Установки электростатической окраски

Сущность метода окраски распылением в электростатическом поле высокого напряжения (до 140 кВ) состоит в том, что между окрашиваемым изделием и коронирующим электродом создается постоянное электрическое поле, в которое вводится распыленный лакокрасочный материал. На коронирующий электрод подается отрицательный потенциал, а изделие заряжается положительно, так как в этом случае ионизация воздуха проходит более интенсивно и при меньшем напряжении.

Схема установки для окрашивания деталей в электрическом поле с электромеханическим распылением краски показана на рис. 10.

Высоковольтный трансформатор 1повышает напряжение до 100-140 кВ; ток высокого напряжения выпрямляется выпрямителем 2и подводится к электромеханическим распылителям 8, около которых возникает электрическое поле.

Рис. 10. Схема установки для электроокраски

Окрашиваемые детали 6 перемещаются конвейером 5. При этом ролики с петлями, подвесками и деталями, свободно сидящие на конце хвостовика, соединенного с цепью конвейера 5, катятся по направляющей планке, жестко укрепленной в камере 9,
и вращают окрашиваемые детали (6-10 об/мин) в электрическом поле, что способствует более равномерному распределению краски по всей поверхности.

Конвейер с металлическими деталями заземлен, а электродвигатель 10 и зубчатые передачи устанавливаются на изоляционных стойках; поэтому, перемещаясь в электрическом поле около наэлектризованных распылителей, металлические детали
6 приобретают наведенный заряд, противоположный по знаку заряду распылителей. Насос 3 по изолированному шлангу и трубчатым осям 7 распылителей подает краску на внутренние поверхности головок распылителей, приводимых во вращение электродвигателем посредством зубчатых передач с частотой вращения около

Под действием центробежной силы краска слоем стекает на острые кромки головок распылителей и распыляется.

В пространстве между распылителями и окрашиваемыми изделиями непрерывно создается аэрозоль из электрически заряженных частиц краски. Под действием электрического поля заряженные частицы краски движутся к противоположно заряженным металлическим изделиям и осаждаются на них ровным
(за счет взаимного отталкивания частиц краски с одинаковым по знаку зарядом) слоем.

Вентиляция красочной камеры от растворителей производится с помощью вытяжного устройства 4.

Окрашивание в электрическом поле имеет следующие преимущества:

а) значительная экономия лакокрасочных материалов
(до 40 ÷ 50 % по сравнению с обычной окраской воздушным распылителем), существенное уменьшение туманообразования при распылении краски;

б) возможность нанесения слоя краски любой практически необходимой толщины

в) равномерное покрытие;

г) высокая производительность окраски;

д) полная автоматизация процесса окрашивания, улучшающая санитарно-гигиенические условия труда.

Полнота осаждения распыленной краски характеризуется коэффициентом осаждения

,

где а – масса краски, осевшей на окрашиваемые изделия; – масса распыленной краски.

На величину коэффициента, осаждения при окрашивании
в электрическом поле с применением воздушного распыления краски влияют: разность потенциалов; расстояние между коронирующими электродами и окрашиваемыми деталями; давление воздуха, распыляющего краску; материал окрашиваемых деталей; форма коронирующих электродов и т.п.

Рис. 11. Кривая зависимости

Кривая зависимости коэффициента осаждения краски от напряжения на электродах показана на рис. 11. При повышении напряжения на электродах с 50 до 100 кВ коэффициент осаждения растет от 45 до 93 %. Дальнейшее повышение напряжения практически не изменяет коэффициент осаждения. Установлено, что коэффициент осаждения краски изменяется примерно одинаково как с

повышением напряжения на электродах, так и с уменьшением расстояния между коронирующими электродами и окрашиваемыми деталями.

Различают два типа высоковольтных систем электростатических краскораспылителей: классическую и каскадную.

В случае классических (внешних) высоковольтных систем рис. 12 высокое напряжение постоянного тока подается непосредственно на краскораспылитель от трансформатора (источника высокого напряжения) при помощи высоковольтного кабеля.

К достоинствам краскораспылителей, в которых используется классическая высоковольтная технология, относятся простота конструкции и отсутствие электронных элементов в корпусе краскораспылителя; сравнительно малый вес краскораспылителя, встроенная защита от короткого замыкания; меньшая стоимость краскораспылителя и хорошая ремонтопригодность, а к недостаткам – нестабильность высокого напряжения на электроде, отсутствие независимого выключателя электрического питания на краскораспылителе.

Рис. 12. Ручной краскораспылитель (пистолет) классический

В каскадных (встроенных) высоковольтных системах
(рис. 13)высокое напряжение постоянного тока генерируется на специальном каскадном трансформаторе, встроенном в краскораспылитель. При этом напряжении 12 В постоянного тока подается на краскораспылитель при помощи низковольтного кабеля, а затем преобразуется на каскаде в высокое напряжение постоянного тока.

К достоинствам краскораспылителей с каскадной высоковольтной технологией относятся:

– стабильность высокого напряжения на электроде и связанная с этим равномерность зарядки материала;

– наличие встроенного в краскораспылитель регулятора высокого напряжения и независимого выключателя электрического питания.

Рис. 13. Электростатический распылитель с каскадной
высоковольтной системой высокого напряжения

Окрашивание изделий с современными электростатическими краскораспылителями в виде пистолета (рис. 13, 14) намного облегчает покраску изделий в труднодоступных местах или окрашивание, например, конструкции труба. Для равномерного окрашивания трубы традиционным методом, пришлось бы переворачивать ее несколько раз. Электростатическое распыление препятствует образованию окрасочного тумана (рис. 14). Корпус пистолета меньше по габаритам, легче по весу и легко управляем. Расход материала небольшой.

Рис. 14. Направление движения частиц лакокрасочного материала

Заряженные частицы ЛКМ движутся к окрашиваемому изделию по силовым линиям электростатического поля (рис. 15, а, б).

а б

Рис. 15. Виды распылений: а – традиционное распыление;
б – электростатическое распыление

В состав установки (рис. 16) для электростатической окраски, как правило входят краскораспылитель, источник высокого напряжения, воздушные и материальные шланги, питающие кабель, кабели заземления, оборудование во взрывозащищенном исполнении для подачи лакокрасочного материала (ЛКМ) на краскораспылитель, причем наличие в системе электростатического тока высокого напряжения обязывает строго соблюдать правила безопасности и тщательно заземлять основные элементы установки.

Рис. 16. Установка для нанесения лакокрасочного
материала в электростатическом поле

У электростатического метода окраски есть и свои ограничения. Например, у лакокрасочного материала, распыляемого этим методом, должно быть сопротивление электрическому току не менее 30 кОм, иначе резко падает эффективность окраски. До сих пор не все краскопульты могут распылять краску на основе воды, поскольку из-за высокой электропроводности воды существует возможность короткого замыкания.

Второе ограничение – это сложность окраски нетокопроводящих изделий, но с этим можно бороться, если наносить на поверхность изделий токопроводящие вещества, например, древесину перед покраской увлажнить. Последним ограничением служит форма изделия.

В некоторых случаях на окрашиваемой детали возникают участки, до которых не доходят линии электростатического поля. Такие участки называются контуром Фарадея. Участки эти возникают в карманах или глубоких впадинах, здесь электростатические контуры замкнуты на сам объект окраски. Поскольку в эти места не идут электростатические линии, то и краска туда попадать не будет. Новый краскопульт (рис. 17) от компании Larius устраняет две проблемы из трех перечисленных.

Рис. 17. Замкнутый токопроводящий контур, куда не
доходят линии электростатического поля

Контрольные вопросы

1. Сущность метода окраски распылением в электростатическом поле высокого напряжения.

2. Какие существуют схемы для окрашивания деталей.

3. Назовите установки для окрашивания деталей.

4. Достоинства и недостатки установок для окрашивания деталей.

5. Какие существуют ограничения к применению электроустановок для окрашивания изделий?

6. Назовите электрооборудование, применяемое в электроустановках для нанесения краски на детали.

Литература

1. Фролов, Ю. М. Основы электроснабжения: учеб. пособие для студентов вузов / Ю. М. Фролов, В.П. Шалякин – Санкт-Петербург: Лань, 2012, – 480 с.

http://e.lanbook.com/books/emelent.php?pll_cid=25&pll_id=454

2. Кудрин Б.Н. Системы электроснабжения: учеб. пособие [для студ. вузов, обучающихся по специальности «Электроснабжение» направления подготовки «Электроэнергетика»]. – Москва: Академия, 2011. – 352 с.

3. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. – Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2011. – 192 с.

http://www/bibioclub.ru/index.php?page=book&id=57238

4. Анчарова, Т. В. Справочник по электроснабжению
и электрооборудованию промышленных предприятий и общественных зданий / Т. В. Анчарова, [и др.]; под общ. ред. С. И. Гамазина [и др.]; – М. : Издательский дом МЭИ, 2010 – 745 с.

5. Красник, В. В. Правила устройства электроустановок
в вопросах и ответах: Пособие для изучения и подготовки к проверке знаний. – М. : ЭНАС, 2009. – 512 с.

http://www/bibioclub.ru/index.php?page=book&id=58077

6. Разгильдеев, Г.И. Экслуатация систем электроснабжения (техническое обслуживание электрооборудования) : учеб. пособие [для студентов вузов, обучающихся по специальности 140211 «Электроснабжение»] / ГОУ ВПО «Кузбас. гос. техн. ун-т» Кемерово, 2010 – 156 с.

7. Анцев, И. Б. Основы проектирования систем электроснабжения: [справ. пособие] / НОУ ДПО «Учеб.-метод. центр «Электро Сервис» – СПб., 2010 – 664 с.