DE3729714A1 - Pulveraufbereitungsanlage fuer beschichtungspulver - Google Patents
Pulveraufbereitungsanlage fuer beschichtungspulverInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Pulveraufbereitungsanlage,
für Beschichtungspulver, insbesondere für Emailpulver,
gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche Pulveraufbereitungsanlage für Emailpulver zum
Beschichten von Gegenständen ist aus der US-PS 45 00 560
bekannt. Sie enthält einen Aufbereitungsbehälter mit einem
perforierten Zwischenboden, durch welchen von unten
zugeführte Luft in den Behälter strömt und darin
befindliches Emailpulver in einem fluidisierten Zustand
hält. In Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt der
Emailpulver-Luftmischung im Behälter wird Dampf in den
Behälter eingeführt, um den Feuchtigkeitsgehalt des
Emailpulvers auf einem bestimmten Wert zu halten. Auf dem
Behälter befindet sich ein Injektor, durch welchen
Fördergas zu einer Sprühvorrichtung hindurchströmt. Das
Fördergas saugt im Injektor nach dem Venturi-Prinzip
Pulver aus dem Aufbereitungsbehälter an und
fördert es zur Sprühvorrichtung. Die Saugwirkung des
Injektors kann durch Zugabe von Dosierluft variiert werden.
Eine Pulveraufbereitungsanlage für Emailpulver und für
andere Beschichtungspulver nach dem Oberbegriff von
Patentanspruch 1 ist auch aus der DE-PS 36 02 388 bekannt.
Sie enthält einen Aufbereitungsbehälter, in welchem sich
fluidisiertes Pulver befindet. Eine längliche Glocke ist
mit ihrem unten offenen Ende in das fluidisierte Pulver
eingetaucht. Die Glocke ist luftdicht, so daß in ihr ein
Druck entsteht, durch welchen die Füllungshöhe an
fluidisiertem Pulver innerhalb der Glocke niedriger ist als
außerhalb der Glocke. In der Glocke befindet sich eine
Vielzahl von Fluideinlässen zur Zufuhr von Dampf oder
Wasser, welches durch die Fluideinlässe versprüht wird und
sich mit dem fluidisierten Pulver vermischt, so daß das
fluidisierte Pulver von diesem Dampf oder Wasser
Feuchtigkeit annimmt.
Außerdem sind aus der FR-PS 13 47 012 mehrere Ausführungs
formen von Pulverbeschichtungsanlagen für Emailpulver
bekannt. Bei einer Ausführungsform wird unterhalb des zu
beschichtenden Gegenstandes Dampf zur Befeuchtung des
Emailpulvers erzeugt, während dieses von einer
Sprühvorrichtung auf den Gegenstand gesprüht wird. Bei
einer anderen Ausführungsform wird in den Sprühstrahl des
von einer Sprühvorrichtung versprühten Emailpulvers über
Sprühdüsen Wasser beigemischt.
Emailpulver wird ebenso wie Kunststoffpulver und andere zur
Beschichtung dienende Pulver elektrostatisch aufgeladen,
damit sie längs elektrischer Feldlinien zu dem zu
beschichtenden Gegenstand fliegen und auf diesem haften
bleiben. Die zu beschichtenden Gegenstände sind
normalerweise an Erdpotential angeschlossen. Ohne
Hochspannung würden viele Pulverpartikel von dem zu
beschichtenden Gegenstand abprallen. Auch würden ohne
elektrostatische Aufladung viele Pulverpartikel seitlich
entweichen statt auf den zu beschichtenden Gegenstand zu
fliegen. Einige Pulverarten, insbesondere Emailpulver,
haben jedoch den Nachteil, daß sie elektrostatisch nicht
so aufgeladen werden können, daß sie an einem geerdeten
Gegenstand ausreichend haften. Deshalb werden einigen
Pulverarten Zusatzmittel hinzugefügt. Als wichtige Maßnahme
werden Emailpulverpartikel mit Silikon beschichtet. Dadurch
können sie elektrostatisch höher aufgeladen werden.
Zusätzlich wird Emailpulver mit Wasser oder Dampf
befeuchtet, damit an einem beschichteten Gegenstand kein
"Rücksprüheffekt" auftritt. Bei zu großer Feuchtigkeit
haftet aber das Emailpulver nicht mehr ausreichend an dem
zu beschichtenden Gegenstand. Bei zu geringer Feuchtigkeit
bildet das Pulver eine unebene Beschichtungsoberfläche auf
dem beschichteten Gegenstand. Maßgebend ist die elektrische
Leitfähigkeit des Pulvers. Die Erzeugung eines bestimmten
Feuchtigkeitsgehaltes des Pulvers dient dazu, die optimale
elektrische Leitfähigkeit des Pulvers zu erzeugen.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine
Pulveraufbereitungsanlage für Beschichtungspulver,
insbesondere für Emailpulver, zu schaffen, mit welcher eine
optimale elektrische Leitfähigkeit des Beschichtungspulvers
in einem zeitlich kurzen Verfahren erzeugt werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die
kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen
enthalten.
Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: Es kann
in kurzer Zeit Beschichtungspulver erzeugt werden, welches
für eine elektrostatische Beschichtung eine günstige
elektrische Leitfähigkeit hat. Diese behält das Pulver
über lange Zeit aufrecht, beispielsweise über mehrere
Wochen. Es ist in den meisten Fällen keine klimatisierte
Sprühbeschichtungskabine mehr nötig. Das auf einen
bestimmten Feuchtigkeitsgehalt, und damit auf eine
bestimmte elektrische Leitfähigkeit, eingestellte
Beschichtungspulver kann mit normaler Druckluft als
Fördermedium einer Sprühvorrichtung zugeführt und von
dieser elektrisch aufgeladen und versprüht werden. Durch
die Verwendung von Druckluft, deren Feuchtigkeitsgehalt
geregelt ist, kann der Feuchtigkeitsgehalt von
Beschichtungspulver auch dann noch in sehr engen Grenzen
konstant gehalten werden, wenn der Feuchtigkeits-Sollwert
des Pulvers sehr klein ist. Dies ist bei der Befeuchtung
von Beschichtungspulvers mit Dampf nicht möglich, weil
Dampf immer 100% Luftfeuchtigkeit hat, so daß der
Feuchtigkeitsgehalt des Dampfes nicht einstellbar ist.
Beim Abstellen der Dampfzufuhr dauert es mindestens 10
Minuten bis erneut Dampf gebildet werden kann, weil erst
alle Leitungen aufgewärmt und Kondenswasser abgeführt
werden müssen.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf beiliegende
Zeichnungen beschrieben, in welchen mehrere
Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele dargestellt
sind. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine Pulverbeschichtungsanlage mit einer
Pulveraufbereitungsanlage nach der
Erfindung, insbesondere für Emailpulver,
welche sich für die Aufbereitung von allen
fluidisierbaren Pulver eignet,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer Druck
luftkonditioniereinrichtung einer Pulver
aufbereitungsanlage nach der Erfindung,
Fig. 3 ein Kurvendiagramm, welches die Wasser
dampf-Sättigungsgrenzen von komprimierter
Luft bei verschiedenen Drücken der kompri
mierten Luft zeigt, wobei auf der x-Achse
der "Wassergehalt in g/kg trockener Luft"
und auf der y-Achse die Temperatur in °C
der komprimierten Luft angegeben ist,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Pulver
aufbereitungsanlage, insbesondere für Email
pulver, nach der Erfindung, und
Fig. 5 eine nochmals weitere Ausführungsform einer
Pulveraufbereitungsanlage, insbesondere für
Emailpulver, gemäß der Erfindung.
Die Pulveraufbereitungsanlage nach der Erfindung wird im
folgenden als Teil einer Pulverbeschichtungsanlage
beschrieben. Die Pulveraufbereitungsanlage, zu welcher alle
beschriebenen und dargestellten Elemente mit Ausnahme einer
Sprühvorrichtung 10 gehören, kann jedoch auch bei der
Pulverherstellung verwendet werden, zum Beispiel in einer
Email herstellenden Mühle. Die Anwendung der Erfindung ist
jedoch nicht auf eine bestimmte Pulverart beschränkt.
Die in Fig. 1 dargestellte Pulverbeschichtungsanlage nach
der Erfindung enthält einen Aufbereitungsbehälter 2, in
welchem Beschichtungspulver 4, zum Beispiel Emailpulver, in
einem fluidisierten Zustand gehalten wird. Ein Pulvereinlaß
6 mit einem Metallabscheider und einer Siebmaschine 8 dient
zur Zufuhr von frischem Pulver und von zurückgewonnenem
Pulver in den Aufbereitungsbehälter 2. Das zurückgewonnene
Pulver ist solches, welches von einer Sprühvorrichtung 10
versprüht wurde, jedoch nicht auf einen zu beschichtenden
Gegenstand gelangte oder von diesem wieder abprallte. In
der Mitte eines perforierten Zwischenbodens 12 des
Aufbereitungsbehälters 2 befindet sich ein Auslaß 14 zur
Entnahme von aufbereitetem Pulver aus dem Aufbereitungs
behälter 2 für eine Sprühvorrichtung 10. Zurückgewonnenes
Pulver kann anstatt in den Aufbereitungsbehälter 2 in einen
anderen Behälter gegeben werden, zum Beispiel in einen
Behälter 114, aus welchem die Sprühvorrichtung 10 mit
Pulver versorgt wird.
Eine Druckgaskonditioniereinrichtung 20 hat einen an eine
Druckluftquelle 22 angeschlossenen Drucklufteingang 24 und
einen Ausgang 26, über welchen die Druckluftkonditionier
einrichtung 20 einen konditionierten Druckluftstrom abgibt,
welcher hinsichtlich seines Feuchtigkeitsgehaltes und
seiner Temperatur auf einen bestimmten Sollwert eingestellt
und dadurch auf diese Werte konditioniert ist. Der Ausgang
26 der Druckgaskonditioniereinrichtung ist über eine
Fluidleitung 28 an einen Injektor 30 angeschlossen, in
welchem der konditionierte Druckluftstrom einen Unterdruck
nach dem Venturi-Prinzip erzeugt. Durch diesen Unterdruck
wird über eine mittige Saugleitung 32, deren Einlaßöffnung
33 in halber Pulverhöhe liegt, Pulver aus dem
Aufbereitungsbehälter 2 in den Injektor 30 gesaugt und vom
Druckluftstrom über einen Fluideinlaß 34 oberhalb der
Pulveroberfläche 36 des fluidisierten Pulvers 4 wieder in
den Aufbereitungsbehälter 2 zurückgeführt. Nach dem
Venturi-Prinzip als pneumatische Fördereinrichtung wirkende
Injektoren sind bekannt, beispielsweise aus der US-PS
45 00 560. Der Aufbereitungsbehälter 2 ist durch eine Haube
38 verschlossen, welche jedoch kleine Entlüftungsöffnungen
40 hat, über welche aus dem Aufbereitungsbehälter 2 Gas
entweichen kann. In der Haube 38 befindet sich der
Pulvereinlaß 6 und der Fluideinlaß 34. Der
Aufbereitungsbehälter 2 befindet sich in einem
klimatisierten Raum 42. Die Druckluftquelle 22 ist ein
übliches Druckluftnetz, welches Druckluft mit ungefähr 25°C
und einer Luftfeuchtigkeit von 5% liefert. Die
Druckgaskonditioniereinrichtung 20 enthält einen
Druckluftbefeuchter 44, in welchem sich Wasser 46 befindet.
Druckluft strömt von der Druckluftquelle 22 über den
Drucklufteingang 24 durch das Wasser 46 im
Druckluftbefeuchter 44 zu dessen Ausgang 48. Das Wasser 46
wird im Druckluftbefeuchter 44 durch eine Heizung 50 und
einen Thermostaten 52 auf einer höheren Temperatur als die
Druckluft der Druckluftquelle 22 gehalten, beispielsweise
auf 50°C, damit die Druckluft viel Feuchtigkeit aus dem
Wasser 46 aufnimmt. Ein Thermometer 54 zeigt die
Wassertemperatur an. Am Ausgang 48 hat die befeuchtete
Druckluft beispielsweise ungefähr 45°C und eine
Luftfeuchtigkeit von 90%. Diese befeuchtete Druckluft
gelangt vom Ausgang 48 über eine Leitung 56 zu einem Kühler
58, in welchem die feuchte Druckluft auf eine niedrigere
Temperatur, beispielsweise auf 25°C, und 100%
Luftfeuchtigkeit abgekühlt wird. Der Kühler 58 enthält
einen von Kühlwasser durchströmten Kühlwasserkreislauf 60.
In einer Ausgangsleitung 64 vom Kühlerausgang 62 zu dem
Ausgang 26 der Druckgaskonditioniereinrichtung 20 befindet
sich ein Zentrifugalabscheider 66 zur Abscheidung des durch
die Temperaturerniedrigung ausgeschiedenen Kondenswassers,
ferner ein Temperaturregler 68 zur Regelung des
Kühlwasserkreislaufes 60 in Abhängigkeit von der Temperatur
in der Ausgangleitung 64, sowie ein Thermometer 70 und ein
Manometer 72.
Die Mantelwand 74 des Aufbereitungsbehälters 2 ist mit
drei elektrischen Heizkörpern 75, 76, 77 in Form von
Heizmatten umgeben, welche übereinander von der Höhe des
Zwischenbodens 12 bis zur Höhe der Pulveroberfläche 36
angeordnet sind. Die Heizkörper sind einzeln regelbar. In
abgewandelter Ausführungsform können die Heizkörper 75, 76,
77 statt elektrisch durch Heizwasser oder Dampf erwärmt
werden. Sie dienen zur Erwärmung des fluidisierten Pulvers
4, in drei übereinander gelegenen Heizzonen 75/1, 76/1 und
77/1, um darin Wasser zu verdampfen, wenn der
Feuchtigkeitsgehalt des fluidisierten Emailpulvers 4 zu
hoch ist. In der obersten Heizzone 75/1 treten Schwankungen
in der Feuchtigkeit des fluidisierten Pulvers infolge von
über den Pulvereinlaß 6 zugeführtem frischen Pulver und
zurückgewonnenem Pulver auf. In der mittleren Heizzone
76/1, in welcher sich die Einlaßöffnung 33 des Saugrohres
32 befindet, sind die Schwankungen schwächer. Am
schwächsten sind die Schwankungen in der vom Pulvereinlaß 6
und dem Fluideinlaß 34 am weitesten entfernten, untersten
Heizzone 77/1. Aus diesem Grunde befindet sich der
Pulverauslaß 14 unter der untersten Heizzone 77/1. Dadurch
kann über den Pulverauslaß 14 kontinuierlich oder
diskontinuierlich Pulver entnommen werden, welches einen
im wesentlichen konstanten Feuchtigkeitsgehalt hat.
Kleinste Feuchtigkeitswerte können genau eingestellt und
konstant gehalten werden. Durch die Aufteilung auf mehrere
Heizzonen wird auch weniger Heizenergie benötigt als bei
einer einzigen Heizung für den gesamten Aufbereitungs
behälter. Eine Temperaturmeßeinrichtung 78 mißt im
Aufbereitungsbehälter 2 die Temperatur des fluidisierten
Emailpulvers. Eine Feuchtigkeitsmeßeinrichtung 80 mißt im
Aufbereitungsbehälter 2 den Feuchtigkeitsgehalt der
Emailpulverpartikel im fluidisierten Emailpulver 4. In
Abhängigkeit von dem Temperaturistwert und dem Feuchtig
keitsistwert, welche von der Temperaturmeßeinrichtung 78
und der Feuchtigkeitsmeßeinrichtung 80 gemessen werden,
wird über Steuerleitungen 82 und 84 ein Klimaregler 86
aktiviert. In der Fluidleitung 28 des Injektors 30 befindet
sich ein Druckregler 88, welcher in Abhängigkeit vom
Temperatur-Istwert und vom Feuchtigkeits-Istwert vom
Klimaregler 86 mehr oder weniger weit geöffnet oder
geschlossen wird und dadurch die Zufuhr von konditionierter
Druckluft zum Fluideinlaß 34 regelt. Außerdem regelt der
Klimaregler 86 in Abhängigkeit vom Temperatur-Istwert und
Feuchtigkeits-Istwert den Regler 68 zur Regelung des
Kühlwasserkreislaufes 60 des Kühlers 58. In der
Fluidleitung 28 befindet sich ein Manometer 90 zur
Druckanzeige.
Die Höhe der Pulveroberfläche 36 des fluidisierten
Emailpulvers 4 wird durch Niveauregler 92 und 94 geregelt,
welche am Aufbereitungsbehälter 2 übereinander angeordnet
sind.
Der konditionierte Druckluftstrom gelangt vom Ausgang 26
der Druckgaskonditioniereinrichtung 20 über eine Zweig
leitung 96, in welcher sich ein Druckregler 98 und ein
Manometer 100 befinden, in einen Zwischenraum 102 unterhalb
des perforierten Zwischenbodens 12 und von diesem durch den
perforierten Zwischenboden 12 zur Fluidisierung des Email
pulvers 4 in den Pulverraum 104 des Aufbereitungsbehälters
2.
Der Ausgang 26 der Druckgaskonditioniereinrichtung 20 ist
außerdem über eine weitere Zweigleitung 106, welche einen
Druckregler 108 und ein Manometer 110 enthält, mit einem
unteren Zwischenraum 112 eines Beschichtungsbehälters 114
verbunden. Dadurch gelangt der konditionierte
Druckluftstrom über einen perforierten Zwischenboden 116 in
den Pulverraum 118 des Beschichtungsbehälters 114 und hält
darin Emailpulver 120 in einem fluidisierten Zustand. Das
Emailpulver 120 ist das Pulver, welches im
Aufbereitungsbehälter 2 den gewünschten Feuchtigkeits-
Sollwert und Temperatur-Sollwert erreicht hat und deshalb
vom Pulverauslaß 14 über eine Transferleitung 122 in den
Beschichtungsbehälter 114 überführt wurde. In der
Transferleitung 122 befindet sich eine Pulverzufuhr-
Steuereinrichtung 124. Dieses kann eine Pumpe, ein
Zellenrad oder eine andere Schleuse sein, welche von einem
Steuergerät 126 derart gesteuert wird, daß Emailpulver aus
dem Aufbereitungsbehälter 2 jeweils nur dann in den
Beschichtungsbehälter 114 transferiert wird, wenn das
Emailpulver im Aufbereitungsbehälter 2 den gewünschten
Feuchtigkeitsgehalt und die gewünschte Temperatur hat, und
wenn außerdem von Niveaureglern 128 und 130 die Meldung
vorliegt, daß der Beschichtungsbehälter aufnahmefähig für
weiteres Emailpulver ist. Da sich der Pulverauslaß 14 im
Zwischenboden 12 und damit an der untersten Stelle im
Aufbereitungsbehälter 2 befindet, kann dem Aufbereitungs
behälter 2 konditioniertes Emailpulver entnommen werden,
ohne Qualitätsbeeinträchtigung, während oberhalb des
Pulverauslasses 14 Emailpulver durch den konditionierten
Druckluftstrom in einem Rezirkulationskreislauf umläuft,
welcher durch Injektor 30 mit dem Steigrohr 32 und dem
Fluideinlaß 34 gebildet ist. Da sich der Pulvereinlaß 6 für
frisches Emailpulver und zurückgewonnenes Emailpulver
oberhalb der Pulveroberfläche 36 befindet, wird dieses
Emailpulver jeweils vom Rezirkulationskreislauf erfaßt,
ohne daß es das über den Pulverauslaß 14 entnommene
Emailpulver hinsichtlich Temperatur oder Feuchtigkeit
beeinträchtigt.
Die Transferleitung 122 gibt das konditionierte Emailpulver
über einen Pulvereinlaß 132 von oben in den
Beschichtungsbehälter 114. Ein zweiter Injektor 134 erhält
über eine Steuereinrichtung 136 von der Druckluftquelle 22
über eine Leitung 138 Förderluft und über eine Leitung 140
Steuerluft. Die Förderluft erzeugt im Injektor 134 einen
Unterdruck, durch welchen über ein Saugrohr Emailpulver
120 aus dem Beschichtungsbehälter 114 in den Injektor 134
gesaugt wird und von dort vom Förderluftstrom der
Sprühvorrichtung 10 zugeführt wird.
Da der konditionierte Druckluftstrom am Ausgang 26 der
Druckgaskonditioniereinrichtung 20 nicht nur zur
Befeuchtung des Emailpulvers im Rezirkulationskreislauf
zwischen dem Injektor 30 und dem Fluideinlaß 34 dient,
sondern auch als Druckluft zur Fluidisierung des
Emailpulvers durch den perforierten Boden 12 im
Aufbereitungsbehälter 2 und durch den perforierten Boden
116 im Beschichtungsbehälter 114, hat man ein hinsichtlich
des gewünschten Feuchtigkeitsgehaltes und der gewünschten
Temperatur sehr stabiles System, mit welchem auch kleinste
Feuchtigkeitswerte und beliebige Temperaturen einstellbar
sind und auf dem eingestellten Wert gehalten werden können.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer
Druckgaskonditioniereinrichtung 20/2 nach der Erfindung,
welche alle Elemente der Druckgaskonditioniereinrichtung 20
von Fig. 1 und zusätzlich einen mit Kältemittel, anstatt
mit Wasser, betriebenen Kühler 150 und eine Heizvorrichtung
152 zur Druckluftnachwärmung enthält. Soweit die Teile in
Fig. 2 Teilen von Fig. 1 entsprechen, sind sie mit den
gleichen Bezugszahlen versehen und werden hier nicht
nochmals beschrieben. Der Kältemittel-Kühler 150 ist in
Strömungsrichtung des Druckluftstromes stromabwärts des
Kühlwassers-Kühlers 58 angeordnet. Die Heizvorrichtung 152
ist im Strömungsweg des Druckluftstromes stromabwärts des
Kältemittel-Kühlers 150 in der Leitung 64 unmittelbar
stromaufwärts des Ausganges 26 angeordnet. Der
Zentrifugalabscheider 66 befindet sich im Strömungsweg des
Druckluftstromes zwischen dem Kältemittel-Kühler 150 und
der Heizvorrichtung 152 in einer Verbindungsleitung 154
zwischen diesen beiden Elementen. Ein Thermometer 156 in
der Verbindungsleitung 154 zeigt die jeweilige Temperatur
des Druckluftstromes an. Im Kältemittelkreislauf 158 des
Kältemittel-Kühlers 150 befindet sich ein Kältemittel-
Kompressor 160 und ein Regler 162. Der Kältemittel-Kühler
150 dient zur Abkühlung des Druckluftstromes auf eine unter
25°C liegende Temperatur. Der Kühlwasser-Kühler 58, welcher
stromaufwärts davon angeordnet ist, dient zur Abkühlung des
Druckluftstromes unter eine Temperatur, welche oberhalb von
25°C liegt. Die Heizvorrichtung 152 enthält einen
Heizkreislauf 164 mit einem Temperaturregler 166. Der
Heizkreislauf 164 wird durch eine Pumpe 168 aus dem
Druckluftbefeuchter 44 mit erwärmter Druckluft versorgt.
Ein Manometer 170 zeigt jeweils den Druck im Heizkreislauf
164 an. Der Ausgang 48 des Druckluftbefeuchters 44 ist über
eine Rückkopplungs-Fluidleitung 172 mit dem Druckluft
eingang 24 verbunden. Dadurch ergibt sich eine bessere
Stabilisierung in der Regelung des Druckluftstromes.
Mit der Druckluftkonditioniereinrichtung 20/6 kann mit
Wasser gesättigte Druckluft in einem Bereich eingestellt
werden, welcher mindestens von 3°C bis 60°C reicht. Durch
die nachträgliche Erwärmung mit der Heizvorrichtung 152
kann der Wassergehalt im Druckluftstrom fein reguliert
werden. Die Temperatur des Druckluftstromes, welcher in den
Aufbereitungsbhälter 2 gelangt, sollte immer 10° über der
Temperatur der Druckluft der Druckluftquelle 22 liegen.
Im folgenden wird mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben, wie mit
den Druckgaskonditioniereinrichtungen 20 von Fig. 1 und
20/2 von Fig. 2 Druckluft der Druckgasquelle 22
hinsichtlich Temperatur und Feuchtigkeitsgehaltes
konditioniert werden kann. "Konditioniert" bedeutet hierbei
die Einstellung und die Aufrechterhaltung durch
entsprechende Regelung einer gewünschten Temperatur und
eines gewünschten Feuchtigkeitsgehaltes des
Druckluftstromes. Fig. 3 zeigt die Wasserdampf-
Sättigungsgrenzen von komprimierter Luft, also den
Wassergehalt in g/kg trockener Luft, in Abhängigkeit von
der Temperatur in °C. Dabei ist der Wassergehalt in g/kg
trockener Luft auf der x-Achse und die Temperatur in °C auf
der y-Achse angegeben. Fig. 3 enthält die Druckkurven
verschiedener Drücke des Druckluftstromes, nämlich bei
1 × 1,02 × 105 Pa = Atmosphärendruck, 2 × 1,02 × 105 Pa,
3 × 1,02 × 105 Pa, 4 × 1,02 × 105 Pa, 5 × 1,02 × 105 Pa,
6 × 1,02 × 105 Pa, 7 × 1,02 × 105 Pa, 8 × 1,02 × 105 Pa,
9 × 1,02 × 105 Pa, 11 × 1,02 × 105 Pa, 13 × 1,02 × 105 Pa,
16 × 1,02 × 105 Pa.
Beschreibung eines Einstellungsbeispiels: Gewünscht wird
ein Druckluftstrom, welcher bei einem Druck von
8 × 1,02 × 105 Pa und einer Temperatur von 20°C eine
relative Feuchte von 60% hat. Aus dem Kurvendiagramm von
Fig. 3 kann entnommen werden, daß die Wasserdampf-
Sättigungsgrenze und damit der Wassergehalt von Luft 1,92 g
Wasser in einem kg trockener Luft beträgt, wenn die Luft
20°C und einen Druck von 8 × 1,02 × 105 Pa hat. Der
Wassergehalt von 1,92 g/kg trockener Luft entspricht einem
relativen Feuchtigkeitsgehalt von 100%. Gewünscht werden
bei diesem Beispiel aber nur 60%. Dies ergibt die Rechnung
60%=0,6 × 1,92 g Wasser/l kg Luft = 1,14 g/kg.
Aus dem Kurvendiagramm von Fig. 3 kann wiederum abgelesen
werden, daß sich ein Wassergehalt von 1,14 g/l kg
trockener Luft bei einem Taupunkt von 12°C (gesättigte Luft
mit Wasserdampf) ergibt. Um dies zu erreichen muß in Fig. 2
der Leistungsregler 162 des Kältemittel-Kühlers 150 auf
12°C eingestellt werden. Dabei kann im Druckluftbefeuchter
44 eine Temperatur von 35°C herrschen, und der
Temperaturregler 68 des Kühlwasser-Kühlers 58 kann auf
eine Temperatur von 20°C eingestellt sein.
Die in Fig. 4 dargestellte weitere Ausführungsform einer
Pulverbeschichtungsanlage für Emailpulver nach der
Erfindung enthält einen Aufbereitungsbehälter 402 mit einem
perforierten Zwischenboden 404, welcher den
Behälterinnenraum in einen Pulverraum 406 und einen
darunter gelegenen Druckluftraum 408 unterteilt. Frisches
Emailpulver und von einer Beschichtungskabine
zurückgewonnenes Emailpulver gelangt über einen
Pulvereinlaß 6, in welchem sich ein Metallabscheider und
eine Siebvorrichtung 8 befinden, mittig durch einen Deckel
410 in den Pulverraum 406. An den Druckluftraum 408 ist
eine Druckluftkonditioniereinrichtung 412 angeschlossen,
von dessen Ausgang 414 ein bezüglich Temperatur und
Feuchtigkeitsgehalt konditionierter Druckluftstrom in den
Druckluftraum 408 strömt und von dort durch den
perforierten Zwischenboden 404 in den Pulverraum 406
gelangt, wo der Druckluftstrom das Pulver 416 in einem
fluidisierten Zustand hält. Überdruckgas kann über
Öffnungen 40 im Deckel 410 entweichen. Die
Druckgaskonditioniereinrichtung 412 ist ein Druckluft-
Wasserzerstäuber, welchem über eine Wasserleitung 418
Wasser und über eine Gasleitung 420 Luft einer
Druckluftquelle 22 zugeführt wird. Der Druckluftstrom der
Gasleitung 420 zerstäubt das Wasser der Wasserleitung 418
und nimmt dabei einen bestimmten Prozentsatz an
Wasserfeuchtigkeit auf. Ein Sensor 422 mißt den
Feuchtigkeitsgehalt und die Temperatur der
Emailpulverpartikel im Aufbereitungsbehälter 402 und regelt
in Abhängigkeit hiervon die Temperatur und den
Feuchtigkeitsgehalt des Druckluftstromes in der
Druckgaskonditioniereinrichtung 412. Der
Aufbereitungsbehälter 402 ist mit zwei übereinander
angeordneten Heizkörpern 426 und 428 in Form von
elektrischen Heizmatten an der Behälterwand 430 versehen,
mit welchen die untere Hälfte als Heizzone 428/1 und die
obere Hälfte als Heizzone 426/1 des Pulverraumes 406
getrennt voneinander erwärmt werden können. Dadurch kann in
der unteren Hälfte des Pulverraumes 406 über eine
Transferleitung 122 mit einer Pumpe 124 Emailpulver
entnommen werden, welches hinsichtlich Feuchtigkeitsgehalt
und Temperatur im Aufbereitungsbehälter 402 konditioniert
wurde, während das Emailpulver in der oberen Hälfte des
Pulverraumes 406 noch nicht die erforderlichen Sollwerte
hinsichtlich Feuchtigkeitsgehalt und Temperatur hat. Die
Temperaturschwankungen und Feuchtigkeitsgehaltsschwankungen
sind in der oberen Hälfte des Pulverraumes 406 wesentlich
größer als in der unteren Hälfte, weil in die obere Hälfte
kontinuierlich oder diskontinuierlich frisches Emailpulver
und zurückgewonnenes Emailpulver zugeführt wird. Die Höhe
der Pulveroberfläche 36 im Aufbereitungsbehälter 402 wird
durch an ihm vorgesehene Niveauregler 92 und 94 geregelt.
Die Transferleitung 122 verbindet einen Pulverauslaß 14 des
Aufbereitungsbehälters 402 mit einem mittigen Pulvereinlaß
132 eines Beschichtungsbehälters 114. Der
Beschichtungsbehälter 114 hat einen perforierten
Zwischenboden 116, welcher einen Druckluftraum 112 von dem
darüberliegenden Pulverraum 118 des Beschichtungsbehälters
114 trennt. Eine Steuereinrichtung 136 ist an die
Druckluftquelle 22 angeschlossen und führt Druckluft über
eine Druckluftleitung 432 in den Druckluftraum 412, von
welchem sie durch den perforierten Zwischenboden 116 in den
Pulverraum 118 gelangt und dort das Pulver fluidisiert. Die
Pulverhöhe im Pulverbehälter 114 wird durch ein Steuergerät
126 geregelt, welches in Abhängigkeit von Signalen von
Niveaureglern 128 und 130 die Pumpe 124 steuert. Ein
Injektor 134 wird über eine Fluidleitung 138 mit Förderluft
der Druckluftquelle 22 durchströmt, so daß im Injektor 134
nach dem Venturi-Prinzip ein Unterdruck erzeugt wird. Der
Unterdruck saugt über eine Saugleitung 142 Pulver aus dem
Beschichtungsbehälter 114 und fördert es zu einer
Sprühvorrichtung 10, wo das Pulver elektrostatisch
versprüht wird. Zur Einstellung des Unterdruckes und damit
zur Förderleistung des Injektors 134 kann diesem über eine
Fluidleitung 140 und der Steuereinrichtung 136 Steuerluft
von der Druckluftquelle 22 zugeführt werden.
Fig. 5 zeigt eine nochmals weitere Ausführungsform einer
Pulverbeschichtungsanlage nach der Erfindung für
Emailpulver. Sie enthält einen Aufbereitungbehälter 502 mit
einem perforierten Zwischenboden 504, welcher den Innenraum
in einen Pulverraum 506 und einen darunter gelegenen
Druckluftraum 508 unterteilt. Von einer Druckluftquelle 510
in den Druckraum 508 strömende Druckluft gelangt durch den
perforierten Zwischenboden 504 in den Pulverraum 506 und
fluidisiert dort Pulver 512. Die Höhe der Oberfläche 36
des Pulvers 512 wird durch Niveauregler 92 und 94 geregelt.
In das Pulver 512 ist eine rinnenförmige Glocke 520 mit
ihrem nach unten zeigenden offenen Ende 522 eingetaucht.
Die Glocke 520 ist luftdicht, so daß sich in ihr ein
Öberdruck bildet, durch welchen Pulver aus ihr verdrängt
wird, so daß die Oberfläche 536 innerhalb der Glocke 520
niedriger ist als die Oberfläche 36 des Pulvers außerhalb
der Glocke, und in der Glocke ergibt sich ein
Glockenhohlraum 524. Durch die Glocke 520 erstreckt sich
ein Rohr 526 mit einer Vielzahl von Düsen 528. An das Rohr
526 ist außerhalb des Aufbereitungsbehälters 502 eine
Druckluftkonditioniereinrichtung 20/2 von Fig. 2
angeschlossen, von welcher hinsichtlich Feuchtigkeitsgehalt
und Temperatur konditionierte Druckluft über die Düsen 528
in den Glockenraum 524 versprüht wird. Die feuchte
Druckluft gelangt über die untere Öffnung 522 der Glocke
520 in das fluidisierte Pulver 512, wobei es sich im
wesentlichen über den gesamten Behälterquerschnitt in
fein dosierbaren Mengen im Pulver 512 verteilt.
Kondenswasser in der Leitung 526 kann über einen Auslaß 536
abfließen. Ähnlich wie in Fig. 1 ist eine Feuchtigkeits-
Meßeinrichtung 80 und eine Temperatur-Meßeinrichtung 78
vorgesehen, in Abhängigkeit von welchen über ein
Steuergerät 126 und einen Klimaregler 86 der
Feuchtigkeitsgehalt und die Temperatur des konditionierten
Druckluftstromes in der Leitung 526 geregelt wird und
außerdem der Pulvertransfer aus dem Aufbereitungsbehälter
502 über eine Transferleitung 122 und eine darin
angeordnete Pumpe 124 geregelt wird. Die Transferleitung
122 überträgt Pulver aus dem Aufbereitungsbehälter 502 in
einen Beschichtungsbehälter 114. Der Beschichtungsbehälter
114, ein Injektor 134 und eine Sprühvorrichtung 10 zur
elektrostatischen Beschichtung von Gegenständen sind in der
gleichen Weise ausgebildet und angeordnet wie die mit
gleichen Bezugszahlen versehenen korrespondierenden Teile
der Fig. 1 und 4, weshalb diese Teile hier nicht nochmals
im einzelnen beschrieben werden. Ebenso wie bei der
Ausführung nach Fig. 4 ist auch der Aufbereitungsbehälter
502 von Fig. 5 mit zwei übereinander angeordneten
Heizkörpern 426 und 428 zur zonenweisen
Feuchtigkeitsregulierung des Emailpulvers in Heizzonen
426/1 und 428/1 des Aufbereitungsbehälters 502 versehen.
Alle Ausführungsformen der Erfindung haben folgende
Vorteile:
- 1. Die Verwendung von Druckluft mit geregeltem Feuchtig keitsgehalt und geregelter Temperatur ermöglicht sehr genaue Einstellungen des Feuchtigkeitsgehaltes, und damit der elektrischen Leitfähigkeit, des Beschich tungspulvers auch dann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Beschichtungspulvers sehr gering sein muß und trotzdem in sehr engen Grenzen geregelt werden muß.
- 2. Die Aufteilung des Aufbereitungsbehälters 2 bzw. 402 bzw. 502 in mehrere übereinander gelegene, getrennt regelbare Heizzonen ermöglicht die kontinuierliche Abfuhr von konditioniertem Beschichtungspulver und die kontinuierliche Zufuhr von zurückgewonnenem Pulver aus Beschichtungskabinen in den Aufbereitungsbehälter, sowie die kontinuierliche oder diskontinuierliche Zufuhr von frischem Pulver in den Aufbereitungsbehälter, ohne die Qualität hinsichtlich Feuchtigkeit und Temperatur des aus dem Aufbereitungsbehälter entnommenen Pulvers zu beeinträchtigen.
- 3. Die Verwendung eines vom Aufbereitungsbehälter getrennten Pulver- oder Beschichtungsbehälters 114 hat den Vorteil, daß der Sprühvorrichtung 10 garantiert nur Pulver zugeführt wird, welches den genauen Wert an Feuchtigkeitsgehalt und Temperatur hat, unabhängig von Schwankungen des Feuchtigkeitsgehaltes und der Temperatur des Pulvers im Aufbereitungsbehälter 2 bzw. 402 bzw. 502.
- 4. Emailpulver wird gemäß der Erfindung mit einem Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 0,04 bis 0,08 Gewichts-% versehen, vorzugsweise mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 0,06 Gewichts-%, also "0,06 g Wasser pro 100 g trockenem Pulver". Dadurch können alle Emailpulverpartikel ausreichend elektrostatisch aufgeladen werden, und sie haften gut in Form einer glatten Schicht auf einem beschichteten Gegenstand.
Unter dem Begriff "trockenes Pulver" ist im Rahmen der Er
findung Pulver zu verstehen, welches einen Trockengehalt
hat, der erreicht wird, wenn Pulver ungefähr 10 Stunden in
einem offenen Gefäß mit einer Temperatur von mindestens
100°C erwärmt wird, vorzugsweise mit einer Temperatur von
ungefähr 120°C.
Claims (20)
1. Pulveraufbereitungsanlage für Beschichtungspulver,
insbesondere für Emailpulver,
- - mit einem Aufbereitungsbehälter (2; 402; 502), in welchem Pulver in einem fluidisierten Zustand gehalten wird,
- - mit einem Pulvereinlaß (6) zur Zufuhr von Pulver in den Aufbereitungsbehälter,
- - mit einem Pulverauslaß (14) zur Entnahme von aufbereitetem Pulver aus dem Aufbereitungsbehälter,
- - mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines bezüglich des Feuchtigkeitsgehaltes konditionierten Fluides, welches einen vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt hat, und
- - mit einem Fluideinlaß (34; 528) zur Zufuhr des konditionierten Fluides in den Aufbereitungsbehälter in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt des fluidisierten Pulvers im Aufbereitungsbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (20; 20/2; 412) zur Erzeugung des konditionierten Fluides eine Druckgas konditioniereinrichtung ist, welche als Fluid einen mit Wasser angereicherten und auf einen bestimmten Flüssigkeitsgehalt konditionierten Druckluftstrom erzeugt, der über den Fluideinlaß (34; 528) in den Aufbereitungsbehälter (2; 402; 502) strömt.
2. Pulveraufbereitungsanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckgaskonditioniereinrichtung (20; 20/2)
folgendes enthält:
- - einen Druckluftbefeuchter (44) mit Wasser, der einen Einlaß (24) für Druckluft aus einer Druckluftquelle (22) und einen Auslaß (48) für feuchte Druckluft aufweist, die Feuchtigkeit aus dem Wasser während des Hindurchströmens durch das Wasser aufgenommen hat, bei einer Temperatur, die höher ist als die Temperatur im Aufbereitungsbehälter (2; 402; 502),
- - mindestens eine Kühleinrichtung (58, 150) zum Ausscheiden von Wasser aus der feuchten Druckluft durch Abkühlen der feuchten Druckluft auf eine Temperatur, die gleich oder höher ist wie die Temperatur im Aufbereitungsbehälter, jedoch niedriger als im Druckluftbefeuchter (44).
3. Pulveraufbereitungsanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühleinrichtung einen Kühlwasser-Kühler (58)
mit einem von der feuchten Druckluft getrennten
Kühlwasserkreislauf (60) und einen
Kondenswasserabscheider (66) aufweist.
4. Pulveraufbereitungsanlage nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühleinrichtung einen Kältemittel-Kühler (150)
aufweist, welcher ein durch Kompression und
anschließende Expansion Kälte erzeugendes Kühlmittel
enthält, und daß der Kältemittel-Kühler (150) stromab
wärts des Kühlwasser-Kühlers (58) im Strömungsweg der
Druckluft angeordnet ist.
5. Pulveraufbereitungsanlage nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Heizvorrichtung (152) stromabwärts der
Kühleinrichtung (58, 150) für Wiedererwärmung der von
der Kühleinrichtung gekühlten feuchten Luft vorgesehen
ist.
6. Pulveraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1
bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Rezirkulationskreislauf (4, 30, 32, 34) für
das fluidisierte Pulver des Aufbereitungsbehälters (2)
vorgesehen ist, welcher einen Injektor (30) enthält,
über welchen der bezüglich seines
Feuchtigkeitsgehaltes konditionierte Druckluftstrom in
den Aufbereitungsbehälter (2) strömt und dabei aus dem
Aufbereitungsbehälter fluidisiertes Pulver in den
Injektor (30) saugt und dann in den
Aufbereitungsbehälter zurückführt.
7. Pulveraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil des hinsichtlich Feuchtigkeitsgehalt
konditionierten Druckluftstromes vor dem
Aufbereitungsbehälter (2) abzweigt und über eine
Zweigleitung (96) in den unteren Bereich des
Aufbereitungsbehälters (2) als Fluidisierluft zur
Fluidisierung des Pulvers im Aufbereitungsbehälter
geführt ist.
8. Pulveraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1
bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Feuchtigkeitssensor (80) zur Messung des
Feuchtigkeitsgehaltes der Pulverpartikel im
Aufbereitungsbehälter (2; 402; 502) vorgesehen ist,
und daß sich in einer Gasleitung (28), welche die
Druckgaskonditioniereinrichtung (20; 20/2) mit dem
Fluideinlaß (34) verbindet, ein Druckregler (88)
befindet, welcher die Zufuhr von konditionierter
Druckluft in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt der
Pulverpartikel im Aufbereitungsbehälter (2) regelt.
9. Pulveraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1
bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckgaskonditioniereinrichtung (20; 20/2)
einen Temperaturregler (78) zur Regelung der
Temperatur des konditionierten Druckgasstromes in
Abhängigkeit von der Temperatur des fluidisierten
Pulvers im Aufbereitungsbehälter (2) enthält.
10. Pulveraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1
bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Pulverauslaß (14) des
Aufbereitungsbehälters (2; 402; 502) über eine
Pulverzufuhr-Steuereinrichtung (124, 126) ein
Beschichtungsbehälter (114) angeschlossen ist, aus
welchem das Pulver der Sprühvorrichtung zugeführt
wird.
11. Pulveraufbereitungsanlage nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zufuhr von Pulver über die Pulverzufuhr-
Steuereinrichtung (124, 126) in Abhängigkeit vom
Pulverfüllstand (128, 130) im Beschichtungsbehälter
(114) geregelt wird.
12. Pulveraufbereitungsanlage nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zufuhr von Pulver vom Aufbereitungsbehälter
(2; 402; 502) über die Pulverzufuhr-Steuereinrichtung
(124, 126) in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt des
Pulvers im Aufbereitungsbehälter geregelt wird.
13. Pulveraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 10
bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil des konditionierten Druckluftstromes
stromaufwärts des Fluideinlasses (34) des
Aufbereitungsbehälters (2) vom Druckluftstrom abzweigt
und zu einem unteren Bereich des
Beschichtungsbehälters (114) zur Fluidisierung des
Pulvers in diesem Beschichtungsbehälter geleitet wird.
14. Pulveraufbereitungsanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckgaskonditioniereinrichtung einen
Druckluft-Wasserzerstäuber (412) aufweist, in welchem
Wasser von einem Druckluftstrom zerstäubt wird und
dabei der Druckluftstrom mit Wasser angereichert wird,
und daß der mit Wasser angereicherte Druckluftstrom
durch einen als Fluideinlaß dienenden perforierten
Zwischenboden (404) in den Aufbereitungsbehälter (402)
zur Fluidisierung des darin befindlichen Pulvers
geführt ist (Fig. 4).
15. Pulveraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1
bis 5 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fluideinlaß (528) in den oberen Teil einer
Glocke (520) mündet, welche luftdicht ist und welche
mit einer unteren Öffnung (522) in das fluidisierte
Pulver im Aufbereitungsbehälter (502) eingetaucht ist
(Fig. 5).
16. Pulveraufbereitungsanlage nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Pulverauslaß (14) des Aufbereitungs
behälters (405; 505) über eine Pulverzufuhr-
Steuereinrichtung (124, 126) ein Pulverbehälter (114)
für konditioniertes Pulver angeschlossen ist, welches
einer Sprühvorrichtung (10) zugeführt werden kann.
17. Pulveraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1
bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Aufbereitungsbehälter (2; 402; 502) mit
mindestens einer Heizvorrichtung (75, 76, 77; 426, 428)
zum Erwärmen des fluidisieren Pulvers versehen ist.
18. Pulveraufbereitungsanlage nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Aufbereitungsbehälter (2; 402; 502) durch
mehrere übereinander angeordnete Heizvorrichtungen
(75, 76, 77; 426, 428) in mehrere übereinander
angeordnete, bezüglich der Wärme getrennt regelbare
Heizzonen (75/1, 76/1, 77/1; 426/1, 428/1) eingeteilt
ist.
19. Pulveraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1
bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oberhalb des fluidisierten Pulvers (36)
gelegener Teil des Aufbereitungsbehälters (2; 402;
502) durch eine Abdeckung (38. 410) verschlossen ist,
welche mit einer Vielzahl von kleinen Öffnungen (40)
versehen ist, durch welche Luft bei Überdruck im
Aufbereitungsbehälter entweichen kann.
20. Pulveraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1
bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Feuchtigkeitsgehalt von Emailpulver im
Aufbereitungsbehälter (2; 402; 502) auf einen Sollwert
im Bereich von 0,04 bis 0,08 Gew.-% (0,04 g bis 0,08 g
Wasser pro 100 g trockenem Emailpulver) geregelt wird,
vorzugsweise auf einen Feuchtigkeitsgehalt-Sollwert
von ungefähr 0,06 Gew.-%.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=6335297
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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