In Flachbauweise ausgeführte Anodenzelle zur Verwendung in kataphoretischen Beschichtungsbädern

Abstract

 In Flachbauweise ausgeführte Anodenzelle zur Verwendung in kataphoretischen Beschichtungsbädern, wobei die Anolytenzuleitung durch einen das Zelleninnere unten mit einer glatten, mit Austrittsöffnungen (13) verstehenen Wand abschließenden Strömungskanal erfolgt und die Plattenanode (8) hängend im Zelleninneren und mit gewissem Abstand oberhalb der Wand und den Austrittsöffnungen (13) endigend angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Anode in zwei in der Breite geteilte Halbanoden ausgebildet, zwischen den beiden Halbanoden verlaufen Zug- und Stützverbindungen zwischen dem Anodenstützgitter (4) bzw. dieses verstärkenden Bügeln (6) und der Rückwand (2), und Rahmen (1) und Rückwand (2) sind aus Kunststoff gefertigt. Das Stützgitter (4) ist vorzugsweise als Diagonalgitter ausgeführt und aus GFK gefertigt.

Beschreibung

[0001] In kataphoretischen Beschichtungsbädern, beispielsweise zum Grundieren und Lackieren von Autokarosserien, wird der die Kataphorese bewirkende Stromfluß in der Badflüssigkeit durch Anodenzellen erzeugt, die entlang des Beckenrands in vertikaler oder horizontaler Orientierung in die Badflüssigkeit eintauchend angeordnet sind, während das zu beschichtende Werkstück, also z.B. eine Autokarosserie, als Kathode geschaltet ist.

[0002] Die Anodenzellen weisen eine Metallanode auf, die in einer von der Badflüssigkeit durch eine Ionenaustauschermembran getrennten und von einem hindurchzirkulierten Anolyten durchströmten Kammer angeordnet ist.

[0003] Es ist bereits bekannt, derartige Anodenzellen in Flachbauweise auszuführen. Die Anodenzelle hat dann die Form eines flachen Kastens mit einer Höhe von etwa zwei Meter, einer Breite von etwa 0,80 Meter und einer Tiefe von einigen Zentimetern. Der Kasten besteht aus einem Rahmen mit einer Rückwand; die Frontwand ist durch die Ionenaustauschermembran gebildet, die an einem entsprechend stabilen Stützgitter gegen den hydrostatischen Druck abgestützt ist. Die plattenförmige Anode steht in dem im Gebrauch in vertikaler oder horizontaler Orientierung in die Badflüssigkeit eintauchend angeordneten Kasten auf dem unteren Rahmenholm auf. Der Anolyt wird von einem Zuleitungsanschluß am oberen Rahmenholm durch zwei entlang der seitlichen Rahmenholme verlaufende Rohre oder Schläuche in der Anodenzelle nach unten geführt und tritt dort aus horizontal über dem unteren Rahmenholm verlaufende Rohrabschnitten in das Zelleninnere aus. Die Anolytenableitung erfolgt aus dem oberen Bereich der Anodenzelle.

[0004] Die bekannten Anodenzellen in dieser Flachbauweise haben verschiedene Nachteile. Es hat sich gezeigt, daß die Plattenanode im unteren Bereich schnell und stark korrodiert, wobei insbesondere die Eckbereiche in relativ kurzer Zeit stark weggefressen werden. Schlammablagerungen und -Ansammlungen im unteren Bereich der Anodenzelle, was auch von der starken Anodenkorrosion herrührt, behindern die Anolytenzirkulation, weil sie den Austritt des Anolyten aus den über dem unteren Rahmenholm verlaufenden Rohrabschnitten behindern oder gar blockieren. Der Austausch der Plattenanode ist schwierig, da die Plattenanode ein so großes Gewicht hat, daß ein Hebezeug notwendig ist, um sie aus der Anodenzelle herauszuziehen und eine neue Plattenanode einzuführen. Die ganze Anodenzelle ist ziemlich schwer, weil sie wegen des hydrostatischen Drucks entsprechend stabil gebaut sein muß und insbesondere das Stützgitter für die Ionenaustauschermembran entsprechend stabil sein muß. Dabei ist weniger die Einwirkung der Badflüssigkeit von außen auf die Anodenzelle das Problem, da die Anodenzelle ja selbst mit Anolyt gefüllt ist. Wird aber das Beschichtungsbad abgelassen, wirkt sich der innere hydrostatische Druck der mit Anolyt gefüllten Anodenzelle wegen der großen Bauhöhe der Anodenzelle stark aus.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine erheblich verbesserte Anodenzelle in Flachbauweise zu schaffen, welche die aufgezeigten Probleme zumindest in erheblichem Umfang reduziert.

[0006] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebene Anodenzelle gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Anodenzelle und die sich daraus ergebenden vorteilhaften Wirkungen werden nachstehend unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte und im folgenden in seinen Einzelheiten beschriebene Ausführungsbeispiel erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1

eine teilweise aufgebrochene Frontansicht einer Anodenzelle nach der Erfindung, und

Fig. 2

eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der Anodenzelle nach Fig. 1.

[0007] Die erfindungsgemäße Anodenzelle besteht aus einem Rahmen 1 aus Kunststoff, einer Rückwand 2 ebenfalls aus Kunststoff, einer die Frontwand bildenden Ionenaustauschermembran 3 mit einem als Diagonalgitter ausgeführten Stützgitter 4 aus glasfaserverstärktem Kunststoff, an der Frontseite längs des Rahmens angeordneten Winkelprofilen 5, welche die Membran 3 und das Stützgitter 4 an der Frontseite des Rahmens 1 befestigen, weiter einer Mehrzahl von über die Frontfläche der Anodenzelle außen verlaufenden und jeweils an den seitlichen Rahmenholmen befestigter Verstärkungsbügeln 6 aus Stahl, zwei in den seitlichen Rahmenholmen 11 verlaufenden Anolytenzuleitungsrohren 7, und zwei Plattenanoden 8. Die beiden Plattenanoden 8 sind nebeneinander angeordnet.

[0008] Die beiden Anolytenleitungen 7 in den beiden seitlichen Rahmenholmen 11, die im obersten Bereich der Anodenzelle zu einem gemeinsamen Anolytenzuleitungsanschluß zusammenlaufen, münden mit ihren unteren Enden in den unteren Querholm 12 des Rahmens, der als geschlossener Leitungskanal ausgebildet ist. In seiner oberen, den Boden der Anodenzellenkammer bildenden Wand weist der Querholm 12 eine Anzahl von Austrittsöffnungen 13 auf, durch welche der zugeführte Anolyt von unten in das Innere der Anodenzellenkammer eintritt. Die Rückführung des Anolyten aus dem Inneren der Anodenzellenkammer erfolgt vom obersten Bereich der Anodenzelle aus.

[0009] Die beiden Plattenanoden 8 stehen nicht auf dem unteren Querholm 12 des Rahmens auf, sondern sind zwar seitlich geführt, aber im übrigen frei hängend in der Anodenzelle angeordnet. Ihre Unterkanten haben einen gewissen Abstand von der mit den Austrittsbohrungen 13 versehenen oberen Wand des Querholms 12. Außerdem sind die Plattenanoden 8 an ihren Kanten überall gerundet, so daß auch an den Plattenkanten keine übermäßigen Feldkonzentrationen entstehen und die Korrosion vermindert wird. Weil die Unterkanten der Plattenanoden 8 mit einem gewissen Abstand über dem unteren Querholm 12 angeordnet sind und damit auch über den Austrittsbohrungen 13, werden die Plattenanoden im Bereich ihrer Unterkanten überall gleichmäßig von zugeführten Anolyten umströmt, so daß die bei den herkömmlichen Anodenzellen in Flachbauweise auftretenden starken Korrosionserscheinungen im unteren Plattenanodenbereich sich erheblich reduzieren.

[0010] Des weiteren sind an den seitlichen Rahmenholmen 11 unmittelbar oberhalb des Querholms 12 mit Stopfen 14 verschließbare Entleerungsöffnungen vorgesehen, die es ermöglichen, die Anodenzelle zu entleeren und etwaige Schlammansammlungen im unteren Bereich einfach auszuspülen. Da die Anodenzellenkammer unten durch die glatte obere Wand des unteren Querholms 12 abgeschlossen ist und dort im Gegensatz zu den herkömmlichen Flachbau-Anodenzellen keine Anolytenrohre über dem Boden verlaufen, sind keine Ecken und Toträume vorhanden, in denen sich Schlammablagerungen ansammeln und festsetzen können.

[0011] Die Aufteilung der bei herkömmlichen Anodenzellen einteiligen großen Plattenanode in zwei nebeneinander angeordnete Plattenanoden halbiert deren Gewicht und macht es möglich, daß die Plattenanoden 8 ohne Zuhilfenahme irgendwelcher Hebezeuge und ohne Überanstrengung von Hand ausgezogen und eingesetzt werden können. Sie sind also wesentlich leichter und einfacher zu handhaben als die große Plattenanode herkömmlicher Anodenzellen. Zugleich bieten sie die Möglichkeit, den Aufbau des Zellenkastens dadurch zu verfestigen und zu verstärken, daß, wie aus den Zeichnungen hervorgeht, die Verstärkungsbügel 6 jeweils mittig über eine Zug- und Stützverbindung 9 mit der Rückwand 2 verbunden sind. Dadurch sind sowohl die Rückwand als auch die Verstärkungsbügel 6 und über diese das Stützgitter 4 mittig, also in der halben Breite der Anodenzelle, sowohl gegen Zusammendrücken von außen als auch gegen Ausbauchung von innen abgestützt, ohne daß die beiden Plattenanoden 8, die beiderseits dieser Zug- und Stützverbindungen 9 angeordnet sind, in ihrer freien Handhabbarkeit beim Herausziehen oder Einschieben behindert werden. Diese zusätzliche Verstärkung bedeutet aber auch, daß die Bauteile der Anodenzelle wegen der mittigen Abstützung und der daraus resultierenden geringeren Belastungen auch schwächer dimensioniert sein können und dadurch das Gesamtgewicht der Anodenzelle ganz erheblich gegenüber herkömmlichen Anodenzellen gesenkt werden kann. Denn zum einen ist auf diese Weise ein Gesamtaufbau aus Kunststoff bzw. Kunststoffmaterialien möglich, der sonst aus Festigkeitsgründen nicht möglich wäre, und zum anderen brauchen die Bauteile nicht durch übermäßig starke Dimensionierung mit entsprechend hohem Eigengewicht versehen sein.

[0012] Die Ausbildung des Stützgitters 4 als Diagonalgitter bringt ebenfalls eine Reihe von Vorteilen mit sich. Zum einen ist die Anordnung statisch günstiger als ein mit senkrechten und waagrechten Stäben ausgebildetes Gitter, weil die diagonal zwischen den Verstärkungsbügeln 6 verlaufenden Gitterstäbe eine Verbesserung der Abstützwirkung durch die Verstärkungsbügel 6 bedingen. Aber auch die Schmutzablagerungen auf dem konstruktionsnotwendigen Stützgitter werden deutlich verringert. Während bei einem Stützgitter mit vertikalen und horizontalen Gitterstäben die Verschmutzungen sich überall auf den horizontalen Gitterstäben absetzen würden, sammeln sich Verschmutzungen allenfalls in den unteren Ecken der einzelnen Gitteröffnungen an, wo sie zu dem durch die im Beschichtungsbad herrschenden Badflüssigkeitsbewegungen leichter weggespült werden.

Ansprüche

1. Anodenzelle in Flachbauweise zur Verwendung in kataphoretischen Beschichtungsbädern, bestehend aus einem in Form eines flachen Kastens ausgebildeten Gehäuse mit einem Rahmen (1), einer Rückwand (2), einer die Frontwand bildenden, mittels eines Stützgitters (4) abgestützten Ionenaustauschermembran (3), einer plattenförmigen Anode (8), Anolytenzu- und -ableitungsanschlüssen und mit vom Anolytenzuleitungsanschluß in den unteren Endbereich der Anodenzelle verlaufenden Anolytenleitungen (7),
dadurch gekennzeichnet, daß

- die untere Begrenzung des Anodenzelleninnenraums durch eine im wesentlichen glatte Wand eines mit den Anolytenleitungen (7) verbundenen Anolytenkanals gebildet ist, in welcher eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen (13) für den Anolyten gebildet sind, und

- die plattenförmige Anode (8) hängend im Anodenzelleninneren angeordnet ist und mit ihrer Unterkante mit gewissem Abstand oberhalb der genannten Wand und der darin gebildeten Austrittsöffnungen (13) endigt.

2. Anodenzelle nach Anspruch 1, wobei ein unterer Querholm (12) des Rahmens (1) als Anolytenkanal ausgebildet ist, in welchen die Anolytenleitungen (7) einmünden, und dessen obere Wand die genannte Wand (13) bildet.

3. Anodenzelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei alle Kanten der plattenförmigen Anode (8) gerundet sind.

4. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die plattenförmige Anode ihrer Breite nach in zwei separate und etwa flächenbündig nebeneinander angeordnete Halbanoden unterteilt ist, die jeweils gesondert aus der Anodenzelle nach oben herausziehbar bzw. in die Anodenzelle einschiebbar sind.

5. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Anolytenleitungen (7) in den seitlichen vertikalen Rahmenholmen (11) verlaufen.

6. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei unmittelbar über der genannten Wand (13) eine durch einen Stopfen (14) verschließbare Anolytenablaßöffnung vorgesehen ist.

7. Anodenzelle nach Anspruch 6, wobei zwei Ablaßöffnungen jeweils an den beiden seitlichen Rahmenlängsholmen (11) vorgesehen sind.

8. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei vorderhalb des Stützgitters (4) eine Mehrzahl von mit gegenseitigen vertikalen Abständen angeordneten Verstärkungsbügeln (6) angeordnet ist, die beiderseits an den seitlichen Rahmenholmen (11) befestigt sind.

9. Anodenzelle nach Anspruch 4 oder Anspruch 8 in der Rückbeziehung auf Anspruch 4, wobei die beiden Halbanoden einen geringen seitlichen Abstand voneinander haben und in dem Zwischenraum zwischen den beiden Halbanoden Zug- und Stützverbindungen zwischen der Rückwand (2) und dem Stützgitter (4) bzw. den Verstärkungsbügeln (6) vorgesehen sind.

10. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Stützgitter (4) als Diagonalgitter ausgeführt ist.

11. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Stützgitter aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist.

12. Anodenzelle nach einem der Ansprüche 1 - 11, wobei die Ionenaustauschermembran (3) und das Stützgitter (4) auf der Frontseite des Rahmens (1) mittels Winkelprofilen (5) aus Kunststoff befestigt sind, auf welche die gegebenenfalls vorhandenen Verstärkungsbügel (6) aufgesetzt sind.

Zeichnung