金瑩*，鹿樂民，康選林

（1.咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712046；2.西安三化機(jī)電科技有限公司，陜西 咸陽 712000）

噴漆循環(huán)水處理設(shè)備的設(shè)計(jì)

金瑩1,*，鹿樂民1，康選林2

（1.咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712046；2.西安三化機(jī)電科技有限公司，陜西 咸陽 712000）

設(shè)計(jì)了一種小型噴漆循環(huán)水處理設(shè)備，詳細(xì)介紹了水處理工藝的優(yōu)化及設(shè)備各組成部分的結(jié)構(gòu)、功能、原理和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。該設(shè)備已成功應(yīng)用在車橋噴漆線上，其占地面積小，安裝靈活，使用方便，無需對(duì)原噴漆線做較大改動(dòng)，非常適合于改造項(xiàng)目。

汽車；噴漆；生產(chǎn)線；循環(huán)水；處理；設(shè)備

汽車車橋殼體表面噴漆是汽車制造的重要工序，一般采用水簾濕式噴漆法。該法將水池的循環(huán)水加壓霧化，用于吸收和稀釋油漆漆霧，以減少噴漆作業(yè)對(duì)地面和空間的污染。當(dāng)車橋殼體通過懸掛線輸送到噴漆循環(huán)水池上方、循環(huán)水簾之前時(shí)，噴射在殼體上過量的油漆會(huì)流入水池，而工件外的油漆漆霧被水簾吸收后，也會(huì)回流到水池中。循環(huán)水經(jīng)過反復(fù)使用，油漆量就會(huì)不斷增加，水的雜質(zhì)就會(huì)超標(biāo)，變成噴漆廢水，需要排放及更換[1-3]。

噴漆廢水中含有大量合成樹脂等顆粒，直接排放會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。為了延長循環(huán)水的使用周期，應(yīng)在其中添加化學(xué)藥劑，并采用專用的設(shè)備將漆渣不斷地分離出來，控制水質(zhì)在良好的范圍內(nèi)，減少換水次數(shù)和新水添加量。國內(nèi)新建涂裝線較多地采用大型循環(huán)水處理設(shè)備，投資巨大，維護(hù)成本高昂，工藝復(fù)雜，占地面積大，不適合于改造項(xiàng)目[4-5]。筆者所在團(tuán)隊(duì)根據(jù)陜汽集團(tuán)等企業(yè)車橋噴漆循環(huán)水處理改造項(xiàng)目需要，通過對(duì)涂裝線多年的研究與實(shí)踐，研制出經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型噴漆循環(huán)水處理配套設(shè)備，特別適用于原噴漆循環(huán)水系統(tǒng)沒有水處理設(shè)備的項(xiàng)目改造。

1 藥劑的添加與循環(huán)水處理工藝

在噴漆涂裝線上添加循環(huán)水處理設(shè)備前，應(yīng)首先確定循環(huán)水添加藥劑的品種，優(yōu)化循環(huán)水處理工藝。加入水處理藥劑可分解和聚集循環(huán)水中的油漆顆粒，提高漆霧捕集效率，防止漆霧顆粒粘附在設(shè)備管道及泵體內(nèi)部，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。目前常用的水處理藥劑有漆霧凝聚劑、pH調(diào)節(jié)劑、消泡劑、殺菌劑、消黏劑等[6]，其中漆霧凝聚劑的綜合水處理功能較好，使用最普遍。它是一種環(huán)保型造渣凈水劑，一般分為A、B雙組分：A劑用來破黏，消除過噴漆水中油漆的黏性，并形成分散的小顆粒；B劑凝聚，將破黏后的細(xì)顆粒絮凝成多孔的可懸浮大絮團(tuán)，漂浮在水面上，便于人工定期打撈或使用設(shè)備除渣。

一般噴漆循環(huán)水處理工藝主要包括：噴漆水幕、循環(huán)水池、循環(huán)水泵、加藥箱、加藥泵、除渣設(shè)備、工藝管路等節(jié)點(diǎn)。藥劑的添加位置、添加量直接影響著處理效果。隨意添加水處理藥劑，不僅會(huì)造成浪費(fèi)，而且難以保證循環(huán)水捕集漆霧的效率。因此，在配備循環(huán)水處理設(shè)備前應(yīng)根據(jù)處理效果要求和設(shè)備特點(diǎn)對(duì)原工藝流程進(jìn)行優(yōu)化。使用本文設(shè)備對(duì)應(yīng)的循環(huán)水處理工藝如圖1所示。

2 循環(huán)水處理設(shè)備的設(shè)計(jì)

本文所述設(shè)備包括藥劑添加裝置、刮板除渣機(jī)、濾水運(yùn)渣小車、雙螺旋濾水?dāng)D壓機(jī)等。

2. 1 刮板除渣機(jī)

刮板除渣機(jī)的功能是對(duì)噴漆循環(huán)水進(jìn)行水渣分離。其結(jié)構(gòu)包括水箱、刮板機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、水位調(diào)節(jié)板、出渣斜板、循環(huán)水管路等，如圖2所示。循環(huán)水通過循環(huán)水泵輸送到水槽，此時(shí)大部分油漆浮渣漂浮在其表面，通過刮板機(jī)構(gòu)收集并除掉浮渣，而比重較大的顆粒沉積在底部，需定期進(jìn)行排水清理。

圖1 噴漆循環(huán)水處理工藝Figure 1 Process for treating recirculated water in paint spraying

圖2 刮板除渣機(jī)的結(jié)構(gòu)Figure 2 Structure of scraper for slag removal

其在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下問題：

(1) 水箱應(yīng)有足夠的深度、寬度和長度，以保證漆渣有相當(dāng)?shù)某恋頃r(shí)間和漂浮面積。噴漆工作量越大，水箱容積應(yīng)越大。如從經(jīng)濟(jì)性和設(shè)備占地面積考慮需適當(dāng)減小水箱，其最小深度也不應(yīng)低于1 000 mm，寬度不小于900 mm，長度不短于1 400 mm。

(2) 應(yīng)精確計(jì)算刮板運(yùn)動(dòng)軌跡以保證不留浮渣死角。在刮板的入水端應(yīng)設(shè)置圓弧引導(dǎo)板。為防止浮渣在刮運(yùn)時(shí)溢出，一般刮板在水面之上的高度在150 mm左右，水下30 mm左右。

(3) 根據(jù)循環(huán)水中浮渣量來確定刮板的運(yùn)行速率和方式。一般工況下刮板的運(yùn)行速率為3 ～ 6 m/min，運(yùn)轉(zhuǎn)3圈、停轉(zhuǎn)8 min左右即可滿足除渣要求。

(4) 箱體出渣處應(yīng)設(shè)計(jì)成斜坡面，斜面長度約為450 mm，角度12.5°。當(dāng)刮板運(yùn)行到斜面長度的2/3處時(shí)停留1 min，讓聚集的浮渣泄水后再出渣，以減少水分含量。

(5) 漆渣懸浮物的數(shù)量與噴漆生產(chǎn)量相關(guān)。為適應(yīng)除渣量的變化，刮板的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)變頻可調(diào)，最大調(diào)速范圍為1 ～ 15 m/min。

2. 2 濾水運(yùn)渣小車

濾水運(yùn)渣小車除了具有收集、運(yùn)送油漆浮渣的功能外，還可過濾漆渣中的水分。停放在刮板除渣機(jī)出渣口的小車收集漆渣后靜置一定時(shí)間，使浮渣中大部分的水分被過濾掉，以便漆渣的儲(chǔ)運(yùn)和最終處理。小車采用全不銹鋼材質(zhì)，設(shè)計(jì)成三立面網(wǎng)狀板和底板傾斜的形式(如圖3所示)，其濾水速度快，除渣效果好，裝卸以及運(yùn)送漆渣方便。

2. 3 雙螺旋濾水?dāng)D壓機(jī)

漆渣中的水分含量較多，只靠小車靜置來過濾需要較長時(shí)間，使用雙螺旋濾水?dāng)D壓機(jī)可快速除去水分。該機(jī)主要由輸送螺旋、濾水?dāng)D壓螺旋、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、出渣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、減速電機(jī)等組成，如圖4所示。上部的輸送螺旋用于輸送漆渣和初步過濾水分，下部的濾水?dāng)D壓螺旋機(jī)構(gòu)用于水分的進(jìn)一步過濾和壓縮，最終使漆渣接近固體狀態(tài)。它的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)是：

(1) 合理選擇各級(jí)螺旋絞龍的轉(zhuǎn)速、螺旋節(jié)距和絞龍直徑，一般下部螺旋轉(zhuǎn)速為上部螺旋轉(zhuǎn)速的1.1 ～ 1.3倍，螺旋直徑大于100 mm。

(2) 設(shè)置合理的螺旋壓縮比，通常為0.5 ～ 1.2。

圖3 濾水運(yùn)渣小車Figure 3 Cart used for water filtration and waste paint delivery

圖4 雙螺旋濾水?dāng)D壓機(jī)Figure 4 Double screw extruder for water filtration

(3) 螺旋絞龍段的濾網(wǎng)孔徑大小應(yīng)適當(dāng)。網(wǎng)口過小會(huì)出現(xiàn)堵塞而不出水，過大則漆渣會(huì)隨水排出。

(4) 出渣調(diào)節(jié)彈簧的彈力大小對(duì)出渣含水量的影響較大，其應(yīng)與螺旋的推力相平衡，設(shè)計(jì)計(jì)算后要經(jīng)過調(diào)試以最終確定。

2. 4 加藥裝置

采用加藥裝置在循環(huán)水管路中定時(shí)、定量地添加藥劑。它包括儲(chǔ)藥桶(2個(gè))、計(jì)量泵(2個(gè))、加藥管路、自動(dòng)控制器等。藥劑選用西安三化研制的SHA/SHB漆霧凝聚劑，采用計(jì)量泵自動(dòng)加藥。SHA藥劑的添加位置在循環(huán)水泵前，用于漆霧的破黏；SHB藥劑的添加位置在循環(huán)水泵之后，用于漆霧的凝聚。加藥之后設(shè)有混合器，以便2種藥劑與循環(huán)水充分混合。為了外形美觀，將加藥裝置做成箱體型，藥箱、計(jì)量泵、控制器等元件全部集成在箱體內(nèi)，相關(guān)指示燈和儀表布局在箱體面板上。由于噴漆循環(huán)水具有一定的腐蝕性，循環(huán)水泵、計(jì)量泵、水泵、管件等應(yīng)選用不銹鋼或PVC等塑料材質(zhì)，儲(chǔ)藥桶一般選用PE材質(zhì)較好[7]。

2. 5 設(shè)備的控制與聯(lián)鎖

噴漆循環(huán)水處理設(shè)備設(shè)計(jì)為全自動(dòng)定量添加藥劑及分離收集漆渣，可與噴漆生產(chǎn)線聯(lián)動(dòng)或單獨(dú)運(yùn)行。

(1) 在涂裝線輸送鏈的前端設(shè)置工件計(jì)數(shù)器，有工件生產(chǎn)時(shí)才自動(dòng)開啟加藥計(jì)量泵，并根據(jù)工件數(shù)量定量添加藥劑。

(2) 當(dāng)輸送鏈空轉(zhuǎn)(無工件)時(shí)，加藥計(jì)量泵停止。

(3) 輸送鏈運(yùn)行則循環(huán)水泵啟動(dòng)，輸送鏈停止則循環(huán)水泵停止。

(4) 循環(huán)水泵啟動(dòng)后，刮板除渣機(jī)立即運(yùn)轉(zhuǎn)，循環(huán)水泵停轉(zhuǎn)則刮板除渣機(jī)停轉(zhuǎn)[8]。

3 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的小型噴漆循環(huán)水處理配套設(shè)備于2014年試制成功后，在陜汽集團(tuán)汽車后橋噴漆涂裝線進(jìn)行投產(chǎn)，取得了良好的效果：原來每周要更換一次循環(huán)水，現(xiàn)在幾個(gè)月才換一次；循環(huán)水的潔凈度大大提高；以往水槽暫存浮渣現(xiàn)象消失；循環(huán)水泵的故障率大大減小。2015年該設(shè)備被推廣到該廠其他涂裝線，增加了5套，效果得到了用戶的肯定。生產(chǎn)實(shí)踐證明，小型噴漆循環(huán)水處理設(shè)備具有良好的水處理效果，安裝靈活、使用方便，無需對(duì)原噴漆涂裝線作較大改動(dòng)，非常適合于車橋噴漆循環(huán)水生產(chǎn)線改造項(xiàng)目。

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[8] 康選林. 噴漆循環(huán)水處理機(jī)操作使用說明書[Z]. 西安: 西安三化機(jī)電科技有限公司, 2016.

[ 編輯：杜娟娟 ]

Design of treatment equipment for recirculated water in paint spraying //

JIN Ying*, LU Le-min, KANG Xuan-lin

A small-sized equipment for treating recirculated water in paint spraying was designed. The optimization of water treatment process and the structure, function, principle and design key points of some parts of the equipment were introduced, This equipment has been applied to the production line for paint spraying of axle successfully, and is suitable for reconstruction due to its small area of occupation, flexible installation, easy use and little modification to original painting line.

automobile; paint spraying; production line; recirculated water; treatment; equipment

Xianyang Vocational and Technical College, Xianyang 712046, China

B

1004 – 227X (2017) 10 – 0545 – 03

10.19289/j.1004-227x.2017.10.010

2016–07–28

2016–09–29

咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究基金項(xiàng)目；汽車后橋噴漆循環(huán)水處理設(shè)備的研究與設(shè)計(jì)（2016KYB03）。

金瑩（1974–），男，陜西商洛人，碩士，副教授，主要研究方向機(jī)械制造技術(shù)及機(jī)械CAD/CAM。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) 372747813@qq.com。