УСТАНОВКА ДЛЯ ТРИБОСТАТИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2002 года по МПК B05B5/47 

Изобретение относится к технике нанесения покрытий из порошкообразных полимерных материалов с помощью пневмораспыления и может быть преимущественно использовано для получения порошковых покрытий на машинах и агрегатах химической отрасли промышленности.

Известно устройство для нанесения полимерных порошковых покрытий, включающее питатель, соединенный с электризатором, имеющим каналы для прохождения воздушно-порошковой смеси, заземленный электрод и сопла, при этом в питателе установлена изогнутая мембрана с системой отверстий, электризатор выполнен в виде сплошного диска, на круглых торцах которого расположены спиральные пазы, начало каждого паза соединено с входом питателя, а выход каждого паза соединен с выходным соплом электризатора, причем к круглому торцу диска прилегают диэлектрические пластины со спирально расположенными отверстиями, а сумма сечений отверстий мембраны питателя равна суммарному сечению спиральных каналов электризатора (RU 2036021 С1, 27.05.1995).

Недостатком данного изобретения является невозможность работы с двумя разными порошковыми полимерами одновременно и получение покрытий из порошковых фторопластов и полиамидов.

Известно устройство для нанесения полимерных порошковых покрытий в электростатическом поле, содержащее корпус с приемной камерой, расположенный над ней порошковый питатель, ручку с пусковым клапаном, патрубок для транспортировки воздушно-порошковой смеси, эжектор и распылительную головку, при этом между порошковым питателем и приемной камерой установлена коническая втулка, выполненная с винтовым каналом и тангенциальными каналами для подвода воздуха в винтовой канал, расположенными с интервалом в полшага винтового канала. В приемной камере в нижней части ее выполнен тангенциальный канал для подачи воздуха (SU 782881 А, 30.11.1980).

Недостатком данного устройства является невысокая степень осаждения порошкового материала и повышенная опасность для жизни работающих.

Известно устройство для нанесения покрытий из порошкообразных материалов, выполненное в виде распылителя, содержащего цилиндрический корпус с узлом трибоэлектрической зарядки порошка, выполненный в виде установленных коаксиально и с зазором одна относительно другой внутренней и наружной трубок, а токопроводящий элемент размещен по винтовой линии на поверхности внутренней трубки, на концевых участках которой выполнены отверстия, причем после отверстий на входе и перед ними на выходе установлены заглушки (SU 1274773 А1, 07.12.1986).

Недостатком данного устройства является неравномерное распределение порошка в воздушном потоке, наличие агломератов из неразделенных порошкообразных частиц и наличие зон возможного скопления порошка.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному результату и принятая авторами за прототип является установка для трибостатического нанесения порошковых полимерных материалов, содержащая порошковый питатель (SU 939109 А, 30.06.1982).

В данной установке устранена опасность искрообразования вследствие отсутствия блоков высоковольтного оборудования и снижена тем самым опасность для жизни работающих.

Однако к недостаткам известной установки относится:
- невысокая степень осаждения распыляемого порошка;
- невозможность получения защитных покрытий на основе фторопласта и пентапласта для применения в химических производствах за счет ограниченного диаметра условного прохода каналов для воздушно-порошковой смеси в распылителях;
- невозможность работы двумя разными порошковыми материалами одновременно.

Задачей изобретения является создание установки для трибостатического нанесения порошковых полимерных материалов, позволяющей получить технический результат, состоящий в обеспечении высокой и равномерной степени осаждения порошкообразного материала на изделия без наличия агломератов, повышенной производительности по напыляемому порошку при сниженной опасности для жизни работающих, расширении функциональных возможностей и области применения установки, в частности, для нанесения порошковых полимерных покрытий на основе химически стойких термопластичных полимеров - фторопластов, пентапластов и полиамидов - на химических производствах при защите аппаратов, емкостей, мешалок, фитингов, насосов, вентиляторов, трубопроводов, отводов, тройников и других изделий от воздействия агрессивных сред, а также при защите резервуаров, мерников, насосов от воздействия масел и светлых нефтепродуктов на автозаправочных комплексах.

Этот технический результат в установке для трибостатического нанесения порошковых полимерных материалов, содержащей порошковый питатель, достигается тем, что она содержит две пары выполненных в форме пистолета трибостатических распылителей, панель с пневмооборудованием, выполненную с четырьмя независимыми системами пневмораспределения, и блок включения, при этом питатель имеет два встроенных в него бункера с четырьмя эжекторами и двумя мешалками-разрыхлителями, трибостатические распылители первой пары содержат корпус - полый цилиндр, смонтированный в нем электризатор для трибостатической зарядки порошка, быстросменное сопло и затыльник с каналом для порошково-воздушной смеси, выполненный с внутренней полостью в форме усеченного конуса, в которой расположена начальная часть электризатора, выполненного в форме двух цилиндров, из которых цилиндр меньшего диаметра посажен с натягом вовнутрь большего полого цилиндра, который посажен с натягом вовнутрь корпуса, причем на внешних стенках обоих цилиндров нарезаны двухзаходные винтовые каналы для прохода воздушно-порошковой смеси, а в торце концевой части ствола выполнена параболическая выемка с резьбовым отверстием для быстросменного сопла в центре, образующая с торцами цилиндров электризатора и быстросменным соплом смесительную полость, при этом вторая пара трибостатических распылителей содержит корпус из двух круглых диэлектрических пластин, смонтированный между ними электризатор, быстросменное сопло, воздушный канал, канал для воздушно-порошковой смеси и рукоятку с микропереключателем, причем электризатор выполнен в виде диска, на торцах которого расположены спиральные пазы, начало которых соединено с каналом для воздушно-порошковой смеси, проходящим от центра электризатора через рукоятку распылителя ко входному штуцеру, а выходы спиральных пазов соединены с воздушным каналом под углом 52^o, предотвращая тем самым возможность скопления частиц порошка при работе.

Панель с пневмооборудованием выполнена с четырьмя независимыми системами пневмораспределения, рассчитанными на одновременную работу четырех трибостатических распылителей с возможностью одновременной работы полимерными разными материалами.

На фиг.1 изображена установка для трибостатического напыления порошковых полимерных покрытий, общий вид и вид сбоку в разрезе; на фиг.2 - бункер с двигателем и мешалкой-разрыхлителем, вид сбоку в разрезе; на фиг.3 - главный вид трибостатического распылителя с электризатором в форме цилиндра в разрезе; на фиг.4 - главный вид трибостатического распылителя с электризатором в форме диска в разрезе.

Установка для трибостатического напыления порошковых полимерных покрытий содержит порошковый питатель 1 с двумя встроенными в него бункерами 2 для порошкообразного материала. В бункерах 2 для получения аэровзвеси порошкового материала перед входными отверстиями четырех эжекторов 3 установлены две мешалки-разрыхлителя 4. Установка содержит две пары трибостатических распылителей 5 и 6, выполненных в форме пистолета, соединенных с питателем 1 гибкими шлангами 7, панель с пневмооборудованием 8 и два блока включения 9. Благодаря конструкции электризаторов 10 и 11 в трибостатических распылителях 5 и 6 установка может использоваться для нанесения защитных и специальных покрытий из всех видов порошкообразных полимеров. Первая пара трибостатических распылителей 5 содержит корпус - полый цилиндр 12, смонтированный в нем электризатор 10 для трибостатической зарядки порошка, быстросменное сопло 13 и затыльник 14 с каналом 15 для порошково-воздушной смеси, выполненный с внутренней полостью 16 в форме усеченного конуса, в которой расположена начальная часть электризатора. Электризатор 10 выполнен в форме двух цилиндров, причем цилиндр меньшего диаметра 17 посажен с натягом вовнутрь большего полого цилиндра 18, который посажен с натягом вовнутрь корпуса 12, а на внешних стенках обоих цилиндров нарезаны двухзаходные спиральные винтовые каналы для прохода воздушно-порошковой смеси. В торце концевой части ствола выполнена параболическая выемка 19 с резьбовым отверстием для быстросменного сопла 13 в центре, образующая с торцами цилиндров электризатора 10 и быстросменным соплом 13 смесительную полость 20. На рукоятке 21 расположен пусковой микропереключатель 22. Вторая пара трибостатических распылителей 6 содержит корпус из двух круглых диэлектрических пластин 23, смонтированный между ними электризатор 11 для трибостатической зарядки порошкового полимера, быстросменное сопло 24, воздушный канал 25, канал 26 для воздушно-порошковой смеси, рукоятку распылителя 27 с микропереключателем 28, причем электризатор 11 выполнен в виде диска, на торцах которого расположены спиральные пазы 29, начало которых соединено с каналом 26 для воздушно-порошковой смеси, проходящим от центра электризатора 11 через рукоятку 27 распылителя ко входному штуцеру 30, а выходы спиральных пазов 29 соединены с воздушным каналом 25 под углом 52^o. Порошковый питатель 1 установки представляет собой два бункера 2 с асинхронными двигателями 31, на выходных валах 32 которых посредством специальных муфт 33 подсоединены две мешалки-разрыхлителя 4. На корпусе питателя 1 расположены два масловлагоотделителя 34 для обеспечения подачи в бункеры 2 сухого очищенного сжатого воздуха от внешнего источника. Блок включения 9 включает в себя общий пускатель 35, выключатель сети 36 и выключатель 37 мешалок-разрыхлителей 4 на каждую пару рабочих мест и пусковое реле на каждый двигатель. Панель с пневмооборудованием 8 включает в себя четыре независимые системы пневмораспределения, содержащие предохранительные электрические пневмоклапаны давления, пневморедукторы и смесители, соединенные с выходами эжекторов 3 и трибостатических распылителей 5 и 6 посредством гибких шлангов 7. На панели 8 установлены два манометра 38 и четыре регулятора 39 на подачу порошка и геометрию факела на каждую пару рабочих мест. Подачу порошка и геометрию факела можно изменять с помощью регулировки эжекторов 3. Установка может применяться как в ручном режиме работы, так и в составе полуавтоматических линий. Установка рассчитана на четыре рабочих места и ее возможности позволяют получать разные по функциональному назначению и цвету покрытия одновременно.

Установка для трибостатического напыления порошковых полимерных покрытий работает следующим образом.

После включения установки нажимается пусковой микропереключатель 22 на рукоятке 21 трибостатического распылителя 5 и включается асинхронный двигатель 31, начиная вращать мешалку-разрыхлитель 4, создавая аэрозоль порошкообразного материала перед эжекторами 3. Одновременно в бункеры 2 подается очищенный в масловлагоотделителях 34 сжатый воздух.

Порошковый питатель установки 1 работает на принципе эжекции порошка из кипящего слоя. При нанесении распылением порошкообразный материал в виде аэрозоля подается через эжекторы 3 из бункеров 2 по гибким шлангам 7 для подачи порошково-воздушной смеси через систему пневмораспределения в затыльник 14 трибостатического распылителя 5, проходя сквозь внутреннюю полость 16 по спиральным винтовым каналам цилиндров 17 и 18 электризатора 10 частицы порошка заряжаются и, проходя через параболическую выемку 19 распыляются из быстросменного сопла 13. Порошок заряжается за счет трения, возникающего при движении порошка по спиральным винтовым каналам цилиндров, изготовленных из диэлектрика (эбонит, фторопласт и т.п.), т.е. на принципе трибоэлектрического эффекта. Порошок осаждается на изделии равномерным слоем, толщина покрытия может составлять 150-400 мкм. Изменением положения регуляторов 39 на панели с пневмооборудованием 8 устанавливают оптимальную геометрию факела и интенсивность подачи порошка, считывая показания манометров 38. По окончании работы выключают выключатель сети 36 и затем общий пускатель 36.

В случае, когда необходимо получить антикоррозионное покрытие во внутренней полости агрегатов или на малогабаритных изделиях во избежании повышенного расхода полимерного материала покрытие напыляют с помощью второй пары трибостатических распылителей 6. Порошково-воздушная смесь подается по гибким шлангам 7 через штуцер 30 и канал 26 для воздушно-порошковой смеси в центр электризатора 11. Проходя через спиральные пазы 29, частицы порошка получают заряд и через воздушный канал 25, направляемые вдоль конических стенок сопла 24, оседают на изделии. При подаче сухого воздуха от внешнего источника через воздушный канал 25 появляется возможность двойной регулировки факела порошкового полимера, что позволяет повысить сплошность и равномерность получаемого покрытия. Толщина покрытия может составлять 50-150 мкм.

Возможности установки позволяют работать одновременно двумя разными полимерными порошкообразными материалами без применения инертного газа четырем рабочим за счет четырех независимых пневмосистем распределения в панели с пневмооборудованием 8 и четырех эжекторов 3 на двух бункерах 2.

Преимуществами предлагаемого изобретения являются:
- пониженное потребление электроэнергии;
- высокая производительность по распыляемому порошку;
- возможность одновременной работы четырьмя распылителями за счет четырех независимых пневмосистем распределения;
- пониженная опасность искрообразования за счет исключения высоковольтного оборудования и, как следствие, пониженные требования безопасности к окрасочному производству;
- возможность одновременно работать одновременно двумя разными полимерными порошкообразными материалами;
- ненормированное расстояние от сопла распылителя до изделия за счет исключения возможности образования пробоя;
- высокая степень осаждения полимерными порошкообразными материалами на окрашиваемое изделие;
- мобильность установки за счет исключения использования в процессе работы баллонов с инертным газом;
- получение всех видов покрытий из любых порошковых полимерных материалов, т.е. расширение области применения установки;
- упрощение и, как следствие, удешевление конструкции;
- облегчение веса распылителя и повышение удобства пользования им, т.е. повышение эргонометрических показателей;
- возможность регулирования факела порошково-воздушной смеси давлением как без дополнительного подвода воздушного потока, так и с ним за счет конструкции параболической выемки в корпусе трибостатического распылителя и быстросменного сопла;
- возможность окраски изделий любых геометрических форм за счет легкой замены быстросменных сопел на распылителях.

Установка имеет следующие технические характеристики:
- производительность по распыляемому порошку первой пары трибостатических распылителей 25 кг/ч;
- производительность по распыляемому порошку второй пары трибостатических распылителей 8 кг/ч;
- потребляемая мощность 0,24 кВт;
- давление воздуха 0,05-0,20 МПа;
- напряжение 380 В;
- степень осаждения порошка на изделиях при использовании первой пары трибостатических распылителей 60%;
- степень осаждения порошка на изделиях при использовании второй пары трибостатических распылителей 80%.

Установка может быть использована в технике нанесения покрытий из порошкообразных полимерных материалов с помощью пневмораспыления для получения антикоррозионных покрытий на машинах и агрегатах химической отрасли промышленности и позволяет получить технический результат, состоящий в обеспечении высокой и равномерной степени осаждения порошкообразного материала на изделия без наличия агломератов, повышенной производительности по напыляемому порошку при сниженной опасности для жизни работающих, расширения функциональных возможностей и области применения установки, в частности, для нанесения антикоррозионных полимерных покрытий на основе химически стойких термопластичных полимеров - фторопластов, пентапластов и полиамидов - на химических производствах при защите аппаратов, емкостей, мешалок, фитингов, насосов, вентиляторов, трубопроводов, отводов, тройников и других изделий от воздействия агрессивных сред. Установка содержит порошковый питатель, две пары выполненных в форме пистолета трибостатических распылителей, панель с пневмооборудованием, выполненную с четырьмя независимыми системами пневмораспределения, и блок включения. Питатель имеет два встроенных в него бункера с четырьмя эжекторами и двумя мешалками-разрыхлителями. Трибостатические распылители первой пары содержат корпус - полый цилиндр, смонтированный в нем электризатор для трибостатической зарядки порошка, быстросменное сопло и затыльник с каналом для порошково-воздушной смеси, выполненный с внутренней полостью в форме усеченного конуса, в которой расположена начальная часть электризатора, выполненного в форме двух цилиндров, из которых цилиндр меньшего диаметра посажен с натягом вовнутрь большего полого цилиндра, посаженного с натягом вовнутрь корпуса. На внешних стенках обоих цилиндров нарезаны двухзаходные винтовые каналы для прохода воздушно-порошковой смеси, а в торце концевой части ствола выполнена параболическая выемка с резьбовым отверстием для быстросменного сопла в центре, образующая с торцами цилиндров электризатора и быстросменным соплом смесительную полость. Вторая пара трибостатических распылителей содержит корпус из двух круглых диэлектрических пластин, смонтированный между ними электризатор, быстросменное сопло, воздушный канал, канал для воздушно-порошковой смеси и рукоятку распылителя с микропереключателем. Электризатор выполнен в виде диска, на торцах которого расположены спиральные пазы, начало которых соединено с каналом для воздушно-порошковой смеси, проходящим от центра электризатора через рукоятку распылителя к входному штуцеру, а выходы спиральных пазов соединены с воздушным каналом под углом 52^o. 4 ил.

Установка для трибостатического нанесения порошковых полимерных материалов, содержащая порошковый питатель, отличающаяся тем, что она содержит две пары выполненных в форме пистолета трибостатических распылителей, панель с пневмооборудованием, выполненную с четырьмя независимыми системами пневмораспределения, и блок включения, при этом питатель имеет два встроенные в него бункера с четырьмя эжекторами и двумя мешалками-разрыхлителями, трибостатические распылители первой пары содержат корпус - полый цилиндр, смонтированный в нем электризатор для трибостатической зарядки порошка, быстросменное сопло и затыльник с каналом для порошково-воздушной смеси, выполненный с внутренней полостью в форме усеченного конуса, в которой расположена начальная часть электризатора, выполненного в форме двух цилиндров, из которых цилиндр меньшего диаметра посажен с натягом вовнутрь большего полого цилиндра, посажанного с натягом вовнутрь корпуса, причем на внешних стенках обоих цилиндров нарезаны двухзаходные винтовые каналы для прохода воздушно-порошковой смеси, а в торце концевой части ствола выполнена параболическая выемка с резьбовым отверстием для быстросменного сопла в центре, образующая с торцами цилиндров электризатора и быстросменным соплом смесительную полость, при этом вторая пара трибостатических распылителей содержит корпус из двух круглых диэлектрических пластин, смонтированный между ними электризатор, быстросменное сопло, воздушный канал, канал для воздушно-порошковой смеси и рукоятку распылителя с микропереключателем, причем электризатор выполнен в виде диска, на торцах которого расположены спиральные пазы, начало которых соединено с каналом для воздушно-порошковой смеси, проходящим от центра электризатора через рукоятку распылителя к входному штуцеру, а выходы спиральных пазов соединены с воздушным каналом под углом 52^o.