DE102004019946A1

DE102004019946A1 - Fluidisierungskörper für eine Pulverbeschichtungsanlage

Info

Publication number: DE102004019946A1
Application number: DE102004019946A
Authority: DE
Inventors: Marcus Treppschuh; Hans-Georg Fritz; Thomas Dürr
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2005-11-17
Also published as: DE502005009442D1; ATE464953T1; EP1588780B1; EP1588780A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fluidisierungskörper (5) zur Fluidisierung eines Beschichtungspulvers mit einem Fluidisierungsgas, wobei der Fluidisierungskörper (5) mindestens teilweise aus einem für das Fluidisierungsgas durchlässigen und für das Beschichtungspulver undurchlässigen Material besteht. Es wird vorgeschlagen, dass der Fluidisierungskörper (5) eine Elektrodenanordnung (10) aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist, um statische Elektrizität von dem Beschichtungspulver abzuleiten und dadurch eine Entzündung des Pulver-Luft-Gemischs zu verhindern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fluidisierungskörper zur Fluidisierung eines Beschichtungspulvers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Pulverbeschichtungsanlagen wird das Beschichtungspulver in der Regel im fluidisierten Zustand als Pulver-Luft-Gemisch transportiert, wobei sich das Pulver-Luft-Gemisch ähnlich wie eine Flüssigkeit verhält und deshalb leicht gefördert werden kann. Die Erzeugung des Pulvers-Luft-Gemischs wird auch als Fluidisierung bezeichnet und erfolgt üblicherweise in einer Pulverkammer, wie sie beispielsweise aus US 4 615 649 und WO 94/22589 bekannt ist. Die Pulverkammer ist hierbei mit dem Beschichtungspulver gefüllt, wobei der Boden der Pulverkammer aus einem porösen Material besteht, das luftdurchlässig ist, aber pulverundurchlässig ist. Durch den auch als Fluidboden bezeichneten Boden der Pulverkammer wird zur Erzeugung des Pulver-Luft-Gemischs Druckluft in die Pulverkammer eingeblasen, wodurch das Beschichtungspulver fluidisiert wird.

Der Fluidboden besteht hierbei üblicherweise aus einem elektrisch isolierenden Material, weil die elektrostatisch aufgeladenen Pulverstaubteilchen ansonsten von dem Fluidboden angezogen würden, was zu Verunreinigungen an dem Fluidboden führen könnte.

Nachteilig an der vorstehend beschriebenen Pulverkammer zur Fluidisierung des Beschichtungspulvers ist die Tatsache, dass zwischen dem elektrostatisch aufgeladenen Beschichtungspulver und dem elektrisch isolierenden Fluidboden oder in umgekehrter Richtung elektrische Entladungen auftreten können, die bei einem Beschichtungspulver mit einem hohen Feinstaubanteil und einer entsprechend geringen Mindestzündenergie zu einer Entzündung des Pulver-Luft-Gemischs führen können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den vorstehend beschriebenen bekannten Fluidboden dahingehend zu verbessern, dass Entzündungen des Pulver-Luft-Gemischs durch elektrische Entladungen zwischen dem Beschichtungspulver und dem Fluidboden oder in umgekehrter Richtung auch bei einem hohen Feinstaubanteil sicher verhindert werden.

Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Fluidisierungskörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, eine Elektrodenanordnung vorzusehen, über die statische Elektrizität von dem Beschichtungspulver abgeleitet wird, bevor die gespeicherte Ladungsmenge ausreicht; um bei einer elektrischen Entladung die Zündenergie des Pulver-Luft-Gemischs zu überschreiten.

Die Elektrodenanordnung kann beispielsweise als Gitter ausgebildet sein, wobei die gitterförmige Elektrodenanordnung vorzugsweise in die Oberfläche des Fluidisierungskörpers eingelassen ist. Bei einem plattenförmigen Fluidisierungskörper entsprechend dem eingangs erwähnten Stand der Technik ist die gitterförmige Elektrodenanordnung vorzugsweise auf der Seite des Pulver-Luft-Gemischs angeordnet.

Vorzugsweise unterteilt die gitterförmige Elektrodenanordnung die Oberfläche des Fluidisierungskörpers in mehrere Gitter flächen, die jeweils eine Größe von weniger als 250 cm² aufweisen. Diese Dimensionierung der gitterförmigen Elektrodenanordnung ist vorteilhaft, da sich auf diese Weise auch Beschichtungspulver verwenden lassen, deren Zündenergie kleiner als 3 mJ ist.

In einer anderen Variante der Erfindung weist die Elektrodenanordnung zur Ableitung statischer Elektrizität dagegen mindestens eine spitze Elektrode auf, die durch das poröse Material des Fluidisierungskörpers hindurch geführt ist, wobei die freie Spitze der Elektrode vorzugsweise in die Pulverkammer hineinragt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Elektrodenanordnung sogar eine Vielzahl von spitzen Elektroden auf, die durch das poröse Material des Fluidisierungskörpers hindurch ragen, und über den Fluidisierungskörper verteilt angeordnet sind, so dass die spitzen Elektroden quasi einen Nadelteppich bilden.

Die einzelnen spitzen Elektroden dieses Nadelteppichs schließen jeweils freie Flächen des Fluidisierungskörpers ein, wobei die Größe der freien Flächen vorzugsweise geringer als 250 cm² ist. Dies bietet den Vorteil, dass sich auch Beschichtungspulver einsetzen lässt, dass eine Zündenergie von weniger als 3 mJ aufweist.

In einer anderen Variante der Erfindung weist die Elektrodenanordnung dagegen mehrere Elektrodenringe auf, die an der Oberfläche des Fluidisierungskörpers angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind. Die Elektrodenringe können beispielsweise kreisförmig oder ellipsenförmig sein, jedoch sind auch unrunde Gestaltungen der Elektrodenringe möglich.

Vorzugweise schließen die Elektrodenringe hierbei jeweils eine Ringfläche von weniger als 250 cm² ein. Dies bietet wiederum den Vorteil, dass sich auch ein Beschichtungspulver einsetzen lässt, das eine Zündenergie von weniger als 3 mJ aufweist.

Es wurde bereits vorstehend bei der Erörterung des Standes der Technik darauf hingewiesen, dass das poröse Material des Fluidisierungskörpers vorzugsweise elektrisch isolierend ist, um eine Anziehung zwischen dem Material des Fluidisierungskörpers und den elektrostatisch aufgeladenen Pulverstaubteilchen zu verhindern. Aus dem gleichen Grund ist das poröse Material des erfindungsgemäßen Fluidisierungskörpers vorzugsweise ebenfalls elektrisch isolierend.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht auf plattenförmige Fluidisierungskörper beschränkt ist, wie sie in dem eingangs zitierten Stand der Technik beschrieben werden. Vielmehr kann der Fluidisierungskörper beispielsweise auch schlauchförmig sein, wobei die Fluidisierungsluft aus dem Inneren des schlauchförmigen Fluidisierungskörpers durch dessen Wandung hindurch nach außen in die Pulverkammer geblasen wird.

Bei einer derartigen schlauchförmigen Gestaltung des Fluidisierungskörpers kann die Elektrodenanordnung zur Ableitung der statischen Elektrizität beispielsweise auf der Mantelfläche des schlauchförmigen Fluidisierungskörpers angeordnet sein, wobei die vorstehend beschriebenen verschiedenen Varianten möglich sind.

Die Erfindung umfasst jedoch nicht nur den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Fluidisierungskörper als ein zelnes Bauteil, sondern auch eine Fluidisierungsvorrichtung mit einem derartigen Fluidisierungskörper.

Hierbei weist das verwendete Beschichtungspulver eine bestimmte Zündenergie auf, während zwischen dem Beschichtungspulver und dem Fluidboden oder in umgekehrter Richtung elektrische Entladungen auftreten können, die konstruktionsbedingt eine maximale Entladeenergie aufweisen. Die Konstruktion des Fluidbodens und der sonstigen Teile der Fluidisierungsvorrichtung ist hierbei vorzugsweise so ausgelegt, dass die maximale Entladeenergie kleiner als die Zündenergie des Beschichtungspulvers ist, damit entladungsbedingte Zündungen des Pulver-Luft-Gemischs verhindert werden. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die Elektrodenanordnung zur Ableitung statischer Elek-trizität von dem Beschichtungspulver hinreichend viele spitze Elektroden aufweist. Die maximale Entladeenergie lässt sich bei der erfindungsgemäßen Fluidisierungsvorrichtung auch dadurch senken, dass die freie Fläche zwischen den einzelnen Elektroden (z.B. spitze Elektroden, Ringelektroden) der Elektrodenanordnung verkleinert wird.

Vorzugsweise liegt die maximale Entladeenergie hierbei unterhalb von 3 mJ, so dass sich auch Beschichtungspulver mit einem hohen Feinstaubanteil und einer entsprechend kleinen Zündenergie von weniger als 3 mJ einsetzen lässt.

Zur Ableitung der statischen Elektrizität von dem Beschichtungspulver ist die Elektrodenanordnung bei der erfindungsgemäßen Fluidisierungsvorrichtung vorzugsweise geerdet oder wird zumindest auf einem erdnahen elektrischen Potential gehalten.

Ferner umfasst die Erfindung auch eine vollständige Pulverbeschichtungsanlage mit einer derartigen erfindungsgemäßen Fluidisierungsvorrichtung sowie die Verwendung eines erfindungsgemäßen Fluidisierungskörpers zur Fluidisierung eines Beschichtungspulvers in einer Beschichtungsanlage.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine vereinfachte Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Fluidisierungsvorrichtung,
2 ein Ausführungsbeispiel des Fluidbodens der Fluidisierungsvorrichtung aus 1 mit einer gitterförmigen Elektrodenanordnung,
3 ein anderes Ausführungsbeispiel des Fluidisierungsbodens der Fluidisierungsvorrichtung aus 1 mit einer Elektrodenanordnung mit mehreren ringförmigen Elektroden,
4A und 4B ein weiteres Ausführungsbeispiel des Fluidisierungsbodens der Fluidisierungsvorrichtung aus 1 mit zahlreichen nadelförmigen Elektroden zur Ableitung statischer Elektrizität sowie
5 einen schlauchförmigen Fluidisierungskörper mit einer gitterförmigen Elektrodenanordnung zur Ableitung statischer Elektrizität.
Die Querschnittsansicht in 1 zeigt eine erfindungsgemäße Fluidisierungsvorrichtung 1 zur Fluidisierung eines Beschichtungspulvers in einer Pulverbeschichtungsanlage, wobei die Pulverbeschichtungsanlage herkömmlich ausgeführt sein kann.
Die Fluidisierungsvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Bodenteil 2, einer auf das Bodenteil 2 aufgesetzten zylindrischen Wandung 3, einem Deckel 4 sowie einem Fluidisierungsboden 5, der zwischen der Wandung 3 und dem Bodenteil 2 fixiert ist.
Der Deckel 4, die Wandung 3 und der Fluidisierungsboden 5 begrenzen hierbei eine Pulverkammer 6, in der sich im Betrieb ein fluidisiertes Pulver-Luft-Gemisch befindet.
Unterhalb des Fluidisierungsbodens 5 befindet sich in dem Bodenteil 2 eine Fluidluftkammer 7, in die über eine Fluidluftleitung 8 Druckluft eingeblasen wird.
Der Fluidisierungsboden 5 besteht hierbei aus einem porösen, luftdurchlässigen, aber pulverundurchlässigen Material, so dass aus der Fluidluftkammer 7 Druckluft in die Pulverkammer 6 eingeblasen wird und dadurch das in der Pulverkammer 6 befindliche Beschichtungspulver fluidisiert.
In der Wandung 3 der Pulverkammer 6 ist eine Pulverentnahmeleitung 9 angeordnet, über die das fluidisierte Pulver-Luft-Gemisch aus der Pulverkammer 6 abgesaugt werden kann.
Darüber hinaus ist in der Wandung 3 der Pulverkammer 6 eine Entlüftung angeordnet, die zur Vereinfachung nicht dargestellt ist und eine Ableitung überschüssiger Druckluft aus der Pulverkammer 6 ermöglicht.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Fluidisierungsbodens 5, der in 1 gezeigten Fluidisierungsvorrichtung 1.
Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass an der Oberseite des Fluidisierungsbodens 5 eine gitterförmige Elektrodenanordnung 10 eingelassen ist, wobei die Elektrodenanordnung 10 des Fluidisierungsbodens 5 elektrisch geerdet ist, um elektrostatische Elektrizität von dem in der Pulverkammer 6 befindlichen Beschichtungspulver abzuleiten. Dies verhindert, dass das in der Pulverkammer 6 befindliche Beschichtungspulver soweit aufgeladen werden kann, dass Entladungen mit einer Entladeenergie auftreten können, welche die Zündenergie des verwendeten Beschichtungspulvers übersteigt, was zu einer Entzündung des Pulver-Luft-Gemischs führen könnte.
Die Elektrodenanordnung 10 ist hierbei so ausgelegt, dass sich ein Beschichtungspulver mit einer Zündenergie von weniger als 3 mJ einsetzen lässt. Die maximale Entladeenergie ist also bei der Fluidisierungsvorrichtung 1 kleiner als 3 mJ und liegt unterhalb der pulverspezifischen Zündenergie. Hierzu schließt die gitterförmige Elektrodenanordnung 10 jeweils Gitterflächen ein, die eine Größe von weniger als 250 cm² aufweisen.
Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fluidisierungsbodens stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung zu 2 verwiesen wird, wobei für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Elektrodenanordnung 10 aus einer Vielzahl von Ringelektroden bestehen, die an der Oberfläche des Fluidisierungsbodens 5 auf der der Pulverkammer 6 zugewandten Seite eingelassen und elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die gesamte Elektrodenanordnung 10 elektrisch geerdet ist.
Die einzelnen Ringelektroden schließen hierbei jeweils eine Ringfläche ein, die kleiner als 250 cm² ist, so dass sich auch ein Beschichtungspulver einsetzen lässt, dessen Zündenergie kleiner als 3 mJ ist.
Das in den 4A und 4B dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fluidisierungsbodens stimmt ebenfalls weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen weitgehend auf die vorstehende Beschreibung zu 2 verwiesen wird, wobei für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Elektrodenanordnung aus einer Vielzahl von nadelförmigen Elektroden 11 besteht, die axial durch den Fluidisierungsboden 5 hindurch geführt sind, wobei die Spitze der Elektroden 11 auf der der Pulverkammer 6 zugewandten Seite des Fluidisierungsbodens 5 aus dem Fluidisierungsboden 5 herausragt, um statische Elektrizität von dem in der Pulverkammer 6 befindlichen Beschichtungspulver ableiten zu können.
Auf der gegenüberliegenden Seite weisen die spitzen Elektroden 11 jeweils einen Elektrodenkopf 12 auf, wobei die Elektrodenköpfe 12 der einzelnen Elektroden 11 der Elektrodenanordnung 10 untereinander durch elektrische Verbindungen 13 miteinander verbunden sind.
Die Elektrodenanordnung 10 bildet hierbei also quasi einen Elektrodenteppich, der eine übermäßige und sicherheitsgefähr dende Aufladung des in der Pulverkammer 6 befindlichen Pulver-Luft-Gemischs verhindert.
5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines schlauchförmigen Fluidisierungskörpers 14, wobei der Fluidisierungskörper 14 eine Wandung 15 aus einem porösen Material aufweist, das luftdurchlässig, aber pulverundurchlässig ist. Zur Fluidisierung von Beschichtungspulver wird hierbei also aus dem Inneren des schlauchförmigen Fluidisierungskörpers 14 Druckluft durch die Wandung 15 hindurch nach außen in eine Pulverkammer geblasen.
Die äußere Mantelfläche des schlauchförmigen Fluidisierungskörpers 14 ist hierbei mit einer gitterförmigen Elektrodenanordnung bedeckt, die aus in Umfangsrichtung umlaufenden Elektroden 16 und axial verlaufenden Elektroden 17 besteht, wobei diese gitterförmige Elektrodenanordnung elektrisch geerdet ist.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

Claims

Fluidisierungskörper (5, 14) zur Fluidisierung eines Beschichtungspulvers mit einem Fluidisierungsgas, wobei der Fluidisierungskörper (5, 14) mindestens teilweise aus einem für das Fluidisierungsgas durchlässigen und für das Beschichtungspulver undurchlässigen Material besteht, gekennzeichnet durch eine Elektrodenanordnung (10) aus einem elektrisch leitfähigen Material zur Ableitung statischer Elektrizität von dem Beschichtungspulver.
Fluidisierungskörper (5, 14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (10) ein Gitter aufweist.
Fluidisierungskörper (5, 14) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter in die Oberfläche des Fluidisierungskörpers (5, 14) eingelassen ist.
Fluidisierungskörper (5, 14) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter die Oberfläche des Fluidisierungskörpers (5, 14) in Gitterflächen unterteilt, die jeweils eine Größe von weniger als 250 cm² aufweisen.
Fluidisierungskörper (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (10) mindestens eine spitze Elektrode (11) aufweist, die durch das poröse Material hindurch geführt ist.
Fluidisierungskörper (5) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (10) eine Vielzahl von spitzen Elektroden (11) aufweist, die durch das poröse Material hindurchgeführt und über den Fluidisierungskörper (5) verteilt angeordnet sind.
Fluidisierungskörper (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den spitzen Elektroden (11) eine freie Fläche des Fluidisierungskörpers (5) liegt, die eine Größe von weniger als 250 cm² aufweist.
Fluidisierungskörper (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (10) mehrere Elektrodenringe aufweist, die an der Oberfläche des Fluidisierungskörpers (5) angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind.
Fluidisierungskörper (5) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenringe jeweils eine Ringfläche von weniger als 250 cm² einschließen.
Fluidisierungskörper (5, 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material elektrisch isolierend ist.
Fluidisierungskörper (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierungskörper (5) plattenförmig ist.
Fluidisierungskörper (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierungskörper (14) schlauchförmig ist.
Fluidisierungskörper (14) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (16, 17) auf der Mantelfläche des schlauchförmigen Fluidisierungskörpers (14) angeordnet ist.
Fluidisierungsvorrichtung (1) mit einem Fluidisierungskörper (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fluidisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungspulver eine bestimmte Zündenergie aufweist, während elektrische Entladungen zwischen dem Beschichtungspulver und der Elektrodenanordnung (10) eine maximale Entladeenergie aufweisen, wobei die maximale Entladeenergie kleiner als die Zündenergie ist.
Fluidisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündenergie des Beschichtungspulver kleiner als 3 mJ ist.
Fluidisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Entladeenergie kleiner als 3 mJ ist.
Fluidisierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (10) geerdet ist.
Pulverbeschichtungsanlage mit einer Fluidisierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verwendung eines Fluidisierungskörpers (5, 14) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Fluidisierung eines Beschichtungspulvers in einer Beschichtungsanlage.