EP3838389A1 - Vorrichtung zur einarbeitung von pulverstoffen, insbesondere staubexplosionsfähige pulverstoffe, in eine, insbesondere leicht entzündliche, flüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung zur einarbeitung von pulverstoffen, insbesondere staubexplosionsfähige pulverstoffe, in eine, insbesondere leicht entzündliche, flüssigkeit Download PDF

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EP3838389A1
EP3838389A1 EP19216645.2A EP19216645A EP3838389A1 EP 3838389 A1 EP3838389 A1 EP 3838389A1 EP 19216645 A EP19216645 A EP 19216645A EP 3838389 A1 EP3838389 A1 EP 3838389A1
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EP
European Patent Office
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powder
liquid
pump
pressure
liquid circuit
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Withdrawn
Application number
EP19216645.2A
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English (en)
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Markus Bär
Peter Deininger
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Sika Technology AG
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Sika Technology AG
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Publication date
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    • B01F35/80—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed
    • B01F35/83—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by controlling the ratio of two or more flows, e.g. using flow sensing or flow controlling devices
    • B01F35/833—Flow control by valves, e.g. opening intermittently

Definitions

  • the invention relates to a device for incorporating powder substances, in particular powder substances capable of dust explosion, into an, in particular highly flammable, liquid and a corresponding method according to the preamble of claim 1 or claim 12.
  • Hollow plastic spheres in powder form are introduced into liquids in order to reduce the density of the liquids. Powders are sprinkled into the liquid and stirred in. Due to the physical properties of a powder or a powder-air mixture and the associated risk of dust explosion, this is often not possible or not readily possible in the case of lightweight fillers.
  • dust-explosive powder materials are sprinkled into solvent-containing liquids, the solid passes through an inflammable gas phase protruding above the liquid (e.g. from evaporated solvent) and there can lead to the ignition of the gas or a gas mixture.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device and a method for incorporating, in particular dust explosive, powder substances into an, in particular highly flammable, liquid which enables a homogeneous mixture to be produced in a safe and at the same time inexpensive manner to produce the powder and the liquid, with no mixing of solvent vapor and powder can occur, so that ignition of There is no solvent vapor and / or liquid and thus an explosion is avoided.
  • An essential idea of the invention is that a homogeneous mixture of, in particular, dust-explosive powder materials and a liquid, in particular a flammable or highly inflammable liquid, can be ensured under safe circumstances.
  • the device makes it possible to work the powder material directly into the liquid without the powder material having to pass through a layer of flammable (solvent) vapor.
  • Flammable vapors can be understood to mean, for example, solvent vapors that arise from the evaporation of one or more solvents contained in the liquid.
  • the device according to the invention prevents the formation of such vapors, so that the process of introducing the powder substance into the liquid can be carried out safely.
  • the powder feed line is arranged on a pump inlet side and fluidly connected via a connection to the pipeline system of the liquid circuit, the distance between the connection of the powder feed line and a pump inlet of the pump being a maximum of 70 cm, more preferably less than 50 cm.
  • a ratio of a diameter of the pipeline system of the liquid circuit to a diameter of the powder feed rate is 2.5: 1.5.
  • the ratio can also deviate from the value 2.5: 1.5, for example in order to compensate for physical properties such as the viscosity of the liquid and / or a pump capacity of the pump.
  • the pump in particular a rotary lobe pump, is designed to allow a liquid to circulate in the liquid circuit in such a way that a negative pressure on the pump inlet side sucks the powder from the powder container through the powder feed line into the liquid circuit by means of a gas flow.
  • the liquid circuit further comprises at least one, preferably active, homogenizer, in particular a chopper, that does this is designed to homogenize a mixture of the powder and the liquid, wherein the homogenizer is preferably arranged on a pump outlet side, and wherein the homogenizer is preferably a maximum of 30 cm, more preferably less than 25 cm on a pump outlet side from a pump outlet of the pump.
  • at least one, preferably active, homogenizer in particular a chopper, that does this is designed to homogenize a mixture of the powder and the liquid
  • the homogenizer is preferably arranged on a pump outlet side, and wherein the homogenizer is preferably a maximum of 30 cm, more preferably less than 25 cm on a pump outlet side from a pump outlet of the pump.
  • An active homogenizer can also be actively controlled and / or regulated in order to mix as homogeneously as possible, depending on the liquid and / or powder used. In one embodiment it is possible, for example, that a speed of an impeller of the homogenizer is actively increased the higher the viscosity of the liquid and / or that the speed of the impeller of the homogenizer is adapted to a change in viscosity during a mixing process.
  • the liquid circuit further comprises at least one pressure measuring device, in particular comprising a differential pressure measuring device, which is designed to detect a pressure on the pump inlet side and / or the pump outlet side in the liquid circuit, and wherein a pressure difference of a pressure on the pump inlet side and a pressure at the pump outlet side is in a range of -10 - -600 mbar, preferably -100 - -400 mbar.
  • the detected variable in particular the differential pressure
  • the detected variable can be used for further (optimization) processes of a mixing process.
  • the pressure in the pipeline system it is possible to quickly and reliably identify damage, for example a leak in the fluid circuit and / or damage to the pump.
  • the powder feed line comprises a control valve which is designed to continuously regulate a powder flow and / or a powder flow change in the liquid circuit.
  • the control valve can close when the pressure is too high and / or open only when the differential pressure is applied to the pump. Furthermore, the continuous regulation and / or control of the control valve enables an amount of the powder substance to be incorporated into the liquid to be regulated or compensated for via a powder flow and / or a change in powder flow. What is achieved thereby is that the proportion of the powder in the liquid / powder mixture can be controlled and / or regulated in a controlled manner via the control valve and accordingly optimized.
  • Powder flow is to be understood as an amount of powder material which is conveyed through the powder feed line in a time interval.
  • “Change in powder flow rate” means a change in “powder flow rate” over time. A change in the powder flow rate is caused in particular by a change in the pressure in the liquid circuit.
  • further control valves can also be present on and / or in the powder feed line.
  • the pressure measuring device comprises a computing unit, wherein the control valve is communicatively connected to the computing unit, and wherein the computing unit is designed to continuously control the control valve.
  • control valve regulates the powder flow and / or the powder flow change continuously by means of the computing unit based on a programmed function and / or on a pressure difference between a pressure on the pump inlet side and a pressure on the pump outlet side.
  • a control via a programmed function allows, for example, the powder flow of the powder material to be varied over time (of a mixing process) via a corresponding control or regulation of the control valve.
  • the powder container comprises a conveying line which is designed to convey the powder substance to be incorporated by means of a conveying pump, in particular a membrane pump, from a powder feed station into the powder container.
  • a conveying pump in particular a membrane pump
  • Powders are usually bought in sacks.
  • One and / or more bags of powder material can be introduced into the powder feed station in such a way that the powder material is conveyed into the powder container by means of the feed pump without creating a dust load for an employee and / or in the environment in which the device is located.
  • the powder container and / or the powder feed station comprises at least one gas supply line which is designed to supply a gas, in particular inert gas, to the powder material in such a way that the powder material is fluidized.
  • the fluidization of the powder material with a gas in particular with an inert gas, enables the powder material to be easily conveyed by the pump and / or the feed pump without clogging and / or clumping occurring.
  • a gas in particular with an inert gas
  • inert gas prevents a fire from breaking out and / or an explosion, since inert gases are very inert.
  • the powder material is fluidized by supplying a gas, preferably inert gas, before being sucked in.
  • a gas preferably inert gas
  • the fluidization of the powder material with a gas in particular with an inert gas, enables the powder material to be optimally conveyed by the pump and / or the feed pump and to prevent clumping and / or clogging.
  • a gas in particular with an inert gas
  • inert gas prevents a fire from breaking out and / or an explosion, since inert gases are very inert.
  • the mixing of the liquid and the powder material in the liquid circuit takes place actively by a homogenizer, in particular a chopper, a mixture being created by the mixing.
  • the proportion of powder material introduced into the mixture is 0.1-10% by weight, preferably 0.1-5% by weight, 0.1-2.5% by weight, 0.1-1.5% by weight, 0.2-1.2% by weight. -%, especially preferably 0.3-0.8% by weight and / or 2.5-50% by volume, preferably 5-45% by volume, 7.5-40% by volume, 10-35% by volume, 15- 35% by volume, in particular 20-35% by volume.
  • the controlled introduction of the powder substance into the liquid in the liquid circuit takes place via a continuously adjustable control valve, the control valve via a computing unit based on a programmed function and / or on a pressure difference between a pressure on the pump inlet side and a pressure on the pump outlet side, regulates a powder flow rate and / or a powder flow rate change in such a way that a proportion of powder material to be incorporated can be optimized.
  • the liquid is formed by a flammable liquid, in particular a liquid with ATEX classification (Directive 2014/34 / EU), the liquid preferably having a viscosity of 500 mPas - 3000 mPas, preferably 1000 mPas - 1800 mPas, at 50 ° C.
  • viscosity is preferably understood to mean a viscosity which is measured using a Physica MCR 301 plate-plate rheometer with a measuring gap of 0.5 mm in accordance with DIN 53019-1. Compliance with the ATEX guidelines ensures the necessary safety when carrying out the process.
  • the liquid preferably contains at least one solvent, in particular an organic solvent, preferably selected from the list consisting of white spirit, isobutanol, benzene, toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone, in particular xylene.
  • the proportion of solvent is preferably 3 to 30% by weight, in particular 5 to 20% by weight, based on the total weight of the liquid.
  • the liquid preferably contains at least one additive selected from the list consisting of epoxy resin, a polyurethane compound and an alkyd resin AH.
  • the proportion of additive is preferably 5-60% by weight, in particular 10-50% by weight, preferably in particular 20-40% by weight, based on the total weight of the liquid.
  • the temperature of the liquid is preferably from 30 to 75.degree. C., in particular from 40 to 60.degree.
  • the powder material (31) comprises, in particular closed-pore, wooden balls made of plastic, the hollow balls preferably having a particle size of 20 ⁇ m-140 ⁇ m, more preferably 25 ⁇ m-55 ⁇ m.
  • the hollow spheres can enclose a gas and thereby reversibly deform their volume when there is a change in an ambient pressure and / or an ambient temperature.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the device for incorporating powder substances, in particular powder substances capable of dust explosion, in a, in particular highly flammable, liquid.
  • the powder material 31 can comprise wooden balls made of plastic. These hollow spheres have a particle size of, for example, 20 ⁇ m-140 ⁇ m, preferably 25 ⁇ m-55 ⁇ m.
  • Hollow spheres within the meaning of the present invention are preferably microspheres with a cavity volume of at least 30%, in particular at least 50%, in particular at least 75% of the total volume of the individual microsphere, which contain at least one gas in this cavity.
  • At least one gas encompasses pure gases and gas mixtures of two or more gases.
  • the at least one gas is preferably selected from air, carbon dioxide, oxygen, nitrogen, helium, neon, argon or xenon, any organic compounds that are gaseous at room temperature, such as hydrocarbons, or else halogenated hydrocarbons.
  • Hydrocarbons which are gaseous at room temperature are preferably C1-C5 hydrocarbons which are branched or unbranched (methane to pentane). Air, isobutane and isopentane are particularly preferred, and isopentane is most preferred.
  • Microspheres which have a single central cavity filled with gas / gases are preferred.
  • They are preferably closed-pore microspheres.
  • They are preferably expanded microspheres.
  • Preferred materials for the microspheres are natural and synthetic, in particular synthetic, polymers or copolymers, particularly preferably synthetic copolymers, most preferably cyanoacrylates and polylactides.
  • the density of the microspheres is preferably less than 100 kg / cm3.
  • the density of the microspheres is particularly preferably between 20 and 100 kg / cm3, most preferably between 20 and 50 kg / cm3.
  • the powder material 31 is introduced into a powder application station 40.
  • a gas preferably an inert gas, can be introduced into the powder application station 40 through a gas feed line 50 into the powder application station 40. It is thereby achieved that the powder material 31 is fluidized in the powder application station 40.
  • the powder material 31 can be conveyed through a conveying line 42 into a powder container 30 by means of a conveying pump 41.
  • the feed pump 41 can comprise a diaphragm pump.
  • the powder container 31 has a volume of 2000 l.
  • the powder container 31 may have a shape that tapers downward.
  • the shape can be designed in such a way that the powder container 31 tapers towards an outlet, in particular a powder outlet, on the underside of the powder container 31.
  • the powder container 31 can have a breathing line 35.
  • the breathing line 35 is preferably attached to an upper side of the powder container 31.
  • the breathing line 35 is used to equalize the pressure in the powder container 31 with an ambient pressure in an environment outside the powder container 31.
  • a filter 35b can be provided on the breathing line 35, which prevents the powder 31 from escaping through the breathing line 35.
  • the breathing line 35 comprises at least one pressure relief valve 35a. The pressure relief valve 35a prevents too high a pressure from building up in the powder container 31.
  • the powder container 31 has a gas supply line 50. It is thereby achieved that the powder material 31 is fluidized in the powder container 31 by supplying a gas, in particular an inert gas.
  • the fluidization of the powder material 31 in the powder container 30 can take place alternatively or additionally, in particular afterwards, to the fluidization of the powder material 31 in the powder application station 40.
  • the powder container 30 has a scale for the internal weighing of the powder material 31.
  • the powder container 30 has an internal sensor device, the sensor device serving to record atmospheric data, in particular a temperature and / or a pressure and / or a gas concentration, in the powder container 30.
  • a powder feed line 32 is attached to the outlet of the powder container 30 in a fluid-conducting manner.
  • the powder feed line 32 enables the powder material 31 to be fed into the liquid circuit 10.
  • the liquid circuit 10 comprises a liquid container 11, a pipeline system 12 and at least one pump 13.
  • the liquid circuit 10 is designed so that a liquid can circulate through the liquid circuit 10 by means of the pump 13.
  • the direction of flow of the liquid in the liquid circuit is indicated by the arrows 17 in FIG Fig. 1 shown.
  • the liquid comprises at least one alkyd resin AH.
  • alkyd resin AH is preferably an alkyd resin AH as described under the term “ Alkydharze “in Römpp Chemie Lexikon, online version, Georg Thieme Verlag, accessed on 04 November 2018 .
  • the alkyd resins are preferably air-drying and oxidatively drying alkyd resins, in particular linseed oil, soybean oil, safflower oil or ricinic alkyd resins.
  • the powder supply line 32 is arranged on a pump inlet side 13a and connected in a fluid-conducting manner to the pipeline system 12 of the liquid circuit 10 via a connection 33.
  • the distance between the connection 33 of the powder feed line 32 and a pump inlet of the pump 13 is a maximum of 70 cm, more preferably less than 50 cm. Depending on the type of pump and / or the pump output of the pump 13, this distance can vary. It is essential that the solid is introduced takes place essentially immediately in front of the pump 13 on a pump inlet side 13a of the liquid circuit.
  • a homogenizer 14 which is designed to actively mix the liquid with the powder material 31, in particular the powder material 31 which is explosive in particular, and / or to actively wet the powder material 31.
  • the homogenizer 14 is designed as a chopper with at least one rotatable impeller.
  • the pump 13 is designed as a rotary lobe pump.
  • a negative pressure on the pump inlet side 13 a sucks the powder material 31 from the powder container 30 through the powder feed line 32 by means of a gas flow in order to work the powder material into the liquid in the liquid circuit 10.
  • a differential pressure applied to the pump 13 is measured by means of a pressure measuring device 15.
  • the differential pressure results from a pressure on the pump inlet side 13a and a pressure on the pump outlet side 13b.
  • the powder feed line 32 has a control valve 34.
  • the control valve 34 is designed to dose an amount of the powder 31 to be introduced into the liquid.
  • the control valve 34 can be controlled, for example, by a computing unit 16.
  • the control valve 34 is continuously regulated by means of the computing unit 16 based on a programmed function and / or on a pressure difference between a pressure on the pump inlet side 13a and a pressure on the pump outlet side 13b.
  • the amount of powder material 31 to be incorporated can either be controlled or regulated via a powder flow and / or the change in powder flow can be compensated for when a powder flow changes (due to a change in the pressure in the liquid circuit 10). It is conceivable, for example, that introducing a first portion of the powder material 31 into the liquid changes a viscosity of the liquid. This leads to a change in the pressure difference at the pump 13 and thus to a change in the powder flow. In order to ensure a constant powder flow of a second (or further) portion of the powder material 31 despite the change in viscosity, the control valve 34 can be controlled or regulated. By controlling or regulating the control valve 34, an optimal amount of powder material 31 can always be introduced into the liquid.
  • control valve 34 can also follow a programmed function that is stored on the computing unit 16.
  • control valve 34 prevents the liquid from penetrating into the powder feed line.
  • control valve 34 can close when the pressure is too high and / or open only when the differential pressure is applied to the pump 13.
  • the powder feed line 32 comprises a ball valve which is designed to prevent the liquid from penetrating the powder feed line in the event of an excessively high pressure (> -10 mbar) in the pipeline system of the liquid circuit.
  • the ball valve can close when the pressure is too high and / or open only when the differential pressure is applied to the pump 13.
  • the ball valve is controlled by the computing unit 16 in a manner analogous to the control valve 34.
  • a redundant pressure measurement can take place on the pump 13 and / or in the pipeline system 12 for opening and closing the ball valve.
  • the liquid container 11 can comprise a device which enables a mixture of powder and liquid to be removed.

Abstract

Die Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Einarbeitung von staubexplosionsfähigen Pulverstoffen 31 in leicht entzündliche Flüssigkeiten, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: mindestens einen Flüssigkeitskreislauf 10, wobei der Flüssigkeitskreislauf mindestens einen Flüssigkeitsbehälter 11, ein Rohrleitungssystem 12, sowie mindestens eine Pumpe 13 umfasst und wobei der Flüssigkeitskreislauf dazu ausgebildet ist, eine brennbare, Flüssigkeit in sich aufzunehmen; mindestens einen Pulverbehälter 30, der dazu ausgebildet ist, mindestens einen, in die Flüssigkeit einzuarbeitenden, Pulverstoff 31 in sich aufzunehmen, und wobei der Pulverbehälter über eine Pulverzuführungsleitung 32 fluidleitend mit dem Flüssigkeitskreislauf, insbesondere mit dem Rohrleitungssystem, verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einarbeitung von Pulverstoffen, insbesondere von staubexplosionsfähigen Pulverstoffen, in eine, insbesondere leicht entzündliche, Flüssigkeit sowie ein entsprechendes Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 12.
  • Kunststoffhohlkugeln in Pulverform, sogenannte Leichtfüllstoffe, werden in Flüssigkeiten eingebracht, um die Dichte der Flüssigkeiten zu verringern. Pulver werden dazu in die Flüssigkeit eingestreut und untergerührt. Aufgrund von physikalischen Eigenschaften eines Pulvers bzw. eines Pulver-Luft-Gemischs und einer damit einhergehenden Staubexplosionsgefahr ist dies im Falle der Leichtfüllstoffe oftmals nicht oder nicht ohne weiteres möglich. Beim Einstreuen von staubexplosionsfähigen Pulverstoffen in lösemittelhaltige Flüssigkeiten, passiert der Feststoff eine, über der Flüssigkeit überstehende, entzündliche Gasphase (beispielsweise durch ausgedampftes Lösungsmittel) und kann dort zur Entzündung des Gases bzw. eines Gasgemisches führen.
  • Das direkte Einbringen eines Pulverstoffs bzw. eines Leichtfüllstoffs in eine Flüssigkeit, zur Verhinderung einer Staubexplosion, ist ebenso problematisch. Wird der Leichtfüllstoff durch Druck-/Stoßvorrichtungen (Membranpumpen etc.) gefördert, führt dies regelmäßig zu Verstopfungen und/oder Verklumpung des Leichtfüllstoffs in der Zuleitung und/oder der Pumpe.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Einarbeitung von, insbesondere staubexplosionsfähigen, Pulverstoffen in eine, insbesondere leicht entzündliche, Flüssigkeit bereitzustellen, die bzw. das es auf sichere und zugleich kostengünstige Art und Weise ermöglicht, eine homogene Mischung aus dem Pulverstoff und der Flüssigkeit herzustellen, wobei es zu keinem Zeitpunkt zu einer Vermischung von Lösemitteldampf und Pulver kommen kann, so dass ein Entzünden von Lösungsmitteldampf und/oder Flüssigkeit unterbleibt und damit eine Explosion vermieden wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände gemäß den Ansprüchen 1 und 12 gelöst.
  • Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Einarbeitung von Pulverstoffen, insbesondere von staubexplosionsfähigen Pulverstoffen, in eine, insbesondere leicht entzündliche, Flüssigkeit, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist:
    • mindestens einen Flüssigkeitskreislauf, wobei der Flüssigkeitskreislauf mindestens einen Flüssigkeitsbehälter, ein Rohrleitungssystem, sowie mindestens eine Pumpe umfasst und wobei der Flüssigkeitskreislauf dazu ausgebildet ist, eine, insbesondere brennbare, Flüssigkeit in sich aufzunehmen;
    • mindestens einen Pulverbehälter, der dazu ausgebildet ist, mindestens einen, in die Flüssigkeit einzuarbeitenden, Pulverstoff in sich aufzunehmen, und
      wobei der Pulverbehälter über eine Pulverzuführungsleitung fluidleitend mit dem Flüssigkeitskreislauf, insbesondere mit dem Rohrleitungssystem, verbunden ist.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass eine homogene Mischung aus, insbesondere staubexplosionsfähigen, Pulverstoffen und einer Flüssigkeit, insbesondere einer brennbaren bzw. leicht entzündlichen Flüssigkeit, unter sicheren Umständen gewährleistet werden kann. Die Vorrichtung ermöglicht es, den Pulverstoff direkt in die Flüssigkeit einzuarbeiten, ohne dass der Pulverstoff eine Schicht von entzündlichem (Lösungsmittel-)Dampf passieren muss. Unter entzündlichen Dämpfen und können beispielsweise Lösungsmitteldämpfe verstanden werden, die durch Herausdampfen eines oder mehrerer, in der Flüssigkeit enthaltenen, Lösungsmitteln entstehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterbindet die Entstehung derartiger Dämpfe, so dass der Vorgang des Einbringens des Pulverstoffs in die Flüssigkeit gefahrlos durchgeführt werden kann.
  • In einer Ausführungsform ist die Pulverzuführungsleitung an einer Pumpeneingangsseite angeordnet und fluidleitend über einen Anschluss an das Rohrleitungssystem des Flüssigkeitskreislaufs angeschlossen, wobei ein Abstand des Anschlusses der Pulverzuführungsleitung von einem Pumpeneingang der Pumpe maximal 70 cm, weiter vorzugsweise weniger als 50 cm beträgt.
  • Dadurch wird ermöglicht, dass ein Unterdruck am Pumpeneingang der Pumpe optimal ausgenutzt werden kann. Ferner ist es durch den Abstand des Anschlusses der Pulverzuführungsleitung von dem Pumpeneingang der Pumpe möglich, in diesem Bereich weitere Anschlüsse, beispielsweise für eine Druckmessung in dem Rohrleitungssystem des Flüssigkeitskreislaufs, vorzusehen.
  • In einer Ausführungsform beträgt ein Verhältnis eines Durchmessers des Rohrleitungssystems des Flüssigkeitskreislaufs zu einem Durchmesser der Pulverzuführungsleistung 2,5:1,5.
  • Dadurch wird ermöglicht, dass Volumenströme in der Pulverzuführungsleitung und des Flüssigkeitskreislaufs optimiert und/oder auf einander abgestimmt sind. In alternativen Ausführungsformen kann das Verhältnis auch von dem Wert 2,5:1,5 abweichen, beispielsweise um physikalische Eigenschaften wie die Viskosität der Flüssigkeit und/oder eine Pumpleistung der Pumpe auszugleichen.
  • In einer Ausführungsform ist die Pumpe, insbesondere Drehkolbenpumpe, dazu ausgebildet, eine Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf zirkulieren zu lassen, derart, dass ein Unterdruck an der Pumpeneingangsseite den Pulverstoff aus dem Pulverbehälter durch die Pulverzuführungsleitung in den Flüssigkeitskreislauf mittels eines Gasstroms ansaugt.
  • Dadurch wird ermöglicht, dass der einzuarbeitende Pulverstoff direkt in die Flüssigkeit eingebracht werden kann. Auf diese Weise wird eine Bildung entzündlicher und/oder explosionsfähiger (Lösungsmittel-)Dämpfe und/oder (Lösungsmittel-)Dampf/Luft-Gemische unterdrückt. Dadurch wird die Sicherheit während eines Einarbeitungsprozesses erhöht und Personen- und/oder Sachschäden verhindert.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Flüssigkeitskreislauf ferner mindestens einen, vorzugsweise aktiven, Homogenisierer, insbesondere Häcksler, der dazu ausgebildet ist, eine Mischung aus dem Pulverstoff und der Flüssigkeit zu homogenisieren, wobei der Homogenisierer vorzugsweise an einer Pumpenausgangsseite angeordnet ist, und wobei der Homogenisierer vorzugsweise maximal 30 cm, weiter vorzugsweise weniger als 25 cm auf einer Pumpenausgangsseite von einem Pumpenausgang der Pumpe entfernt ist.
  • Dadurch wird ermöglicht, dass eine optimale Vermengung des Pulverstoffes und der Flüssigkeit erreicht wird, um eine möglichst homogene Mischung zu erhalten, insbesondere bereits im Rohrleitungssystem. Ein aktiver Homogenisierer, kann zudem aktiv gesteuert und/oder geregelt werden, um je nach verwendeter Flüssigkeit und/oder Pulverstoff möglichst homogen zu mischen. In einer Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, dass eine Drehzahl eines Impellers des Homogenisierers aktiv erhöht wird, je höher eine Viskosität der Flüssigkeit ist und/oder dass die Drehzahl des Impellers des Homogenisierers an eine Viskositätsänderung während eines Mischvorgangs angepasst wird.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Flüssigkeitskreislauf ferner mindestens eine Druckmesseinrichtung, insbesondere umfassend ein Differenzdruckmessgerät, die dazu ausgebildet ist, einen Druck an der Pumpeneingangsseite und/oder der Pumpenausgangsseite in dem Flüssigkeitskreislauf zu erfassen, und wobei eine Druckdifferenz eines Drucks an der Pumpeneingangsseite und einem Druck an der Pumpenausgangsseite in einem Bereich von -10 - -600 mbar, vorzugsweise -100 - -400 mbar liegt.
  • Durch die Erfassung des Drucks in dem Rohrleitungssystem wird es ermöglicht, dass die erfasste Größe, insbesondere der Differenzdruck, für weitere (Optimierungs-)Prozesse eines Mischvorgangs genutzt werden kann. Ferner ist es durch eine Erfassung des Drucks in dem Rohrleitungssystem möglich, einen Schaden, beispielsweise ein Leck des Flüssigkeitskreislaufs und/oder einen Schaden der Pumpe, schnell und zuverlässig zu erkennen.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Pulverzuführungsleitung ein Steuerventil, das dazu ausgebildet ist, einen Pulverdurchfluss und/oder eine Pulverdurchflussänderung in den Flüssigkeitskreislauf kontinuierlich zu regeln.
  • Dadurch wird ermöglicht, dass im Falle eines zu hohen Drucks (> -10 mbar) in dem Rohrleitungssystem des Flüssigkeitskreislaufs die Flüssigkeit nicht in die Pulverzuführungsleitung eindringen kann. Dafür kann das Steuerventil bei zu hohem Druck schließen und/oder ausschliesslich bei an der Pumpe anliegendem Differenzdruck öffnen. Ferner wird durch die kontinuierliche Regelung und/oder Steuerung des Steuerventils ermöglicht, dass eine Menge des in die Flüssigkeit einzuarbeitenden Pulverstoffs über einen Pulverdurchfluss und/oder eine Pulverdurchflussänderung reguliert bzw. ausgeglichen werden kann. Dadurch wird erreicht, dass der Anteil von dem Pulverstoff in der Flüssigkeit/Pulverstoff Mischung über das Steuerventil kontrolliert gesteuert und/oder geregelt und dementsprechend optimiert werden kann. Unter "Pulverdurchfluss" ist eine Menge an Pulverstoff zu verstehen, die in einem Zeitintervall durch die Pulverzuführungsleitung gefördert wird. Unter "Pulverdurchflussänderung" ist eine Änderung des "Pulverdurchflusses" mit der Zeit zu verstehen. Eine Pulverdurchflussänderung wird insbesondere durch eine Änderung des Drucks im Flüssigkeitskreislauf bedingt. Erfindungsgemäß können zusätzlich weitere Steuerventile an und/oder in der Pulverzuführungsleitung vorhanden sein.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Druckmesseinrichtung eine Recheneinheit, wobei das Steuerventil mit der Recheneinheit kommunikativ verbunden ist, und wobei die Recheneinheit dazu ausgebildet ist, das Steuerventil kontinuierlich zu steuern.
  • Dadurch wird erreicht, dass der Anteil von dem Pulverstoff in der Flüssigkeit/Pulverstoff Mischung besonders präzise über das Steuerventil gesteuert bzw. geregelt werden kann, ohne dass beispielsweise ein Mitarbeiter das Steuerventil händisch betätigen muss.
  • In einer Ausführungsform regelt das Steuerventil mittels der Recheneinheit, basierend auf einer programmierten Funktion und/oder auf einer Druckdifferenz eines Drucks an der Pumpeneingangsseite und einem Druck an der Pumpenausgangsseite, den Pulverdurchfluss und/oder die Pulverdurchflussänderung kontinuierlich.
  • Dadurch wird erreicht, dass beispielsweise Druck- und/oder Leistungsschwankungen der Pumpe ausgeglichen werden können, da sich derartige Schwankungen über die Pulverzuführungsleitung auf den Pulverdurchfluss des Pulverstoffes durchschlagen. So wird durch die Steuerung bzw. Regelung des Steuerventils ermöglicht, dass stets eine optimale Menge an Pulverstoff in die Flüssigkeit eindosiert werden kann. Eine Steuerung über eine programmierte Funktion erlaubt beispielsweise den Pulverdurchfluss des Pulverstoffes über eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung des Steuerventils mit der Zeit (eines Mischvorgangs) zu variieren.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Pulverbehälter eine Förderleitung, die dazu ausgebildet ist, den einzuarbeitenden Pulverstoff mittels einer Förderpumpe, insbesondere Membranpumpe, aus einer Pulveraufgabestation in den Pulverbehälter zu befördern.
  • Dadurch wird ermöglicht, dass der Pulverbehälter eine große Menge an Pulverstoff, zur Einarbeitung in die Flüssigkeit, aufnehmen kann. Üblicherweise werden Pulverstoffe in Säcken gekauft. Ein und/oder mehrere Säcke mit Pulverstoff können in die Pulveraufgabestation eingebracht werden, derart, dass der Pulverstoff mittels der Förderpumpe in den Pulverbehälter befördert wird, ohne dass eine Staubbelastung für einen Mitarbeiter und/oder in der Umgebung in der sich die Vorrichtung befindet entsteht.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Pulverbehälter und/oder die Pulveraufgabestation mindestens eine Gaszuführungsleitung, die dazu ausgebildet ist, ein Gas, insbesondere Inertgas, dem Pulverstoff zuzuführen, derart, dass der Pulverstoff fluidisiert wird.
  • Durch die Fluidisierung des Pulverstoffes mit einem Gas, insbesondere mit einem Inertgas, wird ermöglicht, dass der Pulverstoff durch die Pumpe und/oder die Förderpumpe gut förderbar ist, ohne dass Verstopfungen und/oder Verklumpungen auftreten. Zusätzlich wird durch den Einsatz von Inertgas erreicht, ein Ausbrechen eines Feuers und/oder eine Explosion zu verhindern, da Inertgase sehr reaktionsträge sind.
  • Insbesondere wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Einarbeitung von Pulverstoffen, insbesondere von staubexplosionsfähigen Pulverstoffen, in eine, insbesondere leicht entzündliche, Flüssigkeit gelöst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • Zirkulieren einer Flüssigkeit in einem Flüssigkeitskreislauf mittels einer Pumpe, insbesondere derart, dass ein rein flüssiger Aggregatszustand der Flüssigkeit vorliegt;
    • Ansaugen eines Pulverstoffs, mittels eines Gasstroms aufgrund eines Unterdrucks der Pumpe aus einem Pulverbehälter über eine Pulverzuführungsleitung;
    • Kontrolliertes Einbringen des Pulverstoffs in die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf über eine Pulverzuführungsleitung;
    • Vermischen von der Flüssigkeit und dem Pulverstoff in dem Flüssigkeitskreislauf.
  • Hieraus ergeben sich die gleichen Vorteile wie sie in Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben wurden.
  • In einer Ausführungsform wird der Pulverstoff vor dem Ansaugen durch Zuleiten eines Gases, vorzugsweise Inertgas, fluidisiert.
  • Durch die Fluidisierung des Pulverstoffes mit einem Gas, insbesondere mit einem Inertgas, wird ermöglicht, dass der Pulverstoff durch die Pumpe und/oder die Förderpumpe optimal förderbar ist und eine Verklumpung und/oder eine Verstopfung unterbleibt. Zusätzlich wird durch den Einsatz von Inertgas erreicht, ein Ausbrechen eines Feuers und/oder eine Explosion zu verhindern, da Inertgase sehr reaktionsträge sind.
  • In einer Ausführungsform erfolgt das Vermischen von der Flüssigkeit und dem Pulverstoff in dem Flüssigkeitskreislauf aktiv durch einen Homogenisator, insbesondere Häcksler, wobei durch das Vermischen eine Mischung entsteht.
  • In einer Ausführungsform beträgt der Anteil von eingebrachtem Pulverstoff in der Mischung 0.1 - 10 Gew.-%, vorzugsweise 0.1 - 5 Gew.-%, 0.1 - 2.5 Gew.-%, 0.1 - 1.5 Gew.-%, 0.2 - 1.2 Gew.-%, insbesondere vorzugsweise 0.3 - 0.8 Gew.-% und/oder 2.5 - 50 Vol.-%, vorzugsweise 5 - 45 Vol.-%, 7.5 - 40 Vol.-%, 10 - 35 Vol.-%, 15 - 35 Vol.-%, insbesondere 20 - 35 Vol.-%.
  • In einer Ausführungsform erfolgt das kontrollierte Einbringen des Pulverstoffs in die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf über ein kontinuierlich regelbares Steuerventil, wobei das Steuerventil über eine Recheneinheit basierend auf einer programmierten Funktion und/oder auf einer Druckdifferenz eines Drucks an der Pumpeneingangsseite und einem Druck an der Pumpenausgangsseite, einen Pulverdurchfluss und/oder eine Pulverdurchflussänderung, regelt, derart, dass ein Anteil an einzuarbeitendem Pulverstoff optimierbar ist.
  • Dadurch wird ermöglicht, dass durch eine ständige Messung des an einem Pumpeneingang anstehenden Unterdrucks, und die darauf basierende Steuerung des Steuerventils, immer eine optimale Menge an Pulverstoff in die Flüssigkeit eindosiert werden kann. Durch dieses Verfahren wird eine homogene Mischung gewährleistet.
  • In einer Ausführungsform wird die Flüssigkeit durch eine brennbare Flüssigkeit, insbesondere Flüssigkeit mit ATEX-Einstufung (Richtlinie 2014/34/EU), gebildet, wobei die Flüssigkeit vorzugsweise eine Viskosität von 500 mPas - 3000 mPas, vorzugsweise 1000 mPas - 1800 mPas, bei 50°C aufweist. Mit dem Begriff "Viskosität" wird im vorliegenden Dokument vorzugsweise eine Viskosität verstanden, welche gemessen wird mit einem Rheometer Physica MCR 301 Platte-Platte Rheometer, mit einem Messspalt von 0,5 mm gemäss DIN 53019-1. Durch Einhalten der ATEX Richtlinien wird eine nötige Sicherheit bei der Durchführung des Verfahrens sichergestellt.
  • Vorzugsweise enthält die Flüssigkeit mindestens ein Lösungsmittel, insbesondere ein organisches Lösungsmittel, vorzugsweise ausgewählt aus der Liste bestehend aus Testbenzin, Isobutanol, Benzol, Toluol, Xylol, Ethylacetat, Butylacetat, Aceton, Methylethylketon und Cyclohexanon, insbesondere Xylol. Vorzugsweise beträgt der Anteil an Lösungsmittel 3 - 30 Gewichts-%, insbesondere 5 - 20 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit.
  • Vorzugsweise enthält die Flüssigkeit mindestens einen Zusatz ausgewählt aus der Liste bestehend aus Epoxidharz, einer Polyurethanverbindung und einem Alkydharz AH. Vorzugsweise beträgt der Anteil an Zusatz 5 - 60 Gewichts-%, insbesondere 10 - 50 Gewichts-%, bevorzugt insbesondere 20 - 40 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit.
  • Vorzugsweise beträgt die Temperatur der Flüssigkeit, insbesondere zum Zeitpunkt des kontrollierten Einbringens des Pulverstoffs in die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf, von 30 - 75 °C, insbesondere von 40 - 60 °C.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Pulverstoff (31), insbesondere geschlossen-porige, Holkugeln aus Kunststoff, wobei die Hohlkugeln vorzugsweise eine Teilchengröße 20 µm - 140 µm, weiter vorzugsweise 25 µm - 55 µm, aufweisen.
  • Dadurch wird ermöglicht, dass durch das Einbringen derartiger Hohlkugeln, eine Mischung aus der Flüssigkeit und den Hohlkugeln, je nach Hohlkugeltyp und/oder Teilchengröße der Hohlkugeln und/oder Dichte der Hohlkugeln und/oder Flüssigkeitstyp auf einen bestimmten Zweck (eines Endprodukts) angepasst und optimiert werden kann. Hierbei kann beispielsweise auf eine Stabilität und/oder auf ein Gewicht und/oder eine Formbarkeit und/oder optische Eigenschafen und/oder eine Textur der Mischung (bzw. des Endprodukts) optimiert werden. Insbesondere können die Hohlkugeln ein Gas umschließen und dadurch bei Änderung eines Umgebungsdrucks und/oder einer Umgebungstemperatur ihr Volumen reversibel verformen.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich anhand der Unteransprüche.
  • Nachfolgend wird die Erfindung auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildung näher erläutert werden.
  • Hierbei zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Einarbeitung von Pulverstoffen, insbesondere staubexplosionsfähigen Pulverstoffen, in eine, insbesondere leicht entzündliche, Flüssigkeit
  • In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Einarbeitung von Pulverstoffen, insbesondere staubexplosionsfähigen Pulverstoffen, in eine, insbesondere leicht entzündliche, Flüssigkeit dargestellt.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann der Pulverstoff 31 Holkugeln aus Kunststoff umfassen. Diese Hohlkugeln weisen eine Teilchengröße von beispielsweise 20 µm - 140 µm, vorzugsweise 25 µm - 55 µm, auf.
  • Hohlkugeln im Sinne der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise Microsphären mit einem Hohlraumvolumen von mindestens 30%, insbesondere mindestens 50%, insbesondere mindestens 75% des Gesamtvolumens der einzelnen Microsphäre, welche in diesem Hohlraum mindestens ein Gas enthalten.
  • Der Ausdruck "mindestens ein Gas" umfasst reine Gase und Gasgemische aus zwei oder mehr Gasen.
  • Das mindestens eine Gas ist vorzugsweise ausgewählt aus Luft, Kohlendioxid, Sauerstoff, Stickstoff, Helium, Neon, Argon oder Xenon, beliebigen bei Zimmertemperatur gasförmigen organischen Verbindungen wie Kohlenwasserstoffen, oder auch halogenierten Kohlenwasserstoffen.
  • Bei Zimmertemperatur gasförmige Kohlenwasserstoffe sind vorzugsweise C1-C5-Kohlenwasserstoffe, welche verzweigt oder unverzweigt vorliegen (Methan bis Pentan). Besonders bevorzugt sind Luft, Isobutan und Isopentan, am meisten bevorzugt Isopentan.
  • Bevorzugt sind Microsphären, welche im Inneren einen einzigen mit Gas/Gasen gefüllten zentralen Hohlraum aufweisen.
  • Vorzugsweise handelt es sich um geschlossenporige Microsphären.
  • Vorzugsweise handelt es sich um expandierte Microsphären.
  • Bevorzugte Materialien der Microsphären sind natürliche und synthetische, insbesondere synthetische, Polymere oder Copolymere, besonders bevorzugt synthetische Copolymere, am meisten bevorzugt Cyanacrylate und Polylactide.
  • Die Dichte der Microsphären beträgt vorzugsweise weniger als 100 kg/cm3. Besonders bevorzugt beträgt die Dichte der Microsphären zwischen 20 und 100 kg/cm3, höchst bevorzugt zwischen 20 und 50 kg/cm3.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird der Pulverstoff 31 in eine Pulveraufgabestation 40 eingebracht. Durch eine Gaszuführungsleitung 50 in die Pulveraufgabestation 40 kann ein Gas, vorzugsweise ein Inertgas, in die Pulveraufgabestation 40 eingeführt werden. Dadurch wird erreicht, dass der Pulverstoff 31 in der Pulveraufgabestation 40 fluidisiert wird.
  • Mittels einer Förderpumpe 41 kann der Pulverstoff 31 durch eine Förderleitung 42 in einen Pulverbehälter 30 befördert werden. In einem Ausführungsbeispiel kann die Förderpumpe 41 eine Membranpumpe umfassen.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist der Pulverbehälter 31 ein Volumen von 2000 l auf. Der Pulverbehälter 31 kann eine Form aufweisen, die sich nach unten hin verjüngt. Konkret kann in einem Ausführungsbeispiel die Form derart ausgebildet sein, dass sich der Pulverbehälter 31 zu einem Auslass, insbesondere Pulverauslass, an der Unterseite des Pulverbehälters 31, hin verjüngt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Pulverbehälter 31 eine Atemleitung 35 aufweisen. Vorzugsweise ist die Atemleitung 35 an einer Oberseite des Pulverbehälters 31 angebracht. Die Atemleitung 35 dient zu einem Ausgleich des Drucks in dem Pulverbehälter 31 mit einem Umgebungsdruck, in einer Umgebung außerhalb des Pulverbehälters 31. Dafür kann an der Atemleitung 35 ein Filter 35b vorgesehen sein, der ein Austreten des Pulverstoffs 31 durch die Atemleitung 35 verhindert. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Atemleitung 35 mindestens ein Überdruckventil 35a. Das Überdruckventil 35a verhindert, dass sich in dem Pulverbehälter 31 ein zu hoher Druck aufbauen kann.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist der Pulverbehälter 31 eine Gaszuführungsleitung 50 auf. Dadurch wird erreicht, dass der Pulverstoff 31 in dem Pulverbehälter 31 durch Zuführen eines Gases, insbesondere eines Inertgases, fluidisiert wird. Die Fluidisierung des Pulverstoffs 31 in dem Pulverbehäter 30 kann alternativ oder zusätzlich, insbesondere im Nachhinein, zu der Fluidisierung des Pulverstoffs 31 in der Pulveraufgabestation 40 erfolgen.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist der Pulverbehälter 30 eine Waage zum internen Wiegen des Pulverstoffs 31 auf.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Pulverbehälter 30 eine interne Sensorikeinrichtung auf, wobei die Sensorikeinrichtung dazu dient Atmosphärendaten, insbesondere eine Temperatur und/oder einen Druck und/oder eine Gaskonzentration, in dem Pulverbehälter 30 zu erfassen.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist an dem Auslass des Pulverbehälters 30 eine Pulverzuführungsleitung 32 fluidleitend angebracht. Die Pulverzuführungsleitung 32 ermöglicht ein Zuführen des Pulverstoffs 31 in den Flüssigkeitskreislauf 10.
  • Der Flüssigkeitskreislauf 10 umfasst einen Flüssigkeitsbehälter 11, ein Rohrleitungssystem 12, sowie mindestens eine Pumpe 13. Der Flüssigkeitskreislauf 10 ist dazu ausgebildet, dass mittels der Pumpe 13 eine Flüssigkeit durch den Flüssigkeitskreislauf 10 zirkulieren kann.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist die Flussrichtung der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf durch die Pfeile 17 in Fig. 1 dargestellt.
  • In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Flüssigkeit mindestens ein Alkydharz AH.
  • Vorzugsweise handelt es sich um ein Alkydharz AH wie sie beschrieben sind unter dem Begriff "Alkydharze" in Römpp Chemie Lexikon, online-Version, Georg Thieme Verlag, abgerufen am 04 November 2018.
  • Vorzugsweise handelt es sich um Luft- und oxidativ trocknende Alkydharze, insbesondere Leinöl-, Sojaöl-, Safloröl- oder Ricinen-Alkydharze.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist die Pulverzuführungsleitung 32 an einer Pumpeneingangsseite 13a angeordnet und fluidleitend über einen Anschluss 33 an das Rohrleitungssystem 12 des Flüssigkeitskreislaufs 10 angeschlossen.
  • Ein Abstand des Anschlusses 33 der Pulverzuführungsleitung 32 von einem Pumpeneingang der Pumpe 13 beträgt maximal 70 cm, weiter vorzugsweise weniger als 50 cm. Je nach Pumpentyp und/oder Pumpenleistung der Pumpe 13 kann dieser Abstand variieren. Essentiell ist, dass das Einbringen des Feststoffs im Wesentlichen unmittelbar vor der Pumpe 13 auf einer Pumpeneingangsseite 13a des Flüssigkeitskreislaufs erfolgt.
  • Nach der Pumpe 13, auf einer Pumpenausgangsseite 13b, befindet sich ein Homogenisator 14, der dazu ausgebildet ist, die Flüssigkeit mit dem, insbesondere staubexplosionsfähigem, Pulverstoff 31 aktiv zu vermischen und/oder den Pulverstoff 31 aktiv zu benetzen.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist der Homogenisator 14 als Häcksler mit mindestens einem drehbaren Impeller ausgebildet.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 13 als Drehkolbenpumpe ausgebildet. Ein Unterdruck an der Pumpeneingangsseite 13a saugt den Pulverstoff 31 aus dem Pulverbehälter 30 durch die Pulverzuführungsleitung 32 mittels eines Gasstroms an, um den Pulverstoff in die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf 10 einzuarbeiten.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird ein an der Pumpe 13 anliegender Differenzdruck mittels einer Druckmesseinrichtung 15 gemessen. Der Differenzdruck ergibt sich dabei aus einem Druck an der Pumpeneingangsseite 13a und einem Druck an der Pumpenausgangsseite 13b.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist die Pulverzuführungsleitung 32 ein Steuerventil 34 auf. Das Steuerventil 34 ist dazu ausgebildet, eine Menge des Pulverstoffs 31 der in die Flüssigkeit eingebracht werden soll, zu dosieren. Dazu kann das Steuerventil 34 beispielsweise durch eine Recheneinheit 16 gesteuert werden. In einem Ausführungsbeispiel wird das Steuerventil 34 mittels der Recheneinheit 16, basierend auf einer programmierten Funktion und/oder auf einer Druckdifferenz eines Drucks an der Pumpeneingangsseite 13a und einem Druck an der Pumpenausgangsseite 13b, kontinuierlich geregelt.
  • Derart kann entweder über einen Pulverdurchfluss die Menge an einzuarbeitendem Pulverstoff 31 gesteuert bzw. geregelt werden und/oder bei Änderung eines Pulverdurchflusses (bedingt durch eine Änderung des Drucks in dem Flüssigkeitskreislauf 10) die Pulverdurchflussänderung ausgeglichen werden. Es ist beispielsweise denkbar, dass ein Einbringen eines ersten Anteils des Pulverstoffs 31 in die Flüssigkeit eine Viskosität der Flüssigkeit verändert. Dies führt zu einer Änderung der Druckdifferenz an der Pumpe 13 und so zu einer Änderung des Pulverdurchflusses. Um trotz der Änderung der Viskosität einen konstanten Pulverdurchfluss eines zweiten (oder weiteren) Anteils des Pulverstoffs 31 zu gewährleisten, kann das Steuerventil 34 gesteuert bzw. geregelt werden. Durch die Steuerung bzw. Regelung des Steuerventils 34 kann so stets eine optimale Menge an Pulverstoff 31 in die Flüssigkeit eingebracht werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann das Steuerventil 34 auch einer programmierten Funktion folgen, welche auf der Recheneinheit 16 gespeichert ist.
  • Durch die Steuerung bzw. Regelung des Steuerventils 34 kann so stets eine optimale Menge an Pulverstoff 31 eingebracht werden.
  • Ferner verhindert das Steuerventil 34 im Falle eines zu hohen Drucks (> -10 mbar) in dem Rohrleitungssystem des Flüssigkeitskreislaufs ein Eindringen der Flüssigkeit in die Pulverzuführungsleitung. Dazu kann das Steuerventil 34 bei zu hohem Druck schließen und/oder ausschließlich bei anliegendem Differenzdruck an der Pumpe 13 öffnen.
  • In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Pulverzuführungsleitung 32 einen Kugelhahn, der dazu ausgebildet ist, im Falle eines zu hohen Drucks (> -10 mbar) in dem Rohrleitungssystem des Flüssigkeitskreislaufs ein Eindringen der Flüssigkeit in die Pulverzuführungsleitung zu verhindern. Dazu kann der Kugelhahn bei zu hohem Druck schließen und/oder ausschließlich bei anliegendem Differenzdruck an der Pumpe 13 öffnen. Der Kugelhahn wird analog zu dem Steuerventil 34 von der Recheneinheit 16 gesteuert. Alternativ oder zusätzlich kann für das Öffnen und Schließen des Kugelhahns eine redundante Druckmessung an der Pumpe 13 und/oder in dem Rohrleitungssystem 12 erfolgen.
  • Durch oben beschriebene Vorkehrungen wird stets die Vermeidung der Anwesenheit von Lösemitteldampf sichergestellt, so dass es zu keinem Zeitpunkt zu einer Vermischung von Lösemitteldampf und Pulverstoff 31 kommen kann.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann der Flüssigkeitsbehälter 11 eine Vorrichtung umfassen, die es ermöglicht eine Mischung von Pulverstoff und Flüssigkeit zu entnehmen.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere der in der Zeichnung dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden.
    • Bezugszeichen
    • 10
    Flüssigkeitskreislauf
    11
    Flüssigkeitsbehälter
    12
    Rohrleitungssystem
    13
    Pumpe
    13a
    Pumpeneingangsseite
    13b
    Pumpenausgangsseite
    14
    Homogenisierer
    15
    Druckmesseinrichtung
    16
    Recheneinheit
    17
    Pfeil (Flussrichtung)
    30
    Pulverbehälter
    31
    Pulverstoff
    32
    Pulverzuführungsleitung
    33
    Anschluss
    34
    Steuerventil
    35
    Atemleitung
    35a
    Überdruckventil
    35b
    Filter
    40
    Pulveraufgabestation
    41
    Förderpumpe
    42
    Förderleitung
    50
    Gaszuführungsleitung

Claims (18)

  1. Vorrichtung zur Einarbeitung von Pulverstoffen, insbesondere von staubexplosionsfähigen Pulverstoffen, in eine, insbesondere leicht entzündliche, Flüssigkeit, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist:
    • mindestens einen Flüssigkeitskreislauf (10), wobei der Flüssigkeitskreislauf (10) mindestens einen Flüssigkeitsbehälter (11), ein Rohrleitungssystem (12), sowie mindestens eine Pumpe (13), umfasst, und wobei der Flüssigkeitskreislauf (10) dazu ausgebildet ist, eine, insbesondere brennbare, Flüssigkeit in sich aufzunehmen;
    • mindestens einen Pulverbehälter (30), der dazu ausgebildet ist, mindestens einen, in die Flüssigkeit einzuarbeitenden, Pulverstoff (31) in sich aufzunehmen, und
    wobei der Pulverbehälter (30) über eine Pulverzuführungsleitung (32) fluidleitend mit dem Flüssigkeitskreislauf (10), insbesondere mit dem Rohrleitungssystem (12), verbunden ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Pulverzuführungsleitung (32) an einer Pumpeneingangsseite (13a) angeordnet und fluidleitend über einen Anschluss (33) an das Rohrleitungssystem (12) des Flüssigkeitskreislaufs (10) angeschlossen ist, wobei ein Abstand des Anschlusses (33) der Pulverzuführungsleitung (32) von einem Pumpeneingang der Pumpe (13) maximal 70 cm, weiter vorzugsweise weniger als 50 cm, beträgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Verhältnis eines Durchmessers des Rohrleitungssystems (12) des Flüssigkeitskreislaufs (10) zu einem Durchmesser der Pulverzuführungsleistung (32) 2,5:1,5 beträgt.
  4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Pumpe (13), insbesondere Drehkolbenpumpe, dazu ausgebildet ist, eine Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf (10) zirkulieren zu lassen, derart, dass ein Unterdruck an der Pumpeneingangsseite (13a) den Pulverstoff (31) aus dem Pulverbehälter (30) durch die Pulverzuführungsleitung (32) in den Flüssigkeitskreislauf (10) mittels eines Gasstroms ansaugt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Flüssigkeitskreislauf (10) ferner mindestens einen Homogenisierer (14), insbesondere Häcksler, umfasst, der dazu ausgebildet ist, eine Mischung aus dem Pulverstoff (31) und der Flüssigkeit zu homogenisieren, wobei der Homogenisierer (14) vorzugsweise an einer Pumpenausgangsseite (13b) angeordnet ist, und wobei der Homogenisierer (14) vorzugsweise maximal 30 cm, weiter vorzugsweise weniger als 25 cm auf einer Pumpenausgangsseite (13b) von einem Pumpenausgang der Pumpe (13) entfernt ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Flüssigkeitskreislauf (10) ferner mindestens eine Druckmesseinrichtung (15), insbesondere umfassend ein Differenzdruckmessgerät, umfasst, die dazu ausgebildet ist, einen Druck an der Pumpeneingangsseite (13a) und/oder der Pumpenausgangsseite (13b) in dem Flüssigkeitskreislauf (10) zu erfassen, und wobei eine Druckdifferenz eines Drucks an der Pumpeneingangsseite (13a) und einem Druck an der Pumpenausgangsseite (13b) in einem Bereich von -10 - -600 mbar, vorzugsweise -100 - -400 mbar liegt.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Pulverzuführungsleitung (32) mindestens ein Steuerventil (34) umfasst, das dazu ausgebildet ist, einen Pulverdurchfluss und/oder eine Pulverdurchflussänderung in den Flüssigkeitskreislauf (10) kontinuierlich zu regeln.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Druckmesseinrichtung (15) eine Recheneinheit (16) umfasst, und das Steuerventil (34) mit der Recheneinheit (16) kommunikativ verbunden ist, und wobei die Recheneinheit (16) dazu ausgebildet ist, das Steuerventil (34) kontinuierlich zu steuern.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Steuerventil (34) mittels der Recheneinheit (16), basierend auf einer programmierten Funktion und/oder auf einer Druckdifferenz eines Drucks an der Pumpeneingangsseite (13a) und einem Druck an der Pumpenausgangsseite (13b), den Pulverdurchfluss und/oder die Pulverdurchflussänderung kontinuierlich regelt.
  10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Pulverbehälter (31) eine Förderleitung (42) umfasst, die dazu ausgebildet ist, den einzuarbeitenden Pulverstoff (31) mittels einer Förderpumpe (41), insbesondere Membranpumpe, aus einer Pulveraufgabestation (40) in den Pulverbehälter (31) zu befördern.
  11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Pulverbehälter (31) und/oder die Pulveraufgabestation (40) mindestens eine Gaszuführungsleitung (50) umfasst, die dazu ausgebildet ist, ein Gas, insbesondere Inertgas, dem Pulverstoff (31) zuzuführen, derart, dass der Pulverstoff (31) fluidisiert wird.
  12. Verfahren zur Einarbeitung von Pulverstoffen, insbesondere von staubexplosionsfähigen Pulverstoffen, in eine, insbesondere leicht entzündliche, Flüssigkeit, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • Zirkulieren einer Flüssigkeit in einem Flüssigkeitskreislauf (10) mittels einer Pumpe (13), insbesondere derart, dass ein rein flüssiger Aggregatszustand der Flüssigkeit vorliegt;
    • Ansaugen eines Pulverstoffs (31), mittels eines Gasstroms aufgrund eines Unterdrucks der Pumpe (13) aus einem Pulverbehälter (30) über eine Pulverzuführungsleitung (32);
    • Kontrolliertes Einbringen des Pulverstoffs (31) in die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf (10) über eine Pulverzuführungsleitung (32);
    • Vermischen von der Flüssigkeit und dem Pulverstoff (31) in dem Flüssigkeitskreislauf (10).
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Pulverstoff (31) vor dem Ansaugen durch Zuleiten eines Gases, vorzugsweise Inertgas, fluidisiert wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Vermischen von der Flüssigkeit und dem Pulverstoff (31) in dem Flüssigkeitskreislauf (10) aktiv durch einen Homogenisator (14), insbesondere Häcksler, erfolgt, und wobei durch das Vermischen eine Mischung entsteht.
  15. Verfahren nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Anteil von eingebrachtem Pulverstoff in der Mischung 0.1 - 1.5 Gew.-%, weiter vorzugsweise 0.3 - 0.8 Gew.-% und/oder 5 - 45 Vol.-%, vorzugsweise 20 - 35 Vol.-%, beträgt.
  16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das kontrollierte Einbringen des Pulverstoffs (31) in die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf (10) über ein kontinuierlich regelbares Steuerventil (34) erfolgt,
    wobei das Steuerventil (34) über eine Recheneinheit (16) basierend
    auf einer programmierten Funktion und/oder
    auf einer Druckdifferenz eines Drucks an der Pumpeneingangsseite (13a) und einem Druck an der Pumpenausgangsseite (13b)
    einen Pulverdurchfluss und/oder eine Pulverdurchflussänderung regelt, derart, dass ein Anteil an einzuarbeitendem Pulverstoff (31) optimierbar ist.
  17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Flüssigkeit durch eine brennbare Flüssigkeit, insbesondere Flüssigkeit mit ATEX-Einstufung, insbesondere gemäss Richtlinie 2014/34/EU, gebildet wird, wobei die Flüssigkeit eine Viskosität von 500 mPas - 3000 mPas, vorzugsweise 1000 mPas - 1800 mPas, bei 50°C aufweist.
  18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Pulverstoff (31), insbesondere geschlossen-porige, Holkugeln aus Kunststoff umfasst, wobei die Hohlkugeln vorzugsweise eine Teilchengröße 20 µm - 140 µm, weiter vorzugsweise 25 µm - 55 µm, aufweisen.
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