DE3639139A1

DE3639139A1 - Verfahren zur erhoehung der ausgegebenen pulvermenge an einer pulverbeschichtungsanlage sowie pulverbeschichtungsanlage

Info

Publication number: DE3639139A1
Application number: DE19863639139
Authority: DE
Inventors: Hardy P Dr Sc Techn Weiss
Original assignee: Praezisions Werkzeuge AG
Current assignee: Elpatronic AG
Priority date: 1986-11-15
Filing date: 1986-11-15
Publication date: 1988-05-26
Also published as: ES2029679T3; EP0268126A1; DE3776282D1; EP0268126B1; GR3003650T3; ATE71859T1; DE3639139C2; EP0268126B2; US5018910A; JPS63229171A; ES2029679T5; JP2651165B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der pro Zeiteinheit an einer Pulverbe schichtungsanlage ausgegebenen Pulvermenge, bei der das Pulver über eine Speiseleitung von einer Eingabe zu einer Mischkammer zugespiesen wird, indem entlang der Speiseleitung durch Beschleunigung eines Gasstrahles in der Mischkammer ein gegen die Kammer gerichtetes Druckgefälle erzeugt wird und durch Verzögerung des Pulver-Gas-Stromes Druckrückgewinnung erzielt wird, um den Pulver-Gas-Strom durch eine Förderleitung einer Beschichtungsanordnung zuzuspeisen sowie Pul verbeschichtungsanlagen mit einem Pulverbehälter, der über eine Leitung mit einer Mischkammer verbun den ist, in welche eine Fördergasdüse einmündet, um durch Gasstrahlbeschleunigung in der Mischkammer be züglich des Behälters einen Unterdruck zu erzeugen und aus welcher eine Förderleitung für Gas-Pulver- Gemisch zu einer Beschichtungsanordnung führt.

Zur Beschichtung von Oberflächen mit Kunststoff können prinzipiell zwei Verfahren eingesetzt werden. Beim ersten Verfahren liegt ein Kunststoff in gelöster Form vor. Dabei wird die Lösung auf die zu beschich tende Oberfläche aufgetragen und das Lösungsmittel anschließend verdampft. In einem zweiten Verfahren wird feinstes Kunststoffpulver, meistens elektro statisch unterstützt, auf eine Oberfläche aufgebracht und anschließend durch Wärmeeinwirkung zum Schmelzen gebracht. Dadurch entsteht eine auf der Oberfläche haftende Kunststoffschicht.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich grundsätzlich mit der zweiterwähnten Technik. Bei ihr besteht immer wieder die Schwierigkeit darin, das Kunststoffpulver gleichmäßig auf die zu beschichtende Oberfläche aufzubringen, wozu primär eine gleichmäßige För derung des Pulvers erforderlich ist. Das Pulver kann, schwerkraftgetrieben, nicht über längere Strecken gefördert werden. Insbesondere um es auf horizontalen oder mindestens nicht nur vertikalen Strecken för dern zu können, ist ein Fördermedium, üblicherweise ein Fördergas, notwendig. Im speziellen bezieht sich nun die vorliegende Erfindung auf die genannte Be schichtungstechnik, bei der relativ lange Förderwe ge zwischen einem Pulverbehälter und einer Beschich tungsanordnung überwunden werden müssen.

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

Es bezeichnen p ₁ den Druck im Behälter 1, P ₇ den Druck in der Zuführleitung für das Fördergas G und p ₅ den Druck in der Mischkammer 5. Aufgrund der Strahl-Be schleunigung an der Düse 7 wird ein Druckgefälle Δ p ₇₅ erzeugt, in der Mischkammer 5 vorerst bezüglich des statischen Druckes in der Gaszuführleitung 7 ein Unter druck. Durch das beschleunigte Gas in der Kammer 5 entsteht ein statisches Druckgefälle Δ p ₁₅ vom Behälter 1 zur Kammer 5. Dadurch wird Pulver aus dem Behälter 1 in die Mischkammer 5 gefördert und in der Misch kammer 5 mit dem Gasstrahl G vermischt. Das Pulver- Gas-Gemisch wird nun durch eine Förderleitung 11 aus der Mischkammer 5 gefördert, wobei in einem Abschnitt 13 zwischen Mischkammer 5 und Förderleitung 11 der Pulver-Gas-Strom verzögert wird, wodurch die kinetische Energie in der Mischkammer 5 in Druckenergie gewandelt wird, statische Druckrück gewinnung erfolgt. Über die Förderleitung 11 wird nun der Pulver-Gas-Strom einer Beschichtungsanordnung zuge spiesen, die des öfteren relativ weit vom Behälter 1 entfernt ist, wie im Falle der schematisch im un teren Teil von Fig. 1 dargestellten Beschichtungs anordnung. Es handelt sich hier um eine Beschich tungsanordnung zur Innenbeschichtung von Rohren oder rohrabschnittförmigen Gebilden, wie sie für die Innen beschichtung, beispielsweise von Dosenkörpern, ein gesetzt wird. Dabei werden vorerst entlang von Längskanten noch nicht verbundene, d. h. noch nicht in sich geschlossene Dosenkörper 15 über einen aus ladenden Arm erst einer Verbindungsstation 19, wie einer Schweiß-Station, zugeführt, laufen danach weiter über den Arm 17 zu einer Beschichtungsanordnung 21. Die Förderleitung 11 für das Beschichtungspulver wird über die gesamte Länge des Armes 17 axial durch diesen hindurchgeführt und mündet erst im Be schichtungsbereich aus dem Arm 17 aus. Dort wird, elektrostatisch unterstützt (nicht dargestellt), das Pulver an die Innenfläche der Dosenkörper 15 appli ziert und üblicherweise Überschußpulver wieder rückgesaugt.

Dabei ist nun ersichtlich, daß relativ lange Förder leitungen zwischen dem generell mit 8 bezeichneten sog. Injektor bis zur Pulver-Ausgabe stelle zurückzulegen sind.

Entlang der Förderleitung 11 stellt sich infolge von Reibungsverlusten eine stetige Druckabnahme im Pulver-Gas-Strom ein. In Fig. 1 sind diese Verluste durch Δ p ₁₁ dargestellt. Diese Verluste werden durch die Energie des in die Mischkammer 5 eingedüsten Gasstrahles mit überwunden, die ausreicht, das Pulver- Gas-Gemisch umzulenken, zu beschleunigen und die erwähnten Verluste an der Förderleitung 11 zu überwinden. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die pro Zeiteinheit an einer Beschichtungsanordnung, wie der Anordnung 21 von Fig. 1 ausgegebene Pulver menge zu erhöhen. Dazu bieten sich vorerst mehrere Maßnahmen an:

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

Die mit Einsatz einer Lavaldüse erreichbare höhere kinetische Energie kann wegen des schlechten Strahl- Expansions- bzw. -Verzögerungs-Wirkungsgrades bzw. der schlechten Rückgewinnung des statischen Druckes nicht genutzt werden. Eine Erhöhung des Druckver hältnisses p ₇/p ₅ über das kritische Verhältnis, wie mittels einer Lavaldüse, führt zudem zu instabiler Strömung in der Förderleitung 11 aufgrund des dann auftretenden Verdichtungsstoßes.

Eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung der ausgegebenen Pulvermenge wäre die Erhöhung der pro Zeiteinheit in die Mischkammer 5 eingedüsten Gasmenge. Dies führt bei gegebener Förderleitungskonfiguration zu einem Stau bzw. Druckaufbau in der Mischkammer 5 und einem zu der durch Leitung 11 geförderten Pulvermenge über proportionalen Druckabfall Δ p ₁₁.

Die obengenannte Aufgabe wird nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man einen Druckabfall im Pulver-Gas-Strom entlang der Förderleitung durch Erhöhung des Druckes an der Eingabe mindestens teilweise kompensiert. Dadurch wird der Druckabfall Δ p ₁₁ gemäß Fig. 1 nicht durch die Energie des durch Düse 7 eingedüsten Gasstrahles überwunden, sondern durch den erfindungsgemäß im Behälter 1 erstellten Überdruck p ₁. Der eingedüste Gasstrahl G dient nun vornehmlich der Beschleunigung und Umlenkung des Pulvers in der Mischkammer 5, womit der Impuls des durch Düse 7 eingedüsten Gasstrahles zusätzlich wesentlich reduziert werden kann, bei gleich bleibender oder erhöhter Ausgabemenge. Durch Variation des Überdruckes p ₁ im Behälter 1 kann die Fördermenge eingestellt werden.

Eine Pulverbeschichtungsanlage eingangs genannter Art zeichnet sich zur Lösung der genannten Aufgabe nach dem Wortlauf des Anspruchs 8 aus.

Im weiteren läßt sich nun die ausgegebene Pulvermenge beim Einsatz von möglichst geringer eingedüster Gas menge durch Optimierung des Strahl-Expansionswirkungs grades bzw. Verzögerungswirkungsgrades, d. h. der Rückgewinnung des statischen Druckes am genannten Gasstrahl verbessern.

Dies wird beim Verfahren eingangs genannter Art dadurch erreicht, daß man den Pulver/Gasstrom in der Misch kammer stetig verzögert und das Pulver durch die Spiese leitung im Bereiche größter Gasstromgeschwindigkeit mit letzterem mischt.

Im Unterschied zur Darstellung gemäß Fig. 1 des prinzi piellen Aufbaus bekannter Mischkammern, wird somit erfindungsgemäß der Verzögerungsabschnitt unmittelbar anschließend an die Düsenmündung verlegt, was die angestrebte Verbesserung der Druckrückgewinnung er möglicht.

Es sei an dieser Stelle eine Klammer geöffnet: Üblicher weise wird von Strahlexpansion bzw. -kompression bei dessen Verzögerung bzw. Beschleunigung gesprochen. Da aber z. B. bei der Laval-Düse der Strahl im Expansions bereich bzw. Aufweitungsbereich weiter beschleunigt wird, wird hier das Strahlverhalten mit den eindeutigeren kinetischen Begriffen "Beschleunigen", "Verzögern" beschrieben.

Eine Pulverbeschichtungsanlage obengenannter Art, zur Lösung der genannten Aufgabe, zeichnet sich nach dem Wortlaut des Anspruchs 9 aus.

Wie in Fig. 1 auch dargestellt, ist es üblich, die Speiseleitung 3 für das Pulver, mindestens in einer Komponente, senkrecht zur Achse des eingedüsten Gas strahles G der Mischkammer 5 zuzuspeisen. Es be steht dabei eine gewisse Gefahr, daß sich in der Mischkammer, wie 5 von Fig. 1, Pulver absetzt. Dies führt zu Veränderungen der Druck- und Strömungs- Charakteristiken in der Mischkammer 5, was sich wie derum auf eine Beeinträchtigung der ausgegebenen Pulvermenge in obengenanntem Sinne niederschlägt. Um nun dieses, die genannte Pulvermenge auch beein trächtigende Problem zu lösen, wird beim Verfahren eingangs genannter Art vorgeschlagen, bei dem man einen Pulverstrom aus der Speiseleitung mindestens in einer Komponente senkrecht zur Achse des Gasstrah les der Mischkammer zuspeist, den Pulverstrom bezüg lich der Achse des Gasstrahls exzentrisch der Misch kammer zuzuspeisen, um eine selbstreinigende Drall strömung des Pulver-Luft-Stromes zu erzeugen.

Wird in Fig. 1 die Achse der Speiseleitung 3 so ge legt, daß, in Richtung gegen die Düse 7 hin betrach tet, sich deren Achse und die Achse der Leitung 3 nicht schneiden, so wird die Strömung des Pulver- Gas-Gemisches mit einem Drall versehen: Es entsteht ein selbstreinigender Wirbel in der Mischkammer 5 bzw. allenfalls der anschließenden Leitung 11.

Eine Pulverbeschichtungsanlage obengenannter Art, die dieses letztgenannte Problem zum Erhalt einer gestei gerten Pulverausgabe- bzw. Fördermenge löst, zeichnet sich nach dem Wortlaut von Anspruch 10 aus.

Es versteht sich von selbst, daß eine optimale Wirkung im Lichte der der Erfindung zugrundegelegten Aufgabe dadurch erzielt wird, daß zwei oder drei der erfin dungsgemäßen Verfahren kombiniert bzw. die erfindungs gemäßen Merkmale der drei genannten Pulverbeschich tungsanlagen zu zweien oder zu dreien kombiniert werden.

Wird gemäß erstgenanntem erfindungsgemäßen Verfah ren oder einer Kombination mit diesem Verfahren der Druck an der Eingabe zur Speiseleitung erhöht, so wird weiter vorgeschlagen, daß man das Pulver vor der Mischkammer fluidisiert. Dies kann im Behälter, wie dem Behälter 1 gemäß Fig. 1 erfolgen und/oder entlang der Speiseleitung 3 zwischen Behälter und Mischkammer bzw. Injektor 8.

Bei einem Verfahren, bei dem der Pulver-Gasstrom stetig verzögert wird, wie oben ausgeführt, wird weiter vorgeschlagen, daß man den Gasstrahl mittels einer Düse kontinuierlich beschleunigt und die Düse mit einem unterkritischen Druckverhältnis betreibt.

Durch stetige bzw. kontinuierliche Beschleunigung wird an einem Austrittsquerschnitt der Düse, wie der Düse 7 von Fig. 1, eine achsparallele Ausströmung erreicht.

Der Betrieb der Düse bei einem Druckverhältnis kleiner als dem kritischen, bei Einsatz von Luft als Gas, bei einem Verhältnis p ₇/p ₅ < ca. 1,7, werden Stoßwellen in der Mischkammer vermieden und die Ausbildung eines Freistrahls ermöglicht. Im wei teren wird zur möglichst optimalen Druckrückgewinnung vorgeschlagen, daß man den Düsen-Austrittsstrahl sich wenigstens nahezu als Freistrahl verzögern läßt.

An der obengenannten Pulverbeschichtungsanlage, bei welcher der Behälter mit einer Druckquelle verbunden ist, wird zur Sicherstellung einer kontinuierlichen, staufreien Abführung des Pulvers durch die Spei seleitung, wie die Leitung 3 von Fig. 1, weiter vor geschlagen, daß, im Bereiche der Leitungsausmündung aus dem Behälter, ein Fluidboden vorgesehen ist und eine Zuführleitung für ein Fluidgas. Dabei wird be vorzugterweise eine Förderanordnung für das Fluidgas auch als Druckquelle zur Erhöhung des Druckes im Behälter eingesetzt.

Bei Unterdrucksetzen des genannten Behälters ergibt sich nun das Problem, daß nämlich dem Behälter immer wieder, oder kontinuierlich, Pulver zugeführt werden muß, ohne daß dabei zwischen Behälter und Umgebung ein Druckausgleich stattfände.

Dies wird nun dadurch erreicht, daß eine Pulver einfülleitung am Behälter vorgesehen ist, mit einer Druckentkopplungsanordnung, wie eine Zellradschleuse, zur Pulverzubringung von einem Druckniveau eingangs seitig auf ein Druckniveau behälterseitig.

Wenn im weiteren, wie erwähnt, bevorzugterweise dem Behälter Fluidluft zur Fluidisierung des Pulvers im Bereich der Speiseleitung zugeführt wird, müssen Vorkehrungen getroffen werden, die eine Abfuhr der zugeführten Luft nach Erreichen des erwünschten Überdruckes ermöglichen.

Dies wird dadurch erreicht, daß am Behälter eine Druckregulieranordnung, wie ein Druckregulierventil, vorgesehen ist, vorzugsweise mit einer Filteranordnung für Schwebepulver.

Dadurch wird nach Erstellen des erwünschten Über druckes die weiter zufließende Fluidisierungsluft abgeführt und die immer darin mitschwebenden Pulver partikel durch die Filteranordnung ausgefiltert.

Bei einer erfindungsgemäßen Pulverbeschichtungs anlage, bei der die Mischkammer einen zur Achse der Düse koaxialen, sich stetig bezüglich der Düsenmün dung auf dem Querschnitt der Förderleitung erwei ternden Abschnitt aufweist, wird nun weiter vor geschlagen, daß sich der Abschnitt wenigstens nahe zu entsprechend dem Strahlrandwinkel eines sich an der Düse bildenden Gasfreistrahls aufweitet, vorzugs weise mit ca. 15° oder weniger, bezüglich der Düsen achse. Damit wird eine optimale Druckrückgewinnung möglich.

Im weiteren wird - um mit möglichst geringer Gasmenge und möglichst geringem Gas-Förderdruck optimale Ein düsverhältnisse an der Mischkammer zu erzielen, ins besondere eine achsparallele Strömung im Bereich der Düsenmündung zu realisieren - bei dieser Anlage vorgeschlagen, daß sich die Bohrung der Fördergas düse gegen ihre Mündung hin stetig verengt, wobei das Verhältnis der Durchmesser vom unverengten Ab schnitt zu Düsenmündung vorzugsweise größer als 5 ist.

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

Um eine optimale Einströmung und Vermischung des Pulvers und des Gasstrahles verlustarm zu ermögli chen, ohne daß störende Turbulenzen auftreten, wird weiter vorgeschlagen, daß die Leitung mit einer Querkomponente bezüglich der Düsenachse in die Kammer einmündet und ein Strömungskanalabschnitt der Kammer stetig von der Leitungseinmündung in den Verzögerungs abschnitt überführt.

Bevorzugterweise bilden dabei dieser Strömungskanalab schnitt und der sich anschließend erweiternde Verzö gerungsabschnitt, ähnlich einer stetig abgebogenen Lavaldüse, eine Einschnürung in dem der Förderleitung zugewandten Abschnitt, wobei die Mündung der Düse im Bereich dieser Einschnürung liegt. Es entsteht dadurch für das Zubringen des Pulvers um die in den Einschnürungsbereich einragende Düsenmündung, eine Ringdüse, womit das Pulver entlang der Mischkammer- Peripherie gleichmäßig zugeführt wird.

Die Erfindung wird anschließend beispielsweise anhand von Figuren erläutert. Es zeigt

Fig. 2a schematisch den Aufbau eines erfindungsge mäßen Behälters, anstelle eines Behälters 1 von Fig. 1, an einer erfindungsgemäßen Anlage,

Fig. 2b qualitativ den Verlauf des statischen Druckes entlang des Pulver-Förderweges,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen erfindungsge mäßen Injektor anstelle von 8 in Fig. 1, an einer erfindungsgemäßen Anlage,

Fig. 4 schematisch eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Injektors an einer erfindungsgemäßen Anlage,

Fig. 5 eine schematische Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausbildungsvariante des erfindungsgemäßen Injektors gemäß Fig. 3 oder 4 einer erfindungsgemäßen Anlage.

In Fig. 2a ist ein Pulverbehälter 30 an einer erfin dungsgemäßen Anlage, anstelle des Behälters 1 von Fig. 1 eingesetzt, gezeigt. Der Behälter 30 ist über eine Speiseleitung 32 mit einem Injektor 8 ge mäß Fig. 1, vorzugsweise einem erfindungsgemäß ausgebildeten, weiter unten beschriebenen Injektor, verbunden. Im Bereiche der Ausmündung der Speiselei tung 32 ist im Behälter 30 ein poröser Fluidboden 34 angeordnet und es mündet unterhalb des Fluidbodens 34 eine Fluid-Gasleitung 36 in den Behälter 30 ein. Durch die Leitung 36 wird, wie mit Hilfe eines Geblä ses konventioneller Art, wie schematisch bei 38 dar gestellt, ein Fluidgas FL, vorzugsweise Luft, durch den Fluidboden 34 in das darüberliegende Beschichtungs pulver 40 sanft eingeblasen. Am Behälter 30 ist gene rell ein Druckerzeugungsorgan vorgesehen, um das Pulver 40 gegenüber Umgebungsdruck mit einem Überdruck p ₃₀ zu beaufschlagen.

Selbstverständlich kann hierzu ein eigens dafür vor gesehenes Druckerzeugungsorgan vorgesehen werden. Bevorzugterweise werden aber das Gebläse 38 und die Fluidluftleitung 36 bzw. die Fluidluft FL für diese Druckbeaufschlagung ausgenützt. Am Behälter 30 ist im weiteren eine Druckreguliervorrichtung 42, wie ein Druckregulierventil oder ein Schieber, vorge sehen. Hat sich der gewünschte, an der Druckregulier vorrichtung 42 einstellbare Überdruck p ₃₀ im Behäl ter 30 eingestellt, so entweicht die weitere Fluid luft FL durch die Druckreguliervorrichtung 42 , wie das Druckregulierventil, über einen Filter 44.

Der Filter 44 ist vorgesehen, um in der entweichen den Fluidluft schwebende Pulverpartikel auszufiltern. Beladen wird der Behälter 30 mit frischem Pulver über eine Leitung 46 und eine schematisch dargestell te Zellradschleuse 48, welche sicherstellt, daß bei der Beladung des Behälters 30 mit Pulver kein Druckausgleich zwischen Behälterinnerem und Umgebung erfolgt.

Eine Niveaukontrolle 50 mit elektrischen Ausgangs- Leitungen 52 überwacht das Pulverniveau im Behälter 30 und steuert bzw. regelt, nicht dargestellt, allen falls die über Leitung 46 und Zellradschleuse 48 zugeführte Pulvermenge.

In Fig. 2a, unten, ist der Injektor 8 gemäß Fig. 1 nochmals dargestellt, gestrichelt eine Wegkoordinate x des Pulvers aus dem Behälter über die Speiseleitung 32, durch den Injektor 8, in die Förderleitung 11.

In Fig. 2b ist rein qualitativ der Druckverlauf ent lang der Wegkoordinate x dargestellt, in ausgezogener Charakteristik für eine Anordnung gemäß Fig. 1, in welcher im Behälter 1 Atmosphärendruck herrscht, strichpunktiert gemäß der erfindungsgemäßen Aus führung von Fig. 2a, mit Überdruck p ₃₀ im Behälter 30.

An der Ausführung von Fig. 1 nimmt der Druck, vom Atmosphärendruck p _A als Behälterdruck p ₁ ausgehend, bis in die Mischkammer 5 des Injektors 8 auf einen Wert p ₅ ab, einen Unterdruck, der durch den beschleu nigten Gasstrahl aus der Düse 7 erzeugt wird, X ₁.

Bis zum divergierenden Abschnitt des Injektors bleibt, abgesehen von Druckverlusten, der Druck nahezu auf dem Wert p ₅, X ₂ im abrupt divergierenden Abschnitt erfolgt Druckrückgewinnung, d. h. die kinetische Ener gie des eingedüsten Gasstrahles G wird in potentielle Druckenergie gewandelt, der statische Druck steigt an, X ₃. Reibungsverluste entlang der Förderleitung 11 bewirken nun den Druckabfall Δ p ₁₁, X ₄, bis zur Ausmündung an der Beschichtungsanordnung 21 gemäß Fig. 1, wo das Pulver-Luftgemisch in Atmosphären druck ausgedüst wird, X ₅.

Erfindungsgemäß wird nun, wie in Fig. 2b dargestellt, der Innendruck im Behälter 30 erhöht, was zum quali tativen Verlauf, wie er strichpunktiert dargestellt ist, führt. Die gesamte Charakteristik wird um den Überdruck entsprechend dem Druck p ₃₀ angehoben, was sich stark auf die durch Leitung 11 geförderte Pulvermenge auswirkt. Das Anheben des Druckes in der Mischkammer 5, p ₅ und die damit einhergehende Reduktion der Druckdifferenz p ₇ zu p ₅ gemäß Fig. 1 führt zu keiner wesentlichen Fördermengenreduktion. Durch Anheben des Behälterinnendruckes p ₃₀ kann sogar der Förderdruck p ₇ sowie die durch Düse 7 ein gedüste Gasmenge reduziert werden, bei gleicher oder gesteigerter Ausgabemenge.

Der Überdruck p ₃₀ sorgt für die Überwindung der Druckverluste entlang der Förderleitung 11, während die kinetische Energie des eingedüsten Gasstrahles, vorzugsweise Luftstrahles, vermehrt lediglich die Pulverbeschleunigung und dessen Umlenkung vornimmt. Mit Hilfe der Einstellung des Überdruckes p ₃₀ mit der Druckreguliervorrichtung 42 wird die geförderte Pulvermenge durch Leitung 11 eingestellt.

In Fig. 2b sind im weiteren die Positionsnummern der Teile gemäß Fig. 2a, die bei fortschreitendem x durchlaufen werden, eingetragen.

In Fig. 3 ist der Aufbau eines erfindungsgemäßen Injektors, anstelle des Injektors 8 von Fig. 1 bzw. 2a, dargestellt. Der Injektor 54 umfaßt eine Misch kammer 55, in die eine Düse 57 mit Mündung 59 einmün det. Koaxial zur Achse A ₅₇ der Düse 57, weist die Mischkammer 55 einen sich unmittelbar nach der Mündung aufweitenden Abschnitt 61 auf. Der Abschnitt 61 mündet stetig in die Förderleitung 11, koaxial zur Achse A ₅₇ der Düse 57 angeordnet, ein. Quer zur Achse A ₅₇ der Düse 57 mündet die Speiseleitung 3 gemäß Fig. 1 bzw. 32 gemäß Fig. 2 in die Mischkammer 55 ein.

Durch die Düse 57 wird ein Gasstrahl G, vorzugsweise ein Luftstrahl, in die Mischkammer 55 eingedüst und wird unmittelbar nach der Düsenmündung 59 verzögert, dadurch, daß der divergierende Mischkammerabschnitt 61 unmittelbar nach der Düseneinmündung 59 ansetzt. Der Strahl G wird als Freistrahl aus der Düse 57 ausgegeben und die Berandung des Abschnittes 61 ent sprechend dem Strahlrandwinkel α des Freistrahles bezüglich der Achse A ₅₇, mit 15° oder weniger ausge legt. Zwischen Düsenmündung 59 und Ansatz des Ab schnittes 61 erfolgt die Umlenkung und Beschleunigung des einströmenden Pulvers, womit der Gasstrahl zusätz lich verzögert wird und sich somit mit einem Strahl randwinkel ausbreitet, der größer als ca. 8° ist, dem Strahlrandwinkel des sich ungestört ausbreitenden Freistrahls.

Dadurch, daß sich der von Düse 57 ausgegebene Strahl G als Freistrahl im Abschnitt 61 ungehindert verzö gern kann, ergibt sich eine optimale Druckrückgewinnung, d. h. Umwandlung der kinetischen Strahlenergie (Maß: Staudruck) in potentielle Druckenergie an der Aus mündung von Leitung 11. Die Düse 57 wird mit einem unterkritischen Druckverhältnis p ₅₇ zu p ₅₅ betrieben, wodurch Stoßwellen vermieden werden und eine freie Strahlexpansion ermöglicht wird. Zur Sicherstellung, daß im Austrittsquerschnitt an der Mündung 59 der Düse 57 eine achsparallele Strömung herrscht, wird die Innenbohrung der Düse 57 stetig konvergierend ausge bildet, wie dargestellt, wobei das Durchmesserver hältnis d ₅₇ im nichtkonvergierenden Düsenteil zum Mündungsdurchmesser d ₅₉ vorzusweise größer als 5 ist. Zwischen dem Anschluß der Speiseleitung 3 bzw. 32 und dem Abschnitt 61 ist ein Strömungskanal 63 vorgesehen, der stetig in den Bereich 61 überleitet. Der stetig gekrümmte Übergang von Leitungsanschluß an Leitung 3 bzw. 32 zu divergentem Abschnitt 61 verhindert im weiteren Erosion durch beschleunigte Pulverpar tikel, insbesondere an den in Fig. 3 mit E bezeichneten Mischkammerstellen. Zur Erzeugung des Freistrahles mündet im weiteren die Düse 57 mit einer scharfen Kante in die Mischkammer 55 aus. Zur Optimierung der axialen Düsenstellung bezüglich des Ansatzes von Abschnitt 61 ist die Düse 57, wie mit dem Doppel pfeil S dargestellt, beispielsweise über ein Fein gewinde 64 zwischen Düse 57 und Mischkammerblock 65, axial verschieblich.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Injektors dargestellt. Mit Bezug auf Fig. 3 bezeichnen gleiche Nummern gleiche Organe. Der Strömungskanal 63 zwischen Einmündung der Speise leitung 3 bzw. 32 und Ausmündung in die Förderleitung 11 ist in Form einer stetig abgebogenen Lavaldüse ausgebildet. Dabei ragt die Düse 57 mit ihrer Mündung 59 in den Bereich der Düsenverengung 67 koaxial zum Verengungsquerschnitt ein, wodurch zwischen dem Körper 56 der Düse 57 und der Wandung des Strömungskanals 63 im Bereich 67 eine Ringdüse 69 für das über die Leitung 3 bzw. 32 zugeführte Pulver entsteht.

In einer Variante des Injektors 54 gemäß den Fig. 3 oder 4 liegt die Achse A ₃₂ der Speiseleitung 3 bzw. 32, die Achse des anschließenden Strömungskanals 63 und die Achse der Düse 57 bzw. des Abschnittes 61, A ₅₇, in einer Ebene. Um nun aber die Ablagerung von Pulver in Bereichen der Mischkammer, insbesondere stromaufwärts des Bereiches 61 zu verhindern, wird in einer weiteren Ausführungsvariante gemäß Fig. 5, die eine schematische Darstellung in der Ansicht gemäß Linie V-V von Fig. 3 bzw. 4 zeigt, die Achse A ₃₂ bezüglich der Achse A ₅₇ der Düse bzw. des Ab schnittes 61 exzentrisch angeordnet. Dadurch wird dem durch Leitung 3 bzw. 32 zugespiesenen Pulver in der Mischkammer 55 ein selbstreinigender Drall versetzt, der zu einem Wirbel D, wie schematisch dargestellt, führt.

Mit Hilfe einer oder mehrerer der beschriebenen er findungsgemäßen Maßnahmen am Injektor und/oder dem Pulverbehälter, wird störungsarm eine drastische Er höhung der durch eine gegebene Förderleitung 11 pro Zeiteinheit förderbaren Pulvermenge erzielt, ohne daß Druck und/oder Menge eines in einen Injektor eingedüsten Transportgases, wie Luft, vorgenommen werden müßte.

Durch optimale Formgebung am Injektor, Ausbildung der Injektordüse, Druckbeaufschlagung des zuge spiesenen Pulvers wird eine einfache und die Betriebs kosten einer derartigen Anlage kaum erhöhende Maß nahme vorgestellt, die aber zu einer wesentlichen Verbesserung der Anlage führt.

Claims

1. Verfahren zur Erhöhung der pro Zeiteinheit an einer Pulverbeschichtungsanlage ausgegebenen Pulver menge, bei der das Pulver über eine Speiseleitung (3, 32) von einer Eingabe (1, 30) zu einer Mischkammer (5, 55) zugespiesen wird, indem entlang der Speiseleitung (3, 32) durch Beschleunigung eines Gasstrahlers (G) in der Mischkammer (5, 55 ) ein gegen die Kammer (5, 55) gerichtetes Druckgefälle (Δ p ₁₅) erzeugt wird und durch Verzögerung des Pulver-Gas-Stromes Druckrück gewinnung erzielt wird, um den Pulver-Gas-Strom durch eine Förderleitung (11) einer Beschichtungsanordnung (21) zuzuspeisen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Druckabfall im Pulver-Gas-Strom entlang der Förderleitung (11, Δ p ₁₁) durch Erhöhung des Druckes (p ₃₀) an der Eingabe (30) mindestens teilweise kompensiert.

2. Verfahren zur Erhöhung der pro Zeiteinheit an einer Pulverbeschichtungsanlage ausgegebenen Pulver menge, bei der das Pulver über eine Speiseleitung (3, 32) von einer Eingabe (1, 30) zu einer Mischkammer (5, 55) zugespiesen wird, indem entlang der Speise leitung (3, 32) durch Beschleunigung eines Gasstrahles (G) in der Mischkammer (5, 55) ein gegen die Kammer gerichtetes Druckgefälle (Δ p ₁₅) erzeugt wird und durch Verzögerung des Pulver-Gas-Stromes Druckrückgewinnung erzielt wird, um den Pulver-Gas-Strom durch eine Förder leitung (11) einer Beschichtungsanordnung (21) zuzu speisen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Pulver- Gas-Strom in der Mischkammer (5, 55) stetig verzögert (61) und das Pulver im Bereiche größter Gasstromge schwindigkeit (59) mit letzterem mischt.

3. Verfahren zur Erhöhung der pro Zeiteinheit an einer Pulverbeschichtungsanlage ausgegebenen Pulver menge, bei der das Pulver über eine Speiseleitung (3, 32) von einer Eingabe (1, 30) zu einer Mischkammer (5, 55) zugespiesen wird, indem entlang der Speise leitung (3, 32) durch Beschleunigung eines Gasstrahles in der Mischkammer (5, 55) ein gegen die Kammer (5, 55) gerichtetes Druckgefälle (Δ p ₁₅) erzeugt wird und durch Verzögerung des Pulver-Gas-Stromes Druckrück gewinnung erzielt wird, um den Pulver-Gas-Strom durch eine Förderleitung (11) einer Beschichtungsanordnung (21) zuzuspeisen, wobei man einen Pulverstrom aus der Speiseleitung (3, 32) mindestens in einer Komponente senkrecht zur Achse (A ₅₉) des Gasstrahles der Misch kammer (55) zuspeist, dadurch gekennzeichnet, daß man den Pulverstrom bezüglich der Achse (A ₅₉) exzentrisch der Mischkammer (55) zuspeist, um eine selbstreinigende Drallströmung des Pulver-Luft-Stromes gegen die Förder leitung zu erzeugen.

4. Verfahren nach mindestens zwei der Ansprüche 1 bis 3.

5. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Pulver vor der Mischkammer (5, 55) fluidisiert (FL).

6. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrahl (G) mittels einer Düse (57) stetig beschleunigt und die Düse (57) mit einem unterkritischen Druckver hältnis (p ₅₇) zu (p ₅₅) betreibt.

7. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrahl (G) sich wenigstens nahezu als Freistrahl verzögern läßt.

8. Pulverbeschichtungsanlage mit einem Pulverbe hälter (1, 30), der über eine Leitung (3, 32) mit einer Mischkammer (5, 55) verbunden ist, in welche eine Förder gasdüse (7, 57) einmündet, um durch Gasstrahlbeschleunigung in der Mischkammer (5, 55) bezüglich des Behälters (1, 30) einen Unterdruck zu erzeugen und aus welcher eine Förderleitung (11) für Gas-Pulver-Gemisch zu einer Beschichtungsanordnung (21) führt, dadurch ge kennzeichnet, daß der Behälter (30) mit einer Druck quelle (38) verbunden ist.

9. Pulverbeschichtungsanlage mit einem Pulverbehälter (1, 30), der über eine Leitung (3, 32) mit einer Misch kammer (5, 55) verbunden ist, in welche eine Förder gasdüse (7, 57) einmündet, um durch Gasstrahlbeschleunigung in der Mischkammer (5, 55) bezüglich des Behälters (1, 30) einen Unterdruck zu erzeugen und aus welcher eine Förderleitung (11) für Gas-Pulver-Gemisch zu einer Beschichtungsanordnung (21) führt, dadurch ge kennzeichnet, daß die Mischkammer (55) einen zur Achse (A ₅₇) der Düse (57) koaxialen, sich stetig bezüglich der Düsenmündung (59) auf den Durchmesser der Förder leitung erweiternden Abschnitt (61) aufweist.

10. Pulverbeschichtungsanlage mit einem Pulverbe hälter (1, 30), der über eine Leitung (3, 32) mit einer Mischkammer (5, 55) verbunden ist, in welche eine Förder gasdüse (7, 57) einmündet, um durch Gasstrahlbeschleunigung in der Mischkammer (5, 55 ) bezüglich des Behälters (1, 30) einen Unterdruck zu erzeugen, und aus welcher eine Förderleitung (11) für Gas-Pulver-Gemisch zu einer Beschichtungsanordnung (21) führt, wobei die Leitung (3, 32) mit einer Achsrichtung, die mindestens in einer Komponente senkrecht zur Achsrichtung der Düse (A ₅₇) steht, in die Kammer (5, 55) einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (3, 32) bezüglich der Düsenachse (A ₅₇) exzentrisch einmündet.

11. Pulverbeschichtungsanlage nach mindestens zwei der Ansprüche 8-10.

12. Pulverbeschichtungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Leitungsausmündung aus dem Behälter (30) ein Fluidboden (34) vorgesehen ist, und eine Zuführleitung (36) für ein Fluidgas, vorzugsweise Fluidluft.

13. Pulverbeschichtungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle eine Förderanordnung für das Fluidgas (FL) ist.

14. Anordnung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 8, 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pulver einfülleitung (46) am Behälter (30) vorgesehen ist, mit einer Druckentkopplungsanordnung, wie einer Zellrad schleuse (48), zur Pulverzubringung von einem Druck niveau eingangsseitig auf ein Druckniveau behälter seitig (30).

15. Pulverbeschichtungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 8, 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß am Behälter (30) eine Druckregulieranordnung (42) vorgesehen ist, vorzugsweise mit einem Filter (44) verbunden, für das Ausfiltern von Schwebepulver.

16. Pulverbeschichtungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abschnitt (61) wenigstens nahezu entsprechend dem Strahlrandwinkel eines sich an der Düse (57) bilden den Gasfreistrahls aufweitet, vorzugsweise mit ca. 15° oder weniger bezüglich der Düsenachse (A ₅₇).

17. Pulverbeschichtungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 9, 11 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bohrung der Fördergasdüse gegen ihre Mündung (59) hin stetig verengt, wobei das Ver hältnis der Durchmesser vom unverengten Querschnitt (d ₅₇) zu Düsenmündung (d ₅₉), vorzugsweise größer als 5 ist.

18. Pulverbeschichtungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 9, 11, 16, 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (57) in der Mischkammer (55) axial (S) verstellbar ist.

19. Pulverbeschichtungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 9, 11, 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (3, 32) mit einer Querkomponente bezüglich der Düsenachse (A ₅₇) in die Kammer (55) einmündet und ein Strömungskanalabschnitt (63) der Kammer (55) stetig von der Leitungseinmündung in den Abschnitt (61) überführt.

20. Pulverbeschichtungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (63) und der sich erweiternde Abschnitt (61) ähnlich einer stetig abgebogenen Lavaldüse eine stetige Ein schnürung in dem der Förderleitung (11) zugewandten Abschnitt aufweist, und daß die Mündung (59) der Düse (57) in diesem Einschnürungsbereich liegt.