DE3639139C2

DE3639139C2 -

Info

Publication number: DE3639139C2
Application number: DE3639139A
Authority: DE
Inventors: Hardy P. Dr.Sc.Techn. Huetten Ch Weiss
Original assignee: Praezisions Werkzeuge AG
Current assignee: Elpatronic AG
Priority date: 1986-11-15
Filing date: 1986-11-15
Publication date: 1990-01-25
Also published as: ES2029679T3; EP0268126B2; JP2651165B2; EP0268126A1; ES2029679T5; JPS63229171A; US5018910A; EP0268126B1; DE3639139A1; GR3003650T3; DE3776282D1; ATE71859T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausgabe von Pulver an einer Pulverbeschichtungsanlage, bei dem das Pulver über eine Speiseleitung von einer Eingabe einer Mischkammer zugeführt wird, indem entlang der Speiseleitung durch einen beschleunigten Gasstrahl in der Mischkammer ein gegen die Kammer gerichtetes Druckgefälle erzeugt wird und danach durch Verzögerung des Pulver-/Gasstroms der statische Druck eingangs einer Förderleitung hin zu einer Beschichtungs anordnung wieder angehoben wird, um das Pulver vornehmlich aufgrund einer statischen Druckdifferenz zwischen dem ange hobenen Druck und dem Umgebungsdruck durch die Förderleitung zu fördern. Ferner ist die Erfindung auf eine nach dem vor genannten Verfahren arbeitende Pulverbeschichtungsanlage gerichtet.

Zur Beschichtung von Oberflächen mit Kunststoff können prinzipiell zwei Verfahren eingesetzt werden. Im ersten Fall liegt der Kunststoff in gelöster Form vor. Die Lösung wird auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen und das Lösungsmittel anschließend verdampft. Im zweiten Fall wird feinstes Kunststoff-Pulver, meistens elektrostatisch unterstützt, auf eine Oberfläche aufgebracht und anschlie ßend durch Wärmeeinwirkung zum Schmelzen gebracht. Dadurch entsteht eine auf der Oberfläche haftende Kunststoff-Schicht.

Die Erfindung befaßt sich ausschließlich mit dem letzt genannten Verfahren. Bei einem solchen Verfahren besteht immer wieder die Schwierigkeit, das Kunststoff-Pulver gleich mäßig auf die zu beschichtende Oberfläche aufzubringen, wozu primär eine gleichmäßige Förderung des Pulvers erfor derlich ist. Das Pulver kann, schwerkraftgetrieben, nicht über längere Strecken gefördert werden. Insbesondere um es auf horizontalen oder mindestens nicht nur vertikalen Strecken fördern zu können, ist eine pneumatische Förderung mit einem Fördergas notwendig. Im speziellen bezieht sich die Erfindung auf eine Beschichtungstechnik, bei der relativ lange Förderwege zwischen einem Pulverbehälter und einer Beschichtungsanordnung überwunden werden müssen.

Bei kontinuierlicher pneumatischer Förderung sind der Gut beladung im Förderstrom, insbesondere bei langen Förder strecken, enge Grenzen gesetzt. Bei der eingangs genannten bekannten Anlage (DE-A-22 52 474) soll die pro Zeiteinheit ausgetragene Pulvermenge dadurch beeinflußt und insbesondere erhöht werden, daß in der Nähe der Aufgabeöffnung ein ab gemessener Luftstrom radial nach innen gelenkt wird. Es wird somit der Durchsatz durch eine "dynamische" Maßnahme beeinflußt, indem ein zusätzlicher Luftstrom im Bereich des Auslasses aus einem Pulvervorratsbehältnis eingeblasen wird. Eine derartige Maßnahme ist kostenaufwendig, da für die Erzeugung dieses Luftstrahls ein entsprechendes Gebläse vorgesehen werden muß oder ein bereits bestehendes für die Erzeugung eines solchen zusätzlichen Luftstrahles mit ent sprechend erhöhter Leistung ausgelegt werden muß. Zudem werden mit einer solchen "dynamischen" Maßnahme die Strö mungsverhältnisse geändert, denn es werden bei diesem "dynamischen" Vorgehen nicht ohne weiteres beherrschbare Verwirbelungen und Turbulenzen entstehen. Es ist deshalb der Zusammenhang zwischen der pro Zeiteinheit zusätzlich eingebrachten Luftmenge und der dadurch bewirkten Änderung des Pulverdurchsatzes pro Zeiteinheit nicht so ohne weiteres zu überblicken.

Es ist ferner bekannt (DE-C-9 67 368), bei einem Verfahren zur Ausgabe von Pulver an einer Pulverbeschichtungsanlage, bei der das Pulver von einer Eingabe dadurch direkt zu einer Ausgabe gefördert wird, daß an der Ausgabe durch einen beschleunigten Gasstrahl ein von der Eingabe gegen die Pulverausgabe gerichtetes Druckgefälle erzeugt wird. Der Austritt von pulverförmigem Beschichtungsmaterial oder flüssigem Beschichtungsmaterial aus der Eingabe (am Vor ratsbehälter) wird dadurch erhöht, daß wiederum "dynamisch" Luft in den Vorratsbehälter eingeblasen wird. Im Unterschied zu dem vorgenannten Verfahren erfolgt hier die Pulverausgabe nicht vornehmlich aufgrund einer statischen Druckdifferenz entlang einer Förderleitung, sondern es wird das Pulver dynamisch durch Injektoreffekt direkt mitgerissen und aus gegeben. Das Problem, daß entlang einer ausgedehnten Förder leitung aufgrund von Reibungsverlusten ein Druckabfall auftritt, der damit entlang einer solchen Leitung die vor nehmlich förderwirksame statische Druckdifferenz verringert, tritt hier nicht auf. Zudem wird der volle Förderdruck aus der Luftleitung in den Behälter eingeblasen, wodurch eine kräftige Verwirbelung des im Behälter vorhandenen Pulvers entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem eingangs genannten Verfahren mit geringstmöglichem Aufwand die pro Zeiteinheit ausgegebene Pulvermenge zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Vergrößerung der pro Zeiteinheit ausgegebenen Pulver menge der statische Druck eingangs der Förderleitung um einen wenigstens nahezu einem Druckverlust entlang der Förderleitung entsprechenden Wert weiter erhöht wird durch Erhöhung des statischen Druckes an der Eingabe und deren Ab schließen gegen Umgebungsdruck.

Dadurch wird erreicht, daß einerseits die Druckverluste entlang der ausgedehnten Förderleitung kompensiert werden, und zwar mit geringem zusätzlichem Aufwand, indem keine zusätzlichen Leistungen installiert werden müssen. Die Aufrechterhaltung eines leicht erhöhten statischen Druckes an der genannten Eingabe ist praktisch leistungslos möglich.

Eine weitere Lösung der Erfindungsaufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß zur Vergrößerung der pro Zeiteinheit aus gegebenen Pulvermenge der Pulver-/Gasstrom in der Misch kammer ausschließlich stetig verzögert und das Pulver im Bereich größter Gasstromgeschwindigkeit mit dem Gasstrom gemischt wird, wobei eine Kombination beider Verfahren zu einer optimalen Lösung führt.

Bei einem Verfahren, bei dem der Pulver-/Gasstrom stetig verzögert wird, wie oben ausgeführt, wird weiter vorge schlagen, daß der Gasstrahl mittels einer Düse kontinuier lich beschleunigt und die Düse mit einem unterkritischen Druckverhältnis betrieben wird.

Durch stetige bzw. kontinuierliche Beschleunigung wird an dem Austrittsquerschnitt der Düse eine achsparallele Ausströmung erreicht.

Wird die Düse bei einem Druckverhältnis kleiner als dem kritischen, bei Einsatz von Luft also bei einem Druck verhältnis< ca. 1,7 betrieben, werden Stoßwellen in der Mischkammer vermieden. Im weiteren wird zur möglichst opti malen Druckrückgewinnung vorgeschlagen, daß man den Düsen- Austrittsstrahl sich wenigstens nahezu als Freistrahl ver zögern läßt, wobei die Ausbildung des Freistrahls durch den unterkritischen Betrieb der Düse unterstützt wird.

In vorrichtungstechnischer Hinsicht geht die Erfindung aus von einer Anlage zur Pulverbeschichtung mit einem Pul verbehälter, der über eine Leitung mit einer Mischkammer verbunden ist, in welche eine Fördergasdüse einmündet, um durch Gasstrahlbeschleunigung in der Mischkammer bezüglich des Behälters einen Unterdruck zu erzeugen und aus welcher eine Förderleitung für ein Gas-Pulver-Gemisch zu einer Be schichtungsanordnung führt.

Eine solche Anlage zeichnet sich erfindungsgemäß zunächst dadurch aus, daß der Behälter mit einer Druckquelle ver bunden ist. Der erhöhte, vorzugsweise einstellbare Druck im Behälter kompensiert als Vordruck den Druckverlust auf der Pulver-Förderstrecke. Die hierfür notwendige Energie muß also nicht durch das Fördergas bzw. durch die Düsen strömung aufgebracht werden, was leistungsmäßig aufwendiger wäre. Aufgrund der Kompensation des Druckverlustes läßt sich eine größere Pulvermenge pro Zeiteinheit fördern und ausbringen. Durch Variation des Vordrucks läßt sich die Fördermenge einstellen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Mischkammer einen zur Achse der Düse koaxialen, sich stetig von der Düsenmündung auf den Durchmesser der Förderleitung erweiternden Abschnitt aufweist, wodurch der Pulver-/Gasstrom in der Mischkammer stetig verzögert wird.

Durch die weitere Maßnahme, daß die Leitung mit einer Achs richtung, die mindestens in einer Komponente senkrecht zur Achsrichtung der Düse steht, und bezüglich der Düsenachse exzentrisch in die Kammer einmündet wird erreicht, daß das in die Mischkammer eintretende Pulver-/Gasgemisch sich nicht separiert und sich Pulver an den Wänden der Misch kammer absetzt, wodurch der Pulverdurchsatz wiederum ver ringert wird und die tatsächliche Fördermenge unkontrollier bar wird. Die auf diese Weise erzeugte Drehströmung sorgt dafür, daß alle in die Mischkammer eingetragenen Partikel auch ausgebracht werden und in die Förderleitung gelangen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß im Bereich der Leitungsausmündung aus dem Behälter ein Fluidboden und eine Zuführleitung für ein Fluidgas, vor zugsweise Fluidluft vorgesehen ist, wobei die Druckquelle eine Förderanordnung für das Fluidgas ist.

Um dem Behälter kontinuierlich oder diskontinuierlich Pulver zuführen zu können, ohne die Förderung unterbrechen zu müs sen, ist vorgesehen, daß am Behälter eine Pulvereinfülleitung mit einer Druckentkopplungsanordnung, z. B. eine Zellenradschleuse, zur Pulverzubringung von einem eingangs seitigen Druckniveau auf das behälterseitige Druckniveau vorgesehen ist.

Die vorgenannte Maßnahme wird noch dadurch unterstützt, daß am Behälter eine Druckregulieranordnung vorgesehen ist, die mit einem Filter für das Ausfiltern von Schwebepulver verbunden ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Pulverbeschichtungsanlage, bei der die Mischkammer einen zur Achse der Düse koaxialen, sich stetig bezüglich der Düsenmündung auf den Querschnitt der Förderleitung erweiternden Abschnitt aufweist, wird nun weiter vorgeschlagen, daß sich der Abschnitt wenigstens nahezu entsprechend dem Strahlrandwinkel eines sich an der Düse bildenden Gasfreistrahls aufweitet, vorzugsweise mit ca. 15 Grad oder weniger, bezüglich der Düsenachse. Damit wird eine optimale Druckrückgewinnung möglich.

Im weiteren wird - um mit möglichst geringer Gasmenge und möglichst geringem Gas-Förderdruck optimale Verhältnisse beim Eindüsen in die Mischkammer zu erzielen, insbesondere eine achsparallele Strömung im Bereich der Düsenmündung zu realisieren - bei dieser Anlage vorgeschlagen, daß die Fördergasdüse eine sich gegen ihre Mündung hin stetig ver engende Bohrung aufweist, wobei das Verhältnis der Durch messer am unverengtem Querschnitt und an der Düsenmündung vorzugsweise größer als 5 ist.

Um im weiteren die Verhältnisse je nach zu förderndem Pulver oder nach Maßgabe von Fertigungstoleranzen an der Misch kammer optimal einstellen zu können, wird vorgeschlagen, daß die Düse in der Mischkammer axial verstellbar ist.

Um eine optimale Einströmung und Vermischung des Pulvers und des Gasstrahles verlustarm zu ermöglichen, ohne daß störende Turbulenzen auftreten, wird weiter vorgeschlagen, daß die das Pulver der Mischkammer zuführende Leitung mit einer Querkomponente bezüglich der Düsenachse in die Misch kammer einmündet und ein Kanalabschnitt der Mischkammer einen stetigen Übergang von der Einmündung der Leitung in den sich erweiternden Abschnitt bildet.

Vorzugsweise bilden dabei dieser Strömungskanalabschnitt und der sich anschließend erweiternde Verzögerungsabschnitt, ähnlich einer stetig gekrümmten Lavaldüse, eine Einschnürung in dem der Förderleitung zugewandten Abschnitt, wobei die Mündung der Düse im Bereich dieser Einschnürung liegt. Es entsteht dadurch für das Zubringen des Pulvers um die in den Einschnürungsbereich einragende Düsenmündung eine Ringdüse, womit das Pulver entlang der Mischkammer-Peripherie gleich mäßig zugeführt wird.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen der Anlage beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer bekannten Anlage zur Pulverbe schichtung;

Fig. 2a schematisch den Aufbau eines er findungsgemäßen Behälters;

Fig. 2b qualitativ den Verlauf des stati schen Druckes entlang des Pulver- Förderweges;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Injektor;

Fig. 4 schematisch eine weitere Aus führungsvariante eines erfindungs gemäßen Injektors und

Fig. 5 einen Schnitt V-V gemäß Fig. 4.

Eine bekannte Beschichtungsanlage ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Beschichtungspulver wird, wie mit dem Pfeil F angedeutet, in einen Vorratsbehälter 1 eingefüllt. Eine Speiseleitung 3 verbindet den Behälter 1 mit einer Misch kammer 5. Mittels einer Düse 7, die in die Mischkammer 5 einmündet, wird ein durch eine Druckquelle 9, wie einen Kompressor, erzeugter Gasstrahl G beschleunigt und in die Mischkammer 5 eingeblasen.

Es bezeichnen p ₁ den Druck im Behälter 1, p ₇ den Druck in der Zuführleitung für das Fördergas G und p ₅ den Druck in der Mischkammer 5. Aufgrund der Strahl-Beschleunigung an der Dose 7 wird ein Druckgefälle Δ _{p 75} erzeugt, in der Mischkammer 5 vorerst bezüglich des statischen Druckes, und in der Gaszuführleitung 7 ein Unterdruck. Durch das beschleunigte Gas in der Kammer 5 entsteht ein statisches Druckgefälle Δ _{p 15} vom Behälter 1 zur Kammer 5. Dadurch wird Pulver aus dem Behälter 1 in die Mischkammer 5 geför dert und in der Mischkammer 5 mit dem Gasstrahl G vermischt. Das Pulver-Gas-Gemisch wird durch eine Förderleitung 11 aus der Mischkammer 5 gefördert, wobei in einem Abschnitt 13 zwischen Mischkammer 5 und Förderleitung 11 der Pulver-/Gas strom verzögert wird, wodurch die kinetische Energie in der Mischkammer 5 in Druckenergie gewandelt wird; statische Druckrückgewinnung erfolgt. Über die Förderleitung 11 wird der Pulver-/Gasstrom einer Beschichtungsanordnung zugeführt, die relativ weit vom Behälter 1 entfernt ist, wie im Falle der schematisch im unteren Teil von Fig. 1 dargestellten Beschichtungsanordnung. Es handelt sich hier um eine Be schichtungsanordnung zur Innenbeschichtung von Rohren oder Rohrabschnitten, wie sie für die Innenbeschichtung, bei spielsweise von Dosenkörpern, eingesetzt wird. Dabei werden entlang von Längskanten noch nicht verbundene, d. h. noch nicht in sich geschlossene Dosenkörper 15 über einen aus ladenden Arm erst einer Verbindungsstation 19, wie einer Schweißstation, zugeführt, laufen danach weiter über den Arm 17 zu einer Beschichtungsanordnung 21. Die Förder leitung 11 für das Beschichtungspulver wird über die ge samte Länge des Armes 17 axial durch diesen hindurchgeführt und mündet erst im Beschichtungsbereich an dem Arm 17 aus. Dort wird, elektrostatisch unterstützt (nicht dargestellt), das Pulver an die Innenfläche der Dosenkörper 15 appliziert und üblicherweise Überschußpulver wieder rückgesaugt.

Entlang der Förderleitung 11 stellt sich infolge von Rei bungsverlusten eine stetige Druckabnahme im Pulver-/Gasstrom ein. In Fig. 1 sind diese Verluste mit Δ _{p 11} angedeutet. Diese Verluste werden durch die Energie des in die Misch kammer 5 eingedüsten Gasstrahles mitüberwunden, die aus reicht, das Pulver-Gas-Gemisch umzulenken, zu beschleunigen und die erwähnten Verluste an der Förderleitung 11 zu über winden. Zur Erhöhung der an der Beschichtungsanordnung aus tretenden Pulvermenge bieten sich mehrere Maßnahmen an:

Erhöhung der kinetischen Energie des in die Mischkammer 5 eingeblasenen Gasstrahles, was durch Erhöhung des Förder druckes p ₇ oder durch vermehrte Beschleunigung bis hin zum Einsatz einer Lavaldüse angestrebt werden könnte: Der höhere Förderdruck p ₇ hat nur eine geringe Auswirkung auf die Fördermenge, sobald das Druckverhältnis an der Düse p ₇/p ₅ größer ist als das kritische Druckverhältnis, das für Luft als Fördergas bei etwa 1,7 liegt. Zudem ist die Erhöhung des Förderdruckes p ₇ außerordentlich kostspielig, muß doch ohnehin dieser Druck erheblich über dem Druck in der Mischkammer p ₅ und dem Druck p ₁ im Behälter 1, der üblicherweise Atmosphärendruck entspricht, liegen.

Die mit Einsatz einer Lavaldüse erreichbare höhere kineti sche Energie kann wegen des schlechten Strahl-Expansions- bzw. -Verzögerungswirkungsgrades bzw. der schlechten Rück gewinnung des statischen Druckes nicht genutzt werden.

Eine Erhöhung des Druckverhältnisses p ₇/p ₅ über das kriti sche Verhältnis, wie mittels einer Lavaldüse, führt zudem zu einer instabilen Strömung in der Förderleitung 11 auf grund der dann auftretenden Verdichtungsstöße.

Eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung der ausgegebenen Pulvermenge wäre die Erhöhung der pro Zeiteinheit in die Mischkammer 5 eingedüsten Gasmenge. Dies führt bei gegebe ner Konfiguration der Förderleitungen zu einem Stau bzw. Druckaufbau in der Mischkammer 5 und einem zu der durch die Leitung 11 geförderten Pulvermenge überproportionalen Druckabfall Δ _{p 11}.

Dadurch, daß erfindungsgemäß der Druckabfall im Pulver-/Gas strom entlang der Förderleitung durch Erhöhung des Druckes an der Eingabe mindestens teilweise kompensiert wird, wird der Druckabfall Δ _{p 11} gemäß Fig. 1 nicht durch die Energie des durch die Düse 7 eingedüsten Gasstrahles überwunden, sondern durch den erfindungsgemäß im Behälter 1 vorgesehenen Überdruck p ₁. Der eingedüste Gasstrahl G dient nun vornehm lich der Beschleunigung und Umlenkung des Pulvers in der Mischkammer 5, womit der Impuls des durch die Düse 7 einge düsten Gasstrahles zusätzlich wesentlich reduziert werden kann, bei gleichbleibender oder erhöhter Ausgabemenge. Durch Variation des Überdrucks p ₁ im Behälter 1 kann die Fördermenge eingestellt werden.

Im weiteren läßt sich die ausgegebene Pulvermenge bei ge ringstmöglicher eingedüster Gasmenge durch Optimierung des Strahl-Expansionswirkungsgrades bzw. -Verzögerungs wirkungsgrades, d. h. der Rückgewinnung des statischen Druckes am genannten Gasstrahl verbessern, was dadurch erreicht wird, daß der Pulver-/Gasstrom in der Mischkammer stetig verzögert und das Pulver durch die Speiseleitung im Bereich größter Gasstromgeschwindigkeit mit letzterem mischt.

Es sei an dieser Stelle folgendes angemerkt: Üblicherweise wird von Strahlexpansion bzw. -kompression bei dessen Ver zögerung bzw. Beschleunigung gesprochen. Da aber z. B. bei der Lavaldüse der Strahl im Expansionsbereich bzw. Auf weitungsbereich weiter beschleunigt wird, wird hier das Strahlverhalten mit den eindeutigeren kinetischen Begriffen "Beschleunigen", "Verzögern" beschrieben.

In Fig. 2a ist ein Pulverbehälter 30 an einer erfindungs gemäß ausgebildeten Anlage gezeigt. Der Behälter 30 ist über eine Speiseleitung 32 mit einem Injektor 8 verbunden. Im Bereich der Ausmündung der Speiseleitung 32 ist im Be hälter 30 ein poröser Fluidboden 34 angeordnet und es mün det unterhalb des Fluidbodens 34 eine Fluid-Gasleitung 36 in den Behälter 30 ein. Durch die Leitung 36 wird beispiels weise mittels eines Gebläses, wie schematisch bei 38 darge stellt, ein Fluidgas FL, vorzugsweise Luft, durch den Fluid boden 34 in das darüberliegende Beschichtungspulver 40 eingeblasen.

Der Behälter 30 ist mit einer Druckgasquelle verbunden, um das Pulver 40 gegenüber Umgebungsdruck mit Überdruck p ₃₀ zu beaufschlagen. Hierfür kann eine eigens dafür vor gesehene Druckgasquelle vorgesehen werden, vorzugsweise je doch wird hierfür das Gebläse 38 und die Fluidluftleitung 36 bzw. die Fluidluft FL genutzt. Am Behälter 30 ist weiter hin eine Druckreguliervorrichtung 42, wie ein Druckbegren zungsventil oder ein Schieber, vorgesehen. Hat sich der gewünschte, an der Druckreguliervorrichtung 42 einstellbare Überdruck p ₃₀ im Behälter 30 eingestellt, so entweicht die weitere Fluidluft FL durch das Druckbegrenzungsventil 42 über einen Filter 44 ins Freie.

Der Filter 44 ist vorgesehen, um in der entweichenden Fluid luft schwebende Pulverpartikel zurückzuhalten. Beladen wird der Behälter 30 mit frischem Pulver über eine Leitung 46 und eine schematisch dargestellte Zellenradschleuse 48, die bei der Beladung des Behälters 30 mit Pulver einen Druckausgleich zwischen Behälter und Umgebung verhindert. Ein Füllstandsmelder 50 mit elektrischen Anschlüssen 52 überwacht das Pulverniveau im Behälter 30 und steuert bzw. regelt die über die Leitung 46 und die Zellenradschleuse 48 zugeführte Pulvermenge.

In Fig. 2a sind der Injektor 8 und gestrichelt eine Weg koordinate x des Pulvers aus dem Behälter über die Speise leitung 32 durch den Injektor 8 in die Förderleitung 11 gezeigt. In Fig. 2b ist rein qualitativ der Druckverlauf entlang der Wegkoordinate x dargestellt, und zwar mit aus gezogener Linie für eine Anordnung gemäß Fig. 1, in welcher der Behälter 1 unter Atmosphärendruck steht und strichpunk tiert für eine Ausführung gemäß Fig. 2a, bei der der Be hälter 30 unter Überdruck p ₃₀ steht. In Fig. 2b sind im weiteren die Positionsnummern der Teile gemäß Fig. 2a, die bei fortschreitendem x durchlaufen werden, eingetragen.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 nimmt der Druck auf der Strecke X ₁ vom Atmosphärendruck p _A als Behälterdruck p ₁ ausgehend bis in die Mischkammer 5 des Injektors 8 auf einen Wert p ₅ ab, einem Unterdruck also, der durch den beschleunigten Gasstrahl aus der Düse 7 erzeugt wird.

Bis zum divergierenden Abschnitt des Injektors bleibt, abgesehen von Druckverlusten, der Druck nahezu auf dem Wert p ₅. Bei X ₂ im abrupt divergierenden Abschnitt des Injektors erfolgt eine Druckrückgewinnung, die kinetische Energie des eingedüsten Gasstrahles G wird in potentielle Druckenergie gewandelt, der statische Druck steigt entlang der Wegstrecke X ₃ an. Reibungsverluste in der Förderleitung 11 entlang der Strecke X ₄ bewirken den Druckabfall Δ _{p 11} bis zur Ausmündung an der Beschichtungsanordnung 21 gemäß Fig. 1, wo das Pulver-Luftgemisch in Atmosphärendruck ausgedüst wird (X ₅).

Bei der Anordnung gemäß Fig. 2b mit erhöhtem Innendruck im Behälter 30 ergibt sich qualitativ der strichpunktierte Verlauf. Die gesamte Charakteristik wird um den Überdruck entsprechend dem Druck p ₃₀ angehoben, was sich maßgeblich auf die durch die Leitung 11 geförderte Pulvermenge aus wirkt. Das Anheben des Druckes in der Mischkammer 5 auf p ₅ und die damit einhergehende Verringerung der Druckdiffe renz p ₇ zu p ₅ führt zu keiner wesentlichen Fördermengen reduzierung. Durch Anheben des Behälterinnendruckes p ₃₀ kann sogar der Förderdruck p ₇ sowie die durch die Düse 7 zugegebene Gasmenge bei gleicher oder gesteigerter Ausgabe menge reduziert werden.

Der Überdruck p ₃₀ sorgt für die Überwindung der Druckver luste entlang der Förderleitung 11, während die kinetische Energie des eingedüsten Gasstrahls, vorzugsweise eines Luftstrahls, in erster Linie die Pulverbeschleunigung und dessen Umlenkung bewirkt. Mit Hilfe der Einstellung des Überdruckes p ₃₀ mit der Druckreguliervorrichtung 42 wird die geförderte Pulvermenge durch die Leitung 11 eingestellt.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des Injektors darge stellt. Der Injektor 54 umfaßt eine Mischkammer 55, in die eine Düse 57 mit Mündung 59 einmündet. Koaxial zur Achse A ₅₇ der Düse 57, weist die Mischkammer 55 einen sich unmittelbar nach der Mündung aufweitenden Abschnitt 61 auf. Der Abschnitt 61 mündet mit einem stetigen Übergang in die Förderleitung 11, die koaxial zur Achse A ₅₇ der Düse 57 angeordnet ist. Quer zur Achse A ₅₇ der Düse 57 mündet die Speiseleitung 3 bzw. 32 gemäß Fig. 2a in die Mischkammer 55 ein.

Durch die Düse 57 wird ein Gasstrahl G, vorzugsweise ein Luftstrahl, in die Mischkammer 55 eingedüst und unmittel bar nach der Düsenmündung 59 verzögert, dadurch, daß der divergierende Mischkammerabschnitt 61 unmittelbar nach der Düseneinmündung 59 ansetzt. Der Strahl G verläßt die Düse 57 als Freistrahl. Die Wandung des Abschnittes 61 bzw. deren Kontur entspricht dem Strahlrandwinkel α des Freistrahles bezüglich der Achse A ₅₇, der 15 Grad oder weniger beträgt. Zwischen der Düsenmündung 59 und dem An satz des Abschnittes 61 erfolgt die Umlenkung und Beschleu nigung des einströmenden Pulvers, wodurch der Gasstrahl zusätzlich verzögert wird und sich somit mit einem Strahl randwinkel ausbreitet, der größer ist, als der sich bei ungestört ausbreitendem Freistrahl einstellende Strahl randwinkel von ca. 8 Grad.

Dadurch, daß sich der an der Düse 57 austretende Strahl G als Freistrahl im Abschnitt 61 ungehindert verzögern kann, ergibt sich eine optimale Druckrückgewinnung, d. h. Umwand lung der kinetischen Strahlenergie in potentielle Druck energie an der Ausmündung der Leitung 11. Die Düse 57 wird mit einem unterkritischen Druckverhältnis p ₅₇ zu p ₅₅ betrie ben, wodurch Stoßwellen vermieden werden und eine freie Strahlexpansion ermöglicht wird. Zur Sicherstellung, daß im Austrittsquerschnitt an der Mündung 59 der Düse 57 eine achsparallele Strömung herrscht, ist die Innenbohrung der Düse 57 stetig konvergierend ausgebildet, wobei das Durch messerverhältnis d ₅₇ im nichtkonvergierenden Düsenteil zum Mündungsdurchmesser d ₅₉ vorzugsweise größer als 5 ist. Zur Erzeugung des Freistrahles mündet weiterhin die Düse 57 mit einer scharfen Kante in die Mischkammer 55 aus. Zur Optimierung der axialen Düsenstellung bezüglich des An satzes des Abschnittes 61 ist die Düse 57, wie mit dem Doppelpfeil S dargestellt, beispielsweise über ein Fein gewinde 64 zwischen Düse 57 und Mischkammerblock 65 axial verschieblich. Zwischen dem Anschluß der Speiseleitung 32 und dem Abschnitt 61 ist ein Strömungskanal 63 vorgesehen, der stetig in den Abschnitt 61 überleitet. Der stetig ge krümmte Übergang vom Anschluß der Leitung 32 zum divergie renden Abschnitt 61 verhindert ferner eine Erosion durch die beschleunigten Pulverpartikel, insbesondere an den in Fig. 3 mit E _x bezeichneten Stellen der Mischkammer.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des Injektors dargestellt. Mit Bezug auf Fig. 3 bezeichnen gleiche Num mern gleiche Teile. Der Strömungskanal 63 zwischen der Einmündung der Speiseleitung 32 und der Ausmündung in die Förderleitung 11 ist in Form einer stetig gekrümmten Laval düse ausgebildet. Dabei ragt die Düse 57 mit ihrer Mündung 59 koaxial in den Bereich der Düsenverengung 67 hinein, wodurch zwischen dem Düsenkörper und der Wandung des Strö mungskanals 63 im Bereich 67 eine Ringdüse 69 für das über die Leitung 32 zugeführte Pulver entsteht.

In einer Variante des Injektors 54 gemäß den Fig. 3 oder 4 liegen die Achse A ₃₂ der Speiseleitung 32, die Achse des anschließenden Strömungskanals 63 und die Achse der Düse 57 bzw. des Abschnittes 61, A ₅₇, in einer Ebene. Um Ablagerungen von Pulver in Bereichen der Mischkammer, ins besondere stromaufwärts des Abschnittes 61 zu verhindern, ist gemäß Fig. 5 (Schnitt V-V gemäß Fig. 4) die Achse A ₃₂ bezüglich der Achse A ₅₇ der Düse bzw. des Abschnittes 61 exzentrisch angeordnet. Dadurch wird dem durch die Lei tung 3 bzw. 32 zugeführten Pulver in der Mischkammer 55 ein Drall versetzt, der zu einem Wirbel D, wie schematisch dargestellt, führt und das Absetzen von Pulver in der Misch kammer verhindert.

Claims

1. Verfahren zur Ausgabe von Pulver an einer Pulverbe schichtungsanlage, bei dem das Pulver über eine Speise leitung von einer Eingabe einer Mischkammer zugeführt wird, indem entlang der Speiseleitung durch einen beschleunigten Gasstrahl in der Mischkammer ein gegen die Kammer gerichtetes Druckgefälle erzeugt wird und danach durch Verzögerung des Pulver-/Gasstroms der statische Druck eingangs einer Förderleitung hin zu einer Beschichtungsanordnung wieder angehoben wird, um das Pulver vornehmlich aufgrund einer statischen Druckdifferenz zwischen dem angehobenen Druck und dem Umgebungsdruck durch die Förderleitung zu fördern, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der pro Zeiteinheit ausgegebenen Pulvermenge der statische Druck eingangs der Förderleitung um einen wenigstens nahezu einem Druckverlust entlang der Förderleitung entsprechenden Wert weiter erhöht wird durch Erhöhung des statischen Druckes an der Eingabe und deren Ab schließen gegen Umgebungsdruck.

2. Verfahren zur Ausgabe von Pulver an einer Pulverbe schichtungsanlage, bei der das Pulver über eine Speise leitung von einer Eingabe einer Mischkammer zugeführt wird, indem entlang der Speiseleitung durch einen beschleunigten Gasstrahl in der Mischkammer ein gegen die Kammer gerichtetes Druckgefälle erzeugt wird und danach durch Verzögerung des Pulver-/Gasstromes der statische Druck eingangs einer Förderleitung hin zu einer Beschichtungsanordnung wieder angehoben wird, um das Pulver vornehmlich aufgrund einer statischen Druckdifferenz zwischen dem angehobenen Druck und dem Umgebungsdruck durch die Förderleitung zu fördern, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der pro Zeiteinheit ausgegebenen Pulvermenge der Pulver/Gas strom in der Mischkammer ausschließlich stetig ver zögert und das Pulver im Bereich größter Gasstrom geschwindigkeit mit dem Gasstrom gemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Pulver vor der Mischkammer (5, 55) fluidi siert (FL) wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrahl (G) mittels einer Düse (57) stetig beschleunigt und die Düse (57) mit einem unterkritischen Druckverhältnis (p ₅₇) zu (p ₅₅) betrieben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrahl (G) wenigstens nahezu als Freistrahl verzögert wird.

6. Anlage zur Pulverbeschichtung mit einem Pulverbehälter (1, 30), der über eine Leitung (3, 32) mit einer Mischkammer (5, 55) verbunden ist, in welche eine Fördergasdüse (7, 57) einmündet, um durch Gasstrahl beschleunigung in der Mischkammer (5, 55) bezüglich des Behälters (1, 30) einen Unterdruck zu erzeugen und aus welcher eine Förderleitung (11) für ein Gas- Pulver-Gemisch zu einer Beschichtungsanordnung (21) führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (30) mit einer Druckquelle (38) verbunden ist.

7. Anlage zur Pulverbeschichtung mit einem Pulverbehälter (1, 30), der über eine Leitung (3, 32) mit einer Mischkammer (5, 55) verbunden ist, in welche eine Fördergasdüse (7, 57) einmündet, um durch Gasstrahl beschleunigung in der Mischkammer (5, 55) bezüglich des Behälters (1, 30) einen Unterdruck zu erzeugen und aus welcher eine Förderleitung (11) für ein Gas- Pulver-Gemisch zu einer Beschichtungsanordnung (21) führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (55) einen zur Achse (A ₅₇) der Düse (57) koaxialen, sich stetig von der Düsenmündung (59) auf den Durch messer der Förderleitung erweiternden Abschnitt (61) aufweist.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (3, 32) mit einer Achsrichtung, die mindestens in einer Komponente senkrecht zur Achsrich tung der Düse (A ₅₇) steht, und bezüglich der Düsen achse (A ₅₇) exzentrisch in die Kammer (5, 55) einmün det.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Leitungsausmündung aus dem Behälter (30) ein Fluidboden (34) und eine Zuführleitung (36) für ein Fluidgas, vorzugsweise Fluidluft vorgesehen ist.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle (30) eine Förder anordnung für das Fluidgas (FL) ist.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Behälter (30) eine Pulverein fülleitung (46) mit einer Druckentkopplungsanordnung, wie einer Zellenradschleuse (48) zur Pulverzubringung von einem eingangsseitigen Druckniveau auf ein behäl terseitiges Druckniveau vorgesehen ist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Behälter (30) eine Druck regulieranordnung (42) vorgesehen ist, die mit einem Filter (44) für das Ausfiltern von Schwebepulver verbunden ist.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der sich auf den Durchmesser der Förderleitung (11) erweiternde Abschnitt (61) der Mischkammer (55) wenigstens nahezu entsprechend dem Strahlrandwinkel eines sich an der Düse (57) bilden den Gasfreistrahls aufgeweitet ist, vorzugsweise mit ca. 15 Grad oder weniger bezüglich der Düsen achse (A ₅₇).

14. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördergasdüse (57) eine sich gegen ihre Mündung (59) hin stetig verengende Bohrung aufweist, wobei das Verhältnis der Durchmesser am unverengtem Querschnitt (d ₅₇) und an der Düsenmündung (d ₅₉) vorzugsweise größer als 5 ist.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (57) in der Mischkammer (55) axial (S) verstellbar ist.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die das Pulver der Mischkammer (55) zuführende Leitung (3, 32) mit einer Querkompo nente bezüglich der Düsenachse (A ₅₇) in die Misch kammer (55) einmündet und ein Kanalabschnitt (63) der Mischkammer (55) einen stetigen Übergang von der Einmündung der Leitung (3, 32) in den sich er weiternden Abschnitt (61) bildet.

17. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalabschnitt (63) und der sich erweiternde Abschnitt (61) ähnlich einer stetig gekrümmten Lavaldüse eine Einschnürung in dem der Förderleitung (11) zugewandten Bereich aufweist, und daß die Mündung (59) der Düse (57) in diesem Einschnürungsbereich liegt.