DE69102824T2

DE69102824T2 - Elektrostatische Sprühvorrichtung.

Info

Publication number: DE69102824T2
Application number: DE69102824T
Authority: DE
Inventors: Douglas John Wollard
Original assignee: AB Ingredients Ltd
Current assignee: Cereform Ltd
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-28
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: US5181661A; CA2043381C; CA2043381A1; DE69102824D1; ATE108349T1; JPH04227873A; EP0459734A1; EP0459734B1; GB9012307D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrostatische Sprühvorrichtung und des weiteren ein Verfahren zur Beschichtung des Inneren von Behältern mit einer elektrostatisch geladenen Flüssigkeit. Die Erfindung betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, das Sprühen von elektrostatisch geladenem Öl in Behälter zum Backen von Brot und anderen Süßwarenerzeugnissen.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf ihren Einsatz bei der Beschichtung von Backbehältern mit Öl beschrieben, das dem Lösen anschließend gebackener Süßwarenartikel oder Laibe dient. Es können jedoch auch andere Einsatzgebiete vorgesehen sein, und diese sollen nicht deshalb vom Schutzumfang ausgenommen sein, weil nur auf die Beschichtung von Backbehältern mit Öl Bezug genommen wird, wie sie speziell in dieser Patentanmeldung beschrieben ist.
Es ist bekannt, daß Backbehälter für Brot vor dem Einfüllen des Teigs in selbige mit einem Trennmittel, wie beispielsweise Öl, beschichtet werden sollten. Es ist insbesondere wichtig, die Seiten des Behälters zu beschichten, um die Entnahme des gebackenen Laibes zu ermöglichen. Bisher ist dies durch das einfache Aufsprühen eines Strahls zerstäubten Öls erreicht worden. Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß ein Nebel aus Ölpartikeln erzeugt wird, und dieser Nebel gefährdet die Gesundheit des Bedienungspersonals und kann, wo er sich absetzt, zu Rutschgefahr und zur Ansammlung von Schmutz führen. Da die Geschwindigkeiten der Fertigungsstrecken zugenommen haben, hat auch der zum Versprühen des Öls innerhalb des kürzeren Zeitraums erforderliche Druck zugenommen, und erhöhter Druck führt zu verstärkter Nebelbildung. Eine Lösung dieses Problems besteht darin, das Öl elektrostatisch aufzuladen, so daß es, wenn es mit dem Metall des Backbehälters in Kontakt kommt, zu keinem Zurückprallen kommt. Dadurch verringert sich die Konzentration der Ölpartikel in der Umgebung des Backbehälters. Dies stellt jedoch keine vollständige Lösung dar, da das Öl optimalerweise an der Seite des Backbehälters verteilt wird und keine innerhalb des ganzen Behälters verteilte Schicht bilden soll. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, den Strahl zerstäubter, geladener Ölteilchen als möglichst flachen Kegel aus der Vorrichtung auszustoßen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die die oben erwähnten Nachteile überwindet oder in großem Maße eliminiert und des weiteren darin, ein Verfahren zum Einsatz einer solchen Vorrichtung zu schaffen.
FR-A-2319425 offenbart eine elektrostatische Sprühvorrichtung zum Versprühen von Farben, die eine Flüssigkeitsquelle, eine damit verbundene ringförmige Düse zur Abgabe einer hohlen Röhre elektrostatischer Flüssigkeit, eine Quelle von Zerstäubungsluft unter Druck, eine ringförmige Zerstäubungsluftabgabedüse, die die Flüssigkeitsabgabedüse umgibt, eine ringförmige Wirbelkammer für die Zerstäubungsluft sowie eine Vielzahl von Öffnungen, die die Luftquelle mit der Wirbelkammer verbinden, umfaßt, wobei die Öffnungen in einem Winkel zur Radialrichtung ausgerichtet sind und einen im wesentlichen tangentialen Wirbelstrom von Luft in der Kammer auslösen.
In FR-A-2319425 sind die Öffnungen jedoch so angeordnet, daß sie Luft radial nach innen in die Kammer einströmen lassen, und damit ist der Einlaßdurchmesser der Wirbelkammer für jeden beliebigen gewählten Gesamtdurchmesser der Sprühvorrichtung durch die Notwendigkeit begrenzt, die Luftzufuhrkanäle und die Öffnungen außerhalb der Wirbelkammer aufzunehmen. Durch die Begrenzung des Einlaßdurchmessers der Wirbelkammer wird das Vehältnis des Einlaßdurchmessers zum Auslaßdurchmesser der Wirbelkammer begrenzt, wodurch wiederum der Winkel begrenzt wird, in dem die Zerstäubungsluft aus der Düse austritt, wodurch der Kegelwinkel des Flüssigkeitssprühstrahls begrenzt wird.
US-A-3233831 offenbart eine elektrostatische Sprühvorrichtung, die eine Flüssigkeitsquelle, eine damit verbundene ringförmige Düse zur Abgabe einer hohlen Röhre elektrostatisch geladener Luft, eine Quelle von Zerstäubungsluft unter Druck, eine ringförmige Zerstäubungsluftabgabedüse, die die Flüssigkeitsabgabedüse umgibt, eine ringförmige Wirbelkammer für die Zerstäubungsluft sowie eine Vielzahl von Öffnungen, die die Luftquelle mit der Wirbelkammer verbinden, umfaßt, wobei die Öffnungen in einem Winkel zur Radialrichtung ausgerichtet sind und einen im wesentlichen tangentialen Wirbelstrom von Luft in der Kammer auslösen, wobei die Wirbelkammer durch Wände gebildet wird, die in einer axialen Richtung von der Vielzahl von Öffnungen aus auf die Luftabgabedüse zu aufeinanderzu laufen und die Flüssigkeitsquelle elektrostatisch geladen ist.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen so angeordnet sind, daß Luft radial nach außen in die Kammer eintreten kann.
Die Flüssigkeit ist vorzugsweise Öl bzw. eine Öl enthaltende Zusammensetzung, vorteilhafterweise eine Trennölzusammensetzung, die wahlweise bei Backbehältern für Brot oder andere Süßwaren eingesetzt werden kann.
Der mittlere radiale Durchmesser der Wirbelkammer nimmt von der Vielzahl von Öffnungen aus in Richtung der Luftabgabedüse ab.
Die Quelle von Zerstäubungsluft kann unter einem Druck im Bereich von 86,95 KN/m² (10 psi) stehen.
Die Flüssigkeitsquelle kann unter einem Druck im Bereich von 27,85 KN/m² bis 82,74 KN/m² (4 bis 12 psi) stehen.
Die Flüssigkeit kann mittels einer Ladung von 50 000 Volt, wahlweise bei einem Strom von 100 MA, elektrostatisch geladen sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Beschichtung des Inneren offener Behälter mit Öl oder einer ähnlichen Flüssigkeit geschaffen, das die Schritte des Vorbeilaufens der Behälter an wenigstens einer elektrostatischen Sprühvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfaßt, wobei sich die Vorrichtung in einem Abstand im Bereich von 10 bis 20 mm von der offenen Seite des Behälters befindet, des Erfassens des Vorhandenseins eines Behälters, sowie der Auslösung des Stroms von elektrostatisch geladenem Öl und Zerstäubungsluft in Reaktion daauf, um einen hohlen, im wesentlichen kegelförmigen Bereich geladener, zerstäubter Ölteilchen zu erzeugen, der in das Innere des Behälters gerichtet ist.
Die offenen Behälter sind vorzugsweise Backbehälter für Brot oder Süßwarenerzeugnisse, und das Öl ist eine Trennölzusammensetzung, die die Entnahme des nach der Beschichtung in selbige eingefüllten Erzeugnisses aus dem Behälter ermöglicht, wenn es gebacken ist.
Der Schritt des Auslösens des Stroms von elektrostatisch geladenem Öl und Zerstäubungsluft kann über einen Zeitraum im Bereich von 500 bis 300 ms für jeden Behälter ausgeführt werden.
In diesem Fall kann die Einrichtung zum Erfassen des Vorhandenseins eines Behälters eine Zufuhr von Luft oder einem anderen Fluid mit vergleichsweise hohem Druck zur Betätigung einer Kolbeneinrichtung auslösen, wobei die Kolbeneinrichtung unmittelbar darauffolgend Ventile zur Zufuhr von Zerstäubungsluft und elektrostatisch geladenem Öl öffnet.
Bei quaderförmigen Backbehältern werden vorzugsweise zwei Sprühvorrichtungen verwendet, von denen sich jeweils eine an jedem Ende des Behälters befindet.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung wird im folgenden als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eingehender beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht eines Endes einer Sprühvorrichtung ist, die die Erfindung verkörpert; und
Fig. 2 ein Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 ist.
In Fig. 1 ist ein Sprühkopf mit einem Ölbehälter 1 dargestellt, dem eine Ölzusammensetzung mit einem Druck im Bereich von 27,58 KN/m² bis 82,74 KN/M² (4 bis 12 psi) zugeführt wird, und der auf -50 000 Volt und einen maximalen Strom von 100 Mikroampere geladen ist. Der Ölbehälter 1 wird mittels einer Nadel (nicht dargestellt) verschlossen, die in einen Nadelsitz 2 paßt. Wenn die Nadel zurückgezogen wird, kann Öl durch Kanal 3 zu einer ringförmigen Düse 4 fließen. Diese Düse hat einen Spalt im Bereich von 0,35 mm oder weniger. Aus dieser Düse austretendes Öl bildet eine hohle Röhre.
Zerstäubungsluft wird bei einem Druck im Bereich von 68,95 KN/m² (10 psi) über eine Reihe von Kanälen 5 einer ringförmigen Kammer 6 zugeführt. Von dieser ringförmigen Kammer 6 gehen eine Reihe von Öffnungen 8 aus, die so angeordnet sind, daß die verdichtete Luft radial nach außen in eine Wirbelkammer 7 strömen kann, wie in Fig. 2 deutlicher zu sehen ist. Die Öffnungen 8 sind im wesentlichen gleichmäßig winklig angeordnet, so daß aus ihnen austretende Luft einen tangentialen Strom innerhalb der Kammer 7 bildet.
Die Wirbelkammer 7 wird von einer Außenwand 9 des Ölabgabesystems und einer Innenwand 10 der Düsenkappe 11 begrenzt. Die Wände 9 und 10 laufen von den Öffnungen 8 aus zu einer Luftabgabedüse 12 aufeinander zu. Diese Luftabgabedüse 12 gibt eine Röhre schnell wirbelnder Luft in einen Bereich ab, der die abgegebene Röhre geladenen Öls unmittelbar umgibt. Die Wechselwirkung dieser beiden Röhren führt dazu, daß das Öl zerstäubt wird und durch die Wirbelwirkung der Luft zu einer Kegelform gesprüht wird. Da die Luft durch die Öffnungen 8 radial nach außen in die Wirbelkammer 7 strömt, wird der Einlaßdurchmesser der Wirbelkammer nur durch den Gesamtdurchmesser des Düsenkopfes begrenzt, und daher wird der mögliche Bereich der Verhältnisse zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßdurchmesser der Wirbelkammer auf ein Maximum vergrößert, was zu einer größeren Flexibilität des Kegelwinkels des Ölsprühstrahls führt.
Die Wirbelkammer 7 hat eine solche Form, daß die aus ihr abgegebene Luft eine hohe Winkelgeschwindigkeit an der Düse 12 aufweist, ohne daß die Luft mit einem sehr hohen Druck zugeführt wird. Dementsprechend hat der Kegel zerstäubter Ölpartikel, der durch die Vorrichtung erzeugt wird, einen Kegelwinkel im Bereich von 60 bis 70º. Dadurch kann die Vorrichtung näher an den zu beschichtenden Behältern angebracht werden und dennoch die Seiten derselben beschichten, wodurch die äußere Anlagerung von Öl verringert wird. Die Vorrichtung kann beim Beschichten des Inneren von Backbehältern mit einer Trennölzusammensetzung eingesetzt werden, indem die Behälter unterhalb eines Paars derartiger Sprühköpfe durchlaufen. Jeder Behälter kann über einen Zeitraum von 50 bis 300 ms besprüht werden, wobei in dieser Zeit 0,4 bis 1,0 g Öl auf das Innere des Behälters aufgetragen werden können. Die Behälter laufen mit einem Abstand im Bereich von 10 bis 20 mm unter den Sprühköpfen durch, und dieser kurze Abstand gewährleistet zusammen mit der elektrostatischen Ladung der Ölpartikel, daß eine minimale Ölmenge außerhalb der Behälter angelagert wird wird.
Das Vorhandensein eines zu beschichtenden Behälters wird durch einen Sensor festgestellt, wie beispielsweise durch einen Annäherungssensor oder einen Auslöseschalter. Dieser betätigt eine Quelle von Luft mit vergleichsweise hohem Druck (z.B. 80 psi), die auf einen Kolben wirkt, so daß zunächst ein Strom von Zerstäubungsluft in die Kanäle 5 eingelassen wird, und unmittelbar daran anschließend die Nadel aus dem Nadelsitz 2 zurückgezogen wird, so daß Öl aus dem Behälter 1 fließen kann. Auf diese Weise lassen sich Durchflußmengen von über 8000 Behältern pro Stunde erreichen.

Claims

1. Elektrostatische Sprühvorrichtung, die eine Flüssigkeitsquelle (1), eine damit verbundene ringförmige Düse (4) zur Abgabe einer hohlen Röhre elektrostatisch geladener Flüssigkeit, eine Quelle (5) von Zerstäubungsluft unter Druck, eine ringförmige Zerstäubungsluftabgabedüse (12), die die Flüssigkeitsabgabedüse umgibt, eine ringförmige Wirbelkammer (7) für die Zerstäubungsluft sowie eine Vielzahl von Öffnungen (8), die die Luftquelle mit der Wirbelkammer verbinden, umfaßt, wobei die Öffnungen in einem Winkel zur Radialrichtung ausgerichtet sind und einen im wesentlichen tangentialen Wirbelstrom von Luft in der Kammer auslösen, wobei die Wirbelkammer durch Wände (9,10) gebildet wird, die in einer axialen Richtung von der Vielzahl von Öffnungen aus auf die Luftabgabedüse zu aufeinanderzu laufen, und die Flüssigkeitsquelle elektrostatisch geladen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (8) so angeordnet sind, daß Luft radial nach außen in die Kammer (7) eintreten kann.

2. Sprühvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit (1) Öl bzw. eine Öl enthaltende Zusammensetzung und vorzugsweise eine Trennölzusammensetzung ist.

3. Sprühvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der mittlere radiale Durchmesser der Wirbelkammer (7) von der Vielzahl von Öffnungen (8) aus in Richtung der Luftabgabedüse (12) abnimmt.

4. Sprühvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Quelle (5) von Zerstäubungsluft unter einem Druck in Bereich von 68,95 KN/m² (10psi) steht.

5. Sprühvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flüssigskeitsquelle (1) unter einem Druck im Bereich von 27,58 KN/m² bis 82,74 KN/m² steht.

6. Sprühvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeitsquelle (1) mittels einer Ladung von 50.000 Volt, wahlweise bei einem Strom von 100 Mikroampere, elektrostatisch geladen ist.

7. Verfahren zur Beschichtung des Inneren offener Behälter mit Öl oder einer ähnlichen Flüssigkeit, das die Schritte des Vorbeilaufens der Behälter an wenigstens einer elektrostatischen Sprühvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche umfaßt, wobei sich die Vorrichtung in einem Abstand im Bereich von 10 bis 20 mm von der offenen Seite des Behälters befindet, des Erfassens des Vorhandenseins eines Behälters sowie der Auslösung des Stroms von elektrostatisch geladenem Öl und Zerstäubungsluft in Reaktion darauf, um einen hohlen, im wesentlichen kegelförmigen Bereich geladener, zerstäubter Ölteilchen zu erzeugen, der in das Innere des Behälters gerichtet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Behälter Backbehälter für Brot oder Süßwarenerzeugnisse sind.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei der Schritt des Auslösens des Stroms von elektrostatisch geladenem Öl und Zerstäubungsluft über einen Zeitraum im Bereich von 50 bis 300 ms für jeden Behälter ausgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Einrichtung zum Erfassen des Vorhandenseins eines Behälters eine Zufuhr von Luft oder einem anderen Fluid mit vergleichsweise hohem Druck zur Betätigung einer Kolbeneinrichtung auslösen kann, wobei die Kolbeneinrichtung unmittelbar darauffolgend Ventile zur Zufuhr von Zerstäubungsluft und elektrostatisch geladenem Öl öffnet.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Behälter quaderförmige Backbehälter sind und zwei Sprühvorrichtungen verwendet werden, von denen sich jeweils eine an jedem Ende des Behälters befindet.