用于将粉状材料，特别是能够粉尘爆炸的粉状材料置入特别是易燃液体的装置的制作方法

用于将粉状材料，特别是能够粉尘爆炸的粉状材料置入特别是易燃液体的装置
1.说明书
2.本发明涉及的是根据权利要求1的前序部分所述的一种用于将粉状材料，特别是能够粉尘爆炸的粉状材料置入特别是易燃液体的装置，以及根据权利要求12的前序部分所述的一种相应的方法。
3.将粉末形式的塑料空心球，即所谓的轻质填料置入液体以降低液体密度。为此，将粉末撒入液体并搅拌。由于粉末或粉末-空气混合物的物理特性和相关的粉尘爆炸危险，此举在涉及轻质填料时通常无法实现或难以实现。将能够粉尘爆炸的粉状材料撒入含溶剂的液体时，固体会通过液体上方(如因溶剂蒸发而产生)的易燃气相并造成气体或气体混合物被点燃。
4.将粉状材料或轻质填料直接送入液体来防止粉尘爆炸同样有问题。用压力/冲击装置(如膜片泵)来输送轻质填料时，轻质填料一般会阻塞和/或凝结在输送管线和/或泵中。
5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于将特别是能够粉尘爆炸的粉状材料置入特别是易燃液体的一种装置以及一种方法，其能够可靠且廉价地制造由粉状材料和液体构成的均匀混合物，其中在任何时间点上均不可能出现溶剂蒸气与粉末的混合，从而防止溶剂蒸气和/或液体被点燃进而防止发生爆炸。
6.本发明用以达成上述目的的解决方案为权利要求1和12中的主题。
7.本发明用以达成上述目的的解决方案特别是在于一种用于将粉状材料，特别是能够粉尘爆炸的粉状材料置入特别是易燃液体的装置，其中所述装置具有以下：
8.·
至少一个液体循环，其中所述液体循环包括至少一个液体容器、管路系统，以及至少一个泵，且其中所述液体循环被构建成将特别是可燃的液体容置于其中；
9.·
至少一个粉末容器，其被构建成将至少一个待置入所述液体的粉状材料容置于其中，且
10.其中所述粉末容器通过粉末输入管线与所述液体循环，特别是与所述管路系统，导流地连接。
11.本发明的主要理念是，可以在安全条件下确保特别是能够粉尘爆炸的粉状材料与液体，特别是可燃或易燃的液体，进行均匀混合。所述装置能够使得粉状材料直接置入液体，而不必使得粉状材料通过易燃(溶剂)蒸气的层。易燃蒸气和溶剂蒸气例如可指通过液体所含一或多种溶剂的蒸发而产生的蒸气。本发明的装置阻止这类蒸气的产生，这样就能无危险地实施将粉状材料送入液体的操作。
12.在一种实施方式中，所述粉末输入管线布置在泵输入侧上并且通过接头导流地连接至所述液体循环的管路系统，其中所述粉末输入管线的接头与所述泵的泵输入端的距离为最大70cm，进一步优选为小于50cm。
13.这样就能最佳地利用泵的泵输入端上的负压。此外由于粉末输入管线的接头与泵的泵输入端存在距离，这样就能在此区域内设置更多接头，如用于在液体循环的管路系统
中进行压力测量的接头。
14.在一种实施方式中，所述液体循环的管路系统的直径与所述粉末输入管线的直径之比为2.5∶1.5。
15.这样就能对粉末输入管线中与液体循环的体积流进行优化和/或相匹配。在替代实施方式中，该比例也可以不同于2.5∶1.5之值，以便例如对液体粘度等物理特性和/或泵的泵功率进行补偿。
16.在一种实施方式中，所述泵，特别是旋转活塞泵被构建成使得液体在所述液体循环中进行循环，使得所述泵输入侧上的负压借助气流经由所述粉末输入管线将所述粉状材料从所述粉末容器吸附至所述液体循环。
17.这样就能将待置入的粉状材料直接送入液体。从而防止形成易燃和/或可爆炸的(溶剂)蒸气以及/或者(溶剂)蒸气/空气-混合物。进而提高置入制程中的安全度并防止发生人身损害和/或财产损失。
18.在一种实施方式中，所述液体循环还包括至少一个优选主动的均质器，特别是切片机，其被构建成对由所述粉状材料和所述液体构成的混合物进行均匀化，其中所述均质器优选布置在泵输出侧上，且其中所述均质器在泵输出侧上与所述泵的泵输出端相距优选最大30cm，进一步优选小于25cm。
19.这样就能将粉状材料与液体最佳地混杂在一起，从而特别是在管路系统中就获得非常均匀的混合物。此外还可以对主动式均质器进行自动控制和/或调节，以便视所用液体和/或粉状材料来尽可能均匀地进行混合。在一种实施方式中，例如可以随着液体粘度的增大而主动地提高均质器的叶轮的转速，以及/或者根据混合过程中的粘度变化来调整均质器的叶轮的转速。
20.在一种实施方式中，所述液体循环还包括至少一个压力测量装置，特别是包括压力差测量仪，其被构建成检测所述液体循环中的泵输入侧和/或泵输出侧上的压力，且其中所述泵输入侧上的压力与所述泵输出侧上的压力的压力差为-10
‑‑
600mbar，优选为-100
‑‑
400mbar。
21.通过检测管路系统中的压力就能将所测大小(特别是压力差)用于混合过程的更多(优化)过程。此外，通过检测管路系统中的压力还能迅速且可靠地识别出液体循环的故障(如泄露)和/或泵的故障。
22.在一种实施方式中，所述粉末输入管线包括控制阀，所述控制阀被构建成持续地调节所述液体循环中的粉末通流和/或粉末通流变化。
23.这样就能在液体循环的管路系统中的压力过大(＞-10mbar)的情况下阻止液体进入粉末输入管线。为此，控制阀可以在压力过大时关闭和/或仅在泵上存在压力差时打开。此外，通过控制阀的持续调节和/或控制，就能通过粉末通流和/或粉末通流变化来对置入液体的粉状材料的量进行调控或补偿。从而通过控制阀来对粉状材料在液体/粉状材料混合物中的比例进行可控控制和/或调节并相应地进行优化。“粉末通流”指的是经由粉末输入管线进行输送的时间间隔中的粉状材料量。“粉末通流变化”指的是“粉末通流”的随时间推移而发生的变化。粉末通流变化主要取决于液体循环中的压力变化。根据本发明，在粉末输入管线上和/或其中还可以设有更多控制阀。
24.在一种实施方式中，所述压力测量装置包括计算单元，其中所述控制阀与所述计
算单元通信连接，且其中所述计算单元被构建成对所述控制阀进行持续控制。
25.这样就能通过控制阀来非常精确地控制或调节粉状材料在液体/粉状材料混合物中的比例，而不必例如由工作人员手动操纵控制阀。
26.在一种实施方式中，所述控制阀借助所述计算单元并基于经编程的函数和/或基于所述泵输入侧上的压力与所述泵输出侧上的压力的压力差来持续地调节所述粉末通流和/或所述粉末通流变化。
27.这样就能例如对压力波动和/或泵功率波动进行补偿，因为这类波动会通过粉末输入管线影响粉状材料的粉末通流。从而通过对控制阀进行控制或调节，来始终将最佳量的粉状材料定量输入液体。通过经编程的函数进行控制后，例如就能通过随着(混合过程的)时间推移来相应地控制或调节控制阀，来改变粉状材料的粉末通流。
28.在一种实施方式中，所述粉末容器包括输送管线，所述输送管线被构建成借助输送泵，特别是膜片泵，将待置入的粉状材料从粉末进料站输入所述粉末容器。
29.这样一来，粉末容器就能容置大量粉状材料以便置入液体。通常购买袋装粉状材料。可以将装有粉状材料的一个和/或多个袋子如此地送入粉末进料站，使得借助输送泵将粉状材料输入粉末容器，而不对工作人员和/或该装置周围环境造成粉尘污染。
30.在一种实施方式中，所述粉末容器和/或所述粉末进料站包括至少一个进气管线，其被构建成将气体，特别是惰性气体，输送至所述粉状材料，从而将所述粉状材料流化。
31.通过用气体，特别是用惰性气体，将粉状材料流化，就能便于用泵和/或输送泵来输送粉状材料，而不会发生阻塞和/或凝结。此外在使用惰性气体后，就能防止失火和/或发生爆炸，因为惰性气体非常不易发生反应。
32.本发明用以达成上述目的的另一解决方案为一种将粉状材料，特别是能够粉尘爆炸的粉状材料置入特别是易燃液体的方法，其中所述方法包括以下步骤：
33.·
借助泵特别是如此地使得液体在液体循环中进行循环，使得存在所述液体的纯液态聚集态；
34.·
借助气流基于所述泵的负压经由粉末输入管线将粉状材料从粉末容器吸出；
35.·
经由粉末输入管线将所述粉状材料可控地送入所述液体循环中的液体；
36.·
在所述液体循环中将所述液体与所述粉状材料混合在一起。
37.从中产生与此前结合所述装置所描述的相同的优点。
38.在一种实施方式中，在吸附前通过将气体，优选惰性气体输入来将所述粉状材料流化。
39.通过用气体，特别是用惰性气体，将粉状材料流化，就能最佳地用泵和/或输送泵来输送粉状材料，而不会发生凝结和/或阻塞。此外在使用惰性气体后，就能防止失火和/或发生爆炸，因为惰性气体非常不易发生反应。
40.在一种实施方式中，在所述液体循环中主动地通过均质器，特别是切片机，来将所述液体与所述粉状材料混合在一起，其中通过所述混合来产生混合物。
41.在一种实施方式中，所送入的粉状材料在所述混合物中的比例为0.1-10wt％，优选为0.1-5wt％，0.1-2.5wt％，0.1-1.5wt％，0.2-1.2wt％，特别优选为0.3-0.8wt％以及/或者2.5-50vol％，优选为5-45vol％，7.5-40vol％，10-35vol％，15-35vol％，特别是20-35vol％。
42.在一种实施方式中，通过持续可调节的控制阀来将所述粉状材料可控地送入所述液体循环中的液体，其中所述控制阀通过计算单元并基于经编程的函数和/或基于所述泵输入侧上的压力与所述泵输出侧上的压力的压力差来调节粉末通流和/或粉末通流变化，使得待置入的粉状材料的比例可被优化。
43.这样就能通过持续测量泵输入端上的负压并借此来控制控制阀，而始终将最佳量的粉状材料定量输入液体。通过这种方法就能确保获得均匀的混合物。
44.在一种实施方式中，所述液体由可燃的液体，特别是具有atex评级(2014/34/eu准则)的液体构成，其中所述液体优选地在50℃条件下具有500mpas-3000mpas，优选1000mpas-1800mpas的粘度。本文中的术语“粘度”优选指的是用流变计physica mcr 301 platte-platte rheometer根据din 53019-1以0.5mm的测量间隙测得的粘度。通过遵循atex准则来在实施所述方法时确保必要的安全度。
45.优选地，所述液体含有至少一种溶剂，特别是有机溶剂，其优选选自由以下构成的清单：溶剂油、异丁烷、苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、醋酸丁酯、丙酮、甲乙酮和环己酮，特别是二甲苯。优选地，溶剂相对于液体总重量的比例为3-30wt％，特别是5-20wt％。
46.优选地，所述液体含有至少一种选自由以下构成的清单的添加剂：环氧树脂、聚氨酯化合物和醇酸树脂ah。优选地，添加剂相对于液体总重量的比例为5-60wt％，特别是10-50wt％，优选特别是20-40wt％。
47.优选地，液体的温度，特别是在将粉状材料可控地送入液体循环中的液体的时间点上的温度，为30-75℃，特别是40-60℃。
48.在一种实施方式中，所述粉状材料(31)包括由塑料构成的特别是闭孔的空心球，其中所述空心球优选具有20μm-140μm，进一步优选25μm-55μm的粒度。
49.这样就能通过送入这类空心球，来使得由液体和空心球构成的混合物与(最终产品)的特定目的相匹配并进行优化，具体视空心球类型和/或空心球粒度和/或空心球密度和/或液体类型而定。例如可以针对混合物(或最终产品)的稳定性和/或重量和/或可变形性和/或光学特性和/或织构进行优化。这些空心球特别是可以包围某种气体，从而在环境压力和/或环境温度发生变化时可逆地改变其体积。
50.更多有利实施方式参阅从属权利要求。
51.下面结合附图所示实施例对本发明的更多特征和优点进行详细说明。
52.其中：
53.图1为用于将粉状材料，特别是能够粉尘爆炸的粉状材料置入特别是易燃液体的装置的示意图。
54.图1示意性示出用于将粉状材料，特别是能够粉尘爆炸的粉状材料置入特别是易燃液体的装置。
55.在一个实施例中，粉状材料31可以包括由塑料构成的空心球。这些空心球的粒度例如为20μm-140μm，优选为25μm-55μm。
56.本发明中的空心球优选为微球，其空腔体积为单个微球的总体积的至少30％，特别是至少50％，特别是至少75％，在该空腔中含有至少一种气体。
57.术语“至少一种气体”包括纯气体和由两种或两种以上气体构成的气体混合物。
58.该至少一种气体优选选自空气、二氧化碳、氧、氮、氦、氖、氩或氙、在房间温度条件
下呈气态的任意有机化合物(如烃)，或卤代烃。
59.在房间温度条件下呈气态的烃优选为支链或直链的c1-c5烃(甲烷至戊烷)。特别优选地为空气、异丁烷和异戊烷，最佳为异戊烷。
60.优选地采用在内部具有单独一个充填有气体的中央空腔的微球。
61.优选为闭孔微球。
62.优选为膨胀微球。
63.所述微球的优选材料为天然或合成的，特别是合成的聚合物或共聚物，特别优选为合成的共聚物，最佳为丙烯腈和聚丙交酯。
64.所述微球的密度优选为小于100kg/cm3。特别优选地，所述微球的密度为20至100kg/cm3，最佳为20至50kg/cm3。
65.在一个实施例中，将粉状材料31送入粉末进料站40。穿过通向粉末进料站40的进气管线50，可以将气体，优选地惰性气体，送入粉末进料站40。从而将粉末进料站40中的粉状材料31流化。
66.借助输送泵41可以将粉状材料31穿过输送管线42输入粉末容器30。在一个实施例中，输送泵41可以包括膜片泵。
67.在一个实施例中，粉末容器31具有20001的体积。粉末容器31可以具有朝下方逐渐变细的形状。举例而言，在一个实施例中，该形状可以如此地构建，使得粉末容器31朝粉末容器31的底侧上的出口，特别是粉末出口，逐渐变细。
68.作为替代或补充方案，粉末容器31可以具有呼吸管线35。优选地，呼吸管线35安装在粉末容器31的顶侧上。呼吸管线35的作用是平衡粉末容器31中的压力与位于粉末容器31以外的环境中的环境压力。为此，在呼吸管线35上可以设有过滤器35b，其阻止粉状材料31经由呼吸管线35排出。作为替代或补充方案，呼吸管线35包括至少一个过压阀35a。过压阀35a防止在粉末容器31中产生过大的压力。
69.在一个实施例中，粉末容器31具有进气管线50。从而通过输入气体，特别是惰性气体将粉末容器31中的粉状材料31流化。作为替代或补充方案，在粉末容器30中对粉状材料31进行的流化特别是可以晚于在粉末进料站40中对粉状材料31进行的流化。
70.在一个实施例中，粉末容器30具有用于内部称量粉状材料31的秤。
71.在另一实施例中，粉末容器30具有内部传感装置，其中该传感装置用于检测粉末容器30中的大气数据，特别是温度和/或压力和/或气体浓度。
72.在图1所示实施例中，在粉末容器30的出口上导流地安装有粉末输入管线32。粉末输入管线32能够将粉状材料31输入液体循环10。
73.液体循环10包括液体容器11、管路系统12以及至少一个泵13。液体循环10被构建成借助泵13使得液体能够通过液体循环10进行循环。
74.在一个实施例中，液体在液体循环中的流动方向用图1中的箭头17表示。
75.在一个实施例中，该液体包括至少一种醇酸树脂ah。
76.优选指的是在《chemie lexikon》(在线版，georg thieme出版社，2018年11月4日调取)中关于术语“醇酸树脂”所描述的醇酸树脂ah。
77.优选指的是空气干燥和氧化干燥的醇酸树脂，特别是亚麻籽油醇酸树脂、豆油醇酸树脂、红花油醇酸树脂或蓖麻醇酸树脂。
78.在一个实施例中，粉末输入管线32布置在泵输入侧13a上并且通过接头33导流地连接至液体循环10的管路系统12。
79.粉末输入管线32的接头33与泵13的泵输入端的距离为最大70cm，进一步优选为小于50cm。这个距离可以视泵13的泵类型和/或泵功率而变化。重要之处在于，基本上紧挨着在泵13前在液体循环的泵输入侧13a上将固体送入。
80.在泵13后面，在泵输出侧13b上设有均质器14，其被构建成将液体与特别是能够粉尘爆炸的粉状材料31主动地混合在一起以及/或者将粉状材料31主动地润湿。
81.在一个实施例中，均质器14构建为带至少一个可旋转叶轮的切片机。
82.在一个实施例中，泵13构建为旋转活塞泵。泵输入侧l3a上的负压借助气流经由粉末输入管线32将粉状材料31从粉末容器30吸出，从而将粉状材料置入液体循环10中的液体。
83.在一个实施例中，借助压力测量装置15来测量泵13上的压力差。该压力差由泵输入侧13a上的压力与泵输出侧13b上的压力产生。
84.在一个实施例中，粉末输入管线32具有控制阀34。控制阀34被构建成对被送入液体的粉状材料31的量进行定量。为此，例如通过计算单元16来控制控制阀34。在一个实施例中，借助计算单元16并基于经编程的函数和/或基于泵输入侧13a上的压力与泵输出侧13b上的压力的压力差来持续地调节控制阀34。
85.这样就能通过粉末通流来控制或调节待置入的粉状材料31的量，以及/或者在粉末通流(因液体循环10中的压力发生变化而)发生变化时对粉末通流变化进行补偿。例如可以通过将粉状材料31的第一份额送入液体来改变液体粘度。此举引起泵13上的压力差发生变化，进而引起粉末通流的变化。为了在黏度发生变化的情况下确保粉状材料31的第二(或更多)份额的恒定粉末通流，可以对控制阀34进行控制或调节。通过对控制阀34进行控制或调节就能总是将最佳量的粉状材料31送入液体。
86.在一个实施例中，控制阀34也可以遵循储存在计算单元16上的编程函数。
87.通过对控制阀34进行控制或调节就能总是将最佳量的粉状材料31送入。
88.此外，控制阀34还能在液体循环的管路系统中的压力过大(＞-10mbar)的情况下阻止液体进入粉末输入管线。为此，控制阀34可以在压力过大时关闭和/或仅在泵13上存在压力差时打开。
89.在一个实施例中，粉末输入管线32包括球阀，其被构建成在液体循环的管路系统中的压力过大(＞-10mbar)的情况下阻止液体进入粉末输入管线。为此，球阀可以在压力过大时关闭和/或仅在泵13上存在压力差时打开。球阀以与控制阀34类似的方式被计算单元16控制。作为替代或补充方案，针对球阀的打开和关闭可以在泵13上和/或在管路系统12中实施冗余压力测量。
90.通过前述措施就能始终防止出现溶剂蒸气，因而在任何时间点上均不可能出现溶剂蒸气与粉状材料31的混合。
91.在一个实施例中，液体容器11可以包括某个装置，该装置能够将粉状材料与液体的混合物取出。
92.在此需要指出的是，所有前述部分就其本身而言以及在任意组合中，特别是在图式所示细节的组合中，均作为发明实质而被主张。
93.附图标记表
94.10
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液体循环
95.11
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液体容器
96.12
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管路系统
97.13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
泵
98.13a
ꢀꢀꢀꢀꢀ
泵输入侧
99.13b
ꢀꢀꢀꢀꢀ
泵输出侧
100.14
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均质器
101.15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
压力测量装置
102.16
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计算单元
103.17
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箭头(流动方向)
104.30
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粉末容器
105.31
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粉状材料
106.32
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粉末输入管线
107.33
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接头
108.34
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制阀
109.35
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
呼吸管线
110.35a
ꢀꢀꢀꢀꢀ
过压阀
111.35b
ꢀꢀꢀꢀꢀ
过滤器
112.40
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
粉末进料站
113.41
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
输送泵
114.42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
输送管线
115.50
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
进气管线