劉煌萍， 陳錫貴， 劉靜安

（1.廣鋁集團有限公司，廣東 510450；2.中山市力恒機電有限公司，中山 528400；3.西南鋁業(yè)（集團）有限責任公司，重慶 401326）

高效鋁型材粉末噴涂的快速換粉裝置

劉煌萍1， 陳錫貴2， 劉靜安3

（1.廣鋁集團有限公司，廣東 510450；2.中山市力恒機電有限公司，中山 528400；3.西南鋁業(yè)（集團）有限責任公司，重慶 401326）

簡要介紹了快速換粉系統(tǒng)中各個裝置的基本技術要求，以及各個裝置對提高上粉率和生產效率的功能和作用。通過對舊的臥式線噴房改造，并對改造前后的效果進行了對比，證明改造后的快速換粉裝置是一種低成本的高效生產裝備。

大旋風回收機；鋁型材；粉末噴涂；均流翻板；蠕動泵；自動清理氣流刀；快速換粉供粉中心

0 前言

隨著鋁型材產品在房屋改造、個性化裝修、家裝門窗等領域的推廣應用，多顏色、多品種、小批量的噴涂訂單逐步增多，傳統(tǒng)的噴涂生產線已經不能適應市場形勢發(fā)展的需求，換粉慢、清理困難的噴涂設備僅能夠在大批量生產單調顏色的產品時使用。因此，研發(fā)出快速換粉功能的粉房對鋁型材表面處理具有重要意義[1]。

鋁型材噴涂粉房是指半封閉、具有良好負壓通風不外逸粉末、并能有效地將粉末涂上的粉末導入回收裝置，是一種專門用于粉末靜電噴涂的室體和循環(huán)結構。在鋁型材的噴涂的粉末回收作業(yè)中，很少單獨使用一種回收裝置，而是采用兩種以上回收裝置組合的復合方式才能相互取長補短，得到滿意的結果[2]。

所改造的鋁型材粉末噴涂的快速換粉裝置由快速換粉粉房、高效的大旋風回收機、二級粉末回收裝置、快速換粉供粉中心等組成。噴房的總體立面布置如圖1所示。

圖1 噴房總體立面布置圖

噴房的總體平面布置如圖2所示。

圖2 噴房總體平面布置圖

1 換粉裝置各部位的功能

1.1 快速換粉粉房

快速換粉粉房一般都采用干室，在設計和材料選擇和制造方面應具備下列功能：（1）涂料粉塵不應向噴粉室各開口處向外逃逸；（2）涂料粉塵不應落在作業(yè)人員和噴槍上，手補位相對的話，不會吹到對面；（3）噴粉室內的氣流應分布合理，能攜帶粉末及時定向流動，避免產生紊流。氣流不應損傷涂著效率；（4）應從噴粉室的構造上，保證多余的粉末涂料不殘留在噴粉室內，多余的粉末馬上被系統(tǒng)回收到供粉中心，重新使用；（5）噴粉房采用特殊的抗靜電工程塑料板制造，不易吸附粉末，可保證盡可能少的吸附和較高的型材上粉率，清理換色也非常容易快捷；（6）底部回收可采用“均流翻板式”單通道設計。配置先進自動清理氣流刀，加上翻板式平面清理系統(tǒng)，下向氣流控制技術，達到最少的粉末滯留效果以及最快的噴房清理速度；（7）全行程循環(huán)式升降機在工作中，避免了電動機在換向時的剎車時間（舊的往復式升降機每一次換向都要停頓約0.6s），保證了高效運行的穩(wěn)定性和不會積粉[3]。

1.2 高效的大旋風回收機

旋風回收機是利用旋轉的含塵氣體所產生的離心力，將粉末從空氣中分離出來的氣固分離凈化設備，其特點是結構簡單，對于粒徑10μm以上的粉末具有較高的回收效率，操作簡易，維護方便。

傳統(tǒng)的旋風回收機對于5～10μm以下的細粉末，尤其是密度小的細粉末，回收效率較低，所以，旋風回收機多用于多級回收系統(tǒng)的第一級處理。

旋風回收機里面為空心構造。含粉氣體從上部進氣口以較高的速度（一般為12～25 m/s）沿外圓筒的切線方向進入時，氣流將由直線運動變?yōu)閳A周運動，并向上、向下流動，向上的氣流被頂蓋阻擋返回，向下的氣流在內外圓筒間的筒體部位和錐體部位做自上而下的螺旋線運動（稱為外旋流）。含粉塵氣體在旋轉過程中產生很大的離心力，由于粉塵的慣性比空氣大很多倍，因此將密度大于氣體的粉塵甩向器壁，粉塵一旦與器壁接觸后便失去慣性力而靠入口速度的動能和向下的重力沿壁面下落，與氣體分離開，經錐體排入蠕動泵內。旋轉下降的外旋流在圓錐部分運動時隨圓錐體形的收縮而向中心靠攏，當外旋氣流達到錐體下部某一位置時便以同樣的旋轉方向從中部形成，一股由下轉向上的螺旋線運動(稱為內旋流)，并經內圓筒向外排出。一部分未被收集的粉塵也由此逃失。

旋風機的回收效率取決于粉塵獲得的離心力大小。旋風機內粉塵獲得的離心力可按下列物理方程求得∶

式中：F為粉塵粒子獲得的離心力，N；ω為粉塵粒子繞旋風機軸線旋轉的角速度(即旋轉角速度)，rad/s；R為粉塵粒子與旋風機軸線的距離(即旋轉半徑)，m；m為粉塵粒子質量，kg；d為粉塵粒子直徑，m；p為粉塵粒子真密度，kg/m3；u為粉塵粒子的切線速度，m/s。

由該式可知，若旋風機入口的氣體速度一定時，旋轉半徑或旋風機筒體直徑越小，粉塵真密度和尺寸越大，則粉塵所獲得的離心力便越大；若粉塵粒子直徑及真密度一定時，旋風機進口氣體速度越大，則粉塵所獲得的離心力也越大。

高效大旋風粉末裝置通過精確的計算，單次分離效率最高可達98%。不同直徑的粉末粒子的旋風回收效率比較見表1。

表1 旋風機回收效率比較

大旋風錐部底端加裝有蠕動泵。最好以兩個蠕動泵來進行配置，使大旋風內部形成一個密閉空間，可以有效將回收粉末運送給供粉中心，又不會漏風漏氣?；厥蘸蟮姆勰┘皶r有效地與新粉進行配比混合，從而提高了粉末使用率，達到了節(jié)約效果。

1.3 二級粉末回收裝置

二級回收裝置運作時，含塵氣體從裝置進風口進入過濾器，并通過濾芯，粉塵被隔離并積累在濾芯外表面，而潔凈空氣則通過濾芯中心進入干凈空氣室，最后經過濾芯上面的出風口排出。在清潔濾芯時，脈沖控制器激勵電磁閥操縱在壓縮空氣噴管上的薄膜閥，高壓的壓縮空氣通過噴管噴出，像一股沖擊波，除去濾芯外的粉塵。粉塵則落入集粉箱中。

二級粉末回收裝置的要求是：（1）粉末回收效率一般不應小于95%；（2）應配套采用有效的清粉和輸粉裝置；（3）高效回收裝置所采用的濾芯材料，應采用不易產生靜電、堵塞和吸潮的材料，過濾器的過濾效率達到99%以上，覆膜濾芯可捕捉0.3μm以上的粉塵，經過濾后的氣體成為潔凈空氣，可直接在廠房內循環(huán)；（4）占地面積小，噪音小，如風機噪音大于80dB(A)，應設置風機隔音室；（5）回收裝置處理風量能力應滿足與其連接的噴涂噴房和供粉中心排風量的要求[3]。

1.4 快速換粉供粉中心

供粉中心是實現(xiàn)快速換色的關鍵設備。

作為噴涂系統(tǒng)的核心部件，供粉中心除了能將粉末連續(xù)、均勻、定量地供給噴槍，還能夠使粉末的換色更加方便迅速，同時噴槍及管路能夠自動清理[4]。

1.4.1 供粉中心的組成

供粉中心主體通常由1.5mm、2.0mm的噴涂鋼板制作，分為以下幾部份：（1）氣動流化及振動復合式供粉桶；（2）自動升降式吸粉管及粉泵；（3）反吹式快速粉管清理裝置；（4）風機及濾芯清理裝置； （5）回收粉震動篩。

1.4.2 供粉中心的快速清理作用

在換色清理時，中心提供強力脈沖氣流，快速有效地自動清理自吸粉管、粉泵、噴槍內管及粉管。所以說，供粉中心是快速換色系統(tǒng)中的一個集成部件。

（1）反吹式粉管快速清理裝置：當噴涂工作結束，需更換新的粉末時，必須對積存于吸粉管輸粉管、粉泵中的粉末清理干凈。此時移開供粉桶，吸粉管及粉泵開始下降，并將吸粉管頭部插入反吹孔座，利用反吹壓縮空氣將原粉末供應系統(tǒng)中清理干凈，并保證清理時間短，干凈徹底。

（2）風機及濾芯清理系統(tǒng)：供粉中心工作時，由于流化作用及回收系統(tǒng)返回的粉末均會引起一些粉末浮于空氣中，造成環(huán)境污染現(xiàn)象，內置的負壓裝置則會利用回收風機產生的風力，將粉末吸引到風管再到大旋風分離，保證操作環(huán)境的潔凈。

2 使用效果

2016年2月份開始對舊的噴涂裝置進行了改造，其中噴槍仍然用回原有配置的噴槍。隨后進行了調試和試生產，3月份開始正式投入生產，該生產線生產的型材多為小單多換色的產品。統(tǒng)計3、4、5三個月的生產數(shù)據(jù)，并調出2015年同期的生產數(shù)據(jù)，進行對比，效果見表2。

表2 改造前后效果對比表

從表中可以看出，通過對舊的臥式線噴房改造，班產能有一定的提高，粉耗降低4.1kg/t，換粉時間縮短了10min，廢粉率降低至3.65%，以上可以證明改造后的快速換粉裝置是一種低成本的高效的生產裝備。

3 小結

改造后的新型鋁型材靜電噴涂裝置，經多次試驗和大批量生產實踐證明，是一種低成本的高效快速換粉系統(tǒng)，值得推廣應用。

[1] 吳錫坤.鋁型材加工實用技術手冊[M]. 長沙：中南大學出版社，2006

[2] 肖亞慶，謝水生，劉靜安，等.鋁加工技術實用手冊[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2012

[3] 朱祖芳.建筑鋁型材的靜電粉末噴涂進展[J]. 材料保護，1995（2）33

[4] 王祝堂，田榮璋. 鋁合金及其加工手冊[M]. 長沙：中南大學出版社，2005

Rapid Exchange Powder Device for Efficient Powder Spraying for Aluminum Profile

LIU Huang-ping1, CHEN Xi-gui2, LIU Jing-an3
(1.Guanglv Group Co.,Ltd., Company,Guangdong 510450；2. Zhongshan Liheng Electromechanical Company Zhongshan 528400; 3. Southwest Aluminum (Group) Co.,Ltd., Chongqing 401326, China)

Basic technical requirement, function and effect of various device for rapid exchange powder system are introduced. The results show reformed rapid exchange device is a production device with low cost and high efficiency.

efficient cyclone recycling machine; aluminum powder spraying; flow flap; peristaltic pump; automatic cleaning air knife; powder supply center for quick exchange powder

TG174.442+.3

B

1005-4898（2017）01-0027-04

10.3969/j.issn.1005-4898.2017.01.05

劉煌萍（1963-），男，江西萍鄉(xiāng)人，高級工程師。

2016-10-08