Dopremanje praha i prenos praha Izdanje 07/02
SADRŽAJ 1. Čemu služi dopremanje i prenos praha?... 3 2. Mehaničke osobine praha... 5 3. Zahtevi prema sistemima za dopremanje praha... 5 3.1. Precizno dopremanje...5 3.2. Sistemi preciznog dopremanja praha...6 3.3. Injektor za doziranje praha sa pravilnim kolom...7 3.4. Sistem doziranja praha...8 3.5. Poreñenje preciznih prenosnika praha...10 3.6. Injektor velikog protoka...10 3.7. Potisni prenos...11 3.8. Poreñenje sistema masovnog prenosa...12 4. Separacija mešavine praha i vazduha... 13 4.1. Mono-ciklon...13 4.2. Multi-ciklon...14 4.3. Pločasti filter...15 4.4. Patronski filter (cartridge)...16 4.5. Poreñenje separacije ciklonom i filterom...16 5. Priprema praha... 17 5.1. Vibraciono sito...17 5.2. Mono-ciklon sa ugrañenim vibracionim sitom...18 5.4. Oscilujuće sito...19 5.5. Ultrazvučno sito...20 6. Priprema praha u kontejnerima... 22 6.1 Mešači...22 6.2. Fluidizirajući kontejner...23 6.3. Kontejner sa kombinacijom fluidizacije i vibracije...24 Dopremanje praha i prenos praha
1. Čemu služi dopremanje i prenos praha? U sistemu za nanošenje praha, prah mora biti prebačen sa jednog mesta na drugo uzimajući u obzir specifične karakteristike i bezbednosna pravila. Najpoznatije prebacivanje je prenos praha iz kontejnera do pištolja. Kod automatskih sistema se prah prebacuje iz kontejnera sa svežim prahom do privremenog kontejnera odakle se prebacuje do pištolja. Prah koji se ne nanese na radni predmet, prikuplja se u kabini i prebacuje nazad do privremenog kontejnera. Tako je prah stalno u pokretu. Osobine praha ne smeju biti promenjene prebacivanjem tj. prebacivanje treba da bude takvo da očuva osobine praha. Kruženje praha u MagicPlus sistemu za brzu promenu boje 1 Kabina 5 Filter 2 Separatorski ciklon 5.2 Kontejner za otpad 3 Sito za prah 8 Centar za prah 4 Prenos guste faze 9 Automatski pištolji Dopremanje praha i prenos praha 3
Šema toka praha 1 Precizno dopremanje iz kontejnera sa prahom do pištolja 2 Masovno dopremanje iz kontejnera sa svežim prahom 3 Masovno dopremanje iz kontejnera ciklona do kontejnera sa prahom 4 Masovno dopremanje iz fluidnog kanala do kontejnera sa prahom (prah sa malo vazduha) 5 Masovno dopremanje iz kabine do ciklona/multiciklona/filtera (prah sa puno vazduha) Dopremanje praha i prenos praha 4
2. Mehaničke osobine praha Mehaničke osobine praha, a do odreñenog nivoa i hemijske, utiču na prenos praha. Prah poseduje značajno različite osobine u odnosu na farbe. Prah je suv i ne kaplje. U zavisnosti od aditiva, prah poseduje loše karakteristike kretanja i sklon je sinterovanju. Osnovne osobine su: Suvoća i granularnost Veličina čestica od 1-100 µm u zavisnosti od sastava Veliki ugao pri mirovanju Sklonost sinterovanju pri velikim brzinama Različit hemijski sastav Osetljivost na temperaturu već od oko 50 C 3. Zahtevi prema sistemima za dopremanje praha 3.1. Precizno dopremanje Zahtevi su višestruki. U zavisnosti od upotrebe, postoji razlika izmeñu preciznog i masivnog dopremanja. Precizno dopremanje se primenjuje za prah koji se dovodi do pištolja. Zahtevi su: Velika stabilnost protoka praha Ponovljivost Nepostojanje pulsiranja Protok od 50-500 g/min Prenos je pod uticajem: Dužine cevi za prah Usmerenosti cevi za prah Prečnika cevi za prah Nivoa punjenja u kontejneru za prah Usisne visine u kontejneru Ukupne količine vazduha u cevi za prah Dopremanje praha i prenos praha 5
3.2. Sistemi preciznog dopremanja praha Usisavanje i dopremanje podešene količine praha iz kontejnera do pištolja i dodavanje dozirnog vazduha da bi se stabilizovala ukupna količina vazduha. Promenom pritiska u mlaznici, menja se vakuum u injektoru. Količina praha se menja u zavisnosti od vakuuma. Promena pritiska u mlaznici povećava/smanjuje količinu vazduha. Sa manjim količinama praha (mala količina vazduha), količina vazduha se mora povećati dozirnim vazduhom da bi se prah mogao preneti kroz cev za prah bez pulsiranja. Prednosti: Jednostavan mehanički sklop i lako održavanje Mane: Preciznost kontrole +/-10% Potrebno periodično održavanje Nema pravilnog kola Opšti uslovi za PI3/EasyFlow injektore Tip praha Epoksid/poliester Dužina creva za prah m 10 Prečnik creva mm 11 Ulazni pritisak bar 5,0 Prečnik mlaznice prenosnog vazduha PI3/EasyFlow mm 1,6 Prečnik mlaznice dopunskog vazduha PI3/EasyFlow mm 1,4 Dopremanje praha i prenos praha 6
Okvirne vrednosti za OptiTronic sa PI3/EasyFlow injektorima Ukupan vazduh 4 Nm 3 /h 5 Nm 3 /h 6 Nm 3 /h Izlazna količina praha g/min Izlazna količina praha % 10 30 35 45 20 60 75 90 30 85 100 120 40 110 130 150 50 130 160 175 60 150 180 210 70 175 200 235 80 200 240 270 90 215 260 100 235 290 Podešavanja za EasyFlow injektor 3.3. Injektor za doziranje praha sa pravilnim kolom Poprečni presek injektora Princip rada: Vakuum u injektoru je u direktnoj vezi sa količinom praha koji se prenosi. Količina praha se može potpuno automatski kontrolisati merenjem vakuuma. Dopremanje praha i prenos praha 7
Prednosti: Precizno dozirana količina praha Konstantna količina vazduha (kontrolisana pravilnim kolom) Promene otpora cevi, injektora ili pištolja se automatski podešavaju Protok bez pulsiranja Konstantno usisavanje u injektorskoj cevi pomoću vazduha za kompenzaciju Jednostavan mehanički sklop Pogodan pri čestim promenama boje Mane: Komplikovana kontrola i merenje količine vazduha 3.4. Sistem doziranja praha Princip rada Prah dolazi do injektora i pištolja kao homogena mešavina praha i vazduha koja se kontroliše dozirnim zavrtnjem sa podesivom rotacionom brzinom. Ovaj dozirni zavrtanj je pod kontrolom jednog PLC kontrolera. Prednosti: Precizno doziranje količine praha Podesivost preko PLC kontrolera Izuzetna ponovljivost rezultata podešavanja Jasno definisana mešavina praha i vazduha Konstantna brzina prenosa u cevi Mane: Veliki broj mehaničkih delova Usisavanje ambijentalnog vazduha zbog otvorenosti sistema Nije pogodno za promene boja Potrebna kalibracija za svaki tip praha Potrebno intenzivno održavanje Dopremanje praha i prenos praha 8
Sistem doziranja za zavrtnjem Dopremanje praha i prenos praha 9
3.5. Poreñenje preciznih prenosnika praha Kriterijum Injektor Injektor sa kolom Veličina mali mali srednji Sistem doziranja zavrtnjem Potrošnja 5 Nm 3 /h 2 Nm 3 /h 2 Nm 3 /h vazduha Opseg regulacije 50-400 g/min 20-200 g/min 20-20 g/min Preciznost +/- 10% +/- 3% +/- 3% regulacije Promena boje pogodan pogodan nije pogodan Troškovi rada niski visoki visoki 3.6. Injektor velikog protoka Kod masivnog prenosa se prah mora prenositi samo iz jednog kontejnera u drugi. Doslednost nije važna ni u kratkim ni dugim vremenskim periodima. S druge strane, prenos treba biti ekonomičan i ne sme negativno uticati na prah. Usisavanje i transport što većih količina praha uz potrošnju što manje energije, npr. iz kontejnera sa svežim prahom do centralnog kontejnera, iz kontejnera ciklona do kontejnera sa prahom. Konstrukcija Podešeni pritisak na mlaznici injektora stvara vakuum koji direktno utiče na količinu praha koji se prenosi. Prednost: Jednostavan sistem, nema održavanja Mana: Velika potrošnja kompresovanog vazduha Pumpa za prah Dopremanje praha i prenos praha 10
3.7. Potisni prenos Uz pomoć potisnog prenosa, mala količina vazduha omogućava kontinualni prenos velike količine praha. Proces prenosa se odvija u nekoliko koraka: Korak 1: Korak 2: Korak 3: Korak 4: Korak 5: Gornji ventil otvoren Donji ventil zatvoren Gornji ventil zatvoren Donji ventil zatvoren U komoru se uvodi impuls pritiska Donji ventil otvoren Prah se gura pod pritiskom Donji ventil zatvoren Prah pada u komoru (usled uticaja gravitacije) koja je pod pritiskom. Idealnim podešavanjima prenosnog sistema, samo mala količina vazduha se dovodi u prah pa se na kraju linije ne moraju ugraditi separacioni elementi. Prah se gura vazduhom, ne ispira se vazduhom. Potisni prenos se koristi kada je potrebno preneti velike količine praha 4-6 kg/min malom količinom vazduha. Udaljenost za prenos može biti i do 30m. Separacija mešavine praha i vazduha više nije potrebna na mestu korišćenja. Početna pozicija Punjenje Kontejner napunjen Prenos Potisni prenos sa mono-ciklonom Dopremanje praha i prenos praha 11
3.8. Poreñenje sistema masovnog prenosa Kriterijum Injektor velikog protoka Veličina veoma mali mali Mesto ugradnje Potrošnja vazduha Separacija mešavine Potisni prenosnik Direktno na Direktno na kontejner kontejner 10 Nm 3 /h 1 Nm 3 /h cikonom nepotrebna Promena boje pogodan pogodan Cena povoljna srednja Troškovi rada niski niski Dopremanje praha i prenos praha 12
4. Separacija mešavine praha i vazduha Uz poštovanje bezbednosnih propisa, usisavanje praha iz kabine se obično obavlja velikom količinom vazduha. Pre nego što se prah može vratiti u kontejner za prah, prah se mora izdvojiti iz vazduha. Za ovu svrhu se koriste ureñaji poput mono-cikona, multi-ciklona, patronskih (cartridge) filtera ili pločastih filtera. 4.1. Mono-ciklon Ciklon koristi zakon centrifugalne sile. Čestice praha ulaze u ciklon tangencijalno pa se usled rotacije bacaju ka spoljnom zidu ciklona. Uz pomoć vazduha koji se kreće spiralno, čestice praha se kreću prema izlazu ciklona gde se prikupljaju. Lakši vazduh se usisava kroz odvodnu cev. Važe sledeća opšta pravila: što je veća ulazna brzina, manji je prečnik ciklona i što su veće čestice praha, viši je nivo separacije. Vazduh koji je usisan kroz pukotine i male otvore rezultuje nižim nivoom separacije. Prednosti Sistem sa pristupačnom cenom, pogodan za česte promene boje Mane Velike čestice se odvajaju bolje od malih Promena granularnog spektra Nivo separacije 90-97% (3-10% gubitaka) Mogućnost sinterovanja praha (max brzina vazduha 20-22 m/s) Veliko zauzeće prostora, velika visina konstrukcije Potrebna ugradnja cevi izmeñu kabine i ulaza u ciklon Unutrašnja cev Spoljna cev Poprečni presek Konus Poprečni presek Funkcionalna šema mono-ciklona Dopremanje praha i prenos praha 13
4.2. Multi-ciklon Princip separacije je isti kao i kod mono-ciklona. Raspodelom vazduha na nekoliko manjih ciklona, visina konstrukcije je smanjena na oko 2,5m uz obradu slične količine vazduha. Ulazak vazduha u ciklon nije tangencijalan. Rotacija vazduha se ostvaruje ugrañenim elementima za sprovoñenje vazduha. Prednosti Niska i kompaktna konstrukcija i jednostavno čišćenje. Ugrañuje se direktno na zid kabine. Mane Različiti cikloni se meñusobno ometaju što rezultuje nižim nivoom separacije Sklonost sinterovanju u sprovodnim elementima Veća potrošnja energije Funkcionalna šema multi-ciklona Dopremanje praha i prenos praha 14
4.3. Pločasti filter Za separaciju praha se koriste sinterovani i porozni plastični materijali. Da bi se smanjila poroznost, na površinu se nanosi teflon. Prah se odvaja u filteru a pročišćeni vazduh se odvodi ventilatorom. Filter se povećava tokom procesa filtriranja čime se povećava otpornost i smanjuje količina vazduha. Ciklični impulsi vazduha čiste filter sa unutrašnje strane a filter se otresa. Prednosti Masivan, dugotrajan materijal filtera Visok nivo separacije (skoro 100%) Kompaktna konstrukcija Pogodan za različite materijale, čak i abrazivne Mane Nije pogodan za promene boje Velika potrošnja energije Poprečni presek filterske ploče Poprečni presek elementa pločastog filtera Dopremanje praha i prenos praha 15
4.4. Patronski filter (cartridge) Patrone su cilindrični filteri sa kontinualno savijanim filterskim materijalom. Pri filtriranju dolazi do nagomilavanja praha koji se oduvava u ciklusima. Za čišćenje filtera se koriste sistemi sa mlaznicama kompresovanog vazduha ili rotirajući krilni čistači. Čišćenje udubljenja u savijenom materijalu je problematično. Prednosti Visok nivo separacije Nizak otpor Velika izlazna količina vazduha, male dimenzije filtera Mane Patrone su sklone habanju Napogodno za promene boje Osetljivost na vlagu Opasnost od začepljenja finom prašinom Sistem čišćenja sa rotacionim krilima Integracija pločastih filtera u manuelnim kabinama 4.5. Poreñenje separacije ciklonom i filterom Kriterijum Mono-cikon sa filterom Multi-cikon sa filterom Pločasti filter Patronski filter Nivo separacije 90-97% 90-96% > 99% > 99% Promena boje da da ne ne Protok vazduha veliki veliki veliki veliki Otpor vazduha srednji-visok visok visok srednji Mesto upotrebe pre separatora pre separatora glavni filter, naknadni filter glavni filter, naknadni filter Apsolutni filter potreban potreban ne preporučuje se Radni vek > 5000 h 2000 h Dopremanje praha i prenos praha 16
5. Priprema praha 5.1. Vibraciono sito Recikliran prah a i delimično svež prah, moraju pre upotrebe biti očišćeni od vlakana, grubih čestica i nečistoća. Za ovu svrhu se koriste mehanička sita sa različitim gustinama mreže. Mašine za prosejavanje moraju ispuniti sledeće zahteve: Odvajanje praha od nepoželjnih nečistoća Rasturanje i prosejavanje grudvi praha Izbacivanje nečistoća U zavisnosti od zahtevanog kvaliteta, koriste se različite mašine za prosejavanje. Prah se dovodi na vibrarirajuću filtersku mrežu. Kombinacija horizontalnih i vertikalnih pokreta izaziva propadanje praha kroz sito. Otpadne čestice se zadržavaju. Većina vibrirajućih sita nema ureñaj za automatsko izbacivanje otpada. Otpad se mora ručno izbaciti u odreñenim vremenskim periodima. Prednosti Pristupačna cena, jednostavno sito Lako za čišćenje Nisko habanje i održavanje Mane Nema automatskog izbacivanja otpada Mreža sita 300-500 µm Nije pogodno za ostvarivanje visokog kvaliteta Vibraciono sito u centru za prah Dopremanje praha i prenos praha 17
5.2. Mono-ciklon sa ugrañenim vibracionim sitom je ista kao i u prethodnom slučaju. Sito je ugrañeno u ciklon. Vibraciono sito u mono-ciklonu 5.3. Rotaciono sito Čestice praha se propuštaju kroz sito uz pomoć centrifugalne sile. Prah se zavrtnjem kontinualno dovodi do rotacionih lopatica. Čestice nečistoća se sprovode do otvora za izbacivanje. Prednosti Automatsko izbacivanje nečistoća Gustina mreže moguća od 200 µm Mane Promena boje oduzima vreme Puno pokretnih delova Zahteva puno održavanja Potreban kontinualan dovod praha Poprečni presek rotacionog sita Dopremanje praha i prenos praha 18
5.4. Oscilujuće sito Sito se koristi kada je potrebno ostvariti visok kvalitet. Jasno definisano i unapred podešeno kretanje izaziva gomilanje praha u centru sita dok se čestice nečistoća gomilaju po obodu sita gde se automatski odvajaju. Prednosti Automatsko izbacivanje otpada Gustina mreže moguća od 120 µm Održavanje prenosa praha Mane Promene boje oduzimaju veoma puno vremena Velika mašina Visok trošak Poprečni presek oscilujućeg sita Dopremanje praha i prenos praha 19
5.5. Ultrazvučno sito Mreža je opremljena ultrazvučnom glavom. Ultrazvučni talasi sprečavaju sinterovanje na mreži. Ovo dozvoljava trajnu i potpunu dostupnost mreže. Prednosti Gustina mreže moguća do 120 µm Mane Dostupno samo u kombinaciji sa vibrirajućim ili oscilujućim sitima Ultrazvučna glava je osetljiva na mehanička oštećenja Kontrolni modul USC1 1 Indikator uključenosti oscilovanja (zelen) 4 Potenciometar podešavanja amplitude 2 Indikator smetnji (crven) 5 Glavni prekidač UK/ISK 3 Prekidač režima rada: manuelno/auto Pomoćna oprema 6 HF priključak 7 Gumena zaptivka 8 Sklop ultrazvučnog sita Funkcionalna šema ultrazvučnog sita Dopremanje praha i prenos praha 20
5.6 Izbor mreže Kvalitet ostvaren prosejavanjem zavisi od izbora mreže i procesa prosejavanja tj. vibracionih ili rotacionih sita. Vibraciona sita zahtevaju veću površinu za prosejavanje u poreñenju sa rotacionim sitima, uzimajući u obzir jednaku izlaznu količinu. 5.7. Poreñenje različitih sita Kriterijum Kvalitet prosejavanja Vibrirajuće sito Vibrirajuće sito sa ultrazvukom Rotirajuće sito Oscilujuće sito Ultrazvučno sito dovoljan vrlo dobar dobar vrlo dobar vrlo dobar Mreža 300-500 µm 120-250 µm 200-300 µm 120-250 µm 100-200 µm Izbacivanje otpada ne moguće automatski automatski moguće Promena boje da da uslovno ne da Održavanje nisko nisko prosečno nisko nisko Puštanje u rad lako lako lako složeno lako Dopremanje praha i prenos praha 21
6. Priprema praha u kontejnerima 6.1 Mešači Pošto prah nije tečnost niti može da kaplje, ne može se transportovati iz kontejnera bez dodatnih mera. Prah je sklon stvaranju nanosa i grudvica što se može sprečiti upotrebom odgovarajućih mera. Danas se koriste sledeća tehnička rešenja: Priprema mešačima Priprema fluidizacijom Priprema fluidizacijom 0,4 Uz pomoć mešača se može sprečiti stvaranje nanosa. Mešač se može koristiti za sve tipove prahova. Posebno je pogodan za prahove koji se teško fluidiziraju kao i za mešavine prahova koje sadrže nekoliko komponenti, npr. metalik. Prednosti Pogodni za sve prahove, male ili velike količine Konstantan prenos praha (direktno usisavanje sa dna) Nema promene granularnog spektra Mane Dodatna osobina mešanja (održavanje) Visoka cena (investicija) Ograničen broj pištolja 12 Dovod kompresovanog vazduha Napajanje motora Manuelni sistem Easy-S Dopremanje praha i prenos praha 22
6.2. Fluidizirajući kontejner Fluidizacija je najpopularniji metod pripreme praha. Kompresovan vazduh struji kroz porozno dno kontejnera i održava prah u lebdećem stanju. U zavisnosti od kvaliteta praha, aditiva i rasporeda granula, prah teži da formira grudve. Rezultat je formiranje kanala i kratera koji mogu ometati protok praha kroz injektor. Sklonost nepravilnoj fluidizaciji je povećana nakon sleganja praha usled prekida rada. Pogodna pripremna fluidizacija može sprečiti ovaj efekat. Zapremina fluidiziranog praha je dvostruko veća što znači da se kontejner može napuniti samo do polovine ukupne zapremine da ne bi došlo do prelivanja tokom rada. Prednosti Jednostavna i jeftina konstrukcija Lako čišćenje pri promeni boje Lak pristup konekcijama injektora na poklopcu kontejnera Mane Formiranje nanosa i kratera Sleganje praha Izlazna količina praha zavisi od nivoa praha u kontejneru Pravilna fluidizacija velikih kontejnera je otežana Glavna konekcija kompresovanog vazduha Manuelni sistem Easy-F Dopremanje praha i prenos praha 23
6.3. Kontejner sa kombinacijom fluidizacije i vibracije Da bi se ublažile mane kontejnera sa fluidizacijom, priprema praha je pomognuta vibracijama. Formiranje grudvi i kratera je sprečeno. Prednosti Konstantna i pravilna fluidizacija Pogodno za prah sa finim granulama Mane Nešto viša cena Nepravilne vibracije mogu dovesti do očvršćavanja praha Manuelni sistem Easy-B Dopremanje praha i prenos praha 24