EP4076716A1 - Device for incorporation of pulverulent materials, especially dust-explosive pulverulent materials, into a liquid, especially an inflammable liquid - Google Patents

Device for incorporation of pulverulent materials, especially dust-explosive pulverulent materials, into a liquid, especially an inflammable liquid

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Publication number
EP4076716A1
EP4076716A1 EP20821297.7A EP20821297A EP4076716A1 EP 4076716 A1 EP4076716 A1 EP 4076716A1 EP 20821297 A EP20821297 A EP 20821297A EP 4076716 A1 EP4076716 A1 EP 4076716A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
powder
liquid
pump
pressure
liquid circuit
Prior art date
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Pending
Application number
EP20821297.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Bär
Peter Deininger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sherwin Williams Coatings Deutschland GmbH
Original Assignee
Sherwin Williams Coatings Deutschland GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Sherwin Williams Coatings Deutschland GmbH filed Critical Sherwin Williams Coatings Deutschland GmbH
Publication of EP4076716A1 publication Critical patent/EP4076716A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B01F23/59—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B01F23/56—Mixing liquids with solids by introducing solids in liquids, e.g. dispersing or dissolving
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • B01F25/52—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle with a rotary stirrer in the recirculation tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • B01F25/53—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle in which the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle through a recirculation tube, into which an additional component is introduced
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/21—Measuring
    • B01F35/211—Measuring of the operational parameters
    • B01F35/2113—Pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B01F35/717—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/71745—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using pneumatic pressure, overpressure, gas or air pressure in a closed receptacle or circuit system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • 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.
  • the object is achieved by a device for incorporating powder substances, in particular powder substances capable of dust explosion, into an, in particular highly flammable, liquid, the device having the following:
  • liquid circuit • at least one liquid circuit, wherein the liquid circuit comprises at least one liquid container, a pipeline system, and at least one pump and wherein the liquid circuit is designed to hold a, in particular combustible, liquid;
  • At least one powder container which is designed to hold at least one powder material to be incorporated into the liquid, and wherein the powder container is fluidly connected to the liquid circuit, in particular to the pipeline system, via a powder supply line.
  • 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 pumping 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, flomogenizer, in particular a chopper, which 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, flomogenizer in particular a chopper, which 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.
  • 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.
  • 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.
  • a gas in particular inert gas
  • 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.
  • inert gas prevents a fire from breaking out and / or an explosion, since inert gases are very inert.
  • the object according to the invention is also achieved by a method for incorporating powder substances, in particular powder substances capable of dust explosion, into an, in particular highly flammable, liquid, the method comprising the following steps: • Circulating a liquid in a liquid circuit by means of a pump, in particular in such a way that the liquid is in a purely liquid state;
  • 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.
  • 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 substance in the liquid circuit takes place actively by means of a flomogenizer, in particular Flieresler, 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, in particular 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 in the present document is preferably understood to mean a viscosity which is measured with a Physica MCR 301 rheometer, plate-plate rheometer, with a measuring gap of 0.5 mm in accordance with DIN 53019-1 the necessary security when carrying out the procedure is ensured.
  • 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,
  • 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 AFI.
  • 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, in particular at the time of the controlled introduction of the powder substance into the liquid in the liquid circuit, is preferably from 30 to 75.degree. C., in particular from 40 to 60.degree.
  • the powder material (31) comprises, in particular closed-pore, flea balls made of plastic, the fluff balls preferably having a particle size of 20 ⁇ m-140 ⁇ m, more preferably 25 ⁇ m-55 ⁇ m.
  • Liquid type can be adapted and optimized for a specific purpose (an end product).
  • an end product an end product
  • the stability and / or weight and / or formability and / or optical properties and / or texture of the mixture (or of the end product) can be optimized.
  • the flea balls can enclose a gas and thereby reversibly deform their volume when an ambient pressure and / or an ambient temperature changes.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the device for incorporating powder substances, in particular powder substances capable of dust explosion, into an, 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 includes 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 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 feed station 40 through a gas feed line 50 into the powder feed 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 detect atmospheric data, in particular a temperature and / or a pressure and / or a gas concentration, in the powder container 30. In the embodiment of FIG. 1 is at the outlet of the
  • Powder container 30 a powder feed line 32 is attached 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 shown by the arrows 17 in FIG. 1.
  • the liquid comprises at least one alkyd resin AFI.
  • alkyd resin AFI as described under the term "alkyd resins” in Römpp Chemie Lexikon, online version, Georg Thieme Verlag, accessed on November 04, 2018. It is preferably an alkyd resin that dries in air and by oxidation, in particular Linseed oil, soybean oil, safflower oil or ricin 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 13a sucks in the powder material 31 from the powder container 30 through the powder supply 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.

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Abstract

The invention relates to a device for incorporation of dust-explosive pulverulent materials into inflammable liquids, wherein the device includes the following: at least one liquid circuit (10), wherein the liquid circuit comprises at least one liquid vessel (11), a pipeline system (12) and at least one pump (13), and wherein the liquid circuit is designed to accommodate a combustible liquid; at least one powder vessel (30) designed to accommodate at least one pulverulent material (31) to be incorporated into the liquid, and wherein the powder vessel is connected to the liquid circuit, especially to the pipeline system, in a fluid-conducting manner via a powder feed conduit (32).

Description

Vorrichtung zur Einarbeitung von Pulverstoffen, insbesondere staubexplosionsfähige Pulverstoffe, in eine, insbesondere leicht entzündliche, Flüssigkeit Device for incorporating powder substances, in particular powder substances capable of dust explosion, into a liquid, in particular a highly flammable liquid
Beschreibung 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. 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.
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. Hollow plastic spheres in powder form, so-called light fillers, 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. When 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.
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. The direct introduction of a powder or a light filler into a liquid to prevent a dust explosion is also problematic. If the light filler is conveyed by pressure / impact devices (diaphragm pumps, etc.), this regularly leads to blockages and / or clumping of the light filler in the supply line and / or the pump.
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. 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.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände gemäß den Ansprüchen 1 und 12 gelöst. According to the invention, this object is achieved by the subject matter of claims 1 and 12.
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: In particular, the object is achieved by a device for incorporating powder substances, in particular powder substances capable of dust explosion, into an, in particular highly flammable, liquid, the device having the following:
• 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; • at least one liquid circuit, wherein the liquid circuit comprises at least one liquid container, a pipeline system, and at least one pump and wherein the liquid circuit is designed to hold a, in particular combustible, liquid;
• 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. • At least one powder container, which is designed to hold at least one powder material to be incorporated into the liquid, and wherein the powder container is fluidly connected to the liquid circuit, in particular to the pipeline system, via a powder supply line.
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 Flerausdampfen 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. 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. In one embodiment, 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.
Dadurch wird ermöglicht, dass ein Unterdrück 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. This enables a negative pressure at the pump inlet of the pump to be optimally used. Furthermore, due to the distance between the connection of the powder feed line and the pump inlet of the pump, it is possible to provide further connections in this area, for example for a pressure measurement in the pipeline system of the liquid circuit.
In einer Ausführungsform beträgt ein Verhältnis eines Durchmessers des Rohrleitungssystems des Flüssigkeitskreislaufs zu einem Durchmesser der Pulverzuführungsleistung 2,5: 1,5. In one embodiment, 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.
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. This enables volume flows in the powder feed line and the liquid circuit to be optimized and / or coordinated with one another. In alternative embodiments, 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 pumping capacity of the pump.
In einer Ausführungsform ist die Pumpe, insbesondere Drehkolbenpumpe, dazu ausgebildet, eine Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf zirkulieren zu lassen, derart, dass ein Unterdrück an der Pumpeneingangsseite den Pulverstoff aus dem Pulverbehälter durch die Pulverzuführungsleitung in den Flüssigkeitskreislauf mittels eines Gasstroms ansaugt. In one embodiment, 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.
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. This enables the powder substance to be incorporated to be introduced directly into the liquid. In this way, the formation of flammable and / or explosive (solvent) vapors and / or (solvent) vapor / air mixtures is suppressed. This increases safety during the familiarization process and prevents personal injury and / or property damage.
In einer Ausführungsform umfasst der Flüssigkeitskreislauf ferner mindestens einen, vorzugsweise aktiven, Flomogenisierer, 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. In one embodiment, the liquid circuit further comprises at least one, preferably active, flomogenizer, in particular a chopper, which 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.
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. This enables optimal mixing of the powder and the liquid to be achieved in order to obtain a mixture that is as homogeneous as possible, in particular already in the pipeline system. 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.
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. In one embodiment, 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.
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. By detecting the pressure in the pipeline system, it is made possible that the detected variable, in particular the differential pressure, can be used for further (optimization) processes of a mixing process. Furthermore, by detecting 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.
In einer Ausführungsform umfasst die Pulverzuführungsleitung ein Steuerventil, das dazu ausgebildet ist, einen Pulverdurchfluss und/oder eine Pulverdurchflussänderung in den Flüssigkeitskreislauf kontinuierlich zu regeln. In one embodiment, 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.
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. This makes it possible that in the event of too high a pressure (> -10 mbar) in the pipeline system of the liquid circuit, the liquid does not enter the Powder feed line can penetrate. For this purpose, 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. According to the invention, further control valves can also be present on and / or in the powder feed line.
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. In one embodiment, 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.
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. What is achieved thereby is that the proportion of the powder in the liquid / powder mixture can be controlled or regulated particularly precisely via the control valve without, for example, an employee having to operate the control valve manually.
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. In one embodiment, the 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.
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. It is thereby achieved that, for example, pressure and / or power fluctuations of the pump can be compensated, since such fluctuations affect the powder flow of the powder material via the powder feed line. So is made possible by the control or regulation of the control valve that always an optimal amount of Powder can be metered into the liquid. 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. In one embodiment, 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.
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. This enables the powder container to hold a large amount of powder material for incorporation into the liquid. 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.
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. In one embodiment, 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. In addition, the use of inert gas prevents a fire from breaking out and / or an explosion, since inert gases are very inert.
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; In particular, the object according to the invention is also achieved by a method for incorporating powder substances, in particular powder substances capable of dust explosion, into an, in particular highly flammable, liquid, the method comprising the following steps: • Circulating a liquid in a liquid circuit by means of a pump, in particular in such a way that the liquid is in a purely liquid state;
• Ansaugen eines Pulverstoffs, mittels eines Gasstroms aufgrund eines Unterdrucks der Pumpe aus einem Pulverbehälter über eine• Sucking in a powder material, by means of a gas flow due to a negative pressure of the pump from a powder container via a
Pulverzuführungsleitung; Powder feed line;
• Kontrolliertes Einbringen des Pulverstoffs in die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf über eine Pulverzuführungsleitung; • Controlled introduction of the powder substance into the liquid in the liquid circuit via a powder feed line;
• Vermischen von der Flüssigkeit und dem Pulverstoff in dem Flüssigkeitskreislauf. • Mixing of the liquid and the powder in the liquid circuit.
Flieraus ergeben sich die gleichen Vorteile wie sie in Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben wurden. Flieraus the same advantages result as they were described in connection with the device.
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 one embodiment, the powder material is fluidized by supplying a gas, preferably inert gas, before being sucked in. 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. In addition, the use of inert gas prevents a fire from breaking out and / or an explosion, since inert gases are very inert.
In einer Ausführungsform erfolgt das Vermischen von der Flüssigkeit und dem Pulverstoff in dem Flüssigkeitskreislauf aktiv durch einen Flomogenisator, insbesondere Fläcksler, wobei durch das Vermischen eine Mischung entsteht. In one embodiment, the mixing of the liquid and the powder substance in the liquid circuit takes place actively by means of a flomogenizer, in particular Fläcksler, a mixture being created by the mixing.
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. In one embodiment, 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, in particular 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. In one embodiment, 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.
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. This enables the constant measurement of the negative pressure at a pump inlet and the control of the control valve based thereon to always allow an optimal amount of powder to be metered into the liquid. This process ensures a homogeneous mixture.
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. In one embodiment, 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. The term “viscosity” in the present document is preferably understood to mean a viscosity which is measured with a Physica MCR 301 rheometer, plate-plate rheometer, with a measuring gap of 0.5 mm in accordance with DIN 53019-1 the necessary security when carrying out the procedure is ensured.
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,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,
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. Acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone, especially 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.
Vorzugsweise enthält die Flüssigkeit mindestens einen Zusatz ausgewählt aus der Liste bestehend aus Epoxidharz, einer Polyurethanverbindung und einem Alkydharz AFI. 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. The liquid preferably contains at least one additive selected from the list consisting of epoxy resin, a polyurethane compound and an alkyd resin AFI. 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, in particular at the time of the controlled introduction of the powder substance into the liquid in the liquid circuit, is preferably from 30 to 75.degree. C., in particular from 40 to 60.degree.
In einer Ausführungsform umfasst der Pulverstoff (31), insbesondere geschlossen-porige, Flolkugeln aus Kunststoff, wobei die Flohlkugeln vorzugsweise eine Teilchengröße 20 pm - 140 pm, weiter vorzugsweise 25 pm - 55 pm, aufweisen. In one embodiment, the powder material (31) comprises, in particular closed-pore, flea balls made of plastic, the fluff balls preferably having a particle size of 20 μm-140 μm, more preferably 25 μm-55 μm.
Dadurch wird ermöglicht, dass durch das Einbringen derartiger Flohlkugeln, eine Mischung aus der Flüssigkeit und den Flohlkugeln, je nach FHohlkugeltyp und/oder Teilchengröße der Flohlkugeln und/oder Dichte der Flohlkugeln und/oderThis makes it possible that by introducing such flea balls, a mixture of the liquid and the flea balls, depending on the hollow ball type and / or particle size of the flea balls and / or density of the flea balls and / or
Flüssigkeitstyp auf einen bestimmten Zweck (eines Endprodukts) angepasst und optimiert werden kann. FHierbei 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 Flohlkugeln ein Gas umschließen und dadurch bei Änderung eines Umgebungsdrucks und/oder einer Umgebungstemperatur ihr Volumen reversibel verformen. Liquid type can be adapted and optimized for a specific purpose (an end product). Here, for example, the stability and / or weight and / or formability and / or optical properties and / or texture of the mixture (or of the end product) can be optimized. In particular, the flea balls can enclose a gas and thereby reversibly deform their volume when an ambient pressure and / or an ambient temperature changes.
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. Further advantageous embodiments emerge from the subclaims. In the following, the invention is also described with regard to further features and advantages on the basis of exemplary embodiments, which are explained in more detail with the aid of the figure.
FHierbei zeigt: FHhereby shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Einarbeitung von Pulverstoffen, insbesondere staubexplosionsfähigen Pulverstoffen, in eine, insbesondere leicht entzündliche, Flüssigkeit 1 shows a schematic representation of the device for incorporating powder substances, in particular powder substances capable of dust explosion, into an, in particular highly flammable, liquid
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 pm - 140 pm, vorzugsweise 25 pm - 55 pm, auf. 1 shows a schematic representation of the device for incorporating powder substances, in particular powder substances capable of dust explosion, into a liquid, in particular a highly flammable liquid. In one embodiment, the powder material 31 can comprise wooden balls made of plastic. These hollow spheres have a particle size of, for example, 20 μm-140 μm, preferably 25 μm-55 μm.
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. 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.
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. The term "at least one gas" includes 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 halogenated hydrocarbons.
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. 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.
Bevorzugt sind Microsphären, welche im Inneren einen einzigen mit Gas/Gasen gefüllten zentralen Hohlraum aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich um geschlossenporige Microsphären. Microspheres which have a single central cavity filled with gas / gases are preferred. They are preferably closed-pore microspheres.
Vorzugsweise handelt es sich um expandierte Microsphären. They are preferably expanded microspheres.
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.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.
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. The density of the microspheres is particularly preferably between 20 and 100 kg / cm3, most preferably between 20 and 50 kg / cm3. In one embodiment, the powder material 31 is introduced into a powder application station 40. A gas, preferably an inert gas, can be introduced into the powder feed station 40 through a gas feed line 50 into the powder feed station 40. It is thereby achieved that the powder material 31 is fluidized in the powder application station 40.
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. The powder material 31 can be conveyed through a conveying line 42 into a powder container 30 by means of a conveying pump 41. In one embodiment, the feed pump 41 can comprise a diaphragm pump.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Pulverbehälter 31 ein Volumen von 2000 I 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. In one embodiment, the powder container 31 has a volume of 2000 l. The powder container 31 may have a shape that tapers downward. Specifically, in one exemplary embodiment, 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.
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. As an alternative or in addition, 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. For this purpose, a filter 35b can be provided on the breathing line 35, which prevents the powder 31 from escaping through the breathing line 35. Alternatively or additionally, 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.
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 one embodiment, 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.
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 desIn one embodiment, the powder container 30 has a scale for the internal weighing of the powder material 31. In a further exemplary embodiment, the powder container 30 has an internal sensor device, the sensor device serving to detect atmospheric data, in particular a temperature and / or a pressure and / or a gas concentration, in the powder container 30. In the embodiment of FIG. 1 is at the outlet of the
Pulverbehälters 30 eine Pulverzuführungsleitung 32 fluidleitend angebracht. Die Pulverzuführungsleitung 32 ermöglicht ein Zuführen des Pulverstoffs 31 in den Flüssigkeitskreislauf 10. Powder container 30, a powder feed line 32 is attached in a fluid-conducting manner. The powder feed line 32 enables the powder material 31 to be fed into the liquid circuit 10.
Der Flüssigkeitskreislauf 10 umfasst einen Flüssigkeitsbehälter 11, ein Rohrleitungssystem 12, sowie mindestens eine Pumpe 13. DerThe liquid circuit 10 comprises a liquid container 11, a pipeline system 12, and at least one pump 13. The
Flüssigkeitskreislauf 10 ist dazu ausgebildet, dass mittels der Pumpe 13 eine Flüssigkeit durch den Flüssigkeitskreislauf 10 zirkulieren kann. The liquid circuit 10 is designed so that a liquid can circulate through the liquid circuit 10 by means of the pump 13.
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 AFI. In one embodiment, the direction of flow of the liquid in the liquid circuit is shown by the arrows 17 in FIG. 1. In one embodiment, the liquid comprises at least one alkyd resin AFI.
Vorzugsweise handelt es sich um ein Alkydharz AFI 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. It is preferably an alkyd resin AFI as described under the term "alkyd resins" in Römpp Chemie Lexikon, online version, Georg Thieme Verlag, accessed on November 04, 2018. It is preferably an alkyd resin that dries in air and by oxidation, in particular Linseed oil, soybean oil, safflower oil or ricin alkyd resins.
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. In one exemplary embodiment, 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.
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. After the pump 13, on a pump output side 13b, there is 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.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Homogenisator 14 als Häcksler mit mindestens einem drehbaren Impeller ausgebildet. In one embodiment, the homogenizer 14 is designed as a chopper with at least one rotatable impeller.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 13 als Drehkolbenpumpe ausgebildet. Ein Unterdrück 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 one embodiment, the pump 13 is designed as a rotary lobe pump. A negative pressure on the pump inlet side 13a sucks in the powder material 31 from the powder container 30 through the powder supply line 32 by means of a gas flow in order to work the powder material into the liquid in the liquid circuit 10.
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 one embodiment, 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.
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. In one embodiment, 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. To this end, the control valve 34 can be controlled, for example, by a computing unit 16. In one embodiment, 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.
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 this way, 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.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Steuerventil 34 auch einer programmierten Funktion folgen, welche auf der Recheneinheit 16 gespeichert ist. In one embodiment, the control valve 34 can also follow a programmed function that is stored on the computing unit 16.
Durch die Steuerung bzw. Regelung des Steuerventils 34 kann so stets eine optimale Menge an Pulverstoff 31 eingebracht werden. By controlling or regulating the control valve 34, an optimal amount of powder material 31 can always be introduced.
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. Furthermore, in the event of an excessively high pressure (> -10 mbar) in the pipeline system of the liquid circuit, the control valve 34 prevents the liquid from penetrating into the powder feed line. For this purpose, the 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.
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. In one embodiment, 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. For this purpose, 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. As an alternative or in addition, 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.
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. The precautions described above ensure that the presence of solvent vapor is always avoided, so that at no point in time can the solvent vapor and powder 31 be mixed. In one embodiment, the liquid container 11 can comprise a device which enables a mixture of powder and liquid to be removed.
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. At this point it should be pointed out that all of the parts described above are claimed individually and in any combination, in particular the details shown in the drawing, as being essential to the invention.
Bezugszeichen Reference number
10 Flüssigkeitskreislauf 10 fluid circuit
11 Flüssigkeitsbehälter 11 liquid container
12 Rohrleitungssystem 12 piping system
13 Pumpe 13 pump
13a Pumpeneingangsseite 13a pump inlet side
13b Pumpenausgangsseite 13b pump outlet side
14 Flomogenisierer 14 flomogenizers
15 Druckmesseinrichtung 15 Pressure measuring device
16 Recheneinheit 16 arithmetic unit
17 Pfeil (Flussrichtung) 17 arrow (flow direction)
30 Pulverbehälter 30 powder containers
31 Pulverstoff 31 powder
32 Pulverzuführungsleitung 32 Powder feed line
33 Anschluss 33 Connection
34 Steuerventil 34 control valve
35 Atemleitung 35 breathing line
35a Überdruckventil 35a pressure relief valve
35b Filter 35b filter
40 Pulveraufgabestation 40 powder feed station
41 Förderpumpe 41 Feed pump
42 Förderleitung 42 Delivery line
50 Gaszuführungsleitung 50 gas supply line

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorrichtung zur Einarbeitung von Pulverstoffen, insbesondere von staubexplosionsfähigen Pulverstoffen, in eine, insbesondere leicht entzündliche, Flüssigkeit, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: 1. Device for incorporating powder materials, in particular powder materials capable of dust explosion, into an, in particular highly flammable, liquid, the device having the following:
• 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;• at least one liquid circuit (10), wherein the liquid circuit (10) comprises at least one liquid container (11), a pipeline system (12), and at least one pump (13), and wherein the liquid circuit (10) is designed to have a, in particular to absorb flammable liquid;
• 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. • at least one powder container (30) which is designed to hold at least one powder substance (31) to be incorporated into the liquid, and wherein the powder container (30) communicates fluidly with the liquid circuit (10) via a powder supply line (32), is in particular connected to the pipeline system (12).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , 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. 2. Device according to claim 1, characterized in that the powder feed line (32) is arranged on a pump input side (13a) and is connected to the pipeline system (12) of the liquid circuit (10) in a fluid-conducting manner via a connection (33), a distance of the Connection (33) of the powder feed line (32) from a pump inlet of the pump (13) is a maximum of 70 cm, more preferably less than 50 cm.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , dass ein Verhältnis eines Durchmessers des Rohrleitungssystems (12) des Flüssigkeitskreislaufs (10) zu einem Durchmesser der Pulverzuführungsleistung (32) 2,5: 1,5 beträgt. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a ratio of a diameter of the pipeline system (12) of the liquid circuit (10) to a diameter of the powder feed capacity (32) is 2.5: 1.5.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , dass die Pumpe (13), insbesondere Drehkolbenpumpe, dazu ausgebildet ist, eine Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf (10) zirkulieren zu lassen, derart, dass ein Unterdrück an der Pumpeneingangsseite (13a) den Pulverstoff4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pump (13), in particular the rotary lobe pump, is designed to circulate a liquid in the liquid circuit (10) in such a way that a negative pressure on the pump inlet side (13a) the powder
(31) aus dem Pulverbehälter (30) durch die Pulverzuführungsleitung (32) in den Flüssigkeitskreislauf (10) mittels eines Gasstroms ansaugt. (31) from the powder container (30) through the powder feed line (32) into the liquid circuit (10) by means of a gas flow.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , dass der Flüssigkeitskreislauf (10) ferner mindestens einen Flomogenisierer5. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t that the liquid circuit (10) furthermore has at least one flomogenizer
(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. (14), in particular a chopper, which is designed to homogenize a mixture of the powder (31) and the liquid, the homogenizer (14) preferably being arranged on a pump outlet side (13b), and the homogenizer (14 ) is preferably a maximum of 30 cm, more preferably less than 25 cm on a pump outlet side (13b) from a pump outlet of the pump (13).
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , dass der Flüssigkeitskreislauf (10) ferner mindestens eine6. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t that the liquid circuit (10) furthermore at least one
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 einemPressure measuring device (15), in particular comprising a differential pressure measuring device, which is designed to detect a pressure on the pump input side (13a) and / or the pump output side (13b) in the liquid circuit (10), and wherein a pressure difference of a pressure at the Pump inlet side (13a) and one
Druck an der Pumpenausgangsseite (13b) in einem Bereich von -10 - -600 mbar, vorzugsweise -100 - -400 mbar liegt. Pressure on the pump outlet side (13b) is in a range of -10 - -600 mbar, preferably -100 - -400 mbar.
7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , 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. 7. Device according to one of the preceding claims, dadurchge ke nnzeich that the powder feed line (32) comprises at least one control valve (34) which is designed to continuously regulate a powder flow and / or a powder flow change in the liquid circuit (10).
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , 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. 8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the pressure measuring device (15) comprises a computing unit (16), and the control valve (34) is communicatively connected to the computing unit (16), and the computing unit (16) for this purpose is designed to control the control valve (34) continuously.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , 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. 9. Device according to one of claims 6 to 8 dadurchge ke nnzeich that the control valve (34) by means of the arithmetic unit (16), based on a programmed function and / or on a pressure difference between a pressure on the pump input side (13a) and a pressure the pump output side (13b) continuously regulates the powder flow and / or the change in powder flow.
10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 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. 10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the powder container (31) comprises a feed line (42) which is designed to transport the powder material (31) to be incorporated from a powder feed station (40) by means of a feed pump (41), in particular a membrane pump ) into the powder container (31).
11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 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. 11. Device according to one of the preceding claims, in particular according to claim 10, characterized in that the powder container (31) and / or the powder feed station (40) comprises at least one gas supply line (50) which is designed to convey a gas, in particular, supplying inert gas to the powder material (31) in such a way that the powder material (31) is fluidized.
12. Verfahren zur Einarbeitung von Pulverstoffen, insbesondere von staubexplosionsfähigen Pulverstoffen, in eine, insbesondere leicht entzündliche, Flüssigkeit, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: 12. A method for incorporating powder substances, in particular powder substances capable of dust explosion, into an, in particular highly flammable, liquid, the method comprising the following steps:
• Zirkulieren einer Flüssigkeit in einem Flüssigkeitskreislauf (10) mittels einer Pumpe (13), insbesondere derart, dass ein rein flüssiger Aggregatszustand der Flüssigkeit vorliegt; • Circulating a liquid in a liquid circuit (10) by means of a pump (13), in particular in such a way that the liquid is in a purely liquid state;
• Ansaugen eines Pulverstoffs (31), mittels eines Gasstroms aufgrund eines Unterdrucks der Pumpe (13) aus einem Pulverbehälter (30) über eine Pulverzuführungsleitung (32); • Sucking in a powder material (31) by means of a gas flow due to a negative pressure of the pump (13) from a powder container (30) via a powder supply line (32);
• Kontrolliertes Einbringen des Pulverstoffs (31) in die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf (10) über eine Pulverzuführungsleitung (32); • Controlled introduction of the powder (31) into the liquid in the liquid circuit (10) via a powder feed line (32);
• Vermischen von der Flüssigkeit und dem Pulverstoff (31) in dem Flüssigkeitskreislauf (10). • Mixing of the liquid and the powder (31) in the liquid circuit (10).
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , dass der Pulverstoff (31) vor dem Ansaugen durch Zuleiten eines Gases, vorzugsweise Inertgas, fluidisiert wird. 13. The method according to claim 12, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t that the powder material (31) is fluidized prior to suction by supplying a gas, preferably inert gas.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , dass das Vermischen von der Flüssigkeit und dem Pulverstoff (31) in dem Flüssigkeitskreislauf (10) aktiv durch einen Flomogenisator (14), insbesondere Häcksler, erfolgt, und wobei durch das Vermischen eine Mischung entsteht. 14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the mixing of the liquid and the powder (31) in the liquid circuit (10) takes place actively by a flomogenizer (14), in particular a chopper, and wherein the mixing takes place Mixture is created.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , 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. 15. The method according to claim 14, characterized in that the proportion of powder material introduced in the mixture is 0.1-1.5% by weight, more preferably 0.3-0.8% by weight and / or 5-45% by volume, preferably 20-35% by volume.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , 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. 16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the controlled introduction of the powder (31) into the liquid in the liquid circuit (10) takes place via a continuously adjustable control valve (34), the control valve (34) via a 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) regulates a powder flow and / or a powder flow change in such a way that a proportion of powder material (31 ) can be optimized.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , 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. 17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the liquid is formed by a flammable liquid, in particular a liquid with ATEX classification, in particular in accordance with Directive 2014/34 / EU, the liquid having a viscosity of 500 mPas - 3000 mPas, preferably 1000 mPas - 1800 mPas, at 50 ° C.
18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , dass der Pulverstoff (31), insbesondere geschlossen-porige, Flolkugeln aus Kunststoff umfasst, wobei die Flohlkugeln vorzugsweise eine Teilchengröße18. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t that the powder material (31), in particular closed-pore, flol balls made of plastic, the fluff balls preferably having a particle size
20 pm - 140 pm, weiter vorzugsweise 25 pm - 55 pm, aufweisen. 20 pm-140 pm, more preferably 25 pm-55 pm.
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