CN104971558B - 一种干式文丘里漆雾捕集装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种干式文丘里漆雾捕集装置，包括装置外壳，该装置外壳内布置有多排交错排列的漆雾过滤拦截单元，同一排内相邻的漆雾过滤拦截单元之间留有空隙，且此空隙与两侧的漆雾过滤拦截单元的面形成具有文丘里结构的空气流动通道。该漆雾捕集装置前期以过滤的形式过滤拦截油漆颗粒，后期以过滤形式和撞击力形式共存的方式过滤拦截油漆颗粒。文丘里的结构形式能大大提高由撞击力的作用而拦截捕获的油漆颗粒的量。另外，本发明还涉及一种带有上述干式文丘里漆雾捕集装置的干式喷漆***，所述的漆雾捕集装置设置在喷漆***的排风口处，分离空气中的漆雾。与现有技术相比，本发明对漆雾捕集吸纳能力强、能大大降低对环境的污染和能量的消耗。

Description

一种干式文丘里漆雾捕集装置及其应用

技术领域

本发明涉及工业涂装领域，尤其涉及涂装漆雾捕捉分离和收集领域，具体是涉及一种干式文丘里漆雾捕集装置及其应用，广泛应用于汽车、五金、家电、玩具等涂装。

背景技术

随着中国经济的迅速发展，环境污染变得越来越严重。在我国大部分地区，人类对空气，土壤及水的污染已经远远超出了自然的承受能力。最近一些年，雾霾频发，水污染和土壤污染也变得越来越严重。涂装是一个高污染、高耗能的产业。在涂装生产过程中，会产生大量的废气、废液和固体废弃物。为了维持涂装所需要的恒温恒湿的条件，涂装也需要消耗大量的电能和化石燃料。

传统的涂装废气分离技术主要分为干式和湿式两种。传统的干式喷漆***主要采用的是漆雾吸附毡的形式，如图1所示，是纯粹的过滤技术，很容易造成过滤材质的局部饱和而堵塞，对油漆颗粒的捕捉容纳能力很有限，需要频繁更换漆雾吸附毡。频繁地更换过滤毡需要停产，不仅增加了过滤材料和人工的消耗，也占据了大量的生产时间，企业生产成本高，固体废弃物多。其次，此技术对漆雾的分离效果也很有限，分离后的空气仍含有一定量的漆雾，不仅满足不了空气循环使用的质量要求，而且还存在较大的消防安全隐患。所以传统干式技术只能在小批量、间歇式的喷涂作业中应用，很难在大批量连续化的工业生产中使用。传统的湿式文丘里或湿式水帘柜技术，虽然能实现对漆雾的连续分离，能满足大批量连续作业的需要，但是此技术会产生大量的废气、废水和废液，需要消耗大量新鲜的恒温恒湿的空气，能耗高。部分湿式水洗技术的生产线虽然采用了循环风的技术，降低了新鲜风的消耗和废气的量，但是经过文丘里水洗后的空气湿度很大，温度低，首先需要除湿，而后再加热，除湿和加热的能耗也很高，此循环风技术也需要消耗大量的能耗。

近些年国外一些公司也研发了一些新的干式分离技术，比如利用石灰粉来降低过喷物的粘性，而后靠过滤技术分离固体和气体，此技术需要加入大量的石灰粉，大大增加了固体废弃物的量。也有公司采用了静电式的漆雾分离技术，但此***有容易被过喷物黏附并且难以除去的问题。另外，这些设备都结构复杂，价格昂贵，目前只在一些高端的生产线有应用，很难被普遍使用。

发明内容

本发明的目的之一是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种漆雾捕集吸纳能力强，简单高效的干式文丘里漆雾捕集装置。

本发明的目的之二是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带有上述干式文丘里漆雾捕集装置的干式喷漆***，此喷漆***结构简单，可靠性高，节能环保。

本发明的目的之一可以通过以下技术方案来实现：

一种干式文丘里漆雾捕集装置，包括装置外壳，该装置外壳内布置有多排的漆雾过滤拦截单元，同一排内相邻的漆雾过滤拦截单元之间留有空隙，且此空隙与两侧的漆雾过滤拦截单元的面形成具有文丘里结构的突然变窄的空气流动通道。

进一步，所述漆雾过滤拦截单元为具有菱形或方形横截面的过滤柱。

进一步，所述同一排内过滤柱横截面的较长对角线在同一直线内。

进一步，所述漆雾过滤拦截单元及相邻的漆雾过滤拦截单元之间的空隙形成漆雾分离机构。

进一步，在所述空气流动通道的正后方设置一漆雾过滤拦截单元

进一步，所述漆雾过滤拦截单元的材料为纤维材料。

进一步，所述漆雾过滤拦截单元的材料为无纺布材料。

进一步，所述漆雾过滤拦截单元在空气的主流动方向排布的密度逐渐变大。

进一步，所述漆雾过滤拦截单元所采用的过滤材料的密度在空气的主流动方向逐渐变大。

本发明的目的之二可以通过以下技术方案来实现：

一种干式喷漆***，包括上述干式文丘里漆雾捕集装置，设置在所述干式喷漆***的排风口处，分离空气中的漆雾。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

根据本发明提供的一种干式文丘里漆雾捕集装置，每个装置都做成独立单体的形式，可以根据需要更换每个的箱体，结构紧凑，更换方便。内部设置多个的过滤拦截结构，综合利用了文丘里的原理和过滤技术，利用菱形柱或方形柱的结构形式，布局并设计出了具有文丘里空腔结构的漆雾捕集装置。漆雾捕集装置内的过滤拦截单元前期以过滤的形式工作，过滤拦截空气中的漆雾。随着使用时间的延长，过滤拦截单元上的油漆颗粒逐渐增多，过滤拦截单元会逐渐被堵塞。在过滤拦截单元堵塞的情况下，过滤拦截单元之间具有文丘里结构的空腔能使空气及空气中的油漆颗粒加速，高速的油漆颗粒会在惯性力的作用下撞上后排的过滤拦截单元，由于油漆颗粒是粘性物质，撞上过滤拦截单元的油漆颗粒会黏附在过滤拦截单元上而被捕获。被捕获的油漆颗粒累积到一定的厚度后，便会在重力的作用下汇集到捕集装置的底部，避免了捕集装置的堵塞。实验证明，利用文丘里技术的漆雾捕集***能大幅度地提高整个***对油漆颗粒的捕集容纳能力，相对于传统的技术，本***对油漆颗粒的捕集容纳能力能提高几十倍甚至上百倍，大大减少了过滤材料更换的次数和过滤材料的消耗。过滤拦截单元前后之间及左右之间的距离逐渐变小的布局形式能使不同大小的油漆颗粒在捕集装置的不同部位被捕获，使整个箱体形成一个立体的漆雾捕集空间，极大地提高了对漆雾的捕集容纳能力和分离效果。实验数据证明，相对传统的干式分离技术，本捕集***对漆雾的分离效果有大幅的提高，分离后的空气中漆雾的量低于3㎎/m³，不仅不存在任何消防安全隐患，而且可以循环利用。

本发明提供的干式文丘里漆雾捕集装置完美地解决了传统干式漆雾分离技术的吸纳能力问题。相对传统的湿式文丘里或水帘柜，此发明大大减少了废气、废液的量，完全不用水。空气经过此干式漆雾分离***后，空气的温湿度基本没变化，能很容易地实现对空气的循环利用。而空气经过传统的湿式水洗后，温度大大降低，湿度大大增加了。如果重新循环利用此空气，需要除湿和加热，需要消耗大量的冷却能和加热能。如果不循环利用，不仅有大量的废气需要排放，喷漆室需要补进的大量恒温恒湿的空气也需要消耗大量的能耗。所以相对于传统的喷漆技术，采用本发明干式文丘里漆雾捕集装置的干式喷漆***能大大降低对环境的污染和能量的消耗。

另外，本发明提供的干式文丘里漆雾捕集装置对漆雾的吸纳能力很大，所以能大大降低固体废弃物的量。此漆雾捕集装置捕集的全部为油漆颗粒，油漆颗粒在整个捕集***内分布均匀，通气性很好。漆雾的主要成分是树脂和溶剂，燃烧值很高，硬纸板也是可燃物质。所以更换下来的通气性好、燃烧值高的漆雾捕集箱，可以作为燃料使用，变废为宝。而传统的湿式技术，在漆雾分离的过程中，加入了大量的其他不可燃物质，并且混入的不易脱除的水，很难通过焚烧的方法处理这些废弃物，往往做填埋处理，污染土壤和地下水。所以此发明对节能环保有重大的意义。

附图说明

图1是传统漆雾吸附毡局部饱和而堵塞的示意图；

图2是干式文丘里漆雾捕集装置的外形结构示意图；

图3是干式文丘里漆雾捕集装置去除顶板的结构示意图；

图4是干式文丘里漆雾捕集装置横截面结构示意图；

图5是第一排漆雾过滤拦截单元的主视图；

图6是第一排漆雾过滤拦截单元的俯视图；

图7是漆雾过滤拦截单元初始状态的通风和过滤示意图；

图8是漆雾过滤拦截单元局部堵塞状态下捕集装置的截面示意图；

图9是漆雾过滤拦截单元堵塞状态下I部局部放大的通风示意图；

图10是干式喷漆***的结构示意图；

图11是典型的干式喷漆***的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例提供一种干式文丘里漆雾捕集装置，包括装置外壳，每个箱体都是独立的单体，外部使用硬纸板材料，内部布局多排漆雾过滤拦截单元，各排漆雾过滤拦截单元交错设置，相邻所述漆雾过滤拦截单元之间留有空隙，且此空隙与两侧的漆雾过滤拦截单元的面形成具有文丘里结构的突然变窄的空气流动通道。漆雾过滤拦截单元及相邻漆雾过滤拦截单元之间的空腔形成漆雾分离机构。漆雾过滤拦截单元为具有菱形或方形横截面的过滤柱，同一排内过滤柱横截面的较长对角线在同一直线内，每个通风面积迅速减小的空气流动通道的正后方对应布置一个漆雾过滤拦截单元。

如图2、图3、图4所示，本实施例的干式文丘里漆雾捕集装置100包括：依次设置的10排由漆雾过滤拦截单元组成的过滤拦截层10、11、12、13、14、15、16、17、18、19，片状过滤层90，以及入口70和出口80。本实施例的10排过滤拦截层中，前后两排之间的距离在沿空气主流方向上逐渐减小。后5排过滤拦截单元在同一排内的间距较前5排有所减小。本实施例中，漆雾过滤拦截单元的材料为纤维材料。

在此捕集装置运行的过程中，针对大部分类型的油漆，大颗粒的油漆会被前排的过滤拦截单元过滤拦截，小颗粒的油漆颗粒会被后排的过滤拦截单元过滤拦截。在过滤拦截单元没有堵塞前，过滤拦截单元以过滤的模式工作；当局部的过滤拦截单元堵塞后，两个堵塞的过滤拦截单元之间的空腔形成了一个具有文丘里结构的空气流通通道，含有油漆颗粒的空气在流经此文丘里结构的通道的过程中，空气和空气中的油漆颗粒被加速，高速的油漆颗粒会撞上后面的过滤拦截单元并且黏附在此过滤拦截单元上。过滤拦截单元上的油漆累积到一定的厚度后，便在重力的作用下汇集到箱体的底部，避免了漆雾捕集装置的堵塞。实验证明，此文丘里的结构能大大提高油漆颗粒通过撞击的作用而被捕获的量，极大地提升整个捕集***对油漆颗粒的捕集能力和捕集量。

如图10所示，本实施例中入口70设置在侧面，出口80设置在侧面。当然，如图2所示，入口70也可以设置在捕集装置的顶面。入口的设置可以根据喷漆***结构的需要而随意设置，只要含有漆雾的空气从第一排过滤拦截单元进入，最后经过片状过滤层90后再从出口80离开即可。

如图5、图6所示，第一排的过滤拦截层10内包含九个过滤拦截单元10-1。每个过滤拦截单元截面的长对角线在同一直线内且与此排过滤拦截层的中心线重合。

两个过滤拦截单元中间有一个狭窄的空隙10-2，此空隙与两侧的过滤拦截单元的边10-3、10-4、10-5和10-6形成一个具有文丘里结构的空气流动通道，此通道的进口和出口的通风面积大，中间段的通风面积小。

初始状态的过滤拦截单元风阻很小，此时所有过滤拦截单元以过滤的模式运行，从进风口进入的含有油漆颗粒的空气部分流经过滤拦截单元过滤，部分流经两个过滤拦截单元之间的空腔。在含有油漆颗粒的空气流经过滤拦截单元的过程中，部分油漆颗粒会被过滤纤维拦截捕获。随着使用时间的增加，过滤纤维中捕获的油漆颗粒的量会逐渐增多，直至过滤拦截单元堵塞。

后续各排11、12、13、14、15、16、17、18、19的过滤拦截单元的结构和功能与第一排类似，在此不再一一详述。

如图8、图9所示，当过滤拦截单元堵塞后，含有油漆颗粒的空气只能由过滤拦截单元的两个面10-3和10-4形成的通道进入，在空气前进的过程中，由于通道的通风面积迅速减小，空气以及空气中的油漆颗粒会被加速，高速的油漆颗粒会在惯性力的作用下撞上通道正后方的过滤拦截单元，粘性的油漆颗粒会黏附在过滤拦截单元上，空气则在撞击后改变方向，在压差的作用下流向后一排的过滤拦截单元。压差由喷漆***的排风机提供。

针对大部分的油漆类型，过滤柱的堵塞都会从前排开始，如图8所示；小部分的油漆种类也可能从中间的某层开始堵塞。当某一排的过滤拦截单元或某一排内相邻的两个过滤拦截单元堵塞后，其间的空腔便形成了一个具有文丘里结构的空气流动通道，便开始通过文丘里的原理加速流经此通道的空气及其中的油漆颗粒，便开始通过撞击力的作用拦截捕获油漆颗粒，其他的没有堵塞的区域还是以过滤的方式或过滤和撞击力共存的方式工作，直至所有的过滤拦截单元以及片状过滤层完全塞满油漆颗粒。

体积大的油漆颗粒，由于其质量大，在相同的速度的情况下，其所具有的惯性力就大，飞行的距离就远，所以大颗粒的油漆颗粒能撞到并黏附在前后排距离较长的过滤拦截单元上，而体积小的油漆颗粒由于质量轻，惯性力小，撞击不到后排的过滤拦截单元而被空气带到下一个阶段。在沿空气主流方向上逐渐减小的前后排间距也能确保不同体积大小的油漆颗粒在每层逐级捕获。

在本实施例中，在沿空气主流方向上靠后5排过滤拦截单元每排内过滤拦截单元之间的距离较前5排有所减少。同一排内两个过滤拦截单元之间更小的距离，能使空气及空气内的油漆颗粒加速得更快，能够使油漆颗粒有更高的速度和惯性力，能够使在前排过滤拦截单元没有被捕获的油漆颗粒进一步被拦截捕获。过滤拦截单元前后及左右之间距离的科学布局，能使空气中油漆颗粒在漆雾捕集箱内的不同区域捕获，使整个漆雾捕集箱形成一个立体的漆雾捕集空间，极大地提高了捕集***对漆雾的捕集能力和捕集量。

数个菱形柱放置一排，截面的长对角线在同一直线内，中间留有缝隙，两个菱形柱间的空腔便形成了具有文丘里结构的空气流通通道，能使通过此通道的空气形成文丘里效应。实践证明，以菱形柱构成的文丘里空气流动通道通过惯性力的作用而拦截捕获油漆颗粒的效果佳，本实施例的捕集拦截单元采用的也是菱形柱的结构形式，当然捕集拦截单元也可以采用方形柱、椭圆形柱、多边形柱的结构形式，只要其间的空腔能形成文丘里的结构即可。

片状过滤层90采用整片的片状过滤毡，起全面过滤的功能，将以上各层未被截留的颗粒漆雾进行进一步拦截捕获。

如图10所示，本实施例提供的干式喷漆***主要包含如下部分：动压室300、静压室400、喷漆室20、喷涂机器人24、输送***22、漆雾捕集室30、漆雾捕集箱、排风机50，其中漆雾捕集箱采用上述干式文丘里漆雾捕集装置100。

干式喷漆***的工作过程如下：

需要喷涂的产品从本喷漆***的上游由输送***输送到本喷漆***内，被喷涂物21在本喷漆***内涂装。

从空调过来的恒温恒湿的空气从喷漆***的进风口200进入，而后经过动压室300均流；经动压室均流的空气经袋式过滤器过滤，进入静压室400；从静压室过来的流速均匀的空气经喷漆室的顶棉过滤后进入喷漆室20。

喷漆室的下部布置有钢结构，其支撑输送***22、机器人24及底面格栅。输送***22能够将被喷涂物21从喷漆室的入口输送到所需的位置；喷涂机器人24能够为被喷涂物21喷涂；格栅23既能为人员提供通道，也能使喷漆室和下部的漆雾分离室相通。

从动静压室过来的空气在经过喷漆室的过程中会携带喷漆过程中产生的没有附着到被涂物表面的油漆颗粒，本文中把此部分油漆颗粒定义为过喷物。这些细小的油漆颗粒悬浮在空气中形成雾状，本文把这些悬浮在空气中形成雾状的油漆颗粒的组合称为漆雾。

漆雾分离室30内设置有空气导流空间31，载有过喷物的空气经由格栅板的孔进入此区域。空气导流区域向上敞开，侧面由侧板38限定，两侧的底面由漆雾分离模组的顶板34限定，中间的底面由底板39限定。整个空气导流空间的截面形状为一个T字型。

含有油漆颗粒的空气经导流区域引导至两排漆雾分离***中间的区域，而后空气在压差的作用下改变流动方向，进入水平状态，分成两部分向两边流动，而后进入两边的漆雾捕集箱100。

本实施例中，漆雾分离室的两侧放置两排漆雾捕集箱，漆雾捕集箱的数量取决于喷漆室的长度。

载有过喷物的空气从捕集箱的入口70进入，从出口80排出。根据本喷漆***的结构形式的需要，本漆雾捕集箱采用的是侧面进风的形式。

载有过喷物的空气从入口70进入捕集箱后，经由10排漆雾过滤拦截单元过滤拦截，空气得到全面的分离净化；最后空气经片状过滤层，全面捕捉以上各层没有被捕获的个别油漆颗粒。

空气经过漆雾捕集箱100后，便进入一个可以设置袋式过滤器的空腔41内，袋式过滤器40可以根据漆雾捕集箱100的分离效果而随意设置。空腔41后设置有风阀42，风阀通过法兰与空腔41连接。

为了方便更换漆雾捕集箱，在喷漆***的底部安装了滚轮输送***37，供移出需要更换的捕集箱和移进新的捕集箱之用。在滚轮输送***的上方需要铺一层硬纸板36，一方面能起到保护输送***免受漆雾的污染的作用，另一方面也可以搜集一部分油漆颗粒。

空气经由风管汇集到主风管43，最后由风机50加压后由风管60送到循环风空调。在循环风空调里，空气的温湿度得到微调达到喷涂环境要求的施工窗口后，重新送回喷漆***进行循环利用。

含有过喷物的空气在流经漆雾捕集装置的过程中，只是油漆颗粒被拦截捕获，而没有改变空气的其他的状态，空气经过风机增压后，可以送回喷漆***重新利用，不需要消耗大量的新鲜空气，不需要排放大量的废气，也不需要消耗大量的能耗，节能环保。

在喷涂的过程中，由于油漆中大部分溶剂会挥发到流经此喷漆***的空气中。如果空气一直循环，空气中的浓度会逐渐增高。为了避免空气中的溶剂的浓度达到***极限，我们一般采用补进一部分新鲜空气或低溶剂浓度的空气的办法，排出一部分高溶剂浓度的空气进行焚烧处理。低溶剂浓度的空气可以用手工喷涂区域的排出的空气。典型工艺流程图见图11。

实施例2

参考图2-图6所示，本实施例提供一种与实施例类似的干式文丘里漆雾捕集装置，与实施例1的不同之处在于漆雾过滤拦截单元的材料为无纺布材料。

实施例3

参考图2-图6所示，本实施例提供一种与实施例类似的干式文丘里漆雾捕集装置，与实施例1的不同之处在于漆雾过滤拦截单元所采用的材料的密度在空气的主流动方向逐渐变大。

上述实施例仅例示性说明本专利的原理及其功效，而非于限制本专利。任何熟悉此专利技术的人士皆可在不违背本发明专利的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种干式文丘里漆雾捕集装置，包括装置外壳，其特征在于：该装置外壳内布置有多排漆雾过滤拦截单元，每排内相邻的漆雾过滤拦截单元之间留有空隙，且此空隙与两侧的漆雾过滤拦截单元的面形成具有文丘里结构的迅速变窄的空气流动通道，漆雾捕集装置内的漆雾过滤拦截单元前期以过滤的形式工作，在漆雾过滤拦截单元堵塞时，所述空气流动通道使漆雾加速，高速的油漆颗粒在惯性力的作用下撞上后排的漆雾过滤拦截单元而实现捕集；所述漆雾过滤拦截单元采用过滤材料制成，所述漆雾过滤拦截单元为具有一定形状横截面的过滤柱。

2.根据权利要求1所述的干式文丘里漆雾捕集装置，其特征在于：所述漆雾过滤拦截单元为具有菱形或方形横截面的过滤柱。

3.根据权利要求2所述的干式文丘里漆雾捕集装置，其特征在于：所述过滤柱横截面的较长对角线在同一直线内。

4.根据权利要求1所述的干式文丘里漆雾捕集装置，其特征在于：所述漆雾过滤拦截单元及相邻的漆雾过滤拦截单元之间的空隙形成漆雾分离机构。

5.根据权利要求1所述的干式文丘里漆雾捕集装置，其特征在于：在所述空气流动通道的正后方设置一漆雾过滤拦截单元。

6.根据权利要求1-5任一所述的干式文丘里漆雾捕集装置，其特征在于：所述漆雾过滤拦截单元的材料为纤维材料。

7.根据权利要求1-5任一所述的干式文丘里漆雾捕集装置，其特征在于：所述漆雾过滤拦截单元的材料为无纺布材料。

8.根据权利要求1-5任一所述的干式文丘里漆雾捕集装置，其特征在于：所述漆雾过滤拦截单元在空气的主流动方向排布的密度逐渐变大。

9.根据权利要求1-5任一所述的干式文丘里漆雾捕集装置，其特征在于：所述漆雾过滤拦截单元所采用的过滤材料的密度在空气的主流动方向逐渐变大。

10.一种干式喷漆***，其特征在于：包括如权利要求1-9任一所述的干式文丘里漆雾捕集装置，设置在所述干式喷漆***的排风口处，分离空气中的漆雾。