DE2627384C3

DE2627384C3 - Vorrichtung zum Zerstäuben von brennbarem Pulver in einem sauerstoffhaltigen gasförmigen Träger

Info

Publication number: DE2627384C3
Application number: DE19762627384
Authority: DE
Inventors: Hermann 7071 Boebingen Stegmaier; Uwe Dipl.-Chem. Dr. 7928 Giengen Wichmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1979-02-22
Also published as: FR2354823A1; DE2627384A1; DE2627384B2; IT1080652B; SE7705437L

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerstäuben von brennbarem Pulver in einem sauerstoffhaltigen, gasförmigen Träger, wie atmosphärischer Luft, 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.

Bei bekannten Vorrichtungen der genannten Art besteht die Gefahr, daß es infolge statischer Aufladung und starkem Potentialgefälle zu elektrischen 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 relativ harmlos verlaufen sollte, so kann sie doch Ursache zum Ausbruch eines Brandes mit unabsehbaren Folgen sein. Die Gefahr des Funkenüberschlags 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

ίο 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

is 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.

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

Mit Hilfe des erfindungsgemäß die räumliche

2^ri Ausdehnung der zündfähigen Phase einschließenden Faraday'schen Käfigs ist es auf einfache Weife möglich, die sich bei derartigen Vorrichtungen durch elektrische Entladung ergebende Explosionsgefahr im Bereich des pulverversprühenden Aggregats zu beseitigen und auf

in diese Weise kostspielige Kontroll- und Sicherheitseinrichtungen einzusparen.

Es sind zwar auch schon Pulverbeschichtungs-Vorrichiungen bekannt, bei denen als Faraday'schen Käfig wirkende Doppel-Sprühscheiben oder auch als Hohlkörper ausgebildete Sprühscheiben verwendet werden. Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird aber die auf dem Prinzip des Faraday'schen 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 Vorausset-

A-) zung 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

w Erfindung vorgesehen, daß die Pulver-Sprühscheibe mit einem die größte räumliche Ausdehnung der zündfähigen Phase einschließenden Faraday'schen Käfig kombiniert ist.
Hierdurch ergibt sich für mit Pulver-Sprühscheiben

v> 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'sche Käfig außerhalb des kritischen Radius am Umfang der Scheibe sitzt.
Weitere in den Ansprüchen genannte vorteilhafte

<j5 Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand von fünf verschiedenen, in der Zeichnung vereinfacht als Raumbild dargestellten Ausführungsbeispielen in Form von Pulver-Sprühschei-

ben bzw. einer Pulver-Sprühpistole für elektrostatische i'ulverbeschichtung in Pulver-Lackieranlagen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine von einem Faraday'schen 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'schen 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'schen Käfig und

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

Bei dem in der F i g. 1 dargestellen Ausfüiirungsbeispiel 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 10 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 Hohlwelle 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 30 ist von einem Faraday'schen Käfig 15 in Form eines Drahtkorbes mit kreiszylindrischen Umrissen umgeben. Dieser aus Metalistäben 16 gebildete Drahtkorb ist koaxial zur Hohlwelle 11 angeordnet und an seinen Enden mit speichenartig verlaufenden Drahtstäben versehen, welche Boden und Decke des Faraday'schen Käfigs bilden. Über seine die Decke bildenden radialen Drahtstäbe 16 ist der Faraday'sche Käfig 15 mit der Hohlwelle 11 derart verbunden, daß die Pulver-Sprühscheibe 10 im Abstand oberhalb seines Bodens iicgt. Der dermaßen mit der Hohlwelle 11 verbundene Faraday'sche 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 F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann aber auch vorgesehen sein, daß der Faraday'sche Käfig 15 während des Betriebes der Pulver-Sprühscheibe 10 feststeht.

Die Abmessungen des Faraday'schen Käfigs 15 nach F i g. 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'sche 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'schen Käfigs 15 vom Rand der Pulver-Sprühscheibe 10 variiert werden, damit zwischen der Pulver-Sprühscheibe 10 und dem Faraday'schen Käfig 15 mit Sicherheit kein Fünkenüberschlag in dessen Innern erfolgen kann.

In dem Ausführungsbeispiei nach F i g. 2 ist eine Pulver-Sprühscheibe 17 mit einem Faraday'schen Käfig 18 kombiniert, welcher ebenfalls in Form eines Zylinderabschnitts drahtkorbartig ausgebildet ist Mit seinen etwa entlang von Mantellinien des Zylinders verlaufenden Drahtstäben sitzt der Taraday'sche Käfig 18 auf einem randnahen Abschnitt der Pulver-Sprühscheibe 17 auf. In diesem Falle muß die Pulver-Sprühscheibe 17 aus einem guten elektrischen Leiter, beispielsweise aus Metall bestehen. Der Anirieb und die Pulverzufuhr geschieht hierbei analog zu der Einrich-

lu tung nach Fig. 1 über einer Hohlwelle 11, das dazu koaxiale Rohr 12, die Zuführungsleitung 13 und die Austrittsöffnungen 14.

Bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Radius der kreisrunden Pulver-Sprühscheibe 17

η 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

2(i des Faraday'schen Käfigs auftreten kann.

Das Ausführungsbeispiel der Pulver-Sprühscheibe 17' nach F i g. 3 unterscheidet sich von dem in der F i g. 2 dargestellten lediglich dadurch, daß an den entlang seinen Mantellinien verlaufenden Stäben des zylindri-

j, sehen Faraday'schen 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 elek-

iii trostatischen Feld zu verbessern.

Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Pulver-Sprühscheibe 10' ist in parailcicr Ebene hierzu oberhalb von dieser eine ebenfalls kreisförmige Scheibe 20 mit einer deren Durchmesser entsprechen-

ji den Durchmesser angeordnet Zwischen der Scheibe 20 und der Pulver-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

in sind. Zusammen mit der entweder aus Metall oder wenigstens aus einem metallisierten Werkstoff gefertigten Scheibe 20 und der ebenfalls mit guten elektrischen Leiteigenschaften ausgebildeten Pulver-Sprühscheibe 10' bilden diese Stäbe 21 und der Ring 22 einen

■ι) Faraday'schen Käfig 23. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel geschieht die Pulverzufuhr und der Antrieb über eine Hohlwelle 11, ein hierzu koaxiales Rohr 12 und eine Zuführleitung 13 sowie durch Austrittsöffnungen 14.
Als letztes Ausführungsbeispiel ist schließlich in

¹M F i g. 5 eine Pulver-Sprühpistole 24 dargestellt, deren mit einer Elektrode 25 versehene Mündung von einem Faraday'schen Käfig 26 umgeben ist, welcher die Form eines aus Drahtstäben gebildeten Umrisses eines Kegelstumpfes aufweist

« Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es notwendig, die P'ulverzufuhr und Pulverdosierung so zu gestalten, daß bei Stillstand der Sprühscheiben ein Nachfließen von Pulver durch das Rohr 12 und die Zuführungsleitung 13 unter allen Umständen unterbun-

ho den wird, da sonst bei Wiederanlauf der Anlage an der Scheibe eine extrem hohe Pulverkonzentration entstehen würde, welche eine beträchtliche Vergrößerung der raumzellen Ausdehnung der zündfähigen Phase des Pulver-Gasgemisches zur Folge hätte. Die Fördermen-

o^r> ge des Pulvers muß darüber hinaui durch eine Steuereinrichtung derart begrenzt werden, daß während des Betriebes an keiner Stelle außerhalb des Faraday'schen Käfigs eine Konzentration des Pulver-

luftgemisches auftreten kann, welches eine zündfähige Phase darstellen könnte.

Abweichend von den dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen des Faraday'schen 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, ciaT.it das Pulver ungehin-■> dert aus dem Faraday'schen Käfig austreten kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zerstäuben von brennbarem Pulver in einem sauerstoffhaltigen gasförmigen Träger, wie atmosphärischer Luft, insbesondere für elektrostatische Pulverbeschichtung in Pulver-Lakkieranlagen, 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 zum Verhindern eines Funkenüberschlags im Bereich zündfähiger Pulverkonzentration von einem die räumliche Ausdehnung der zündfähigen Phase einschließenden Faraday'schen Käfig (15, 18, 26) umgeben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit wenigstens einev Pulver-Sprühscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulver-Sprühscheibe (10) mit einem die größte räumliche Ausdehnung der zündfähigen Phase einschließenden Faraday'schen 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'sche Käfig (18) außerhalb des kritischen Radius am Umfang der Scheibe (17) sitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faraday'sche Käfig (23) zwischen wenigstens zwei Scheiben (10', 20) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Ansprach 1, mit wenigstens einer Pulver-Sprühdüse, insbesondere einer Pulver-Sprühpistole, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse (25) von dem Faraday'schen Käfig (26) mit konischer Form und sich mit zunehmendem Abstand von der Sprühdüse vergrößerndem Durchmesser umgeben ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faraday'sche Käfig (18) mit nach außen weisenden, spitz zulaufenden Vorsprüngen (19) ausgestattet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine die Fördermenge des Pulvers begrenzenden Steuereinrichtung.