DE19736331A1 - Measurement device for determining fill level of hopper for gas-powder mixture - Google Patents

Measurement device for determining fill level of hopper for gas-powder mixture

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Felix Mauchle
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    • B05B7/1472—Powder extracted from a powder container in a direction substantially opposite to gravity by a suction device dipped into the powder
    • G—PHYSICS
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    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material

Abstract

The arrangement has an ultrasonic measurement device, whose ultrasonic sensor (7) is connected to the interior of a container by a conical frustum-shaped hood (8). The height of the hood is dependent on the ultrasonic sensor used. The larger diameter base (D) of the hood faces the container. The smaller diameter end (d) is matched to the sensor and acts as a holder for it.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten An­ spruchs angegebenen Art.The invention relates to a device in the preamble of the first Art.

Bei der Verwendung von Pulverlackbeschichtungsanlagen in der Pulverbeschich­ tungsindustrie ist es üblich, jeder Spritzkabine mindestens einen Vorratsbehälter (einen sogenannten Hopper) zuzuordnen, der als Zwischenlager dient und dem­ entsprechend eine Menge Pulver bevorratet. Das Pulver ist hierbei in fluidisierter Form vorhanden, das heißt, es wird durch ständige Luftzufuhr, üblicherweise Druckluft, in Schwebe gehalten. Die Luft durch strömt hierzu den Vorratsbehälter von unten nach oben.When using powder coating systems in powder coating tion industry, it is common for each spray booth to have at least one storage container assign (a so-called hopper), which serves as an interim storage facility and the accordingly, a lot of powder stored. The powder is fluidized Form available, that is, it is usually caused by constant air supply Compressed air, suspended. The air flows through the reservoir for this from the bottom up.

Da in dem Vorratsbehälter immer konstante Druckverhältnisses herrschen sollen, schon alleine um eine definierte Pulverfördermenge zu erzielen, wird immer die zugeführte Luftmenge abgeführt und zwar über einen Schlauch in die Spritzkabine oder in die Rückgewinnungsanlage.Since there should always be a constant pressure ratio in the reservoir, to achieve a defined powder flow rate alone will always be the The amount of air supplied is discharged through a hose into the spray booth or in the recovery plant.

Neben dem Konstanthalten des Druckes in dem Vorratsbehälter ist es genauso wichtig, dessen Füllstandshöhe konstant zu halten, da Schwankungen in der Füll­ standshöhe ebenfalls den Pulverausstoß zur Auftragsstation beeinflussen. In addition to keeping the pressure in the reservoir constant, it is the same important to keep its level constant, as fluctuations in the level standing height also influence the powder output to the application station.  

Es ist allgemein bekannt, Füllstandsmessungen in Flüssigkeiten oder grobkörnigen Schüttgütern berührungslos mit Hilfe von Ultraschallgeräten vorzunehmen.It is generally known to measure level in liquids or coarse-grained Bulk goods to make contactless with the help of ultrasonic devices.

Der Einsatz von Ultraschallgeräten zur Füllstandsmessung von fluidisiertem Pulver mit einer sehr kleinen Dichte, < 0,6 kg pro Kubikdezimeter, ist mit Ultraschallmeß­ geräten nicht möglich, da aufgrund des fluidisierten Pulvers ständig eine Staubentwicklung vorhanden ist, die den Ultraschallsensor verschmutzt.The use of ultrasonic devices for level measurement of fluidized powder with a very low density, <0.6 kg per cubic decimeter, is with ultrasonic measurement not possible because of the fluidized powder Dust is present that pollutes the ultrasonic sensor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Maßnahmen aufzuzeigen, die die Ver­ wendung eines Ultraschallgerätes zur Füllstandsmessung auch bei fluidisierten Pulvern mit sehr geringer Dichte erlauben.The object of the present invention is to show measures which the Ver Use of an ultrasound device for level measurement even with fluidized Allow very low density powders.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den ersten Anspruch gelöst.This object is achieved by the first claim.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß durch die Ausbildung einer kegelstumpfförmigen Haube anstelle des bekannten Rohrstutzens zum Anschluß des Ultraschallsensors der Sensor selbst ablagerungsfrei bleibt. Die Ablagerungen bilden sich auf der Innenseite des Mantels der Haube. Damit ist es möglich, das Pulverniveau in dem Vorratsbehälter sehr genau zu messen und dementsprechend auch konstant halten zu können über eine geeignete Steuereinrichtung. Ein weite­ rer Vorteil besteht darin, daß somit gerade für Vorratsbehälter in Pulverlackieranla­ gen ein wartungsfrei arbeitendes System geschaffen wird, das auch von den Ei­ genschaften des eingesetzten Pulvers unabhängig ist.It has surprisingly been found that by training a frustoconical hood instead of the known pipe socket for connection of the ultrasonic sensor, the sensor itself remains free of deposits. The deposits form on the inside of the jacket of the hood. So it is possible that To measure the powder level in the storage container very precisely and accordingly to be able to keep it constant with a suitable control device. A wide one rer advantage is that thus just for storage containers in powder coating a maintenance-free system is created, which is also supported by the egg properties of the powder used is independent.

Die Höhe der kegelstumpfförmigen Haube ist abhängig von dem verwendeten Sensor.The height of the frustoconical hood depends on the one used Sensor.

Bedingt durch das Dämpfungsverhalten des Sensors gibt es unmittelbar unterhalb des Sensors einen Bereich, in welchem keine Impulse empfangen werden können. Diese sogenannte Blockdistanz bestimmt den minimalen Abstand zwischen Sensor und maximalen Füllstand im Pulverbehälter und somit die ideale Höhe der kegel­ stumpfförmigen Haube.Due to the damping behavior of the sensor, there is immediately below an area of the sensor in which no pulses can be received. This so-called block distance determines the minimum distance between the sensor and maximum level in the powder container and thus the ideal height of the cone blunt hood.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beschreiben die Ansprüche 3 bis 5. Advantageous embodiments of the invention describe claims 3 to 5.  

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.In the following the invention is based on a preferred embodiment explained in more detail.

Schematisiert ist in der einzigen Abbildung ein Vorratsbehälter 1 gezeigt, der Pul­ verlackpartikel in fluidisierter Form enthält.A single container 1 is shown schematically, which contains powder coating particles in fluidized form.

Um diese Pulverlackpartikel in der Schwebe zu halten, ist im unteren Bereich des Vorratsbehälters 1 ein Anschluß 2 für das Zuführen eines Fluids unter geringem Überdruck, üblicherweise Druckluft, vorgesehen. Dementsprechend bildet sich in dem Vorratsbehälter 1 eine Schichtung, die wie folgt aussieht. Im unteren Bereich 3 befindet sich locker verteiltes fluidisiertes Pulver und darüber im oberen Bereich 4 sind die Pulverpartikel dichter beieinander.In order to keep these powder coating particles in suspension, a connection 2 is provided in the lower region of the storage container 1 for supplying a fluid under a slight excess pressure, usually compressed air. Accordingly, a stratification forms in the storage container 1 , which looks as follows. In the lower area 3 there is loosely distributed fluidized powder and above it in the upper area 4 the powder particles are closer together.

Im oberen Bereich des Vorratsbehälters 1 ist ein Injektor 5 angeordnet, der als Ausgang eine Pulverleitung 6 aufweist, die mit einer Auftragspistole in der Spritz­ kammer verbunden ist. Über den Injektor 5 wird die zum Lackieren notwendige Pulvermenge entnommen und der Auftragspistole zugeführt.In the upper region of the storage container 1 , an injector 5 is arranged, which has an outlet as a powder line 6 , which is connected to an application gun in the spray chamber. The quantity of powder required for painting is removed via the injector 5 and fed to the application gun.

Um einen konstanten Pulverausstoß zu gewährleisten, ist es notwendig, das Pul­ verniveau genau zu messen und konstant zu halten. Hierzu wird ein Ultraschall­ sensor 7 verwendet, der über eine kegelstumpfförmige Haube 8 luftdicht mit dem Inneren des Vorratsbehälters 1 im oberen Bereich verbunden ist.In order to ensure constant powder output, it is necessary to measure the powder level precisely and to keep it constant. For this purpose, an ultrasonic sensor 7 is used, which is connected in an airtight manner to the inside of the storage container 1 in the upper region via a frustoconical hood 8 .

Hierbei ist die Haube 8 mit ihrer durchmessergrößeren Gesamtfläche mit dem Vor­ ratsbehälter 1 verbunden. Ihre durchmesserkleinere Gesamtfläche trägt den Ultra­ schallsensor 7 und entspricht bevorzugt in ihrem Durchmesser dem Durchmesser des Sensorkopfes.Here, the hood 8 is connected with its larger-diameter total area to the storage container 1 . Their smaller diameter total area carries the ultrasonic sensor 7 and preferably corresponds in diameter to the diameter of the sensor head.

Es hat sich herausgestellt, daß sich an dem inneren Mantel der kegelstumpfförmi­ gen. Haube keine störenden Pulverpartikel 9 ablagern, wenn bei üblichen Ultra­ schallsensoren die Höhe der kegelstumpfförmigen Haube 8 mindestens 300 mm, bevorzugt 380 mm und der Durchmesser der größeren Grundfläche D = 140 mm beträgt und der Durchmesser der kleineren Grundfläche dem Durchmesser des Sensorkopfes des Ultraschallsensors 7 von beispielsweise D = 40 mm entspricht. Wichtig ist, daß der eingesetzte Ultraschallsensor von der maximalen Füllstands­ höhe im Vorratsbehälter einen Abstand hat, der mindestens seiner Blockdistanz entspricht und daß er luftdicht mit der Haube 8 verbunden ist. Durch letzteres bildet sich am oberen Bereich der Haube ein Luftkissen, das verhindert, daß Pulverparti­ kel an den Ultraschallsensor gelangen und sich dort festsetzen.It has been found that no annoying powder particles 9 are deposited on the inner surface of the truncated cone. Hood, if the height of the truncated cone-shaped hood 8 is at least 300 mm, preferably 380 mm and the diameter of the larger base D = 140 mm in conventional ultrasonic sensors is and the diameter of the smaller base corresponds to the diameter of the sensor head of the ultrasonic sensor 7 of, for example, D = 40 mm. It is important that the ultrasonic sensor used has a distance from the maximum fill level in the storage container that corresponds at least to its blocking distance and that it is connected to the hood 8 in an airtight manner. The latter forms an air cushion at the top of the hood, which prevents powder particles from reaching the ultrasonic sensor and becoming lodged there.

Der Ultraschallsensor 7 ist an sich bekannter Art mit einer geeigneten Auswertung und Steuereinrichtung 10 verbunden, um über an sich bekannte Maßnahmen das Pulverniveau im Vorratsbehälter 1 auf konstante Höhe zu steuern.The ultrasonic sensor 7 is connected in a manner known per se to a suitable evaluation and control device 10 in order to control the powder level in the storage container 1 to a constant level by means of measures known per se.

Claims (5)

1. Meßvorrichtung zum Ermitteln der Füllstandshöhe in einem Behälter, der ein Gaspulvergemisch enthält, insbesondere in Hoppern für Pulverbeschich­ tungsanlagen für Automobilkarosserien, wobei sich in dem Behälter ein fluidisiertes Pulver befindet, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßeinrichtung ein Ultraschallmeßgerät verwendet ist, dessen Ultraschallsensor (7) über eine kegelstumpfförmige Haube (8) mit dem Inneren des Behälters verbunden ist.1. Measuring device for determining the fill level in a container containing a gas powder mixture, in particular in hoppers for powder coating systems for automobile bodies, with a fluidized powder in the container, characterized in that an ultrasonic measuring device is used as the measuring device, the ultrasonic sensor ( 7 ) is connected to the inside of the container via a truncated cone-shaped hood ( 8 ). 2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der kegelstumpfförmigen Haube (8) abhängig ist von dem verwendeten Ultraschallsensor (7).2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the height of the frustoconical hood ( 8 ) is dependent on the ultrasonic sensor ( 7 ) used. 3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchmessergrößere Grundfläche (D) der kegelstumpfförmigen Haube (8) dem Behälter (1) zugewandt ist.3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the larger diameter base (D) of the frustoconical hood ( 8 ) faces the container ( 1 ). 4. Meßvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durchmesserkleinere Grundfläche (d) dem Ultraschallsensor (7) angepaßt ist und ihm als Halterung dient. 4. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the smaller diameter base (d) is adapted to the ultrasonic sensor ( 7 ) and serves as a holder. 5. Meßvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor (7) luftdicht mit der kegel­ stumpfförmigen Haube (8) verbunden ist.5. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic sensor ( 7 ) is airtightly connected to the frustoconical hood ( 8 ).
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