Verfahren zur Erhöhung der ausgegebenen Pulvermenge an einer Pulverbeschichtungsanlage sowie Pulverbeschichtungsanlage

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der pro Zeiteinheit an einer Puiverbeschichtungsanlage ausgegebenen Pulvermenge, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie eine Pulverbeschichtungsanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.

[0002] Zur Beschichtung von Oberflächen mit Kunststoff können prinzipiell zwei Verfahren eingesetzt werden. Beim ersten Verfahren liegt ein Kunststoff in gelöster Form vor. Dabei wird die Lösung auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen und das Lösungsmittel anschliessend verdampft. In einem zweiten Verfahren wird feinstes Kunststoffpulver, meistens elektrostatisch unterstützt, auf eine Oberfläche aufgebracht und anschliessend durch Wärmeeinwirkung zum Schmelzen gebracht. Dadurch entsteht eine auf der Oberfläche haftende Kunststoffschicht.

[0003] Die vorliegende Erfindung befasst sich grundsätzlich mit der zweiterwähnten Technik, z.B. wie sie aus der US-A-4 205 621 oder der EP-A-0 093 083 bekannt ist. Bei ihr besteht immer wieder die Schwierigkeit darin, das Kunststoffpulver gleichmässig auf die zu beschichtende Oberfläche aufzubringen, wozu primär eine gleichmässige Förderung des Pulvers erforderlich ist. Das Pulver kann, schwerkraftgetrieben, nicht über längere Strecken gefördert werden. Insbesondere um es auf horizontalen oder mindestens nicht nur vertikalen Strecken fördern zu können, ist ein Fördermedium, Üblicherweise ein Fördergas, notwendig. Im speziellen bezieht sich nun die vorliegende Erfindung auf die genannte Beschichtungstechnik, bei der relativ lange Förderwege zwischen einem Pulverbehälter und einer Beschichtungsanordnung überwunden werden müssen.

[0004] Eine derartige bekannte Beschichtungsanlage ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Beschichtungspulver wird, wie mit dem Pfeil F angedeutet, in einen Vorratsbehälter 1 eingefüllt. Eine Speiseleitung 3 verbindet den Behälter 1 mit einer Mischkammer 5. Mittels einer Düse 7, die in die Mischkammer 5 einmündet, wird ein durch eine Druckquelle 9, wie einen Kompressor, erzeugter Gasstrahl G beschleunigt und in die Mischkammer 5 eingeblasen.

[0005] Es bezeichnen _P1 den Druck im Behälter 1, _P7 den Druck in der Zuführleitung für das Fördergas G und p₅ den Druck in der Mischkammer 5. Aufgrund der Strahlbeschleunigung an der Düse 7 wird ein Druckgefälle A_P75 erzeugt, in der Mischkammer 5 vorerst bezüglich des statischen Drukkes in der Gaszuführleitung 7 ein Unterdruck. Durch das beschleunigte Gas in der Kammer 5 entsteht ein statisches Druckgefälle A_P15 vom Behälter 1 zur Kammer 5. Dadurch wird Pulver aus dem Behälter 1 in die Mischkammer 5 gefördert und in der Mischkammer 5 mit dem Gasstrahl G vermischt. Das Pulver-Gas-Gemisch wird nun durch eine Förderleitung 11 aus der Mischkammer 5 gefördert, wobei in einem Abschnitt 13 zwischen Mischkammer 5 und Förderleitung 11 der Pulver-Gas-Strom verzögert wird, wodurch die kinetische Energie in der Mischkammer 5 in Druckenergie gewandelt wird und statische Druckrückgewinnung erfolgt. Ueber die Förderleitung 11 wird nun der Pulver-Gas-Strom einer Beschichtungsanordnung zugespiesen, die des öftern relativ weit vom Behälter 1 entfernt ist, wie im Falle der schematisch im unteren Teil von Fig. 1 dargestellten Beschichtungsanordnung. Es handelt sich hier um eine Beschichtungsanordnung zur Innenbeschichtung von Rohren oder rohrabschnittförmigen Gebilden, wie sie für die Innenbeschichtung, beispielsweise von Dosenkörpern, eingesetzt wird. Dabei werden vorerst entlang von Längskanten noch nicht verbundene, d.h. noch nicht in sich geschlossene Dosenkörper 15 über einen ausladenden Arm erst einer Verbindungsstation 19, wie einer Schweiss-Station, zugeführt, laufen darnach weiter über den Arm 17 zu einer Beschichtungsanordnung 21. Die Förderleitung 11 für das Beschichtungspulver wird über die gesamte Länge des Armes 17 axial durch diesen hindurchgeführt und mündet erst im Beschichtungsbereich aus dem Arm 17 aus. Dort wird, elektrostatisch unterstützt (nicht dargestellt), das Pulver an die Innenfläche der Dosenkörper 15 appliziert und üblicherweise Ueberschusspulver wieder rückgesaugt.

[0006] Dabei ist nun ersichtlich, dass relativ lange Förderleitungen zwischen dem generell mit 8 bezeichneten sog. Injektor bis zur Pulver-Ausgabestelle zurückzulegen sind.

[0007] Entlang der Förderleitung 11 stellt sich infolge von Reibungsverlusten eine stetige Druckabnahme im Pulver-Gas-Strom ein. In Fig. 1 sind diese Verluste durch Δp₁₁ dargestellt. Diese Verluste werden durch die Energie des in die Mischkammer 5 eingedüsten Gasstrahles mitüberwunden, die ausreicht, das Pulver-Gas-Gemisch umzulenken, zu beschleunigen und die erwähnten Verluste an der Förderleitung 11 zu überwinden.

[0008] Aus der GB-A-1 249 746 ist eine Pulverförderanlage bekannt, bei welcher der der Injektordüse zugeführte Gasstrom aufgeteilt wird und dem verschlossenen Pulvereingabebehältnis zugeführt wird. Dadurch wird das Pulvereingabebehältnis unter Druck gesetzt, dies, um bei Unterbrechung der Pulverförderung durch den der Düse zugeführten Gasstrom, die Förderung wieder rasch in Gang setzen zu können.

[0009] Der statische Druck im Eingabebehältnis baut sich dabei in Funktion des Ausgangsdruckes einer für die Speisung der Injektordüse mit Fördergas vorgesehenen Druckquelle auf. Der Pulvertransport entlang der stromab-wärts der Injektordüse wegführenden Leitung erfolgt im wesentlichen aufgrund einer Impulsübertragung von Fördergas auf das aus dem Eingabebehältnis zugeführte Pulver.

[0010] Aus der US-A-3 149 884 ist eine Pulverförderungsanlage bekannt, bei welcher das Pulver ebenfalls aufgrund des Injektorsaugprinzipes aus einen Eingabebehältnis abgesaugt wird und dann durch Impulsübertragung durch eine Förderleitung gefördert wird. Das Eingabebehältnis wird in Abhängigkeit vom dem Injektor zugeführten Gasstrahl druckbeaufschlagt und darin ein gegenüber der Umgebung ungefähr eingestellter Ueberdruck aufrechterhalten.

[0011] Es wird erkannt, dass die grundsätzliche Erzeugung eines positiven Druckes im Eingabebehältnis sich positiv auf die Pulverförderung auswirkt.

[0012] Aus der US-A-4 569 161 ist eine Pulverförderanlage bekannt, bei welcher das Pulver aus dem Eingabebehältnis durch Impulsübertragung mittels eines Injektorgasstrahles gefördert wird. Um den Druck zwischen Eingabebehältnis und Eintrittsbereich in den Injektor auszugleichen, wird Druckluft in das Eingabebehältnis eingebracht.

[0013] Aus der US-A-4 561 808 ist weiter eine Pulverförderanlage bekannt geworden, bei welcher Rückgewinnung statischen Druckes an einem sich stromab-wärts aufweitenden Förderleitungsabschnitt für die Pulverförderung erfolgt. Das Eingabebehältnis wird druckbeaufschlagt, um die Pulverförderung rasch in Gang zu setzen.

[0014] Aus der GB-A-1 106 082 ist nun ein Verfahren bzw. eine Anlage eingangs erwähnter Art bekannt. Aus einem Eingabebehältnis wird das Pulver über eine Speiseleitung einer Mischkammer zugespiesen, indem entlang der Speiseleitung durch Beschleunigung eines Injektorgasstrahles in der Mischkammer ein gegen diese Kammer gerichtetes Druckgefälle erzeugt wird. Durch Verzögerung des Pulver-Gas-Stromes wird darnach Druckrückgewinnung erzielt, um den Pulver-Gas-Strom durch eine anschliessende Förderleitung zu fördern.

[0015] Im Eingabebehältnis wird im weiteren ein vom Umgebungsdruck abweichender statischer Druck erzeugt, dies in Abhängigkeit vom Förderdruck einer Anordnung, die den Injektorgasstrahl erzeugt.

[0016] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die pro Zeiteinheit an einer Anordnung dieser Art ausgegebene Pulvermenge zu steuern. Dazu bieten sich vorerst mehrere Massnahmen an: Steuerung der kinetischen Energie des in die Mischkammer 5 eingeblasenen Gasstrahles, was durch Variation des Förderdruckes _P7 angestrebt werden könnte: Der höhere Förderdruck _P7 hat nur eine geringe Auswirkung auf die Fördermenge, sobald das Druckverhältnis an der Düse p^y/ps grösser als das kritische Druckverhältnis, für Luft als Gas als etwa 1,7, wird. Zudem ist die Erhöhung des Förderdruckes _P7 ausserordentlich kostspielig, muss doch ohnehin dieser Druck erheblich über dem Druck in der Mischkammer _P5 und dem Druck P₁ im Behälter 1, letzterer üblicherweise Atmosphärendruck, liegen.

[0017] Die mit Einsatz einer Lavaldüse erreichbare höhere kinetische Energie kann wegen des schlechten Strahl-Expansions- bzw. -Verzögerungs-Wirkungsgrades bzw. der schlechten Rückgewinnung des statischen Druckes nicht genutzt werden. Eine Erhöhung des Druckverhältnisses p^y/ps über das kritische Verhältnis, wie mittels einer Lavaldüse, führt zudem zu instabiler Strömung in der Förderleitung 11 aufgrund des dann auftretenden Verdichtungsstosses.

[0018] Eine weitere Möglichkeit zur Steuerung der ausgegebenen Pulvermenge wäre die Steuerung der pro Zeiteinheit in die Mischkammer 5 eingedüsten Gasmenge. Dies kann bei gegebener Förderleitungskonfiguration zu einem Stau bzw. Druckaufbau in der Mischkammer 5 und einem zu der durch Leitung 11 geförderten Pulvermenge überproportionalen Druckabfall Δp₁₁ führen.

[0019] Die obgenannte Aufgabe wird nun erfindungsgemäss nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 bzw. Anspruch 7 gelöst.

[0020] Der eingedüste Gasstrahl G dient nun vornehmlich der Beschleunigung und Umlenkung des Pulvers in der Mischkammer 5. Durch Variation des Ueberdruckes P₁ im Behälter 1 kann nun die Fördermenge eingestellt werden.

[0021] Im weiteren lässt sich dabei die ausgegebene Pulvermenge durch Optimierung des Strahl-Expansionswirkungsgrades bzw. Verzögerungswirkungsgrades, d.h. der Rückgewinnung des statischen Druckes am genannten Gasstrahl verbessern.

[0022] Dies wird beim Verfahren nach dem Wortlaut von Anspruch 2 erreicht.

[0023] Im Unterschied zur Darstellung gemäss Fig. 1 wird somit erfindungsgemäss der Verzögerungsabschnitt unmittelbar anschliessend an die Düsenmündung verlegt, was die angestrebte Verbesserung der Druckrückgewinnung ermöglicht.

[0024] Es sei an dieser Stelle eine Klammer geöffnet: Ueblicherweise wird von Strahlexpansion bzw. - kompression bei dessen Verzögerung bzw. Beschleunigung gesprochen. Da aber z.B. bei der Laval-Düse der Strahl im Expansionsbereich bzw. Aufweitungsbereich weiter beschleunigt wird, wird hier das Strahlverhalten mit den eindeutigeren kinetischen Begriffen "Beschleunigen", "Verzögern" beschrieben.

[0025] Wie in Fig. 1 auch dargestellt, ist es üblich, die Speiseleitung 3 für das Pulver, mindestens in einer Komponente, senkrecht zur Achse des eingedüsten Gasstrahles G der Mischkammer 5 zuzuspeisen. Es besteht dabei eine gewisse Gefahr, dass sich in der Mischkammer, wie 5 von Fig. 1, Pulver absetzt. Dies führt zu Veränderungen der Druck- und Strömungscharakteristiken in der Mischkammer 5.

[0026] Um nun dieses Problem zu lösen, wird beim Verfahren eingangs genannter Art weiter vorgeschlagen, nach dem Wortlaut von Anspruch 3 vorzugehen.

[0027] Wird in Fig. 1 die Achse der Speiseleitung 3 so gelegt, dass, in Richtung gegen die Düse 7 hin betrachtet, sich deren Achse und die Achse der Leitung 3 nicht schneiden, so wird die Strömung des Pulver-Gas-Gemisches mit einem Drall versehen: Es entsteht ein selbstreinigender Wirbel in der Mischkammer 5 bzw. allenfalls der anschliessenden Leitung 11.

[0028] Weiter wird vorgeschlagen, nach dem Wortlaut von Anspruch 5 vorzugehen.

[0029] Durch stetige bzw. kontinuierliche Beschleunigung wird an einem Austrittsquerschnitt der Düse, wie der Düse 7 von Fig. 1, eine achsparallele Ausströmung erreicht.

[0030] Der Betrieb der Düse bei einem Druckverhältnis kleiner als dem kritischen, bei Einsatz von Luft als Gas, bei einem Verhältnis p^y/ps < ca. 1,7, werden Stosswellen in der Mischkammer vermieden und die Ausbildung eines Freistrahls ermöglicht.

[0031] Im weiteren wird zur möglichst optimalen Druckrückgewinnung vorgeschlagen, dass man nach dem Wortlaut von Anspruch 6 vorgeht.

[0032] Bei Unterdrucksetzen des Behälters an der Anlage nach Anspruch 7 ergibt sich das Problem, dass ihm immer wieder, oder kontinuierlich, Pulver zugeführt werden muss, ohne dass dabei zwischen Behälter und Umgebung ein Druckausgleich stattfände.

[0033] Dies wird bei Ausbildung nach den Wortlaut von Anspruch 12 erreicht.

[0034] Wenn im weiteren bevorzugterweise dem Behälter nach Anspruch 4 oder Anspruch 10 Fluidluft zur Fluidisierung des Pulvers im Bereich der Speiseleitung zugeführt wird, müssen Vorkehrungen getroffen werden, die eine Abfuhr der zugeführten Luft nach Erreichen des erwünschten Ueberdrukkes ermöglichen.

[0035] Dies wird bei der Anordnung nach Anspruch 13 erreicht.

[0036] Dadurch wird nach Erstellen des erwünschten Ueberdruckes die weiter zufliessende Fluidisierungsluft abgeführt und die immer darin mitschwebenden Pulverpartikel durch die Filteranordnung ausgefiltert.

[0037] Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.

[0038] Es zeigen:

Fig. 2a schematisch den Aufbau eines erfindungsgemässen Behälters, anstelle eines Behälters 1 von Fig. 1, an einer erfindungsgemässen Anlage,

Fig. 2b qualitativ den Verlauf des statischen Drukkes entlang des Pulver-Förderweges,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen bevorzugten Injektor anstelle von 8 in Fig. 1, an einer erfindungsgemässen Anlage,

Fig. 4 schematisch eine weitere Ausführungsvariante eines Injektors an einer erfindungsgemässen Anlage,

Fig. 5 eine schematische Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausbildungsvariante eines Injektors gemäss Fig. 3 oder 4 an einer erfindungsgemässen Anlage.

[0039] In Fig. 2a ist ein Pulverbehälter 30 an einer erfindungsgemässen Anlage, anstelle des Behälters 1 von Fig. 1 eingesetzt, gezeigt. Der Behälter 30 ist über eine Speiseleitung 32 mit einem Injektor 8 gemäss Fig. 1, vorzugsweise einem weiter unten beschriebenen Injektor, verbunden. Im Bereiche der Ausmündung der Speiseleitung 32 ist im Behälter 30 ein poröser Fluidboden 34 angeordnet, und es mündet unterhalb des Fluidbodens 34 eine Fluid-Gasleitung 36 in den Behälter 30 ein. Durch die Leitung 36 wird, wie mit Hilfe eines Gebläses konventioneller Art, wie schematisch bei 38 dargestellt, ein Fluidgas FL, vorzugsweise Luft, durch den Fluidboden 34 in das darüberliegende Beschichtungspulver 40 sanft eingeblasen. Am Behälter 30 ist generell ein Druckerzeugungsorgan vorgesehen, um das Pulver 40 gegenüber Umgebungsdruck mit einem Ueberdruck _P30 zu beaufschlagen.

[0040] Selbstverständlich kann hierzu ein eigens dafür vorgesehenes Druckerzeugungsorgan eingesetzt werden. Bevorzugterweise werden aber das Gebläse 38 und die Fluid-Luftleitung 36 bzw. die Fluidluft FL für diese Druckbeaufschlagung ausgenützt. Am Behälter 30 ist im weiteren eine Druckreguliervorrichtung 42, wie ein Druckregulierventil oder ein Schieber, vorgesehen. Hat sich der gewünschte, an der Druckreguliervorrichtung 42 einstellbare Ueberdruck _P30 im Behälter 30 eingestellt, so entweicht die weitere Fluidluft FL durch die Druckreguliervorrichtung 42, wie das Druckregulierventil, über einen Filter 44.

[0041] Der Filter 44 ist vorgesehen, um in der entweichenden Fluidluft schwebende Pulverpartikel auszufiltern. Beladen wird der Behälter 30 mit frischem Pulver über eine Leitung 46 und eine schematisch dargestellte Zellradschleuse 48, welche sicherstellt, dass bei der Beladung des Behälters 30 mit Pulver kein Druckausgleich zwischen Behälterinnerem und Umgebung erfolgt.

[0042] Eine Niveaukontrolle 50 mit elektrischen Ausgangsleitungen 52 überwacht das Pulverniveau im Behälter 30 und steuert bzw. regelt, nicht dargestellt, allenfalls die über Leitung 46 und Zellradschleuse 48 zugeführte Pulvermenge.

[0043] In Fig. 2a, unten, ist der Injektor 8 gemäss Fig. 1 nochmals dargestellt, gestrichelt eine Wegkoordinate x des Pulvers aus dem Behälter über die Speiseleitung 32, durch den Injektor 8, in die Förderleitung 11.

[0044] In Fig. 2b ist rein qualitativ der Druckverlauf entlang der Wegkoordinate x dargestellt, in ausgezogener Charakteristik für eine Anordnung gemäss Fig. 1, in welcher im Behälter 1 Atmosphärendruck herrscht, strichpunktiert gemäss der erfindungsgemässen Ausführung von Fig. 2a, mit Ueberdruck P₃₀ im Behälter 30.

[0045] An der Ausführung von Fig. 1 nimmt der Druck, vom Atmosphärendruck p_A als Behälterdruck p₁ ausgehend, bis in die Mischkammer 5 des Injektors 8 auf einen Wert p₅ ab, einen Unterdruck, der durch den beschleunigten Gasstrahl aus der Düse 7 erzeugt wird, X1.

[0046] Bis zum divergierenden Abschnitt des Injektors bleibt, abgesehen von Druckverlusten, der Druck nahezu auf dem Wert ps, X₂, im abrupt divergierenden Abschnitt erfolgt Druckrückgewinnung, d.h. die kinetische Energie des eingedüsten Gasstrahles G wird in potentielle Druckenergie gewandelt, der statische Druck steigt an, X₃. Reibungsverluste entlang der Förderleitung 11 bewirken nun den Druckabfall Δp₁₁ , X₄, bis zur Ausmündung an der Beschichtungsanordnung 21 gemäss Fig. 1, wo das Pulver-Luft-Gemisch in Atmosphärendruck ausgedüst wird, Xs.

[0047] Erfindungsgemäss wird nun, wie in Fig. 2b dargestellt, der Innendruck im Behälter 30 erhöht, was zum qualitativen Verlauf, wie er strichpunktiert dargestellt ist, führt. Die gesamte Charakteristik wird um den Ueberdruck entsprechend dem Druck _P30 angehoben, was sich stark auf die durch Leitung 11 geförderte Pulvermenge auswirkt. Das Anheben des Druckes in der Mischkammer 5, p₅ und die damit einhergehende Reduktion der Druckdifferenz p₇ zu p₅ gemäss Fig. 1 führt zu keiner wesentlichen Fördermengenreduktion. Durch Anheben des Behälterinnendruckes _P30 kann sogar der Förderdruck p₇ sowie die durch Düse 7 eingedüste Gasmenge reduziert werden, bei gleicher oder gesteigerter Ausgabemenge.

[0048] Der Ueberdruck _P30 sorgt für die Ueberwindung der Druckverluste entlang der Förderleitung 11, während die kinetische Energie des eingedüsten Gasstrahles, vorzugsweise Luftstrahles, vermehrt lediglich die Pulverbeschleunigung und dessen Umlenkung vornimmt. Mit Hilfe der Einstellung des Ueberdruckes p₃₀ mit der Druckreguliervorrichtung 42 wird die geförderte Pulvermenge durch Leitung 11 eingestellt.

[0049] In Fig. 2b sind im weiteren die Positionsnummern der Teile gemäss Fig. 2a, die bei fortschreitendem x durchlaufen werden, eingetragen.

[0050] In Fig. 3 ist der Aufbau eines bevorzugten Injektors, anstelle des Injektors 8 von Fig. 1 bzw. 2a, dargestellt. Der Injektor 54 umfasst eine Mischkammer 55, in die eine Düse 57 mit Mündung 59 einmündet. Koaxial zur Achse A₅₇ und der Düse 57 weist die Mischkammer 55 einen sich unmittelbar nach der Mündung aufweitenden Abschnitt 61 auf. Der Abschnitt 61 mündet stetig in die Förderleitung 11, koaxial zur Achse A₅₇ der Düse 57 angeordnet, ein. Quer zur Achse A₅₇ der Düse 57 mündet die Speiseleitung 3 gemäss Fig. 1 bzw. 32 gemäss Fig. 2a in die Mischkammer 55 ein.

[0051] Durch die Düse 57 wird ein Gasstrahl G, vorzugsweise ein Luftstrahl, in die Mischkammer 55 eingedüst und wird unmittelbar nach der Düsenmündung 59 verzögert, dadurch, dass der divergierende Mischkammerabschnitt 61 unmittelbar nach der Düseneinmündung 59 ansetzt. Der Strahl G wird als Freistrahl aus der Düse 57 ausgegeben und die Berandung des Abschnittes 61 entsprechend dem Strahlrandwinkel a des Freistrahles bezüglich der Achse A₅₇, mit 15° oder weniger ausgelegt. Zwischen Düseneinmündung 59 und Ansatz des Abschnittes 61 erfolgt die Umlenkung und Beschleunigung des einströmenden Pulvers, womit der Gasstrahl zusätzlich verzögert wird und sich somit mit einem Strahlrandwinkel ausbreitet, der grösser als ca. 8° ist, dem Strahlrandwinkel des sich ungestört ausbreitenden Freistrahls.

[0052] Dadurch, dass sich der von Düse 57 ausgegebene Strahl G als Freistrahl im Abschnitt 61 ungehindert verzögern kann, ergibt sich eine optimale Druckrückgewinnung, d.h. Umwandlung der kinetischen Strahlenergie (Mass: Staudruck) in potentielle Druckenergie an der Ausmündung von Leitung 11. Die Düse 57 wird mit einem unterkritischen Druckverhältnis _P57 zu p₅₅ betrieben, wodurch Stosswellen vermieden werden und eine freie Strahlexpansion ermöglicht wird. Zur Sicherstellung, dass im Austrittsquerschnitt an der Mündung 59 der Düse 57 eine achsparallele Strömung herrscht, wird die Innenbohrung der Düse 57 stetig konvergierend ausgebildet, wie dargestellt, wobei das Durchmesserverhältnis d₅₇ im nichtkonvergierenden Düsenteil zum Mündungsdurchmesser d₅₉ vorzugsweise grösser als 5 ist. Zwischen dem Anschluss der Speiseleitung 3 bzw. 32 und dem Abschnitt 61 ist ein Strömungskanal 63 vorgesehen, der stetig in den Bereich 61 überleitet. Der stetig gekrümmte Uebergang von Leitungsanschluss an Leitung 3 bzw. 32 zu divergentem Abschnitt 61 verhindert im weiteren Erosion durch beschleunigte Pulverpartikel, insbesondere an den in Fig. 3 mit E bezeichneten Mischkammerstellen. Zur Erzeugung des Freistrahles mündet im weiteren die Düse 57 mit einer scharfen Kante in die Mischkammer 55 aus. Zur Optimierung der axialen Düsenstellung bezüglich des Ansatzes von Abschnitt 61 ist die Düse 57, wie mit dem Doppelpfeil S dargestellt, beispielsweise über ein Feingewinde 64 zwischen Düse 57 und Mischkammerblock 65, axial verstellbar.

[0053] In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsvariante eines bevorzugten Injektors dargestellt. Mit Bezug auf Fig. 3 bezeichnen gleiche Nummern gleiche Organe. Der Strömungskanal 63 zwischen Einmündung der Speiseleitung 3 bzw. 32 und Ausmündung in die Förderleitung 11 ist in Form einer stetig abgebogenen Lavaldüse ausgebildet. Dabei ragt die Düse 57 mit ihrer Mündung 59 in den Bereich der Düsenverengung 67 koaxial zum Verengungsquerschnitt ein, wodurch zwischen dem Körper 56 der Düse 57 und der Wandung des Strömungskanals 63 im Bereich 67 eine Ringdüse 69 für das über die Leitung 3 bzw. 32 zugeführte Pulver entsteht.

[0054] In einer Variante des Injektors 54 gemäss den Fig. 3 oder 4 liegt die Achse A₃₂ der Speiseleitung 3 bzw. 32, die Achse des anschliessenden Strömungskanals 63 und die Achse der Düse 57 bzw. des Abschnittes 61, A₅₇, in einer Ebene. Um nun aber die Ablagerung von Pulver in Bereichen der Mischkammer, insbesondere stromaufwärts des Bereiches 61 zu verhindern, wird in einer weiteren Ausführungsvariante gemäss Fig. 5, die eine schematische Darstellung in der Ansicht gemäss Linie V - V von Fig. 3 bzw. 4 zeigt, die Achse A₃₂ bezüglich der Achse A₅₇ der Düse bzw. des Abschnittes 61 exzentrisch angeordnet. Dadurch wird dem durch Leitung 3 bzw. 32 zugespiesenen Pulver in der Mischkammer 55 ein selbstreinigender Drall versetzt, der zu einem Wirbel D, wie schematisch dargestellt, führt.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung der pro Zeiteinheit an einer Pulverbeschichtungsanlage ausgegebenen Pulvermenge, bei der das Pulver über eine Speiseleitung (3, 32) von einer Eingabe (1, 30) einer Mischkammer (5, 55) zugespiesen wird, indem entlang der Speiseleitung (3, 32) durch Beschleunigung eines Gasstrahles (G) in der Mischkammer (5, 55) ein gegen die Kammer (5, 55) gerichtetes Druckgefälle (Apis ) erzeugt wird und, durch Verzögerung des Pulver-Gas-Stromes, Druckrückgewinnung erzielt wird, um den Pulver-Gas-Strom durch eine Förderleitung (11) einer Beschichtungsanordnung (21) zuzuspeisen, und bei dem in der Eingabe ein vom Umgebungsdruck abweichender statischer Druck erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man mit dem in der Eingabe (1, 30) erzeugten statischen Druck (pi, _P30), unabhängig von der Erzeugung des Gasstrahles (G) in die Mischkammer (5, 55), die ausgegebene Pulvermenge steuert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Pulver-Gas-Strom in der Mischkammer (5, 55) stetig verzögert (61) und das Pulver im Bereiche grösster Gasstromgeschwindigkeit (59) mit letzterem mischt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Pulver bezüglich einer Strömungsachse (As₉) des Gasstrahles exzentrisch der Mischkammer (55) zuspeist, um eine selbstreinigende Drallströmung des Pulver-Luft-Stromes gegen die Förderleitung zu erzeugen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das Pulver vor der Mischkammer (5, 55) fluidisiert (FL).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man den Gasstrahl (G) mittels einer Düse (57) stetig beschleunigt und die Düse (57) mit einem unterkritischen Druckverhältnis (Ps 7) zu (pss) betreibt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man den Gasstrahl (G) sich wenigstens nahezu als Freistrahl verzögern lässt.

7. Pulverbeschichtungsanlage mit einem Pulverbehälter (1, 30), der über eine Leitung (3, 32) mit einer Mischkammer (5, 55) verbunden ist, in welche eine Fördergasdüse (7, 57) einmündet, um, durch Gasstrahlbeschleunigung, in der Mischkammer (5, 55) bezüglich des Behälters (1, 30) einen Unterdruck zu erzeugen und aus welcher, nach einem Druckrückgewinnungsabschnitt (61), eine Förderleitung (11) für das Gas-Pulver-Gemisch zu einer Beschichtungsanordnung (21) führt und bei der der Behälter (30) mit einer Druckquelle (38) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Gasstrahlerzeugung unabhängiges Steuerglied für die pro Zeiteinheit an der Beschichtungsanordnung (21) ausgegebene Pulvermenge durch die Druckquelle (38) gebildet ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (55) einen zur Achse (A₅₇) der Fördergasdüse (57) koaxialen, sich stetig bezüglich der Düsenmündung (59) auf den Durchmesser der Förderleitung erweiternden Abschnitt (61) aufweist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (3, 32) bezüglich der Achse (A₅₇) der Düse (57) exzentrisch einmündet.

10. Pulverbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Leitungsausmündung aus dem Behälter (30) ein Fluidboden (34) vorgesehen ist, und eine Zuführleitung (36) für ein Fluidgas, vorzugsweise Fluidluft.

11. Pulverbeschichtungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckquelle eine Förderanordnung für das Fluidgas (FL) ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pulvereinfülleitung (46) am Behälter (30) vorgesehen ist, mit einer Druckentkopplungsanordnung, wie einer Zellradschleuse (48), zur Pulverzubringung von einem Druckniveau eingangsseitig auf ein Druckniveau behälterseitig (30).

13. Pulverbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Behälter (30) eine Druckregulieranordnung (42) vorgesehen ist, vorzugsweise mit einem Filter (44) verbunden, für das Ausfiltern von Schwebepulver.

14. Pulverbeschichtungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abschnitt (61) wenigstens nahezu entsprechend dem Strahlrandwinkel eines sich an der Düse (57) bildenden Gasfreistrahls aufweitet, vorzugsweise mit ca. 15° oder weniger bezüglich der Düsenachse (A₅₇).

15. Pulverbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bohrung der Fördergasdüse gegen ihre Mündung (59) hin stetig verengt, wobei vorzugsweise das Verhältnis der Durchmesser vom unverengten Querschnitt (d₅₇) zu Düsenmündung (dss) grösser als 5 ist.

16. Pulverbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (57) in der Mischkammer (55) axial (S) verstellbar ist.

17. Pulverbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (3, 32) mit einer Querkomponente bezüglich der Düsenachse (A₅₇) in die Kammer (55) einmündet und ein Strömungskanalabschnitt (63) der Kammer (55) stetig von der Leitungseinmündung in den Abschnitt (61) überführt.

18. Pulverbeschichtungsanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanalabschnitt (63) und der Druckrückgewinnungs-Abschnitt (61) ähnlich einer stetig abgebogenen Lavaldüse eine stetige Einschnürung in dem der Förderleitung (11) zugewandten Abschnitt aufweist und dass die Mündung (59) der Düse (57) in diesem Einschnürungsbereich liegt.

Claims

1. Method for controlling the amount of powder emitted per unit of time on a powder coating system, on which the powder is supplied via a supply line (3, 32) from an input (1, 30) to a mixing chamber (5, 55) by producing a pressure difference (Δp₁₅) towards the chamber (5, 55) along the supply line (3, 32) by accelerating a gas jet (G) and pressure recovery is achieved by decelerating the powder-and-gas current, for feeding the powder-and-gas current through a feed line (11) to a coating arrangement (21), and on which a static pressure different from the ambient pressure is generated in the input, characterised in that the emitted amount of powder is controlled independently of the generation of the gas jet (G) in the mixing chamber (5, 55), using the static pressure (pi, _P30) generated in the input (1, 30).

2. Method according to claim 1, characterised in that the powder-and-gas current in the mixing chamber (5, 55) is steadily decelerated (61) and the powder mixed with the gas current in the area of the highest gas current speed (59).

3. Method according to claim 1 or 2, characterised in that the powder is supplied to the mixing chamber (55) eccentrically relative to a current axis (Aso) of the gas jet, in order to create a self-cleaning vortex powder-and-air current towards the feed line.

4. Method according to one of claims 1 to 3, characterised in that the powder is fluidised (FL) in front of the mixing chamber (5, 55).

5. Method according to one of claims 1 to 4, characterised in that the gas jet (G) is steadily accelerated by means of a nozzle (57) and the nozzle (57) is operated at a below-critical pressure ratio of (ps 7) to (pss).

6. Method according to one of claims 1 to 5, characterised in that the gas jet (G) is allowed to decelerate, at least approximately, as an open jet.

7. Powder coating system comprising a powder reservoir (1, 30), which is connected via a line (3, 32) with a mixing chamber (5, 55), into which opens a feeding gas nozzle (7, 57) for creating a negative pressure relative to the reservoir (1, 30) in the mixing chamber (5, 55) through the acceleration of a gas jet and from which a feed line (11) for the gas-and-powder mixture leads to a coating arrangement (21) after a pressure recovery section (61), and on which the reservoir (30) is connected with a pressure source (38), characterised in that a control element being independent of the gas jet generation is provided for the amount of powder emitted per unit of time at the coating arrangement (21) which is formed by the pressure source (38).

8. System according to claim 7, characterised in that the mixing chamber (55) has a section (61) which, relative to the nozzle mouth (59), steadily widens to the diameter of the feed line and which is coaxial to the axis (A₅₇) of the feeding gas nozzle (57).

9. System according to claim 7 or 8, characterised in that the line (3, 32) opens eccentrically relative to axis (A₅₇) of nozzle (57).

10. Powder coating system according to one of the preceding claims 7 to 9, characterised in that a fluid floor (34) and a feed line (36) for a fluid gas, preferably for fluid air, are provided in the area of the line outlet from the reservoir (30).

11. Powder coating system according to claim 10, characterised in that the pressure source is a feeding arrangement for the fluid gas (FL).

12. Arrangement according to one of claims 7 to 11, characterised in that a powder supply line (46) is provided on reservoir (30) comprising a pressure decoupling arrangement, such as a star feeder lock (48) for feeding powder from a pressure level on the input side to a pressure level on the reservoir side (30).

13. Powder coating system according to one of claims 7 to 12, characterised in that a pressure regulating arrangement (42) is provided on the reservoir (30), preferably connected to a filter (44) for filtering out any suspended powder.

14. Powder coating system according to claim 8, characterised in that the section (61) widens at least approximately corresponding to the jet boundary angle of an open gas jet formed at the nozzle (57), preferably at approx. 15° or less relative to the nozzle axis (A₅₇).

15. Powder coating system according to one of claims 7 to 14, characterised in that the bore of the feeding gas nozzle steadily narrows towards its mouth (59), preferably the diameter ratio of unnarrowed cross-section (d₅₇) to nozzle mouth (dss) being preferably greater than 5.

16. Powder coating system according to one of claims 7 to 15, characterised in that the nozzle (57) in the mixing chamber (55) can be axially (S) adjusted.

17. Powder coating system according to one of claims 7 to 16, characterised in that the line (3, 32) opens into the chamber (55) with a transverse component relative to the nozzle axis (A₅₇) and in that a current channel section (63) of the chamber (55) steadily leads from the line inlet into the section (61).

18. Powder coating system according to claim 17, characterised in that the current channel section (63) and the pressure recovery section (61), similarly to a steadily bent Laval nozzle, have a steady constriction in the section facing the feed line (11) and in that the mouth (59) of nozzle (57) lies in this constriction area.

Revendications

1. Procédé pour commander la quantité de poudre délivrée par unité de temps à un dispositif de revêtement à poudre, dans lequel la poudre est apportée à une chambre de mélange (5, 55) depuis une alimentation (1, 30) par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation (3, 32), en ce qu'une chute de pression (Δp₁₅) dirigée contre la chambre (5, 55) est établie le long de la conduite d'alimentation (3, 32) par accélération d'un jet de gaz (G) dans la chambre de mélange (5, 55) et une régénération de pression est obtenue par le fait que le courant poudre-gaz est retardé, pour amener le courant poudre-gaz à un dispositif de revêtement (21) par l'intermédiaire d'une conduite de transport (11), et dans lequel une pression statique différente de la pression environnante est établie dans l'alimentation, caractérisé en ce que l'on commande la quantité de poudre délivrée à l'aide de la pression statique (pi, _P30) établie dans l'alimentation (1, 30) indépendamment de l'établissement du jet de gaz (G) dans la chambre de mélange (5, 55).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on retarde continuellement (61) le courant poudre-gaz dans la chambre de mélange (5, 55) et on mélange la poudre avec celui-ci dans les zones de plus grande vitesse (59) du courant de gaz.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on introduit la poudre dans la chambre de mélange (55) de manière excentrée par rapport à un axe d'écoulement (A₅₇) du jet de gaz pour produire un écoulement tourbillonnant auto-nettoyant du courant poudre-air en direction de la conduite de transport.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on fluidise (FL) la poudre en amont de la chambre de mélange (5, 55).

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on accélère continuellement le jet de gaz (G) à l'aide d'une buse (57) et en ce que l'on fait fonctionner la buse (57) avec un rapport de pression (p₅₇) à (pss) sub- critique.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on laisse le jet de gaz (G) ralentir au moins sensiblement à la manière d'un jet libre.

7. Dispositif de revêtement à poudre avec un récipient de poudre (1, 30) relié par l'intermédiaire d'une conduite (3, 32) à une chambre de mélange (5, 55) dans laquelle débouche une buse de gaz de transport (7, 57), pour produire dans la chambre de mélange (5, 55), par accélération du jet de gaz, une dépression par rapport au récipient (1, 30), et de laquelle, après une section de régénération de pression (61), une conduite de transport (11) pour le mélange gaz-poudre conduit à un dispositif de revêtement (21) et dans lequel le récipient (30) est relié à une source de pression (38), caractérisé en ce qu'un organe de commande de la quantité de poudre délivrée par unité de temps au dispositif de revêtement (21), qui est indépendant de la production du jet de gaz, est formé par la source de pression (38).

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la chambre de mélange (55) présente une section (61) coaxiale à l'axe (A₅₇) de la buse de gaz de transport (57) et qui s'élargit continuellement par rapport à l'embouchure (59) de la buse jusqu'au diamètre de la conduite de transport.

9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la conduite (3, 32) débouche de manière excentrée par rapport à l'axe (A₅₇) de la buse (57).

10. Dispositif de revêtement à poudre selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que, dans le domaine de l'embouchure de la conduite qui sort du récipient (30), il est prévu un plancher de fluidisation (34) et une conduite d'amenée (36) de gaz de fluidisation, de préférence d'air de fluidisation.

11. Dispositif de revêtement à poudre selon la revendication 10, caractérisé en ce que la source de pression est un dispositif de transport pour le gaz de fluidisation (FL).

12. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'il est prévu sur le récipient (30) une conduite d'introduction de poudre (46) avec un dispositif de découplage de pression tel qu'une écluse à roue cellulaire (48), pour amener la poudre d'un niveau de pression du côté de l'entrée à un niveau de pression du côté du récipient (30).

13. Dispositif de revêtement à poudre selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce qu'il est prévu sur le récipient (30) un dispositif de régulation de pression (42), relié de préférence à un filtre (44) pour la filtration de la poudre en suspension.

14. Dispositif de revêtement à poudre selon la revendication 8, caractérisé en ce que la section (61) s'évase d'une manière qui correspond au moins sensiblement à l'angle de bord d'un jet libre de gaz qui se forme au niveau de la buse (57), de préférence d'environ 15° ou moins par rapport à l'axe (A₅₇) de la buse.

15. Dispositif de revêtement à poudre selon l'une des revendications 7 à 14, caractérisé en ce que l'alésage de la buse de gaz de transport se rétrécit de manière continue en direction de son embouchure (59), le rapport du diamètre de la section non rétrécie (d₅₇) au diamètre (dss) de l'embouchure de la buse étant de préférence supérieur à 5.

16. Dispositif de revêtement à poudre selon l'une quelconque des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que la buse (57) est déplaçable axialement (S) dans la chambre de mélange (55).

17. Dipositif de revêtement à poudre selon l'une des revendications 7 à 16, caractérisé en ce que la conduite (3, 32) débouche dans la chambre (55) avec une composante oblique par rapport à l'axe (A₅₇) de la buse et qu'une section de canal d'écoulement (63) de la chambre (55) forme un passage continu de l'embouchure de la conduite dans la section (61

18. Dispositif de revêtement à poudre selon la revendication 17, caractérisé en ce que la section de canal d'écoulement (63) et la section de régénération de pression (61) présentent, à la manière d'une tuyère de Laval courbée de manière continue, un rétrécissement continu dans la section tournée vers la conduite de transport (11) et en ce que l'embouchure (59) de la buse (57) est située dans cette zone de rétrécissement.

Zeichnung