povrchové úpravy 3/2016 Novinky v procesním řízení barev, tmelů a ostatních kapalných látek Jiří Gerlich V oblasti manipulace a řízení toku procesních barev, tmelů a jiných kapalin se za posledních 25 let mnoho změnilo. Celá řada provozů již implementovala a uplatňuje principy moderního managementu procesních chemikálií. Nutno však konstatovat, že reálně existuje minimálně stejně velký podíl těch, kteří moderní způsoby zpracování ještě naplno nevyužívají. Z ekonomických, legislativních či jiných důvodů, nebo je jen proces povrchové úpravy až na konci výrobního schématu, a to i v posloupnosti investic. Oblast primární manipulace s kapalinou, úprava pro dosažení optimálních parametrů aplikace (homogenizace, úprava viskozity a teploty, doplnění aktivátorů a jiných reagens) a její transport k místům koncové aplikace lze rozdělit do dvou základních skupin. Na centrální zásobovací jednotky s jednostupňovým nebo vícestupňovým páteřním rozvodem. A na jednostupňový, nízkotlaký nebo vysokotlaký (cirkulační a necirkulační) a vícestupňový, nízkotlaký nebo vysokotlaký rozvod, s tlakově posilujícími mezistanicemi, především pro vysoceviskózní materiály (cirkulační a necirkulační). Účelem všech těchto systémů je nejen minimalizace ztrát barvy či jiných kapalin, rychlé dosažení procesních parametrů, šetrnost s ohledem na možnou destrukci plniv a pigmentů, ale i ekonomika energetických nároků všech komponent systému. V neposlední řadě rovněž nutnost svázání výstupů s nadřazeným řídicím systémem, statistiky, vizualizace klíčových parametrů na ovládacích panelech a možnost vzdálené správy. Novou úrovní se stávají požadavky na maximální bezobslužnost, vše v intencích národní iniciativy Průmysl 4.0. (obr. 1 a 2). V oblasti homogenizace nátěrových hmot a chemikálií je k dispozici ucelená výkonová řada míchadel v pneumatickém nebo elektrickém provedení. O instalovaném modelu rozhoduje nejen typ kapaliny a velikost obalu (hobok, sud, IBC kontejner, velkoobjemový zásobník, fluid bag aj.), ale i reálné možnosti připojení na zdroj stlačeného vzduchu nebo elektřiny. Rovněž cenová hladina 1m 3 stlačeného vzduchu nebo kwh silové elektřiny se mezi podniky mnohdy diametrálně liší. Nesmíme zapomenout ani na rozdílné parametry hluku s ohledem na umístění v uzavřených barvových či chemických kuchyních nebo relativně volně umístěných v rámci zásobovacích modulů linek či u jednoúčelových technologií. Zcela zásadní je také stanovené prostředí, především požadavky na ATEX-EX provedení, ať již v prostředí s nebezpečím výbuchu prachu nebo plynu, ve všech jejich 3 zónách. Je nutné, aby před vlastní poptávkou míchadel uživatel prověřil, zda hrozí pro poptávané komponenty, jeho části nebo celé pracoviště riziko s nebezpečím výbuchu. Je velmi složité, v některých případech i prakticky nemožné uzpůsobit zařízení dodatečným požadavkům na Ex provedení. Obr. 1 Obr. 2 22
Obr. 3 Obr. 4 Obr. 5 Důležitým parametrem je i 100% zajištění nekontaminace rozmíchávaného obsahu, ať již zbytky přimazávadel a prachových nečistot z pneumatických motorů uvolněných při expanzi vzduchu, nebo možný únik maziva z převodových nebo kluzných ústrojí. Patřičnou pozornost je nutné věnovat i výběru tvaru lopatek míchadla. Existuje celá řada typů, axiální lopatkové, od plochých až po tvarově složité, radiální, kónusové, helikální, lamelově expandující, jedno a více etážová. Také kyselost nebo zásaditost prostředí je určující pro správnou definici typu míchadla, nerez, standardní uhlíková ocel, plast nebo úprava pomocí chemicky odolných či neadhezních povlaků (obr. 4, 6, 7, 11, 12, 14). Obr. 6 Obr. 7 23
povrchové úpravy 3/2016 Obr. 8 Obr. 9 Velkoobjemová míchadla mohou být uložená na víku s centrálním, pneumaticky ovládaným zvedacím mechanismem, umožňujícím snadnou výměnu originálních obalů, nebo pro čisticí a údržbové práce (obr. 3). Zajímavým technickým řešením je prvek pro automatické udržování konstantních otáček, určených pro vzduchem ovládaná míchadla. Umožňuje udržovat nastavenou rychlost míchání bez ohledu na množství kapaliny v nádobě, kde by jinak za normálních okolností docházelo při snížení objemu k zvýšení otáček. Je určen pro přímou i dodatečnou montáž. Udržováním otáček snižuje i spotřeby vzduchu a prodlužuje životnost činných částí míchadla (obr. 13). Nová řada vzduchem ovládaných, membránových čerpadel GRACO Endura-Flo přináší v oblasti nízkotlakého a středotlakého dávkování kapalin menších objemů do 21 litrů/min. zcela nová měřítka. Plně nahrazuje dosavadní skupinu čerpadel Graco Triton. Jednoduchá, modulární a kompaktní konstrukce zajišťuje nejen dlouhodobou odolnost, minimalizaci poškození ovládacích částí při uniku kapaliny, ale také snadnou a rychlou údržbu. V případě čerpadel Endura_Flo 4:1 se jedná o jedno z nejvýkonnějších membránových čerpadel na trhu. Membrána s upravenou, mnohavrstvou konstrukcí vydrží déle odolávat i extrémním podmínkám, tvar membrány a komory zajišťuje nízké střihové namáhání citlivě reagujících plniv. Ovládací kulové ventily s pružinou a jištěným zavíráním umožňují instalaci i v atypických polohách. Čerpadlo může být doplněno o kompletní systém sběru dat a řízení DATATRAK, pomocí lze spolehlivě eliminovat chod naprázdno, sledovat přečerpaná množství a snadno plánovat preventivní i celkovou údržbu. Je ideálním pro použití v nízkotlakých aplikacích s častou změnou barvového odstí- nu s možností proplachu barvové části vzduchem nebo rozpouštědlem s minimálním objemem. Všechny varianty mají certifikaci ATEX-Ex (obr. 9). Již druhým rokem jsou na trhu vysocevýkonná průmyslová dávkovací čerpadla s elektrickým pohonem GRACO E-Flo. Dosahují všech parametrů pneumatických motorů, ale s vyšší energetickou učinností elektromotoru. Řízení dávky je umožněno dvěma způsoby, trvalou kontrolou tlaku v systému, nebo průtokem. Až 5x vyšší účinnost v porovnání s pneumatickým motorem přináší také minimální pulzaci i hladkou a rychlou odezvu na změny parametrů. Jsou velmi uživatelsky přívětivé z hlediska požadavků na elektrické připojení, bez nutnosti použít frekvenční měnič (VFD). Rovněž ovládání čerpadla je velmi intuitivní, buď mechanicky, ovladači přímo na přírubě těla elektromotoru čerpadla, nebo připojením a řízením přes PLC s možností ovládání více čerpadel najednou. Barvová čerpadla dávkovací jsou v objemových výkonech 2,9 5,8 l/min. /20 cyklů, při tlacích v rozpětí 105 210 bar. Nová generace 4kuličkových barvových, cirkulačních čerpadel jsou k dispozici ve výkonech 15-80 l/min./20 cyklů, při tlacích 11-31 bar. Vysoká odolnost je dána především pomaloběžností čerpadel, pro úpravu pracovního válce i pístní tyče je již ve standardu použito keramické povlakování UltraLife. Dle typu čerpaného materiálu lze zvolit otevřenou či uzavřenou verzi mazací nádobky. Jsou k dispozici jak v nerezových, tak uhlíkových verzích. (obr. 4 a 5). Úplnou novinkou ve vysokotlakých stříkacích zařízeních je modelová řada GRACO E-XTREME 35:1, 45:1. Vysokotlaká pístová čerpadla s konstrukcí barvových čerpadel XTREME je dlouhodobě známá především v oblasti těžkých antikorozních aplikací. Poprvé jsou tak kromě pneumaticky ovládaných modelů k dispozici i verze s pohonem elektrickým. Čerpadla Graco E-Xtreme jsou certifikovaná ATEX Ex pro použití v zónách s nebezpečím 24
Obr. 10 Obr. 11 výbuchu, zajišťující bezpečné a legislativně odpovídající použití ve všech lakovacích provozech. Tlakový výkon až 310 bar při maximální velikosti trysky do 0,023 je vyhovující pro zpracování většiny rozpouštědlových a vodou ředitelných antikorozních barev (obr. 8). Problematika ohřevu a konstantního udržování nastavených parametrů teploty kapalin je v zásadě tématem na samostatný článek. Přístupů, jakým lze teplotu zvýšit a regulovat je celá řada, od jednoduchých topných pásů, průtokových ohřívačů, vodních nebo olejových topných výměníků s nucenou cirkulací, elektricky vyhřívaných hadic, teplotních sond, topně-chladicích systémů aj. Její složitost je především v otázkách rychlosti reakce regulace spojených s změnou průtoku dávkovaného tekutého média (změna nebo zastavení odběru) a senzitivitě dávkovaného materiálu na velikost teplotního výkyvu (změna viskozity nebo chemické stability). V oblasti průtokových ohřevů barev je od února tohoto roku k dispozici nová modelová řada GRACO VISCON HF, 240 V, 5,4 kw, umožňující uživatelsky snadnou možnost rozebrání a vyčistění celého topného okruhu. Jsou vhodné pro 1K a2k materiály na bázi rozpouštědel i vody, pro tlaky až 500 bar a teplotní regulaci 29-104 stupňů Celsia. Lze zvolit variantu standard nebo s ATEX Ex (obr. 10) kontakt na 3. str. obálky časopisu. Obr. 12 Obr. 13 Obr. 14 25