DE19606214B4

DE19606214B4 - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs aus einem Behälter

Info

Publication number: DE19606214B4
Application number: DE19606214A
Authority: DE
Inventors: Gunter Dr.-Ing. Börner; Johann Dr. Nienburg; Jörg Dr. Sopka; Josef Wittmann
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland; ABB Research Ltd Sweden
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland; ABB Research Ltd Sweden
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2016-02-21
Also published as: EP0792694B1; ATE234159T1; DE59709463D1; EP0792694A3; US5800876A; DE19606214A1; KR970061773A; JP3987152B2; JPH09313992A; EP0792694A2

Abstract

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 (L_S) eingeleitet wird, mit deren Hilfe, je nach damit eingestelltem Luftdruck (p_R) im Entnahmerohr (25), eine Steuerung des Massenstromes des fluidisierten Feststoffes auch auf Zwischenwerte von null bis zu einem Maximalwert erfolgt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2 zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs aus einem Behälter.

Das Verfahren bzw. die Vorrichtung 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.

Die deutsche Offenlegungsschrift 26 27106 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Bilden einer Pulverschicht auf der Oberfläche eines Gegenstandes. Dabei wird das Pulver aus einem Behälter durch eine Leitung an einer Vorrichtung vorbeigeführt, die den Durchfluss des Pulvers durch diese Leitung bedarfsweise unterbricht. Eine Regelung des Durchflusses von Pulver durch die Leitung ist jedoch nicht möglich.

Besonders geeignet ist das Verfahren bzw. die Vorrichtung 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 1 noch ausführlicher erläutert. Im Hinblick auf den Gegenstand der Erfindung 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 Vorrichtung zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs anzugeben, wobei die vorgenannten Nachteile vermieden sein sollen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen, sowie durch eine Vorrichtung zur Steuerung des Austritts eines fluidisierten Feststoffs mit den im Anspruch 2 angegebenen Merkmalen.

Das Verfahren bzw. die Vorrichtung 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.

Eine nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
1 Prinzipdarstellung einer Pulversprüheinrichtung mit mechanischer Schließvorrichtung am Pulveraustritt,
2 Prinzipdarstellung eines Schließsystems mittels Lufteinleitung in ein Entnahmerohr, wobei der geschlossene Zustand gezeigt ist,
3 Prinzipdarstellung des Schließsystems entsprechend 2 im geöffneten Zustand.
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.
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.
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.
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 zusätzlichen Prallkörper 16 bestimmt werden. Die Form und Anordnung der Elektroden 14 kann daran angepaßt werden.
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.
Der Luftdruck p₁ in der ersten Kammer 3, sowie der Luftdruck p₄ 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 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 Fluidisierungszustand 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 angebrachtes Rohr 25 das Pulver aus dem Inneren der Kammer 4 abgegriffen. Damit ist eine hohe Gleichmäßigkeit des Pulverausstoßes gewährleistet.
Die 2 und 3 zeigen jeweils in einer Prinzipdarstellung die erfindungsgemäße Ausführung eines Schließsystems für den Austritt fluidisierten Pulvers, das an die Stelle des in 1 gezeigten mechanischen Schließsystems treten kann, wobei 2 einen geschlossenen Zustand zeigt und 3 den geöffneten Zustand. Mit 1 übereinstimmende Bezugszeichen beziehen sich auf jeweils gleichartige Komponenten.
In 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 2 und 3 gezeigten Einrichtung wird nachstehend erläutert.
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 p₀ und Fluidbettdruck p₃ stellt sich im Luftrohr 51 ein Schließluftdruck p_R ein.
Wenn der Schließluftdruck p_R im Entnahmerohr 25 größer als der Druck p₃ im Behälter 2 ist, wird ein Pulveraustritt verhindert; d.h. bei einem Druckverhältnis p_R/p₃ > 1 wird das Fluidpulver 8 in den Behälter 2 zurückgedrängt. Wenn der Schließluftdruck p_R im Entnahmerohr 25 kleiner als der Druck p₃ im Behälter 2 ist, also das Verhältnis p_R/p₃ < 1 ist, tritt fluidisiertes Pulver aus.
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 p₃ von 2 bar (entspricht 1 bar Überdruck) ein Schließluftdruck p_R 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 p_R von mindestens 2,4 bar benötigt, um den Pulverausstoß 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 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 p₃. Es findet kein Pulveraustritt statt. Die Schließluft L_S strömt teilweise in den Behälter 2 und teilweise durch die Düse 11 aus.
3 zeigt einen Zustand, in dem die Zuführung von Schließluft L_S vollständig abgestellt ist und dadurch ein Pulverausstoß stattfinden kann.

Claims

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 (L_S) eingeleitet wird, mit deren Hilfe, je nach damit eingestelltem Luftdruck (p_R) im Entnahmerohr (25), eine Steuerung des Massenstromes des fluidisierten Feststoffes auch auf Zwischenwerte von null bis zu einem Maximalwert erfolgt.
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 Entnahmerohrs (25) eine Öffnung (50) aufweist, in die ein Luftrohr (51) mündet, über das Schließluft (L_S) in das Entnahmerohr (25) einleitbar ist, womit der Massenstrom des fluidisierten Feststoffs im Entnahmerohr (25) auch auf Zwischenwerte von null bis zu einem Maximalwert steuerbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulverausstoß aus einer Pulversprüheinrichtung (1) zum elektrostatischen Lackieren gesteuert wird.
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.