Американский новатор сделал порошковые краски доступными к приме

Развитие ручных инструментов обычно идёт в направлении минитюаризации и автономизации. Чем легче и меньше в размерах инструмент, тем легче с ним работать долгое время, выполняя более точные движения. Чем выше степень его автономии, тем меньше степень неудобства в работе, вызванная соединительными шнурами, шлангами и т.д. Достаточно посмотреть на современные дрели и сравнить их с аналогичными инструментами 40-летней давности, чтобы увидеть разницу и понять направление их развития.

Инструмент для порошкового окрашивания изначально создавался в конце 50-х гг.прошлого века, как трибостатический. Лишь затем были созданы образцы электростатических пистолетов, называемых ещё корона, позволяющих производить порошковое окрашивание с большей производительностью.

В дальнейшем прогресс в развитии ручного оборудования для порошкового окрашивания сводился к более устойчивой и надёжной работе каскада высокого напряжения и подбору новых материалов для тех или иных узлов, некоторым изменениям их конфигураций и облегчению веса. Производились и более принципиальные изменения (безвоздушная подача краски и т.д.), но каждый раз не улучшавшие такой показатель, как автономность работы пистолета для порошковой окраски.

В 2004 г. в США Mark A. Robidoux подал патентную заявку на новый тип электростатического пистолета (подтверждена в 2006г.), которая в наши дни, конечно, не вызовет переворот в порошковом окрашивании, но расширит взгляд на возможности порошковой окраски наверняка. Надеемся, читатели найдут интересное для себя в описании оборудования, приведенное в заявке. Поскольку описанное в ней изобретение предоставляет новые возможности работы с порошковыми красками, переводящие их в ранг используемых в быту. Примечательно, что связаны эти возможности не с новинками в области химии красок, а с новаторским взглядом на окрасочное оборудование.

Основным отличием заявленного в патенте оборудования является наличие внутреннего вентилятора, позволяющего отказаться от внешнего источника сжатого воздуха и наличие быстросъёмного картриджа, заполненного порошковой краской.

При этом картридж с порошковой краской заменяет традиционные ёмкости для подачи краски – бункеры и колбы. Он позволяет быстро заменять краску в системе при смене цвета, позволяя избегать обычные для операторов неудобства, связанные с очисткой шлангов, соединяющих пистолет с бункером. По словам автора изобретения в описываемом устройстве процесс смены краски состоит из смены картриджа, протирки электрода и установки нового картриджа.

Внутренний источник воздуха в виде вентилятора, встроенного в систему подачи краски позволяет уйти от необходимости использования внешнего компрессора и также увеличивает, по мнению американского изобретателя, эффективность нанесения частиц краски. Вентилятор приводится в движение двигателем с переменной скоростью, которая регулируется курком, расположенным на рукоятке пистолета. Контроль скорости встроенного вентилятора должен позволить настраивать оптимальный поток воздуха и расход краски на окрашиваемое изделие за счёт одновременного контроля мощности заряда на электроде. Заряд частиц краски при работе с описываемым оборудованием предусмотрен при гораздо более низком напряжении, чем в большинстве обычных на сегодня образцах пистолетах корона (18кВ ─, 15 μА). Такое напряжение позволяет снизить риски при работе, связанные с возможным электрическим разрядом.

Автор рассматривает созданное им оборудование, как целостную систему, состоящую из нескольких компонентов. На Рис.1 показана вся окрасочная система 100 в предполагаемом виде с очертаниями пистолета, напоминающий ручную дрель. Система 100 состоит из пистолета 110, быстросъёмного картриджа 103, рукоятки пистолета 101, курка/включателя 102, основного корпуса 107, форсунки пистолета 104 и места для установки картиджа 105.

На Рис.2 показаны поперечный разрез окрасочной системы 100, дан обзор места установки картриджа 105, показаны в разрезе быстросъёмный картридж 103, внутренний вентилятор 106, электрода 202, передающие трубки 203 и 205 для подачи воздуха внутрь картриджа и транспортировки порошка из картриджа, а также форсунка 104, из которой заряженные частицы краски напыляются на заземлённую окрашиваемую деталь. Электрод в сборе 202 представлен токопроводящим стержнем 204, который представляет из себя кусок металла или провода, выполненного из нержавейки или подобного материала, помещённого в лажемент. Конец этого провода находится в форсунке 104 или слегка выдаётся из неё, как показано на рисунке. Таким образом, порошковый материал выдуваясь через форсунку 104 в процессе работы подвергается воздействию электрода 202, что обеспечит воздействие высокого напряжения на порошок, выходящий из форсунки 104.

На Рис.2 показан также кабель подключения 109 и соединённый с ним каскад 108, подающий постоянный ток на электрод 202. Автор изобретения считает, что возможно использовать различные уровни напряжения при нанесении порошковой краски. Однако он считает для получения хороших результатов оптимальным уровень 16 – 18 кВ, при котором достигается наилучший компромисс между функциональностью, безопасностью и комфортом. Разъём подключения электропитания 109 предназначен для получения низкого напряжения из сети через обычный трансформатор преобразующий 120 В ~ в 10 – 12 В ─ .

Картридж 103 содержит впускной канал 203, выпускной канал 205 и форсунку 104. Форсунка 104 имеет открытый конец для распыления заряженного порошка по направлению к окрашиваемому изделию. Посадочное место в основном корпусе для установки в нём картриджа выполняют из токонепроводящих материалов, например акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), полиэтилен и т.д.

На Рис.3 показан быстросъёмный картридж 103 в поперечном разрезе. Автор показывает крышку картриджа 103, снятую с корпуса (при необходимости заправить картридж 103). Его также можно заполнить, вставив воронку во впускную трубку 203, выходящую из крышки 103а. Быстросъёмный картридж может быть выполнен из ABS, акрилового или другого прозрачного композитного материала или жёсткого пластика. Выпускная трубка 205 включает в себя впускное отверстие 104а с одной стороны и выход 104b, в котором происходит ионизация порошковой краски электродом 202. Впускная трубка 203 и выходная трубка 205 расположены и сориентированы таким образом, чтобы избежать рассыпание порошка из пистолета 110 при работе, предусматривающей смену его положений под различными углами, на бок или вверх ногами.

Картридж для порошковой краски 103 состоит из двух частей, крышки 103а и корпуса 103b. Корпус 103b выполнен из прозрачного материала, который позволяет видеть цвет и количество порошка. После заполнения картриджа 103 краской его вставляют в пистолет 110. Корпус 103b и крышка картриджа 103а соединяются с помощью защёлок. Соединение внутреннего вентилятора 106 и быстросъёмного картриджа для порошковой краски 103 герметизировано с помощью шайбы 201.

На Рис.3а показана возможная конструкция защёлок, закрепляющих картридж на основном корпусе пистолета. Автор в патенте отдельно оговаривает и прочие возможности крепления крышки к корпусу. На Рис.3а также изображена щель в корпусе картриджа 103b в самой форсунке, обозначенной, как 104 b. Таким образом, как показано на Рис.2, электрод 202 может переходить в трубку 205, чтобы расположиться приблизительно в центре форсунки 104.

На Рис.4 показан внутренний вентилятор 106, встроенный в общую систему нанесения 100. Его лопасти вращает двигатель прямого тока 302 с переменной скоростью от 0 до ~15 000 об/мин. В созданном автором прототипе устройства хорошие результаты показал мотор 24В. Мотор и место его крепления обозначены на Рис.4 под номерами 302 и 303 соответственно. Скорость мотора и, соответственно, вентилятора регулируется курком 102, расположенном на рукоятке пистолета. Это, по мнению опытных маляров, повышает эффективность работы пистолета за счёт регулировки подачи краски в процессе работы.

Как видно из схемы, воздух затягивается в задней части пистолета 110 с помощью лопастей вентилятора 301, покрытых акрилонитрил-бутадиен-стиролом (ABS) или полифенилин сульфидом (PPS) со скоростью примерно 0,5 – 0,75 куб.фут/мин (14,16 – 21,24 л/мин). Особо ценно, по мнению автора, то, что встроенный источник сжатого воздуха, представленный вентилятором 106 можно заменить альтернативным источником воздуха для псевдоожижения порошка. Небольшой компрессор или ресивер со сжатым воздухом могут заменить вентилятор 106.

Сжатый воздух от внутреннего вентилятора 106 течёт по внутреннему воздуховоду 203 через сменяемый картридж 103, где захватывает частицы краски и проносит их через ионизированное пространство с электродом 202 и распыляет заряженную порошковую краску через форсунку 104b на окрашиваемое изделие. Как можно увидеть на рис.2, поток воздуха начинается у выхода из вентилятора (более крупно показано на рис.4), через воронкообразную трубку, проходит через манжету 201 и выходит из трубки 203, напоминающую дымоход, в картридж 103,

Полностью путь потока воздуха при работе описываемого оборудования показан на Рис.2. Система запитана от сети 120В~ через заземлённый понижающий трансформатор со 120В до 24В ─ при силе тока 1А через кабельный шнур длиной 12-16 футов, подсоединённый к корпусу пистолета 110. Ток 24В─, 1А затем направляется на переменный риггерный переключатель 102 (используя подходящее низкое напряжение), который подаёт 24В─ на каскад высокого напряжения и 24В─, 0,5 А на двигатель вентилятора 302. Повышающий каскад 108 конвертирует напряжение с 24В─ до 18кВ─ при силе тока 15 μА на электрод 202. Высокое напряжение подведено на конец электрода в форсунке 104 токопроводящим прутом 204. (Полагаю, что в этом месте автор изобретения допустил ошибку, указав 24 В вместо 12В)

На Рис.2 прут 204 показан проходящим через корпус 107, далее он соединяется с электропитанием 108 в корпусе пистолета 110 (соединение не показано на схеме). Важна предусмотренная конструкцией во избежание потерь заряда.

При включении курка-переключателя 102, подаётся напряжение от курка на каскад 108, а внутренний вентилятор 106 создаёт поток сжатого воздуха в трубе 203. Поток воздуха увлекает за собой краску из картриджа 103 в выпускную трубку 205. Частицы краски проходят через выход 205, через ионизирующее поле, генерируемое электродом 202 и выпускаются через форсунку 104b на окрашиваемую деталь. Электрод выполнен из нержавейки 304 или 316 диаметром 0,093 дюйма.

Высокое напряжение достигает электрода 202, проходит через него и ионизирует воздух с кончика электрода благодаря эффекту короны, которая во включенном состоянии заряжает частицы краски, которые проходят через это поле. Заряженные частицы краски выпускаются через форсунку 104 и напыляются на заземлённую окрашиваемую деталь. Окрашиваемая деталь должна быть традиционно заземлена. Заземляющий разъём обычно проходит через корпус 120В трансформатора к рабочей детали и подаёт на неё потенциал заземления или нейтральный потенциал соответствующий заряду частиц, распыляемых из форсунки во время работы пистолета. Трансформатор, используемый в описываемом изобретении, работает от обычного источника переменного тока и запитывает всю систему током 24В~ через соединительный шнур.

Автор изобретения рекомендует использовать заземление из сети переменного тока, снабжённое трансформатором, подсоединив его от заземления сети непосредственно на деталь с помощью пружинного зажима или подобного соединения. Поскольку на заземление проходит очень слабый ток, то и подойдёт любой проводник, даже от измерительных приборов. При отсутствии заземления возможно подключать его от окрасочного оборудования на подвеску окрашиваемой детали. Благодаря хорошему заземлению поддерживается большая разница потенциалов между заряженными частицами псевдоожиженной краски и окрашиваемой деталью. И таким образом обеспечивается лучшее и более равномерное прилипание частиц на окрашиваемую поверхность. Заряженные частицы активно обволакивают окрашиваемую деталь и образуют её равномерное равномерное покрытие.

Компания Alsa Corporation (USA) успешно воплотила описываемый патент в серийном производстве и демонстрирует его своим покупателям. Читатели также могут найти указанное оборудование и на ebay.com в исполнении Craftsman Wai. Будем ждать расширения сфер применения порошковых красок, связанного с использованием нового оборудования.

Автор статьи:

Чабан Владимир
Региональный менеджер ООО «Одри»

Новости

2017-07-07 13:58:00

Опубликована статья "Изменения цен на порошковые краски

В разделе "Полезные статьи", опубликована новая статья "Изменения цен на порошковые краски . Тенденции 2017гг.".

>>

2017-06-07 14:09:00

Новая линия автоматической покраски

В мае 2017 г. в г. Черкассы

>>

2017-04-11 09:32:00

Посещение Турецкого завода «Strong».

В феврале 2017 года сотрудники ООО «Фирма «ОДРИ» побывали на Турецком заводе «Strong».

>>

Наши партнёры