WO2011032807A1 - Verfahren und vorrichtung zum fördern und verteilen von pulvern in einem gasstrom - Google Patents

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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
    • B05B7/201—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle
    • B05B7/205—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle the material to be sprayed being originally a particulate material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/42—Plasma torches using an arc with provisions for introducing materials into the plasma, e.g. powder or liquid

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for conveying and distributing powders in a gas stream.
  • a cube with an edge length of 1 cm has a surface of 0.006 m 2 .
  • downstream work processes such as in plasma coating processes or laser
  • DE 44 23 197 discloses a powder pump for powder for spray coating of articles in a rod-like manner
  • the powder pump has a powder suction, is sucked through the powder from an open-topped powder container and conveyed through an inner tube of the powder pump to a consumer.
  • the promotion itself is done by generating a vacuum in the powder pump.
  • the vacuum is created with an injector nozzle located near the powder suction port.
  • DE 10 2006 002 582 A1 discloses a powder conveyor with a fluidising unit.
  • the fluidizing unit is arranged at the end of a powder suction pipe of the powder conveyor and blows in the intake of the Pulveransaugrohrs fluidizing air in the powder supply, so that the powder can be fluidized and thus easier to be sucked and transported.
  • the fluidising unit is above and concentric with the
  • Pulveransaugrohres is connected. A fluidization takes place directly below the Pulveransaugö réelle
  • Fluidization improves the suction of the powder, the constancy of the amount of powder is not optimal during suction. Furthermore, agglomerates of the powder are insufficiently dissolved and mostly directly through the
  • the invention is based on the object, a method for conveying and To provide dispersing powders in a gas stream, which allows the promotion of extremely fine powders, especially those with a particle size of less than 10 [im, with small amounts of gas, are nevertheless avoided in the agglomeration of the powder or dissolved and at the same time
  • Outlet preferably two above the maximum level of the container arranged outlets from the container
  • the periodic loading of the powder with the pressurized gas causes the powder to be swirled up into the free space above the powder and distributed there. At the same time, the pressure pulses dissolve any agglomerates of the powder.
  • the overpressure of the closed container (Pressure vessel) introduced gas is preferably in the range of 100 mbar to 5 bar.
  • a higher delivery rate is achieved in that the powder is acted upon by several, in particular four gas inlets with the gas under pressure.
  • the distribution of the powder in the gas and the dissolution of existing agglomerates can be improved by passing the powder over several consecutive times
  • the gas pressure pulses act without temporal
  • Container level are arranged, the admission takes place circumferentially around the container.
  • a further improvement in the swirling and distribution of the powder in the space above the powder in the container is achieved when the application of one or more
  • the level of the powder is kept in the closed container constantly above a minimum level and the powder below the minimum level via at least one standing in contact with the powder gas inlet directly with gas
  • the pressurized gas flows through the powder into the overlying one Free space and promotes the fluidized by the pressure pulses powder / gas mixture toward each outlet.
  • the outlet can be connected in an advantageous embodiment of the invention with a hose, with which the powder / gas mixture another process, in particular a
  • the powder is replenished from a refill container via an inlet into the container.
  • the refill container is under the same overpressure as the closed container, is refilled in the.
  • the level of the powder is kept in the closed container constantly above a minimum level.
  • a preferred device for carrying out the method results from the features of claim 9.
  • Powder is carried out with pressurized gas
  • each gas inlet is located at a particular in the interior of the container projecting, but at least in the interior of the container opening nozzle.
  • the nozzle has a corresponding
  • the closed container for receiving the powder is designed in particular circular-cylindrical.
  • the gas inlets are in a plane of the circular cylindrical container
  • the individual inlets are with the help of
  • Control means in particular a valve control, periodically exposed to gas.
  • the individual inlets can be subjected to gas in succession or partially overlapping in time or in a temporally overlapping manner. In the latter case, all gas inlets are simultaneously exposed to gas in a periodic sequence.
  • Interruptions take place so that, at least temporarily, gas does not enter the container via any of the inlets.
  • At least one nozzle is arranged parallel to a secant with respect to the circular bottom of the container, the secant being at a distance from the latter Center runs.
  • Piping connected to a refill container for the powder, wherein from the preferably larger
  • Refill container powder automatically runs into the closed container for the distribution and conveying of the powder.
  • the mouth is located in the interior of the container
  • Figure la is a schematic plan view and Figure lb is a schematic side view of a first
  • Figure 2a is a plan view of a second
  • Figure 2b is a plan view of a third
  • Figure 3 is a schematic side view of a fourth
  • Embodiment of a device according to the invention with arranged at a pitch angle gas inlets nozzles;
  • Figure 4 is a diagram for illustrating the
  • FIG. 6 shows the connection of a device according to the invention
  • binder conveyor Distributing powders in a gas stream, hereinafter referred to as "powder conveyor” (1), essentially consists of a closed container (2), which via a gas inlet (3) with means not shown for gas supply
  • the container (2) is up to a maximum
  • an outlet (6) for a powder / gas mixture (7) is arranged above the maximum level (4) of the container (2).
  • the outlet (6) is in particular with a connection for a
  • Hose line (19) equipped for forwarding the powder / gas mixture (7) to the downstream process.
  • Gas supply comprise as control means for the periodic control of the gas, in particular a valve control with which a pressurized gas in a periodic sequence via the gas inlet (3) in the interior of the container (2) is inserted.
  • the valve control operates, for example, at a frequency of 10 Hz.
  • the height of the gas pressure is determined such that the pressure inside the container (2) is higher than the ambient pressure, with pressure losses in a possibly connected to the powder outlet
  • the introduced gas is preferably an inert gas to prevent dust explosions in the container (2)
  • the gas inlet (3) opens directly into the powder (5).
  • the gas inlets (3) above the maximum level (4) of the powder (5), so that the gas impinges on the surface (9) of the powder (5) ,
  • the powder conveyor (1) according to Figure 2a differs from the powder conveyor of Figure 1 in that the
  • This type of gas introduction into the container (2) produces a spiral flow (13) of the powder / gas mixture (7) in the container (2).
  • the channel (8) having the outlet (6), as can be seen in Figure 2a, is also aligned parallel to a secant with respect to the circular bottom (12) of the container (2).
  • FIG. 2b shows a preferred embodiment of the invention
  • Powder conveyor (1) with four offset by 90 degrees to each other, but arranged in a plane, gas inlets (3a - d) and two outlets (6a - b) for the powder / gas mixture (7).
  • the periodic admission of the gas inlets (3a-d) with the gas under overpressure can take place simultaneously.
  • the gas inlets (3a-d) with the gas under overpressure can take place simultaneously.
  • FIG. 3 shows a modification of the device according to FIG. 1.
  • the powder conveyor (1) differs essentially in that it has two nozzles (10) projecting into the interior of the container (2) with an angle of incidence (14) of approximately 25 degrees to that Bottom (12) of the container (2) having the
  • Gas inlets (3a - b) have. This angle of attack improves the dissolution of agglomerates in the fine powder (5).
  • the method according to the invention for conveying and distributing powders in a gas stream with the aid of the preferred apparatus according to FIG. 2b will be explained in more detail below with reference to FIG.
  • the container (2) is filled with powder (5) via a pipe (16) up to the maximum level (4).
  • the powder (5) is acted upon by the four gas inlets (3a-d) in chronological succession.
  • Figure 4 c) can be seen how the gas inlets (3a - d) without
  • Pressure impulses from the four gas inlets (3a-d) improve the delivery rate with low gas consumption. Furthermore, the continuous, periodic causes
  • Piping (16) for refilling the powder extends into the interior of the container (2), wherein the mouth, as can be seen in particular from Figure 5a, just below the maximum level (4) of the container (2).
  • FIG. 6 shows an example of application of the powder conveyor (1) according to the invention.
  • the outlet (6) of the powder conveyor (1) is connected via a hose line (19) to a jet generator (20) for generating a bundled plasma jet by arc discharge.
  • a jet generator (20) for generating a bundled plasma jet by arc discharge.
  • the plasma jet (21) of the jet generator (20) the powder / gas mixture (7) in the region of its outlet (22)) is introduced.
  • the finely divided powder (5) is deposited with the plasma jet (21) on the surface (23) of an object (24).

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Abstract

Um die Förderung von extrem feinen Pulvern bei gleichmäßiger Verteilung im Gasstrom zu ermöglichen und Agglomerationen des Pulvers zu vermeiden oder aufzulösen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein geschlossener Behälter (2) höchstens bis zu einem maximalen Füllstand (4) mit Pulver (5) befüllt wird, das Pulver über mindestens einen Gaseinlass (3), vorzugsweise jedoch vier Gaseinlässe mit einem unter Überdruck stehenden Gas in einer periodischen Folge beaufschlagt wird und das aufgewirbelte Pulver- /Gasgemisch (7) über mindestens einen Auslass (6), vorzugsweise zwei oberhalb des maximalen Füllstandes des Behälters angeordnete Auslässe aus dem Behälter ausströmt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Fördern und Verteilen von
Pulvern in einem Gasstrom
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fördern und Verteilen von Pulvern in einem Gasstrom.
Derartige Verfahren und Förderer kommen zur Zuführung
dosierter Mengen von feinkörnigen Pulvern, insbesondere für Beschichtungen, zum Einsatz. Pulverablagerungen und
Agglomerationen des Pulvers in dem Förderer sowie den
PulverStrömungswegen müssen vermieden werden.
Die Förderung extrem feiner Pulver mit Korngrößen von weniger als 10 [im ist mit bekannten Fördervorrichtungen praktisch nicht möglich. Unterhalb dieser Korngröße nehmen die
Adhäsionskräfte zwischen den Pulverpartikeln erheblich zu. Die Oberfläche der Partikel vergrößert sich im Verhältnis zum Volumen erheblich. Ein Würfel mit einer Kantenlänge von 1 cm weist eine Oberfläche von 0,006 m2 auf. Das gleiche Volumen mit Partikeln von fünf Nanometern Kantenlänge aufgefüllt, weist indes eine Oberfläche von 2.400 m2 auf. Die starke Zunahme der Oberflächenkräfte behindert die Förderung derart kleiner Partikel. Nur durch permanente Energieeinkopplung, insbesondere hohe Strömungsgeschwindigkeiten, die mit einem hohen Gas- bzw. Luftverbrauch einhergehen, kann ein
Agglomerieren des Pulver-/Gasgemisches vermieden werden. Hohe Gasvolumenströme sind jedoch in verschiedenen
nachgeschalteten Arbeitsprozessen, wie beispielsweise bei Plasma-Beschichtungsprozessen oder Laser-
Beschichtungsprozessen, nachteilig. Darüber hinaus bedingen hohe Gasvolumenströme einen höheren Energieeinsatz für die Förderung. Außerdem gibt es nachgeschaltete Prozesse, bei denen das Pulver-/Gasgemisch die Verwendung von Inertgasen erfordert. Aufgrund der hohen Kosten von Inertgasen ist auch aus diesem Grund eine Reduktion des Gasverbrauchs
wünschenswert . Die DE 44 23 197 offenbart eine Pulverpumpe für Pulver zum Sprühbeschichten von Gegenständen in einer stabartig
länglichen Form. An einer Stirnseite weist die Pulverpumpe eine Pulveransaugöffnung auf, über die Pulver aus einem nach oben offenen Pulverbehälter angesaugt und durch ein inneres Rohr der Pulverpumpe zu einem Verbraucher befördert wird. Die Förderung selbst erfolgt durch Erzeugung eines Vakuums in der Pulverpumpe. Das Vakuum wird mit einer Injektordüse erzeugt, die sich in der Nähe der Pulveransaugöffnung befindet.
Die DE 10 2006 002 582 AI offenbart einen Pulverförderer mit einer Fluidisiereinheit . Die Fluidisiereinheit ist am Ende eines Pulveransaugrohrs des Pulverförderers angeordnet und bläst im Ansaugbereich des Pulveransaugrohrs Fluidisierluft in den Pulvervorrat, so dass das Pulver fluidisiert und dadurch einfacher angesaugt und transportiert werden kann. Die Fluidisiereinheit ist oberhalb und konzentrisch zur
Pulveransaugöffnung angeordnet. Hierdurch bildet sich ein schirmförmiger fluidisierter Pulverbereich um die
Ansaugöffnung herum aus. Die Förderung erfolgt mittels eines mit Druckluft arbeitenden Injektors, der an dem der
Fluidisiereinheit gegenüberliegenden Ende des
Pulveransaugrohres angeschlossen ist. Eine Fluidisierung direkt unterhalb der Pulveransaugöffnung erfolgt
konstruktionsbedingt nicht. Obwohl die ringförmige
Fluidisierung das Ansaugen des Pulvers verbessert, ist die Konstanz der Pulvermenge beim Ansaugen nicht optimal. Des Weiteren werden Agglomerate des Pulvers nur unzureichend aufgelöst und größtenteils unmittelbar durch die
Pulveransaugöffnung abgesaugt. Dies führt insbesondere bei nachgeschalteten Beschichtungsprozessen, die eine gleich bleibende Schichtdicke erfordern, zu Problemen. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Verfahren für das Fördern und Verteilen von Pulvern in einem Gasstrom zu schaffen, das die Förderung von extrem feinen Pulvern, insbesondere solchen mit einer Korngröße von weniger als 10 [im, mit geringen Gasmengen erlaubt, bei dem gleichwohl Agglomerationen des Pulvers vermieden oder aufgelöst werden und zugleich eine
gleichmäßige Verteilung des Pulvers im Gasstrom erreicht wird. Des Weiteren soll ein einfach aufgebauter Förderer zur Förderung und Verteilung von extrem feinen Pulvern in einem Gasstrom vorgeschlagen werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass ein geschlossener Behälter höchstens bis zu einem maximalen Füllstand mit Pulver befüllt wird, das Pulver über mindestens einen Gaseinlass, vorzugsweise jedoch vier Gaseinlässe mit einem unter Überdruck stehenden Gas in einer periodischen Folge beaufschlagt wird und das
aufgewirbelte Pulver-/Gasgemisch über mindestens einen
Auslass, vorzugsweise zwei oberhalb des maximalen Füllstandes des Behälters angeordnete Auslässe aus dem Behälter
ausströmt.
Die periodische Beaufschlagung des Pulvers mit dem unter Überdruck stehenden Gas führt dazu, dass das Pulver in den Freiraum oberhalb des Pulvers aufgewirbelt und dort verteilt wird. Gleichzeitig lösen die Druckimpulse etwaige Agglomerate des Pulvers auf. Der sich im Inneren des geschlossenen
Behälters aufgrund der Gaseinleitung einstellende Überdruck oberhalb des Umgebungsdrucks bewirkt, dass das derart
aufgewirbelte Pulver-/Gasgemisch in Richtung jedes oberhalb des maximalen Füllstandes des Behälters angeordneten
Auslasses ausströmt.
Eine optimale Verteilung des Pulvers in dem Gasraum oberhalb des Pulverfüllstandes wird durch eine niederfrequente
Beaufschlagung des Pulvers in einem Bereich von 1 Hz bis 100 Hz erreicht. Der Überdruck des in den geschlossenen Behälter (Druckbehälter) eingeleiteten Gases liegt vorzugsweise im Bereich von 100 mbar bis 5 bar.
Eine höhere Förderleistung wird dadurch erreicht, dass das Pulver über mehrere, insbesondere vier Gaseinlässe mit dem unter Überdruck stehenden Gas beaufschlagt wird.
Die Verteilung des Pulvers in dem Gas und die Auflösung vorhandener Agglomerate kann dadurch verbessert werden, dass das Pulver über mehrere zeitlich aufeinander folgend
angesteuerte Gaseinlässe mit dem Gas beaufschlagt wird.
Vorzugsweise wirken die Gasdruck-Impulse ohne zeitliche
Unterbrechungen zwischen zwei aufeinander folgenden Gasdruck- Impulsen auf das Pulver ein. Wenn die Gaseinlässe gleichmäßig über den Umfang des Behälters, vorzugsweise in einer
Behälterebene, angeordnet sind, erfolgt die Beaufschlagung umlaufend um den Behälter herum.
Eine weitere Verbesserung der Verwirbelung und Verteilung des Pulvers in dem Freiraum oberhalb des Pulvers in dem Behälter wird erreicht, wenn die Beaufschlagung mit einem oder
mehreren Gasstrahlen unter einem Anstellwinkel von maximal 45 Grad zur Oberfläche des Pulvers erfolgt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Oberfläche der Pulverschüttung im
Wesentlichen eben ist.
Bei Pulvern, die zu starker Agglomeratbildung neigen, wird in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung der Füllstand des Pulvers in dem geschlossenen Behälter ständig oberhalb eines minimalen Füllstandes gehalten und das Pulver unterhalb des minimalen Füllstandes über mindestens einen mit dem Pulver in Kontakt stehenden Gaseinlass unmittelbar mit Gas
beaufschlagt. Hierdurch werden die Druckimpulse besonders wirksam auf das Pulver übertragen und in Folge dessen die Agglomerate äußerst wirksam aufgelöst. Das unter Druck stehende Gas strömt durch das Pulver in den darüber liegenden Freiraum und fördert das durch die Druckimpulse aufgewirbelte Pulver-/Gasgemisch in Richtung jedes Auslasses.
Der Auslass kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung mit einem Schlauch verbunden sein, mit dem das Pulver- /Gasgemisch einem weiteren Prozess, insbesondere einem
Beschichtungsprozess zugeführt wird.
Um eine kontinuierliche Pulverförderung sicher zu stellen, wird in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung das Pulver aus einem Nachfüllbehälter über einen Einlass in den Behälter nachgefüllt. Der Nachfüllbehälter steht dabei unter dem gleichen Überdruck, wie der geschlossene Behälter, in den nachgefüllt wird. Vorzugsweise wird dabei der Füllstand des Pulvers in dem geschlossenen Behälter ständig oberhalb eines minimalen Füllstandes gehalten.
Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 9.
Eine besonders wirksame periodische Beaufschlagung des
Pulvers mit unter Überdruck stehendem Gas erfolgt
vorzugsweise mittels eines gerichteten Gasstrahls. Zur
Erzeugung des gerichteten Gasstrahls befindet sich jeder Gaseinlass an einer insbesondere in das Innere des Behälters hineinragenden, zumindest jedoch im Inneren des Behälters mündenden Düse. Um die Beaufschlagung des Pulvers unter einem Anstellwinkel von maximal 45 Grad zur Oberfläche des Pulvers zu gewährleisten, weist die Düse einen entsprechenden
Anstellwinkel auf.
Der geschlossene Behälter zur Aufnahme des Pulvers ist insbesondere kreiszylindrisch ausgestaltet. Die Gaseinlässe sind in einer Ebene des kreiszylindrischen Behälters
vorzugsweise über dessen Umfang angeordnet, so dass der Mittelpunktswinkel zwischen sämtlichen Gaseinlässen
übereinstimmt .
Die einzelnen Einlässe werden mit Hilfe von
Steuerungsmitteln, insbesondere einer Ventilsteuerung, periodisch mit Gas beaufschlagt. Die einzelnen Einlässe können zeitlich aufeinander folgend oder zeitlich teilweise oder vollständig überlappend mit Gas beaufschlagt werden. Im letzten Fall werden sämtliche Gaseinlässe gleichzeitig in periodischer Folge mit Gas beaufschlagt.
Weiter kann die umlaufende Beaufschlagung über mehrere
Einlässe, je nach Beschaffenheit des zu fördernden Pulvers und dem erforderlichen Förderstrom, mit kurzen
Unterbrechungen erfolgen, so dass zumindest zeitweilig über keinen der Einlässe Gas in den Behälter gelangt.
Um eine spiralförmige Strömung des Pulver-/Gasgemisches in dem Behälter in Richtung von dessen Auslass zu erzeugen, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung mindestens eine Düse parallel zu einer Sekante in Bezug auf den kreisförmigen Boden des Behälters angeordnet, wobei die Sekante im Abstand zu dessen Mittelpunkt verläuft. Um einen kontinuierlichen Betrieb der Fördervorrichtung zu gewährleisten, ist der geschlossene Behälter über eine
Rohrleitung mit einem Nachfüllbehälter für das Pulver verbunden, wobei aus dem vorzugsweise größeren
Nachfüllbehälter Pulver automatisch in den geschlossenen Behälter für die Verteilung und Förderung des Pulvers nachläuft. Um ein Überschreiten des maximalen Füllstandes beim automatischen Nachfüllen auszuschließen, befindet sich die Mündung der sich in das Innere des Behälters
erstreckenden Rohrleitung knapp unterhalb des maximalen Füllstandes des Behälters. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur la eine schematische Aufsicht und Figur lb eine schematische Seitenansicht eines ersten
Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fördern und Verteilen von Pulvern in einem Gasstrom;
Figur 2a eine Aufsicht auf ein zweites
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer im Wesentlichen
tangentialen Gaszuführung;
Figur 2b eine Aufsicht auf ein drittes
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Gaseinlässen;
Figur 3 eine schematische Seitenansicht eines vierten
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit unter einem Anstellwinkel angeordneten Gaseinlässe aufweisenden Düsen;
Figur 4 eine Schaubild zur Veranschaulichung des
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Fördern und Verteilen von Pulvern in einem Gasstrom unter Verwendung einer Vorrichtung gem. Figur 2b;
Figuren 5a, ein fünftes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem
Nachfüllbehälter für einen kontinuierlichen Betrieb sowie Figur 6 die Anbindung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung an einen nachgeordneten
Plasmabeschichtungsprozess . Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung zum Fördern und
Verteilen von Pulvern in einem Gasstrom, nachfolgend kurz als "Pulverförderer" (1) bezeichnet, besteht im Wesentlichen aus einem geschlossenen Behälter (2), der über einen Gaseinlass (3) mit nicht dargestellten Mitteln zur Gasversorgung
verbunden ist. Der Behälter (2) ist bis zu einem maximalen
Füllstand (4) mit einem feinen Pulver (5) befüllt, das einem nachfolgenden Prozess, insbesondere einem
Beschichtungsprozess , zugeführt werden soll. Oberhalb des maximalen Füllstandes (4) des Behälters (2) ist ein Auslass (6) für ein Pulver-/Gasgemisch (7) angeordnet. Der Auslass (6) ist insbesondere mit einem Anschluss für eine
Schlauchleitung (19) zur Weiterleitung des Pulver- /Gasgemisches (7) zu dem nachgeordneten Prozess ausgestattet. Die mit dem Gaseinlass (3) verbundenen Mittel zur
Gasversorgung umfassen als Steuerungsmittel zur periodischen Steuerung des Gases insbesondere eine Ventilsteuerung mit der ein unter Überdruck stehendes Gas in einer periodischen Folge über den Gaseinlass (3) in das Innere des Behälters (2) eingelassen wird. Die Ventilsteuerung arbeitet beispielsweise mit einer Frequenz von 10 Hz Die Höhe des Gasdrucks wird derart bestimmt, dass der Druck im Inneren des Behälters (2) höher als der Umgebungsdruck ist, wobei Druckverluste in einer ggf. an den Pulverauslass angeschlossenen
Schlauchleitung bis zu deren Mündung zu berücksichtigen sind. Bei dem eingeleiteten Gas handelt es sich bevorzugt um ein Inertgas, um Staubexplosionen in dem Behälter (2) zu
verhindern . Im dargestellten Ausführungsbeispiel mündet der Gaseinlass (3) unmittelbar in dem Pulver (5) . Neben dieser bevorzugten unmittelbaren Einleitung des Gases in das Pulver (5) ist es auch möglich, die Gaseinlässe (3) oberhalb des maximalen Füllstandes (4) des Pulvers (5) anzuordnen, so dass das Gas auf die Oberfläche (9) des Pulvers (5) auftrifft.
Der Pulverförderer (1) nach Figur 2a unterscheidet sich von dem Pulverförderer nach Figur 1 dadurch, dass sich der
Gaseinlass (3) an einer Düse (10) befindet, die parallel zu einer Sekante (11) in Bezug auf den kreisförmigen Boden (12) des Behälters (2) verläuft. Durch diese Art der Gaseinleitung in den Behälter (2) wird eine spiralförmige Strömung (13) des Pulver-/Gasgemisches (7) in dem Behälter (2) erzeugt. Der den Auslass (6) aufweisende Kanal (8) ist wie aus Figur 2a erkennbar, ebenfalls parallel zu einer Sekante in Bezug auf den kreisförmigen Boden (12) des Behälters (2) ausgerichtet.
Figur 2b zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Pulverförderers (1) mit vier jeweils um 90 Grad versetzt zueinander, jedoch in einer Ebene angeordneten, Gaseinlässen (3a - d) und zwei Auslässen (6a - b) für das Pulver-/Gasgemisch (7). Die periodische Beaufschlagung der Gaseinlässe (3a - d) mit dem unter Überdruck stehenden Gas kann gleichzeitig erfolgen. Vorzugsweise werden die
Gaseinlässe (3a - d) jedoch zeitlich aufeinander folgend mit dem unter Überdruck stehenden Gas beaufschlagt, so dass die von der Gasversorgungseinheit ausgehenden Druckimpulse um den Behälter (2) umlaufen.
Figur 3 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung nach Figur 1. Der Pulverförderer (1) unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch, dass er zwei in das Innere des Behälters (2) ragende Düsen (10) mit einem Anstellwinkel (14) von etwa 25 Grad zu dem Boden (12) des Behälters (2) aufweist, die die
Gaseinlässe (3a - b) aufweisen. Durch diesen Anstellwinkel wird die Auflösung von Agglomeraten in dem feinen Pulver (5) verbessert . Nachfolgend wird anhand von Figur 4 das erfindungsgemäße Verfahren zum Fördern und Verteilen von Pulvern in einem Gasstrom mit Hilfe der bevorzugten Vorrichtung nach Figur 2b näher erläutert.
Aus einem in Figur 4 b) nicht dargestellten Nachfüllbehälter (15) wird der Behälter (2) über eine Rohrleitung (16) bis zu dem maximalen Füllstand (4) mit Pulver (5) befüllt. Das Pulver (5) wird über die vier Gaseinlässe (3a - d) zeitlich aufeinander folgend beaufschlagt. In dem Diagramm nach Figur 4 c) ist erkennbar, wie die Gaseinlässe (3a - d) ohne
Unterbrechung nacheinander das unter Überdruck stehenden Gas in den Behälter (2) einleiten. Durch die Beaufschlagung mit Gas wird das Pulver (5) aufgewirbelt, wobei sich in dem
Freiraum oberhalb der Oberfläche (9) des Pulvers (5) das Pulver-/Gasgemisch (7) ausbildet, das über die beiden
diametral gegenüberliegenden Auslässe (6a, b) aus dem
Behälter (2) ausströmt. Die aufeinander folgende
kontinuierliche Beaufschlagung des Pulvers (5) mit den
Druckimpulsen aus den vier Gaseinlässen (3a - d) verbessert die Förderleistung bei gleichzeitig geringem Gasverbrauch. Des Weiteren bewirkt die kontinuierliche, periodische
Beaufschlagung des Pulvers (5) über mehrere Gaseinlässe ( 3a - d) eine optimale Auflösung vorhandener Agglomerate.
Sobald durch den kontinuierlichen Abtransport des Pulver- /Gasgemisches durch die beiden Auslässe (6a, b) der Vorrat an Pulver (5) unter den maximalen Füllstand (4) auf einen minimalen Füllstand (17) absinkt, wird, wie dies in Figur 5 veranschaulicht ist, Pulver aus dem oberhalb des Behälters (2) angeordneten Nachfüllbehälter (15) nachgefüllt. Die
Rohrleitung (16) zum Nachfüllen des Pulvers erstreckt sich in das Innere des Behälters (2), wobei sich deren Mündung, wie insbesondere aus Figur 5a erkennbar, knapp unterhalb des maximalen Füllstandes (4) des Behälters (2) befindet. Um das automatische Nachfüllen zu gewährleisten, befindet sich der Pulvervorrat (18) in dem Nachfüllbehälter (15) unter
demselben Druck, der auch im Inneren des Behälters (2) herrscht .
Figur 6 zeigt ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pulverförderers (1). Der Auslass (6) des Pulverförderers (1) ist über eine Schlauchleitung (19) mit einem Strahlgenerator (20) zur Erzeugung eines gebündelten Plasmastrahls durch Lichtbogenentladung verbunden. In den Plasmastrahl (21) des Strahlgenerators (20) wird das Pulver-/Gasgemisch (7) im Bereich von dessen Auslass (22)) eingebracht. Das fein verteilte Pulver (5) wird mit dem Plasmastrahl (21) auf der Oberfläche (23) eines Objektes (24) abgeschieden.
Bezugszeichenliste
Nr. Bezeichnung
1 Pulverförderer
2 Behälter
3 , 3 a - d Gaseinlass, Gaseinlässe
4 maximaler Füllstand
5 Pulver
6 , 6 a - b Aus 1as s , Aus 1äs se
7 Pulver-/Gasgemisch
8 Kanal
9 Oberfläche
10 Düse
11 Sekante
12 Boden
13 Strömung
14 Anstellwinkel
15 Nachfüllbehälter
16 Rohrleitung
17 minimaler Füllstand
18 Pulvervorrat
19 Schlauchleitung
20 Strahlgenerator
21 Plasmastrahl
22 Aus 1as s
23 Oberfläche
24 Objekt

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Fördern und Verteilen von Pulvern in einem Gasstrom, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschlossener Behälter (2) höchstens bis zu einem maximalen Füllstand (4) mit dem Pulver (5) befüllt wird,
das Pulver (5) über mindestens einen Gaseinlass (3) mit einem unter Überdruck stehenden Gas in einer periodischen Folge beaufschlagt wird und
das aufgewirbelte Pulver-/Gasgemisch (7) über mindestens eine oberhalb des maximalen Füllstandes (4) des Behälters (2) angeordneten Auslass (6) aus dem Behälter (2) ausströmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver (5) mit einer Frequenz im Bereich von 1 Hz bis 100 Hz mit dem Gas beaufschlagt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver (5) über mehrere Gaseinlässe (3a - d) mit dem unter Überdruck stehenden Gas beaufschlagt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver (5) zeitlich aufeinander folgend über die Gaseinlässe ( 3a - d) mit dem Gas beaufschlagt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung mit einem
Gasstrahl oder mehreren Gasstrahlen unter einem
Anstellwinkel von maximal 45° zur Oberfläche (9) des Pulvers (5) erfolgt. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand des Pulvers (5) in dem geschlossenen Behälter (2) ständig oberhalb eines minimalen Füllstandes (17) gehalten und das Pulver (5) unterhalb des minimalen Füllstandes (17) über
mindestens einen mit dem Pulver (5) in Kontakt stehenden Gaseinlass (3) unmittelbar mit Gas beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck des Gases im Bereich von 100 mbar bis 5 bar liegt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Pulver (5) aus einem
Nachfüllbehälter (15) über einen Einlass in den Behälter (2) während der Förderung und Verteilung des Pulvers in dem Gasstrom nachgefüllt wird.
Vorrichtung zum Fördern und Verteilen von Pulvern in einem Gasstrom, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein bis zu einem maximalen Füllstand (4) mit Pulver (5) befüllbarer geschlossener Behälter (2) mindestens einen Gaseinlass aufweist, der mit Mitteln zur
Gasversorgung verbunden ist,
- die Mittel zur Gasversorgung Steuerungsmittel zur
periodischen Steuerung des Gases an jedem Gaseinlass (3, 3a -d) aufweisen, oberhalb des maximalen Füllstandes (4) des Behälters (2) mindestens ein Auslass (6, 6a - b) für ein
Pulver-/Gasgemisch (7) angeordnet ist und sich jeder Gaseinlass (3, 3a - d) unterhalb jedes Auslasses (6, 6a - b) befindet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, das sich jeder Gaseinlass (3, 3a - d) an jeweils einer insbesondere in das Innere des Behälters ragenden Düse (10) befindet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Düse (10) einen Anstellwinkel von maximal 45 0 zu einer Bodenfläche des Behälters (2) aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) kreiszylindrisch ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gaseinlässe (3, 3a -d) gleichmäßig über den Umfang des Behälters (2) verteilt angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Düse (10) parallel zu einer Sekante (11) in Bezug auf den kreisförmigen Boden (12) des Behälters (2) verläuft, die im Abstand zu dessen
Mittelpunkt verläuft.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) über eine
Rohrleitung (16) mit einem Nachfüllbehälter (15) für das
Pulver (5) verbunden ist. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (16) sich in das Innere des
Behälters (2) erstreckt und sich deren Mündung unterhalb des maximalen Füllstandes (4) des Behälters (2) befindet
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