not actually accomplished primarily by the grids themselves, but rather by the spacers located in between.
  • the grids themselves only provide a comparatively small separation surface for paint residues and the like.
  • assembly does not take place by pushing in the grids on one side, but by stacking the grids M1-M4 and the spacers in between. A mounting of the grids at the edge is not disclosed, so that the spacing of the grids is arbitrary.
  • EP 3 167 948 A1 and DE 10 2014 003608 A each disclose individual filter structures with different separation characteristics, which can be inserted loosely one behind the other as a set in the direction of flow in a housing of a filter module.
  • these ideas were implemented using cardboard inserts, but the documents also reveal the possibility of implementation with metal elements.
  • the focus of both documents is the modular structure and thus the interchangeability of individual filter structures in a filter module, so that there is also a "single-use" concept here.
  • the loose Arrangement in the variant of the metal plates would be repealed, for example, if the respective filter modules shown are subjected to a pyrolysis treatment, in which the modules would warp or jam due to their thermal expansion. Then they would no longer be interchangeable.
  • the filter elements described are not capable of pyrolysis, taking into account the basic idea of interchangeability of individual filter structures.
  • the object of the present invention is to provide a filter module in which filter plates can be easily mounted and/or easily exchanged at defined positions and distances.
  • the filter module is also chemically and/or thermally resistant in parts or as a whole and can therefore be cleaned and is therefore suitable for multiple use.
  • the present invention solves this problem by a filter module having the features of claim 1 and by using a filter module having the features of claim 2.
  • Also according to the invention is a paint booth with the features of claim 14 and a method for regenerating and/or refurbishing a filter module according to the invention with the features of claim 15
  • a filter module according to the invention has an inflow side and an outflow side and serves to separate lacquer and/or paint residues in its interior.
  • a preferred area of application is the separation of overspray in a paint booth.
  • the filter module has an arrangement of several filter plates, which are inseparably connected to one another by a guide structure to avoid tension and deformation during pyrolysis or chemical cleaning and in particular with additional loading of the filter module by the masses of other filter modules during pyrolysis or chemical cleaning connected is.
  • the guide structure is preferably arranged at the edge of the filter plates.
  • the filter plates are spaced apart from one another by the guide structure, with the entire filter module, ie the guide structure, the filter plates and also a housing box, consisting of a pyrolysis-resistant and/or chemically resistant material. This allows the filter module to be cleaned and reused with minimal waste and thermal energy recovery in the event of pyrolysis.
  • the guide structure is arranged in a materially bonded manner on the wall of a housing box that is open at the end. Additional closed outer housings are not necessary with this design.
  • two opposite walls of the housing box each have a guide structure in the form of guide grooves. This serves to space the filter plates from one another. They also serve to guide and position the filter plates during assembly.
  • the filter module can be equipped individually according to the application. Depending on which type of paint is used and what degree of separation is required, the filter plates can be selected accordingly. Accordingly, the appropriate set of filter plates can be put together from a large selection of filter plates with different degrees of separation using simulation software. The distances between the filter plates and thus their position relative to one another are predetermined by the guide structure in the form of slots.
  • the assembly can be carried out according to a simulation in such a way that the slot is equipped with the filter plate determined for this slot and with the specified degree of separation.
  • the filter module can have an optional overhead grating-like structure.
  • overhead means an inflow-side arrangement in the housing box or above it.
  • Said structure is firmly connected to the housing box and at the same time interchangeable with it.
  • the structure serves as the first pre-separation element. Due to the structure, the replaceable filter elements can be designed so that they can be walked on when they are arranged in the paint booth, which means that the usual access level of the paint booth, consisting of a steel substructure and gratings, can be omitted. Since the walk-in pre-separator is also cleaned in the pyrolysis or chemical paint stripping, the regular removal, shipping and external paint stripping of gratings, as is customary in state-of-the-art paint booths, is no longer necessary.
  • a filter module can be designed as a so-called hybrid filter module and consist of a housing box made of a pyrolysis-resistant and/or chemically inert material, such as metal.
  • the filter elements in particular in the configuration as filter plates, can, however, comprise or be formed from cellulose, in particular cardboard and/or paper, but also other organic materials and/or plastics.
  • part of the filter material can be burned or otherwise dissolved during processing, so that new filter plates can always be inserted into the guide grooves of the guide structures.
  • at least the housing box and the guide structures and, if necessary, part of the inert separating elements are reused.
  • less energy has to be used for pyrolysis, since the housing box can be heated and pyrolytically cleaned with less energy than is necessary when cleaning the entire internal structure.
  • the filter module for separating lacquer and/or paint residues.
  • the filter module has particular advantages in terms of its cleanability.
  • a use of the filter module for separating lacquer and/or paint residues using a regenerative pyrolysis treatment after said separation is particularly preferred.
  • Pre-treatments include roughening, for example, by sandblasting individual surfaces.
  • the filter plates of the filter module are stacked one behind the other, with the stacking direction corresponding to the inflow direction from the inflow side to the outflow side of the filter module, and the filter plates being designed in such a way that the separation efficiency of the filter module increases in the stacking direction.
  • filter plates are preferably used.
  • the difference between a perforated filter plate and a grid can be seen, among other things, in the fact that the average width of the intermediate areas between the holes in the filter plate is greater than the plate thickness.
  • the average width of the intermediate areas refers to an average value. It is clear that the intermediate areas are terminally wider than in the central area where the arcs of the holes converge.
  • an average of all widths over the entire length of the intermediate area, which corresponds to the mean width is to be formed. This relationship can also be seen directly from the following figures of individual embodiment variants.
  • a grid on the other hand, consists of a large number of struts connected to one another at crossing points, in which the width and thickness are usually the same.
  • a grid offers only an extremely small separation area.
  • the filter plates used according to the invention can have round, oval holes or honeycomb structures. These filter plates also have intermediate areas between the holes, which do not have a uniform width in their extension along the plane of the plate, but which widen at the crossing points and thus offer more separation surface for the paint. These differences also become clear from a consideration of the specific exemplary embodiments and the figures.
  • Each of the filter plates preferably has passage openings, the sum of the areas of the passage openings per filter plate advantageously decreasing from the inflow side to the outflow side and/or the number of passage openings per filter plate advantageously increasing from the inflow side to the outflow side.
  • the guide structure and the filter plates can advantageously be formed as a unit by means of a material connection, in particular by gluing or preferably welding. This increases the stability of the filter module and thus the mechanical resilience and the cleanability of several filter modules stacked one on top of the other by pyrolysis. The weight of the metal filter modules is considerable. Typical dimensions include a volume of more than 0.075 cubic meters, in particular between 0.08-0.12 m 3 .
  • At least a first filter plate of the filter module can have an angled or rounded sub-segment adjacent to a through-opening, which projects out of the plate plane of the filter plate in the outflow direction or counter to the outflow direction and partially covers the through-opening.
  • the angle of the sub-segment in deviation from its alignment in the plane of the plate is preferably between 25-155°, particularly preferably between 30-60°.
  • the filter module can have a filter plate which, apart from its plate thickness, essentially runs along the plane of the plate.
  • the plate thickness of the filter modules described above, with or without an angled or rounded partial segment, is preferably less than 5 mm, preferably between 0.2 mm and 3 mm. This makes handling the filter modules easier and leads to a reduction in weight. At the same time, the thin plates heat up faster during pyrolysis, so that the cleaning time is reduced. A plate thickness of more than 0.2 mm helps to improve the mechanical stability of the filter module.
  • the entire filter module is preferably made of steel, preferably the material class of high-temperature-resistant and/or chemically resistant stainless steels, such as class 1.4713.
  • the filter module is preferably used in a filter, where it serves as the main separator for paint and varnish residues. There is also a second filter module downstream of the main separator in terms of flow mechanics as a post-filter Part of the filter, with the post-filter having a higher degree of separation than the main separator.
  • the post-filter should have a pyrolysis-capable or chemically-resistant filter material, in particular metal wool, metal mesh or ceramic fibers.
  • the entire filter can therefore be pyrolyzed or chemically cleaned, which further reduces the volume of waste.
  • the filter module can be used in particular in the filter as part of a filter block with several other filters arranged next to and/or on top of one another, both in a support structure and without such a structure.
  • Also part of the present invention is a painting booth comprising a painting room and a plurality of filter blocks, as well as a transport system for replacing the filter blocks and pyrolysis and/or chemical cleaning for regenerating one or more filter blocks, with an aforementioned filter module being used in the filter block according to the invention.
  • the paint booth can advantageously include a system for semi-automatic filter changing.
  • This system can have a suitable conveyor system, on which both commercially available cardboard filters and the hybrid filters described above as well as the metal filters mentioned in the claim are transported, preferably cyclically.
  • New cardboard filters, partly recycled hybrid filters or recycled, cleaned metal filters are placed on the conveyor system in a feed area outside the paint booth, preferably manually, and after they have been cycled through the booth, they are manually removed behind the booth.
  • the loading of the filters with overspray or the pressure loss in the flow through the cabin length can also occur when replacing the filter module are kept constant and, in contrast to cabins with permanently installed filters, the laminar air flow is not disturbed.
  • Also according to the invention is a method for regenerating the aforementioned filter module, comprising the following steps: i generation of a notification signal with regard to a consumption state of a filter module used in a painting booth; ii replacement of a used filter module by a transport unit, wherein a different transport unit is preferably used for transporting a new and/or regenerated filter module than for transporting away the used filter module; iii Transferring the used filter module into a pyrolysis oven, in which adhering paint residues are thermally decomposed at more than 350°C and/or chemical cleaning, whereby the filter module is regenerated for repeated, possibly multiple use in a paint booth.
  • the paint booth can advantageously have an arrangement of filter blocks, which are arranged beyond the transport device for receiving paint and/or paint residues, and with the filter blocks being arranged such that they can be displaced in relation to one another.
  • filter blocks which are arranged beyond the transport device for receiving paint and/or paint residues, and with the filter blocks being arranged such that they can be displaced in relation to one another.
  • the exchange takes place by pushing the filter block into its place of use in the arrangement of filter blocks, llc at an ejection position a used filter block is pushed out of the arrangement of filter blocks and is thus positioned on the transport unit, and the ejection position does not correspond to the insertion position.
  • FIG. 3 a partially transparent perspective view of a first variant of a filter comprising a filter module according to the invention
  • FIG. 3b perspective view of a first variant of a filter comprising a filter module according to the invention
  • FIG. 4 partially transparent perspective view of a filter block comprising a plurality of filters from FIG. 3a or 3b;
  • FIG. 5 shows a schematic cross section of a paint booth
  • FIG. 6 Sectional plan view of a paint booth at the level of a
  • Grating comprising an arrangement of filter blocks
  • FIG. 7a shows a schematic first variant of a paint booth
  • a filter module 1 for separating overspray in a paint shop.
  • Overspray of this type occurs when painting vehicles or everyday objects, for example, in a paint booth. More typically, such a paint booth has an interior space for positioning a vehicle or an object to be painted, and a paint and/or paint dispenser, such as a nozzle bar having a plurality of spray nozzles.
  • the body of a vehicle or the object is preferably positioned on a frame on a grating and is sprayed with lacquer and/or paint.
  • An air duct in particular a circulating air duct, is arranged below the grating, via which excess lacquer and/or paint residues are sucked off.
  • a filter block is arranged between the air duct and the grating, through which the paint and/or paint is conducted and in which harmful paint or paint components are deposited.
  • WO 2009/030308 A1 discloses the basic structure of a suitable paint shop, the filter block being provided with a loose bed with the disadvantages mentioned at the outset.
  • filter modules 1 are used in a paint shop in the present invention. These are made of metal and preferably formed in one piece.
  • one-piece means that the individual components of the filter module are connected to one another in a material-to-material manner, e.g. by welding or gluing. Point connections or, particularly preferably, line connections, e.g. weld seams, can be provided between the components.
  • a filter module 1 shown as an example in Fig. 1 and 2a comprises a metallic housing box 4 with filter plates 2, 7, 8 bordered at the edge .
  • two opposite walls of the housing box 4 can each have a guide structure 3, for example guide grooves. This serves to space the filter plates 2, 7, 8 from each other. They also serve to guide and position the filter plates 2, 2' during their assembly.
  • the filter module 1 has a front and a rear opening, viewed from the flow direction F on.
  • the filter plates 2 , 7 , 8 have a plate plane that is inclined, in particular perpendicular, to the inflow direction F. They have a plate thickness of preferably less than 5 mm and are arranged at the edges in the guide structure 3, in particular in guide grooves.
  • the filter plates 2, 7, 8 each have through-flow openings 5, 6.
  • Flow openings arranged at the edge can have a different shape than centrally arranged flow openings 5 for reasons of space requirements.
  • the sum of all flow openings 5a, 5b or 5c per filter plate 2, 7 or 8 each define an opening area A, which in a sequence of several filter plates 2, 7, 8 decreases in the inflow direction F from the inflow side I to the outflow side 0 of the filter module 1.
  • intermediate areas 10 are arranged between the through-flow openings 5, 6. These also have an average width B, which is greater than the plate thickness of the filter plate 2.
  • the intermediate areas 10 between the through-flow openings 5, 6 widen from a central area 10a towards their ends 10b.
  • the flow openings 5, 6 are preferably designed as round holes and/or oval holes.
  • the number of openings 5a, 5b, 5c in a filter plate can increase in the sequence of filter plates 2, 7, 8 in the inflow direction F.
  • the filter module for multiple use is made from a pyrolysis-resistant and/or chemically resistant metal, preferably from a steel of material class 1.4713 and in particular from high-grade steel.
  • Resistant to pyrolysis in the context of the present application includes dimensional stability at at least 350°C, preferably 480°C.
  • the pyrolysis resistance also includes a mechanical resilience of the filter module 1 when the filter module is loaded with a mass of at least 20 kg, preferably at least 50 kg up to the aforementioned temperature limit of 350°C, in particular 480°C.
  • the background is the possibility of arranging several filter modules in a stack in a filter block, so that the weight of the upper filter modules does not lead to a deformation of the lower filter modules during the pyrolysis process.
  • the filter module 2 is designed for multiple use.
  • the sequence of the filter plates 2, 7, 8 with the corresponding gradient of the degree of separation advantageously prevents blocking of the filter module 1 during operation.
  • the housing box 4 as part of the filter module is only optional. Instead of the housing box, only a frame with the guide structure 3 can be provided for insertion into a box-shaped outer housing 51 of a filter 50 . This is explained in more detail below in FIG. 3a.
  • FIG. 2b shows, in a modification to FIG. 1, filter plates 2' with a plurality of first partial plate segments 9b running in the plane of the plate and second partial segments 9a which are angled in relation thereto.
  • the angle of the second sub-segments 9a in deviation from their alignment in the plane of the plate is preferably between 25-155°, preferably between 30-60°.
  • turbulence occurs to a greater extent along the angled sub-segments, which runs out in a flat direction up to a tear-off edge. Due to the stability of the vortices, a particularly large number of paint and/or paint particles are transported from the mist to the center of the vortex due to their inertia. This is where the shear turbulence is greatest. In terms of fluid dynamics, shear turbulence is usually undesirable because it causes a drop in pressure.
  • the sword turbulence in the present application ensures a fine distribution of Paint and / or paint particles along the surface and the pressure loss, so that the droplet and / or particle-laden air flow is slowed down and with increased dissipation along the surface of the respective filter plate 2 'is guided along.
  • the angled second sub-segments can be easily produced in terms of production technology by stamping out on three sides and bending over from the plane of the plate.
  • the filter plates 2, 2', 7, 8 are essentially two-dimensional objects whose extension in the third spatial direction does not exceed the plate thickness.
  • the management structure 3 has, in particular, occupancy spaces 20 , 21 .
  • the occupancy space 20 is occupied in Fig. 2b by a filter plate, while the occupancy space 21 is free. This is due to the space requirement of the filter plate with the angled partial segments 9a, which are bent out of the plane of the filter plate and therefore require more space in the stacking direction, which is also the inflow direction F.
  • the angled sub-segments ensure more optimized flow guidance and thus more optimized dissipation of color particles along the surface of a filter plate.
  • 2c shows a mixed configuration of the filter plates 2 and 2' with an increasing degree of separation in the inflow direction of the filter module.
  • the places are not fully occupied, but more than 60% are occupied.
  • the openings 5 are circular in the central position of the respective filter plate. This is just an example of a shape. It can be of any shape, such as oval, rectangular, triangular, oblong, or any other shape.
  • the filter plates 2′′ shows a mixed arrangement of filter plates 2" with semicircular filter elements spaced apart from one another and filter plates 2"' with honeycomb structure elements 2''" spaced apart from one another.
  • the filter plates 2′′′ are arranged downstream of the filter plates 2′′, so that the structure of the filter plates changes with an increasing degree of separation in the flow direction of the filter module.
  • the filter plates 2′′ can preferably consist of pyrolysis-capable material, such as metal, and the honeycomb structures 2′′ can optionally be made of pyrolytic or made of cellulose material.
  • the dashed outline between the filter elements of the filter plates 2" and 2"' are plate connecting webs.
  • honeycomb structure elements are preferably constructed like square tubes, e.g.
  • FIG. 2e shows, by way of example, a configuration consisting exclusively of filter plates 2′′ with semi-circular filter elements, which can preferably consist of material that is capable of pyrolysis. Such an arrangement is particularly suitable for sticky, non-hardening paints.
  • Capable of pyrolysis means that the material is stable under conditions in which conventional vehicle paints pyrolyze.
  • FIG. 2f shows a filter module with a mixed configuration, analogous to FIG. 2d, but with the additional addition of a grating 2' v on the inflow side.
  • connection of the filter plates 2, 7, 8 in Figures 2a and 2c is a preferred embodiment.
  • the connection can also be made by inserting the filter plates into the guide structure, so that the filter plates lie in a form-fitting manner in the guide structure.
  • the housing box 4 can be closed, in particular welded, so that the filter plates and the housing box form an inseparably connected unit.
  • FIG. 3a shows a filter 50 for use in a paint booth of a paint shop, in particular for vehicle bodies.
  • the filter has a tubular outer housing 51 in which two filter modules 1 and 52 matched to the inner contour of the outer housing 51 are arranged, in particular inserted.
  • the outer housing 51 is used to hold the filter modules 1 and 52 on a mount in the paint booth or it can itself represent the mount. That
  • the filter module 1 according to the invention serves as a so-called main separator and within the filter 50.
  • another filter module 52 is arranged, which serves as a post-filter.
  • the filter module 52 can preferably have a pyrolysis-resistant material with a greater degree of separation than the filter module 1 .
  • Such a material can, for example, be steel wool, preferably from material class 1.4713.
  • Ceramic fibers, including CEF fibers, fiber mats or porous ceramic foam or other heat-resistant material with a large surface area are basically suitable as filling material for the filter module 52 .
  • a filter module 1 can also be used in which only the guide contour 3 is realized, e.g. in a frame, but without the box housing 4.
  • the outer housing 51 can also have additional means for sealing the guide contour 3 or the frame in relation to the side walls mentioned.
  • FIG. 3b shows a further modification of the filter of FIG. 3a as a filter 50' with an open frame 53 instead of the outer housing 51.
  • FIG. A first filter module 1 as a main separator and a second filter module 52 as a post-filter in the inflow direction F are also arranged one behind the other within this frame 53 .
  • a first filter module 1 is designed with a housing box 4 that is open at the end.
  • the frame 53 is composed of a plurality of frame bars and is open at the side.
  • the filter modules 1 and 52 can be pushed into the frame 53 or used in some other way.
  • the material of the frame 53 and/or of the outer housing 51 can preferably be made of a pyrolysis-resistant material, in particular steel of material class 1.4713.
  • the heating of the filter module 1 in a frame 53 is more direct than in the variant of FIG. 3a.
  • Fig. 4 shows a filter block 100 consisting of eight filter modules, each with four first filter modules 1 according to the invention and four downstream second filter modules 52 designed as post-filters.
  • the filter block 100 is composed of four filters 50', with two being arranged next to one another and two on top of one another.
  • the upper filters exert a load of at least 20 kg, preferably 50 kg on the lower filters.
  • the filter modules 1 have a width and height of less than 500 mm, and ideally also a length of less than 500 mm, so that the filter block 100 fits into a pyrolysis furnace with an opening width of 1 m.
  • the paint booth 200 has a dispensing unit 201, e.g. a nozzle unit, for dispensing and/or distributing a paint mist over the body.
  • the painting booth 200 has a painting room 202 in which the body is placed during operation.
  • the paint booth 200 then has a grating 203 for discharging the paint and/or the paint, in particular the paint or paint mist.
  • a grating 203 for discharging the paint and/or the paint, in particular the paint or paint mist.
  • Below the grating 203 there is a field or an arrangement made up of a large number of filter blocks 100 .
  • the filter blocks are arranged directly adjacent to one another, with the first filter modules 1 according to the invention being aligned with their inflow side I towards the grating 203 .
  • a grating, in particular made of metal can also be integrated in the filter module on the inflow side, analogously to FIG. 2f, within the scope of the present invention, so that the filter modules and filter blocks are designed so that they can be walked on.
  • the second filter modules 52 are arranged below the first filter modules according to the invention with reference to the top view of FIG. 6 .
  • transport devices 205 and 207 are provided for transporting filter blocks 100 away or in, in the event that they are used up and have to be exchanged for new filter blocks.
  • the transport device 207 of the center lane transports away the used filter blocks 100b and the transport device 205 transports away the new or regenerated filter blocks 100a.
  • the transport device 207 can have an insertion device, for example a robot arm or the like, which enables the filter block to be inserted from the transport plane into the field of filter blocks.
  • a used filter block is removed from the field repressed.
  • the transport devices 205 and 207 are each provided with a roof 221 and/or housing 220 so that paint does not get into the transport area.
  • Suitable transport devices are conveyor belts, chain conveyors, trolley conveyors, shuttle systems or the like.
  • FIG. 6 shows a deflection transport device 208 which enables the filter blocks to be forwarded from the opening of a pyrolysis oven 209 to the peripheral area.
  • This pyrolysis oven 209 is also part of the paint booth.
  • the pyrolysis oven accommodates at least one filter block and heats it to temperatures of at least 350°C, preferably less than 600°C, in particular 500°C.
  • a chemical cleaning system can be used.
  • the pyrolysis oven 209 can have an ejection unit.
  • paint and varnish compounds that have been deposited on the filter modules 1 and 52 of a filter block 100 are thermally decomposed and transported away. This procedure and the multiple use of the filter modules make a significant contribution to reducing the waste produced by a paint shop.
  • the filter blocks 100 can be arranged at various positions in a paint booth 200, with FIG. 7a representing a so-called underfloor suction system. As shown in FIGS. 7a and 7b, the filter blocks 100 can be arranged in a floor area 210 of the painting room 202 above the circulating air duct 206 or along a side wall 211 of the painting room upstream of the circulating air duct 206' in terms of flow mechanics. In both cases, it is advisable to spatially separate the painting room 202 by means of a grating 203 or 203'. Here, individual filter blocks can be removed or installed from the front.
  • Fig. 8a-d graphically represents individual method steps of a method 100 according to the invention for the regeneration of filter modules or filter blocks 100 according to the invention.
  • step 301 there is first a message that a filter block is full. This can be time-controlled or by weight determination or by sensory detection by a sensor element installed in the filter module. Only one guide can be seen from the transport unit 205 and 207 in each case. After the message, a carriage 205a is moved in step 302 with a new or regenerated filter block 100 to the replacement position. This is done in step 303.
  • the used filter block 100b is thereby displaced inwards and ejected. This takes place in step 304.
  • a carriage 207a provided as part of the transport device 207 picks up the filter block and transports it to the pyrolysis oven.
  • the path of the carriage 207a to the pyrolysis oven is preferably linear—that is, direct—so that contamination is given little time and distance to spread. This can be seen in particular from FIG.
  • the filter block 100 or at least the filter module 1 can also be immersed in a cleaning bath. Aggressive cleaning media, possibly in conjunction with ultrasonic application, can cause the paint and/or paint residues to be detached from the surface. Here, too, individual plates can slip, which is why a fixed connection to the guide structure is preferred.
  • the filter module - unlike cardboard elements in the single-use area - does not dissolve during cleaning.
  • filter components made of metal with parts connected to one another by a material connection are particularly favorable for conducting the vibrations. Other materials such as cardboard or ceramic foam tend to dampen the sound, making efficient ultrasonic cleaning more difficult.

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Abstract

Ein Filtermodul (1) mit einer Anströmseite (I) und einer Ausströmseite (0) zur Abscheidung von Lack- und/oder Farbresten, insbesondere von Overspray in einer Lackierkabine (200), wobei das Filtermodul (1) eine Anordnung aus mehreren Filterplatten ( 2, 7, 8, 21) aufweist, welche innerhalb des Filtermoduls (1) miteinander unlösbar durch eine Führungsstruktur (3) verbunden und zueinander beabstandet sind, wobei die Führungsstruktur (3) in Form von Führungsnuten zur Beabstandung der Filterplatten (2, 7, 8, 21) voneinander stoffschlüssig an der Wand eines endständig offenen Gehäusekastens (4) angeordnet ist, und wobei zwei gegenüberliegende Wände des Gehäusekastens (4) jeweils eine Führungsstruktur (3) in Form der Führungsnuten aufweisen sowie die Verwendung in einer Lackierkabine und ein Verfahren zur thermischen und/oder chemischen Regeneration des Filtermoduls.

Description

Filtermodul und Verwendung eines Filtermoduls zur Abscheidung von Lack- und/oder Farbresten, insbesondere von Overspray in einer Lackierkabine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtermodul sowie dessen Verwendung zur Abscheidung von Lack- und/oder Farbresten, sowie eine Lackierkabine und ein Verfahren zur Regeneration des Filtermoduls, insbesondere in der vorgenannten Lackierkabine.
Die WO 2009/030308 A1 offenbart den grundsätzlichen Aufbau einer geeigneten Lackieranlage, wobei der Filterblock aus einer losen Schüttung besteht, was den Vorteil einer großen Oberfläche für die Abscheidung aufweist. Allerdings muss die Schüttung fachgerecht aufgearbeitet und entsorgt werden, was mit zusätzlichem Entsorgungsaufwand verbunden ist.
Aus der Praxis sind verschiedene Filtermodule mit dreidimensionalen Kartonfilterelementen bekannt. Diese können ausschließlich aus Karton bestehen und aufgrund der fehlenden Eigenstabilität ausschließlich in einem Stützgehäuse eingesetzt werden. Aus Gründen einer guten Austauschbarkeit sind die Kartonfilterelemente bei Einsatz in einem Stützgehäuse austauschbar eingesetzt. Der Karton und der daran abgeschiedene Lack- und Farbstoff können sodann verbrannt oder anderweitig entsorgt werden. Diese Lösungen sind sogenannte Single-use-Anwendungen.
Bekannt ist die Technologie beispielsweise aus der EP 1 492 609 B1 in welchem in einem Filtermodul mehrere Kartonwände mit unterschiedlich geformten Durchtrittsöffnungen in einer Stapelrichtung hintereinander angeordnet sind.
Diese Kartonwände dienen als Vorfilter vor dem Feinfiltermaterial des gesamten Filters, welches sich andernfalls durch die große Menge an klebrigen Lackanhaftungen sich schnell zusetzen würde. Da der Filter aus brennbarem Material besteht kann er anschließend entsorgt werden, wobei aufgrund des Kartons zunächst jedoch viel Abfall entsteht. Derartige Filtermodule sind aufgrund ihrer single-use Anwendung vergleichsweise teuer.
Die US 2014 130674 A offenbart ein Filtermodul auf Basis eines metallischen oder gesinterten, porösen Trägermaterials, z.B. ein Gitter, und darauf beschichtetes Kalkmehl-Precoating Material. Dieses Filterhilfsmaterial wird vor seiner Pyrolysebehandlung vom Träger abgeklopft und anschließend pyrolysebehandelt. Der Träger muss sodann wieder beschichtet werden, was einen erheblichen Mehraufwand bedeutet. Die US 6 162 270 A weist eine mehrere Ausführungsvarianten eines Filtermoduls zur Abscheidung von Overspray auf. Die Fig. 6 zeigt dabei eine Variante in welcher ein Filterpaket 21 in einem Gitterrost-Rahmen 20 angeordnet ist. Wie sich sodann aus Fig. 9 ergibt umfasst das Filterpaket einen Einfassungsrahmen mit mehreren hintereinander angeordneten Gittern. Dies sind in Fig. 6 flach übereinander gestapelt und können Abstandshalter 120 aufweisen. Diese sind im Strömungsraum angeordnet. Problematisch ist, dass diese Abstandshalter eine eigene Abscheidung zusätzlich zu den Gittern ermöglichen, so dass die Abscheidung hauptsächlich eigentlich nicht durch die Gitter selbst, sondern durch die dazwischenliegenden Abstandshalter bewerkstelligt werden. Die Gitter selbst stellen lediglich eine vergleichsweise geringe Abscheidungsfläche für Lackreste und dergl. bereit. Die Montage erfolgt dabei ausgehend von Fig. 9 nicht durch ein einseitiges Einschieben der Gitter, sondern durch ein Aufstapeln der Gitter M1-M4 und der dazwischenliegenden Abstandshalter. Eine randseitige Halterung der Gitter ist nicht offenbart, so dass die Beabstandung der Gitter beliebig ist.
Der Transport der Filtermodule erfolgt auf einem getaktet laufendem Vliesband, wobei die in der US 6 162 270 A stets die gesamte Anordnung aus Filterblöcken bzw. Modulen auf einmal gereinigt werden muss. Dies geht vom Grundkonzept aus, dass die Oberspray-Abscheidung in einer Lackierkabine über alle Bereiche gleich-verteilt ist. Dies entspricht allerdings nicht er Realität der Lackierung. So werden einige Filterblöcke und Filtermodule schneller und stärker zugesetzt als andere. Bei der Vorgehensweise der US 6 162 270 A müssen somit alle Filterblöcke auf einmal gereinigt werden, was zugleich lange Vorhaltezeiten für den Pyrolyseofen und eine große Dimensionierung des Pyrolyseofens bedeuten kann. Insgesamt muss bei dieser Vorgehensweise der Pyrolysereinigung des Ofens und der Lackierprozess aufeinander abgestimmt sein. Andernfalls sorgt eine kürzere Pyrolysereinigungszeit dafür, dass der Pyrolyseofen über längere Zeit ungenutzt warmgehalten wird oder eine kürzere Lackierzeit sorgt für einen Stau von Filterblöcken und damit für ein Antrocknen des Lacks und eine schwerere Reinigbarkeit.
Die EP 3 167 948 A1 und die DE 10 2014 003608 A offenbaren jeweils einzelne Filterstrukturen mit unterschiedlichen Abscheidecharakteristika, welche als Set lose hintereinander in Strömungsrichtung in ein Gehäuse eines Filtermoduls einsetzbar sind. In der Praxis wurden diese Ideen mittels Kartoneinsätzen realisiert, allerdings offenbaren die Dokumente auch die Möglichkeit der Realisierung mit Metallelementen. Im Vordergrund bei beiden Dokumenten steht der modulare Aufbau und damit die Austauschbarkeit einzelner Filterstrukturen in einem Filtermodul, so dass auch hier ein „single-use“-Konzept vorliegt. Die lose Anordnung in der Variante der Metallplatten würde beispielsweise aufgehoben, wenn man die dargestellten jeweiligen Filtermodule einer Pyrolysebehandlung unterzieht, in welche die Module aufgrund ihrer Wärmeausdehnung sich verziehen oder verklemmen würden. Dann wären sie nicht mehr austauschbar. Somit sind die beschriebenen Filterelemente bei Berücksichtigung der Grundidee einer Austauschbarkeit einzelner Filterstrukturen nicht pyrolysefähig.
Die vorliegende Erfindung setzt ausgehend von der Vorbetrachtung des Standes der Technik bei Aufgabe an ein Filtermodul bereitzustellen, in welchem Filterplatten an definierten Positionen und Abständen leicht montierbar und/oder leicht austauschbar sind.
In einer bevorzugten Variante ist das Filtermodul zudem in Teilen oder insgesamt chemisch- und/oder thermisch-beständig und somit reinigbar und daher für die Mehrfachverwendung geeignet.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Filtermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , sowie durch die Verwendung eines Filtermoduls mit den Merkmalen des Anspruchs 2.
Weiterhin erfindungsgemäß ist eine Lackierkabine mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und ein Verfahren zur Regeneration und/oder Aufarbeitung einer erfindungsgemäßen Filtermoduls mit den Merkmalen des Anspruchs 15
Ein erfindungsgemäßes Filtermodul verfügt über mit eine Anströmseite und eine Ausströmseite und dient der Abscheidung von Lack- und/oder Farbresten in seinem Inneren. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist dabei das Abscheiden von Overspray in einer Lackierkabine.
Das Filtermodul weist hierfür eine Anordnung aus mehreren Filterplatten auf, welche zur Vermeidung von Zug- und Deformierungen während einer Pyrolyse oder einer chemischen Reinigung und insbesondere unter zusätzlicher Belastung des Filtermoduls durch die Massen anderer Filtermodule während der Pyrolyse oder der chemischen Reinigung miteinander unlösbar durch eine Führungsstruktur verbunden ist.
Die Führungsstruktur ist dabei vorzugsweise randseitig zu den Filterplatten angeordnet. In einer bevorzugten Variante der Erfindung sind die Filterplatten durch die Führungsstruktur zueinander beabstandet, wobei das gesamte Filtermodul, also die Führungsstruktur, die Filterplatten und auch ein Gehäusekasten aus einem pyrolysefesten und/oder chemisch beständigen Material besteht. Dies erlaubt die Reinigung und Mehrfachverwendung des Filtermoduls bei minimalem Anfall von Abfall sowie die Rückgewinnung von thermischer Energie im Falle einer Pyrolyse.
Die Führungsstruktur ist für eine abgedichtete Bauweise des Filtermoduls stoffschlüssig an der Wand eines endständig offenen Gehäusekastens angeordnet. Zusätzliche geschlossene Außengehäuse sind bei dieser Bauweise nicht notwendig.
Zwei gegenüberliegende Wände des Gehäusekastens weisen zudem jeweils eine Führungsstruktur in Form von Führungsnuten auf. Diese dient der Beabstandung der Filterplatten voneinander. Weiterhin dienen sie der Führung und der Positionierung der Filterplatten während ihrer Montage.
Zugleich ist das Filtermodul individuell nach Anwendungsfall ausrüstbar. Je nachdem, welcher Lacktyp zum Einsatz kommt und welcher Abscheidegrad verlangt ist, können die Filterplatten entsprechend ausgewählt werden. Entsprechend kann mithilfe einer Simulationssoftware das geeignete Set an Filterplatten aus einer großen Auswahl von Filterplatten mit unterschiedlichen Abscheidegraden zusammenstellt werden. Die Abstände der Filterplatten und damit deren Position relativ zueinander sind dabei durch die Führungsstruktur in Form von Steckplätzen vorgegeben.
Wie schon erläutert, kann die Bestückung nach einer Simulation derart erfolgen, dass der Steckplatz mit der für diesen Steckplatz ermittelten Filterplatte mit dem vorgegebenen Abscheidegrad bestückt wird. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer großen Bandbreite von Filtermodulen, wobei der Gehäusekasten mit der Führungsstruktur als Plattformtechnologie zur Vorgabe von Steckplätzen genutzt wird und sodann anwendungsspezifisch mit verschiedenen Filterplatten mit unterschiedlichen Abscheidungsgraden ausgerüstet werden kann.
Weiterhin kann das Filtermodul eine optionale, obenliegende, gitterrostähnliche Struktur aufweisen. Obenliegend bedeutet dabei eine anströmseitige Anordnung im Gehäusekasten oder oberhalb desselben. Dabei ist die besagte Struktur fest mit dem Gehäusekasten verbunden und gleichzeitig mit diesem austauschbar. Die Struktur dient dabei gleichzeitig als erstes Vorabscheideelement. Durch die Struktur können die austauschbaren Filterelemente bei deren Anordnung in der Lackierkabine begehbar ausgeführt werden, wodurch die übliche Begehungsebene der Lackierkabine bestehend aus Stahlunterkonstruktion und Gitterrosten entfallen kann. Da der begehbare Vorabscheider in der Pyrolyse bzw. chemischen Entlackung mit gereinigt wird, entfällt damit auch das regelmäßige Entnehmen, Versenden und externe Entlacken von Gitterrosten, wie sie bei Lackierkabinen des Standes der Technik üblich ist.
In einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung kann ein Filtermodul, als sogenanntes Hybrid-Filtermodul ausgebildet sein und aus einem Gehäusekasten aus einem pyrolysefesten und/oder chemisch-inerten Material, wie z.B. Metall, bestehen. Gleiches gilt für die Führungsstruktur. Die Filterelemente, insbesondere in der Ausgestaltung als Filterplatten, können allerdings Cellulose, insbesondere Karton- und/oder Papier, jedoch auch anderen organischen Materialien und/oder Kunststoffen umfassen oder daraus gebildet sein.
Bei dieser Variante kann im Rahmen der Aufarbeitung zwar ein Teil des Filtermaterials verbrannt oder anderweitig aufgelöst werden, so dass in die Führungsnuten der Führungsstrukturen stets neue Filterplatten eingesetzt werden können. Allerdings werden auch hier im Vergleich zu einer reinen Karton-Ausführung zumindest der Gehäusekasten und die Führungsstrukturen sowie ggf. ein Teil inerter Abscheideelemente wiederverwendet. Zugleich muss bei dieser Variante weniger Energie zur Pyrolyse eingesetzt werden, da der Gehäusekasten mit geringerem Energieaufwand aufgeheizt und pyrolysegereinigt werden kann als dies bei der Reinigung der gesamten Innenstruktur notwendig ist.
Weiterhin erfindungsgemäß ist die Verwendung des vorgenannten Filtermoduls zur Abscheidung von Lack- und/oder Farbresten. In diesem Anwendungsbereich weist das Filtermodul besondere Vorteile hinsichtlich seiner Reinigbarkeit auf.
Besonders bevorzugt ist dabei eine Verwendung des Filtermoduls zur Abscheidung von Lack- und/oder Farbresten unter Anwendung einer regenerativen Pyrolysebehandlung nach der besagten Abscheidung.
Optional können einzelne oder alle Teile des Filtermoduls im Neuzustand, insbesondere die Filterplatten vorbehandelt sein, entsprechende Vorbehandlungen umfassen ein Aufrauen z.B. durch Sandstrahlbehandlung einzelner Oberflächen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es ist von Vorteil, wenn die Filterplatten des Filtermoduls stapelweise hintereinander angeordnet sind, wobei die Stapelrichtung der Anströmrichtung von der Anströmseite zur Ausströmseite des Filtermoduls entspricht und wobei die Filterplatten derart ausgebildet sind, dass der Abscheidegrad des Filtermoduls in Stapelrichtung zunimmt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise Filterplatten genutzt. Der Unterschied zwischen einer gelochten Filterplatte und einem Gitter ist u.a. darin zu sehen, dass die mittlere Breite der Zwischenbereiche zwischen den Löchern der Filterplatte größer ist als die Plattendicke. Bei gelochten Filterplatten bezieht sich die mittlere Breite der Zwischenbereiche auf einen Durchschnittswert. Es ist klar, dass die Zwischenbereiche endständig breiter sind als im Mittelbereich, in welchen sich die Bögen der Löcher annähern. Entsprechend ist ein Durchschnitt aller Breiten über die Gesamtlänge des Zwischenbereichs zu bilden, welcher der mittleren Breite entspricht. Dieses Verhältnis kann man auch unmittelbar den nachfolgenden Figuren einzelner Ausführungsvarianten entnehmen.
Ein Gitter besteht hingegen aus einer Vielzahl an Kreuzungspunkten miteinander verbundenen Streben, bei denen die Breite und die Dicke üblicherweise gleich groß ist. Ein Gitter bietet nur eine äußerst geringe Abscheidungsfläche.
Insbesondere können die erfindungsgemäß eingesetzten Filterplatten Rund-, Ovallöcher oder Wabenstrukturen aufweisen. Diese Filterplatten weisen zudem Zwischenbereiche zwischen den Löchern auf, die keine einheitliche Breite in ihrer Erstreckung entlang der Plattenebene haben, sondern die sich in den Kreuzungspunkten verbreitern und dadurch mehr Abscheidungsfläche für den Lack bieten. Diese Unterschiede werden auch aus einer Betrachtung der konkreten Ausführungsbeispiele und den Figuren deutlich.
Jede der Filterplatten weist vorzugsweise Durchtrittsöffnungen auf, wobei die Summe der Flächen der Durchtrittsöffnungen pro Filterplatte von der Anströmseite zur Ausströmseite vorteilhaft abnimmt und/oder wobei die Anzahl der Durchtrittsöffnungen pro Filterplatte von der Anströmseite zur Ausströmseite vorteilhaft zunimmt. Die Führungsstruktur und die Filterplatten kann vorteilhaft durch eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch Kleben oder vorzugsweise Schweißen, als Einheit ausgebildet sein. Dies erhöht die Stabilität des Filtermoduls und damit die mechanische Belastbarkeit bzw. die Reinigbarkeit mehrerer übereinander gestapelter Filtermodule durch Pyrolyse. Das Gewicht der aus metall-bestehenden Filtermodule ist dabei erheblich. Typische Dimensionen umfassen ein Volumen von mehr als 0,075 Kubikmetern, insbesondere zwischen 0,08-0,12 m3.
Zumindest eine erste Filterplatte des Filtermoduls kann benachbart zu einer Durchtrittsöffnung ein abgewinkeltes oder abgerundetes Teilsegment aufweisen, welches in Ausströmrichtung oder entgegen der Ausströmrichtung aus der Plattenebene der Filterplatte herausragt und die Durchtrittsöffnung bereichsweise überdeckt.
Der Winkel des Teilsegments in Abweichung zu deren Ausrichtung in der Plattenebene beträgt dabei vorzugsweise zwischen 25-155°, besonders bevorzugt zwischen 30-60°.
Alternativ oder zusätzlich kann das Filtermodul eine Filterplatte aufweisen, die, abgesehen von seiner Plattenstärke, im Wesentlichen entlang der Plattenebene verläuft.
Die Plattenstärke der vorbeschriebenen Filtermodule, mit oder ohne abgewinkeltes bzw. abgerundetes Teilsegment, beträgt vorzugsweise weniger als 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 mm - 3 mm. Dies erleichtert die Handhabung der Filtermodule und führt zu einer Gewichtsreduzierung. Zugleich heizen sich die dünnen Platten bei der Pyrolyse schneller auf, so dass die Reinigungszeit verkürzt wird. Eine Plattenstärke von mehr als 0,2 mm trägt wiederum zur Verbesserung der mechanischen Stabilität des Filtermoduls bei.
Bevorzugt wird das gesamte Filtermodul aus Stahl gefertigt, vorzugsweise der Materialklasse hochtemperaturfester und/oder chemisch beständiger Edelstähle wie beispielsweise der Klasse 1.4713.
Bevorzugt wird das Filtermodul in einem Filter verwendet und dient dort als Hauptabscheider für Färb- und Lackreste. Weiterhin ist ein strömungsmechanisch dem Hauptabscheider nachgeordnetes zweites Filtermoduls als Nachfilter Bestandteil des Filters, wobei der Nachfilter einen höheren Abscheidegrad aufweist als der Hauptabscheider.
Der Nachfilter sollte ein pyrolysefähiges oder chemisch beständiges Filtermaterial, insbesondere Metallwolle, Metallgewebe oder Keramikfasern aufweisen. Somit ist der gesamte Filter pyrolysefähig oder chemisch reinigbar, was das Abfallvolumen weiter senkt.
Aufgrund seiner mechanischen Stabilität kann das Filtermodul insbesondere in dem Filter als Teil eines Filterblocks mit mehreren weiteren neben- und/oder übereinander angeordneten Filtern, sowohl in einem Stützgerüst als auch ohne ein solches, verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des vorgenannten Filtermoduls in einem Filterblock, welcher austauschbar in einer Lackierkabine angeordnet ist.
Weiterhin Teil der vorliegenden Erfindung ist eine Lackierkabine umfassend einen Lackierraum sowie eine Mehrzahl von Filterblöcken, sowie ein Transportsystem zum Austausch der Filterblöcke und eine Pyrolyse und/oder chemische Reinigung zur Regeneration eines oder mehrerer Filterblöcke, wobei in dem Filterblock erfindungsgemäß ein vorgenanntes Filtermodul verwendet wird.
Vorteilhaft kann die Lackierkabine ein System zum halbautomatischen Filterwechsel umfassen. Dieses System kann eine geeignete Fördertechnik aufweisen, auf der sowohl handelsübliche Kartonfilter als auch die oben beschriebenen Hybridfilter als auch die im Anspruch genannten Metallfilter, vorzugsweise taktend, transportiert werden.
Neue Kartonfilter, teilweise recycelte Hybridfilter oder recycelte, gereinigte Metallfilter werden in einem Zuführbereich außerhalb der Lackierkabine, vorzugsweise manuell, auf die Fördertechnik aufgesetzt und, nachdem sie durch die Kabine getaktet wurden, hinter der Kabine wieder manuell entnommen.
Neben dem einfachen Handling sind weitere Vorteile, dass man automatische roboterbetriebene Lackierkabinen zum Filterwechsel nicht betreten muss, also keine Produktionsunterbrechung hat.
Darüber hinaus kann die Beladung der Filter mit Overspray bzw. der Druckverlust bei der Durchströmung über die Kabinenlänge auch beim Austausch der Filter- module konstant gehalten werden und dadurch im Unterschied zu Kabinen mit fest eingebauten Filtern die laminare Luftströmung nicht gestört werden.
Weiterhin erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Regeneration des vorgenannten Filtermoduls umfassend die folgenden Schritte: i Generierung eines Meldesignals hinsichtlich eines Verbrauchszustandes eines in einer Lackierkabine eingesetzten Filtermoduls; ii Austausch eines verbrauchten Filtermoduls durch eine Transporteinheit, wobei vorzugsweise zum Antransport eines neuen und/oder regenerierten Filtermoduls eine andere Transporteinheit genutzt wird als zum Abtransport des verbrauchten Filtermoduls; iii Überführen des verbrauchten Filtermoduls in einen Pyrolyseofen, in welchem anhaftende Farbreste bei mehr als 350°C thermisch zersetzt werden und/oder einer chemischen Reinigung, wodurch eine Regeneration des Filtermoduls für einen nochmaligen, ggf. vielfachen Einsatz in einer Lackierkabine erfolgt.
Die Lackierkabine kann vorteilhaft eine Anordnung aus Filterblöcken aufweisen, welche jenseits der Transportvorrichtung zur Aufnahme von Lack- und/oder Farbresten, angeordnet sind und wobei die Filterblöcke verschiebbar zueinander angeordnet sind. Dabei kann gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
Ha ein Filterblock von der Transporteinheit an eine Einschiebeposition transportiert werden
Hb der Austausch durch das Einschieben des Filterblocks an seinen Einsatzort in die Anordnung aus Filterblöcken erfolgen wobei llc an einer Auswurfsposition ein gebrauchter Filterblock aus der Anordnung aus Filterblöcken herausgeschoben wird und damit auf der Transporteinheit positioniert wird, und wobei die Auswurfsposition nicht der Einschiebeposition entspricht.
Diese einfache Art und Weise des Austauschs verschmutzt die Transporteinheit nur in geringem Maße. Wird der Filterblock hingegen durch ein Fließband unmittelbar unter den Overspraybereich der Lackierkabine verfahren, so kann ggf. auch eine Lackabscheidung auf das Fließband erfolgen, z.B. wenn ein gebrauchter Filterblock durch einen neuen ersetzt wird. Dadurch ist ein Einzelaustausch der Filterblöcke möglich, während andere Filterblöcke noch in der Anlage verbleiben können. Dies hat zugleich auch Auswirkungen auf die Dimensionierung des Pyrolyseofens, welcher nicht so konzipiert werden muss, dass er viele Filterblöcke auf einmal reinigen muss, sondern einzelne Filterblöcke nacheinander in kurzen Intervallen. Somit kann auf ein Anfahren und Abkühlen des Pyrolyseofens verzichtet werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Insbesondere gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten im Detail näher erläutert.
Das nachfolgende Beispiel zeigt:
Fig. 1 teiltransparente Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen
Filtermoduls;
Fig. 2a-2f geschnittene Draufsicht auf verschiedene Varianten eines erfindungsgemäßen Filtermoduls;
Fig. 3a teiltransparente Perspektivansicht einer ersten Variante eines Filters umfassend ein erfindungsgemäßes Filtermodul;
Fig. 3b Perspektivansicht einer ersten Variante eines Filters umfassend ein erfindungsgemäßes Filtermodul;
Fig. 4 teiltransparente Perspektivansicht eines Filterblocks umfassend mehrere Filter der Fig. 3a oder 3b;
Fig. 5 schematischer Querschnitt einer Lackierkabine;
Fig. 6 geschnittene Draufsicht einer Lackierkabine auf der Höhe eines
Gitterrostes umfassend eine Anordnung aus Filterblöcken;
Fig. 7a schematische erste Variante einer Lackierkabine;
Fig. 7b schematische zweite Variante einer Lackierkabine; und Fig. 8a-8d Verfahrensschritte zur Regeneration von Filterblöcken.
Fig. 1 zeigt ein Filtermodul 1 zum Abscheiden von Overspray in einer Lackieranlage. Derartiges Overspray entsteht beim Lackieren von beispielsweise Fahrzeugen oder Gegenständen des täglichen Gebrauchs in einer Lackierkabine. Typischer weist eine solche Lackierkabine einen Innenraum zur Positionierung eines Fahrzeugs oder eines zu lackierenden Gegenstands auf, sowie eine Ausgabevorrichtung für Farbe und/oder Lack, z.B. eine Düsenleiste mit einer Vielzahl von Sprühdüsen. Dabei ist die Karosserie eines Fahrzeugs oder der Gegenstand, vorzugsweise auf einem Gestell auf einem Gitterrost positioniert ist und wird mit Lack und/oder Farbe besprüht. Unterhalb des Gitterrostes ist ein Luftkanal, insbesondere ein Umluftkanal, angeordnet, über weichen überschüssige Lack- und/oder Farbreste abgesaugt werden. Zwischen dem Luftkanal und dem Gitterrost ist ein Filterblock angeordnet, durch welchen der Lack und/oder die Farbe geleitet wird und im welchen sich schädliche Färb- oder Lackbestandteile abgeschieden werden.
Die WO 2009/030308 A1 offenbart den grundsätzlichen Aufbau einer geeigneten Lackieranlage, wobei der Filterblock mit einer losen Schüttung mit den eingangs benannten Nachteilen versehen ist. Für weitere Details der Funktionsweise und des Aufbaus einer Lackieranlage wird auf diese Druckschrift verwiesen, auf die im Rahmen der vorliegenden Anmeldung hinsichtlich der Grundlagen einer Lackieranlage verwiesen wird.
Im Unterschied zur WO 2009/030308 A1 werden in einer Lackieranlagen in der vorliegenden Erfindung Filtermodule 1 eingesetzt. Diese sind aus Metall gefertigt und vorzugsweise einstückig ausgebildet. Einstückig im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die einzelnen Bauteile des Filtermoduls stoffschlüssig, z.B. durch Schweißen oder Kleben, miteinander zu einem Stück verbunden sind. Es können Punktverbindungen oder besonders bevorzugt Linienverbindungen, z.B. Schweißnähte zwischen den Bauteilen vorgesehen sein.
Ein in Fig. 1 und 2a beispielhaft dargestelltes Filtermodul 1 umfasst einen metallischen Gehäusekasten 4 mit randseitig eingefassten Filterplatten 2, 7, 8. Die Einfassung durch den Gehäusekasten 4 ist stoffschlüssig, vorzugsweise über Schweißen, insbesondere über zumindest zwei randseitige parallel-zueinander verlaufende Schweißnähten realisiert. Zwei gegenüberliegende Wände des Gehäusekastens 4 können zudem jeweils eine Führungsstruktur 3, z.B. Führungsnuten aufweisen. Diese dient der Beabstandung der Filterplatten 2, 7, 8 voneinander. Weiterhin dienen sie der Führung und der Positionierung der Filterplatten 2, 2‘ während ihrer Montage.
Das Filtermodul 1 weist eine vordere und eine hintere Öffnung, betrachtet von der Anströmrichtung F aus, auf. Die Filterplatten 2, 7, 8 weisen eine Plattenebene schräg, insbesondere senkrecht, zur Anströmrichtung F auf. Sie weisen eine Plattenstärke von vorzugsweise weniger als 5 mm auf und sind randseitig in der Führungsstruktur 3, insbesondere in Führungsnuten angeordnet.
Die Filterplatten 2, 7, 8 weisen jeweils Durchströmungsöffnungen 5, 6 auf. Randseitig angeordnete Durchströmungsöffnungen können aus Gründen des Platzbedarfs eine andere Form aufweisen als zentral angeordnete Durchströmungsöffnungen 5. Die Summe aller Durchströmungsöffnungen 5a, 5b oder 5c pro Filterplatte 2, 7 oder 8 definieren jeweils eine Öffnungsfläche A, welche bei einer Abfolge mehrerer hintereinander angeordneter Filterplatten 2, 7, 8 in Anströmrichtung F von der Anströmseite I zur Ausströmseite 0 des Filtermoduls 1 abnimmt.
Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, sind zwischen den Durchströmungsöffnungen 5, 6 Zwischenbereiche 10 angeordnet. Diese weisen ebenfalls erkennbar eine durchschnittliche Breite B auf, welche größer ist als die Plattendicke der Filterplatte 2.
Ebenfalls aus Fig. 1 erkennbar verbreitern sich die Zwischenbereiche 10 zwischen den Durchströmungsöffnungen 5, 6 von einem Mittelbereich 10a aus zu ihren Enden 10b hin verbreitern.
Mehrere der Zwischenbereiche 10 münden in einem Kreuzungsbereich 11. Dieser weist größere Fläche auf als der Mittelbereich 10b der Zwischenbereiche 10.
Die Durchströmungsöffnungen 5, 6 sind bevorzugt als Rundlöchern und/oder Ovallöcher ausgebildet.
Die Bereiche zwischen zwei Platten sind leer.
Alternativ oder zusätzlich kann auch die Anzahl der Öffnungen 5a, 5b, 5c in einer Filterplatte bei der Abfolge von Filterplatte 2, 7, 8 in Anströmrichtung F zunehmen.
Insgesamt nimmt somit der Abscheidegrad von Lack und/oder Farbe innerhalb des Filtermoduls 1 in Anströmrichtung zu. Eine solche Erhöhung des Abscheidegrades von stapelförmig-angeordneten Filterplatten ist u.a. aus der EP 1 492 609 B1 für Kartonsysteme bereits bekannt.
Im Unterschied hierzu ist das Filtermodul für die Mehrfachanwendung aus einem pyrolysebeständigen und/oder chemisch beständigen Metall, vorzugsweise aus einem Stahl der Materialklasse 1.4713 und insbesondere aus Edelstahl gefertigt.
Pyrolysebeständig im Kontext der vorliegenden Anmeldung umfasst eine Formstabilität bei zumindest 350°C, vorzugsweise 480°C. Die Pyrolysebeständigkeit umfasst zudem eine mechanische Belastbarkeit der Filtermoduls 1 bei einer Beaufschlagung des Filtermoduls mit einer Masse von zumindest 20 kg, vorzugsweise zumindest 50 kg bis der vorgenannten Temperaturgrenze von 350°C, insbesondere 480°C. Hintergrund ist die Möglichkeit einer stapelweisen Anordnung mehrerer Filtermodule in einem Filterblock, so dass das Gewicht der oberen Filtermodule nicht zu einer Verformung der unteren Filtermodule während des Pyrolysevorgangs führt.
Das Filtermodul 2 ist dabei für den Mehrfachgebrauch ausgelegt. Die Abfolge der Filterplatten 2, 7, 8 mit dem entsprechenden Gradienten des Abscheidegrades verhindert vorteilhaft ein Verblocken des Filtermoduls 1 im Betrieb.
Der Gehäusekasten 4 als Teil des Filtermoduls ist lediglich optional. So kann anstelle des Gehäusekastens auch lediglich ein Gestell mit der Führungsstruktur 3, zum Einschub in ein kastenförmiges Außengehäuse 51 eines Filters 50 vorgesehen sein. Dies wird nachfolgend in 3a noch näher erläutert.
Fig. 2b zeigt in Abwandlung zu Fig. 1 Filterplatten 2‘ mit mehreren in der Plattenebene verlaufenden ersten Plattenteilsegmenten 9b sowie demgegenüber abgewinkelten zweiten Teilsegmenten 9a. Der Winkel der zweiten Teilsegmente 9a in Abweichung zu deren Ausrichtung in der Plattenebene beträgt dabei vorzugsweise zwischen 25-155°, vorzugsweise zwischen 30-60°.
Beim Durchleiten einer tröpfchenhaltigen Luftströmung entstehen entlang der abgewinkelten Teilsegmente in größerem Ausmaß Verwirbelungen, welche in ebener Richtung bis hin zu einer Abrisskante auslaufen. Durch die Stabilität der Wirbel werden besonders viele Lack- und/oder Farbpartikel aus dem Nebel aufgrund ihrer Trägheit in die Mitte des Wirbels transportiert. Hier sind die Scherturbulenzen am größten. Scherturbulenzen sind fluiddynamisch meist unerwünscht, da sie für einen Druckabfall sorgen. Allerdings sorgen die Schwerturbulenzen in der vorliegenden Anwendung für eine Feinverteilung von Lack- und/oder Farbpartikeln entlang der Oberfläche und der Druckverlust, so dass der tropfen- und/oder partikelbeladene Luftstrom nahe, verlangsamt und mit erhöhter Dissipation entlang der Oberfläche der jeweiligen Filterplatte 2’ entlanggeführt wird.
Die abgewinkelten zweiten Teilsegmente sind fertigungstechnisch einfach durch dreiseitiges Ausstanzen und Umbiegen aus der Plattenebene heraus fertigbar. Die Filterplatten 2, 2‘, 7, 8 sind, abgesehen von diesen optionalen abgewinkelten zweiten Teilsegmente 9a, im Wesentlichen zweidimensionale Objekte, deren Erstreckung in der dritten Raumrichtung nicht über die Plattendicke hinausgeht.
Die Führungsstruktur 3 weist insbesondere Belegungsplätze 20, 21 auf. Der Belegungsplatz 20 ist in Fig. 2b durch eine Filterplatte besetzt, während der Belegungsplatz 21 frei ist. Dies ist durch den Platzbedarf der Filterplatte mit den abgewinkelten Teilsegmente 9a begründet, welche aus der Ebene der Filterplatte herausgebogen sind und daher mehr Platz in der Stapelrichtung, welche zugleich die Anströmrichtung F ist, bedarf.
Zwar sorgen mehr besetzte Belegungsplätze für eine größere Oberfläche innerhalb des Filtermoduls, allerdings sorgen die abgewinkelten Teilsegmente für eine optimiertere Strömungsführung und somit für eine optimiertere Dissipation von Farbpartikeln entlang Fläche einer Filterplatte.
Fig. 2c zeigt eine Mischbelegung aus den Filterplatten 2 und 2’ mit zunehmenden Abscheidegrad in Anströmrichtung des Filtermoduls. Auch hier sind die Belegungsplätze nicht vollständig, allerdings zu mehr als 60%, besetzt.
In Fig. 2a und 2c sind die Öffnungen 5 in der zentralen Position der jeweiligen Filterplatte kreisförmig ausgebildet. Dies ist nur ein Beispiel für eine Form. Sie kann jede beliebige Form aufweisen, so z.B. oval, rechteckig, dreieckig, langlochförmig oder in beliebiger anderer Formgebung.
Fig. 2d zeigt eine Mischbelegung aus Filterplatten 2” mit zueinander beabstandeten halbrunden Filterelementen und Filterplatten 2”’ mit zueinander beabstandeten Wabenstrukturelementen 2‘“. Die Filterplatten 2”’ sind den Filterplatten 2” nachgeordnet, so dass sich mit zunehmenden Abscheidegrad in Anströmrichtung des Filtermoduls die Struktur der Filterplatten ändert. Hierbei können vorzugsweise die Filterplatten 2“ aus pyrolysefähigem Material, wie z.B. aus Metall, bestehen und die Wabenstrukturen 2‘“ wahlweise aus pyrolysefähigem oder aus Cellulose-Material. Die gestrichelte Kontur zwischen den Filterelementen der Filterplatten 2” und 2”’ sind Plattenverbindungsstege.
Die Wabenstrukturelemente sind vorzugsweise wie Kantrohre, so z.B. Sechsoder Achtkantrohre aufgebaut und die halbrunden Filterelemente sind rohrbogenförmig ausgebildet.
Fig. 2e zeigt beispielhaft eine Belegung ausschließlich aus Filterplatten 2“ mit halbrunden Filterelementen, die vorzugsweise aus pyrolysefähigem Material bestehen können. Eine solche Anordnung eignet sich vorzugsweise für klebrige, nicht aushärtende Lacke.
Pyrolysefähig bedeutet dabei, dass das Material stabil gegenüber Bedingungen ist, in welchen übliche Fahrzeuglacke pyrolysieren.
Fig. 2f zeigt ein Filtermodul in Mischbelegung, analog zu Fig. 2d, allerdings mit der zusätzlichen Ergänzung eines anströmseitigen Gitterrosts 2’v.
Die stoffschlüssige Verbindung der Filterplatten 2, 7, 8 in den Figuren 2a und 2c ist eine bevorzugte Ausführungsvariante. Die Verbindung kann auch durch Einstecken der Filterplatten in die Führungsstruktur erfolgen, so dass die Filterplatten formschlüssig in der Führungsstruktur einliegt. Nach dem Einstecken der Filterplatten kann der Gehäusekasten 4 verschlossen, insbesondere verschweißt werden, so dass die Filterplatten und der Gehäusekasten eine unlösbare miteinander verbundene Einheit bilden.
Ein sogenanntes Verziehen der Filterplatten 2, 2‘, 7, 8 und des Gehäusekastens 4, der Führungsstruktur 3 aufgrund von thermischer Behandlung während der Pyrolysebehandlung erfolgt nur in geringem Ausmaß und verstärkt die Verbindung zwischen den Filterplatten und dem Gehäusekasten 4 und/oder der Führungsstruktur 3 zusätzlich.
Fig. 3a zeigt einen Filter 50 zum Einsatz in einer Lackkabine einer Lackieranlage, insbesondere für Fahrzeugkarosserien. Der Filter weist ein röhrenförmiges Außengehäuse 51 auf, in welches zwei auf die Innenkontur des Außengehäuses 51 abgestimmte Filtermodule 1 und 52 angeordnet, insbesondere eingeschoben sind.
Die das Außengehäuse 51 dient der Halterung der Filtermodule 1 und 52 an einer Aufnahme der Lackkabine oder es kann selbst die Aufnahme darstellen. Das erfindungsgemäße Filtermodul 1 dient dabei als sogenannter Hauptabscheider und innerhalb des Filters 50. Strömungsmechanisch hinter dem Hauptabscheider, siehe Pfeil der Anströmrichtung F, ist ein weiteres Filtermodul 52 angeordnet, welches als Nachfilter dient. Das Filtermodul 52 kann vorzugsweise ein pyrolysebeständiges Material mit einem größeren Abscheidegrad als das Filtermodul 1 aufweisen. Ein solches Material kann beispielsweise Stahlwolle, vorzugsweise aus der Materialklasse 1.4713, sein. Auch keramische Fasern, auch CEF-Fasern, Fasermatten oder poröser Keramikschaum oder anderes hitzebeständiges Material mit großer Oberfläche ist grundsätzlich als Füllmaterial für das Filtermodul 52 geeignet.
Aufgrund der Kastenform bzw. Röhrenform des Außengehäuses 51 mit den geschlossenen Seitenwänden ist hierbei auch ein Filtermodul 1 einsetzbar, in welchem lediglich die Führungskontur 3 z.B. in einem Gestell jedoch ohne das Kastengehäuse 4 realisiert ist. Optional kann das Außengehäuse 51 auch zusätzliche Mittel zur Abdichtung der Führungskontur 3 bzw. des Gestells gegenüber den gesagten Seitenwänden haben.
Fig. 3b zeigt eine weitere Abwandlung des Filters der Fig. 3a als Filter 50' mit einem offenen Gestell 53 anstelle des Außengehäuses 51 . Auch innerhalb dieses Gestells 53 ist ein erstes Filtermodul 1 als Hauptabscheider und ein zweites Filtermodul 52 als Nachfilter in Anströmrichtung F hintereinander angeordnet. Bezüglich der Ausgestaltung der Filtermodule wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten verwiesen. In dieser Variante eines Filters ist die Ausgestaltung eines erstes Filtermoduls 1 mit einem endständig geöffneten Gehäusekasten 4 an.
Das Gestell 53 setzt sich aus einer Mehrzahl von Gestellstäben zusammen und ist seitlich offen. Die Filtermodule 1 und 52 können in das Gestell 53 eingeschoben oder auf andere Weise eingesetzt sein. Das Material des Gestells 53 und/oder des Außengehäuses 51 kann vorzugsweise aus einem pyrolysefesten Material, insbesondere aus Stahl der Materialklasse 1.4713 gefertigt sein. Die Erwärmung des Filtermoduls 1 bei einem Gestell 53 ist direkter als bei der Variante der Fig. 3a.
Fig. 4 zeigt einen Filterblock 100 aus acht Filtermodulen mit jeweils vier erfindungsgemäße erste Filtermodule 1 und vier nachgeordneten als Nachfilter ausgebildeten zweite Filtermodule 52. Der Filterblock 100 setzt sich aus vier Filtern 50' zusammen, wobei jeweils zwei nebeneinander und zwei übereinander angeordnet sind. Die oberen Filter üben eine Belastung von zumindest 20 kg, vorzugsweise 50 kg auf die unteren Filter aus.
Die Filtermodule 1 haben eine Breite und Höhe von weniger als 500 mm, und idealerweise auch eine Länge von weniger als 500 mm, so dass der Filterblock 100 in einen Pyrolyseofen mit 1 m Öffnungsbreite passt.
Fig. 5 zeigt eine Lackierkabine 200 zum Auftrag von Lack und/oder Farbe auf einer Karosserie. Die Lackierkabine 200 weist eine Abgabeeinheit 201 , z.B. eine Düseneinheit, zur Abgabe und/oder Verteilung eines Farbnebels über die Karosserie auf. Die Lackierkabine 200 weist einen Lackierraum 202 auf, in welchem bei Betrieb die Karosserie platziert wird.
Sodann weist die Lackierkabine 200 einen Gitterrost 203 zum Ableiten der Farbe und/oder des Lacks, insbesondere des Färb- oder Lacknebels, auf. Die unterhalb des Gitterrostes 203 ist ein Feld bzw. eine Anordnung aus einer Vielzahl von Filterblöcken 100 angeordnet. Die Filterblöcke sind unmittelbar benachbart zueinander angeordnet, wobei die ersten erfindungsgemäßen Filtermodule 1 mit ihrer Anströmseite I zum Gitterrost 203 hin ausgerichtet sind. Alternativ kann auch ein Gitterrost, insbesondere aus Metall, anströmseitig im Filtermodul, analog zu Fig. 2f, im Rahmen der vorliegenden Erfindung integriert sein, so dass die Filtermodule und Filterblöcke begehbar ausgebildet sind.
Die zweiten Filtermodule 52 sind mit Bezug auf die Draufsicht von Fig. 6 unterhalb der ersten erfindungsgemäßen Filtermodule angeordnet.
Unterhalb der Filterblöcke 100 ist ein Umluftkanal angeordnet, welcher eine Strömungsleitung innerhalb der Lackierkabine 200 vorgibt. Randseitig der Filterblöcke 100 und entlang einer Mittelspur zwischen den Filterblöcken sind Transportvorrichtungen 205 und 207 zum Ab- oder Antransport von Filterblöcken 100 vorgesehen, für den Fall, dass diese verbraucht sind und gegen neue Filterblöcke ausgetauscht werden müssen. Die Transportvorrichtung 207 der Mittelspur übernimmt dabei den Abtransport der verbrauchten Filterblöcke 100 b und die Transportvorrichtung 205 den Abtransport der neuen bzw. regenerierten Filterblöcke 100a. Die Transportvorrichtung 207 kann dabei eine Einschubvorrichtung z.B. einen Roboterarm oder dergleichen aufweisen, welche ein Einschieben des Filterblocks von der Transportebene in das Feld aus Filterblocken ermöglicht. Zugleich wird ein verbrauchter Filterblock aus dem Feld verdrängt. Die Transportvorrichtungen 205 und 207 sind jeweils mit einer Überdachung 221 und/oder Einhausung 220 versehen, so dass Lack nicht in den Transportbereich gelangt.
Geeignete Transportvorrichtungen sind Fließbänder, Kettenförderer, Wagenförderer, Shuttlesysteme oder dergleichen.
In Fig. 6 erkennt man eine Umlenkungstransportvorrichtung 208 welche die Weiterleitung der Filterblöcke von der Öffnung eines Pyrolyseofens 209 in den randseitigen Bereich ermöglicht. Dieser Pyrolyseofen 209 ist ebenfalls Teil der Lackierkabine. Der Pyrolyseofen nimmt zumindest einen Filterblock auf und heizt diesen auf Temperaturen von zumindest 350°C, vorzugsweise weniger als 600, insbesondere 500°C. Alternativ kann eine chemische Reinigungsanlage zum Einsatz kommen.
Der Pyrolyseofen 209, alternativ die chemische Reinigungsanlage, kann über eine Ausstoßeinheit verfügen. Bei der Pyrolyse werden Färb- und Lackverbindungen die auf den Filtermodulen 1 und 52 eines Filterblocks 100 abgeschieden wurden thermisch zersetzt und abtransportiert. Diese Vorgehensweise und die Mehrfachverwendung der Filtermodule tragen erheblich zur Verringerung des anfallenden Abfalls einer Lackieranlage bei.
Die Anordnung der Filterblöcke 100 kann an verschiedenen Positionen in einer Lackierkabine 200 erfolgen, wobei Fig. 7a eine sogenannte Unterflurabsaugung darstellt. Wie in Fig. 7a und 7b dargestellt, können die Filterblöcke 100 in einem Bodenbereich 210 des Lackierraums 202 oberhalb des Umluftkanals 206 angeordnet sein oder entlang einer Seitenwandung 211 des Lackierraums strömungsmechanisch vorgeschaltet zum Umluftkanal 206‘. In beiden Fällen empfiehlt sich eine räumliche Abtrennung des Lackierraumes 202 durch einen Gitterrost 203 oder 203‘. Hier kann ein Aus- oder Einbau einzelner Filterblöcke von Vorne erfolgen.
Fig. 8a-d stellt grafisch einzelne Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zur Regeneration von erfindungsgemäßen Filtermodulen bzw. Filterblöcken 100 dar.
In Schritt 301 erfolgt zunächst eine Meldung, dass ein Filterblock voll ist. Dies kann zeitgesteuert erfolgen oder durch Gewichtsermittlung oder durch eine sensorische Erfassung durch einen im Filtermodul verbautes Sensorelement. Von der Transporteinheit 205 und 207 ist jeweils nur eine Führung erkennbar. Nach der Meldung wird ein Schlitten 205a in Schritt 302 mit einem neuen bzw. regenerierten Filterblock 100 an die Austauschposition gefahren. Dies erfolgt in Schritt 303.
Eine im Schlitten 205 a verbaute Einschubvorrichtung - hier ein winkligausgeführter Schieber 222 - schiebt den neuen Filterblock 100 a an eine Stelle im Feld der Filterblöcke 100.
Der verbrauchte Filterblock 100b wird dabei nach innen verdrängt und ausgestoßen. Dies erfolgt in Schritt 304 Ein bereitgestellter Schlitten 207a als Teil der Transportvorrichtung 207 nimmt den Filterblock auf und transportiert diesen zum Pyrolyseofen.
Der Weg des Schlittens 207a zum Pyrolyseofen ist dabei vorzugsweise linear - also direkt - so dass Verschmutzungen nur wenig Zeit und Fahrstrecke gegeben wird um sich zu verteilen. Dies ist insbesondere aus Fig. 6 erkennbar.
Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung eines Pyrolyseofens kann der Filterblock 100 oder zumindest das Filtermodul 1 auch in ein Reinigungsbad getaucht werden. Dabei kann durch aggressive Reinigungsmedien ggf. in Verbindung mit einem Ultraschalleintrag ein Ablösen der Lack- und/oder Farbreste von der Oberfläche erreicht werden. Auch hier kann es zu einem Verrutschen einzelner Platten kommen, weshalb eine feste Verbindung mit der Führungsstruktur bevorzugt ist. Zugleich löst sich das Filtermodul - anders als Kartonelementen im single-use Bereich - nicht bei der Reinigung auf. Gerade für die Reinigung im Ultraschallbad sind Filterbauteile aus Metall mit stoffschlüssig miteinander verbundenen Teilen für die Leitung der Vibrationen besonders günstig. Andere Materialien wie Karton oder Keramikschaum würden den Schall eher dämpfen und dadurch eine effiziente Ultraschall-Reinigung erschweren. Bezugszeichen
1 Filtermodul
2 Filterplatte
2‘ Filterplatte
2” Filterplatte
2”’ Filterplatte
3 Führungsstruktur
4 Gehäusekasten
5 Durchtrittsöffnung
5a Durchtrittsöffnung
5b Durchtrittsöffnung
5c Durchtrittsöffnung
6 Durchtrittsöffnung
7 Filterplatte
8 Filterplatte
9a erstes abgewinkeltes Teilsegment
9b zweites Teilsegment
10 Zwischenbereich zwischen zwei Durchtrittsöffnungen
10a Mittelbereich
10b Ende
11 Kreuzungsbereich
20 besetzter Belegungsplatz
21 freier Belegungsplatz
50 Filter
51 Außengehäuse
52 zweites Filtermodul
53 Gerüst
100 Filterblock
200 Lackierkabine
201 Abgabeeinheit
202 Lackierraum
203 Gitterrost
203' Gitterrost
204 Filterblockfeld
205 Transportvorrichtung
205a Transportschlitten
206 Umluftkanal
206' Umluftkanal 207 Transportvorrichtung
207a Transportschlitten
209 Pyrolyseofen
210 Bodenbereich
211 Seitenwandung
100a neuer oder regenerierter Filterblock
100b verbrauchter Filterblock
220 Einhausung
221 Überdachung
222 Schieber
300 Verfahren
301 erster Verfahrensschritt
302 zweiter Verfahrensschritt
303 dritter Verfahrensschritt
304 vierter Verfahrensschritt
F Anströmrichtung
I Anströmseite
O Ausströmseite
B Breite des Zwischenbereichs

Claims

22 Patentansprüche
1. Filtermodul (1 ) mit einer Anströmseite (I) und einer Ausströmseite (0) zur Abscheidung von Lack- und/oder Farbresten, insbesondere von Overspray in einer Lackierkabine (200), wobei das Filtermodul (1 ) eine Anordnung aus mehreren Filterplatten (2, 7, 8, 2‘, 2”, 2”’) aufweist, welche innerhalb des Filtermoduls (1 ) miteinander unlösbar durch eine Führungsstruktur (3) verbunden und zueinander beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstruktur (3) in Form von Führungsnuten zur Beabstandung der Filterplatten (2, 7, 8, 2’, 2”, 2”’) voneinander stoffschlüssig an der Wand eines endständig offenen Gehäusekastens (4) angeordnet ist, wobei zwei gegenüberliegende Wände des Gehäusekastens (4) jeweils eine Führungsstruktur (3) in Form der Führungsnuten aufweisen.
2. Filtermodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Filtermodul (1 ) aus einem pyrolysefesten und/oder chemisch beständigen Material besteht.
3. Filtermodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Gehäusekasten (4) aus einem pyrolysefesten und/oder chemischen Material besteht.
4. Filtermodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterplatten ( 2, 7, 8, 2‘, 2”, 2”’) aus Cellulose, insbesondere Karton- und/oder Papier, aus einem organischen Material und/oder aus einem Kunststoff gebildet ist.
5. Filtermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermodul (1 ) anströmseitig eine gitterrostähnliche Struktur (2’v) , als anströmseitig-erstes Abscheideelement aufweist, so dass das Filtermodul (1 ) begehbar ausgebildet ist.
6. Filtermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterplatte (2, 7, 8, 2’, 2”, 2”’) eine Mehrzahl an Durchströmungsöffnungen (5, 6) aufweist, wobei die durchschnittliche Breite von Zwischenbereichen (10) zwischen den Durchströmungsöffnungen (5, 6) der Filterplatte (2, 7, 8, 2’, 2”, 2”’) größer ist als deren Plattendicke.
7. Filtermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zwischenbereiche (10) zwischen den Durchströmungsöffnungen (5, 6) von einem Mittelbereich (10a) aus zu ihren Enden (10b) hin verbreitern.
8. Filtermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenbereiche (10) in einen Kreuzungsbereich (11 ) münden, welcher eine größere Fläche aufweisen als der Mittelbereich
(1 Ob) der Zwischenbereiche (11 ).
9. Filtermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Durchströmungsöffnungen (5, 6) der Filterplatten (2, 7, 8, 2’) als Rundlöchern und/oder Ovallöcher ausgebildet sind.
10. Verwendung eines Filtermoduls (1 ), insbesondere eines Filtermoduls gemäß Anspruch 1 , mit einer Anströmseite (I) und einer Ausströmseite (O) zur Abscheidung von Lack- und/oder Farbresten, insbesondere von Overspray in einer Lackierkabine (200), wobei das Filtermodul (1 ) eine Anordnung aus mehreren Filterplatten ( 2, 7, 8, 2‘) aufweist, welche innerhalb des Filtermoduls (1 ) miteinander unlösbar durch eine Führungsstruktur (3) verbunden und zueinander beabstandet sind, wobei das gesamte Filtermodul (1 ) aus einem pyrolysefesten und/oder chemisch beständigen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstruktur (3) in Form von Führungsnuten zur Beabstandung der Filterplatten (2, 7, 8, 2’) voneinander stoffschlüssig an der Wand eines endständig offenen Gehäusekastens (4) angeordnet ist, wobei zwei gegenüberliegende Wände des Gehäusekastens (4) jeweils eine Führungsstruktur (3) in Form der Führungsnuten aufweisen.
11 .Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Filtermodul (1 ) aus hochtemperaturfestem und/oder chemisch beständigem Edelstähl, insbesondere der Materialklasse 1.4713, gefertigt ist.
12. Verwendung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Filterplatten (2, 7, 8, 2‘) des Filtermoduls (1 ) stapelweise hintereinander angeordnet sind, wobei die Stapelrichtung der Anströmrichtung (F) von der Anströmseite (I) zur Ausströmseite (O) des Filtermoduls (1 ) entspricht und wobei die Filterplatten (2, 7, 8, 2‘) derart ausgebildet sind, dass der Abscheidegrad des Filtermoduls (1 ) in Stapelrichtung zunimmt. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Filterplatten (2, 7, 8, 2‘) Durchtrittsöffnungen (5, 5a, 5b, 5c, 6) aufweist, wobei die Summe der Flächen der Durchtrittsöffnungen (5, 5a, 5b, 5c, 6) pro Filterplatte (2, 7, 8, 2‘) von der Anströmseite (I) zur Ausströmseite (0) abnimmt und/oder wobei die Anzahl der Durchtrittsöffnungen (5, 5a, 5b, 5c, 6) pro Filterplatte (2, 7, 8, 2‘) von der Anströmseite (I) zur Ausströmseite (0) zunimmt. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstruktur (3) und die Filterplatten (2, 7, 8, 2‘) durch eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch Kleben oder vorzugsweise Schweißen, als Einheit ausgebildet sind. Verwendung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstruktur (3) stoffschlüssig an der Wand eines endständig offenen Gehäusekastens (4) angeordnet ist. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Filterplatte (2‘) des Filtermoduls (1 ) benachbart zu einer Durchtrittsöffnung (5‘) ein abgewinkeltes Teilsegment (9a) aufweist, welches aus der Plattenebene der Filterplatte (2‘) hervorsteht und die Durchtrittsöffnung (5‘) bereichsweise überdeckt. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Filterplatte, insbesondere eine zweite Filterplatte (2), des Filtermoduls (1 , 1“), abgesehen von seiner Plattenstärke, im Wesentlichen entlang der Plattenebene verläuft. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenstärke einer Filterplatte (2, 2‘) weniger als 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,2-3 mm, beträgt. Verwendung eines Filtermoduls (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in einem Filter (50) umfassend das Filtermodul (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche als Hauptabscheider für Färb- und Lachreste und ein strömungsmechanisch dem Hauptabscheider nachgeordnetes zweites Filtermodul (52) als Nachfilter, wobei der Nachfilter einen höheren Abscheidegrad aufweist als der Hauptabscheider. 25 Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachfilter ein pyrolysefähiges und/oder chemisch beständiges Filtermaterial, insbesondere Metall wolle, Metallgeflecht oder Keramikfasern aufweist. Verwendung nach eines Filtermoduls (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Filter (50) als Teil eines Filterblocks (100) mit mehreren weiteren neben- und/oder übereinander angeordneten Filtern (50) wobei der Filterblock (100) in einer besonders bevorzugten Verwendung austauschbar in einer Lackierkabine (200) angeordnet ist. Lackierkabine (200) umfassend einen Lackierraum (202) sowie eine Mehrzahl von Filterblöcken (100), sowie ein Transportsystem zum Austausch der Filterblöcke (100) und einen Pyrolyseofen (209) zur Regeneration eines Filterblocks (100), wobei in dem Filterblock (100) ein Filtermodul (1 ) gemäß einer der vorhergehenden Verwendungen angeordnet ist. Lackierkabine (200) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackierkabine (200) ein System zum halbautomatischen Filterwechsel umfasst. Lackierkabine (200) nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackierkabine (200) eine Anordnung aus Filterblöcken (100) aufweist, welche jenseits der Transportvorrichtung zur Aufnahme von Lack- und/oder Farbresten, angeordnet sind und wobei die Filterblöcke (100) verschiebbar zueinander angeordnet sind. Verfahren zur Regeneration eines Filtermoduls (1 ) gemäß einer Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend die folgenden Schritte: i Generierung eines Meldesignals hinsichtlich eines Verbrauchszustandes eines in einer Lackierkabine (200) eingesetzten Filtermoduls (1 ); ii Austausch eines verbrauchten Filtermoduls (1 ) durch eine Transporteinheit, wobei vorzugsweise zum Antransport eines neuen und/oder regenerierten Filtermoduls eine andere Transportvorrichtung (205) genutzt wird als zum Abtransport (207) des verbrauchten Filtermoduls; 26 iii Überführen des verbrauchten Filtermoduls in einen Pyrolyseofen (209), in welchem anhaftende Farbreste bei mehr als 350°C thermisch zersetzt werden, wodurch eine Regeneration des Filtermoduls (1 ) für einen nochmaligen Einsatz in einer Lackierkabine (200) erfolgt. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackierkabine (200) eine Anordnung aus Filterblöcken (100) aufweist, welche jenseits der Transportvorrichtung zur Aufnahme von Lack- und/oder Farbresten, angeordnet sind und wobei die Filterblöcke verschiebbar zueinander angeordnet sind, wobei
II. a ein Filterblock (100a) von der Transporteinheit an eine Einschiebeposition transportiert wird und dass
Hb der Austausch derart erfolgt, dass durch das Einschieben des Filterblocks (100a) an seinen Einsatzort in die Anordnung aus Filterblöcken (100) lie an einer Auswurfsposition ein gebrauchter Filterblock (100b) aus der Anordnung aus Filterblöcken (100) herausgeschoben wird und damit auf der Transporteinheit positioniert wird, wobei die Auswurfsposition nicht der Einschiebeposition entspricht.
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