DE212008000020U1

DE212008000020U1 - Dichtstrompumpe für feinpulvriges Material

Info

Publication number: DE212008000020U1
Application number: DE212008000020U
Authority: DE
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2018-01-16
Also published as: WO2008106243A1; TW200843863A; US20080205189A1

Abstract

Behälter (30) zur Fluidisierung von losem feinpulvrigem Material, um das feinpulvrige Material fließbar zu machen zur Entnahme aus dem Behälter (30), wobei der Behälter (30) eine erste Öffnung (44) aufweist zum Eintritt eines Fluidisiergases oder einer Mischung von Gasen in den Behälter (30), eine zweite Öffnung (40), welche Fluidisiergas oder einer Mischung von Gasen ermöglicht, aus dem Behälter (30) mit einem relativ konstanten Volumenstrom auszutreten, um die Fluidisierung von losem feinpulvrigem Material, das in den Behälter eingeführt wurde, zu fördern, eine dritte Öffnung (42), welche es Fluidisiergas oder einer Mischung von Gasen ermöglicht, aus dem Behälter (30) mit einem wahlweise variablen Volumenstrom zu auszutreten, um fluidisiertes feinpulvriges Material zu veranlassen, aus dem Behälter zu strömen, und eine vierte Öffnung (50), durch welche fluidisiertes feinpulvriges Material aus dem Behälter (30) unter Steuerung der dritten Öffnung (42) abgezogen wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Transport von feinpulverigen Materialien, im folgenden hier manchmal als Pulver bezeichnet. Sie wird offenbart im Zusammenhang mit Pulvern, welche dazu verwendet werden, Gegenstände zu beschichten. Solche Pulver werden im folgenden manchmal als Beschichtungspulver, Pulverbeschichtungsmaterialien oder mit ähnlichen Begriffen bezeichnet.
Hintergrund der Erfindung
Verschiedene Arten von Pulverbeschichtungsanlagen sind bekannt. Es gibt zum Beispiel die Systeme, die in den im folgenden aufgezählten US-Patenten und veröffentlichen Anmeldungen dargestellt und beschrieben sind und in dem darin genannten Stand der Technik: 2004/0174862 , 2005/027901 , 2006/0159565 , 2006/0185586 , 4 744 701 , 5 199 989 , 5 215 261 , 5 240 185 , 5 271 695 , 5 323 547 , 5 335 828 , 5 351 520 , 5 473 947 , 5 518 344 , 5 662 772 , 5 690 450 , 5 768 800 , 5 800 876 , 6 432 173 , 6 669 780 , 6 878 205 und 6 908 048 , in der WO 2006/084253 , EP 1 454 675 A2 und DE 103 53 968 und in ITW Gema FPP01 Fresh Powder Pump Operation Instructions and Spart Parts List, November 2004 (ITW Gema FPP01 Frischpulverpumpen-Bedienungsanleitung und Ersatzteilliste, November 2004). Es gibt auch die in der US 2005/0253101 dargestellten und beschriebenen Vorrichtungen und die ITW Ransburg AIRTRONIC-Modelle elektrostatischer Systeme: 79053 AirTronic Modul A10449-XX Remote AirTronic Assembly, ^©2005. Die Offenbarungen aller solcher Referenzen werden hier durch Bezugnahme eingeschlossen. Diese Aufzählung soll keine Darstellung sein, dass eine komplette Recherche des gesamten relevanten Standes der Technik gemacht wurde oder dass kein weiterer einschlägiger Stand der Technik neben dem aufgezählten existiert oder dass der aufgelistete Stand der Technik rechtserheblich ist für die Patentierbarkeit noch sollte irgendeine solche Vorstellung daraus gefolgert werden.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Behälter zur Fluidisierung losen feinpulvrigen Materials, um das feinpulvrige Material fließbar zu machen, zur Entnahme aus dem Behälter erste, zweite, dritte und vierte Öffnungen auf. Die erste Öffnung ist zum Eintritt eines Fluidisiergases oder einer Mischung von Gasen in den Behälter vorgesehen. Die zweite Öffnung ermöglicht Fluidisiergas oder einer Mischung von Gasen aus dem Behälter mit einem relativ konstanten Volumenstrom auszutreten, um die Fluidisierung von loser feinpulvrigem Material, das in den Behälter eingeführt wurde, zu fördern. Die dritte Öffnung ermöglicht es Fluidisiergas oder einer Mischung von Gasen aus dem Behälter mit einem wahlweise variablen (Fließ)-Volumenstrom zu auszutreten, um fluidisiertes feinpulvriges Material zu veranlassen, aus dem Behälter zu strömen. Das fluidisierte feinpulvrige Material wird aus dem Behälter durch die vierte Öffnung unter Steuerung der dritten Öffnung abgezogen.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung enthält ein Behälter zur Fluidisierung von loser feinpulvrigem Material, um das feinpulvrige Material fließbar zu machen, zur Entnahme aus dem Behälter erste, zweite, dritte und vierte Öffnungen. Die erste Öffnung ist zum Eintritt eines Fluidisiergases oder einer Mischung von Gasen in den Behälter vorgesehen. Die zweite Öffnung steuert einen ersten Strom von Fludisiergas oder einer Mischung von Gasen, welche aus dem Behälter mit einem relativ konstanten Volumenstrom auszutreten, um die Fluidisierung des losen feinpulvrigen Materials, das in den Behälter eingeführt wurde, zu fördern. Die dritte Öffnung wird wahlweise gesteuert, um den Austrittsvolumenstrom eines zweiten Stromes von Fluidisiergas oder einer Mischung von Gasen zu steuern. Das fluidisierte feinpulvrige Material wird aus dem Behälter durch die vierte Öffnung mit einem Volumenstrom entgegengesetzt zum Austrittsvolumenstrom des zweiten Stromes von Fluidisiergas oder einer Mischung von Gasen abgezogen.
Beispielsweise enthält der Behälter ferner eine fünfte Öffnung zur Einführung von feinpulvrigem, zu fluidisierendem Material in den Behälter zur Fluidisierung und zur Entnahme.
Beispielsweise enthält der Behälter eine semipermeable Membran mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite. Die erste Öffnung ist auf der ersten Seite vorgesehen. Die zweite, dritte und vierte Öffnungen ist auf der zweiten Seite vorgesehen. Die zweite Seite ist ausgelegt zur Aufnahme von losem feinpulvrigem Material, welches in dem Behälter fluidisiert werden soll.
Ferner enthält der Behälter beispielsweise ein Aufnahmerohr für feinpulvriges Material mit einer fünften Öffnung, welche im Behälter in der Zone fluidisierten Pulvers liegt. Die vierte Öffnung ist mit dem zweiten Ende des Aufnahmerohres für feinpulvriges Material gekoppelt.
Ein Beschichtungssystem ist beispielsweise mit dem Behälter kombiniert. Das Beschichtungssystem enthält eine Auftragsvorrichtung für feinpulvriges Material und eine Leitung, welche die vierte Öffnung mit der Auftragsvorrichtung für das feinpulvrige Material koppelt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Betrieb eines Behälters zum Fluidisieren von losem feinpulvrigem Material, um das feinpulvrige Material fließbar zu machen, zur Entnahme aus dem Behälter, das Vorsehen einer ersten Öffnung am Behälter auf, das Zuführen eines Fluidisiergases oder einer Mischung von Gasen zum Behälter durch die erste Öffnung, das Vorsehen einer zweiten Öffnung am Behälter, das Ermöglichen, dass Fluidisiergas oder eine Mischung von Gasen aus dem Behälter mit einem relativ konstanten Volumenstrom durch die zweite Öffnung entweicht, um die Fluidisierung von losem feinpulvrigem Material, das in den Behälter eingeführt wurde, zu fördern, das Vorsehen einer dritten Öffnung am Behälter, das Ermöglichen, dass Fluidisiergas oder eine Mischung von Gasen aus dem Behälter durch die dritte Öffnung mit einem wahlweise variablen Volumenstrom austritt, das Vorsehen einer vierten Öffnung am Behälter und das Abziehen von fluidisiertem feinpulvrigem Material aus dem Behälter durch die vierte Öffnung. Fluidisiertes feinpulvriges Material strömt aus dem Behälter durch die vierte Öffnung entgegengesetzt zum wahlweise variablen Austrittsvolumenstrom des Fluidisiergases oder der Mischung von Gasen.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung weist das Verfahren beispielsweise ferner das Vorsehen einer fünften Öffnung am Behälter und das wahlweise Öffnen der fünften Öffnung und das Einführen von feinpulvrigem, zu fluidisierendem Material in den Behälter zur Fluidisierung und Entnahme auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung kann am besten verstanden werden mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen, welche die Erfindung darstellen. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm, welches zum Verständnis der Erfindung hilfreich ist;
2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, von Komponenten des in 1 dargestellten Systems;
3 eine abgebrochene Ansicht, teilweise im Längsschnitt, eines Details des in den 1-2 dargestellten Systems; und
4 eine abgebrochene Längsschnittansicht eines alternativen Details zu dem in 3 dargestellten Detail.
Detaillierte Beschreibungen beispielhafter Ausführungsformen
Mit Bezug auf 1 enthält ein Pulverbeschichtungssystem 20 eine Pulverabgabevorrichtung oder Auftragsvorrichtung 22 zum Zerstäuben und Abgeben eines ausgewählten Pulverbeschichtungsmaterials zu einem Gegenstand 24 hin (im folgenden als Ziel bezeichnet), welcher dadurch beschichtet werden soll. Siehe 2. Das Pulverbeschichtungsmaterial wird typischerweise zur Auftragsvorrichtung 22 in einem Strom von Fördergas, wie z. B. Druckluft, transportiert. Das Pulver wird von einem unter Druck stehenden Behälter 30, wie z. B. einem Wirbelschichtbett zugeführt. Der Pulverstrom wird durch eine Leitung 34 vom Wirbelschichtbett 30 zur der Auftragsvorrichtung 22 gefördert. Das Pulver wird zur Auftragsvorrichtungs 22-Düse transportiert und als Pulverteilchen fein verteilt.
Es wird in einem Pulverfördersystem 20 jegliche Anstrengung unternommen, einen Pulverteilchenstrom mit einer gleichbleibenden Ausgabe ohne Pulsieren zu liefern. Es muss auch beim Design, der Konstruktion und dem Betrieb des Pulversbeschichtungssystems 20 darauf geachtet werden, dass die Pulverteilchen nicht aus dem Pulverstrom herausfallen, wenn sie sich vom Wirbelschichtbett 30 zu der Auftragsvorrichtung 22 bewegen. Daher wird zum Beispiel darauf geachtet, bei der Auswahl des Querschnittsbereichs der Leitung 34 (welche typischerweise kreisförmig ist), den Volumenstrom beizubehalten, bei welcher das Fördergas und das Pulver schnell genug strömen, um das Pulver im Fördergasstrom durch die Leitung 34 suspendiert zu halten.
Ein Wirbelschichtbett 30 wird dazu verwendet, das Dichtstrompulver zu einer Auftragsvorrichtung 22 zu pumpen. Das Wirbelschichtbett 30 enthält eine Pulverzufuhrleitung 34, eine Füllöffnung 35 und einen Verschluss, welcher das Hinzufügen von Pulver ermöglicht, eine fixierte Entlüftungsöffnung 40 und eine variable Entlüftungsöffnung 42. Der Druck in dem Wirbelschichtbett 30 wird erzielt, indem man eine Zufuhr von Fördergas durch eine Fördergasöffnung 44 unter einer semipermeablen Fluidisiermembran 46 des Wirbelschichtbettes 30 eintreten lässt. Die semipermeable Membran 46 ist beispielsweise (ein) gesintertes Harz oder Polymermaterial(ien), das/die ermöglicht/ermöglichen, dass das Fördergas durch die Öffnung 44 eingeführt wird, um durch sie hindurchzuströmen, verhindert aber, dass das durch die Öffnung 35 zugeführte Pulverbeschichtungsmaterial sie passiert. Solche Materialien werden zum Beispiel verwendet bei den Fluidisiermembranen von Beschichtungspulver-Wirbelschichtbetten, wie z. B. solche, welche in einigen der oben genannten US-Patente und veröffentlichten Anmeldungen dargestellt und beschrieben sind. Solche Materialien enthalten zum Beispiel die porösen Kunststoffe, welche von Atlas Minerals & Chemicals, Inc., Postfach 38, 1227 Valley Road, Mertztown, PA 19539 erhältlich sind.
Das Fördergas strömt durch die Fluidisiermembran 46, das Pulver und wird teilweise durch die fixierte Öffnung 40 entlüftet. Die Fördergasbewegung fluidisiert das Pulver im Bett 30. Das Pulver wird durch ein Pulveraufnahmerohr 48 (2) von einem Einlassende 49, welches in der fluidisierten Pulverzone des Wirbelschichtbetts 30 liegt, nach oben durch die Pulverauslassöffnung 50 am Wirbelschichtbett 30 transportiert, wenn ein Auslöserventil 52 sich öffnet. Das Auslöserventil ist als an der Auftragsvorrichtung 22 angeordnet dargestellt. Es sollte jedoch klar sein, dass es auch nicht unüblich ist, solche Auslöserventile 52 am Wirbelschichtbett 30 zu montieren und sie entweder vom Wirbelschichtbett 30 oder von der Zerstäubervorrichtung 22 oder von beiden steuern zu lassen. Auf jeden Fall ermöglicht das Öffnen des Auslöserventils 52, dass das Pulver sich zur Auslassöffnung 54 der Auftragsvorrichtung 22 mit Hilfe der Druckdifferenz zwischen dem Wirbelschichtbett 30 und dem Druck in der Umgebung an der Auslassöffnung 54 der Auftragsvorrichtung 22 bewegt, abzüglich von irgendwelchen Druckverlusten in den Komponenten 34, 48, 22. Der Pulverströmungs-Volumenstrom wird gesteuert durch Steuern des Drucks innerhalb des Wirbelschichtbetts 30 durch Entlüften des inneren Drucks durch die fixierte Entlüftungsöffnung 40 und die variable Entlüftungsöffnung 42.
Das Verfahren und die Vorrichtung liefern eine Strömungssteuerung durch Steuern des Drucks innerhalb des Wirbelschichtbetts 30 durch Entlüften des Druckes des Wirbelschichtbetts 30 durch die fixierte Entlüftungsöffnung 40 und die variable Entlüftungsöffnung 42. Die variable Entlüftungsöffnung 42 weist beispielweise ein Ventil 60 des Typs auf, welcher in der veröffentlichten US 2005/0253101 dargestellt und beschrieben ist und welches von einem auf einem Mikroprozessor (μP)-basierenden Ventilsteuermodul 62 gesteuert wird, welches den durch einen Druckaufnehmer 66 erfassten Druck mit Atmosphärendruck vergleicht, um einen Schrittmotor 68 zu betätigen, welcher dem Ventil 60 in einem Regelkreis zugeordnet ist. Das Ventil 42, das Steuermodul 62, der Wandler 66 und der Schrittmotor 68 können alle des allgemeinen Typs sein, welcher in den elektrostatischen Systemen der ITW Ransburg AIRTRONIC-Modelle dargestellt und beschrieben ist: 79053 AirTronic-Modul A10449-XX Remote AirTronic Assembly, ^©2005. Der Druckaufnehmer 66 überwacht beispielsweise den Druck unterhalb der Fluidisiermembran 46, wie in 1 dargestellt, oder den Druck innerhalb des Pulverfluidisierteils des Wirbelschichtbetts 30, wie in 2 dargestellt. Die Betätigung des Schrittmotors 68 stellt das Ventil 60 ein, um die Entlüftung von Druckluft aus dem Wirbelschichtbett 30 anzupassen, wie erforderlich, um den Solldruck im Wirbelschichtbett 30 aufrecht zu erhalten.
Ein Schutz der Eingangsöffnung 70 des Ventils 60 kann gewünscht sein, um den Eintritt von Pulver in das Ventil 60 zu minimieren. Dies kann zum Beispiel erreicht werden mit einer Pulverfalle 71 der allgemeinen in 3 dargestellten Konfiguration oder durch Anbringen einer semipermeablen Scheibe 72, zum Beispiel einer Scheibe des gleichen Materials wie die Fluidisiermembran 46, über der Eingangsöffnung 70 des Ventils 60, wie in 4 dargestellt. Um einen zusätzlichen Schutz des Ventils 60 gegen die Wirkungen des Eintritts von Pulver durch die Öffnung 70 zu liefern, enthält das Ventil 60 eine Elastomerhülse 80 und der Kopf 82 der Ventilnadel 84 enthält einen Wischerbund 86, welcher an der inneren Oberfläche 88 der Hülse 80 reibt, wenn der Schrittmotor 68 sich vorwärtsbewegt und die Ventilnadel 84 zum Sitz 90 des Ventils 60 hin und davon weg bewegt. Dieses Reiben neigt dazu, jegliches angesammelte Pulver von den benachbarten Oberflächen der Hülse 80 und der Nadel 84 abzuwischen. Das Pulver fällt dann zurück durch die Öffnung 70 in die Pulverfalle 71.

20: Pulverbeschichtungssystem
22: Auftragsvorrichtung
24: Ziel
26: Venturipumpe
28: positive Verschiebungspumpe
30: Wirbelschichtbett
34: Leitung
40: fixierte Entlüftungsöffnung
42: variable Entlüftungsöffnung
44: Fördergasöffnung
46: semipermeable Fluidisiermembran
48: Pulveraufnahmerohr
49: Einlassende
50: Pulverauslassöffnung am Wirbelschichtbett 30
52: Auslöserventil an der Auftragsvorrichtung 22 oder dem Wirbelschichtbett 30
54: Auslassöffnung der Auftragsvorrichtung 22

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 2004/0174862 [0002]
- US 2005/027901 [0002]
- US 2006/0159565 [0002]
- US 2006/0185586 [0002]
- US 4744701 [0002]
- US 5199989 [0002]
- US 5215261 [0002]
- US 5240185 [0002]
- US 5271695 [0002]
- US 5323547 [0002]
- US 5335828 [0002]
- US 5351520 [0002]
- US 5473947 [0002]
- US 5518344 [0002]
- US 5662772 [0002]
- US 5690450 [0002]
- US 5768800 [0002]
- US 5800876 [0002]
- US 6432173 [0002]
- US 6669780 [0002]
- US 6878205 [0002]
- US 6908048 [0002]
- WO 2006/084253 [0002]
- EP 1454675 A2 [0002]
- DE 10353968 [0002]
- US 2005/0253101 [0002, 0020]

Claims

Behälter (30) zur Fluidisierung von losem feinpulvrigem Material, um das feinpulvrige Material fließbar zu machen zur Entnahme aus dem Behälter (30), wobei der Behälter (30) eine erste Öffnung (44) aufweist zum Eintritt eines Fluidisiergases oder einer Mischung von Gasen in den Behälter (30), eine zweite Öffnung (40), welche Fluidisiergas oder einer Mischung von Gasen ermöglicht, aus dem Behälter (30) mit einem relativ konstanten Volumenstrom auszutreten, um die Fluidisierung von losem feinpulvrigem Material, das in den Behälter eingeführt wurde, zu fördern, eine dritte Öffnung (42), welche es Fluidisiergas oder einer Mischung von Gasen ermöglicht, aus dem Behälter (30) mit einem wahlweise variablen Volumenstrom zu auszutreten, um fluidisiertes feinpulvriges Material zu veranlassen, aus dem Behälter zu strömen, und eine vierte Öffnung (50), durch welche fluidisiertes feinpulvriges Material aus dem Behälter (30) unter Steuerung der dritten Öffnung (42) abgezogen wird.
Behälter (30) nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine fünfte Öffnung (35) zum Einführen von feinpulvrigem, zu fluidisierendem Material in den Behälter (30) zur Fluidisierung und Entnahme.
Behälter (30) nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine semipermeable Membran (46) mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei die erste Öffnung (44) auf der ersten Seite vorgesehen ist, die zweite (40), dritte (42) und vierte (50) Öffnung auf der zweiten Seite vorgesehen ist, und die zweite Seite ausgelegt ist zur Aufnahme von losem, feinpulvrigem, zu fluidisierendem Material in den Behälter (30).
Behälter (30) nach Anspruch 3, ferner aufweisend ein Aufnahmerohr (48) für feinpulvriges Material mit einer fünften Öffnung, welche in der Zone fluidisierten Pulvers im Behälter (30) liegt, wobei die vierte Öffnung (50) mit dem zweiten Ende (49) des Aufnahmerohrs (48) des feinpulvrigen Materials gekoppelt ist.
In Kombination mit dem Behälter (30) von Anspruch 1, ein Beschichtungssystem (20) aufweisend eine Auftragsvorrichtung (22) für feinpulvriges Material und eine Leitung (34), welche die vierte Öffnung (50) mit der Auftragsvorrichtung (22) für feinpulvriges Material koppelt.
Behälter (30) zur Fluidisierung von losem feinpulvrigem Material, um das feinpulvrige Material fließbar zu machen, zur Entnahme aus dem Behälter (30), wobei der Behälter (30) eine erste Öffnung (44) zum Eintritt eines Fluidisiergases oder einer Mischung von Gasen in den Behälter aufweist, eine zweite Öffnung (40), welche einen ersten Strom von Fluidisiergas oder einer Mischung von Gasen steuert, welcher aus dem Behälter (30) mit einem relativ konstanten Volumenstrom austritt, um die Fluidisierung des losen feinpulvrigen Materials, das in den Behälter eingeführt wurde, zu fördern, eine dritte Öffnung (42) zum wahlweisen Steuern eines zweiten Stromes von Fluidisiergas oder einer Mischung von Gasen, welcher aus dem Behälter (30) mit einem wahlweise variablen Volumenstrom austritt, und eine vierte Öffnung (50), durch welche fluidisiertes feinpulvriges Material aus dem Behälter (30) unter Steuerung der dritten Öffnung (42) abgezogen wird, wobei das fluidisierte feinpulvrige Material entgegengesetzt zum Austrittsvolumenstrom des zweiten Stromes von Fluidisiergas oder einer Mischung von Gasen strömt.
Behälter (30) nach Anspruch 6, ferner aufweisend eine fünfte Öffnung (35) zum Einführen von feinpulvrigem, zu fluidisierendem Material in den Behälter (30) zur Fluidisierung und Entnahme.
Behälter (30) nach Anspruch 6, ferner aufweisend eine semipermeable Membran (46) mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei die erste Öffnung (44) auf der ersten Seite vorgesehen ist, die zweite (40), dritte (42) und vierte (50) Öffnung auf der zweiten Seite vorgesehen ist, und die zweite Seite ausgelegt ist zur Aufnahme von losem, feinpulvrigem, zu fluidisierendem Material in den Behälter (30).
Behälter (30) nach Anspruch 7, ferner aufweisend ein Aufnahmerohr (48) für feinpulvriges Material mit einer fünften Öffnung, welche in einer Zone fluidisierten Pulvers im Behälter (30) liegt, wobei die vierte Öffnung (50) mit dem zweiten Ende (49) des Aufnahmerohrs (48) des feinpulvrigen Materials gekoppelt ist.
In Kombination mit dem Behälter (30) von Anspruch 6, ein Beschichtungssystem (20) aufweisend eine Auftragsvorrichtung (22) für feinpulvriges Material und eine Leitung (34), welche die vierte Öffnung (50) mit der Auftragsvorrichtung (22) für feinpulvriges Material koppelt.