[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
bzw. eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2 zur Steuerung des Austritts
eines fluidisierten Feststoffs 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 erhöhter Druck oder Umgebungsluftdruck herrschen
kann.
[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] 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.
[0006] Diese Aufgabe wird gelöst durch
a) ein Verfahren zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs aus einem
Behälter, wobei der fluidisierte Feststoff aus einem im Behälter befindlichen Fluidbett
mittels eines Entnahmerohres aus dem Behälter herausgeführt wird und wobei an einer
im Entnahmerohrmantel befindlichen Öffnung eine Schließluft eingeleitet wird, mit
deren Hilfe, je nach damit eingestelltem Luftdruck im Entnahmerohr, eine Steuerung
des Massenstroms des fluidisierten Feststoffs von null bis zu einem Maximalwert erfolgt,
sowie
b) eine Vorrichtung zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs aus
einem Behälter, wobei mittels eines Entnahmerohres der fluidisierte Feststoff herausführbar
ist und wobei der Mantel des Entnahmerohres eine Öffnung aufweist, in die ein Luftrohr
mündet, über das Schließluft in das Entnahmerohr einleitbar ist, womit der Massenstrom
des fluidisierten Feststoffs im Entnahmerohr steuerbar ist.
[0007] Das Verfahren bzw. die Einrichtung bewirken, daß durch Einleiten von Schließluft
in das Entnahmerohr das Pulver aus dem Rohr in den 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 üblicherweise 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.
[0008] Eine nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt nachstehend anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] Der Luftdruck p
1 in der ersten Kammer 3, sowie der Luftdruck p
4 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
p
1 und p
4 mit geeigneten Drucksensoren gemessen. Mit p
0 ist der Umgebungsluftdruck bezeichnet. Mit p
2 ist der Luftdruck oberhalb der Fritte 6 und damit unmittelbar unterhalb des fluidisierten
Pulverbetts bezeichnet. Der Druckabfall p
1-p
2 ist abhängig von der gewählten Fritte 6 und ist bei der Dimensionierung zu berücksichtigen.
[0017] Mit p
3 ist der Druck innerhalb des Behälters 2 im Fluidbett in Höhe der Pulverentnahme bezeichnet,
der durch Regelung der Drücke p
1 bzw. p
4 einstellbar ist.
[0018] Die Menge des ausströmenden Pulvers und die Geschwindigkeit der Partikel beim Austritt
wird durch den Differenzdruck

, durch die Gestalt der Düse 11, d.h. durch deren Strömungswiderstand, von den Parametern
des Pulvers, sowie vom Fluidisierungszustand bestimmt.
[0019] 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.
[0020] 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.
[0021] 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.
[0022] 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 p
0 und Fluidbettdruck p
3, stellt sich im Luftrohr 51 ein Schließluftdruck p
R ein.
[0023] Wenn der Schließluftdruck p
R im Entnahmerohr 25 größer als der Druck p
3 im Behälter 2 ist, wird ein Pulveraustritt verhindert; d.h. bei einem Druckverhältnis
p
R/p
3 > 1 wird das Fluidpulver 8 in den Behälter 2 zurückgedrängt. Wenn der Schließluftdruck
p
R im Entnahmerohr 25 kleiner als der Druck p
3 im Behälter 2 ist, also das Verhältnis p
R/p
3 < 1 ist, tritt fluidisiertes Pulver aus.
[0024] 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 p
3 von 2 bar (entspricht 1 bar Überdruck) ein Schließluftdruck p
R von mindestens 2,1 bar benötigt, um den Pulverausstoß vollständig zu stoppen.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] 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 p
3. Es findet kein Pulveraustritt statt. Die Schließluft L
S strömt teilweise in den Behälter 2 und teilweise durch die Düse 11 aus.
[0028] Fig. 3 zeigt einen Zustand, in dem die Zuführung von Schließluft L
S vollständig abgestellt ist und dadurch ein Pulverausstoß stattfinden kann.
1. Verfahren zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs aus einem Behälter
(2), wobei der fluidisierte Feststoff aus einem im Behälter (2) befindlichen Fluidbett
(8) mittels eines Entnahmerohres (25) aus dem Behälter (2) herausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an einer im Entnahmerohrmantel befindlichen Öffnung (50) eine Schließluft (LS) eingeleitet wird, mit deren Hilfe, je nach damit eingestelltem Luftdruck (pR) im Entnahmerohr (25), eine Steuerung des Massenstroms des fluidisierten Feststoffes
von null bis zu einem Maximalwert erfolgt.
2. Vorrichtung zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs aus einem Behälter
(2), wobei mittels eines Entnahmerohres (25) der fluidisierte Feststoff herausführbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Entnahmerohres (25) eine Öffnung (50) aufweist, in die ein Luftrohr
(51) mündet, über das Schließluft (LS) in das Entnahmerohr (25) einleitbar ist, womit der Massenstrom des fluidisierten
Feststoffs im Entnahmerohr (25) steuerbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulverausstoß aus einer
Pulversprüheinrichtung (1) zum elektrostatischen Lackieren gesteuert wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) Teil einer
Pulversprüheinrichtung (1) zum elektrostatischen Lackieren ist, wobei mit Hilfe des
Entnahmerohres (25) fluidisiertes Pulver aus einem mittleren Bereich eines Fluidbetts
(8) im Behälter (2) entnehmbar ist.