粉末输送是喷涂系统中至关重要的环节,选择并维护好合适的粉末输送设备成为喷粉系统能否正常连续运转的关键因素之一[1]。目前气力输送是实现喷涂粉末输送的唯一方式,以物料的运动状态来划分,气力输送可分为稀相输送和密相输送。静电喷涂粉末自身的特性决定了它不仅能实现稀相输送,也能实现密相输送[2]。现阶段对气力输送的研究和介绍多集中在理论模型建立和大宗远距离物料的输送设备上[3-4],而静电喷涂系统中输送距离20 m以内、输送量在5 kg/min以内的粉末输送设备鲜见报道。
静电喷涂系统中粉末输送设备主要用来完成供给喷枪喷涂和粉末添加两方面功能。本文根据这两种不同的功能进行分类,逐一介绍和分析。
1 重庆粉末喷涂供给喷枪喷涂的粉末输送设备
喷枪喷涂对输送粉末设备要求较高,不仅要求输送的粉末均匀,在粉管内无明显气固分离现象,而且要求粉末流速和气固比应尽可能低。目前用于喷枪喷涂的粉末输送设备样式繁多,但根据其原理归纳起来可分为两种──文丘里粉泵和DDF泵(Digital Density Feeding,即数字化高密度粉末输送泵)。
1. 1 文丘里粉泵
如图1所示,输送空气从主入口流入粉泵内腔后,内腔中会形成真空环境。真空使得粉桶内被流化的粉末通过吸入管自动流到粉泵里面,形成气体和粉末的混合体。粉泵内的传输空气通过粉管把气体和粉末混合体传输到喷枪。
文丘里粉泵的出粉量主要取决于输送空气压力,辅助空气压力,粉管的直径,粉末的质量,粉管的长度,喷枪和粉泵位置的高度差,喷嘴的类型,以及文丘里管的形状。
根据气体传输原理,粉末在一定直径的管路中某一特定速度下传输效果最佳[5]。例如内径10 mm的粉管,大约3.5 m3/h;内径11 mm的粉管,大约4.5 m3/h;内径12 mm的粉管,大约5.5 m3/h。如果粉管内总气量低于最优值,那么粉末传输可能变得不稳定,产生吐粉现象。为避免这一现象,粉管内需加入补偿空气,以保证粉管内总气量(即主、辅进气的总和)处于最优值左右。其实外部供气量是足够的,只是粉泵的主进气或辅进气的开口稍小,需要闭环调节。这就需要喷枪控制器能实现自动闭环流量控制,以保证总气量的恒定。
表1为不同状况下粉泵的出粉量(表中所有数据为参考值,不同环境、不同磨损状况、不同粉末类型都会使表中数据发生变化)。通过对比分析可以得出:当其他外界条件一致时,粉管越长或粉泵出口处阻力(其影响因素包括:粉管长度、口径,内壁光滑度、弯曲程度,粉末、粉泵质量和喷枪形式,实际工况中以出粉量来表征)越大,粉泵的出粉量越小。外部条件及总气量(在粉管口径一定的条件下要保持恒定)一定的情况下,在一定范围内主进气越大,出粉量越大,粉管内流速越慢;辅进气越大,出粉量越小,粉管内气体流速越快。文丘里式粉泵输送管道内固气比一般小于3,属于稀相输送。为减少输粉过程中管道内的堵塞,气体的流速需大于粉末的沉降速度[6](一般文丘里喷粉泵的出口气体流速为10 ~ 15 m/s)。由于输送功率与气体流速的平方成正比,输送物料和输送管道的摩擦损失与输送速度的2 ~ 3次方成正比[7],因此在实际工况中如需增大喷枪出粉量,可采用增大主进气、减少粉管长度、减少粉管折弯、采用阻力较小的喷枪等措施,并尽可能降低输送速度,提高固气比。http://www.cqlvtu.cn