DE4039061A1 - Pudernebelgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Generator zum Erzeugen eines Pudernebels gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem derartigen bekannten, im Handel erhältlichen Pulvergenerator hängt die Puderablöserate davon ab, wie die freie Oberfläche des Puderbettes zu den Ablösemitteln geometrisch steht. Bestehen die Ablösemittel z. B. aus einem in fester Orientierung vom Vorratsbehälterdeckel abgegebenen Luftstrahl, so sinkt die Ablöserate mit fallender freier Oberfläche des Puderbettes. Dies bedeutet, daß die Puderdichte im Pudernebel entsprechend variiert, was für viele Anwendungen nicht akzeptabel ist, insbesondere für das Bestäuben von Druckerzeugnissen. Hier führt eine zu geringe Pudermenge dazu, daß die noch feuchten Druckerzeug­ nisse miteinander verkleben; eine zu hohe Pudermenge führt zu einem als unangenehm empfundenen Griff des Druckerzeug­ nisses und verursacht unnötige Kosten.

Um eine gleichförmige Ablöserate von Puder vom Puderbett zu erzielen, könnte man daran denken, eine Pegelregelung für das Puderbett vorzusehen, also den im Pudernebel weg­ getragenen Puder kontinuierlich oder in kleinen Zeitabständen aus einem großen Vorratsbehälter zu ergänzen. Derartige Pegelregelungen sind aber teuer, fehlergeneigt und nicht präzise. Die Pegelschwankungen und Nachfüllprozesse führen zu einer oszillierenden Puderdichte in der Förderluft.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Pudernebelgenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß die Abhängigkeit der Puderablöserate von der Lage der freien Oberfläche des Puderbettes zu den Ablöse­ mitteln verringert ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Puder­ nebelgenerator gemäß Anspruch 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Pudernebelgenerator hat man zwei Mechanismen, die zur Puderablösung vom Puderbett beitragen und sich bei Lageänderungen der freien Puderbett­ oberfläche gegensinnig ändern: Mit fallender freier Ober­ fläche wird die Wirksamkeit der Ablösemittel aufgrund des wachsenden Abstandes kleiner, während die Wirksamkeit der von der Rückseite des Puderbettes her angreifenden Fluidisierungsmittel gemäß der kleiner werdenden Schicht­ dicke zunimmt. Diese beiden Effekte können sich kompensieren, so daß man insgesamt eine weitgehend von der Lage der freien Oberfläche des Puderbettes unabhängige Puderablöse­ rate erhält.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter­ ansprüchen angegeben.

Gemäß Anspruch 2 erfolgt das Auflockern und Beweglichmachen des Puderbettes auf besonders einfache und zuverlässige Weise dadurch, daß man in das Puderbett von dessen Rückseite her über eine poröse Bodenwand einen Gasstrom durch das Puderbett leitet. Diese Art der Fluidisierung hat ferner den Vorteil, daß sie sich auf einfache Weise in weiten Grenzen variieren läßt und sehr einfach an Pudermaterialien mit unterschiedlicher Partikelgröße und unterschiedlichem Zusammenhalt der einzelnen Puderpartikel anpassen läßt.

Bei einem Pudernebelgenerator gemäß Anspruch 3 benötigt man keinerlei Leitungsverbindungen zu der Bodenwand des Vorratsbehälters. Man kann somit den Vorratsbehälter zwei­ teilig aus einem Deckel und einem becherförmigen Behälter­ unterteil aufbauen und sämtliche Gas und Puder führenden Kanäle im Deckel vorsehen. Dies erleichtert die Wartung und Reinigung und ermöglicht einen raschen problemlosen Austausch des Behälterhauptteiles gegen ein anderes Behäl­ terunterteil, welches mit einem anderen Pudermaterial gefüllt ist.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 gestattet es, mit einer schon sowieso mit dem Pudernebelgenerator verbundenen Gasquelle auch die Fluidisierung des Puder­ bettes zu bewerkstelligen.

Ein Pudernebelgenerator gemäß Anspruch 5 läßt sich auf sehr einfache Weise zur Verwendung mit Pudern unterschied­ licher Partikelgröße und unterschiedlicher Partikelkohäsion einstellen.

Die Fluidisierung des Puderbettes durch einen Fluidisierungs- Gasstrom ist schonend und gleichförmig. Für manche Puderarten kann es notwendig sein, ein intensiveres Aufschütteln durch mechanische Wechselbelastungen vorzunehmen. Dies kann mit einem Pudernebelgenerator gemäß Anspruch 6 erfolgen.

Bei einem Pudernebelgenerator gemäß Anspruch 7 erfolgt die Auflockerung und Fluidisierung des Puderbettes nur dann, wenn von einem Verbraucher Pudernebel benötigt wird und hierzu die Ablösemittel angesteuert werden.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 wird erreicht, daß die Fluidisierung des Puderbettes schon erfolgt, bevor die Ablösemittel eingeschaltet werden. Man hat somit schon unmittelbar nach dem Einschalten der Ablösemittel konstante Arbeitsverhältnisse, und die Puder­ konzentration im Pudernebel erreicht rasch den gewünschten Wert.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 bis 3 verschiedene Ausführungsbeispiele für einen Pudernebelgenerator, dessen Puder­ behälter axial geschnitten wiedergegeben ist.

In Fig. 1 ist mit 10 eine Düsenleiste bezeichnet, die mehrere Pudernebelkegel 12 gegen die Oberseite eines Druck­ erzeugnisses 14 richtet, das senkrecht zur Zeichenebene gefördert wird. Die Düsenleiste 10 ist über eine Leitung 16 mit einem insgesamt mit 18 bezeichneten Pudernebelgene­ rator verbunden.

Letzterer hat ein dreiteiliges Gehäuse, bestehend aus einem Bodenteil 18 aus Metall, einem Mittelteil 22 aus Glas und einem Deckelteil 24, welches ebenfalls aus Metall gefertigt ist. Bodenteil 20 und Mittelteil 22 sind bleibend miteinander verbunden, z. B. verklebt; das Deckelteil 24 ist lösbar mit dem oberen Ende des Mittelteils 22 dicht verbunden, z. B. durch eine Schraubverbindung, einen Bajonett­ verschluß oder dergleichen.

In die Stirnfläche des Bodenteils 20 ist eine flache zylind­ rische Ausnehmung 26 eingestochen, und der verbleibende in Umfangsrichtung verlaufende Randsteg 28 des Bodenteiles 20 trägt dicht eine poröse Bodenwand 30, die z. B. aus offenporigem Kunststoffmaterial gefertigt sein kann. Die Ausnehmung 26 steht über einen Drosselkanal 32 mit der Umgebung in Verbindung.

Über der Bodenwand 30 ist eine Schüttung 34 aus Puder dargestellt.

Im Deckelteil 24 ist ein Puderansaugkanal 36 vorgesehen, der zu dem zwischen der Deckelunterseite und der mit 38 bezeich­ neten freien Oberfläche der Schüttung 34 liegenden Kopfraum 48 des Pudernebelgenerators 18 führt. Im Deckelteil 24 ist ferner ein Düsenkanal 42 vorgesehen, der beim betrach­ teten Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von etwa 30° zur Achse des Pudernebelgenerators 18 angestellt ist.

Der Düsenkanal 42 ist über ein 2/2-Magnetventil 44 mit einer Druckluftleitung 46 verbindbar.

Die Ansteuerung des Magnetventiles 44 erfolgt in Abhängig­ keit vom Ausgangssignal eines Fühlers 48, der mit den Vorderkanten der Druckerzeugnisse 14 zusammenarbeitet und an geeigneter Stelle einer Druckmaschine angeordnet ist, welche mit der Düsenleiste 10 und dem Pudernebelgene­ rator 18 versehen ist. Das Ausgangssignal des Bogenfühlers 48 stößt eine monostabile Kippschaltung 50 an, deren Aus­ gangssignal über einen Leistungsverstärker 52 auf die Spule des Magnetventiles 44 gegeben wird.

Die Druckluftleitung 46 ist über eine Zweigleitung 54 mit der Eingangsöffnung I einer nur schematisch angedeuteten Strahlpumpe 56 verbunden. Deren Saugöffnung V kommuniziert mit dem Puderansaugkanal 36, ihre Ausgangsöffnung O ist an die Leitung 16 angeschlossen.

Der oben beschriebene Pudernebelgenerator arbeitet folgender­ maßen:
Die Druckluftleitung 46 ist bei laufender Druckmaschine ständig mit Druck beaufschlagt. Ein Druckluftstrom durch­ setzt entsprechend ständig die Strahlpumpe 56 und gelangt in die Düsenleiste 10. Aufgrund dieses Druckluftstromes erzeugt die Strahlpumpe 56 im Puderansaugkanal 36 und damit im Kopfraum 40 einen Unterdruck. Der Druck im Kopfraum 40 wird über drei in Reihe geschaltete Strömungswiderstände gegen Umgebungsdruck abgebaut: den Strömungswiderstand der Schüttung 34, den Strömungswiderstand der porösen Bodenwand 30 und den Strömungswiderstand des Drosselkanales 32. Je niederer die freie Oberfläche 38 liegt, umso kleiner der Gesamt-Strömungswiderstand zur Umgebung und umso größer somit der Luftstrom durch die Schüttung 34 hindurch. Dieser Luftstrom lockert die Schüttung 34 auf, verbessert also deren Fließfähigkeit (Fluidisierung) und nimmt auch einige Puderpartikel mit. Dieser Effekt wird - wie dargelegt - umso stärker, je geringer der Abstand zwischen der freien Oberfläche 38 und der Bodenwand 30 ist, je mehr Puder also schon verbraucht worden ist.

Wird durch die Vorderkante eines Druckerzeugnisses 14 das Magnetventil 44 aufgesteuert, so tritt aus dem Düsen­ kanal 42 ein Luftstrahl aus, der beim Auftreffen auf die lageabhängig fluidisierte freie Oberfläche 38 Puderpartikel ablöst und nach Abbremsung ein Trägergas bildet, in welchem die abgelösten Puderpartikel über den Puderansaugkanal 36 in die Strahlpumpe 56 gesaugt werden. Dort erfolgt eine Vermischung und Verdünnung mit dem Arbeits-Druckluftstrom der Strahlpumpe 56, so daß der Düsenleiste 10 ein Pudernebel mit geringem Pudergehalt (typischerweise 1 bis 10 g/m³) zugeführt wird.

Das Ablösen von Puder von der Schüttung 34 nimmt offensicht­ lich mit wachsendem Abstand der freien Oberfläche 38 vom Ende des Düsenkanales 42 ab. Dieser Effekt wird aber dadurch kompensiert, daß bei sinkender freier Oberfläche 38 die Fluidisierung der Schüttung durch den über die Bodenwand 30 zugeführten Fluidisierungs-Luftstrom verbessert wird. Damit wird insgesamt die Puderkonzentration im über die Leitung 16 abgegebenen Pudernebel weitgehend unabhängig von der jeweiligen Momentanlage der freien Oberfläche 38 gehalten.

Der in Fig. 2 gezeigte Pudernebelgenerator unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß der Drossel­ kanal 32 mit Druckluft beaufschlagt wird. Dies ermöglicht es, anstelle der Strahlpumpe 56 eine andere Einrichtung zum Mischen des dichten aus dem Kopfraum 40 abgezogenen Puder-Vornebels mit der über die Zweigleitung 54 zugeführten Druckluft zu verwenden, oder eine Bodenwand 30 mit sehr kleiner Porenweite einzusetzen.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 erlaubt es auch auf einfache Weise, zwischen einer ständigen Fluidisierung der Schüttung 34 (ausgezogen wiedergegebene Zweigleitung 58) und einer synchron zur Druckbeaufschlagung des Düsenkanales 32 erfol­ genden Fluidisierung der Schüttung 34 (gestrichelte Zweig­ leitung 58) umzuschalten. Die Intensität der Fludisierung ist über eine in der Zweigleitung 58 angeordnete einstell­ bare Drossel (59) vorgebbar.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Pudernebelgenerator ist an die Bodenwand 30 ein Vibrator 60 angekoppelt, z. B. ein elektristriktiver oder magnetostriktiver Vibrator. Die von diesem abgegebenen hochfrequenten mechanischen Schwin­ gungen lockern die Schüttung 34 in der Nachbarschaft der freien Oberfläche 38 ebenfalls umso stärker auf, je näher die freie Oberfläche 38 bei der Bodenwand 30 liegt.

Die Erregung des Vibrators 60 erfolgt unter Verwendung des Ausgangssignales des Bogenfühlers 48 über eine mono­ stabile Kippstufe 62 und einen zu Vorgabe der Fluidisierungs­ intensität in der Amplitude und/oder Frequenz einstellbaren Leistungsoszillator 64. Die Ansteuerung der Kippschaltung 50 erfolgt nun über ein Verzögerungsglied 66. Damit ist gewährleistet, daß der Düsenkanal 42 erst dann mit Druck beaufschlagt wird, wenn die Fluidisierung der Schüttung 34 durch die in Vibration versetzte Bodenwand 30 deren statio­ nären Wert erreicht hat.

Claims (8)

1. Generator zum Erzeugen eines Pudernebels, mit einem Vorratsbehälter (20 bis 24) für ein Puderbett (34), mit Ablösemitteln (42 bis 46) zum Ablösen von Puder von der freien Oberfläche (38) des Puderbettes (34), vorzugs­ weise Ablöse-Strahlmitteln, und mit Mischmitteln (56) zum Vermischen des vom Puderbett (34) abgelösten Puders mit einem Trägergasstrom, gekennzeichnet durch Fluidisie­ rungsmittel (30, 32, 56; 30, 32, 58; 30, 60 bis 66), die an der der freien Oberfläche (38) gegenüberliegenden Rück­ fläche des Puderbettes (34) angreifen.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidisierungsmittel eine für Gas durchlässige, für Puderpartikel jedoch undurchlässige Behälter-Bodenwand (30) und eine hinter dieser liegende Verteilerkammer (26) aufweisen, die mit einer Fluidisierungsgasquelle in Verbin­ dung (32) steht.

3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischmittel (56) durch eine Strahlpumpe gebildet sind, deren Saugöffnung mit dem über der freien Oberfläche (38) des Puderbettes (34) liegenden Kopfraum (40) des Vorratsbehälters (20 bis 24) in Verbindung steht, und daß die Fluidisierungsgasquelle die Umgebungsluft ist.

4. Generator nach Anspruch 2 oder 3, daduch gekennzeichnet, daß die Verteilerkammer (26) über eine Drosselanordnung (32) mit der Fluidisierungsgasquelle verbunden ist.

5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselanordnung (32) eine einstellbare Drossel (59) umfaßt.

6. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidisierungsmittel eine Vibratorplatte (30, 60) aufweisen, wobei deren Schwingungsamplitude und/oder Schwingungsfrequenz vorzugsweise einstellbar ist.

7. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidisierungsmittel (30, 32, 56; 30, 32, 58; 30, 60 bis 66) ebenso wie die Ablöse­ mittel (42, 46) impulsförmig (50) angesteuert werden.

8. Generator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Ablösemittel (42, 46) gegenüber der Ansteuerung der Fluidisierungsmittel (30, 32, 56; 30, 32, 58; 30, 60 bis 66) zeitlich verzögert (66) erfolgt.