DE102007017760B3 - Messsystem zur Bestimmung der Beladung eines Gasstromes mit einem pulverförmigen Zuschlagstoff, insbesondere für eine thermische Spritzmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messsystem zur Bestimmung der Beladung eines Gasstromes mit einem pulverförmigen Zuschlagstoff, insbesondere für eine thermische Spritzmaschine. Um ein Messsystem anzugeben, mit dessen Hilfe die Beladung eines Gasstromes mit einem Zuschlagstoff mit großer Genauigkeit bestimmt werden kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in Kombination mit einem Gasmengenstrommessgerät ein zweites Messgerät (1) vorgesehen ist, das als Coriolis-Massedurchflussmesser ausgebildet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Messsystem zur Bestimmung der Beladung eines Gasstromes mit einem pulverförmigen Zuschlagstoff, insbesondere für eine thermische Spritzmaschine.
• Beim thermischen Spritzen werden pulverförmige Spritzpartikel in einen Strahl aus Trägergas injiziert und dann einer Spritzdüse zugeführt. Dabei ist die exakte Messung der dem Trägergas zugegebenen Pulvermenge ein wesentlicher Faktor, um einen gleichmäßigen Auftrag sicherzustellen. Bereits kleine Schwankungen im Pulverstrom können die Prozesssicherheit gefährden.
• Das Messprinzip beruht grundsätzlich auf einer Referenzmessung des unbeladenen und des beladenen Gasstromes. Während zur Messung der Menge des reinen Gasstromes grundsätzlich jedes am Markt verfügbare Messprinzip herangezogen werden kann, ist die Messung des beladenen Gasstromes wesentlich komplizierter. Bei dem mit dem Pulver beladenen Gasstrom handelt es sich im Prinzip um eine Mehrphasenströmung, deren Dichte im Vergleich zur unbeladenen Strömung bestimmt werden soll. Eine wesentliche Voraussetzung ist daher, vor dem Eintritt in das Messgerät eine möglichst homogene Verteilung der Partikel in dem Gasstrom zu erreichen. Weiterhin darf das Messgerät keine Einbauten oder Kanalformen aufweisen, die eine Separation oder Abscheidung der festen Komponenten bewirken. Zudem wirken Partikelströmungen sehr abrasiv und würden einen Einbau in kurzer Zeit massiv beschädigen. Es kommen daher nur Verfahren mit einem möglichst geraden Strömungsdurchgang in Frage. Kapazitive Verfahren werden sehr stark durch die Art des Pulvers beeinflusst und erfordern einen sehr hohen Korrekturaufwand. Radiometrische Verfahren, wie die Gammastrahl-Schwächung sind prinzipiell besser geeignet, erfordern jedoch einen hohen Sicherheitsaufwand, um eine radioaktive Belastung der Umgebung auszuschließen.
• Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Messsystem anzugeben, mit dessen Hilfe die Beladung eines Gasstromes mit einem pulverförmigen Zuschlagstoff mit großer Genauigkeit bestimmt werden kann.
• Zudem müssen auch Schwankungen der Pulvermenge, z. B. Pulsationen zeitnah und zuverlässig erfasst werden können.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
• Ein solches Messsystem erlaubt die direkte Bestimmung der Dichte des beladenen oder unbeladenen Gasstromes und damit im Vergleich mit dem Massenstrom der unbeladenen Strömung die exakte Ermittelung der eingespeisten Pulvermenge. Darüber hinaus können damit auch Leckagen in der Pulverzumischvorrichtung erkannt werden. Da der Strömungsdurchgang außerdem frei von Einbauten ist, wird eine Separation oder Abscheidung der festen Komponenten verhindert. Um vor dem Eintritt in das Messgerät eine möglichst homogene Verteilung der Zuschlagstoffe in dem Gasstrom zu erreichen, ist dem Messgerät eine Aufgabevorrichtung zum Einspeisen des pulverförmigen Zuschlagstoffes in den Gasstrom und zur Erzeugung einer homogenen Mehrphasenströmung des Zuschlagstoff-/Gasgemisches vorgeschaltet. Weiterhin ist der Aufgabevorrichtung ein Gasmengenstrommessgerät vorgeschaltet, mit dessen Hilfe eine Referenzmessung des unbeladenen Gasstromes ermöglicht wird.
• Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Messgerät als gerades Einrohrsystem mit einem geraden Strömungsdurchgang ausgebildet. Da zudem Partikelströmungen sehr abrasiv wirken und die Einbauten in kurzer Zeit massiv beschädigen können, werden durch einen möglichst gera den und einbaufreien Strömungsweg die Lebensdauer und die Messgenauigkeit des Messgerätes erhöht.
• Bei geeigneter Materialauswahl des Messrohrs sowie des Zuschlagstoffs und/oder bei einer geringen Strömungsgeschwindigkeit kann das Messrohr abhängig von den Biegeradien auch eine gebogene Form aufweisen, etwa beim Einsatz von nicht abrasiv wirkenden Medien.
• Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
• 1 schematisch ein als gerades Einrohrsystem mit einem geraden Strömungsdurchgang ausgebildetes Messgerät, das als Coriolis-Massekraftdurchflussmesser ausgebildet ist, und
• 2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Messsystems.
• In den Figuren ist ein erfindungsgemäßes Messsystem schematisch dargestellt.
• 1 zeigt schematisch ein Messgerät 1, welches als gerades Einrohrsystem mit einem geraden und einbaufreien Strömungsdurchgang ausgebildet ist und als Coriolis-Massekraftdurchflussmesser arbeitet.
• Coriolis-Massekraftdurchflussmesser sind bekannt, so dass deren Wirkprinzip hier nicht weiter erläutert zu werden braucht.
• In 2 ist schematisch der Aufbau des erfindungsgemäßen Messsystems zur Bestimmung der Beladung eines Gasstromes mit einem pulverförmigen Zuschlagstoff, insbesondere für eine thermische Spritzmaschine, dargestellt.
• In die Gasversorgung 2 sind nacheinander eingebaut ein Gasmassenstrommessgerät 3, eine Aufgabeeinrichtung 4 zum Einspeisen des vorzugsweise pulverförmigen Zuschlagstoffs in den Gasstrom und zur Erzeugung einer homogenen Mehrphasenströmung des Zugschlagstoff-/Gasgemisches sowie das in 1 gezeigte Messgerät 1.
• Der Aufgabeeinrichtung 4 wird von einem Silo 5 der pulverförmige Zuschlagstoff zugeführt und derart in das Gas eingespeist, das eine homogene Mehrphasenströmung des Zugschlagstoff-/Gasgemisches entsteht.
• Durch das vor der Aufgabeeinrichtung 4 angeordnete Gasmassenstrommessgerät 3 wird die Menge des unbeladenen Gasstromes gemessen. Dann wird der Gasstrom in der Aufgabeeinrichtung 4 mit dem pulverförmigen Zuschlagstoff zu einer homogenen Mehrphasenströmung vermischt. Die Dichte dieses nunmehr mit dem pulverförmigen Zuschlagstoff beladenen Gasstromes wird dann in dem Messgerät 1 bestimmt. Durch einen Vergleich des unbeladenen Gasstromes mit der Dichte des beladenen Gasstromes kann die eingespeiste Menge an pulverförmigem Zuschlagstoff exakt ermittelt werden, wenn die Rohdichte des Zuschlagstoffes bekannt ist.
• Wesentliche Merkmale des Messsystems sind die Anordnung eines Gasmassenstrommessgerätes 3, einer geeigneten Aufgabeeinrichtung 4 zur Erzeugung einer homogenen Mehrphasenströmung sowie das der Aufgabeeinrichtung 4 angeordnete Messgerät 1 nach dem Coriolisprinzip mit einem möglichst geraden Strömungsdurchgang.
• Als Pulver wird ein Feststoff verstanden, der mittels eines Fluids transportierbar ist.
• Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.

1

Messgerät

2

Rohrsystem

3

Gasmengenstrommessgerät

4

Aufgabeeinrichtung

5

Silo

Claims (4)

1. Messsystem zur Bestimmung der Beladung eines Gasstromes mit einem pulverförmigen Zuschlagstoff, insbesondere für eine thermische Spritzmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass das System aus einer Kombination eines beliebigen Gasmassedurchflussmesser (3) mit einem Coriolis-Massekraftdurchflussmesser (1) ausgebildet ist, dass der Strömungsdurchgang frei von Einbauten ist, dass dem Coriolis-Massekraftdurchflussmesser (1) eine Aufgabeeinrichtung (5) zum Einspeisen des pulverförmigen Zuschlagstoffes in den Gasstrom und zur Erzeugung einer homogenen Mehrphasenströmung des Zugschlagstoff-/Gasgemisches vorgeschaltet ist, dass der Aufgabeeinrichtung (5) das Gasmassenstrommessgerät (3) vorgeschaltet ist, und dass vorzugsweise metallisches Pulver mit einem Durchmesser von bis zu ca. 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 5 bis 200 μm, weiter bevorzugt zwischen 10 bis 150 μm, eingespeist werden.
2. Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Coriolis-Massekraftdurchflussmesser (1) als gerades Einrohrsystem mit einem geraden Strömungsdurchgang ausgebildet ist.
3. Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Coriolis-Massekraftdurchflussmesser (1) als gerades Mehrrohrsystem ausgebildet ist.
4. Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Coriolis-Massekraftdurchflussmesser (1) als nicht-gerades Ein- oder Mehrrohrsystem ausgebildet ist.