DE2531815A1 - Vorrichtung zur verwirbelung und verteilung eines in einem traegergas schwebenden pulvers - Google Patents
Vorrichtung zur verwirbelung und verteilung eines in einem traegergas schwebenden pulversInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Wkickmann,
Dipl.-Ing. H. Weι ckmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN
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1) L1ETAT FRANCAIS
represente par Ie Ministre des Postes et Telecommunications
Centre National d"Etudes des Telecommunications
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Frankreich
2) DESMARQUEST & C.E.C. S.A.
99, avenue Aristide Briand, 92120 MONTROUGE, Frankreich
Vorrichtung zur Verwirbelung und Verteilung eines
in einem Trägergas schwebenden Pulvers
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verwirbelung und Verteilung eines in einem Gas schwebenden
Pulvers. Die Erfindung findet insbesondere in Pulverspritzvorrichtungen und z.B. in Spritzanordnungen Anwendung,
die einen Plasmabrenner enthalten.
In einer Vielzahl von Anwendungsfällen, in denen man ein in einem Gas schwebendes Pulver verwendet, ist es erwünscht,
eine hochgradige und homogene Verwirbelung des betreffenden Pulvers und eine gleichmäßige Verteilung des betreffenden
Pulvers zu erzielen, nachdem das betreffende Pulver verwirbelt ist. Die derzeit vorhandenen Vorrichtungen
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sind in dieser Beziehung nicht immer zufriedenstellend, da sie zum einen noch Partikelanhäufungen oder Agglomerate zurücklassen
und da sie sich zum anderen schlecht für die gleichmäßige Verteilung des Pulvers eignen, und zwar selbst dann,
wenn eine Gebrauchsvorrichtung verwendet wird, die auf Grund ihres Platzbedarfs und ihres Gewichts über Verteilerrohrleitungen
entfernt angeordnet ist, in welchen sich unvermeidlich neue Agglomerate wieder bilden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die diese hochgradige und homogene Verwirbelung
eines Pulvers zu erzielen gestattet und die den Nachteil bezüglich der erneuten Agglomerierung des verwirbelten Pulvers
vermeidet.
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Verwirbelung und Verteilung eines
in einem Trägergas schwebenden Pulvers. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen einer das genannte
Pulver aufnehmenden Eintrittsrohrleitung und einer das verwirbelte Pulver abgebenden Ausgangsrohrleitung ein Trennelement
enthält, welches die genannte Eintrittsrohrleitung in zwei Rohrleitungen unterteilt, die konvergierend in eine
Kammer münden, die mit der genannten Ausgangsrohrleitung verbunden ist.
Vorzugsweise sind die beiden Rohrleitungen durch Düsen abgeschlossen,
deren Achsen in einem Punkt konvergieren, der sich nahe der Kammerwandung befindet.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung enthält die Kammer keine Ecken; vielmehr ist sie in vorteil-
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hafter Weise kugelförmig ausgebildet.
Gemäß einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausgangsrohrleitung mit der Kammer durch eine Öffnung verbunden,
die in der Nähe der Mitte der betreffenden Kammer vorgesehen ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das
Abführrohr durch zwei Rohrleitungen bzw. Rohre gebildet, deren Enden unter einem verstellbaren Spiel kegelförmig ineinander
geschoben sind. Die betreffenden Rohre werden von einem Gas durchströmt, welches mit dem Trägergas übereinstimmt. Durch die
betreffenden Rohre wird ein Absaugsystem vom Venturityp gebildet.
An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer Schnittansicht eine Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Variante der Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 3 zeigt die Anwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung
in einer Anlage zum Verspritzen von Pulver mit Hilfe eines Plasmabrenners.
In Fig. 1 ist in einer Schnittansicht eine vorteilhafte Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Diese Vorrichtung enthält zwischen einer Eingangsrohrleitung
bzw. einem Eingangsrohr 10 und einer Ausgangsrohrleitung bzw. einem Ausgangsrohr 12 eine Trenneinrichtung 14, die das Eingangsrohr
10 in zwei Rohre bzw. Rohrleitungen 16 und 18 aufteilt, die konvergierend in eine Kammer 20 münden, welche mit
dem Ausgangsrohr 12 verbunden ist.
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Die Rohre 16 und 18 sind durch zwei Düsen 22 und 24 abgeschlossen,
deren Achsen 22! und 24' konvergierend in einem
Punkt M zusammenlaufen, der in der Kammer 20 und in der Nähe der Kammerwandung liegt.
Die Kammer 20 ist ohne Ecken oder Unebenheiten ausgestaltet;
in einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Kammer kugelförmig ausgebildet. Der Rahmen der Erfindung wird dabei jedoch
nicht verlassen, wenn man eine Kammer mit z.B. Ellipsoidform verwendet. Das Ausgangsrohr 12 ist über die Kammer mit einer
Öffnung 26 verbunden, die zwischen den kegelförmigen Enden 28 und 30 der beiden Rohre 32 und 3^ gebildet ist. Das Rohr 32 wird
an seinem Ende 35 mit einem Gas gespeist, welches mit dem Trägergas des Pulvers übereinstimmt. Die Öffnung 26, die zwischen
den beiden kegelförmigen Teilen gebildet ist, bildet damit ein Ansaugsystem vom Venturityp.
Das Rohr 32 ist in vorteilhafter Weise an einem System bzw. einer Anordnung 36 angebracht, die ihre Stellung in bezug auf
das Rohr 34 einzustellen gestattet, so daß die Abmessungen der Öffnung 26 geändert werden können.
Die Anordnung der Vorrichtung ist aus einem Block 40 hergestellt, bestehend aus zwei Teilen, die mittels eines Dichtungsringes
42 zusammengefügt sind und die durch Bolzen 44 verbunden sind. Der Block 40 kann aus Metall bestehen oder aus
einem Kunststoff oder aus einem ganz anderen Material, das z.B.
durchsichtig ist, was in diesem Falle das gute Funktionieren des betreffenden Blockes bzw. der Anlage zu beobachten und zu
kontrollieren gestattet.
Das Prinzip der Arbeitsweise der betreffenden Vorrichtung ist
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folgendes: Das unter Druck stehende Gas als Träger des Pulvers, bestehend aus einer Mischung von Partikeln, Körnchen und Agglomeraten,
kommt von einem nicht dargestellten Verteiler her, der oberhalb des Eintrittsrohres 10 angebracht ist. Die Trennvorrichtung
14 verteilt dieses Pulver und sein Trägergas in die beiden Rohre 16 und 18, die in die Kammer 20 münden, und zwar
in der Nähe des Punktes M, wo die starke und homogene Verwirbelung des Pulvers erfolgt.
Diese Verwirbelung ist zum einen durch die Wechselwirkung der beiden Trägergasstrahlen an dem Ende 6er Düsen 22 und 24 und
zum anderen durch die Kugelform der Kammer 20 entsprechend dem Ablauf folgenden Vorgangs sichergestellt: Die Pulverpartikeln,
die in der Kammer eintreffen, besitzen im Augenblick der gegenseitigen Einwirkung der beiden Strahlen in der Nähe des
Punktes M eine solche Geschwindigkeit, daß ihre kinetische Energie imstande ist, die Bindungskräfte der Körnchen oder
der Partikeln, die Agglomerate bilden, aufgehoben sind. Falls ein Agglomerat während seiner Durchquerung der Wechselwirkungszone nicht beseitigt bzw. zerstört wird, bleibt dennoch eine
große Wahrscheinlichkeit dafür übrig, daß es später vor seinem Austritt aus der Kammer 20 zerstört wird, denn die Kugelform
der Kammer überträgt auf das Agglomerat eine Wirbelbewegung, im Verlaufe welcher das betreffende Agglomerat mit anderen
Partikeln oder Agglomeraten in Kollision gelangt, die auf
unterschiedlichen Bahnen sich bewegen.
Da die Förder- bzw. Abzugszone 26 der Partikeln in der Nähe der Mitte der Kugel liegt, ergibt sich, daß je beträchtlicher
die Partikelmasse bzw. -menge und je größer die Agglomerate sind, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit der Ableitung
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sieh ,
bzw. Förderung* da/die Zentrifugalkraft der Agglomerate zur Mitte hin verhindert. Demgemäß vergrößert sich die Verweilzeit der Agglomerate in der Kammer 20 mit ihrer Masse, was zur Erhöhung der Anzahl ihrer Kollision und damit zur Erhöhung der Wahrscheinlichkeit ihrer Zerstörung beiträgt. In dem mittleren Teil der Kammer 20 bildet sieh daher eine bevorzugte Zone aus, in der das Pulver einen hohen Verwirbelungsgrad bei einem sehr hohen Anteil an Eirizelkörnchen in einer homogenen Suspension in dem Trägergas enthält.
bzw. Förderung* da/die Zentrifugalkraft der Agglomerate zur Mitte hin verhindert. Demgemäß vergrößert sich die Verweilzeit der Agglomerate in der Kammer 20 mit ihrer Masse, was zur Erhöhung der Anzahl ihrer Kollision und damit zur Erhöhung der Wahrscheinlichkeit ihrer Zerstörung beiträgt. In dem mittleren Teil der Kammer 20 bildet sieh daher eine bevorzugte Zone aus, in der das Pulver einen hohen Verwirbelungsgrad bei einem sehr hohen Anteil an Eirizelkörnchen in einer homogenen Suspension in dem Trägergas enthält.
Die zweite Funktion der Vorrichtung, die die gleichmäßige Verteilung
des verwirbelten Pulvers ermöglicht, wird durch das Ansaugsystem erzielt, welches in der Nähe der Mitte der Kammer
20 vorgesehen ist* Erreicht wird die betreffende Funktion
in folgender Weise:
Die verwirbelten Partikeln, die in einer homogenen Suspension in der mittleren Zone der Kammer vorhanden sind, werden gleichmäßig
durch den Unterdruck angesaugt, der durch die Zirkulation des Gases in den Rohren 32 und 34 hervorgerufen wird. Das Gas
wird dann über die kegelförmigen Teile 28 und 30 hinweggeführt,
sodann in das Ausgangsrohr 34 hinein und bis zu den Gebrauchsvorrichtungen hin, die über dem Ausgangsrohr 12 angebracht sind.
Diese Einrichtungen zur Verteilung von Pulver sind insbesondere für die Vornahme einer einfachen Regulierung geeignet, und zwar
durch Verändern der Entfernung bzw. des Zwischenraums zwischen den kegelförmigen Teilen 28 und 30, und zwar beispielsweise
mittels einer Regeleinrichtung 36, die die Stellung des Rohres 32 in bezug auf das Rohr 34 einzustellen gestattet.
Diese Änderung des Ausstoßes bzw. der Förderung bringt neben ihrer Einfachheit den Vorteil mit sich, daß eine unpassende
Pulverakkumulation in der Kammer gänzlich vermieden ist und daß die Weiterleitung der vorgeschriebenen Pulverdosis in ihrer
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Beständigkeit zu einer Aufnahmeeinrichtung hin ermöglicht ist.
Der Abzug der Strahlen in Höhe der Düsen 22 und 24 sowie die Abführung des verwirbelten Pulvers in der mittleren Zone der
Kammer bringt zusätzlich zu den schon hervorgehobenen Vorteilen den Vorteil mit sich, daß ein Dämpfersystem gebildet ist, welches
in der Unterdrückung von ruckartigen Vorgängen in der Pulverdosis besonders wirksam ist; ein derartiger ruckweiser Vorgang
kann von dem System vor der Verwirbelung herkommen, wie durch Druckänderungen des Trägergases. In Fig. 2a und 2b ist eine
Variante der Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Rohre der Trennvorrichtung
als mit dem Kammerkörper zusammenhängender Teil ausgebildet. Gemäß Fig. 2a ist das Zuführ- bzw. Eintrittsrohr 50
in zwei Kanäle 52 und 54 aufgeteilt, die durch Ausbildung eines
Nuts 56 in dem Körper 58 der Vorrichtung erhalten wird. Diese Nut ist mit einer Trennwand 60 in Höhe der beiden Rohre bzw.
Durchgänge 62 und 64 versperrt, die in dem Block 58 gebohrt sind und die in den kugelförmigen Hohlraum 66 an irgendeinem
Punkt münden. In Fig. 2b ist in einer Schnittansicht die Vorrichtung gemäß Fig. 2a in der Schnittebene a gezeigt, wobei
insbesondere der Bohrer 68 dargestellt ist, der die Bohrung 64 zu bearbeiten gestattet. Eine Dichtung 70 gewährleistet die Abdichtung
zwischen den beiden Teilen der Vorrichtung in Höhe der Ebene der Dichtung 72.
Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist die gleiche wie die der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform; ein Unterschied
besteht jedoch darin, daß die Trennvorrichtung hier als mit dem Körper 58 der Vorrichtung zusammenhängender Teil ausgebildet
ist, wodurch diese Vorrichtung kompakter wird.
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Es sei bemerkt, daß selbstverständlich ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken die Form und die Anordnung der verschiedenen
Kanäle geändert werden kann, die das Pulver in dem Augenblick anbieten, in dem man stets eine Trennvorrichtung mit einer
Kammer verbunden hat.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann mit einer sehr ■ .
großen Anzahl von verschiedenen, in Suspension vorliegenden Pulvern in einem Gas betrieben werden, welches von irgendeiner
Art sein kann. Zur Erläuterung und in keiner Weise eine Beschränkung mit sich bringend seien Keramikpulver, Aluminiumpulver,
Chromoxidpulver, Berylliumoxidpulver, Metallpulver, wie Kupferpulver, Wolframpulver oder Chrom-Nickel-Legierungspulver
oder außerdem Karbid- bzw. Hartmetallpulver erwähnt. Das Trägergas kann z.B. Stickstoff, Argon, Wasserstoff, etc.
sein.
Die Anwendungsfälle der Verwirbelungsvorrichtung gemäß der
Erfindung sind in gleicher Weise sehr unterschiedlich und betreffen die Abgabe bzw. das Verspritzen von Pulver für Überzüge,
für elektronische Zwecke, für die Kunststoffindustrie oder für kosmetische Zwecke oder sogar für pharmazeutische
Zwecke.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Anwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer Pulverspritzanlage
gezeigt, in der mit Hilfe eines Plasmabrenners gearbeitet wird. Es sei bemerkt, daß die Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel
nicht beschränkt ist. Gemäß Fig. 3 trägt die Vorrichtung gemäß der Erfindung das Bezugszeichen 80. Sie wird auf ihrer
Eintrittsseite von einem herkömmlichen Verteiler 82 gespeist,
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der an einer Pulverquelle 84 und an einem Trägergas-Vorratsbehälter
86 angeschlossen ist. Der Ausgang des Verteilers 82 1st mit dem Eingang 88 der Vorrichtung 80 gemäß der Erfindung
verbunden. Dieser Eingang 88 ist seinerseits mit einer Trennvorrichtung 90 verbunden. Der Ausgang des Gasvorratsbehälters
ist in gleicher Weise bzw. parallel mit dem Eingang 92 des Ansaugsystems vom Venturityp der Vorrichtung 80 gemäß der Erfindung
verbunden. Auf diese Weise erhält man am Ausgang,94 das verwirbelte Pulver, welches durch das Rohr 96 in den
Plasmabrenner 100 eingespritzt bzw. eingeführt wird. Dieser Plasmabrenner enthält in herkömmlicher Weise eine Kathode 102,
die am Minuspol einer Spannungsquelle 104 angeschlossen ist, und eine Anode 106, die am Pluspol angeschlossen ist. Die Anode
wird durch einen Kühlfluidumlauf 108 gekühlt. Der Plasmabrenner wird mit einem Gas von einer Rohrleitung 110 her gespeist, die
an einem Gasvorratsbehälter 112 angeschlossen ist. Das durch die Vorrichtung 80 gemäß der Erfindung verwirbelte Pulver wird in den
von der Flamme im Betrieb abgegebenen Strahl 114 eingeführt.
Bei einer derartigen Anwendung verbessert die Verwirbelungsvorrichtung
gemäß der Erfindung die Eigenschaften des Verteilers 82 in folgender Weise:
Erweiterung des Anwendungsbereichs des Verteilers auf sehr feine Pulver in der Größenordnung von Mikrometer oder in einer
unter Mikrometer liegenden Größenordnung; Beseitigung eines großen Teiles vonAgglomeraten, die oftmals
in Pulvern vorhanden sind, welche mit den meisten herkömmlichen Verteilern verteilt werden;
Erzielung einer stärkeren und homogeneren Verwirbelung des Pulvers;
Vermeidung der Rückwirkung einer ruckartigen Verteilung von Pulvern, die insbesondere in Verbindung mit bestimmten Ver-
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teilern zahlreich auftreten, auf die Ebene der Auf nähme vorrichtungjhißr
des Plasmabrenners;
Abbau des Risikos der Ausbildung von großen Aggtomeraten zwischen
der Verwirbelungszone 82 und der Arbeitszone 114, um die Länge sehr kurz zu machen, die für die Rohrleitung bzw. den Kanal 94
vorgesehen sein kann, und zwar unter Berücksichtigung des verminderten Raumbedarfs der Vorrichtung 80.
Überdies bringt die Erfindung keine Störung der Verteilervorrichtung
82 mit sich, die am Kopfende von Anlagen angeordnet ist.
Es dürfte somit einzusehen sein, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung sich durch einen sehr einfachen Betrieb auszeichnet,
was in Verbindung mit der Tatsache, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung kein bewegliches Organ enthält, das dazu führt,
daß bei der Erfindung eine sehr große Zuverlässigkeit gewährleistet ist. Der Abbau und der erneute Anbau der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist sehr einfach. Es ist kein Risiko der Verunreinigung des Pulvers vorhanden. Der Gestehungspreis der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist niedrig, und die betreffende Vorrichtung kann mit einem bekannten kompletten Aufnahmesystem
für verwirbeltes Pulver verwendet werden.
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Claims (6)
- Patentansprüchef1. Vorrichtung zur Verwirbelung und Verteilung eines in einem Trägergas schwebenden Pulvers, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Eintrittsrohr (10), welches das genannte Pulver aufnimmt, und einem Austrittsrohr (12), welches das verwirbelte Pulver abgibt, eine Trennvorrichtung (14) vorgesehen ist, die das Eintrittsrohr (10) in zwei Rohre (16, 18) aufteilt, welche konvergierend in eine Kammer (20) einmünden, welche mit dem Austrittsrohr (12) verbunden ist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden genannten Rohre (16, 18) durch Düsen (22, 24) abgeschlossen sind, deren Achsen (22·, 24') konvergierend in einem Punkt zusammenlaufen, der nahe der Umfangwand der genannten Kammer (20) liegt.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Kammer (20) kugelförmig ist.
- 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsrohr (12) mit der Kammer (20) über eine Öffnung (26) verbunden ist, die in der Nähe der Mitte der betreffenden Kammer (20) vorgesehen ist.
- 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Förderrohr (34, 35) vorgesehen ist, welches aus zwei Rohren (34, 35) gebildet ist, deren kegelförmig ausgebildete Enden unter einem einstellbaren Spiel ineinander greifen, und daß diese Rohre (34, 35) unter Bildung eines Ansaugsystems vom Venturityp mit einem Trägergas gespeist sind.509885/1001
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden genannten Rohre (34-, 35) an Einstelleinrichtungen (36) derart angebracht ist, daß die Stellung dieses Rohres (35) in bezug auf das andere .Rohr (3^) verstellbar ist.509885/1001
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