EA007500B1 - Передатчик энергии для использования в агрегатах для нанесения покрытий и/или в сушильных установках, в частности, для нанесения лакового покрытия - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к передатчику (1) энергии для использования в агрегатах для нанесения покрытия и/или в сушильных установках (2), в частности, для лакового покрытия. В соответствии с изобретением передатчик (1) энергии имеет по меньшей мере два плоских элемента (10) в виде антенных элементов, причем каждый из двух плоских элементов (10) содержит стеклянную несущую пластину (11), имеющую на задней поверхности стекла (12) излучающий слой (13) и чья противоположная свободная передняя поверхность излучения (17) направлена на часть высушиваемого объекта или поверхность детали (3) с нанесенным материалом покрытия. Кроме того, на расстоянии и параллельно обратной поверхности стекла (12) и, по меньшей мере, по ее величине установлен поверхностный отражатель (20) из металлического материала, причем соответствующий излучающий слой (13) выполнен для генерации электромагнитного излучения в одной полосе частот, и полоса частот перекрывает, по меньшей мере, характеристические частоты собственных колебаний в инфракрасном диапазоне предмета для сушки или материала покрытия, и излучающий слой (13) может возбуждаться посредством устройства управления (16) для выдачи по меньшей мере одной полосы частот, при этом частота излучения близка частоте собственных колебаний высушиваемого объекта или материала покрытия для возникновения резонанса.

Description

Изобретение относится к передатчику энергии для использования в агрегатах для нанесения покрытий и/или в сушильных установках, в частности для нанесения лакового покрытия с признаками ограничительной части п.1 формулы изобретения.

В традиционных процессах лакирования применяются различные лакокрасочные материалы, иногда, в несколько слоев, например порошкообразные лаки, наполнители, основные лаки, прозрачные лаки и т.д., которые необходимо расплавлять при температурах реакции около 80-200° и соответственно сушить. В хорошо известных агрегатах для нанесения покрытий, выполненных для серийного лакирования многих деталей, например корпусов, кузовов, металлических деталей конструкции и т.д., производится общепринятая циркуляционная сушка горячим воздухом, которая требует очень много затрат энергии и продолжительного времени сушки. В качестве передатчика энергии в данном случае применяется нагретый нагревательными элементами горячий воздух. При непрерывной подаче деталей через туннельную сушилку, необходима сушилка большой длины, поэтому возрастают соответственно связанные с конструкцией затраты в больших комплексах зданий. Наряду с данными установками для нанесения покрытий и лака и общепринятыми традиционными циркуляционными сушилками горячим воздухом, известны также многоступенчатые способы в сочетании с другими передатчиками энергии, при помощи которых энергия в лаковом покрытии переносится с целью расплавления и/или сушки.

В известной установке для нанесения лака (ЛЕ 19857940 С1) используется комбинированное ультрафиолетовое и инфракрасное отверждение, причем лакокрасочный материал, который становится твердым в течение нескольких следующих друг за другом интервалов облучения, облучается попеременно ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами. Для этого необходим специальный дорогой лакокрасочный материал, причем применение данного способа предпочтительно при ремонтных покрасках.

Кроме того, известна установка для нанесения лака, в которой при сушке лака применяется двухступенчатый способ сушки (ΌΕ 19503775 С1), причем на первой ступени сушки в качестве передатчика энергии применяется инфракрасный излучатель. Проблема с этими инфракрасными излучателями состоит в том, что интенсивность излучения и тем самым эффективный подвод энергии уменьшается в материале покрытия с увеличением квадрата расстояния. Поэтому в данном случае инфракрасные излучатели по своей форме точно подогнаны по контуру к осушаемому предмету и с помощью управляемых регулирующих устройств типа роботов могут быть придвинуты с небольшим промежутком к поверхности так, что для повышения эффективности остается небольшой зазор. Это вызывает значительные аппаратные затраты. Из-за этого особенно при очень структурированных деталях невозможна непрерывная подача их через сушильную установку, так как на первой ступени сушки на месте подведенного инфракрасного излучателя предмет должен прочно удерживаться по месту. На второй ступени сушки проводится последующая сушка преимущественно стационарными инфракрасными излучателями, для чего снова необходимы значительные затраты времени.

Далее известна установка для нанесения лака (ЛЕ 3814871 А1), в которой применена исключительно сушка инфракрасными лучами, которая функционирует с частотой излучения в диапазоне, близком к инфракрасной области спектра при 1,0-4,0 мкм. В данном случае также появляются вышеуказанные проблемы с эффективным приложением энергии. Кроме того, имеется затруднение, связанное с тем, что имеются закрытые участки, как, например, подрезанный сзади участок, на который инфракрасное излучение не попадает непосредственно и который лишь немного нагревается и затвердевает.

Обобщая, следует отметить, что в известных до настоящего времени агрегатах для нанесения покрытия и лака расплавление и/или затвердевание материалов покрытия требует очень высоких затрат энергии и времени. Эти затраты обусловлены также тем, что деталь как носитель материала покрытия, в частности, в хорошо проводящей тепло металлической детали, а также и в окружающем воздухе, должна быть нагрета до необходимой температуры материала покрытия для того, чтобы материал покрытия мог достигнуть необходимой высокой температуры. В массивных деталях, кроме того, возникает проблема, что нагретые с большим расходом энергии детали для дальнейшей манипуляции должны с большой затратой времени снова охлаждаться, причем для активного охлаждения снова требуется высокий расход энергии.

Поэтому задачей изобретения является создание передатчика энергии для использования в агрегатах для нанесения покрытия и/или в сушильных установках, в частности, для лакового покрытия, который обеспечивает существенную экономию энергии в процессе.

Данная задача решается признаками п.1 формулы изобретения.

В соответствии с п.1 передатчик энергии имеет по меньшей мере два плоских элемента, выполненных в виде элементов антенной решетки. Каждый из плоских элементов передатчика содержит стеклянную несущую пластину, которая на обратной стороне стекла содержит излучающий слой и чья противолежащая передняя поверхность стекла ориентирована к высушиваемому объекту или к поверхности детали с нанесенным материалом покрытия. На расстоянии и приблизительно параллельно задней поверхности стекла установлен поверхностный отражатель из металлического материала, по размеру по меньше мере соответствующий задней поверхности стекла.

Соответствующий излучающий слой выполнен для генерации электромагнитного излучения в одной полосе частот, причем полоса частот по меньшей мере должна перекрывать характеристические соб- 1 007500 ственные частоты высушиваемого объекта или материала покрытия в инфракрасной части спектра. Такие молекулярные собственные частоты составляют, в частности, в инфракрасном диапазоне около 10^-910^-12 Гц. Излучающий слой можно возбуждать посредством устройства управления для выдачи по меньшей мере одной полосы частот, при этом можно возбуждать излучение с частотой, близкой к собственной частоте высушиваемого объекта или материала покрытия для возникновения резонанса. При этом устройство отыскивает соответствующую правильную резонансную частоту из излученной полосы частот для направленного подвода энергии с высокой плотностью в соответствии с обычными резонансными процессами. За счет согласования излученной полосы частот к измеренным собственным частотам, в частности, лакокрасочных материалов, возможен подвод энергии непосредственно в эти материалы с высокой плотностью энергии, без нагрева или с незначительным нагревом граничащих окружающих участков, в частности, участков несущих элементов деталей, до повышенной температуры. Кроме того, в противоположность обычным инфракрасным лучам в данном случае имеет место только минимальное повышение температуры в излучающем слое преобразователей энергии, работающих в данном случае в качестве антенн. Так как детали с покрытиями сами не должны неизбежно нагреваться до высоких температур, то необходимые после отверждения лака процессы охлаждения не нужные или, по меньшей мере, значительно сокращены.

В целом в соответствии с изобретением можно создать тем самым агрегаты для нанесения покрытий и/или сушильные установки, которые можно эксплуатировать со значительно меньшими затратами энергии и времени.

Многочисленными опытами было доказано, что, в частности, указанная конструкция плоских элементов передатчика в сочетании с плоским отражателем и указанным направлением излучения приводит к существенному повышению эффективности.

В конкретной конструкции плоских элементов передатчика по п.2 формулы изобретения они выполнены прямоугольными или квадратными с плоскими поверхностями из стекла и в целом установлены по меньшей мере в одной плоскости, предпочтительно в противолежащих плоскостях. Тем самым образуется простая конструктивная структура с общей поверхностью излучения больших размеров для эффективного подвода энергии. При опытах обнаружилось, что возможно особенно эффективное излучение с плоскими элементами передатчика с длиной кромок около 20-80 см, предпочтительно около 40 см.

В соответствии с признаками п.3 формулы можно при необходимости изготовить замкнутую, газонепроницаемую переднюю плоскость.

В особенно предпочтительном усовершенствованном варианте выполнения по п.4 формулы поверхности плоских элементов передатчика образуют внутренние стенки туннеля и расположены на его боковых стенках и/или на верхней стенке и/или на стенке днища. Через такой туннель могут автоматически транспортироваться детали, в частности, для сушки лака.

В соответствии с признаками п.5 формулы изобретения излучающий слой выполняют с возможностью излучения определенных полос частот. В п.6 формулы показаны дальнейшие преимущественные формы выполнения.

В другом варианте выполнения по п.7 формулы плоские элементы передатчика содержат на расположенных напротив участках сторон, снабженных излучающим слоем на задних поверхностях стекла, электрические проводники, причем все плоские элементы передатчика соединены параллельно с генератором гармоник управляющего устройства. Генератор гармоник содержит электрический модуль, который при управляемых колебаниях имеет резкую скорость увеличения тока и тем самым пригоден для создания высокой доли гармоник. Эти проводники выполнены предпочтительно в виде полосы медной фольги, причем присоединение к излучающему слою производится согласно емкости или индуктивности. В качестве электронного модуля с заданными свойствами пригоден двунаправленный триодный тиристор или двойной МОП-транзистор или при необходимости также быстродействующий переключатель. Излучающий слой действует при таком возбуждении по типу преобразователя частоты, причем относительно малые частоты возбуждения приводят к высоким частотам излучения с указанной полосой частот в инфракрасной части спектра.

В усовершенствованном варианте выполнения по п.8 формулы предлагается возбуждать определенное количество плоских элементов передатчика в диапазоне мегагерц и другие плоские элементы преобразователя частотой в диапазоне гигагерц. За счет вышеуказанной функции излучающего слоя в качестве преобразователя частоты или соответственно умножителя частоты для получения более высокой частоты относительно соответствующей частоты возбуждения с таким распределенным возбуждением плоских элементов передатчика возможно широкое перекрытие диапазонов собственных частот, если это необходимо для конкретных случаев применения. Это необходимо, например, когда в качестве материала покрытия выбраны смеси материалов, имеющих значительно отличающиеся друг от друга подходящие для целей резонанса значения диапазонов собственных частот.

По п.9 формулы плоский отражатель должен состоять по меньшей мере из несущего металлического листа, на котором закреплены через изоляционные элементы плоские элементы передатчика. Расстояние между плоским отражателем и плоскими элементами передатчика для эффективного действия составляет приблизительно 1-10 см, предпочтительно 4 см. Это расстояние задается соответствующим вы

- 2 007500 полнением изоляционных элементов. Такое выполнение позволяет создать простую и недорогую конструкцию. Сам плоский отражатель может быть установлен без необходимости электрической установки на соответствующих несущих местах или несущих стенках. Излучающий слой в такой системе находится в промежутке между плоскими элементами передатчика и плоским отражателем и тем самым, преимущественно, защищен при жестком режиме работы от механических и возможных химических воздействий. Непокрытая обращенная наружу стеклянная поверхность в противоположность этому является нечувствительной к этому и может простым образом содержаться в чистоте, что существенно для эффективного и свободного излучения. Непокрытые слоем стеклянные поверхности подвергаются действию от образующихся обычно в лакировочных устройствах при расплавлении и сушке химикатов, как, например, паров растворителя и т. д. Тем самым обеспечены длительные без помех сроки эксплуатации с малыми расходами на обслуживание.

Согласно другому варианту по п.10 формулы конструкция эксплуатируемой в автоматическом режиме лакировочной установки включает в первом устройстве осуществление первой стадии нанесения материала для покрытия в жидкой или порошкообразной форме или в гранулах. Это, преимущественно, может производиться известным образом электростатическим методом или путем напыления. Второе устройство содержит для осуществления второй стадии вышеописанный передатчик энергии, причем используется материал, предпочтительно порошковый лакокрасочный материал, который может расплавляться и/или отверждаться. Тем самым с очень небольшим расходом энергии и коротким временем обработки создаются хорошо удерживающиеся покрытия. Покрываемые детали, например, металлические детали структуры, кузова или металлические корпуса могут транспортироваться предпочтительно в выполненных в виде туннеля установках непрерывно или при необходимости с интервалами посредством транспортирующих устройств, например, конвейерными лентами.

Особенно пригодными являются согласно п.12 формулы порошковые лаки с собственными частотами излучения в диапазоне волн около 1000-1800 см^-1, которые наносятся на детали из металлического материала в соответствии с п.13 формулы.

С помощью чертежа изобретение поясняется подробнее.

Показано:

фиг. 1 - схематичное изображение в перспективе передатчика энергии для использования в агрегатах для нанесения покрытия и сушильных установках для нанесения лакового покрытия, фиг. 2 - схематичное увеличенное подробное изображение детали А на фиг. 1, и фиг. 3 - схематичное изображение, частично в перспективе, плоского элемента передатчика, с нанесенным на обратной поверхности стекла излучающим слоем.

На фиг. 1 схематично и в перспективе показан передатчик 1 энергии для использования в агрегатах для нанесения покрытия и сушильных установках для покрытия лаком. Этот агрегат для нанесения покрытий и сушильная установка 2 содержит в первой, непоказанной в данном случае, позиции первое устройство для нанесения порошкообразного лака в качестве материала покрытия на поверхность покрываемой детали 3, например, кузова транспортного средства. Порошкообразный лак имеет частоты собственных колебаний в диапазоне волновых чисел около 1000-1800 см^-1 и наносится в первом устройстве электростатическим путем на деталь 3. Деталь 3 с электростатически удерживаемым порошкообразным лаком подается транспортным устройством 4 непрерывно или по тактам через непоказанное в данном случае первое устройство и поступает после прохождения этой первой позиции к показанной на фиг. 1 схематично и в перспективе второй позиции 5, расположенной за первой позицией и содержащей туннельную установку 7, через которую деталь 3 транспортируется транспортным устройством 4 необходимым образом непрерывно или по тактам.

Как видно из фиг. 1, на внутренних стенках туннельной установки 7, то есть на боковых стенках 8 и на верхних стенках 9 установлено соответственно некоторое количество образующих передатчик 1 энергии плоских элементов 10 передатчика, которые предпочтительно по существу прилегают друг к другу и, например, образуют между собой узкую щель, в которую, как это схематично показано на фиг. 2, можно установить упруго изолирующую уплотнительную полосу 21. Благодаря этому образуется замкнутая газонепроницаемая передняя плоскость. Эти плоские элементы передатчика выполнены в данном случае, например, приблизительно прямоугольными и содержат каждая стеклянную несущую пластину 11, как это видно, в частности, из фиг. 2 и 3, показывающих увеличенные схематичные подробные изображения. Стеклянная несущая пластина 11 поддерживает на задней поверхности стекла 12 показанный на фиг. 3 схематично пунктиром излучающий слой 13. На противолежащих боковых участках данной задней поверхности стекла 12 на излучающем слое 13 установлены электрические провода 14, 15, которые в параллельной схеме соединены с генератором гармоник схематично изображенного на фиг. 3 и в качестве примера управляющего устройства 16. Данный генератор гармоник устройства управления 16 содержит электрический блок, имеющий при колебательном управлении управляющей схемой резкую скорость нарастания тока с крутым фронтом нарастания и тем самым пригоден для получения высокой доли гармоник. Плоские элементы передатчика 10 могут возбуждаться частотой в диапазоне мегагерц или частотой в диапазоне гигагерц.

Противолежащая задней стороне стекла 12 свободная передняя поверхность стекла 17 плоских эле- 3 007500 ментов передатчика обращена к кузову транспортного средства 3.

Внутренние стенки 18 туннельной установки 7 образуют в данном случае плоский отражатель 20 и образованы из несущего металлического листа, на котором через показанные на фиг. 2 изоляционные элементы 19 удерживаются плоские элементы передатчика 10. Расстояние между плоским отражателем и плоскими элементами передатчика 10 составляет при этом, например, около 1-10 см.

Состав излучающего слоя 13 приведен в пп.4 и 5 формулы изобретения, а также в предшествующих частях описания.

Как только деталь 3 с нанесенным электростатическим путем порошковым лаком будет подана с помощью транспортного устройства 4 через туннельную установку 7, соответствующим излучающим слоем 13 на плоский элемент передатчика 10 выдается электромагнитное излучение в инфракрасной части спектра, полоса частот которого перекрывает характеристические частоты собственных колебаний порошкового лака так, что он наплавляется на деталь и высушивается.

Claims (11)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Передатчик энергии для использования в агрегатах для нанесения покрытия и/или в сушильных установках, в частности, для нанесения лакового покрытия, содержащий по меньшей мере один плоский элемент, который содержит несущую пластину, имеющую на задней поверхности излучающий слой, причем соответствующий излучающий слой посредством устройства управления возбуждается для излучения по меньшей мере в одной полосе частот и полоса частот перекрывает по меньшей мере собственные частоты колебаний в инфракрасном диапазоне объекта для высушивания или материала покрытия для возникновения резонанса, отличающийся тем, что передатчик (1) энергии содержит два плоских элемента (10), выполненных в виде элементов антенной решетки, причем каждый из двух плоских элементов (10) содержит стеклянную несущую пластину (11), имеющую на задней поверхности стекла (12) излучающий слой (13) и противоположная поверхность (17) которой направлена на участок высушиваемого предмета или поверхность детали (3) с нанесенным материалом покрытия, причем на расстоянии и параллельно задней поверхности (12) стекла установлен плоский отражатель (20) из металлического материала, имеющий, по меньшей мере, размеры задней поверхности стекла (12).
2. 2. Передатчик энергии по п.1, отличающийся тем, что представляет собой несколько прямоугольных или квадратных плоских элементов (10), установленных по меньшей мере в одной плоскости друг около друга.
3. 3. Передатчик энергии по п.2, отличающийся тем, что между граничащими кромками плоских элементов передатчика вставлена электрически изолирующая разделительная полоса.
4. 4. Передатчик энергии по п.2 или 3, отличающийся тем, что плоские элементы (10) образуют внутренние стенки (18) туннельной установки (7) и установлены на боковых стенках (8), и/или на верхней стенке (9), и/или на стенке основания, причем высушиваемый объект или деталь (3) могут транспортироваться с нанесенным материалом покрытия через туннельную установку (7).
5. 5. Передатчик энергии по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что излучающий слой (13) образован на стеклянных несущих пластинах (11) путем нанесения покрытия, состоящего из связующих материалов, изоляционных материалов, диспергаторов, воды и графита, взятых в соотношении 55-65% основного материала и 35-45% графита, причем основной материал состоит из 39-49% связующего средства, 18-23% изоляционного средства, 18-24% диспергатора, 12-16% дистиллированной воды, причем связующий материал состоит из 69,06-75,54% дистиллированной воды, 4-6% сульфированного масла, фенола или 0,05-0,5% бензизотиазолинона, 15-19% казеина, 0,8-1,2% мочевины, 2-3% разбавителя и 2,5-3,5% капролактама.
6. 6. Передатчик энергии по п.5, отличающийся тем, что сульфированным маслом является касторовое масло, что фенолами являются карбонизированные изготовленные крекингом фенолы или бензизотиазолинон, разбавитель представляет собой щелочной разбавитель и/или разбавитель на основе ароматических углеводородов, и/или спирта, и/или эфира, и/или кетона, причем изоляционным средством является изолирующая сажа, а диспергатором является неорганическое и/или органическое, мономерное и/или полимерное вещество, и масса покрытия содержит тиксотропное средство.
7. 7. Передатчик энергии по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что плоские элементы (10) соответственно на противолежащих боковых участках, снабженных излучающим слоем (13) задних поверхностей стекла (12), имеют электрические проводники (14, 15), и все плоские элементы передатчика соединены в параллельной схеме с генератором гармоник устройства управления (16), который содержит электрический модуль, который при колебательном управлении управляющей схемой имеет резкую скорость повышения тока в соответствии с крутым фронтом нарастания и тем самым пригоден для создания высокой доли гармоник.
8. 8. Передатчик энергии по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что некоторое количество плоских элементов (10) может возбуждаться частотой в диапазоне мегагерц и другие плоские элементы (10) частотой в диапазоне гигагерц.
9. 9. Передатчик энергии по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что плоский отражатель (20) обра- 4 007500 зован из несущего металлического листа, на котором через изоляционные элементы (19) установлены плоские элементы (10), причем расстояние между плоским отражателем (20) и плоскими элементами (10) составляет предпочтительно около 1-10 см.
10. 10. Передатчик энергии по п.1, отличающийся тем, что обеспечивает передачу энергии при высушивании порошкового лакокрасочного материала с собственными частотами в диапазоне около 10001800 см^-1.
11. 11. Передатчик энергии по п.10, отличающийся тем, что обеспечивает передачу энергии при нанесении покрытия на детали (3), выполненные из металла.