噴涂機(jī)漆料回收結(jié)構(gòu)裝置
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第一章
1.1 漆霧捕獲裝置設(shè)計(jì)概述
1.1.1 設(shè)計(jì)目的
漆霧中的有機(jī)溶劑——— 苯、甲苯、二甲苯屬?gòu)?qiáng)毒性溶劑, 作業(yè)時(shí)散發(fā)至車間空氣中, 工人經(jīng)呼吸道吸入后, 可引起急性和慢性中毒, 主要引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)及造血系統(tǒng)的損害, 短期吸入高濃度( 1 500 mg /m3 ) 的苯蒸氣, 即可引起再生障礙性貧血; 經(jīng)常吸入低濃度的苯蒸氣, 也可引起惡心、嘔吐、神智模糊等神經(jīng)癥狀, 少數(shù)還可引起神經(jīng)衰弱癥候群。漆霧對(duì)作業(yè)工人的危害不容忽視, 企業(yè)需采取切實(shí)可行的噴漆廢氣治理措施, 減小污染物排放, 降低有毒有害物質(zhì)對(duì)噴涂車間工人的健康危害。而且在噴涂作業(yè)時(shí)，油漆的附著率僅為30%~50%，其余很大一部分油漆呈霧狀混在空氣中，而這部分油漆是沒有利用到的，在一方面來(lái)說(shuō)，是對(duì)噴涂材料的浪費(fèi)，若進(jìn)行收集并回收利用，可以節(jié)省噴涂作業(yè)的成本。所以綜上所述，本設(shè)計(jì)的主要目的是兩個(gè)，第一是保護(hù)噴涂工人免受油漆的傷害。第二是為企業(yè)節(jié)約成本，達(dá)到更高的經(jīng)濟(jì)效益。
1.1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)
本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是讓我們綜合運(yùn)用我們所學(xué)的機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程圖學(xué)以及課余自學(xué)軟件PROE完成漆霧捕集裝置的三維造型設(shè)計(jì)。并利用互換性的相關(guān)知識(shí)，對(duì)各零件的裝配關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)。用空氣動(dòng)力學(xué)，解析幾何進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。
1.1.3 設(shè)計(jì)要求
1、回收容量不小于80升；
2、不允許油漆外泄；過(guò)濾器便于裝拆；
3、整個(gè)回收裝置能夠靈活移動(dòng)；回收裝置內(nèi)腔便于清洗；
4、裝配圖A0#1張、零件圖總量不少于A0#1張；
5、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份。
6、英文文獻(xiàn)翻譯，不少于3000Words。
1.2 漆霧捕獲裝置研究現(xiàn)狀及創(chuàng)新
1.2.1 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
以下內(nèi)容基于氣液分離為參考概括：
離心式分離器:1995年GLCC（圖1.2.1a）被應(yīng)用于多相流量計(jì)環(huán)，先用單相流計(jì)計(jì)算GLCC分離后的氣體，然后再進(jìn)行合并，解決了很多相流測(cè)量的難題。2002年曹學(xué)文在此基礎(chǔ)上，研發(fā)了漩渦模型、入口分離模型、氣泡及液滴軌跡等用來(lái)預(yù)測(cè)分離性能的模型，利用這些模型，管柱式漩渦離心分離器的技術(shù)也趨于成熟。
圖 1.2.1 a 分離器結(jié)構(gòu)
折流式分離器：氣液混合體，沖上折流板后，液態(tài)由于密度較空氣大，會(huì)由于慣性作用積聚在折流板上，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)弧形葉片與折板形葉片的除霧效率相近，但在壓降方面，弧形板比折板的壓降小，故弧形葉片除霧器的綜合性能比折板式除霧器要好。
重力沉降式分離器：該技術(shù)由于研發(fā)較早，已基本成熟。當(dāng)前研究的重點(diǎn)在于研制高效的內(nèi)部填料提高其分離效率的效果。此類分離器的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于確定液滴的沉降速度，然后確定分離器的直徑。螺旋片導(dǎo)流式氣液分離器(CS)：1996年Franca等研發(fā)了螺旋片導(dǎo)流式氣液旋流分離器（圖1.2.1b），在井口就可以達(dá)到氣液分離的效果，并且分離后的液體和氣體都用不同管道輸送，增加了采油回收率，多相流輸送時(shí)的堵塞和沉積現(xiàn)象也得到了完美的解決。因而在氣液分離、石油天然氣開采中的油氣，壓縮空氣的凈化處理。特別是在偏遠(yuǎn)地區(qū)油井及遠(yuǎn)距離油氣輸送方面應(yīng)用廣泛。
圖 1.2.1 b 螺旋結(jié)構(gòu)的三維幾何模型
圖 1.2.1 c 螺旋結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)
旋流板式氣液分離器：旋流式分離器的結(jié)構(gòu)如圖1.2.1d所示。除液的關(guān)鍵部件是筒體中的錐形旋流板。氣流穿旋流板時(shí)就成為旋轉(zhuǎn)氣流，二相流中的液體會(huì)因?yàn)殡x心作用甩向側(cè)壁，匯集流到溢流槽內(nèi)，達(dá)到了氣液分離的目的。該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于壓降小，不易堵塞；缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)比小，分離效率受氣流流量影響較大。
圖1.2.1 d 旋流式氣液分離器結(jié)構(gòu)
軸流式氣液旋流分離器：該分離器結(jié)構(gòu)如圖1.2.1e其離心力是由導(dǎo)向葉片產(chǎn)生的，因而旋流比較穩(wěn)定，且阻耗小。而且該分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，中間流道的連接和管柱整體結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，能夠與常規(guī)坐封工藝和起下作業(yè)工藝吻合，顯著降低了加工制造難度和加工成本及現(xiàn)場(chǎng)操作技術(shù)難度，廣泛應(yīng)用于井下氣液分離方面。
圖 1.2.1 e 軸流式氣液旋流分離器
從涂裝方面來(lái)說(shuō)，由于我國(guó)工程機(jī)械涂裝發(fā)展相比汽車行業(yè)晚了5-10年，一直沒有形成獨(dú)立的涂裝體系；當(dāng)國(guó)外工程機(jī)械行業(yè)公司進(jìn)入后，促使工程機(jī)械涂裝工藝設(shè)備上有了較大的發(fā)展，工程機(jī)械涂裝發(fā)展到今天新的涂裝體系已經(jīng)基本形成。但是規(guī)格多、品種雜、重量大、體積大，而且不容產(chǎn)品生產(chǎn)特點(diǎn)和使用環(huán)境不同。對(duì)于含有油漆廢氣的處理技術(shù)并不完善，主要是采用濕式采集法。目前比較成熟的漆霧處理設(shè)備也比較多，例如：由梁樺機(jī)電設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)的水簾噴漆房，利用風(fēng)機(jī)和水來(lái)獲取漆霧混合過(guò)濾凈化。由供水裝置、水膜、水吊裝置、平面水吊混合裝置、霧化混合裝置、水箱捕集裝置、濾筒捕集裝置、濾網(wǎng)水吊混合裝置、濾網(wǎng)過(guò)濾裝置、氣水分離裝置、上水版捕集裝置、風(fēng)道等組成。在新型軸流風(fēng)機(jī)吸力的作用下，含有漆霧的氣體向處理機(jī)進(jìn)風(fēng)口方向流動(dòng)，一部分漆霧直接接觸到水膜板上被水膜吸附、也有一部分被水吊沖刷，其余未被水膜和水吊捕捉到的殘余漆霧再通過(guò)處理機(jī)平面水吊混合、霧化混合、濾網(wǎng)捕集、水箱捕集、水吊混合、濾網(wǎng)過(guò)濾、氣水分離、水板捕集分離后排出風(fēng)道。再如由廣東同盛環(huán)保科技有限公司研發(fā)生產(chǎn)的QW干式漆霧過(guò)濾裝置，用干式過(guò)濾的方式處理漆霧，不使用水，無(wú)二次污染，廣泛適用于家具制造，電器生產(chǎn)，五金加工有需噴漆的制造行業(yè)。
國(guó)外涂裝技術(shù)起步較早，隨著環(huán)保觀念的提高，以及對(duì)更高效益的追求，不斷發(fā)展的技術(shù)已經(jīng)滿足了從濕式吸收法向干式吸收法的過(guò)渡。先進(jìn)的產(chǎn)品也較多，例如：德國(guó)杜爾公司推出的噴漆室排氣干式凈化裝置，在除凈噴漆室排風(fēng)中漆霧方面使用干式分離技術(shù)，與通常采用的濕法（水洗）分離技術(shù)相比，不再產(chǎn)生特殊的垃圾，可節(jié)省水和能源。它們與機(jī)器人及噴涂參數(shù)匹配，使噴漆室排風(fēng)不須追加過(guò)濾，可直接再循環(huán)使用，不須向噴漆室供給全部新鮮空氣。分離過(guò)程完全自動(dòng)化，分離不用水和化學(xué)藥品，過(guò)濾介質(zhì)（元件）完全可再生利用。可節(jié)約能源30%，通過(guò)排風(fēng)再生循環(huán)利用，供新鮮空氣量的減少，有降低廠房和相關(guān)設(shè)備的投資35%的潛力，另外材料及維護(hù)費(fèi)用也可降低；采用這種新的漆霧捕集方法后涂裝過(guò)程的單車成本（CPU）可降低10%，且是環(huán)保性最好的捕集漆霧的工藝方法。
1.2.2 本次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新
噴涂作業(yè)時(shí)，高濃度的油漆通過(guò)壓縮空氣從噴槍中高速噴出時(shí)，誘導(dǎo)周圍的空氣流動(dòng)，漆霧無(wú)序發(fā)散，用敞開式集氣罩來(lái)捕集漆霧是比較困難的，由于集氣罩氣流速度衰減快，抽風(fēng)時(shí)需要很大的風(fēng)量才能在罩口形成所需的最低控制風(fēng)速，所以該設(shè)備動(dòng)力消耗高、管道易磨損、磨擦阻力大，效果并不是很理想 為了更好的對(duì)漆霧進(jìn)行處理，密閉小室作業(yè)似乎是很好的解決方法。現(xiàn)如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用的濕式噴漆室———水洗式漆霧捕獲裝置就是典型的小室作業(yè)。它的捕集率高，消防安全。但它的缺點(diǎn)是為除漆霧，耗水、耗化學(xué)藥品（凝聚劑），近十倍的增加了廢氣物的排量，而且廢棄物的處理費(fèi)用高、壓損大都不符合當(dāng)今的節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代要求。隨著新型的干式噴漆室的研發(fā)并投產(chǎn)應(yīng)用，成為一項(xiàng)重大的革新。傳統(tǒng)的干式捕集法是在氣流通路中設(shè)置擋板，利用折流原理，油漆將大部分凝聚在擋板上，然后流回容器中，在捕集裝置尾端設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)，也可以起到將油漆從混合氣體中過(guò)濾出來(lái)的作用。可是折流的效率畢竟不強(qiáng)，所以要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的捕集效率，需要設(shè)置多塊擋板，這樣一來(lái)，捕集裝置的體積會(huì)相對(duì)較大。為了讓漆霧捕集的效率更高，本設(shè)計(jì)構(gòu)想是，混合漆霧從主捕獲箱的進(jìn)氣口進(jìn)入主箱后，順著螺旋片沿外壁旋轉(zhuǎn)，由于主捕獲箱體為錐形，故截面積由上到下會(huì)越來(lái)越小，氣流流速也會(huì)越來(lái)越大，離心力也越來(lái)越大，油漆將最大限度的被甩向側(cè)壁，并沿壁流入主回收容器。一次處理過(guò)的混合氣體將從螺旋片底部管道向上導(dǎo)入副捕獲箱中。在副捕獲箱內(nèi)，與多塊復(fù)合折流板發(fā)生折流效應(yīng)，油漆將在復(fù)合擋板上析出，并順壁流入箱底。經(jīng)二次處理后的混合氣體內(nèi)還含有少量的油漆，這部分油漆通過(guò)副捕獲箱尾部的過(guò)濾棉后幾乎可以去除。三次處理后的氣體最終由真空泵從箱尾的出氣口抽出實(shí)現(xiàn)對(duì)漆霧的捕獲和廢棄油漆的回收工作。 ...
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