DE19606214A1 - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs aus einem Behaelter - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs aus einem BehaelterInfo
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Description
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 Aus
tritts eines fluidisierten Feststoffs aus einem Behälter.
Das Verfahren bzw. die Einrichtung ist generell anwendbar zum Schließen bzw. teil
weisen oder vollständigen Öffnen einer Austrittsöffnung an einem Behälter für fluidi
sierten Feststoff, wobei im Behälter ein erhöhter Druck oder Umgebungsluftdruck herr
schen kann.
Besonders geeignet ist das Verfahren bzw. die Einrichtung zur Anwendung bei Pulver
sprüheinrichtungen zur elektrostatischen Lackierung. Eine solche Pulversprüheinrich
tung ist beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
P 195 37 089 beschrieben. Der Aufbau dieser Pulversprüheinrichtung wird unten an
hand der Fig. 1 noch ausführlicher erläutert. Im Hinblick auf den Gegenstand der Erfin
dung ist wesentlich, daß die Pulversprüheinrichtung ein mechanisches Schließsystem
für den Pulveraustritt aufweist.
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.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs anzugeben, wobei die vorge
nannten Nachteile vermieden sein sollen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch
- a) ein Verfahren zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs aus ei nem 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 Schließ luft 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 auf weist, in die ein Luftrohr mündet, über das Schließluft in das Entnahmerohr ein leitbar ist, womit der Massenstrom des fluidisierten Feststoffs im Entnahmerohr steuerbar ist.
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 entspre
chender Druckverhältnisse auch auf Zwischenwerte zwischen null und einem Maximal
wert eingestellt werden.
Eine nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt nach stehend anhand eines in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispiels.
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 geöffne
ten Zustand.
Fig. 1 zeigt eine in der Anmeldung P 195 37 089 bereits beschriebene Pulversprüh
einrichtung 1, die im wesentlichen aus einem geschlossenen Behälter 2 mit einer er
sten 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.
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 fluidi
sierten Pulverbetts 8 wieder austreten.
Das fluidisierte Pulver 8 wird durch ein Rohr 25 aus dem Bereich des Fluidbetts ent
nommen und durch eine seitlich am Behälter 2 angeordnete und mit einer mechani
schen Schließeinrichtung 13 verschließbare Düse 11 herausgeführt.
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.
Die Form der austretenden Pulverwolke 15 kann durch die Düse 11 und einen zusätzli
chen Prallkörper 16 bestimmt werden. Die Form und Anordnung der Elektroden 14
kann daran angepaßt werden.
Mit Hilfe eines steuerbaren Lufteintrittsventils 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.
Der Luftdruck p₁ in der ersten Kammer 3, sowie der Luftdruck p₄ oberhalb vom Pulver
bett 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.
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.
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 Flui
disierungszustand bestimmt.
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 ange
brachtes Rohr 25 das Pulver aus dem Inneren der Kammer 4 abgegriffen. Damit ist
eine hohe Gleichmäßigkeit des Pulverausstoßes gewährleistet.
Die Fig. 2 und 3 zeigen jeweils in einer Prinzipdarstellung die erfindungsgemäße Aus
führung 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 überein
stimmende Bezugszeichen beziehen sich auf jeweils gleichartige Komponenten.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt des Behälters 2 gezeigt, mit dem Entnahmerohr 25 für flui
disiertes 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 Ls
einleitbar. Das Verfahren zur Steuerung des Fluidpulveraustritts und damit die Arbeits
weise der in Fig. 2 und 3 gezeigten Einrichtung wird nachstehend erläutert.
Je nach der Menge der eingeleiteten Schließluft Ls und weiterer Parameter, wie
Durchmesser des Entnahmerohres 25, des Luftrohres 51 und der Düse 11, Umge
bungsluftdruck p₀ und Fluidbettdruck p₃, stellt sich im Luftrohr 51 ein Schließluftdruck
pR ein.
Wenn der Schließluftdruck pR im Entnahmerohr 25 größer als der Druck p₃ im Behälter
2 ist, wird ein Pulveraustritt verhindert; d. h. bei einem Druckverhältnis pR/p₃<1 wird
das Fluidpulver 8 in den Behälter 2 zurückgedrängt. Wenn der Schließluftdruck pR im
Entnahmerohr 25 kleiner als der Druck p₃ im Behälter 2 ist, also das Verhältnis pR/p₃<
1 ist, tritt fluidisiertes Pulver aus.
Ein Zahlenbeispiel kann weiter verdeutlichen, welche Luftdrücke zum Schließen erfor
derlich 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 pR von mindestens 2,1 bar
benötigt, um den Pulverausstoß vollständig zu stoppen.
Beträgt der Düsendurchmesser 1,0 mm, so wird bei sonst gleichen Bedingungen wie
zuvor genannt, ein Schließluftdruck pR von mindestens 2,4 bar benötigt, um den Pul
verausstoß vollständig zu stoppen.
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.
In Fig. 2 ist ein Zustand dargestellt, in dem durch entsprechende Einleitung von
Schließluft Ls im Entnahmerohr 25 ein Schließluftdruck pR eingestellt ist, der größer ist
als der Fluidbettdruck p₃. Es findet kein Pulveraustritt statt. Die Schließluft Ls strömt
teilweise in den Behälter 2 und teilweise durch die Düse 11 aus.
Fig. 3 zeigt einen Zustand, in dem die Zuführung von Schließluft Ls vollständig abge
stellt ist und dadurch ein Pulverausstoß stattfinden kann.
Claims (4)
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 Öff
nung (50) eine Schließluft (Ls) eingeleitet wird, mit deren Hilfe, je nach damit einge
stelltem 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 ei
nem 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 Fest
stoffs 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.
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