DE2627384A1

DE2627384A1 - Vorrichtung zum zerstaeuben von brennbarem pulver in einem sauerstoffhaltigen gasfoermigen traeger

Info

Publication number: DE2627384A1
Application number: DE19762627384
Authority: DE
Inventors: Hermann Stegmaier; Uwe Dipl Chem Dr Wichmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1977-12-22
Also published as: DE2627384C3; FR2354823A1; IT1080652B; SE7705437L; DE2627384B2

Description

BOSCH-SIEMENS HAUSGERÄTE GMBH 7928 Giengen, den 16.6.1976 Stuttgart Robert-Bosch-Straße

Unser Zeichen: TZP 76/436 Wi/Sh

Vorrichtung zum Zerstäuben von brennbarem Pulver in einem säuerstoffhaltigen, gasförmigen Träger

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerstäuben von brennbarem Pulver in einem säuerstoffhaltigen, gasförmigen Träger, wie atmosphärischer Luft oder dgl., insbesondere für elektrostatische Pulverbeschichtung in Pulver-Lackieranlagen, in welcher das mit hoher Konzentration herangeförderte Pulver einer eine EÜndfähige Phase seiner Konzentration durchlaufenden Vermischung mit dem Träger unterworfen ist.

Bei bekannten Vorrichtungen der genannten Art besteht die Gefahr, daß es infolge statischer Aufladung und starkem Potentialgefälle su eloktrifichen Entladungen mit Funkenüberschlag kommt. Findet ein derartiger Funkenüberschlag mit der notwendigen Zündenergie im Bereich der zündfähigen Konzentration des Pulver-Gasgemisches statt, so kommt es zu ,einer Staubexplosion, welche mit ihren oft verhehrenden Folgen eine erhebliche Gefahr für Personen und technische Anlagen darstellt. Auch wenn die Staubexplosion selbst

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relativ harmlos verlaufen sollte, so kann sie doch Ursache zum Ausbruch eines Brandes mit unabsehbaren Folgen sein.

Die Gefahr des Funkenüberschlages ist insbesondere dann sehr groß, wenn - wie es bei der elektrostatischen Pulverbeschichtung in Pulver-Lackieranlagen der Fall ist - die Zerstäubung des Pulvers in einem starken elektrostatischen Feld erfolgt. Aus diesem Grunde stellen mit derartigen Vorrichtungen ausgestattete Anlagen ein erhebliches Gefahrenrisiko dar, welches nur durch kostspielige Sicherheitseinrichtungen und dauernde Überwachung vermindert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die sich bei den Vorrichtungen der eingangs näher beschriebenen Art ergebenden Nachteile zu vermeiden und die aus einem Funkenüberschlag infolge statischer Aufladung resultierenden Gefahren zu verringern, wenn nicht gar ganz auszuschalten und zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Vorrichtung von einem die räumliche Ausdehnung der zündfähigen Phase einschließenden Faraday'sehen Käfig umgeben ist.

Mit Hilfe des erfindungsgemäß die räumliche Ausdehnung der zündfähigen Phase einschließenden Faraday'sehen Käfigs ist es auf einfache Weise möglich, die sich bei derartigen Vorrichtungen durch elektrische Entladung ergebende Explosionsgefahr im Bereich des pulverversprühenden Aggregats zu beseitigen und auf diese Weise kostspielige Kontroll- und Sicherheitseinrichtungen einzusparen.

Es sind zwar auch schon Pulverbeschichtungs-Vorrichtungen bekannt, bei denen als Faraday'scher Käfig wirkende Doppel-Sprühscheiben oder auch als Hohlkörper ausgebildete Sprühscheiben verwendet werden. Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird aber

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die auf dem Prinzip des Faraday'sehen Käfigs beruhende Wirkung keineswegs zur Beseitigung der sich aus einem Funkenüberschlag ergebenden Gefahren genutzt, denn diese Sprühscheiben sind durchweg mit von ihrem Rand gebildeten oder daran sitzenden Düsen versehen, welche die Pulverkonzentration ausgerechnet in dem Bereich auf ein gefährliches Maß erhöhen, in dem durch die Spitzenwirkung des Randes die ideale Voraussetzung und daher die größte Wahrscheinlichkeit für einen Funkenüberschlag gegeben ist.

Bei einer mit einer Pulver-Sprühscheibe ausgestatteten Vorrichtung der genannten Art ist daher nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen, daß die Pulver-Sprühscheibe mit einem die größte räumliche Ausdehnung der zündfähigen Phase einschließenden Faraday'sehen Käfig kombiniert ist.

Hierdurch ergibt sich für mit Pulver-Sprühscheiben ausgerüstete Vorrichtungen eine besonders einfache und sichere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe.

Bei einer wenigstens annähernd kreisrunden Pulver-Sprühscheibe, deren Radius größer ist, als die radiale Ausdehnung der zündfähigen Phase wird eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens darin gesehen, daß der Faraday'sehe Käfig außerhalb des kritischen Radius am Umfang der Scheibe sitzt.

Weitere in den Ansprüchen genannte vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand von fünf verschiedenen,in der Zeichnung vereinfacht als Raumbild dargestellten Ausführunc'sbeispielen in Form von Pulver-Sprühscheiben bzwv einer Pulver-Sprühpistole für elektrostatische Pulverbeschichtung in Pulver-Lackieranlagen erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine von einem Faraday'sehen Käfig in Form eines zylindrischen Drahtkorbes umgebene kreisförmige Pulver-Sprühscheibe,

Fig. 2 und Fig. 3 ebenfalls je eine kreisförmige Pulver-Sprühscheibe mit einem nahe deren Rand sitzenden, korbartigen Faraday'sehen Käfig, der im Falle nach Fig. 3 mit radial nach außen stehenden Spitzen besetzt ist,

Fig. 4 eine von einer parallelen und koaxialen Kreisscheibe abgedeckte Pulver-Sprühscheibe mit zwischen beiden Scheiben angeordnetem Faraday'sehen Käfig und

Fig. 5 eine Pulver-Sprühpistole mit einem deren Mündung umgebenen Faraday'sehen Käfig in Form eines Drahtkorbes mit kegelstumpfartigen Umrissen.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit 10 eine kreisförmige Pulver-Sprühscheibe bezeichnet, welche in bekannter Weise in horizontaler Ebene um eine senkrechte Achse drehbar angeordnet ist, Der Antrieb der Pulver-Sprühscheibe erfolgt über eine nach oben weisende Hohlwelle 11, in deren Innern ein Rohr 12 koaxial angeordnet ist. Durch dieses Rohr 12 wird über eine Zuführungsleitung 13 das zu versprühende Pulver in das Innere der Hohlv/elle 11 geleitet. In deren unterem Endabschnitt befinden sich Öffnungen 14, welche dicht oberhalb der Ebene der Sprühscheibe 10 sitzen und als Austrittsöffnungen für das zu versprühende Pulver dienen.

Die Pulver-Sprühscheibe 10 ist von einem Faraday'sehen Käfig 15 in Form eines Drahtkorbes mit kreiszylindrischen Umrissen umgeben. Dieser aus Metallstäben 16 gebildete Drahtkorb ist koaxial zur Hohlwelle 11 angeordnet und an seinen Enden mit speichenartig verlaufenden Drahtstäben versehen, welche Boden und Decke des Faraday'sehen Käfigs bilden. Über seine die Decke

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bildenden radialen Drahtstäbe 16 ist der Faraday'sehe Käfig 15 mit der Hohlwelle 11 derart verbunden, daß die Pulver-Sprühscheibe 10 im Abstand oberhalb seines Bodens liegt. Der dermaßen mit der Hohlwelle 11 verbundene Faraday'sehe Käfig 15 dreht sich also bei rotierender Pulver-Sprühscheibe 10 in der gleichen Winkelgeschwindigkeit mit dieser und der Hohlwelle 11 mit.

Abweichend von dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann aber auch vorgesehen sein, daß der Faraday'sehe Käfig 15 während des Betriebes der Pulver-Sprühscheibe 10 feststeht .

Die Abmessungen des Faraday'sehen Käfigs 15 nach Fig. 1 sind so bemessen, daß dessen Elemente die räumliche Ausdehnung der zündfähigen Phase des aus den Austrittsöffnungen 14 austretenden und sich aufgrund der Rotation der Pulver-Sprühscheibe 10 verteilenden Pulvers einschließen. Während des Betriebes steht der Faraday'sehe Käfig 15 bei diesem Ausführungsbeispiel entweder unter der gleichen Hochspannung wie die Pulver-Sprühscheibe 10 oder aber unter einer abhängig regelbaren Spannung. Diese kann jedoch nur unter Berücksichtigung des Abstandes des Faraday'sehen Käfigs 15 vom Rand der Pulver-Sprühscheibe 10 variiert werden, damit zwischen der Pulver-Sprühscheibe 10 und dem Faraday'sehen Käfig 15 mit Sicherheit kein Funkenüberschlag in dessen Innern erfolgen kann.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist eine Pulver-Sprühscheibe 17 mit einem Faraday'sehen Käfig 18 kombiniert, welcher ebenfalls in Form eines Zylinderabschnitts drahtkorbartig ausgebildet ist. Mit seinen etwa entlang von Mantellinien des Zylinders verlaufenden Drahtstäben sitzt der Faraday'sehe Käfig 18 auf einem randnahen Abschnitt der Pulver-Sprühscheibe auf. In diesem Falle muß die Pulver-Sprühscheibe 17 aus einem

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guten elektrischen Leiter, beispielsweise aus Metall bestehen. Der Antrieb und die Pulverzufuhr geschieht hierbei analog zu der Einrichtung nach Fig. 1 über einer Hohlwelle 11, das dazu koaxiale Rohr 12, die Zuführungsleitung 13 und die Austritts-Öffnüngen 14.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Radius der kreisrunden Pulver-Sprühscheibe 17 größer als die während des Betriebes auftretende größte radiale Ausdehnung der zündfähigen Phase des aus den Austrittsöffnungen 14 austretenden Pulvers, damit auch unter ungünstigen Bedingungen keine zündfähige Phase des Pulver-Luft-Gemisches außerhalb des Faraday'sehen Käfigs auftreten kann.

Das Ausführungsbeispiel der Pulver-Sprühscheibe 17' nach Fig. unterscheidet sich von dem in der Fig. 2 dargestellten lediglich dadurch, daß an den entlang seinen Hantellinien verlaufenden Stäben des zylindrischen Faraday'sehen Käfigs 18' radial nach außen weisende Spitzen 19 angeordnet sind, mit deren Hilfe eine Koronawirkung erzeugt wird. Diese Spitzen 19 tragen dazu bei, die statische Aufladung des von der Pulver-Sprühscheibe 17' versprühten Pulvers im elektrostatischen Feld zu verbessern.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Pulver-Sprühscheibe 10' ist in paralleler Ebene hierzu oberhalb von dieser eine ebenfalls kreisförmige Scheibe 20 mit einer deren Durchmesser entsprechenden Durchmesser angeordnet. Zwischen der Scheibe 20 und der Pulvor-Sprühscheibe 10 ist ein System von entlang von Mantellinien eines Zylinders verlaufenden Stäben 21 angeordnet, welche untereinander durch einen dem Umfang entsprechenden Ring 22 verbunden sind. Zusammen mit der entweder aus Metall ode.r wenigstens aus einem metallisierten Werkstoff gefertigten Scheibe 20 und der ebenfalls mit guten elektrischen Leiteigenschaften ausgebildeten Pulver-Sprühscheibe 10' bilden diese

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Stäbe 21 und der Ring 22 einen Faraday'sehen Käfig 23. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel geschieht die Pulverzufuhr und der Antrieb über eine Hohlwelle 11, ein hierzu koaxiales Rohr 12 und eine Zuführungsleitung 13 sowie durch Austrittsöffnungen 14.

Als letztes Ausführungsbeispiel ist schließlich in Fig. 5 eine Pulver-Sprühpistole 24 dargestellt, deren mit einer Elektrode 25 versehene Mündung von einem Faraday'sehen Käfig 26 umgeben ist, welcher die Form eines aus Drahtstäben gebildeten Umrisses eines Kegelstumpfes aufweist.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es notwendig, die Pulverzufuhr und Pulverdcsierung so zu gestalten, daß bei Stillstand der Sprühacheiben ein Nachfließen von Pulver durch das Rohr 1ί£ üfcd die Zuführungsleitung 13 unter allen Umständen unterbunden wird, da sonst bei Wiederanlauf der Anlage an der Scheibe eine extrem hohe Pulverkonzentration entstehen würde, v/elche eine beträchtliche Vergrößerung der räumlichen Ausdehnung der zündfähigen Phase des Pulver-Gasgemisches zur Folge hätte. Die Fördermenge des Pulvers muß darüberhinaus durch eine Steuereinrichtung derart begrenzt werden, daß während des Betriebes an keiner Stelle außerhalb des Faraday'sehen Käfigs eine Konzentration des Pulverluftgemisches auftreten kann, welches eine zündfähige Phase darstellen könnte.

Abweichend von den dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen doc Faraday'sehen Käfigs in Form eines Drahtkorbes kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, daß dieser wenigstens abschnittsweise aus einem Drahtgeflecht gebildet ist. Hierbei ist allerdings für eine genügend große Maschenweite des Drahtgeflechtes zu sorgen, damit das Pulver ungehindert aus dem Faraday'sehen Käfig austreten kann.

5 Figuren

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9 Ansprüche

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Ansprüche

Iy Vorrichtung zum Zerstäuben von brennbarem Pulver in einem säuerstoffhaltigen gasförmigen Träger, wie atmosphärischer Luft oder dgl., insbesondere für elektrostatische Pulverbeschichtung in Pulver-Lackieranlagen, in welcher das mit hoher Konzentration herangeförderte Pulver einer eine zündfähige Phase seiner Konzentration durchlaufenden Vermischung mit dem Träger unterworfen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung von einem die räumliche Ausdehnung der zündfähigen Phase einschließenden Faraday'sehen Käfig (15,18,26) umgeben ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit wenigstens einer Pulver-Sprühscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulver-Sprühscheibe (10) mit einem die größte räumliche Ausdehnung der zündfähigen Phase einschließenden Faraday'sehen Käfig (15) kombiniert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, mit einer wenigstens annähernd kreisrunden Pulver-Sprühscheibe, deren Radius größer als die größte radiale Ausdehnung der zündfähigen Phase ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Faraday'sehe Käfig (18) außerhalb des kritischen Radius am Umfang der Scheibe (17) sitzt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faraday'sehe Käfig (23) zwischen wenigstens zwei Scheiben (10',2O) angeordnet ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (10,10', 17,17' und 20) aus elektrisch leitendem Werkstoff bestehen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit wenigstens einer Pulver-Sprühdüse, insbesondere einer Pulver-Sprühpistole, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse von einem Faraday'sehen Käfig (26) umgeben ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Faraday'sehe Käfig (26) eine wenigstens annähernd konische Form hat, deren Durchmesser sich mit zunehmendem Abstand von der Sprühdüse vergrößert.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faraday'sehe Käfig (18) mit nach außen weisenden, spits zulaufenden Vorsprüngen (19) ausgestattet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine die Fördermenge des Pulvers begrenzenden Steuereinrichtung.

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