CN114173934A - 气体处理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种实施例的气体处理系统(10)包括气体处理室(12)。该气体处理室(12)被分隔成(i)适于储存液态化学剂的化学剂室(14)以及(ii)与该化学剂室(14)流体连通的气体/化学剂混合室(18)。该系统(10)包括操作性地与气体/化学剂混合室(18)联接的雾化组件(20)和操作性地与雾化组件(20)流体连通的加压气体供应组件(22)。该系统还包括化学剂供应组件(24)，以提供在化学剂室(14)和雾化组件(20)之间的流体连通，其中雾化组件(20)可操作地适于将液态化学剂雾化至加压气体流中，加压气体流从加压气体供应组件(22)供给到气体/化学混合剂室(18)中。

Description

气体处理系统和方法
技术领域
本发明涉及一种气体处理系统和一种气体处理方法。在一个特定但非排他的方面，本发明涉及空气处理系统和空气处理方法，用于在使用加压空气将涂层涂覆到表面的过程期间使用。
背景技术
汽车碰撞(smash)修理业在全球雇用了数百万人，并且每年产生数十亿美元。汽车碰撞是不可避免的，并且损坏的车辆将需要修理。通常，此类维修必须在非常严格的期限内完成。
任何汽车碰撞修理活动的一个必要要素是施加最终装饰涂层。随着时间的推移，涂覆技术的进步已经导致更优异的膜被应用于车辆上。当今涂料代表各种化学类别，其依赖于合成有机低聚物，合成有机低聚物聚合或交联，以形成显示出汽车制造商所需的期望光泽度、附着力和耐化学性的惰性塑性基底。实现此类涂料的液相到固相转变所需的时间不仅给涂料配方师带来了严重的困难，而且由于需要管理许多变量的相互作用而普遍存在问题。一方面，希望涂层尽可能长时间保持液体状态以提供宽泛应用窗口。另一方面，一旦涂上涂层，相变必须尽可能快地发生，使得涂漆的物品可以干燥并进行进一步的处理。这种进一步的处理可以包括诸如砂磨、掩蔽、再涂覆和后续组装阶段的活动等。
涂层的这种必要的相变在过去通过蒸发溶剂引发，使得溶质作为干燥膜留下。早期用作最终装饰涂层的树脂存在的缺点是需要进一步加工，以确保获得美观的饰面，并且该饰面在接触侵蚀性环境时不容易受到影响。早期形式的可交联树脂采用氧化作为干燥机制。虽然可交联树脂是优于已知树脂的改进，但是它们通常需要在高温下烘烤以减少等待时间。然而，更高的温度经常造成热敏部件和塑性件失效和故障。补救措施要求在喷涂之前去除热敏部件和塑性件，从而导致劳动成本的增加和时间的浪费。
塑性部件在车辆制造中使用的增加，见证了更高分子量的可交联预聚物的出现。此类聚合物仅需要适度的烘烤周期以实现固化。这种混合系统中固有的蒸发成分意味着应用固体含量低，因此需要多层涂层以实现可接受的膜结构，其显示出所需的抗碎(chip)性和耐腐蚀性。这些系统还负责生成不希望的高挥发性有机化合物(VOC)。一替代方案是给出更高交联密度和更高应用固体的低分子量聚合物。然而，此类配制品是(i)需要在内部催化以提供可接受的干燥时间(这反过来降低了它们的可用应用窗口)，或者(ii)需要低温烘烤伴，然后延长进一步的冷却/固化周期以使它们具有商业价值。
最近的技术进步已经见证了先前认为不适用于碰撞修理业的化学品的采用。红外线和紫外线固化在平面艺术行业中被广泛使用许多年，最近在汽车碰撞修理行业中被采用。在这些固化体系中的化学性质的特点在于包含光引发剂的高固体低粘度单体。此类光引发剂在被适当类型的UV光源轰击时经历快速自由基聚合。发光二极管(LED)制造的进步已使那些系统比以前更节能。然而，LED固化系统仍然受到膜结构和颜料类型的限制。LED固化系统也依赖于焦平面以确保最佳性能。这在曲面上尤其成问题，诸如在机动车车身面板等中遇到的那些曲面。
总之，最佳涂层理想地是当施用到基底上时能够从含有低分子量组分的高固体低粘度液体的状态快速交联成连续干燥且惰性的塑性膜的涂层。这些反应是热力学驱动的并且与温度有关。高温意味着高成本并且可能影响敏感的汽车部件。这种情况没有为当前形式的行业提供理想的解决方案。
众所周知，热力学过程可以受到催化成分的影响，根据定义，催化成分可以加速或减速化学反应。它们还具有允许某些反应在较低温度下进行、或降低引发某些反应的阈值温度的作用。在涂层的情况下，催化剂的存在可以使交联反应以惊人的速率进行。因此，将催化剂直接加入到制剂中可能会使它们在商业无法使用，因为一旦主要组分混合，液体到固体的转变时间不允许合适的应用窗口。
发明内容
本发明的目的是提供一种气体处理系统和一种气体处理方法，用于在使用加压空气将涂层沉积到表面上以便干燥所沉积的涂层的过程中使用。
在第一方面，本发明公开了一种气体处理系统，该气体处理系统包括：
气体处理室，该气体处理室被分隔成(i)适于储存液态化学剂的化学剂室、以及(ii)与该化学剂室流体连通的气体/化学剂混合室；
雾化组件，该雾化组件与气体/化学剂混合室操作性地联接；
加压气体供应组件，该加压气体供应组件与雾化组件操作性流体连通；以及
化学剂供应组件，该化学剂供应组件提供化学剂室与雾化组件之间的流体连通，
其中，雾化组件可操作地适于将液态化学剂雾化至加压气体流中，加压气体流从加压气体供应组件供给到气体/化学剂混合剂室内。
优选地，该气体是空气。
优选地，该气体处理室包括具有中空内部的筒体。
优选地，该筒体容纳有分隔物，该分隔物适于将中空内部分隔成化学剂室和气体/化学剂混合室。
优选地，该气体处理室包括填料组件，液态化学剂通过该填料组件被供给至化学剂室。
优选地，该气体处理室包括腔室入口，该腔室入口与雾化组件可操作地联接，在使用中，来自该加压气体供应组件的加压气体和来自化学剂室的液态化学剂被供给至气体/化学剂混合室中。
优选地，该气体处理室包括腔室出口，该腔室出口与气体/化学剂混合室可操作地联接，并且气体和化学剂的气态混合物通过该腔室出口离开该气体处理室。
优选地，该气体/化学剂混合室包括挡板组件，该挡板组件可操作地适于促进化学剂的蒸发并且从气体/化学剂混合室中提取空气中的化学剂液滴。
优选地，该挡板组件包括化学惰性材料的线股(strand)。
可替代地，该挡板组件包括穿孔板。
优选地，该加压气体供应组件包括加压气源、气体调节器和歧管。
优选地，该歧管是三路歧管。
优选地，雾化组件包括可调节的喷雾器。
优选地，雾化组件包括三个可调节的喷雾器。
优选地，歧管通过加压气体供应组件的三个气体管道与三个可调节的喷雾器流体连通。
优选地，化学剂室包括化学剂出口。
优选地，化学剂出口包括三个接取点(pickup point)。
优选地，该化学剂供应组件包括三个化学剂管道，上述三个化学剂管道可操作地适于经由该三个化学剂管道提供在化学剂出口与三个可调节的喷雾器之间的流体连通。
在第二方面，本发明公开了一种气体处理方法，该气体处理方法包括以下步骤：
提供气体处理室，该气体处理室被分隔成(i)适于存储液态化学剂的化学剂室、以及(ii)与该化学剂室流体连通的气体/化学剂混合室；
提供与该气体/化学剂混合室操作性地联接的雾化组件；
提供与雾化组件操作性流体连通的加压气体供应组件；
提供化学剂供应组件以提供化学剂室与雾化组件之间的流体连通；以及
将液态化学剂雾化至加压气体流中，该加压气体流从加压气体供应组件经由雾化组件供给到气体/化学混合剂室中。
在第三方面，本发明公开了一种喷涂组件，该喷涂组件包括与根据第一方面的气体处理系统流体连通的喷枪。
附图说明
下面将参考附图仅通过举例来描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1是第一实施例气体处理系统的示意图；以及
图2是第二实施例气体处理系统的示意图。
具体实施方式
图1示出了第一实施例的气体处理系统，总体上用附图标记10表示，具有气体处理室12。气体处理室12被分隔成(i)适于存储液态化学剂16的化学剂室14，以及(ii)与化学剂室14流体连通的气体/化学剂混合室18。气体处理系统10还包括雾化组件20和加压气体供应组件22，雾化组件20可操作地与气体/化学剂混合室18联接，加压气体供应组件22可操作地与雾化组件20流体连通。气体处理系统10还包括化学剂供应组件24，以提供化学剂室14与雾化组件20之间的流体连通。雾化组件20可操作地适于将液态化学剂雾化至加压气体流中，该气体在该实施例中为空气，加压气体流从加压气体供应组件22供应到气体/化学混合剂室18中。
该实施例的气体处理室12包括具有中空内部28的筒体26。筒体26围绕纵向轴线11纵向延伸。在该实施例中，纵向轴线11可操作地水平定向。筒体26容纳分隔物30，该分隔物30适于将中空内部28分隔成化学剂室14和气体/化学剂混合室18。在该实施例中，分隔物30设置成穿孔分隔板。如图所示，液态化学剂16位于筒体26的底部。
气体处理室12包括填料组件32，液态化学剂可以通过该填料组件注入以填充/补充化学剂室14。气体处理室12还包括与雾化组件20操作性地联接的腔室入口34。在使用中，来自加压气体供应组件22的加压空气和来自化学剂室14的液态化学剂通过雾化组件20被送入气体/化学剂混合室18中。气体处理室12还包括与气体/化学剂混合室18可操作地联接的腔室出口36。在使用期间，空气和化学剂的气态混合物将经由腔室出口36离开气体处理室12。腔室出口36包括单个出口开口38，单个出口开口38朝向气体/化学剂混合室操作顶部定位。这种布置的效果是化学剂达到饱和点并且仅以气相离开该气体/化学剂混合室18。
该实施例的气体/化学剂混合室18包括挡板组件40，该挡板组件可操作地适于促进化学剂的蒸发并且从气体/化学剂混合室18中提取空气中的化学剂液滴。此类被提取的化学剂液滴通过分隔物30被送回到化学剂室14中，以进行另一个雾化循环。在该实施例中，挡板组件40包括两个挡板区段42，每个挡板区段包括化学惰性材料的细线股(finestrand)。当然应当了解，这些挡板区段42可以采取不同的形式，例如每个挡板区段可以包括未图示的穿孔板。
加压气体供应组件22包括加压空气源44(在此为压缩机)、调节器46和三路歧管48。雾化组件20又包括三个可调节的喷雾器50。三路歧管48通过加压气体供应组件22的三个空气管道52与三个可调节的喷雾器50流体连通。
化学剂室14包括化学剂出口54，该化学剂出口54具有与化学剂供应组件24流体连通的3个未示出的接取点。在该实施例中，化学剂供应组件24包括三个化学剂管道56，用于提供在化学剂出口54和雾化组件20的三个可调节的喷雾器50之间的流体连通。在使用中，通过雾化组件20的加压空气将导致化学剂从化学剂室14被吸入雾化组件中以进行雾化。
在一个特定应用中，腔室出口36具有附接到其上的未示出的软管。软管转而连接到具有双组分(two-pack)聚氨酯涂料的未示出的市售虹吸管罐式喷枪。应了解的是，还可以使用重力送料或压力罐运送系统。本申请中的化学剂16是液体促进剂(liquidaccelerant)。当打开喷枪的触发器时，空气和促进剂的气态混合物将使聚氨酯雾化并且将其喷射到待涂覆的表面/基底上。这样的效果是在涂层沉积到表面/表面上的精确时刻施加促进剂。由于在空气中存在促进剂，因此聚氨酯涂料的固化速率加快，而涂料不会过早地固化。此外，已经发现经过加速的固化减少了双组分聚氨酯涂料中游离单体异氰酸酯的量。在雾化之后立即消除或减少聚氨酯涂料的游离单体含量，使得它们不太容易产生长期慢性影响。
图2示出了第二实施例的气体处理系统70。气体处理系统70包括气体处理室72。气体处理室72被分隔成(i)适于存储液态化学剂76的化学剂室74，以及(ii)与化学剂室74流体连通的气体/化学剂混合室78。气体处理系统70还包括操作性地与气体/化学剂混合室78联接的雾化组件80和操作性地与雾化组件80流体连通的加压气体供应组件82。气体处理系统80还包括化学剂供应组件84以提供化学剂室74与雾化组件80之间的流体连通。雾化组件80可操作地适于将液态化学剂雾化至加压气体流中，该气体在该实施例中为空气，加压气体流从加压气体供应组件82供应到气体/化学剂室78中。
该实施例的气体处理室72包括具有中空内部88的筒体86。筒体86围绕纵向轴线71纵向延伸。在该实施例中，纵向轴线71可操作地竖直定向。筒体86容纳分隔物90，该分隔物90适于将中空内部88分隔成入口部分91和出口部分93。在该实施例中，分隔物90设置成细长分隔板的形式。如图所示，液态化学剂76位于筒体86的底部。筒体86包括排放口87，化学剂可以通过该排放口从筒体86中排出。
气体处理室72在其顶部包括与雾化组件80可操作地联接的腔室入口94。在使用中，来自加压气体供应组件82的加压空气和来自化学剂室74的液态化学剂通过雾化组件80被送入气体/化学剂混合室78中。气体处理室72在其顶部进一步包括与气体/化学剂混合室78操作性地联接的腔室出口96。在使用期间，空气和化学剂的气态混合物将经由腔室出口96离开气体处理室72。
该实施例的气体/化学剂混合室78包括分隔物组件100，该分隔物组件可操作地适于促进化学剂的蒸发并且从气体/化学剂混合室78中提取空气中的化学剂液滴。此类被提取的化学剂液滴在重力的影响下将滴回到化学剂室74中，以进行另一个雾化循环。在该实施例中，分隔物组件100包括多个分隔物单元102。在该实施例中，每个分隔物单元102以穿孔板的形式提供。
加压气体供应组件82包括加压空气源104(在此为压缩机)、调节器106和三路歧管108。雾化组件80又包括三个可调节的喷雾器110。三路歧管108通过加压气体供应组件82的三个空气管道112与三个可调节的喷雾器110流体连通。
化学剂室74包括化学剂出口114，该化学剂出口114具有与化学剂供应组件84流体连通的三个未示出的接取点。在该实施例中，化学剂供应组件84包括三个化学剂管道116，用于提供在化学剂出口114与雾化组件80的三个可调节的喷雾器110之间的流体连通。在使用中，通过雾化组件80的加压空气将导致化学剂76从化学剂室74被吸入到雾化组件中以进行雾化。在该实施例中，加压空气将经由入口部分91进入化学剂室74，在分隔物90下方通过，并且通过穿过分隔物单元102经由出口部分93离开。在离开气体处理室72时，空气通过蓄积器118，在该蓄积器118中已经逸出气体处理室72的任何化学剂被截获并且防止被供给至下游的未示出的喷枪。
尽管以上关于优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员将了解，本发明不限于这些实施例，而是可以以许多其他形式来实施。
附图标记
10气体处理系统
11纵向轴线
12气体处理室
14化学剂室
16化学剂
18气体/化学剂混合室
20雾化组件
22加压气体供应组件
24化学剂供应组件
26筒体
28内部
30分隔物
32填料组件
34腔室入口
36腔室出口
38出口开口
40挡板组件
42挡板区段
44空气源
46调节器
48歧管
50喷雾器
52空气管道
54化学剂出口
56化学剂管道
70第二实施例的气体处理系统
71纵向轴线
72气体处理室
74化学剂室
76化学剂
78气体/化学剂混合室
80雾化组件
82加压气体供应组件
84化学剂供应组件
86筒体
87排放口
88内部
90分隔物
91入口部分
93出口部分
94腔室入口
96腔室出口
100分隔物组件
102分隔物单元
104加压空气源
106调节器
108歧管
110可调节的喷雾器
112空气管道
114化学剂出口
116化学剂管道。

Claims (20)

1.一种气体处理系统，包括：
气体处理室，所述气体处理室被分隔成(i)适于储存液态化学剂的化学剂室、以及(ii)与所述化学剂室流体连通的气体/化学剂混合室；
雾化组件，所述雾化组件与所述气体/化学剂混合室操作性地联接；
加压气体供应组件，所述加压气体供应组件与所述雾化组件操作性流体连通；以及
化学剂供应组件，所述化学剂供应组件提供所述化学剂室与所述雾化组件之间的流体连通，
其中，所述雾化组件可操作地适于将液态化学剂雾化至加压气体流中，所述加压气体流从所述加压气体供应组件供给到所述气体/化学混合剂室内。
2.根据权利要求1所述的气体处理系统，其中，所述气体是空气。
3.根据权利要求1所述的气体处理系统，其中，所述气体处理室包括具有中空内部的筒体。
4.根据权利要求3所述的气体处理系统，其中，所述筒体容纳有分隔物，所述分隔物适于将所述中空内部分隔成所述化学剂室和所述气体/化学剂混合室。
5.根据权利要求4所述的气体处理系统，其中，所述气体处理室包括填料组件，液态化学剂通过所述填料组件供给至所述化学剂室。
6.根据权利要求5所述的气体处理系统，其中，所述气体处理室包括腔室入口，所述腔室入口与所述雾化组件可操作地联接，在使用中，来自所述加压气体供应组件的加压气体和来自所述化学剂室的液态化学剂被供给至所述气体/化学剂混合室中。
7.根据权利要求6所述的气体处理系统，其中，所述气体处理室包括腔室出口，所述腔室出口与所述气体/化学剂混合室可操作地联接，并且气体和化学剂的气态混合物通过所述腔室出口离开所述气体处理室。
8.根据权利要求7所述的气体处理系统，其中，所述气体/化学剂混合室包括挡板组件，所述挡板组件可操作地适于促进所述化学剂的蒸发并且从所述气体/化学剂混合室中提取空气中的化学剂液滴。
9.根据权利要求8所述的气体处理系统，其中，所述挡板组件包括化学惰性材料的线股。
10.根据权利要求8所述的气体处理系统，其中，所述挡板组件包括穿孔板。
11.根据权利要求1所述的气体处理系统，其中，所述加压气体供应组件包括加压气源、气体调节器和歧管。
12.根据权利要求11所述的气体处理系统，其中，所述歧管是三路歧管。
13.根据权利要求11所述的气体处理系统，其中，所述雾化组件包括可调节的喷雾器。
14.根据权利要求13所述的气体处理系统，其中，所述雾化组件包括三个可调节的喷雾器。
15.根据权利要求14所述的气体处理系统，其中，所述歧管通过所述加压气体供应组件的三个气体管道与所述三个可调节的喷雾器流体连通。
16.根据权利要求4所述的气体处理系统，其中，所述化学剂室包括化学剂出口。
17.根据权利要求16所述的气体处理系统，其中，所述化学剂出口包括三个接取点。
18.根据权利要求15所述的气体处理系统，其中，所述化学剂供应组件包括三个化学剂管道，所述三个化学剂管道可操作地适于经由所述三个化学剂管道提供在所述化学剂出口与所述三个可调节的喷雾器之间的流体连通。
19.一种气体处理方法，包括以下步骤：
提供气体处理室，所述气体处理室被分隔成(i)适于存储液态化学剂的化学剂室、以及(ii)与所述化学剂室流体连通的气体/化学剂混合室；
提供与所述气体/化学剂混合室操作性地联接的雾化组件；
提供与所述雾化组件操作性流体连通的加压气体供应组件；
提供化学剂供应组件以提供所述化学剂室与所述雾化组件之间的流体连通；以及
将液态化学剂雾化至加压气体流中，所述加压气体流从所述加压气体供应组件经由所述雾化组件供给到所述气体/化学混合剂室中。
20.一种喷涂组件，所述喷涂组件包括与根据权利要求1所述的气体处理系统流体连通的喷枪。
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