CN115608530B - 一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头，涉及大口径钢质管道防腐技术领域，包括固定安装在粉箱内部的安装杆和安装杆上的喷头单元，所述安装杆的数量为3个，且相互平行设置；所述安装杆上均匀间隔固定安装有喷头单元，相邻两个所述安装杆上的喷头单元错位设置；所述喷头单元包括固定块、固定杆和喷枪，所述固定杆通过所述固定块安装在所述安装杆上，所述固定杆靠近粉箱的喷涂口一端固定安装喷枪；有益效果在于：通过采用粉状涂料，利用静电吸附原理，在粉末吸附到加热后的钢管上后可以快速凝结，避免涂料流淌引起的喷涂不匀的问题；设置多个喷枪阵列设置，保证喷涂速度同时，提高喷涂的均匀性。

Description

一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头

技术领域

本发明涉及大口径钢质管道防腐技术领域，特别是涉及一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头。

背景技术

目前在区域性结构输水管道主要采用水泥管道或者液体油漆喷涂钢管，水泥管道的使用寿命为30年，液体涂料喷涂管道使用寿命20年，后期的维修维护成本较高，而且大量的钢筋混凝土、油漆的使用不符合环保趋势，未来国家规划的新建项目对可再生资源的利于率在逐年提高，未来利用大口径钢质管道内FBE防腐作为输水管道是一个必然趋势。

传统的大直径钢管(＞DN4000mm)材质管道一般采用液体涂料喷涂，因为防腐材料的问题，耐腐蚀性能较差，寿命一般在10年左右，超期服役会出现漏水甚至爆管现象，并且液体涂料因为含有有机挥发物，挥发物挥发造成浪费；液体喷涂需要重复喷涂，容易出现喷涂不均匀的现象，对涂装人员技术要求较高，喷涂的多余的液体涂料的无法进行回收；因此市面上也出现了静电粉末喷涂，通过粉末回收系统可以将未吸附在管壁上的粉末涂料进行回收，解决了资源浪费问题，同时因粉末涂料使用的静电原理喷涂，喷涂设备可达到全自动化，无需浪费人力资源，即使需要人工辅助，对喷装人员经验要求也不必过高，但是现有静电粉末喷涂机布局为矩形，且喷出的粉末颗粒非常微小，相对于大半径的管道，喷出的粉末在管道内表面容易不均匀，容易产生一浅一深的形状。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头，包括固定安装在粉箱内部的安装杆和安装杆上的喷头单元，所述安装杆的数量为3个，且相互平行设置；所述安装杆上均匀间隔固定安装有喷头单元，相邻两个所述安装杆上的喷头单元错位设置；所述喷头单元包括固定块、固定杆和喷枪，所述固定杆通过所述固定块安装在所述安装杆上，所述固定杆靠近粉箱的喷涂口一端固定安装喷枪；所述喷枪内部设置有粉道和高压气体通道，所述喷枪右端对应所述粉道位置密封安装有粉末通道接头，所述喷枪右端对应所述高压气体通道位置开设有入气口；所述喷枪右端固定套设有固定套，所述固定套的下部插设有固定螺钉；所述喷枪左端从左到右依次设置有第一密封盘、连接部、第二密封盘，所述喷枪左端对应所述粉道位置设置有电极座，所述电极座为管状结构，所述电极座内穿设有放电电极，所述放电电极一周阵列设置有翅板，所述放电电极通过所述翅板与所述电极座内壁固定连接，所述翅板右端插在所述粉道内，所述翅板上固定安装有用来阻挡所述电极座右端面与所述喷枪左端面直接接触的阻挡块，所述喷枪左端对应所述电极座左端位置设置有电极连接触点和高压气体通道的出气口，所述电极连接触点与所述电极座接触，所述放电电极左端延伸出所述电极座设置有放电针，所述放电电极左端套设有散流器，所述散流器右侧外部套设有喷嘴，所述喷嘴右端与所述连接部螺纹连接，所述第一密封盘、所述第二密封盘分别与所述喷嘴内壁密封接触，所述喷嘴内部对应所述电极座位置设置为便于压紧所述电极座的圆锥面，所述喷嘴左端设置为锥面收口结构；阵列式喷头用于对钢管内壁进行喷涂；大直径钢管的尺寸大于DN4000mm；通过固定螺钉将所述固定套和所述固定杆固定连接；所述喷嘴的直径为10mm，所述喷嘴前端锥面与轴心线夹角为15°；所述喷枪与待喷涂钢管径向线重合。

优选的：所述喷枪上方固定安装有变压模块，所述变压模块右端设置有电线接头，所述变压模块内部安装有高频变压器，所述高频变压器上连接有升压网路，所述放电针与所述升压网路之间连接有限流器。

优选的：所述限流器为限流电阻。

优选的：每个所述安装杆上的所述喷枪的数量为4个。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、通过采用粉状涂料，利用静电吸附原理，在粉末吸附到加热后的钢管上后可以快速凝结，避免涂料流淌引起的喷涂不匀的问题；

2、设置多个喷枪阵列设置，保证喷涂速度同时，提高喷涂的均匀性；

3、设置抽风箱与箱体的连接结构，避免箱体底部出现堆积粉料影响粉料回收的情况；

4、本发明代替传统的油漆喷涂管道，对环境更友好，没有挥发性有害气体，管道的使用寿命为50年以上，通过阴极保护等措施使用寿命可以超过100年。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的安装状态的立体结构示意图。

图2是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的喷枪的第一视角的立体结构示意图。

图3是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的喷枪的第二视角的立体结构示意图。

图4是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的喷嘴的内部结构示意图。

图5是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的局部结构的第一视角的立体示意图。

图6是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的局部结构的第二视角的立体示意图。

图7是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的放电电极的第一视角的立体结构示意图。

图8是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的放电电极的第二视角的立体结构示意图。

图9是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的喷头单元的排布位置试验过程图。

图10是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的喷嘴的形状选择过程图。

图11是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的设置直径10mm喷嘴时的喷涂仿真原理图。

图12是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的设置直径10mm喷嘴时的喷涂残差曲线。

图13是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的设置直径10mm喷嘴时的喷涂速度图。

图14是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的设置前端30°锥形的喷嘴时的喷涂仿真原理图。

图15是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的设置前端30°锥形的喷嘴时的喷涂残差曲线。

图16是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的设置前端30°锥形的喷嘴时的喷涂速度图。

图17是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的设置20mm大直径喷嘴时的喷涂残差曲线。

图18是本发明所述一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头的设置20mm大直径喷嘴时的喷涂迹线图。

附图标记说明如下：

1、喷枪；2、喷嘴；3、散流器；4、变压模块；5、电线接头；6、粉末通道接头；7、高压气体通道；8、放电电极；9、固定螺钉；11、第一密封盘；12、第二密封盘；13、连接部；14、电极连接触点；15、粉道；16、固定套；17、电极座；18、翅板；19、阻挡块；20、粉箱；21、安装杆；22、固定块；23、固定杆。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图8所示，一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头，包括固定安装在粉箱20内部的安装杆21和安装杆21上的喷头单元，喷头单元用来喷涂，所述安装杆21的数量为3个，且相互平行设置；所述安装杆21上均匀间隔固定安装有喷头单元，相邻两个所述安装杆21上的喷头单元错位设置；所述喷头单元包括固定块22、固定杆23和喷枪1，所述固定杆23通过所述固定块22安装在所述安装杆21上，所述固定杆23靠近粉箱20的喷涂口一端固定安装喷枪1；所述喷枪1内部设置有粉道15和高压气体通道7，所述喷枪1右端对应所述粉道15位置密封安装有粉末通道接头6，粉末通道接头6用来便于连接供粉，所述喷枪1右端对应所述高压气体通道7位置开设有入气口，入气口用来连接提高压缩气体；所述喷枪1右端固定套16设有固定套16，所述固定套16的下部插设有固定螺钉9，固定螺钉9和固定套16用来配合夹持安装固定；所述喷枪1左端从左到右依次设置有第一密封盘11、连接部13、第二密封盘12，所述喷枪1左端对应所述粉道15位置设置有电极座17，电极座17用来便于安装，所述电极座17为管状结构，所述电极座17内穿设有放电电极8，所述放电电极8用来导电，所述放电电极8一周阵列设置有翅板18，翅板18用来固定，所述放电电极8通过所述翅板18与所述电极座17内壁固定连接，所述翅板18右端插在所述粉道15内，所述翅板18上固定安装有用来阻挡所述电极座17右端面与所述喷枪1左端面直接接触的阻挡块19，所述喷枪1左端对应所述电极座17左端位置设置有电极连接触点14和高压气体通道7的出气口，出气口用来向喷嘴2吹气带出粉体，所述电极连接触点14与所述电极座17接触，所述放电电极8左端延伸出所述电极座17设置有放电针，放电针用来放电，所述放电电极8左端套设有散流器3，散流器3用来使粉末喷出更分散，所述散流器3右侧外部套设有喷嘴2，所述喷嘴2右端与所述连接部13螺纹连接，所述第一密封盘11、所述第二密封盘12分别与所述喷嘴2内壁密封接触，所述喷嘴2内部对应所述电极座17位置设置为便于压紧所述电极座17的圆锥面，所述喷嘴2左端设置为锥面收口结构；所述喷枪1上方固定安装有变压模块4，所述变压模块4右端设置有电线接头5，所述变压模块4内部安装有高频变压器，所述高频变压器上连接有升压网路，所述放电针与所述升压网路之间连接有限流器；所述限流器为限流电阻；每个所述安装杆21上的所述喷枪1的数量为4个。

如图10所示，所述喷嘴2的直径为10mm，所述喷嘴2前端锥面与轴心线夹角为15°，其验证过程如下：

直径10mm喷嘴：如图11-图13所示，可以看出，粉末喷出后，受风的影响发生了一定的偏移，离风口近的地方受影响较小，离风口远的地方产生了一定的堆积；

前端30°锥形的喷嘴：如图14-图16所示，可以看出，风场在喷嘴2横向的区域产生了一定的涡流，但是对颗粒的分布影响不大，这是由于，喷嘴2的横向区域实际上是喷涂机的外壳或者喷涂机保护壳内的区域，这里是不会进粉的，喷出去的颗粒的轨迹不取决于喷嘴2形状，而是取决于内部压强和气流耦合，喷嘴2形状只是起到一个导向的作用，仿真采用的是理想状态，自然差别不大；

20mm大直径喷嘴：如图17-图18所示，大直径喷出的颗粒在风场作用下比较复杂，根据图可以看出，喷嘴2横向区域产生明显涡流，喷嘴2到壁面的区域产生了多种混乱的现象，可见，喷嘴2直径必须控制在20mm以下。

根据以上的分析，喷嘴2形状不是影响颗粒轨迹的决定因素，风力和喷嘴2压力才是，此外，喷嘴2直径要控制在20mm以内，风速尽量低；由于喷嘴2开设锥面可以使粉体颗粒经过喷嘴2和散流器3导流作用后喷出更分散均匀，故采用喷嘴2前端采用锥面。

喷头单元排布位置设置试验过程如图9所示：

第1次试验：粉枪按两排布置，排间距为180mm，排内相邻喷头单元间距为150mm，两排粉枪中间位置环氧层的厚度和喷枪1正对位置的厚度不一样，喷涂后的钢管内壁螺旋纹很明显；

第2次试验：粉箱20按三排布置，且相邻两排错位，排间距为75mm，排内相邻喷头单元间距为130mm，这样喷出来的环氧层比较均匀，但是环氧层的厚度又比较厚，并且一次喷过的宽度相对较窄，效率相对来说比较低；

第3次试验：粉箱20按三排布置，且相邻两排错位，排间距为130mm，排内相邻喷头单元间距为150mm，这样喷出来的环氧层比较均匀，环氧层的厚度也在要求范围以内，并且一次喷过的宽度和管子加热的宽度也相符合，产品质量和工作效率都大大提高了。

综上所述，可见采用第3次试验的粉箱20排布方式，可以避免喷涂后的钢管内壁螺旋纹，提高产品质量和工作效率。

工作原理：使用时，利用电磁感应扫描加热的方式将待喷涂管道均匀加热，粉末通道接头6与外部供粉机构密封连接，所述电线接头5与外部电源连接，高压气体通道7与外部高压供气装置密封连接，通过固定螺钉9将固定套16和固定杆23固定连接，喷涂过程中，粉末通过粉道15从喷嘴2喷出，经过高压气体通道7内吹向喷嘴2吹气加压，使粉末经过喷嘴2和散流器3配合导流，粉体喷出更分散均匀，喷出同时变压模块4对电源进行提高电压，经过电极连接触点14与电极座17接触导电，放电电极8前端的放电针放电，使喷出粉末带电，带电粉末吸附在待喷涂的钢管内壁上，完成防腐喷涂。

静电喷涂是利用高压静电电晕电场原理，喷枪1头上的放电电极8接上高压负电，被涂工件接地形成正极，在喷枪1和工件之间形成较强的静电场，当运载气体（压缩空气）将粉末涂料从外部供粉机构经粉道15送到喷嘴2喷出时，其周围产生密集的电荷，粉末带上负电荷，在静电力和压缩空气的作用下，粉末均匀的吸附在工件上。

放电电极8、电线接头5、高频变压器、升压网路和限流电阻均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本领域技术人员可通过技术手册得知或通过常规试验方法获知的，故在此不再做过多记载。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (4)

1.一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头，包括固定安装在粉箱（20）内部的安装杆（21）和安装杆（21）上的喷头单元，其特征在于：所述安装杆（21）的数量为3个，且相互平行设置；所述安装杆（21）上均匀间隔固定安装有喷头单元，相邻两个所述安装杆（21）上的喷头单元错位设置；所述喷头单元包括固定块（22）、固定杆（23）和喷枪（1），所述固定杆（23）通过所述固定块（22）安装在所述安装杆（21）上，所述固定杆（23）靠近粉箱（20）的喷涂口一端固定安装喷枪（1）；所述喷枪（1）内部设置有粉道（15）和高压气体通道（7），所述喷枪（1）右端对应所述粉道（15）位置密封安装有粉末通道接头（6），所述喷枪（1）右端对应所述高压气体通道（7）位置开设有入气口；所述喷枪（1）右端固定套（16）设有固定套（16），所述固定套（16）的下部插设有固定螺钉（9）；所述喷枪（1）左端从左到右依次设置有第一密封盘（11）、连接部（13）、第二密封盘（12），所述喷枪（1）左端对应所述粉道（15）位置设置有电极座（17），所述电极座（17）为管状结构，所述电极座（17）内穿设有放电电极（8），所述放电电极（8）一周阵列设置有翅板（18），所述放电电极（8）通过所述翅板（18）与所述电极座（17）内壁固定连接，所述翅板（18）右端插在所述粉道（15）内，所述翅板（18）上固定安装有用来阻挡所述电极座（17）右端面与所述喷枪（1）左端面直接接触的阻挡块（19），所述喷枪（1）左端对应所述电极座（17）左端位置设置有电极连接触点（14）和高压气体通道（7）的出气口，所述电极连接触点（14）与所述电极座（17）接触，所述放电电极（8）左端延伸出所述电极座（17）设置有放电针，所述放电电极（8）左端套设有散流器（3），所述散流器（3）右侧外部套设有喷嘴（2），所述喷嘴（2）右端与所述连接部（13）螺纹连接，所述第一密封盘（11）、所述第二密封盘（12）分别与所述喷嘴（2）内壁密封接触，所述喷嘴（2）内部对应所述电极座（17）位置设置为便于压紧所述电极座（17）的圆锥面，所述喷嘴（2）左端设置为锥面收口结构；阵列式喷头用于对钢管内壁进行喷涂；大直径钢管的尺寸大于DN4000mm；通过固定螺钉（9）将所述固定套（16）和所述固定杆（23）固定连接；所述喷嘴（2）的直径为10mm，所述喷嘴（2）前端锥面与轴心线夹角为15°；所述喷枪（1）与待喷涂钢管径向线重合。

2.根据权利要求1所述的一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头，其特征在于：所述喷枪（1）上方固定安装有变压模块（4），所述变压模块（4）右端设置有电线接头（5），所述变压模块（4）内部安装有高频变压器，所述高频变压器上连接有升压网路，所述放电针与所述升压网路之间连接有限流器。

3.根据权利要求2所述的一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头，其特征在于：所述限流器为限流电阻。

4.根据权利要求1所述的一种大直径钢管熔喷防腐用阵列式喷头，其特征在于：每个所述安装杆（21）上的所述喷枪（1）的数量为4个。