Покрасочные камеры с водяной завесой

Покрасочные камеры классифицируют по целому ряду признаков:

• по организации подачи окрашиваемых изделий, ─ на тупиковые и проходные. При индивидуальном производстве чаще используют тупиковые покрасочные камеры периодического действия, а при крупносерийном ─ проходные покрасочные камеры.

• покрасочные камеры могут быть открытыми и закрытыми (открытого и закрытого типа). Закрытые покрасочные камеры обеспечивают полную изоляцию рабочей зоны от окружающего пространства. Это позволяет за счет согласованной работы приточной и вытяжной вентиляции, поддерживать внутри камеры давление, отличное от атмосферного, тем самым, препятствуя неуправляемой эмиссии загрязнений. Корпус открытой покрасочной камеры образует частично замкнутое пространство. Количество открытых проемов зависит от технологии окрашивания, расположения рабочего места (вне камеры или в камере) и способа загрузки-выгрузки окрашиваемых изделий.

• особенности устройства системы фильтрации дают основание выделить два больших класса покрасочных камер ─ сухие покрасочные камеры и камеры с гидрофильтром.

Камеры с водяной завесой в нормативной документации

О том насколько важна, а часто необходима окрасочная камера с гидрофильтрами или окрасочная камера с водяной завесой говорится в целом ряде действующих нормативных документов.

«Воздух, отсасываемый из окрасочных камер, кабин напольных решеток, подвергается очистке от образующегося аэрозоля лакокрасочного материала. Очистка должна производиться, как правило, «мокрым» способом в гидрофильтрах». Такое положение содержат «Санитарные правила при окрасочных работах с применением ручных распылителей. Санитарно-гигиеническая характеристика условий труда».

Постановление Минтруда РФ от 10.05.2001 № 37 «Об утверждении Межотраслевых правил по охране труда при окрасочных работах» еще более категорично. Пункт 3.52.: «Вытяжной воздух из помещений для работ с ЛКМ, местных вентиляционных систем и местных отсосов должен подвергаться очистке от аэрозолей ЛКМ «мокрым» способом в гидрофильтрах».

Важен не только санитарно-гигиенический аспект, но и требования пожарной безопасности. «ППБО-109-92. Правила пожарной безопасности на железнодорожном транспорте»: «Окрасочные работы методом распыления лакокрасочных материалов должны производиться в окрасочных камерах, выполненных из несгораемых материалов и оборудованных гидрофильтрами. Без гидрофильтров или других эффективных устройств для улавливания аэрозолей горючих красок и лаков эксплуатировать систему местных отсосов окрасочных шкафов, камер и кабин не разрешается».

Цвет ─ это очень важно

Покрасочные камеры ─ сравнительно молодой вид оборудования, в отличие от красок или лакокрасочных материалов (ЛКМ), которыми человечество пользуется не один десяток тысяч лет.

По крайней мере, такой возраст имеют самые древние из наскальных рисунков, для нанесения которых использовали минеральные порошки, древесный уголь, известь, глину, а позже животные жиры, секрет желез живых существ и иные биоматериалы. Химическая индустрия пополнила этот арсенал разнообразными синтетическими красочными составами, сделавшими мир намного ярче. Разумеется, яркость неба, воды, минералов и растений осталась прежней, но ноосфера (или антропосфера) заиграла всеми цветами радуги. Это произошло ещё. и потому, что цвет, будучи составной частью дизайна, превратился в один из важнейших инструментов продвижения многих товаров, в т.ч. промышленных изделий. Помимо этого тонкий слой краски приобрел важное экономическое значение, обеспечивая защиту миллионов тонн стальных изделий и конструкций от коррозии.

О том, насколько важен цвет, а значит, оборудование для окрашивания вообще и покрасочные камеры в частности, можно судить на примере автомобильной промышленности и огромной, создающей сотни тысяч рабочих мест, индустрии автосервиса. Для них качество и себестоимость окрашивания ─ одни из главных козырей в конкурентной борьбе, а функциональные возможности покрасочных камер во многом определяют экономическую эффективность производства.

Предпосылки появления покрасочных камер

сложились во второй половине XIX столетия. В 1887 году в США был изобретен метод распыления окрасочных составов. (Это, кстати, стимулировало появление ЛКМ с невиданными ранее свойствами, например, быстросохнущих). Первыми новую технологию взяли на вооружение производители мебели. Но вскоре, причем в гораздо бо́льших масштабах, она начала использоваться в стремительно набиравшей ход автомобильной индустрии.

Интерес к окрашиванию распылением со стороны многих отраслей дал мощный импульс для развития предприятий, производящих такие устройства. Но вместе с этим со всей определенностью поставил перед ними задачу обеспечить приемлемые условия труда для эксплуатирующего их персонала. Ответом на эти вызовы стали покрасочные камеры, с помощью которых удалось локализовать влияние не закрепившихся на окрашиваемой поверхности фрагментов краски ─ т. н. «красочного тумана». Туманами, как правило, называют аэрозоли, дисперсная фаза которых представлена капельками жидкости. Разумеется, сопровождающие процесс окрашивания загрязнения, часто очень токсичные, туманами не исчерпываются, ─ достаточно вспомнить о таком их компоненте, как пары растворителей.

Уже в начале XX столетия для реализации инновационной для того времени технологической концепции были привлечены такие средства, как упорядоченная система циркуляции воздуха и очищающие воздух фильтры. Сколь бы внешне не были похожими на современные покрасочные камеры установки, запечатленные на фотографиях первой половины XX столетия, они сильно изменились. Потому что в результате научно-технического прогресса изменились сухие и гидро- фильтры, вентиляторы, насосы, оборудование для нанесения ЛКМ и сами ЛКМ (достаточно вспомнить о порошковых покрытиях, для нанесения которых используются порошковые покрасочные камеры).

Расширился круг задач, решаемых с помощью покрасочных камер. Как и в начале своего существования, они помогают свести к минимуму вредное воздействие лакокрасочных составов на здоровье работающих, только сегодня на фоне более жестких и детально регламентированных требований национальных законодательств в области охраны труда. К этому добавилась другая важнейшая задача, в начале XX столетия так остро еще не стоявшая, ─ снижение нагрузки на окружающую среду.

Ну и конечно, использование покрасочных камер позволяет обеспечить современные стандарты качества покраски, благодаря системам фильтрации приточного воздуха, удаляющим даже самую мелкую пыль. А за счет автоматизации технологических процессов и повышения энергетической эффективности удается увеличить производительность работ и сделать процесс окрашивания более экономичным.

Водяные покрасочные камеры успешно справляются с этими задачами. Они удобны в эксплуатации, поскольку наличие гидрофильтров упрощает очистку вентиляторов, фильтров, трубопроводов и воздуховодов от частичек ЛКМ. Присутствие воды способствует повышению пожаробезопасности, минимизирует возможность повышенной концентрации взрывоопасных веществ. Водяные завесы с высокой эффективностью очищают загрязненный в рабочей (окрасочной) зоне воздух от твердых частичек краски и клея, паров растворителей, аэрозолей и других загрязнений.

Принцип работы покрасочной камеры с водяной завесой

Принцип работы любой покрасочной камеры заключается в создании направленного воздушного потока. Наружный воздух поступает в рабочую зону. Качество окрашивания будет тем выше, чем лучше он подготовлен, ─ с помощью фильтров очищен от твердых включений, имеет нужные температуру и влажность. Уже в «отработанном» виде, загрязненный в рабочей зоне в результате контакта с ЛКМ, он очищается фильтрами вытяжной вентиляции и выводится в окружающую среду.

Если часть этой работы выполняют гидрофильтры, такие устройства называют водяные покрасочные камеры или камеры с водяной завесой. «Часть работы» ─ поскольку наличие гидрофильтров не отменяет применения работающих вместе с ними сухих фильтров, обычно, расположенных перед вытяжным вентилятором финишных фильтров тонкой очистки.

Гидрофильтры

Поскольку основанием для выделения покрасочных камер с водяной завесой, в отдельный класс оборудования, послужило использование гидрофильтров, они (гидрофильтры) заслужили полное право, быть представленными первыми при рассмотрении устройства таких камер.

Термин «гидрофильтр» в данном случае означает воздушный фильтр, очищающий воздух с помощью воды, служащей фильтрующим материалом. Оговорка «в данном случае» обусловлена тем, что иногда гидрофильтрами называют гидравлические фильтры, т. е. фильтры, применяемые для очистки жидкостей в гидросистемах.

Использование воздушных гидрофильтров не является монополией покрасочных камер. Их, например, устанавливают в системах вентиляции для охлаждения воздуха, защиты от искр, удаления сажи, копоти, жиров, устранения посторонних запахов.

Общее для всех гидрофильтров ─ очистка загрязненного воздуха происходит при его взаимодействии с водой. В зависимости от конструктивного исполнения выделяют экранные (каскадные), форсуночные и безфорсуночные гидрофильтры. Они отличаются по принципу подачи очищающей воздух воды и вследствие этого особенностями работы.

В экранных гидрофильтрах водяные завесы создают при помощи переливных водораспределительных устройств и щитов. В форсуночных ─ для образования водяных завес служат форсунки.

Применяют также насосные и безнасосные барботажно-вихревые гидрофильтры, очистка воздуха в которых, происходит в результате его активного перемешивания с водой. Их название происходит от французского barbotage – перемешивание. Принцип действия ─ пропускание газа или пара (в нашем случае воздуха) через слой жидкости (в нашем случае воды).

В экранном гидрофильтре воздушный поток, содержащий частички ЛКМ и пары растворителя, подается на экран, покрытый сплошным слоем стекающей по нему воды, оборот которой обеспечивается работой насоса. Столкнувшись с водой, крупные частицы теряют скорость и вместе с ней стекают в расположенную под экраном ванну. Загрязнения, преодолевшие эту преграду, удаляются, когда воздушный поток проходит сквозь водяные завесы, расположенные за экраном. Более чистым воздух помогает сделать каплеулавливатель, способный «обрабатывать» вертикальные и перекрестные воздушные потоки.

Наряду с фронтальными могут быть установлены боковые завесы. Более эффективное улавливание красочного тумана обеспечивает активный водяной пол (или активный водяной поддон) ─ закрытая решеткой ванна, возможно, заглубленная в бетонный пол цеха.

В форсуночных гидрофильтрах вода распыляется с помощью форсунок. Как правило, винтовых или тангенциальных с диаметром отверстия несколько мм.

Винтовые форсунки формируют более устойчивый факел, зато тангенциальные проще в изготовлении и реже засоряются. Шаг форсунок устанавливают в зависимости от угла конуса струи (обычно 70-75º) и эффективной длины факела.

Щит из листовой стали или полимерных материалов, установленный между рядами форсунок, помогает создавать направленный поток воздуха, препятствуя его попаданию между водяными факелами.

Расход воды зависит скорости ее течения по наклонным щитам или экрану, а также числа завес и площади их сечения (т. е. толщины слоя воды, составляющего обычно несколько мм). Оборот воды почти замкнутый. Почти ─ поскольку из-за потерь на испарение и удаление особо загрязненных вод ее запас приходится периодически возобновлять. Шлам гидрофильтров окрасочных камер с водяной завесой аккумулируется специальной системой очистки воды от лакокрасочных отходов.

Для того чтобы постоянно находящаяся в движении вода не пенилась, в нее добавляют антивспенивающие добавки.

Корпус ─ «классический» и не совсем

Обязательный атрибут покрасочной камеры ─ корпус. Это не всегда «классический» корпус с полом, стенками и крышей. Он может состоять из одной только фронтальной стенки. Существуют бескамерные технологии нанесения ЛКМ, используемые, например, для окрашивания крупноформатных изделий. И во многих таких устройствах воздух очищают с помощью гидрофильтров. Они могут иметь различное конструктивное исполнение. Например, бескамерные установки с нижним отсосом, состоящие из гидрофильтра, системы вытяжной вентиляции и насосного агрегата. Для окрашивания вертикальных поверхностей применяют оснащенные гидрофильтром подъемные площадки, ─ воздух, загрязненный частицами ЛКМ, вовлекается в щель, образуемую окрашиваемой поверхностью и стенкой гидрофильтра такой площадки.

Наличие боковых стен и крыши способствует созданию направленного потока воздуха и препятствует попаданию в рабочее пространство загрязнений от покрасочных кабин, расположенных рядом.

Корпуса покрасочных камер могут быть цельными или модульными. Наиболее распространенный материал для их изготовления ─ листы (панели) из оцинкованной или нержавеющей стали толщиной 0,8-1,5 мм. Есть опыт использования пластика с антиадгезионным покрытием, толщиной от 10 мм. Преимущества такого решения ─ остатки краски хуже прилипают к поверхностям камеры и их легче удалить.

Размеры покрасочных камер определяются организацией работ и размером изделий, для окрашивания которых они предназначены. Организация работ ─ это где, ─ внутри камеры или вне ее, ─ расположено рабочее место, нужно ли в процессе окрашивания поворачивать изделия, используются ли для их транспортировки подвесные конвейеры, имеющие амплитуду качания и т. д.

Система вентиляции

Система вентиляции обеспечивает требуемое направление движения и равномерность потока отработанного воздуха, подлежащего очистке, ─ от рабочей зоны к гидрофильтру.

Обычно используют центробежные и осевые вентиляторы среднего и низкого давления, параметры которых определяют, исходя из количества воздуха, которое необходимо удалить из покрасочной камеры за единицу времени. Вентилятор может быть установлен на ее крыше. Но при этом, особенно, в случае мощных и «оборотистых» вентиляторов, необходимо предупредить шум и вибрационное воздействие на корпус камеры.

В открытую покрасочную камеру весь чистый воздух или основная его часть поступает через открытые проемы непосредственно из цеха, а его недостаток в помещении восполняет цеховая приточная вентиляция. Для увеличения количества используемого покрасочной камерой воздуха может использоваться впускная воздушная труба, оснащенная клапаном, открывающимся при работе окрасочного оборудования. Это актуально для покрасочных камер, расположенных в небольших помещениях.

Тенденции развития технологий окрашивания, используемых в машиностроении, деревообработке, производстве строительных и иных металлоконструкций, ─ везде, где применяются покрасочные камеры с водяными завесами, ─ определяются поступательным ужесточением требований к охране окружающей среды и санитарно-гигиеническим требованиям, как важнейшему сегменту охраны труда. А также необходимостью увеличения экономической эффективности за счет повышения производительности труда, энерго- и ресурсосбережения, улучшения качества работ.

Соответствовать им можно, увеличивая эффективность фильтров, используя новые конструкционные материалы, энергосберегающее вентиляционное и насосное оборудование, наращивая автоматизацию и роботизацию технологических процессов. А это значит, что окрасочным камерам с водяными завесами предстоит меняться. В большей степени по содержанию, чем по форме. Впрочем, именно это они и делают уже на протяжении многих десятилетий.