Безвоздушное распыление
Безвоздушное распыление
Безвоздушное распыление - метод распыления, при котором
нанесение покрытия происходит с помощью диспергирования потока материалов,
которое достигается за счет резкого падения давления при выходе из сопла
специальной формы с 200-250 атм (до 500 атм) до атмосферного давления. В данном
методе воздух участвует как тормозящая среда, которая уменьшает скорость потока
аэрозоля и позволяет ему мягко лечь на окрашиваемую поверхность.
К особенностям факела, сформированного безвоздушным
распылительным оборудованием, следует отнести резкую границу краев пятна и
высокую неоднородность капель по размеру.
Для безвоздушного распыления вещества применяют специальное
оборудование высокого давления, состоящее из насоса, нагнетающего вещество (до
200-500 атм), шлангов высокого давления, безвоздушного распылителя и
безвоздушного сопла.
У данной технологии есть два основных достоинства:
практически полное отсутствие тумана и очень высокая производительность работ
по сравнению с воздушным и комбинированным распылением (пневматическим
распылителем). Но есть и очень существенный недостаток: качество поверхности,
получаемой в результате распыления пленки, в 3-4 раза хуже, чем при
пневматическом распылении. Так же следует заметить, что очень сложно получить
стандартную толщину мокрой пленки 80-100 мкм, особенно при ручном распылении.
Обычно оборудование безвоздушного распыления применяют для
работ, не требующих хорошего качества покрытия. Широко используется метод
безвоздушного распыления, например, при антикоррозионной защите.
Преимущества
· ниже потери продукта
· отличная эффективность
переноса
· выше скорость работы
· больше автономии в работе
оператора
· низкое потребление
разбавителей
· отлично подходит для
тиксотропных лаков
· удобный в работе пистолет
· лучше экология, благодаря
уменьшению паров растворителя
Недостатки
· неидеальный эстетический
эффект
· дорогостоящее
оборудование
· трудоемкое техническое
обслуживание и промывка
· потери продукта из-за
отбоя
· дорогостоящие сопла
· требуются устройства
предварительной атомизации
Пневматическое распыление
Описание
Пневматическое распыление - метод распыления, при котором
нанесение вещества осуществляется в результате воздействия потока сжатого
воздуха, поступающего из воздушной головки, на струю распыляемого материала,
вытекающего из отверстия, соосно размещенного внутри головки материального
сопла распылительного пистолета. Для данного метода нанесения необходимы
распылительный пистолет и компрессор.
Типы сопел и образующийся факел распыла
При распылении сжатый воздух вытекает из кольцевого зазора
головки с большой скоростью (до 450 м/с), в то время как скорость истечения
струи вещества ничтожно мала. При высокой относительной скорости возникает
трение между струями воздуха и распыляемого материала, вследствие чего струя
материала, как бы закрепленная с одной стороны, вытягивается в тонкие отдельные
струи, распадающиеся в результате возникающих колебаний на множество
полидисперсных капель. В процессе распыления образуется движущаяся масса
полидисперсных капель диаметром 6-100 мкм (так называемый факел). Достигая
поверхности, факел настилается на нее и распространяется по ней во все стороны.
Основная масса полидисперсных капель, имея достаточную скорость, осаждается на
поверхности. Часть их (наиболее мелкая фаза), потеряв скорость, не достигает
поверхности и уносится уходящим потоком воздуха, образуя туман вещества (потери
вещества на туманообразование).
Для пневматического распыления используется давление сжатого
воздуха 0,2 - 0,6 МПа (2-6 атм) в зависимости от вязкости распыляемого
вещества.
Метод пневматического распыления получил широкое
распространение при окрашивании промышленных изделий практически во всех отраслях
промышленности.
История изобретения
Изобретение метода распыления краски приписывают Фрэнсису
Дэвису Миле (фр. Francis Davis Millet). В 1892 году, работая в крайне сжатых сроках,
для завершения строительства колумбийской экспозиции на Всемирной выставке,
Даниель Бурхем (Daniel Burnham) назначил Милле ответственным за окрашивание
вместо Уильям Претимана. Вскоре Претиман ушел в отставку из-за споров с
Бурхемом. После ряда экспериментов, Милле остановился на смеси масла и
свинцовых белил, которые могут наноситься с помощью специального сопла и шланга
меньше по времени, в сравнении с традиционным окрашиванием ручной кистью. В
1949 году Эдвард Сеймур изготовил первый аэрозольный баллончик с краской.
Преимущества
· универсальность, то есть
возможность его применения с разной производительностью практически в любых
производственных условиях как при распылении вручную отдельных изделий и мелких
работах, так и при нанесении вещества на полностью автоматизированных поточных
линиях;
· простота устройства и
обслуживания оборудования при высокой степени надежности его работы,
сравнительно низкая его стоимость;
· возможность нанесения
почти всех веществ при минимальном объеме приготовленного материала;
· возможность нанесения
вещества на изделия различных габаритов и конфигураций любой группы сложности;
· получение покрытия любого
класса по внешнему виду (ГОСТ 9.032-74), включая покрытие I класса.
Недостатки
Недостатком метода является большое количество загрязненного
воздуха, который образуется при распылении вещества и должен быть очищен и
удален через водяные или сухие фильтры в камерах. Повышенное туманообразование
ведет к дополнительным потерям распыляемого вещества.
Тип подачи материала и расположение окрасочной ёмкости
В зависимости от способа подачи вещества к распылительной
головке распылительные пистолеты делятся на четыре типа:
· с подачей вещества из
верхней емкости, обладает лучшей пропускной способностью при повышенной
вязкости материала.
· с подачей вещества из
нижней емкости, рекомендован для нанесения вещества на большие детали.
· с подачей вещества под
давлением из системы подачи (нагнетательный бак, подающий насос,
централизованная подача вещества). Способ приемлем там, где в течение
длительного времени проводится нанесение вещества на большой объем деталей.
· с боковым расположением
емкости - значительным плюсом можно назвать его универсальность применения, так
как вращающееся присоединение позволяет работать как с вертикальными
поверхностями, так и потолочными, вещество при этом не выльется в лицо.
Комбинированное распыление
Описание
Комбинированное распыление - это метод нанесения веществ,
известный за рубежом как метод Airmix, является комбинацией двух методов
распыления: безвоздушного и пневматического.
Сущность комбинированного распыления заключается в том, что
распыляемое вещество вытесняется с относительно большой скоростью за счет
сравнительно высокого гидравлического давления - 3,0-5,0 МПа (30-50 атм.) из
эллиптического отверстия сопла распылительного пистолета, подобного
безвоздушному. При таком давлении на выходе из сопла образуется резко
очерченный факел предварительно раздробленного материала.
Для дальнейшего распыления и формирования факела в него из
специальных каналов распылительной головки, установленной соосно распыляющему
соплу, подается регулируемое количество сжатого воздуха под давлением 0,1-0,2
МПа (1,0-2,0 атм.). Под воздействием струи воздуха крупные капли материала
дополнительно дробятся и равномерно распределяются по ширине факела, ликвидируя
при этом различного рода «кромочные» дефекты, которые могут возникать при
безвоздушном распылении.
Подаваемый в небольших объемах в факел предварительно
раздробленного материала, сжатый воздух низкого давления не приводит к
образованию тумана вещества, а наоборот способствует более полному осаждению
мелких частиц распыляемого вещества, которые за счет торможения в воздушной
среде и потери скорости не долетели бы до нужной поверхности.
Метод комбинированного распыления используется в
авиастроении, деревообработке, мебельной промышленности и др.
Преимущества
По сравнению с пневматическим распылением:
· резкое снижение потерь
материала на туманообразование и, как следствие улучшение
санитарно-гигиенических условий работы;
· возможность работы при
менее мощной вентиляции, так как удалять необходимо в основном только пары
растворителей с небольшим количеством воздуха.
По сравнению с безвоздушным распылением:
· комбинированное
распыление повышает качество получаемого покрытия - не ниже 3 класса по ГОСТ
9.032-74.
· возможность изменять
давление на материал и в небольших пределах увеличивать или уменьшать расход
материала
· возможность изменять
форму факела даже при одном и том же сопле.
Недостатки
К недостаткам метода комбинированного распыления можно
отнести:
· ограниченность его
применения для нанесения материала с легко выпадающими в осадок компонентами;
· ограниченность
использования метода при нанесении с частой сменой вида наносимого материала,
при распылении с минимальной производительностью или размерами факела
распыляемого материала, при нанесении малого объема распыляемого вещества;
· трудность применения
метода для нанесения вещества на изделия особой сложной конфигурации.
Распылитель
Распыли́тель или Пульвериза́тор - прибор для распыления жидкостей на мелкие капли. Кроме
жидкостей используют для распыления суспензий и порошкообразных веществ. Имеет
широкое применение в промышленности, сельском и домашнем хозяйстве.
Принцип действия
Распылители используют движение жидкости под действием
разности давлений, возникающего за счёт эффекта Вентури. В некоторых из них
давление создаётся с помощью эжектора, при этом частицы жидкости увлекаются
струёй воздуха или пара. Жидкость, попадая из отверстия в газовую среду,
образует струю с шероховатой поверхностью. Дальше эта струя разбивается на
мелкие капли за счёт нарастания возмущений в турбулентном потоке и сил
поверхностного натяжения. Для увеличения неустойчивости в струе могут
дополнительно использоваться искусственные неровности и центробежная сила. При
слишком высокой скорости вместо распада на одиночные капли может происходить
дробление струи на множество мелких частиц, размеры которых меняются в широких
пределах.
· Используется для
распыления дезодорантов, туалетной воды и другой Парфюмерной продукции.
· В медицинских учреждениях
распылители используются для орошения поверхностей дезинфектантами.
· В медицине некоторые
препараты применяются в виде «спреев» (смотрите, например, «Назальный спрей»)
· Распылители часто
используются в изобразительном искусстве и малярных работах, для нанесения
чернил, туши, красок, лаков и т.д. тонким и равномерным слоем.
· В сельском хозяйстве
распылитель чаще называют опрыскивателем - это часть оборудования для
опрыскивания растений или почвы водой, растворами удобрений и ядохимикатов и
другими жидкостями.
Аппарат безвоздушного распыления
Аппараты безвоздушного распыления - это
высокопроизводительное оборудование для нанесения лакокрасочных материалов,
использующее метод безвоздушного распыления.
Аппараты безвоздушного распыления используются в промышленном
и гражданском строительстве. Окрасочные аппараты используют для нанесения
большинства лакокрасочных материалов: латексных и акриловых красок, алкидных,
высоковязких эпоксидных составов, шпатлевок, огнезащитных покрытий, штукатурок
и фактурных покрытий и антикоррозионных покрытий. Исключение составляют
материалы с содержанием песка, цемента, каменной муки и составы с высоким
содержанием наполнителя.
Тип привода
В зависимости от используемой для привода двигателя энергии
аппараты безвоздушного распыления подразделяют: на аппараты безвоздушного
распыления с пневмоприводом, с электроприводом и с бензоприводом.
Пневматический
привод
Аппараты безвоздушного распыления с пневмоприводом наиболее
распространены в промышленных отраслях - машиностроении, деревообработке, при
окраске крупногабаритных изделий в условиях недостаточной вытяжки, судостроении
и т.п. Преимущество пневмопривода заключается в полном отсутствии проводов и
других электрических элементов, что позволяет работать в закрытых помещениях,
соблюдая все нормы пожаро- и взрывобезопасности.
Электрический
привод
Установки с электроприводом, как правило, малогабаритные и
мобильные. Предназначены для ремонтных и строительных работ: от косметических
отделочных работ (в том числе интерьеров), до строительно-отделочных работ
большого объема, с возможностью подключения второго распылительного пистолета.
Есть также версии высокопроизводительных безвоздушных аппаратов с
электроприводом, которые применяются в промышленном и гражданском
строительстве, при выполнении фасадных и интерьерных работ, для нанесения
латексных и акриловых красок, высоковязких эпоксидных составов, шпаклевок,
огнестойких покрытий, штукатурок и фактурных покрытий.
Преимущество электропривода заключается в малых габаритах и
мобильности. Недостатком подобного привода является невозможность работ в
пожаро- и взрывоопасных средах.
Бензиновый
привод
Оборудование с бензиновым приводом обладает достаточной
мощностью (4 л/с) привода производительного насоса. Бензиновый двигатель
обладает несколькими достоинствами, главным из которых является автономность,
то есть он позволяет проводить работы, где нет возможности подключения к
электричеству или (для пневмодвигателей) трудоемко подать компрессор к месту
проведения работ (нет дорог, пересеченная местность, при окраске трубопроводов,
кранов, задвижек при переизоляции трубопроводов в полевых условиях).
К недостаткам аппарата безвоздушного распыления с
бензоприводом можно отнести необходимость использования топлива и отвода
выхлопных газов, если окрасочные работы ведутся в закрытом помещении, а также
невозможность проведения работ в пожаро- и взрывоопасных средах.
Распылительный пистолет
Распылительный пистолет для пневматического распыления
Распылительный пистолет пневматического распыления
является важным и точным инструментом, от работы которого в первую очередь
зависят качество и экономичность получаемого покрытия. Его удобное расположение
в руке, легкость включения, наличие всех необходимых регуляторов и простой
доступ к ним, использование в конструкции коррозиестойких и износоустойчивых
материалов, наличие ЗИП позволяют применять пистолет в течение длительного
времени без ремонта и замены ремкомплекта.
Пистолет значительно облегчает нанесение вещества и служит
лучшей возможностью провести работы с различными распылительными материалами.
Конструкция
Конструкция распылительных пистолетов может быть различной. В
общем виде она должна удовлетворять следующим требованиям:
· пистолет должен быть
легким, центр тяжести и форма рукоятки должны быть таковы, чтобы утомляемость
при работе была минимальной.
· детали головки пистолета
- материальное сопло и запорная игла - должны обладать высокими
антикоррозионными свойствами и износостойкостью.
· распылительная головка
должна иметь несколько типоразмеров с различным диаметром отверстия
материального сопла.
Методы распыления
Существуют электрические и ручные типы распылительных
пистолетов, которые работают по трем основным технологиям:
· Безвоздушное распыление.
· Пневматическое
распыление.
· Комбинированное
распыление.
Самый простой инструмент, в котором легко разобраться даже
новичку - это ручной распылительный пистолет. Его главными достоинствами и
отличиями от других аппаратов являются: высокая надежность эксплуатации,
простота в применении и невысокая цена. Этот пистолет можно охарактеризовать,
как простой пневматический насос со шлангом и клапанами. И не отличается
какими-то особенными тонкостями, он - прост и доступен даже для
неподготовленного мастера.
Эффект Вентури
Закон Бернулли позволяет объяснить эффект Вентури: в узкой части трубы скорость
течения жидкости выше, а давление меньше, чем на участке трубы большего
диаметра, в результате чего наблюдается разница высот столбов жидкости 
; бо́льшая часть этого перепада давлений обусловлена изменением
скорости течения жидкости, и может быть вычислена по уравнению Бернулли.
Эффект Вентури заключается в падении давления, когда поток жидкости или газа
протекает через суженную часть трубы. Этот эффект назван в честь итальянского
физика Джовани Вентури (1746-1822).
Применение
Эффект Вентури наблюдается или используется в следующих
объектах:
· в гидроструйных насосах, в частности, в
танкерах для продуктов нефтяной и химической промышленности;
· в горелках, которые смешивают воздух и
горючие газы в гриле, газовой плите, горелке Бунзена и аэрографах;
· в трубках Вентури - сужающих элементах
расходомеров Вентури;
· в расходомерах Вентури;
· в водяных аспираторах эжекторного типа,
которые создают небольшие разряжения с использованием кинетической энергии
водопроводной воды;
· пульверизаторах (опрыскивателях) для
распыления краски, воды или ароматизации воздуха.
· карбюраторах, где эффект Вентури
используется для всасывания бензина во входной воздушный поток двигателя
внутреннего сгорания;
· в автоматизированных очистителях
плавательных бассейнов, которые используют давление воды для собирания осадка и
мусора;
· в кислородных масках для кислородной
терапии и др.
Форсунка
Типичная топливная электромеханическая форсунка в виде
электромагнитного клапана с тянущим приводом
Форсунка, инжектор - механический распылитель жидкости или
газа. Управляемый электромагнитный клапан.
Была изобретена Владимиром Григорьевичем Шуховым.
Конструкция
Наиболее важным элементом форсунки является сопло.
Как правило, форсунка состоит из одного, реже двух, каналов.
По первому на выход подается распыляемая жидкость, по второму жидкость, пар,
газ, который служит для распыления первой жидкости. Чистая, качественная
форсунка даёт конусообразный распыл, а факел получается ровный и непрерывный.
Основные характеристики
· динамический диапазон
работы и минимальная цикловая подача топлива
· время открытия и закрытия
(лаг) форсунки
· угол конуса распыливания
и дальнобойность факела топлива
· мелкость распыливания и
распределения топлива в факел
Виды форсунок
· электромагнитные
· пьезоэлектрические
· гидравлические
Эжектор
Эже́ктор - устройство, в
котором происходит передача кинетической энергии от одной среды, движущейся с
большей скоростью, к другой. Эжектор, работая по закону Бернулли, создаёт в
сужающемся сечении пониженное давление одной среды, что вызывает подсос в поток
другой среды, которая затем переносится и удаляется от места всасывания
энергией первой среды.
Эжекторы используются в струйных насосах, например
водоструйных, жидкостно-ртутных, паро-ртутных, паромасляных.
Тип струйного вакуумного насоса.
Виды эжекторов
· Паровой эжектор -
струйный аппарат для отсасывания газов из замкнутого пространства и поддержания
разрежения. Паровые эжекторы применяют в различных областях техники.
На основании всего вышеизложенного была составлена
сравнительная характеристика.
Сравнение технологий распыления
|
Параметры
|
Пневматическое распыление
|
Безвоздушное распыление
|
Комбинированное распыление
|
|
Качество результата
|
Отличное
|
Хорошее
|
Очень хорошее
|
|
Производительность, см3/мин
|
0-500
|
300+
|
100-800
|
|
Потери вещества на 100 см3 распыляемого
материала
|
60
|
40
|
22
|
|
Издержки обслуживания
|
100 высокие
|
66 средние
|
36 очень низкие
|
|
Регулировка ширины факела
|
есть
|
нет
|
есть
|
|
Расход сжатого воздуха, м3/час
|
12-25
|
-
|
3-5
|
|
Скорость потока вещества, м/с
|
7-10
|
1,2
|
0,7
|
|
Давление на выходе пистолета, бар
|
0,7-4
|
До 350
|
30-200
|
|
Потребление воздуха, м3/час
|
22-27
|
3-5
|
-
|
Список литературы
1. Безвоздушное
распыление [HTML] (http://ru.wikipedia.org/wiki/ Безвоздушное_распыление) (Дата
просмотра 02.05.2013)
2. Пневматическое
распыление [HTML] (http://ru.wikipedia.org/wiki/ Пневматическое _распыление) (Дата
просмотра 02.05.2013)
. Комбинированное
распыление [HTML] (http://ru.wikipedia.org/wiki/ Комбинированное _распыление)
(Дата просмотра 02.05.2013)
. Окрасочный
пистолет [HTML] (http://ru.wikipedia.org/wiki/ Окрасочный_пистолет) (Дата
просмотра 02.05.2013)
. Методы
распыления антикоррозионных (лакокрасочных) материалов [HTML]
(http://www.basis.kh.ua/equipment/metodi.html) (Дата просмотра 04.05.2013)
. Технология
нанесения жидких красок [PHP] (http://www.efs.zp.ua/technology.php) (Дата
просмотра 04.05.2013)
безвоздушный
окрашивание распыление вентури