Глава 6. Розпилюючі камери і системи рекуперації

При нанесенні порошкових лакофарбових матеріалів утворюється аерозоль порошку. Для забезпечення нормальних санітарно-гігієнічних умов праці та безпечної роботи фарбування проводять в спеціальних розпилювальних камерах.

6.1. Пристрій камер

Розпилюючі камери сконструйовані таким чином, щоб виконувати кілька завдань: перешкоджати поширенню порошку в приміщенні цеху, забезпечувати вловлення та збір не осів на вироби порошку, забезпечувати безпечні умови роботи. Поширення аерозолю порошку через відкриті прорізи камери в цех перешкоджає розрідження, створюване вентилятором. Забруднене порошком повітря подається в колекторне пристрій, в якому порошок відділяється від повітря фільтрацією або за допомогою циклонів. Для повернення повітря назад в робочу зону він піддається додатковій фільтрації з тим, щоб видалити найдрібніші частинки розміром менше 0,3 мкм. Зібраний у відновлювальному блоці порошок просіюється для видалення можливих забруднень, після чого змішується зі свіжим порошком і суміш направляється на розпорошення.

Типова розпилювальна камера (рис. 6.1) має два транспортних прорізу для входу/виходу виробів і робочий отвір для оператора при ручному фарбуванні або механізму - при автоматичному. Швидкість потоку повітря у відкритих отворах (рис. 6.2) повинна бути такою, щоб утримувати поширення порошку за межі камери, і в той же час досить низькою, щоб не здувати порошок з деталі, на яку він наноситься. Швидкість повітря може становити від 0,4 м/с для невеликих камер до 0,8 м/с для камер, призначених для фарбування великогабаритних виробів.

Рис. 6.1. Схема розпилювальної камери:

1 — корпус; 2 — забарвлюють виріб; 3 - колектор; 4 — вентилятор; 5 — бар'єрний фільтр; 6 — джерело високої напруги; 7 — патронний фільтр; 8 — сито; 9 - розпилювач; 10 - живильник

З урахуванням цієї швидкості w(м/с) і площі живого перерізу відкритих прорізів F(м²) визначають кількість отсасываемого з камери повітря Q_B (м³/год):

Q_B = 3600Fw.

Наведемо приклад такого розрахунку:

Тип отвору	Розмір отвору, м	Кількість отворів	Загальна площа отворів, м2
Для деталей	1,8 х 0,9	2	3,25
Для ручного розпилювача	0,9 Х 0,8	2	1,44
Конвеєрна щілину	7,5 X 0,1	1	0,75
Для автоматичних розпилювачів	1,8x0,1	4	0,72
Загальна площа відкритих прорізів			6,15

При виборі розпилювальних камер слід враховувати кілька основних положень. Зупинимося на деяких з них.

Рис. 6.2. Розпилювальна камера:

а - загальний вигляд; б - схема руху повітря; 1 - прорізи для конвеєра; 2 - транспортний отвір; 3 - отвір для ручного нанесення; 4 - отвори для автоматичного нанесення

Рис. 6.3. Розташування деталі в прорізі камери:

1 - каретка конвеєра; 2 - місце кріплення підвіски; 3 - деталь

Довжина підвіски для деталей повинна становити не менше 0,6 м. Якщо підвіски деталей занадто короткі (деталь підвішена занадто близько до верхньої частини конвеєра), порошок буде швидше осідати на підвісці і конвеєрному треку, ніж на самій деталі.

Зазор між деталлю і отвором камери (рис. 6.3) зазвичай залишають 150-200 мм з усіх сторін.

Вхідний і вихідний тамбури розпилювальних камер передбачаються для зменшення можливості виходу порошку за межі камери.

Хороше освітлення всередині камери особливо важливо при ручному фарбуванні. Необхідно пам'ятати, що видимість різко знижується при роботі розпилювачів у зв'язку з утворенням хмари з частинок порошку. Якщо внутрішнього освітлення недостатньо, над камерою або на торцях камери встановлюють додаткові освітлювальні прилади. Вони повинні відповідати нормам безпеки.

Робоча майданчик для оператора (платформа) повинна бути на всіх розпилювальних камерах з ручним фарбуванням. Платформа може бути рухливою, переміщуваного по мірі необхідності в різних напрямах, або стаціонарною, закріпленої на самій камері. У будь-якому випадку вона повинна бути заземлена, сконструйована у відповідності зі стандартами безпеки і досить міцна і простора, щоб забезпечувати необхідний доступ до всіх ділянок поверхні покриваються деталей.

6.2. Системи рекуперації та повернення порошку

Неосевший порошок, що знаходиться у вигляді аерозолю, повинен бути відділений від повітря для повторного використання. Крім того, повітря повинен бути відфільтрований, відокремлені частки розміром понад 0,3 мкм. Порошок сепарується з допомогою:

• патронних фільтрів;
• циклонів;
• стрічкових фільтрів.

Фільтрація в патронних фільтрів

Зазвичай використовують два типи фільтрів: фільтри попереднього очищення і фільтри кінцевої очистки. Перші фільтри відокремлюють основну масу порошку від повітря, що виходить їх камери, другі - залишилися частинки порошку розміром менше 0,3 мкм, які не були видалені попередньою фільтрацією. Таке очищення дозволяє повертати повітря в робоче приміщення. Виробники обладнання повинні передбачати аварійне автоматичне відключення камери в разі засмічення або виходу з ладу фільтрів.

Колектор з патронними фільтрами - компактне автономне пристрій для уловлювання порошку. Фільтри в установках уловлювання розміщують вертикально або горизонтально. Колектор безпосередньо з'єднаний з камерою і розміщується або всередині неї, або під днищем. Число фільтрів в колекторі буде варіювати в залежності від розміру камери і об'єму циркулюючого повітря (див. рис. 6.1).

Вентилятор колектора проганяє повітря, що містить порошок, через фільтри. Частинки порошку осідають на зовнішній поверхні фільтра, повітря проходить через пори фільтра (рис. 6.4). Обложений шар порошку сприяє очищенню повітря, однак створює додатковий опір фільтрації.

Скупчення порошку на фільтрі зменшує ефективність його роботи. Тому час від часу порошок видаляється з допомогою фільтрів зворотного імпульсу стисненого повітря з тим, щоб "здути" порошок з поверхні фільтра. Порошок падає на дно колектора і вручну або автоматично за допомогою ежектора подається назад в живильник для повторного використання. У деяких випадках цей порошок видаляють, коли немає необхідності використовувати його повторно. Тривалість впливу імпульсним повітрям зазвичай становить від 0,07 до 0,10 с при інтервалі між імпульсами від 15 до 30 с.

Зворотний імпульс стисненого повітря на фільтри повинен бути регламентований, щоб не допустити зниження ефективності фільтрації внаслідок тривалого відключення фільтрів, надмірної їх зносу і передчасного виходу з ладу.

Рис. 6.4. Типова конструкція патронного фільтру:

1 - клапан; 2 - подача стисненого повітря; 3 - корпус фільтра

Установка програмованого логічного контролера дозволяє проводити імпульсний вплив "за необхідності" тільки у разі, якщо падіння тиску досягає певного рівня. Це дає можливість збільшити щільність повітряного потоку в камері, зменшити споживання стисненого повітря і продовжити термін служби фільтрів.

Патронні фільтри високоефективні при сепарації великих обсягів порошку, ступінь вилучення 98-99 %. Вони більше всього підходять для операцій, коли розпилюються в камері великі кількості порошкових фарб. Завдяки компактності патронні фільтри також широко використовуються в установках для фарбування невеликих партій виробів.

Сепарація порошку в циклонах

Циклони давно використовуються для відділення твердих часток з потоку повітря в різних галузях промисловості. Принцип дії заснований на завихренні повітря, що містить порошок, усередині сепаратора. Такий рух повітря породжує відцентрову силу, яка поряд з прискоренням сили тяжіння призводить до відокремлення частинок порошку від потоку повітря. Необхідно відзначити, що циклон є сепаратором, а не фільтром. Тому необхідно проводити додаткову фільтрацію повітря, що виходить з циклону, щоб повітря можна було повертати в приміщення.

Циклонні установки (рис. 6.5) зазвичай з'єднані з камерою нанесення порошку трубопроводом. Тому уловлювання порошку здійснюється у місці, іноді значно віддаленому від камери. Повітряний потік на великій швидкості (зазвичай близько 20 м/с) тангенціально надходить в верхню частина циклону, закручується і просувається вниз. Відцентрова сила виштовхує більш важкі частинки порошку до зовнішнього краю повітряного потоку, а сила тяжіння змушує їх осідати на дно, де вони збираються в спеціальну ємність. Потім витягнутий порошок повертається в живильник вручну або за допомогою ежектора. Потік повітря далі по трубопроводу направляється до фільтрувальної установки, в якій дрібні частки відфільтровуються від повітря. Комплект кінцевих фільтрів гарантує, що частинки порошку крупніше 0,3 мкм будуть видалені з потоку повітря і такий очищене повітря буде повернутий до приміщення. На рис. 6.5 показано, як такий потік повітря проходить через систему.

Ефективність циклонної установки залежить від ряду факторів. Це фізичні характеристики самого циклону, такі, як діаметр корпусу, розміри впускного/випускного отвору, а також висота установки. Крім того, характеристики повітряного потоку - падіння статичного тиску при проходженні через установку і обсяг потоку повітря утримування - можуть впливати на показники роботи установки. З іншого боку, характеристики зібраного порошкового матеріалу, наприклад, розмір часток, їх форма і розподіл за розміром, можуть залежати від ефективності роботи циклону.

Рис. 6.5. Схема циклонної установки для уловлювання порошку:

1 - шибер безпеки; 2 - вихід очищеного повітря; 3 - напрямок порошково-повітряної суміші; 4 - циклон; 5 - ємність для збору порошку; 6 - патронний фільтр; 7 -колектор; 8 - збірник порошку; 9 - імпульсний очищувач фільтра

Ступінь уловлювання порошку в циклоні розраховується як відношення кількості обложеного порошку на дні установки до кількості порошку, що надходить в установку. Номінальна ефективність від 70 до 90 %.

Останнім часом стандартні циклонні системи зазнали значних змін: збільшилася ефективність відділення, вони стали більш компактні, полегшений процес очищення. Нові конструкції зазвичай являють собою кілька невеликих циклонних установок, розташованих в безпосередній близькості від стінки розпилювальної камери. Такі конструкції (рис. 6.6) не мають трубопроводів, і загальна площа системи мінімальна.

Рис. 6.6. Установки з міні-циклонами

Нові циклонні системи найбільше підходять для застосування у випадках, коли необхідно ефективно отримувати порошок різних кольорів. При використанні таких систем знижуються капітальні вкладення, так як не потрібні патронні фільтри для кожного витягається порошку, а ефективність системи регенерації становить 92-98 %.

Фільтрування на стрічкових фільтрах

Стрічкові фільтри є ефективним засобом вилучення порошку при великому і середньому обсязі виробництва покриттів. В даній системі стрічковий фільтр розташований в нижній частині камери і подібно транспортерної стрічці обертається паралельно ходу конвеєра (рис. 6.7). Отсасываемый з камери повітря проходить через стрічку, залишаючи порошок на її поверхні. Таким чином, весь об'єм повітря проходить через стрічку, після чого направляється до додаткової очистки, де частинки порошку розміром понад 0,3 мкм видаляються, та очищене повітря повертається в приміщення.

Рис. 6.7. Схема очищення повітря із застосуванням стрічкових фільтрів:

1 - розпилювальна камера; 2 - стрічковий фільтр; 3 - пристрій для знімання порошку; 4 - система повернення порошку; 5 - циклон; 6 - фільтр; 7 - вентилятор

Порошок, що осів на поверхні стрічки, в кінці камери скидається за допомогою другого потоку повітря. Цей потік повітря невеликим окремим вентилятором спрямовується безпосередньо на маленький патронний фільтр, у разі вилучення багатобарвних порошків - в міні-циклон. Обсяг повітря, що використовується для всмоктування порошку з поверхні стрічки, відносно невеликий. Відповідно колектор патронних фільтрів і циклон набагато більш компактні порівняно зі стандартними пристроями.

Дана система вилучення забезпечує приблизно такі ж якісні характеристики порошку, що і раніше описані системи, і досить широко використовується при потокових методи фарбування.

Повернення порошку в цикл

Виділений в системі вилучення порошок може бути повторно використаний і поданий у розпилювачі (рис. 6.8). Рішення використовувати такий порошок повторно приймається, виходячи з економічних міркувань (вартість збору порівняно з вартістю порошку) і показників якості одержуваних з його використанням покриттів. Якщо буде прийнято рішення повторно використовувати порошок, він повинен бути підданий попередньою кондиціонування. Просіювання, змішування з вихідним порошком, магнітна сепарація - приклади кондиціонування порошку, призначеного для повторного використання.

Просіювання порошку служить двом цілям: вилучення забруднень з порошку і дезагрегації частинок порошку перед розпиленням. Сита, використовувані для цієї мети, підрозділяються на два основних класи: обертові і вібраційні. В обох випадках активним елементом сита є сітка, що має осередки (отвори) щодо маленького розміру.

Рис. 6.8. Установка для повернення пороку:

1 - збірник порошку; 2 - сито; 3 - колектор порошку для повторного використання; 4 –бункер

Сита зазвичай встановлюються безпосередньо над головним живильником або розподільними бункером. У деяких конструкціях вони розташовуються усередині бункера. Порошок надходить з сита в бункер під дією сили тяжіння. Зазвичай порошок подається на сито вентилятором, а транспортує повітря відокремлюється від порошку перед надходженням його на сітку. Як правило, сита чутливі до потоків повітря і працюють краще всього, якщо через сітку не проходить потік повітря.

Обертові сита мають трубчасту форму (рис. 6.9). Електродвигун приводить в рух шнек живильника і крильчатки, встановлені на валу. Шнек подає порошок на сито, де він за допомогою повітря, що приходить в рух в результаті обертання крильчатки, відкидається на сітку. Матеріал, який не зміг пройти через сітку, викидається в ємність для відходів.

Рис. 6.9. Обертове сито:

1 - порошок; 2 - шнек; 3 - сітка; 4 - підшипник; 5 - відсів; 6 - корпус; 7 - просіяний порошок

На вібраційних ситах (рис. 6.10) сітка натягнута на обичайку подібно барабану. Електричний або механічний вібратор змушує сито вібрувати. Порошок розподіляється по всій площі сітки, при цьому дрібні частинки проникають через отвори. Вібраційні сита варіюють від найпростіших, з ручним вивантаженням, до складних, з автоматичним розвантаженням.

Рис. 6.10. Вібраційне сито.

Прості моделі можуть бути досить дешевими, тоді як вартість більш складних установок може наближатися до вартості обертових звт.

6.3. Типи розпилювальних камер

Існують різні типи розпилювальних камер, кожен з яких призначений для відповідного типу операцій. Вибір камери залежить від виду фарбованих деталей, характеру виробництва, конструкції використовуваного конвеєра.

Тупикові камери

Тупикові камери призначені для нанесення порошкової фарби на окремі деталі або групи деталей в умовах дрібносерійного виробництва. Вони можуть бути використані і в потоковому виробництві, коли окремі деталі повинні забарвлюватися додатково.

В таких камерах фарбування зазвичай здійснюється вручну. Деталі подаються всередину камери за допомогою талі або на візку, або підвішуються вручну на гак. Камера має один робочий отвір, через який подаються деталі, і здійснюється процес їх фарбування. В залежності від розміру фарбованих деталей камери можуть бути невеликими (оператор стоїть поза камери) і досить великими, так що і оператор, і деталі знаходяться всередині (рис. 6.11).

Потік повітря в камерах для дрібносерійного виробництва може мати бічну або нижню тягу. Збір та утилізація порошку обмежені. Оскільки камери служать для фарбування невеликих партій виробів з відносно невеликим споживанням порошку, часто утилізацію порошку не виробляють.

Рис. 6.11. Тупикова фарбувальна камера

Рис. 6.12. Прохідна фарбувальна камера з дистанційним управлінням.

Прохідні камери

Прохідні камери вельми різноманітні по конструкції. Всі вони призначені для нанесення покриттів на конвеєрних лініях при середньому і великосерійному виробництві. Фарбуються вироби можуть бути різні за розміром і формою: від невеликих до середніх та великих, від простих плоских панелей до об'ємних виробів складної конфігурації.

У конструкціях прохідних камер (рис. 6.12) передбачені отвори для підвісного конвеєра для входу деталей і їх виходу на кожному кінці. Отвори для автоматичних аплікаторів та/або ручного нанесення розташовані уздовж камери. Обладнання для нанесення покриттів може бути автоматичним, ручним або це комбінація того й іншого - в залежності від складності виробів. Автоматичні аплікатори можуть бути нерухомими, вібруючими або представляти собою механізми з зворотно-поступальним рухом вгору і вниз, всередину і зсередини. Також можуть бути використані роботи з різним числом ступенів свободи та програмним управлінням.

Камери з инвертируемым конвеєром (рис. 6.13) призначені спеціально для використання з конвеєром, який має шпинделі або хомутики для утримування деталей. Невеликі деталі зазвичай встановлюються на шпинделі, прикріплені до ланок конвеєра для забезпечення повного фарбування всіх поверхонь. Більш великі деталі кріпляться особливим чином сконструйованими хомутами, закріпленими на ланцюга конвеєра.

Рис. 6.13. Камера з инвертируемым конвеєром:

1 - корпус камери; 2 - розпилювач; 3 - забарвлюють виріб; 4 - конвеєр; 5 - колектор; 6 - сито; 7 - бункер; 8 - пульт управління

В камері можуть використовуватися або патронні фільтри, або циклони. Можливості таких камер швидко переходити з кольору на колір обмежені, краще всього це робити в камерах з роликовій системою пересування виробів.

Камери з підлоговими конвеєрами. Відмітною особливістю даної групи камер (рис. 6.14) є наявність підлогового конвеєра, який проходить через фарбувальну камеру, несучи деталі, що підлягають фарбуванню. Конвеєр може мати ремінну, шестерні передачу або приводитися в рух роликами. Такі типи камер зазвичай використовують для нанесення покриттів на великі деталі. Подібним же чином наносять покриття на рулонний матеріал та листи із сталі або алюмінію.

Рис. 6.14. Камера з підлоговим конвеєром

При фарбуванні плоских деталей невеликої товщини зазвичай передбачається нанесення одностороннього покриття. Якщо необхідно отримати двостороннє покриття, то застосовують двухпроходний процес (один прохід для верхньої сторони деталі і один для нижньої). Камери забезпечені вхідним і вихідним отворами, через які проходить плоский конвеєр. Деталі надходять на такий конвеєр з окремо стоїть конвеєра, використовуваного для процесу підготовки поверхні. Потім деталі транспортуються на інший конвеєр для затвердіння покриття. Відокремлення конвеєра, призначеного для нанесення порошкових фарб, від інших технологічних конвеєрів мінімізує забруднення. Зазвичай для нанесення покриттів у камерах цього типу використовується автоматичне обладнання.

6.4. Зміна кольору порошкових фарб

Зазвичай варіанти зміни кольору покриття розглядаються з точки зору економічності, приймаючи в розрахунок витрати часу, вартість і виробничі площі. Час визначається як кількості людино-годин та годин виробничого простою, необхідних для чищення устаткування. Слід враховувати і виробничі площі, необхідні для установки додаткових камер, колекторних модулів, фільтрів та іншого обладнання для відновлення порошку. Кожен з таких факторів повинен бути ретельно проаналізований перед тим, як буде обрано тип розпилювальної камери.

Ступінь складності операції по зміні кольору залежить від типу застосовуваної камери і системи уловлювання порошку. При виборі типу камери і системи уловлювання (відновлення) порошку необхідно враховувати ряд факторів:

• Кількість кольорів. Як багато різних квітів або типів фарб збираються використовувати в роботі на установці?
• Процентне співвідношення фарб різних кольорів. Наприклад, може бути використане 5 кольорів, при цьому 75 % виробів покривається чорною фарбою, 10 % - білою, а решта червона, зелена та блакитна займають 5 % всієї поверхні, що фарбується.
• Як часто відбувається зміна кольору у виробничому циклі?
• Вартість використовуваних фарб. Скільки коштує кожна з них?

Тільки оцінивши всі ці фактори, можна повністю осмислити вимоги до операції по зміні кольору. Такий аналіз дає можливість вибрати найбільш підходящу камеру та конструкцію системи уловлювання порошку для даного виробництва і вимог до зміни кольору.

Робота може бути організована в одній або в кількох камерах. У першому випадку на фарбувальній дільниці використовується тільки камера, яка залишається задіяної весь час. При зміні кольору необхідно очистити внутрішню поверхню камери і замінити або очистити фільтри. Трудомісткість цих операцій залежить від матеріалу, з якого виконана камера, типу системи рекуперації та кількості запасного обладнання.

Перш за все, необхідно очистити розпилювач, як всередині, так і зовні. Далі очищають від залишків порошку внутрішню поверхню камери і замінюють фільтри і шланги для подачі порошку. Для здійснення всіх цих завдань на рівні середнього виробництва при використанні від 8 до 10 розпилювачів необхідно витратити до 2 людино-годин.

При наявності багатокамерної системи можна провести зміну кольору набагато швидше і значно зменшити витрачається час. Якщо дозволяють фінансовий фактор і наявні площі, такий підхід є кращим рішенням проблеми, пов'язаної зі зміною кольору. У цьому випадку (рис. 6.15) встановлюють дві або більше розпилювальних камер на ділянці фарбування. Поки що працює одна камера, інша піддається очищенню.

Камери можуть розташовуватися поруч, або одна за одною на одній лінії. Пересування камер може здійснюватися вручну або за допомогою механічного приводу. При паралельній установці камери розташовують по різні сторони конвеєра. Це дає можливість у міру необхідності вмикати в роботу ту чи іншу камеру. При послідовному розташуванні на лінії одна за одною обидві камери можуть бути включені в робочий режим без переміщення. Допоміжне обладнання може залишатися фіксованою на місці. Такий варіант дозволяє одній камері функціонувати в той час, коли інша зупиняється для очищення і підготовки до роботи з порошком іншого кольору і може бути включена в міру необхідності.

Кількість камер залежить від числа різних порошків, а також від обсягу і частоти їх використання. Як правило, двокамерна система передбачає використання однієї камери для порошку найбільшого за кількістю і головного кольору, тоді як інша камера використовується для порошків інших кольорів. Якщо дозволяють фінансові ресурси і площі, раціональним підходом буде застосування трьох і більше камер.

Рис. 6.15. Лінія фарбування з двома камерами

Все допоміжне обладнання - живильники, шланги, насоси, сита - бажано мати в подвійній кількості, в іншому випадку його слід щоразу при зміні кольору очищати. Швидкість очищення камери залежить від типу матеріалу, яким облицьована її внутрішня поверхня.

Так, поліпропілен слабо притягає порошок. Накопичення його на стінках камери мінімально, процес їх очищення полегшується.

Виготовлення стін камери з прозорих полімерів дозволяє операторам розпилення легко контролювати процес нанесення покриття. Вони також мінімально притягують порошок. Прозорі стіни дають додаткову освітленість і видимість.

Поліетиленова обкладка може прискорити процес зміни кольору. Замість очищення в цьому випадку внутрішні вставні стінки замінюють новим листовим матеріалом. Проте все ж таки необхідно очищати тамбури і стрижні, утримують обкладку (рис. 6.16).

Нержавіюча сталь, як і холоднокатана, і гальванізована, притягують до своєї поверхні частинки порошкової фарби. Для того щоб збільшити віддзеркалення світла і полегшити очищення, поверхня їх може бути відполірована. Зазвичай нержавіюча сталь більш високу вартість у порівнянні з нелегованої, але вона міцніше, в результаті вага конструкції може бути зменшений.

 

Рис. 6.16. Розпилювальна камера з поліетиленової обкладкою.

Пофарбована сталь в даний час є найбільш поширеним і найбільш дешевим матеріалом для будівництва камер. Пофарбована сталь універсальна, оскільки панелі можуть бути, як зварені, так і з'єднані болтами один з одним, а конструкція поєднує в собі твердість і міцність. Камери з пофарбованої сталі можуть мати різну ступінь тяжіння частинок порошкового матеріалу в залежності від виду застосовуваної фарби.

Із систем уловлювання більш краща циклонна система. Циклон і трубопроводи до нього легко очищаються стисненим повітрям або полімерним або мінеральним наповнювачем. Час, який витрачається при цьому, невелика.

Патронні фільтри вимагають обов'язкової заміни при переході з кольору на колір. Тому вони використовуються в тих випадках, коли зміна кольору не є необхідністю, або при наявності багатокамерних систем.

Процедура підготовки обладнання при зміні кольору

Існує кілька непорушних правил, яких необхідно дотримуватися у разі переходу при фарбуванні з одного кольору на інший.

• Завжди починайте роботу з системи подачі порошку і очищайте обладнання послідовно (бункери, насоси, шланги, розпилювачі тощо).
• Після того як буде очищена і/або замінена система подачі, необхідно очистити внутрішню частину камери. Порошок, залишений на поверхні, може стати причиною забруднення використовуваного після дующем порошкової фарби.
• І, нарешті, після того як внутрішня поверхня камери буде очищена, очистіть або замініть систему рекуперації порошку.

Дані правила повинні бути включені в технологічний регламент, який повинен неухильно дотримуватися, щоб успіх був гарантований. Далі наводиться рекомендована процедура порядку зміни кольору в строго встановленій послідовності.

1. Очистіть розпилювачі. Як внутрішня, так і зовнішня поверхні розпилювачів повинні бути очищені продувкою стисненого повітря; зовнішню поверхню можна також очистити протиранням. (Для очищення деяких розпилювачів необхідно їх демонтувати, щоб отримати задовільний результат.) Даний процес очищення повинен виконуватися всередині кабіни при працюючому вентиляторі. Після очищення шланги, насоси та живильники повинні бути очищені.

2. Очистіть внутрішню поверхню камери.

 

а) Очистіть гумовим скребком всі поверхні. Якщо стінки виготовлені з листів поліпропілену, встановіть нову пластикову обшивку і очистіть тамбури.

б) Протріть всі поверхні вологою тканиною для видалення будь-яких залишкових слідів порошку.

3. Очистіть або замініть систему рекуперації.

а) Підготовка циклонних систем:

• При необхідності проженіть пластмасові кульки або стиснене повітря через трубопроводи, щоб видалити всі залишки старого порошку.
• Продуйте і протріть внутрішню поверхню циклонів.
• Зніміть, очистіть або замініть збірник порошку і вентилятори циклонної системи.

б) Підготовка патронних фільтрів:

• Зніміть і видалити модуль з фільтрами.
• Ретельно очистіть тканина фільтра.

Як правило, для полегшення зміни кольору постачальники устаткування пропонують спеціальні пристосування і щітки.

Коли переходять з кольору на колір, завжди існує проблема можливого забруднення порошку. Якщо це трапляється, кілька обов'язкових процедур можуть допомогти виправити ситуацію.

• Визначте тип забруднення. Це бруд, пил або порошок? Як тільки визначено тип забруднення, можна приступати до усунення можливих джерел такого забруднення.
• Визначте ймовірний джерело забруднення. Це можуть бути конвеєр, піч, розпилювачі, рекуператор, зважені в повітрі частки та ін.

Як тільки джерело забруднення встановлений, можна зробити кроки для виправлення ситуації, а саме, більш ретельно очистити ці поверхні від можливих залишків фарби.

6.5. Контроль і управління процесом

Управління процесом нанесення порошкових фарб передбачає наступні види контролю:

• контроль включення розпилювачів в роботу;
• контроль переміщення розпилювачів;
• контроль роботи розпилювальної камери і системи рекуперації порошку.

Велике значення має діагностика систем контролю.

Своєчасні запуск розпилювачів в роботу і їх вимикання зменшують необґрунтоване використання фарб при автоматичному фарбуванні, що виливається в значну економію коштів.

Фарборозпилювачі повинні включатися в роботу тоді, коли фарбований об'єкт потрапляє в зону розпилення лакофарбового матеріалу, і вимикатися, як тільки факел фарби виходить за межі цього об'єкта. Це може досягатися за допомогою програмованих логічних контролерів аналогового типу. Прикладом може служити фотоелектронна система автоматичного управління фарборозпилювачами (рис. 6.17).

Мікропроцесор, наприклад програмований логічний контролер (ПЛК), або звичайний контролер використовується в поєднанні зі світловою діафрагмою, фотоелементом або іншими подібними пристроями для контролю виходу фарбованих виробів. Розпізнавальні сигнали від введення даних пристроїв, сполучені зі стежить сигналом від дешифратора або генератора імпульсів, забезпечують ПЛК необхідною інформацією для управління основними вузлами розпилювальної системи. Точки управління можуть охоплювати запуск, продувку або навіть розміщення розпилювачів з урахуванням конфігурації деталей і їх розміщення на підвісці.

Нижче перераховані сфери застосування ПЛК для поліпшення роботи розпилюючого обладнання.

Рис. 6.17. Принцип автоматичного контролю за роботою розпилювачів.

Лінійні інтервали - це найпростіша форма запуску розпилювачів. В основному, коли деталі будь-якого розміру присутні на лінії, розпилювачі перебувають у включеному положенні. Якщо в роботі спостерігається інтервал значної тривалості, розпилювачі вимикаються.

 

Рис. 6.18. Зональний принцип включення розпилювачів.

У цьому випадку використовуються контролер або навіть таймер для автоматичного відключення розпилювачів, коли фотоелементи виявляють проміжки між деталями, що перебувають на конвеєрі.

Зональний запуск (рис. 6.18): запуск зонального управління все ще дуже широко застосовується. Він стосується запуску розпилювачів для нанесення покриття на вироби в залежності від його висоти або ширини. В залежності від складності покриваються порошком виробів вся їх поверхня може бути розділена на ряд зон. Кожна з таких зон забарвлюється відповідним розпилювачем або аплікатором. Наприклад, якщо є п'ять розпилювачів, розташованих вертикально, поверхня може бути розбита також на п'ять вертикальних зон. По мірі того як вироби різної висоти проходять через розпізнавальні фотоелементи, відповідне число розпилювачів буде запущено або вимкнено по мірі необхідності. Той же принцип може застосовуватися для позиціонування розпилювачів при фарбуванні більш складних за формою виробів.

При запуску розпилювачів слід враховувати затримки в часі, пов'язані з пневматичним управлінням. Коли запускаються в дію розпилювачі, достатньо кількох секунд для того, щоб порошок досяг кондиції однорідного потоку. Також при виключенні розпилювачів подача порошку не припиняється миттєво. Тому, на відміну від систем нанесення рідких фарб, не практикується запускати в дію розпилювачі автоматично, коли деталі щільно розміщені на лінії конвеєра.

Перед запуском розпилювачів корисно передбачити їх автоматичне продування стисненим повітрям. Використовуючи додаткове введення вторинного стисненого повітря, можна уникнути будь-якого накопичення порошку у шлангу або розпилювачі (або зменшити його) з тим, щоб на початку циклу запуску порошок подавався рівномірним потоком.

Багато аспектів роботи розпилювачів можуть бути відрегульовані програмованим логічним контролером за допомогою персонального комп'ютера шляхом використання спеціальних пневматичних перетворювачів і систем автоматичного регулювання. Комп'ютерна система може ідентифікувати деталі і відкоригувати попередньо запрограмовані параметри для кожної деталі.

Не менш важливим, ніж у випадку розпилювачів, є контроль роботи розпилювальної камери і системи рекуперації порошку. В даний час використовується складний моніторинг камери і системи відновлення. У наступних розділах будуть обговорюватися області застосування таких технологій.

Управління повітряним потоком в камері - один з перших аспектів, які потребують автоматизації. При занадто високій швидкості повітря потік буде здувати порошок з оброблюваної деталі, перш ніж він покриє деталь. Занадто маленька швидкість призведе до поширення порошку за межі камери. При використанні програмованого логічного контролера можна контролювати об'єм повітря всередині камери (і, відповідно, його швидкість) за допомогою зміни швидкості роботи вентилятора. Це допоможе одночасно зменшити рівень шуму, заощадити електроенергію та отримати кращу якість покриттів. ПЛК і привід регульованої частоти можуть працювати і в режимі очищення камери, зменшуючи швидкість вентилятора до 50 % від максимальної при зупинці конвеєра, таким чином зменшуючи споживання енергії.

Застосування ПЛК корисно і для полегшення нормальної роботи фільтрів. Як вже згадувалося, розвантаження патронних фільтрів пов'язана із зворотними імпульсами, які повинні проходити у встановлених інтервалах часу. ПЛК може бути запрограмований на отримання заданих імпульсів. Таким шляхом можна домогтися збільшення терміну служби фільтрів допомогою усунення непотрібного пульсування і зменшення споживання стисненого повітря.

Надмірна вологість порошку може призвести до його накопичення в транспортній системі. Це неодмінно призведе до більш високого відсотку браку і збільшення витрат на виробництво покриттів.

Надмірна вологість подається стисненого повітря може викликати засмічення фільтрів, циклону, трубопроводів і пневматичних ліній. Заміна засмічених фільтрів збільшить час простою обладнання і підвищить вартість обслуговування.

Рівень вологості повітря контролюють спостереженням за точкою роси. Точка роси - це температура, яка характеризує стан повітря в результаті його охолодження при постійному вологовмісті. Охолодження нижче точки роси призводить до конденсації з нього частини вологи і, відповідно, до зменшення його вмісту вологи. Датчик, розміщений на лінії подачі повітря, вимірює відносну вологість і температуру повітря, що подається постійно. Потім контролер може автоматично розрахувати точку роси системи. Коли точка роси системи перевищує попередньо встановлений межа, система нанесення покриття може бути відключена або виробляє попереджувальний сигнал і продовжує працювати.

Значення точки роси можуть значною мірою варіювати при використанні різних фарб. Вибракування порошку через перезволоження коштує дорого. Не тільки вартість заміни має значення, але також час виробничого простою, який іноді може становити 1-5 днів, зважаючи на необхідність проведення чищення і ремонту системи.

Рівнем порошку в живильнику можна керувати за допомогою ультразвукових і ємнісних датчиків. Датчики передають сигнал на ежектори, що подають як основний, так і відновлений порошок. Контролюючи потік порошку, і керуючи ним, можна гарантувати, що рівень його в живильнику підтримується постійним. Крім того, витримується співвідношення вихідного порошку з рекуперированным в необхідних межах.

В цілях безпеки необхідно управляти також іншими виробничими операціями в процесі нанесення покриттів і контролювати роботу наступних видів обладнання:

• сита, витяжний вентилятор і двигун - не слід допускати їх перевантаження у роботі;
• механізми струшування патронних фільтрів - важливо стежити за перепадом тиску на фільтрах;
• пристрої виявлення займання - повинні перебувати в належному порядку.

Ці параметри контролюються і регулюються за допомогою комбінації датчиків і інших пристроїв. Наприклад, перепад тиску на фільтрі регулюється з допомогою перетворювача тиску. На підставі отриманої інформації контролер попереджає оператора про критичних ситуаціях. Це може зменшити виробничі простої. При грамотних діях оператора попереджувальні сигнали можуть допомогти уникнути серйозних проблем в обслуговуванні завдяки ранньому усуненню неполадок.

Зазвичай оператори та обслуговуючий персонал, відповідальні за роботу лінії з нанесення покриттів, використовують системи управління, засновані на ПЛК і ПК, з тим, щоб видавати інформацію в зручному форматі. На рис. 6.19 наведено приклад демонстрації на екрані інформації про стан окремих блоків.

Рис. 6.19. Екран контролю процесу отримання покриттів

Інтерфейси оператора можуть також виводити на дисплей додаткові статистичні дані. Кількість годин, кількість деталей і інші параметри можуть контролюватися і виводитися на екран. Може бути розроблена система, яка автоматично відстежує параметри і дозволяє здійснювати ручне введення неконтрольованих параметрів з тим, щоб забезпечити необхідну схему управління всім процесом нанесення покриттів.

6.6. Питання безпеки

Аспекти безпеки, пов'язані з роботою обладнання для нанесення покриттів, були розглянуті в розділі 5. Тут ми ще раз нагадаю вимоги безпеки щодо розпилювальної камери і вузла рекуперації порошку. Як уже зазначалося, основна небезпека, можлива; при роботі з порошковими фарбами, - це пожежа або вибух в межах: камери або колекторної системи. Пожежа або вибух може статися внаслідок іскри, що виникла в місці, де концентрація частинок порошку в повітрі перевищує нижню межу займання (НМЗ).

Загоряння або пожежу мають місце при наявності кисню, полум'я або джерела іскроутворення. Стиснене повітря, що проходить через устаткування і потік повітря, що проходить через камеру, є джерелами кисню. Загоряння готового покриття малоймовірно, тоді як найдрібніші частинки порошку в повітрі (аерозолі) можуть бути потенційним джерелом займання.

В процесі електростатичного нанесення фарб високу напружена, може викликати розряд, що призведе до виникнення іскор - потенційного джерела загоряння. Провідниками можуть бути порошкові фарби чи деталі з покриттям, не заземлені належним чином. Серед інших джерел займання можна назвати несправне електрообладнання, відкрите полум'я, перегрів деталей вище температури займання порошку.

Полум'я може призвести до вибуху. Це може пошкодити установку та обладнання і нанести каліцтво персоналу. Сила вибуху залежить від типу порошкового матеріалу, розміру його частинок та концентрації в повітрі, форми та обсягу розпилювальної камери.

Тому важливо підтримувати чистоту та порядок, щоб гарантувати хороший стан усіх точок заземлення в системі і нормальне функціонування всіх частин системи. Робота камери повинна бути організована таким чином, щоб мінімізувати будь-яку можливість надлишкової концентрації порошку.

Всі автоматичні або ручні системи нанесення покриттів повинні бути оснащені пристроями виявлення і попередження іскор (полум'я) і повинні мати пристрої автоматичного відключення від мережі. Таке відключення повинно здійснюватися протягом 0,5 с після виявлення джерела загорання або полум'я. Пристрої для виявлення джерел займання діляться на три категорії: ультрафіолетові (УФ), інфрачервоні (ІЧ) і комбіновані. Використовуються датчики встановлюються всередині камери.

Важливо, щоб ці датчики містилися в чистоті і жодним чином не піддавалися забруднення порошковими фарбами. В іншому випадку вони перестануть "бачити" джерела загоряння. Тому дуже важливо їх регулярне обслуговування. Деякі установки мають вбудовані пристрої оптичного контролю з тим, щоб гарантувати, що лінзи є чистими і система працює належним чином. Автоматична система нанесення покриттів ніколи не повинна функціонувати з виключеною системою виявлення полум'я.

УФ система попередження реагує на іскроутворення, яке є джерелом ультрафіолетового випромінювання. При виявленні ультрафіолетового світла достатньої інтенсивності система негайно вимикається, припиняючи подачу порошку, стисненого повітря та електроенергії.

ІК-система не буде реагувати до тих пір, поки не виявить ІЧ-випромінювання, або поки не стане видно полум'я, що свідчить про початок пожежі. Незважаючи на те, що ІК-системи не є такими швидкодіючими, як УФ системи, деякі вдосконалені системи ІК виявлення спрацьовують досить оперативно і відповідають вимогам пожежного нагляду.

Оскільки ці системи можуть зреагувати на джерела, що не становлять небезпеку щодо спалаху, для подолання таких явищ була розроблена комбінована УФ/ІЧ-система. Дана система реагує тільки в тому випадку, якщо енергія, що йде від обох джерел, досить висока для того, щоб привести до потенційного пожежі.

Тип системи рекуперації порошку також впливає на безпеку процесу, що необхідно враховувати при проектуванні системи для нанесення порошкових фарб. Система, в якій застосовуються патронні фільтри, не містить мережі трубопроводів. Тому при виникненні пожежі в установці фільтрації та його поширення в колекторну систему ймовірність його подальшого розвитку невелика за відносно невеликий концентрації порошку. У дистанційних колекторних системах пожежа може поширитися через трубопроводи на циклон, що особливо небезпечно. Для запобігання цього така система повинна бути оснащена автоматично закривається заслінкою, що приводиться в дію пристроєм виявлення іскри або полум'я. Блоки колектора і циклону також повинні бути оснащені пристроями автоматичного відкривання, щоб була можливість зменшити внутрішній тиск.

Тут необхідно зазначити, що погане заземлення призводить до недостатньої ефективності контролю безпеки процесу. Несанкціоновані відключення системи через погане заземлення часто свідчать про недостатню увагу до проблеми пожежної безпеки. У кінцевому рахунку, вимогливий підхід до підтримання чистоти та якості обслуговування є запорукою повного усунення небезпечних ситуацій, які можуть мати місце навіть на добре спроектованим і сконструйованому ділянці нанесення покриттів з порошкових фарб