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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Aushärtung einer
auf einem Gegenstand aufgebrachten Beschichtung in einem Schutzgas.
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Eine
derartige Vorrichtung ist aus der WO 01/39897 A2 bekannt.
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Lacke
und andere Beschichtungen von Gegenständen wie Karosserieteilen,
Maschinengehäusen
oder Möbeln
werden zum Aushärten
meist in eine Kammer eingebracht, in der den Beschichtungen die
zur Aushärtung
erforderliche Energie zugeführt
wird. In der Regel werden die Beschichtungen zu diesem Zwecke erwärmt, wobei
die Wärmeübertragung
je nach Art der Beschichtung über
Strahlungsenergie, z.B. Infrarotstrahlung, oder auch konvektiv erfolgen
kann, indem Wärme
von einem umgebenden Gas auf die Beschichtung übergeht.
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Verbreitung
haben inzwischen auch Beschichtungen gefunden, die bei Bestrahlung
mit UV-Licht aushärten,
indem eine Polymerisationsreaktion in Gang gesetzt wird. Die mit
derartigen Beschichtungen versehenen Gegenstände werden bei der Bestrahlung
mit UV-Licht nur vergleichsweise geringfügig erwärmt, weswegen diese Lacke bisher hauptsächlich zur
Lackierung von empfindlichen Gegenständen wie etwa Holz oder Kunststoff
eingesetzt werden. Das Material, aus dem die Gegenstände bestehen,
wird auf diese Weise vor Zersetzung, Verformung oder Ausgasung bewahrt.
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Die
Aushärtung
von Beschichtungen durch Bestrahlung mit UV-Licht besitzt jedoch
noch weitere Vorteile, die derartige Beschichtungen auch für die Anwendung
in anderen Gebieten interessant machen. Hervorzuheben ist in diesem
Zusammenhang insbesondere die kurze Aushärtzeit, die sich bei Beschichtungsverfahren,
die im kontinuierlichen Durchlauf arbeiten, unmittelbar in einer
Verkürzung
der Anlagenlänge
niederschlägt.
Die Kosten für
derartige Anlagen können
auf diese Weise erheblich verringert werden. Vorteilhaft bei der
UV-Aushärtung
ist außerdem
die hohe Energieeffizienz, da den Gegenständen zur Aushärtung keine
oder nur wenig thermische Energie zugeführt werden muß.
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Bei
derartigen unter UV-Licht aushärtenden Beschichtungen,
aber auch bei den eingangs erwähnten
Beschichtungen, die zur Aushärtung
erwärmt
werden müssen,
hat sich herausgestellt, daß die
Aushärtung
und auch die Qualität
der Beschichtung verbessert werden können, wenn die Aushärtung in
einem sauerstoffarmen Schutzgas durchgeführt wird. Der in der Luft enthaltene
Sauerstoff hat nämlich
die Eigenschaft, bei der Erwärmung
oder Bestrahlung der Gegenstände
mit der Beschichtung in ungewünschter
Weise zu reagieren. Unter dem Einfluß von UV-Licht wird Sauerstoff
beispielsweise in schädliches
Ozon umgewandelt; au ßerdem
kann der Sauerstoff die durch das UV-Licht in Gang gesetzte Polymerisationsreaktion
der Beschichtung beeinträchtigen.
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Im
Zusammenhang mit Beschichtungen, die bei Bestrahlen mit Licht aushärten, schlägt die eingangs
genannte WO 01/39897 A2 vor, als Schutzgas ein Gas zu verwenden,
das schwerer ist als Luft. Ein seitliches Wegfließen des
Schutzgases während
der Aushärtung
wird verhindert, indem das Schutzgas in eine Art Behälter eingefüllt wird.
Bei diesem Behälter kann
es sich um eine nach oben offene Wanne, aber auch um einen abgeschlossenen
Raum einer Wohnung handeln, da das dort beschriebene Aushärtverfahren
auch für
die Anwendung im Heimbereich geeignet sein soll. Als Schutzgas wird
dort insbesondere Kohlendioxid vorgeschlagen, da sich dieses auch aus
gefilterten Verbrennungsgasen gewinnen läßt und auch als Trockeneis
in den Behälter
eingebracht werden kann.
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Für eine großtechnische
Anwendung ist das dort beschriebene Verfahren allerdings nicht geeignet.
Kompliziertere dreidimensionale Gegenstände wie beispielsweise Kraftfahrzeugkarosserien
enthalten nämlich
oft Hinterschneidungen oder zerklüftete Bereiche, die beim Einführen des
Gegenstands in das Schutzgas noch Luft enthalten. Während des Aushärtens kann
diese Luft entweichen. Der dabei freigesetzte Luftsauerstoff wirkt
sich, wie oben erläutert
wurde, nachteilig auf den Aushärtvorgang
aus.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deswegen, eine Vorrichtung und ein Verfahren
der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß auf prozeßtechnisch
einfache Weise auch solche Gegenstände in Schutzgas ausgehärtet werden
können,
die nennenswerte Luftmengen beim Einbringen in das Schutzgas mit
sich führen
können.
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Gelöst wird
diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der genannten Art durch das
Vorsehen einer Spülwanne,
in die ein erstes Schutzgas einfüllbar
ist, und einer oberhalb der Spülwanne
angeordneten Aushärthaube,
in die ein zweites Schutzgas einfüllbar ist, das bei den gegebenen
Temperaturen der Schutzgase eine geringere Dichte als das erste Schutzgas
hat.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
weist die folgenden Schritte auf:
- a) Einbringen
des Gegenstands in eine Spülwanne,
in die ein erstes Schutzgas eingefüllt ist,
- b) Überführen des
Gegenstands in einen Aushärtbereich
unter einer Aushärthaube,
die oberhalb der Spülwanne
angeordnet und in die ein zweites Schutzgas eingefüllt ist,
das bei den gegebenen Temperaturen der Schutzgase eine geringere Dichte
als das erste Schutzgas hat.
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Erfindungsgemäß wird somit
der eigentlichen Aushärtung
ein Spülvorgang
vorgeschaltet, der dazu dient, den Gegenstand von mitgeführter Luft
zu befreien. Aufgrund des Dichteunterschiedes zwischen den beiden
Schutzgasen und der in der Höhe versetzten
Anordnung der Spülwanne
und der Aushärthaube
wird eine Schichtung der Schutzgase erreicht, so daß diese
sich nicht oder zumindest nicht in nennenswertem Umfang vermischen
können.
Insbesondere kann Sauerstoff, der in dem ersten Schutzgas durch
den Gegenstand freigesetzt wurde, nicht ohne weiteres unter die
Aushärthaube
gelangen und dort die Aushärtung
beeinträchtigen.
Aufwendige Schleusen zwischen der Spülwanne und der Aushärthaube
können
auf diese Weise entfallen.
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Als
Schutzgas kommt prinzipiell jedes Gas – worunter hier auch Gasgemische
verstanden werden – in
Betracht, das zumindest weitgehend frei von Sauerstoff ist. Bei
den beiden Schutzgasen kann es sich um das gleiche Gas handeln,
wenn sichergestellt ist, daß auf
Grund unterschiedlicher Gastemperaturen ein ausreichender Dichteunterschied
zwischen den Gasen besteht, der zu der erwähnten Schichtung der Schutzgase
führt.
Es sollte dann allerdings sichergestellt werden, daß dort,
wo die Schutzgase mit unterschiedlicher Temperatur aufeinandertreffen,
dieses Temperaturgefälle
weitgehend erhalten bleibt, da es ansonsten zu einer unerwünschten
Durchmischung der Schutzgase kommt.
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Aus
diesem Grunde ist es bevorzugt, wenn das erste Schutzgas ein höheres Molgewicht
als das zweite Schutzgas hat. Auf diese Weise ist gewährleistet,
daß selbst
bei gleicher Temperatur das zweite Schutzgas in der Aushärthaube
eine geringere Dichte als das erste Schutzgas in der Spülwanne hat.
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Bevorzugt
ist es außerdem,
wenn das erste Schutzgas ein höheres
Molgewicht als Luft bei der gegebenen Temperatur hat. Das erste
Schutzgas ist dann schwerer als die Luft und bleibt deswegen in der
Spülwanne,
so daß diese
im Prinzip nach oben offen bleiben kann. Bei einem derart beschaffenen Schutzgas
kann es sich beispielsweise um ein schweres Edelgas wie etwa Argon
oder um Kohlenwasserstoffverbindungen handeln.
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Besonders
bevorzugt als erstes Schutzgas ist allerdings Kohlendioxid, da dieses
Gas vergleichsweise kostengünstig
bereitgestellt werden kann.
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Bevorzugt
ist außerdem,
wenn das zweite Schutzgas ein geringeres Molgewicht als Luft hat. Das
zweite Schutzgas ist dadurch zumindest bei gleicher Temperatur leichter
als Luft, so daß es
in einer nach unten offenen Haube gehalten werden kann. Geeignet
hierfür
ist insbesondere Stickstoff oder ein stickstoffhaltiges Gasgemisch,
da Stickstoff sehr günstig
durch Verbrennung von Erdgas gewonnen werden kann.
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Da
der in der Spülwanne
von Luft befreite Gegenstand nicht mehr mit Luft in Berührung kommen
soll, bevor er zur Aushärtung
in die Aushärthaube
eingebracht wird, müssen
Maßnahmen
getroffen werden, die eine Verlagerung des Gegenstandes aus der
Spülwanne
in der Aushärthaube
erlauben. In Betracht kommt beispielsweise, in einer Seitenwand
der Spülwanne
eine verschließbare Öffnung vorzusehen, durch
die hindurch der Gegenstand in eine benachbarte Kammer verbracht
werden kann, die ebenfalls mit einem Schutzgas gefüllt ist.
Von dort kann der Gegenstand dann durch eine verschließbare Öffnung in
der Decke der Kammer in den Bereich unter der darüber liegenden
Aushärthaube überführt werden.
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Besonders
bevorzugt ist es allerdings, wenn eine nach unten weisende Öffnung der
Aushärthaube die
Spülwanne
zumindest teilweise übergreift.
Auf diese Weise kann der auszuhärtende
Gegenstand unmittelbar, d.h. ohne Zwischenschaltung einer weiteren
mit Schutzgas gefüllten
Kammer, von der Spülwanne
der Aushärtung
unter der Aushärthaube
zugeführt
werden. Dies schließt
selbstverständlich
nicht aus, daß die Öffnung verschließbar ausgeführt ist, um
eine Vermischung der Schutzgase zu unterbinden, wenn gerade kein
Gegenstand von der Spülwanne
in den Bereich unter der Abdeckhaube verbracht werden soll.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Spülwanne zumindest
teilweise von einer Abdeckung überdeckt,
die eine verschließbare
Zugangsöffnung
auf weist. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß Schutzgas,
das z.B. bei Schwenkbewegungen des Gegenstands in der Spülwanne hochgewirbelt
wird, nicht über
den Rand der Spülwanne
abfließen
kann und dadurch verlorengeht. Eine solche Abdeckung ist außerdem unter
Sicherheitsgesichtspunkten zweckmäßig, da aus der Spülwanne austretendes
Schutzgas für
Bedienpersonen, die sich in der Nähe der Vorrichtung aufhalten,
lebensbedrohlich sein kann. Im einfachsten Falle handelt es sich
bei der Abdeckung um ein flaches Dach, in dem die verschließbare Öffnung vorgesehen ist.
Der Gegenstand kann dann von oben in die Spülwanne eingeführt werden.
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Besonders
bevorzugt ist es allerdings, wenn die Abdeckung im wesentlichen
haubenartig ausgeführt
ist. Auf diese Weise entsteht über
dem ersten Schutzgas ein Raum mit niedriger oder sogar verschwindender
Schutzgaskonzentration, in den von einer Zugangsöffnung in der Decke oder einer
im wesentlichen vertikalen Seitenwand der Abdeckung der auszuhärtende Gegenstand
in die Spülwanne
eingebracht werden kann. Damit ist gewährleistet, daß beim Öffnen der
Zugangsöffnung
das erste Schutzgas nicht oder allenfalls in sehr geringen Mengen
in einen umgebenden Außenraum
gelangen kann.
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Eine
Abdeckung der Spülwanne
erlaubt es außerdem,
eine Trenneinrichtung zum Abtrennen von Sauerstoff aus dem ersten
Schutzgas in die Vorrichtung zu integrieren. Sich unterhalb der
Abdeckung sammelndes Schutzgas kann dann der Trenneinrichtung zugeführt werden,
um auf diese Weise durch Sauerstoff kontaminiertes erstes Schutzgas wieder
für eine
weitere Verwendung zurückgewinnen zu
können.
Der Trenneinrichtung ist das sich unterhalb der Abdeckung sammelnde
Gasgemisch vorzugsweise über
einen unmittelbar unterhalb der Abdeckung angeordneten Auslaß zuführbar. Dies
ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn
das erste Schutzgas ein höheres
Molgewicht als Sauerstoff hat, da letzterer dann nach oben aufsteigt
und sich unterhalb der Abdeckung sammelt.
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Zur
Abtrennung des Sauerstoffes aus dem Gasgemisch kann die Trenneinrichtung
ein Molekularfilter aufweisen, wie es an sich im Stand der Technik
bekannt ist.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der
Spülwanne
eine Verfahreinrichtung angeordnet, mit welcher der Gegenstand um
mindestens eine Körperachse
verschwenkt werden kann. Auf Grund derartiger Schwenkbewegungen
können
Lufteinschlüsse
aus Hinterschneidungen oder zerklüfteten Bereichen des Gegenstandes
freigesetzt werden. Dadurch wird verhindert, daß sich Lufteinschlüsse später während der
Aushärtung z.B.
in Folge von Wärmeeinwirkung
selbständig
lösen und
in das zweite Schutzgas übergehen.
Bei einer solchen Verfahreinrichtung kann es sich beispielsweise
um einen speziellen Hubwagen handeln, der nicht nur horizontale
und vertikale Verfahrbewegungen ermöglicht, sondern es zusätzlich er laubt, den
auszuhärtenden
Gegenstand in der erwähnten Weise
zu verschwenken.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die
Vorrichtung zusätzlich eine
Auslaufwanne auf, die mit einem dritten Schutzgas befüllbar ist,
das bei den gegebenen Temperaturen der Schutzgase eine höhere Dichte
als das zweite Schutzgas hat. Vorteilhaft ist eine solche Ausgestaltung
insbesondere dann, wenn innerhalb der Aushärthaube ausgangsseitig auch
eine Kühlung des
Gegenstands stattfindet. Das zweite Schutzgas wird dadurch vergleichsweise
schwer, wodurch es leicht aus der Aushärthaube austreten kann, wenn der
Gegenstand nach der Kühlung
durch eine Öffnung
aus dem Raum unter der Aushärthaube
nach außen
verbracht wird. Die zusätzliche
Auslaufwanne, die vorzugsweise von einer nach unten weisenden Öffnung der
Aushärthaube
zumindest teilweise übegriffen
wird, führt
zu einer Schichtung von Schutzgasen ähnlich wie im Bereich der Spülwanne.
Auf diese Weise kann selbst schwereres Schutzgas nicht nach unten
aus der Aushärthaube
austreten, da sich darin bereits das noch schwerere dritte Schutzgas
befindet.
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Bei
dem dritten Schutzgas kann es sich im übrigen um das gleiche Gas wie
das erste Schutzgas handeln. Bezüglich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Auslaufwanne, z.B. einer
Abdeckung, wird auf die vorstehenden Erläuterungen bezüglich der
Spülwanne
verwiesen.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Aushärthaube
tunnelartig ausgebildet. Die Aushärthaube ist somit auch nach unten
hin – abgesehen
von ggf. vorhandenen Öffnungen
zur Spülwanne
und zur Auslaufwanne – geschlossen.
Ein Austreten des zweiten Schutzgases wird somit selbst dann verhindert,
wenn dessen Dichte, z.B. im Bereich einer Kühlstation, sinkt. Gerade bei
Stickstoff als zweitem Schutzgas ist ein Abschluß der Aushärthaube nach unten hin sinnvoll,
da Stickstoff nur unwesentlich leichter ist als Luft der gleichen Temperatur.
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In
einem solchen Aushärttunnel
können
alle Einrichtungen angeordnet sein, die zur Aushärtung der Beschichtung erforderlich
sind. Dabei kann es sich beispielsweise um Einlässe für erwärmtes Schutzgas, um Infrarot-Strahler
oder um UV-Strahler handeln. Derartige Einrichtungen können jedoch auch
fehlen, wenn eine Aushärtung
lediglich auf Grund einer längeren
Verweildauer des Gegenstands in dem Schutzgas bei Umgebungstemperatur erzielt
wird.
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Falls
es sich bei den genannten Einrichtungen um einen oder mehrere UV-Strahler
handelt, ist außerdem
bevorzugt, wenn die nach innen weisende Oberfläche der Aushärthaube
zumindest teilweise aus einem für
UV-Licht hochreflektiven Material wie z.B. Aluminium besteht. Dies
läßt sich
beispielsweise durch Beschichten mit einer Aluminiumfolie auf einfache
Weise realisieren. Aluminium hat die Eigenschaft, für UV-Strahlung
hochreflektiv zu sein. Auf diese Weise geht vergleichsweise wenig
Energie durch Absorption von UV-Strahlung an den Wänden der
Aushärthaube
verloren.
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Falls
es sich bei dem zweiten Schutzgas um Stickstoff oder ein stickstoffhaltiges
Gasgemisch handelt, so kann zu dessen Erzeugung ein mit Erdgas oder
einem ähnlichen
Gas betreibbare Verbrennungseinrichtung vorgesehen sein. In Betracht kommt
auch die Verwendung eines Verbrennungsmotors, der einen Generator
zur Erzeugung elektrischer Energie antreibt. Die Verbrennungsgase,
die zu einem Großteil
aus gasförmigem
Stickstoff bestehen, können
dann unter die Aushärthaube
geleitet werden; bei der Verbrennung frei werdende Wärme kann,
ggf. über
einen Wärmetauscher,
zur Erwärmung
des sich unter der Aushärthaube
befindenden Stickstoffs verwendet werden. Die Dichte des Stickstoffs
wird durch die Wärmezuführung noch
zusätzlich
reduziert.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält die Vorrichtung
eine Schutzgasreinigungseinrichtung zur Reinigung des zweiten Schutzgases.
Die Schutzgasreinigungseinrichtung kann beispielsweise ein Adsorptionsfilter oder
einen Kondensator enthalten, um das zweite Schutzgas von anderen
gasförmigen
Bestandteilen, die bei der Aushärtung
aus der Beschichtung oder dem Gegenstand ausgetreten sind, zu trennen.
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Vor
dem Beginn des Aushärtbetriebs
müssen
die Schutzgase zunächst
in die dafür
vorgesehenen Räume
eingeleitet wer den. Vorzugsweise wird dabei so vorgegangen, daß das zweite
Schutzgas vor. dem Einleiten unter die Aushärthaube mit Hilfe einer Heizeinrichtung
erwärmt
wird, sofern es nicht ohnehin bereits eine hohe Temperatur infolge
des Erzeugungsprozesses hat. Auf diese Weise ist gewährleistet,
daß sich
das zweite Schutzgas von vornherein unter der Aushärthaube
sammelt.
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Bevorzugt
ist in diesem Zusammenhang außerdem,
wenn vor einer erstmaligen Aushärtung
das zweite Schutzgas unter die Aushärthaube eingeleitet wird, bevor
das erste Schutzgas in die Spülwanne eingeleitet
wird. Das zweite Schutzgas "verschließt" auf diese Weise
die Aushärthaube,
so das erste, evtl. Luftreste enthaltende Schutzgas nicht unter
die Aushärthaube
gelangen kann.
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Vorzugsweise
wird außerdem
zwischen dem Einleiten des zweiten Schutzgases und dem Einleiten
des ersten Schutzgases die Spülwanne
fluiddicht gegenüber
der Aushärthaube
verschlossen. Turbulenzen, die beim Einleiten des ersten Schutzgases
in die Spülwanne
auftreten, können
dann nicht dazu führen,
das sich die beiden Schutzgase miteinander vermengen.
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Falls
eine Auslaufwanne vorgesehen ist, so sollte diese mit dem dritten
Schutzgas befällt
werden, nachdem das erste Schutzgas in die Spülwanne eingeleitet wurde.
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Bei
einer alternativen Technik zur Befüllung der genannten Räume wird
vor einer erstmaligen Aushärtung
das erste Schutzgas zunächst
unter die Aushärthaube
und dann in die Spülwanne
eingeleitet. Durch anschließende
Zufuhr des zweiten Schutzgases wird das erste Schutzgas aus dem
Raum unter der Aushärthaube
verdrängt;
Strömungen,
die Sauerstoff in den Raum unter der Aushärthaube eintragen könnten, werden
auf diese Weise vermieden.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel
für eine
erfindungsgemäße Aushärtanlage
in einem schematischen und nicht maßstäblichen Längsschnitt;
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2 ein in der 1 gezeigter Hubwagen in
der vergrößerten Seitenansicht;
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3 einen Schnitt entlang
der Linie III-III durch die in der 1 gezeigte
Aushärtanlage;
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4 eine der 1 entsprechende Darstellung eines anderen
Ausführungsbeispiels
für eine Aushärtanlage.
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In
der 1 ist eine Aushärtanlage
zur Aushärtung
einer auf Kraftfahrzeugkarosserien aufgebrachten Lackierung schematisch
in einem nicht maßstäblichen
Längsschnitt
gezeigt und insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Aushärtanlage 10 weist
ein langgetrecktes Kabinengehäuse 12 auf,
in dem durch untere Trennwände 14, 16 einlaufseitig
eine Spülwanne 18 und
auslaufseitig eine Auslaufwanne 20 abgetrennt ist. Zwischen
den unteren Trennwänden 14, 16 ist
eine Decke 22 eingezogen, wodurch in dem Kabinengehäuse 12 ein
Aushärttunnel 24 abgetrennt
wird. In Längsrichtung
begrenzt wird der Aushärttunnel 24 durch
zwei obere Trennwände 26, 28, die
von einer Decke 30 des Kabinengehäuses 12 bis in die
Spülwanne 18 bzw.
die Auslaufwanne 20 hinabreichen. Die Decke 30,
die oberen Trennwände 26, 28 und
die davon eingefaßten
Seitenwände
des Kabinengehäuses 12 bilden
eine gasdichte Haube 31, die innen mit für UV-Licht
hochreflektiver Aluminiumfolie ausgekleidet ist. Auf der Decke 22 verläuft eine zweite
Rollenbahn 33 zum Transport von Fahrzeugkarosserien 46.
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Zwischen
der oberen Trennwand 26 und der unteren Trennwand 14 einerseits
und der oberen Trennwand 28 und der unteren Trennwand 16 andererseits
entstehen Öffnungen 32 bzw. 34, über die der
Aushärttunnel 24 mit
der Spülwanne 18 bzw.
der Auslaufwanne 20 in Verbindung steht.
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Über einen
ersten Einlaß 36 kann
die Spülwanne 18 mit
gasförmigem
Kohlendioxid befällt
werden, das aus einem gekühlten
Kohlendioxid-Behälter 38 zugeführt wird.
Das Kohlendioxid, das in der 1 mit 40 bezeichnet
und durch eine dichtere Punktierung angedeutet ist, füllt die
Spülwanne 18 bis
knapp unterhalb der Decke 22 auf.
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Die
obere Trennwand 26 bildet auf seiner dem Aushärttunnel 24 abgewandten
Seite zusammen mit dem Kabinengehäuse 12 eine Einlaufkammer 42,
die einen Teil der Spülwanne 18 haubenartig überdeckt.
Die Einlaufkammer 42 ist mit einer Einlaßschleuse
in Gestalt eines Rolltors 44 versehen, durch das hindurch
Fahrzeugkarosserien 46 mit auszuhärtenden Lackierungen in die
Einlaufkammer 42 eingebracht werden können. Die Fahrzeugkarosserien 46 werden
dabei über
ein an sich bekanntes Rollenbahn-Transportsystem gefördert, welches
eine Rollenbahn 48 sowie darauf aufliegende Träger 50 für die Fahrzeugkarosserien 46 umfaßt.
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Um
Fahrzeugkarosserien 46 in die Spülwanne 18 eintauchen
zu können,
befindet sich am Boden der Spülwanne 18 ein
Hubwagen 52, der in horizontaler Richtung (siehe Pfeil
P1) verfahrbar ist. Der Hubwagen 52, dessen Einzelheiten
weiter unten mit Bezug auf die 2 erläutert werden,
erlaubt es, darauf aufliegende Fahrzeugkarosserien 46 auch
in vertikaler Richtung zu verfahren.
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An
der Decke der Einlaufkammer 42 ist ein Auslaß 54 angeordnet,
der zu einer Schutzgastrenneinrichtung 56 führt. Die
Schutzgastrenneinrichtung 56 hat die Aufgabe, über den
Auslaß 54 zugeführtes Gasgemisch
derart zu trennen, daß Kohlendioxid wieder über einen
Schutzgas-Rücklauf 58 in
die Spülwanne 18 eingeleitet
werden kann. Verbleibende Gasbestandteile, und zwar insbesondere
gasförmiger
Sauerstoff, kann von der Schutzgastrenneinrichtung 56 über einen
Kamin 60 abgelassen werden. Zur Abtrennung des Sauerstoffs
ist bei dem in der 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ein Molekularfilter 62 vorgesehen.
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In
dem Aushärttunnel 24 sind
mehrere UV-Strahler 64 entlang der Seitenwände des
Kabinengehäuses 12 und
der Decke 30 verteilt. Ein Beispiel für eine Anordnung der UV-Strahler 64 wird
weiter unten in Bezug auf die 3 erläutert.
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Über mehrere
Einlässe 66 kann
ein stickstoffhaltiges Schutzgas aus einem Schutzgasbehälter 68 in
den Aushärttunnel 24 eingeleitet
werden. Das stickstoffhaltiges Schutzgas ist in der 1 durch eine weniger dichte Punktierung
angedeutet und mit 70 bezeichnet. Zur Erzeugung des stickstoffhaltigen
Schutzgases ist ein Verbrennungsmotor M vorgesehen, der für die Verbrennung
von Erdgas ausgelegt ist. Die von dem Motor M erzeugten Abgase,
die neben Stickstoff auch Kohlendioxid und in geringen Mengen andere
Gase enthalten, werden über einen
Filter 72 in den Schutzgasbehälter 68 eingeleitet.
Von dem Verbrennungsmotor M erzeugte Wärme kann über Wärmetauscher 74, 76 zur
zusätzlichen Erwärmung des
stickstoffhaltigen Schutzgases 70 in dem Aushärttunnel
verwendet werden. Der Verbrennungsmotor treibt außerdem einen
Generator G zur Erzeugung elektrischer Energie an. Soll in dem Aushärttunnel 24 auch
eine Kühlung
in einer Kühlstation statt finden,
so wird flüssiger
Stickstoff zum Zwecke der Kühlung
vorzugsweise im Bereich einer solchen Kühlstation eingeleitet.
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Da
das stickstoffhaltige Schutzgas 70 in dem Aushärttunnel 24 leichter
ist als das Kohlendioxid in der Spülwanne 18, bildet
sich im Bereich der Öffnungen 32, 34 eine
Schichtung aus. Die sich dort zwischen den beiden Gasen 40, 70 ausbildende
Grenzfläche 73 ist
allerdings nicht scharf begrenzt, sondern ist eher als kontinuierlicher Übergangsbereich
der Gaskonzentrationen zu verstehen. Die UV-Strahler 64 werden
während
des Betriebs so heiß,
daß sie das
in dem Aushärttunnel
eingeführte
stickstoffhaltige Schutzgas 70 auf eine Temperatur in der
Größenordnung
von etwa 140 °C
erwärmen.
Der Dichteunterschied zum Kohlendioxid 40, das lediglich
eine Temperatur von etwa 20 °C
hat, wird dadurch noch vergrößert.
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Zur
Reinigung des stickstoffhaltigen Schutzgases 70 ist eine
Schutzgas-Reinigungseinrichtung 78 vorgesehen, der über eine
Pumpe 80 stickstoffhaltiges Schutzgas 70 aus dem
Aushärttunnel 24 zugeführt werden
kann. Die Schutzgas-Reinigungseinrichtung 78 umfaßt außerdem bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
einen Kondensator 82, in dem Ausgasungsprodukte, die bei
der Trocknung entstehen, auskondensieren und in einem Kondensatbehälter 84 aufgefangen
werden. In dem Kondensator 82 abgeschiedene Ausgasungsprodukte
können auch über einen
Restgasauslaß 86 z.B.
einer Einrichtung zur regenerativen Nachverbrennung zugeführt werden.
Das stickstoffhaltige Schutzgas wird wieder in den Aushärttunnel 24 zurückgeführt.
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Die
Auslaufwanne 20 ist im Prinzip genauso ausgeführt wie
die Spülwanne 18 und
umfaßt
insbesondere einen mit einem Kohlendioxid-Behälter 38' verbundenen Einlaß 36', eine Schutzgas-Regeneriereinrichtung 56', ein Rolltor 44' sowie einen
am Boden der Auslaufwanne 20 horizontal verfahrbaren Hubwagen 52'.
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In
der 2 ist der Hubwagen 52 in
einer vergrößerten Seitenansicht
schematisch dargestellt. Der Hubwagen 52 weist ein Fahrwerk 90 sowie
eine Hubvorrichtung 92 auf, wie sie an sich im Stand der Technikbekannt
ist und die beispielsweise als hydraulisch oder elektrisch angetriebener
Scherentrieb ausgeführt
sein kann. Die nach oben weisende Ebene der Hubvorrichtung 92,
die zur Aufnahme eines Trägers 50 dient,
bildet eine Hubplattform 94. Der Träger 50 stützt sich
dabei auf der Hubplattform 94 über vier eine rechteckige Anordnung
bildende Stempel 96 ab, die hydraulisch teleskopierbar
sind und unabhängig
voneinander ausgefahren werden können. Die
Stempel 96 erlauben es, den Träger 50 mit der darauf
befestigten Fahrzeugkarosserie 46 sowohl um eine Querachse
als auch um eine Längsachse
zu verkippen. Die Verkippbewegungen sind in der 2 durch Doppelpfeile 98 bzw. 100 angedeutet.
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In
der 3 ist eine mögliche Anordnung
der UV-Strahler 64 in
einem Schnitt entlang der Linie III-III gezeigt. Die UV-Strahler 64 sind
an Seitenwangen und an einer Querstrebe eines Portalgerüsts befestigt,
unter dem hindurch die Fahrzeugkarosserien 46 hindurchgeführt werden
können.
Unten in der 3 sind
die Einlässe 66 zur
Einleitung des stickstoffhaltigen Schutzgases 70 erkennbar.
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Die
in den 1 bis 3 gezeigte Aushärtanlage 10 funktioniert
wie folgt:
Fahrzeugkarosserien 46, die mit einer durch
Bestrahlung mit UV-Licht aushärtbaren
Beschichtung versehen sind, werden über die Rollenbahn 48 der
durch das Rolltor 44 gebildeten Einlaßschleuse der Aushärtanlage 10 zugeführt. Gleichzeitig
verfährt
der Hubwagen 52, auf dem sich kein Träger 50 befindet, in
Richtung des einlaufseitigen Endes der Spülwanne 18. Durch Betätigung der
Hubvorrichtung 92 wird die Hubplattform 94 so
weit nach oben verfahren, daß nach Öffnen des
Rolltores 44 der Träger 50 mit
der darauf befestigten Fahrzeugkarosserie 46 von dem Hubwagen 52 übernommen
werden kann.
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Durch
Absenken der Hubplattform 94 wird die Fahrzeugkarosserie 46 in
die Spülwanne 28 eingetaucht,
wie dies durch einen Pfeil P1 angedeutet ist. Sobald die Fahrzeugkarosserie 46 vollständig in die
Spülwanne 28 eingetaucht
ist, durch Betätigen der
Stempel 96 die Fahrzeugkarosserie 46 um ihre Quer-
und Längsachse
verschwenkt. Dadurch lösen sich
Lufteinschlüsse
aus Hinterschneidungen oder zerklüfteten Bereichen der Fahrzeugkarosserie 46, die
beim Eintauchen der Fahrzeugkarosserie 46 in die Spülwanne 18 noch
in der Fahrzeugkarosserie 46 verblieben sind.
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Luft,
die beim Eintauchen und Verschwenken der Fahrzeugkarosserie 46 aus
dieser ausgetreten ist, steigt in der Spülwanne 18 auf, da
sie leichter ist als das sich darin befindende Kohlendioxid 40.
Sie gelangt dann in die Einlaßkammer 42 und
wird über den
Auslaß 54 der
Schutzgastrenneinrichtung 56 zugeführt. In dieser werden noch
verbleibende Reste von Kohlendioxid, das sich in der Einlaßkammer 42 oberhalb
der Spülwanne 18 befindet,
von der aufgestiegenen Luft getrennt. Das regenerierte Kohlendioxid
wird über
den Schutzgas-Rücklauf 58 wieder
den Kohlendioxid-Behälter 36 zugeführt.
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Nach
Abschluß der
Schwenkbewegungen der Fahrzeugkarosserie 46 auf dem Hubwagen 52 wird
dieser entlang eines Pfeils P2 bis an das gegenüberliegende Ende der Spülwanne 18 verfahren. Dort
wird die Hubvorrichtung 92 betätigt, um die Fahrzeugkarosserie 46 durch
die Öffnung 32 hindurch
in den Aushärttunnel 24 einzuführen (Pfeil
P3). Dabei durchtritt die Fahrzeugkarosserie 46 die Grenzfläche 73 zwischen
dem Kohlendioxid 40 und dem leichteren stickstoffhaltigen
Schutzgas 70. Durch das Hindurchführen der Fahrzeugkarosserie 46 durch
die Öffnung 32 kann
es zu Verwirbelungen des Kohlendioxids 40 mit dem stickstoffhaltigen Schutzgas 70 kommen.
Aufgrund der unterschiedlichen Dichten bildet sich die Grenzfläche 73 jedoch nach kurzer
Zeit wieder aus. Gas, das dabei aus der Spülwanne 18 in den Aushärttunnel 24 gelangt
ist, sinkt aufgrund der größeren Dichte
von allein wieder in die Spülwanne 18 zurück.
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Sobald
die Fahrzeugkarosserie 46 auf der Höhe der Decke 22 angelangt
ist, wird der Träger 50 mit
der Fahrzeugkarosserie 46 von der Rollenbahn 33 übernommen,
die auf der Decke 22 angeordnet ist. Mit Hilfe der Rollenbahn 33 wird
die Fahrzeugkarosserie 46 in Richtung des Pfeils P4 an
den UV-Strahlern 64 vorbeigeführt, wodurch der auf die Fahrzeugkarosserie 46 aufgebrachte
Lack aushärtet.
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Die
Fahrzeugkarosserie 46 ist während der Aushärtung rundum
von stickstoffhaltigen Schutzgas 70 umgeben, so daß durch
die Bestrahlung mit UV-Licht weder Ozon gebildet wird noch eine
Beeinträchtigung
des Polymerisationsprozesses der Beschichtung eintreten kann. Während der
Aushärtung entstehende
Gase vermischen sich mit dem stickstoffhaltigen Schutzgas 70 und
werden mit diesem zusammen in der Schutzgasreinigungseinrichtung 78 abgetrennt.
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Nach
dem Vorbeiführen
der Fahrzeugkarosserie 46 an den UV-Strahlern 64 kann
eine Kühlstation
durchfahren werden, die ggf. von dem eigentlichen Aushärtbereich
durch eine Türe
abgetrennt ist.
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Am
Ende des Aushärttunnels
wird die Fahrzeugkarosserie 46 von dem Hubwagen 52' übernommen,
der in der Auslaufwanne 20 zuvor bis an die untere Trennwand 16 verfahren
wurde. Durch Betätigen der
Hubvorrichtung 92 des Hubwagens 52' wird die Fahrzeugkarosserie 46 durch
die Öffnung 34 hindurch
in die Auslaufwanne 20 eingetaucht, wie dies durch den
Pfeil P5 angedeutet ist. Falls nicht bereits in dem Aushärttunnel
eine Kühlung
erfolgt ist, kann die Fahrzeugkarosserie bei Bedarf in der Auslaufwanne
solange verbleiben, bis die Fahrzeugkarosserie 46 und der
ausgehärtete
Lack sich bis zu einer gewünschten
Temperatur abgekühlt
haben. Erforderlichenfalls können
in der Auslaufwanne 20 zusätzliche Kühlaggregate zum Kühlen des
darin enthaltenen Kohlendioxids angeordnet sein, um dort eine besonders
tiefe Temperatur zu erreichen. In Betracht kommt außerdem,
die Auslaufwanne 20 insgesamt zu kühlen, wie dies weiter unten
für die
Spülwanne beschrieben
ist.
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Anschließend wird
der Hubwagen 52' in
der mit einem Pfeil P6 angedeuteten Richtung bis zum auslaufseitigen
Ende des Kabinengehäuses 12 verfahren.
Dort angelangt, wird die Fahrzeugkarosserie 46 von dem
Hubwagen 52' angehoben
und in die Auslaufkammer 42' eingebracht.
Von dort aus kann die Fahrzeugkarosserie 46 mit nunmehr
ausgehärtetem
Lack durch das geöffnete
Rolltor 44' an
eine nachgeordnete Rollenbahn 48' übergeben werden.
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Die 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel
für eine
Aushärtanlage,
die insgesamt mit 110 bezeichnet ist.
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Teile,
die mit Teilen der in der 1 gezeigten
Aushärtanlage 10 zumindest
im wesentlichen identisch sind, sind dabei unbezeichnet oder mit
gleichen Bezugsziffern bezeichnet; auf einander entsprechende Teile
wird mit um 100 erhöhte
Bezugsziffern verwiesen.
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Im
Unterschied zu der in der 1 gezeigten Aushärtanlage 10 ist
bei der Aushärtanlage 110 keine Auslaufwanne 20 vorgesehen.
Durch eine Öffnung 134 am
Ende des Aushärttunnels 124 können deswegen
Fahrzeugkarosserien 46 unmittelbar in eine Auslaufkammer 142' eingebracht
werden, wie dies in der 4 durch
einen Pfeil P106 angedeutet ist. Um zu verhindern, daß zwischen
dem Aushärttunnel 124 und
der das Kabinengehäuse 12 umgebenden
Atmophäre
ein Gastaustausch stattfindet, ist am auslaufseitigen Ende der Auslaufkammer 142' ein Rolltor 144 angeordnet,
durch das die Fahrzeugkarosserie 46 einer nachfolgenden
Rollenbahn 148 übergeben
werden kann.
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Besonders
gering ist ein solcher Gasaustausch, wenn die sich in der Auslaufkammer 142' befindende
Luft gekühlt
wird. In der Auslaufkammer 142' können zu diesem Zweck z.B. Kühlaggregaten 200 angeordnet
sein, die von einem Kältemedium durchströmt wird,
das von einer Kühleinrichtung 202 bereitgestellt
wird. Selbstverständlich
ist auch jede andere Art der Kühlung
zu diesem Zweck einsetzbar. Eine derart gekühlte Auslaufkammer 142' eignet sich auch
als Kühlstation,
in der die Fahrzeugkarosserien 46 abgekühlt werden können.
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Bei
der Aushärtanlage 110 wird
außerdem die
Spülwanne 118 besonders
gekühlt,
um die Dichte des darin enthaltenen Kohlendioxids gering zu halten.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind zu diesem Zweck in einer Wandung 204 der Spülwanne 118 Kanäle 206 eingelassen,
die von einem Kältemedium
durchströmt
werden. Die Spülwanne 118 kann
auch doppelwandig ausgeführt
sein, wobei der zwischen den Wandungen verbleibende Spalt mit dem
Kühlmedium
ausgefüllt
ist. Wird das Kohlendioxid 40 mit sehr niedriger Temperatur
in die Spülwanne 118 eingelassen
und fortwährend
unter Kühlung umgewälzt, so
genügt
es unter Umständen,
die Wandung 204 der Spülwanne 118 lediglich
gut zu isolieren. Ebenso ist es möglich, in der Spülwanne 118 Wärmetauscher
anzuordnen, durch die eine unmittelbare Kühlung des Kohlendioxids 40 erfolgt.
Derartige Maßnahmen
zur Kühlung
des schwereren Schutzgases können
auch bei der in der 1 dargestellten Aushärtanlage 10 zum
Einsatz kommen, und zwar sowohl bei der Spülwanne 18 als auch
bei der Auslaufwanne 20.
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Bei
der Aushärtanlage 110 wird
außerdem das
stickstoffhaltige Schutzgas 70 nicht in einem Verbrennungsmotor,
sondern in einem Gasbrenner 208 erzeugt.
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Als
Verschluß der Öffnung 134 zwischen dem
Aushärttunnel 124 und
der Auslaufkammer 142' sind
Schwebkörper 210 vorgesehen,
die derart mit Gas befällt
sind, daß sie
an der Grenzfläche
zwischen dem stickstoffhaltigen Schutzgas 70 und der darunter
sich befindenden Luft schweben. Die Schwebkörper 210 können z.B.
als kleine Ballons ausgeführt
sein, die mit einem Gas gefüllt
sind, dessen Dichte zwischen derjenigen der Luft in der Auslaufkammer 142' und derjenigen
des stickstoffhaltigen Schutzgases 70 liegt. Die Schwebkörper 210 bilden
eine Barriere, die von den Fahrzeugkarosserien 46 ohne
weiteres durchdrungen werden kann, einen Gasaustausch zwischen dem
Aushärttunnel 124 und der
Auslaufkammer 142' hingegen
erheblich behindert. Ein solcher Verschluß kann selbstverständlich auch
für die Öffnung 132 zwischen
dem Aushärttunnel 124 und
der Spülwanne 118 vorgesehen
sein.
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Die
Schutzgastrenneinrichtung 56' der
Aushärtanlage 110 umfaßt bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
außerdem
noch eine als Kondensator 212 realisierte Trocknungseinrichtung,
die in dem Schutzgas-Rücklauf 58' angeordnet
ist. Der Kondensator 212 trocknet das in der Sammelwanne 118 gehaltene
und kontinuierlich über
die Schutzgastrenneinrichtung 56' umlaufende Kohlendioxid.