Verfahren und Einrichtung zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffes aus einem Behälter

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung des Massenstromes eines fluidisierten Feststoffs bei der Entnahme aus einem Behälter.

[0002] Das Verfahren bzw. die Einrichtung ist generell anwendbar zum Schließen bzw. teilweisen oder vollständigen Öffnen einer Austrittsöffnung an einem Behälter für fluidisierten Feststoff, wobei im Behälter ein gegenüber dem Umgebungsluftdruck erhöhter Druck herrscht.

[0003] Besonders geeignet ist das Verfahren bzw. die Einrichtung zur Anwendung bei Pulversprüheinrichtungen zur elektrostatischen Lackierung. Eine solche Pulversprüheinrichtung ist beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 195 370 89 beschrieben. Der Aufbau dieser Pulversprüheinrichtung wird unten anhand der Fig. 1 noch ausführlicher erläutert. Im Hinblick auf den Gegenstand der Erfindung ist wesentlich, daß die Pulversprüheinrichtung ein mechanisches Schließsystem für den Pulveraustritt aufweist.

[0004] Ein solches mechanisches Schließsystem ist einem Verschleiß unterworfen. Außerdem tritt beim Sprühbeginn jeweils zunächst eine kleine Menge nichtfluidisierten Pulvers aus, da im Entnahmerohr keine Fluidisierung stattfindet. Im Entnahmerohr kann es zu Pulverablagerungen kommen.

[0005] Aus WO-A-8704643 sind eine Anordnung und ein Verfahren bekannt, mit denen die Nachteile mechanischer Schließvorrichtungen dadurch vermieden sind, daß mit Hilfe einer Steuerluft gearbeitet wird. Die Steuerluft bewirkt, daß das durch eine Förderleitung zu einer Sprühdüse geführte Pulver/Luft-Gemisch aus der Förderleitung abgesaugt wird, und über eine Rückführleitung in einen besonderen Auffangbehälter geleitet wird, wo mittels Filter das Pulver zurückgehalten und Luft abgeblasen wird. Die Anordnung und das dabei genutzte physikalische Prinzip bedingen einen relativ hohen Aufwand, wobei eine Pulverablagerung im Bereich der Sprühdüse nicht vermieden wird.

[0006] Auch die WO-A-94/13405 beschreibt ein System zum Pulversprühen, bei dem mittels einer Steuerluft der Fluidstoff-Massenstrom gesteuert wird. Bei diesem System wird aus einem drucklosen Behälter fluidisiertes Pulver durch ein außen am Behälter angeordnetes Rohr geleitet. Zur Fluidstoff-Entnahme wird nach dem Prinzip einer Venturi-Düse ein Unterdruck erzeugt. Um homogen fluidisiertes Pulver aus dem Randbereich des Behälters entnehmen zu können, ist ein Rührwerk im Behälter angeordnet. Die benutzte Steuerluft wird entgegen der Massenstrom-Richtung in das Rohr eingeblasen. Zur Vermeidung von Pulverablagerungen wird mit einer zusätzlichen Reinigungsluft gearbeitet. Die Anordnung ist relativ aufwendig.

[0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs anzugeben, wobei die vorgenannten Nachteile vermieden sein sollen.

[0008] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Steuerung eines Fluidstoff-Massenstromes, das ausgehend von der WO-A-94/13405 die im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist, durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

[0009] Außerdem wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs aus einem Behälter gelöst, wobei die Vorrichtung die im Anspruch 4 angegebenen Merkmale aufweist, ebenfalls ausgehend von der WO-A-94/13405.

[0010] Das Verfahren bzw. die Einrichtung bewirken, daß durch Quer-Einleiten von Schließluft in das Entnahmerohr das Pulver aus dem Rohr in einen geschlossenen, unter Überdruck stehenden Behälter zurückgedrängt und dadurch der Pulverausstoß gestoppt wird. Damit erfolgt gleichzeitig bei jedem Schließvorgang eine Reinigung des Entnahmerohrs. Es werden keine Feststoffe abgelagert, es treten beim Sprühbeginn keine nichtfluidisierten Feststoffteilchen aus und ein mechanischer Verschleiß bewegter Teile ist vermieden. Eine am Auslaß angeordnete Düse wird bei jedem Sprühstop mit Hilfe der Schließluft gereinigt. Der Massenstrom des fluidisierten Feststoffs ist auf einfache Weise durch Änderung des Schließluftstroms steuerbar. Der Feststoffausstoß kann durch Einstellung entsprechender Druckverhältnisse auch auf Zwischenwerte zwischen null und einem Maximalwert eingestellt werden.

[0011] Eine nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.

[0012] Es zeigen:

Fig. 1

Prinzipdarstellung einer Pulversprüheinrichtung mit mechanischer Schließvorrichtung am Pulveraustritt,

Fig. 2

Prinzipdarstellung eines Schließsystems mittels Lufteinleitung in ein Entnahmerohr, wobei der geschlossene Zustand gezeigt ist,

Fig. 3

Prinzipdarstellung des Schließsystems entsprechend Fig. 2 im geöffneten Zustand.

[0013] Fig. 1 zeigt eine in der Anmeldung P 195 370 89 bereits beschriebene Pulversprüheinrichtung 1, die im wesentlichen aus einem geschlossenen Behälter 2 mit einer ersten Kammer 3 und einer zweiten Kammer 4 besteht. In die erste Kammer 3 mündet eine Druckluftzuleitung 5. Druckluft 7 gelangt durch eine Fritte 6 in die zweite Kammer 4. In der zweiten Kammer 4 befindet sich Pulver 8, das durch eine Pulverzufuhröffnung 9 einfüllbar ist.

[0014] Die Fluidisierungs-Luft 7, die durch die Fritte 6 in das Pulver 8 geleitet wird und dieses fluidisiert, kann durch eine Luftaustrittsöffnung 10 am Behälter 2 oberhalb des fluidisierten Pulverbetts 8 wieder austreten.

[0015] Das fluidisierte Pulver 8 wird durch ein Rohr 25 aus dem Bereich des Fluidbetts entnommen und durch eine seitlich am Behälter 2 angeordnete und mit einer mechanischen Schließeinrichtung 13 verschließbare Düse 11 herausgeführt.

[0016] Im Pulveraustrittsbereich 12 sind Nadeln als Korona-Elektroden 14 angeordnet, die mit einer nicht dargestellten Hochspannungsquelle verbunden sind und die eine Aufladung der austretenden Pulverpartikel bewirken.

[0017] Die Form der austretenden Pulverwolke 15 kann durch die Düse 11 und einen zusätzlichen Prallkörper 16 bestimmt werden. Die Form und Anordnung der Elektroden 14 kann daran angepaßt werden.

[0018] Mit Hilfe eines steuerbaren Lufteintrittventils 17 kann die Luftzufuhr beeinflußt werden und mit Hilfe eines Durchflußmengenmessers 18 die Luftzufuhrrate gemessen werden. Die Austrittsöffnung 10 für Fluidisierungsluft ist durch ein steuerbares Austrittsventil 19 abgeschlossen, womit ein definierter Strömungswiderstand einstellbar ist.

[0019] Der Luftdruck p₁ in der ersten Kammer 3, sowie der Luftdruck p₄ oberhalb vom Pulverbett 8 können über die Ventile 17 und 19 mit Hilfe einer nicht dargestellten Steuer- und Regeleinrichtung geregelt werden. Hierbei werden die Drücke p₁ und p₄ mit geeigneten Drucksensoren gemessen. Mit p₀ ist der Umgebungsluftdruck bezeichnet. Mit p₂ ist der Luftdruck oberhalb der Fritte 6 und damit unmittelbar unterhalb des fluidisierten Pulverbetts bezeichnet. Der Druckabfall p₁-p₂ ist abhängig von der gewählten Fritte 6 und ist bei der Dimensionierung zu berücksichtigen.

[0020] Mit p₃ ist der Druck innerhalb des Behälters 2 im Fluidbett in Höhe der Pulverentnahme bezeichnet, der durch Regelung der Drücke p₁ bzw. p₄ einstellbar ist.

[0021] Die Menge des ausströmenden Pulvers und die Geschwindigkeit der Partikel beim Austritt wird durch den Differenzdruck Δp = p₃ - p₀, durch die Gestalt der Düse 11, d.h. durch deren Strömungswiderstand, von den Parametern des Pulvers, sowie vom Fluidisierungszustand bestimmt.

[0022] Da an den Wänden der Kammer, z.B. durch Blasen verursachte Unregelmäßigkeiten bei der Fluidisierung nicht zu vermeiden sind, wird durch ein an der Düse 11 angebrachtes Rohr 25 das Pulver aus dem Inneren der Kammer 4 abgegriffen. Damit ist eine hohe Gleichmäßigkeit des Pulverausstoßes gewährleistet.

[0023] Die Fig. 2 und 3 zeigen jeweils in einer Prinzipdarstellung die erfindungsgemäße Ausführung eines Schließsystems für den Austritt fluidisierten Pulvers, das an die Stelle des in Fig. 1 gezeigten mechanischen Schließsystems treten kann, wobei Fig. 2 einen geschlossenen Zustand zeigt und Fig. 3 den geöffneten Zustand. Mit Fig. 1 übereinstimmende Bezugszeichen beziehen sich auf jeweils gleichartige Komponenten.

[0024] In Fig. 2 ist ein Ausschnitt des Behälters 2 gezeigt, mit dem Entnahmerohr 25 für fluidisiertes Pulver 8. An einer geeigneten Stelle weist der Mantel des Entnahmerohres 25 eine Öffnung 50 auf, in die ein Luftrohr 51 mündet. In das Luftrohr 51 ist Schließluft L_S einleitbar. Das Verfahren zur Steuerung des Fluidpulveraustritts und damit die Arbeitsweise der in Fig. 2 und 3 gezeigten Einrichtung wird nachstehend erläutert.

[0025] Je nach der Menge der eingeleiteten Schließluft L_S und weiterer Parameter, wie Durchmesser des Entnahmerohres 25, des Luftrohres 51 und der Düse 11, Umgebungsluftdruck p₀ und Fluidbettdruck p_3, stellt sich im Luftrohr 51 ein Schließluftdruck p_R ein.

[0026] Wenn der Schließluftdruck p_R im Entnahmerohr 25 größer als der Druck p₃ im Behälter 2 ist, wird ein Pulveraustritt verhindert; d.h. bei einem Druckverhältnis p_R/p₃ > 1 wird das Fluidpulver 8 in den Behälter 2 zurückgedrängt. Wenn der Schließluftdruck p_R im Entnahmerohr 25 kleiner als der Druck p₃ im Behälter 2 ist, also das Verhältnis p_R/p₃ < 1 ist, tritt fluidisiertes Pulver aus.

[0027] Ein Zahlenbeispiel kann weiter verdeutlichen, welche Luftdrücke zum Schließen erforderlich sind. Bei einem Entnahmerohrdurchmesser von 8 mm, Luftrohrdurchmesser von 2 mm und einem Düsendurchmesser von 0,8 mm wird im Falle eines Behälterdrucks p₃ von 2 bar (entspricht 1 bar Überdruck) ein Schließluftdruck p_R von mindestens 2,1 bar benötigt, um den Pulverausstoß vollständig zu stoppen.

[0028] Beträgt der Düsendurchmesser 1,0 mm, so wird bei sonst gleichen Bedingungen wie zuvor genannt, ein Schließluftdruck p_R von mindestens 2,4 bar benötigt, um den Pulverausstoß vollständig zu stoppen.

[0029] Im geschlossenen Zustand wird ständig etwas Schließluft verbraucht, die teilweise durch das Rohr 25 in den Behälter 2 und teilweise durch die Düse 11 ausströmt. In Anwendungsfällen mit relativ kurzen Pausen zwischen Pulversprühvorgängen ist dieser Druckluftverbrauch ohne praktische Bedeutung.

[0030] In Fig. 2 ist ein Zustand dargestellt, in dem durch entsprechende Einleitung von Schließluft L_S im Entnahmerohr 25 ein Schließluftdruck p_R eingestellt ist, der größer ist als der Fluidbettdruck p₃. Es findet kein Pulveraustritt statt. Die Schließluft L_S strömt teilweise in den Behälter 2 und teilweise durch die Düse 11 aus.

[0031] Fig. 3 zeigt einen Zustand, in dem die Zuführung von Schließluft L_S vollständig abgestellt ist und dadurch ein Pulverausstoß stattfinden kann.

Ansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Steuerung des Massenstromes eines fluidisierten Feststoffs (8) bei seiner Entnahme mittels eines Entnahmerohres (25) aus einem in einem Behälter (2) befindlichen Fluidbett durch Einleitung einer Schließluft (L_S) in das Entnahmerohr (25), dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Entnahmerohr (25) verwendet wird, das mit seiner Eingangsseite in einem mittleren Bereich des Fluidbetts hineinragt, wobei an der Entnahmerohr-Ausgangsseite eine Düse (11) angeordnet ist,

b) als Behälter (2) ein geschlossener Behälter mit einem gegenüber dem Umgebungsluftdruck (p₀) erhöhter Behälter-Innendruck (p₃) verwendet wird, wobei mittels Quer- Einleitung von Schließluft (L_S) im Entnahmerohr (25) ein Gegendruck erzeugbar ist, der bewirkt, daß das Fluidpulver (8) teilweise oder vollständig durch das Entnahmerohr (25) in den Behälter (2) zurückgedrängt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließluft (L_S) wenigstens teilweise durch die Düse (11) austritt, und insbesondere bei einem den Schließzustand bewirkenden Verhältnis eines im Rohr (25) bestehenden Schließluftdrucks (p_R) zum Druck (p₃) im Behälter (2) eine Reinigung des Rohres (25) und der Düse (11) bewirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß damit der Pulverausstoß aus einer Pulversprüheinrichtung (1) zum elektrostatischen Lackieren gesteuert wird.

4. Vorrichtung zur Steuerung des Massenstromes eines fluidisierten Feststoffs (8) bei seiner Entnahme mittels eines Entnahmrohres (25) aus einem Behälter (2), wobei die Steuerung durch Einleitung einer Schließluft (L_S) in das Entnahmerohr (25) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Entnahmerohr (25) mit seiner Eingangsseite in einem mittleren Bereich eines im Behälter (2) befindlichen Fluidbetts endet, und an der Ausgangsseite des Entnahmerohrs (25) eine Düse (11) angeordnet ist,

b) der Behälter (2) geschlossen ausgeführt ist, wobei betrieblich im Behälter (2) ein gegenüber dem Umgebungsluftdruck (p₀) erhöhter Druck (p₃) besteht, und

c) der Mantel des Entnahmerohres (25) eine Öffnung (50) aufweist, in die ein Luftrohr (51) mündet, über das Schließluft (L_S) in das Entnahmerohr (25) mit einem einstellbaren Druck quer zum Feststoffstrom einleitbar ist, womit der Massenstrom des fluidisierten Feststoffs (8) im Entnahmerohr (25) durch geeignete Wahl des Verhältnisses von Schließluftdruck (p_R) im Rohr (25) zum Druck (p₃) im Behälter (2) steuerbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) Teil einer Pulversprüheinrichtung (1) zum elektrostatischen Lackieren ist.

Claims

1. Method for the continuous control of the mass flow of a fluidized solid (8) during the extraction of the latter by means of an extraction pipe (25) from a fluid bed located in a container (2) by the introduction of closing air (L_S) into the extraction pipe (25), characterized in that

a) an extraction pipe (25) is used, which projects with its entry side in a middle region of the fluid bed, a nozzle (11) being arranged on the extraction-pipe exit side,

b) the container (2) used is a closed container with a container internal pressure (p₃) higher than the ambient air pressure (p₀), a counterpressure being capable of being generated in the extraction pipe (25) by means of transverse introduction of closing air (L_S) and having the effect that the fluid powder (8) is forced partially or completely through the extraction pipe (25) back into the container (2).

2. Method according to Claim 1, characterized in that the closing air (L_S) flows out at least partially through the nozzle (11) and, particularly in the case of a ratio, bringing about the closing state, of a closing-air pressure (p_R) prevailing in the pipe (25) to the pressure (p₃) in the container (2), has the effect of cleaning the pipe (25) and the nozzle (11).

3. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the ejection of powder from a powder-spraying device (1) for electrostatic lacquering is thereby controlled.

4. Device for controlling the mass flow of a fluidized solid (8) during the extraction of the latter by means of an extraction pipe (25) from a container (2), control taking place by the introduction of closing air (L_S) into the extraction pipe (25), characterized in that

a) the extraction pipe (25) ends with its entry side in a middle region of a fluid bed located in the container (2), and a nozzle (11) is arranged on the exit side of the extraction pipe (25),

b) the container (2) is of closed design, a pressure (p₃) higher than the ambient air pressure (p₀) prevailing in the container (2) during operation, and

c) the casing of the extraction pipe (25) has an orifice (50), into which issues an air pipe (51), via which closing air (L_S) can be introduced into the extraction pipe (25) at a settable pressure transversely to the solid stream, with the result that the mass flow of the fluidized solid (8) in the extraction pipe (25) can be controlled by a suitable selection of the ratio of closing-air pressure (p_R) in the pipe (25) to the pressure (p₃) in the container (2).

5. Device according to Claim 4, characterized in that the container (2) is part of a powder-spraying device (1) for electrostatic lacquering.

Revendications

1. Procédé de contrôle continu du débit-masse d'une substance solide (8) fluidisée, lors de son prélèvement à l'aide d'un tube de prélèvement (25) dans un lit fluidisé placé dans une cuve (2), par envoi d'air de blocage (L_s) dans le tube de prélèvement (25), caractérisé

a) en ce qu'on utilise un tube de prélèvement (25) qui pénètre avec son extrémité d'entrée dans une zone médiane du lit fluidisé, une buse (11) étant disposée à l'extrémité de sortie du tube de prélèvement,

b) en ce qu'on utilise comme cuve (2), une cuve fermée avec une pression interne (p₃) supérieure à la pression de l'air ambiant (p₀), une contre-pression, qui provoque le refoulement partiel ou total de la poudre fluidisée (8) dans la cuve (2), à travers le tube de prélèvement (25), pouvant être générée par injection transversale d'air de blocage (L_s) dans le tube de prélèvement (25).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air de blocage (L_s) s'échappe au moins partiellement par la buse (11) et, en particulier pour un rapport d'une pression d'air de blocage (p_R) à l'intérieur du tube (25) à une pression (p₃) à l'intérieur de la cuve (2) engendrant le blocage, provoque un nettoyage du tube (25) et de la buse (11).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il permet de commander le débit de poudre d'un dispositif de pulvérisation de poudre (1) pour la peinture électrostatique.

4. Dispositif pour le contrôle du débit-masse d'une substance solide (8) fluidisée, lors de son prélèvement à l'aide d'un tube de prélèvement (25) dans un lit fluidisé placé dans une cuve (2), le contrôle étant réalisé par envoi d'air de blocage (L_s) dans le tube de prélèvement (25), caractérisé

a) en ce que le tube de prélèvement (25) débouche avec son extrémité d'entrée dans une zone médiane d'un lit fluidisé présent dans la cuve (2), et qu'une buse (11) est disposée à l'extrémité de sortie du tube de prélèvement (25),

b) en ce que la cuve (2) est fermée, la pression (p₃) à l'intérieur de la cuve (2), en service, étant supérieure à la pression de l'air ambiant (p₀), et

c) en ce que la paroi du tube de prélèvement (25) comporte une ouverture (50) dans laquelle débouche un tube à air (51), par lequel l'air de blocage (L_s) peut être injecté dans le tube de prélèvement (25) avec une pression ajustable, transversalement au flux de substance solide, le débit-masse de la substance solide (8) fluidisée dans le tube de prélèvement (25) pouvant ainsi être contrôlé par un choix adapté du rapport de la pression (p_R) de l'air de blocage dans le tube de prélèvement (25) à la pression (p₃) dans la cuve (2).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cuve (2) fait partie d'un dispositif de pulvérisation de poudre (1) pour la peinture électrostatique.

Zeichnung