7.2 Електростатичні промислові установки

Установки електронно-іонної технології в промисловості використовуються для електрогазоочищення (електрофільтри), фарбування виробів в електростатичному полі, розділення суспензій та емульсій, розділення сипких сумішей, опріснення морської води, аерації повітря та ін.

Як приклад розглянемо принцип дії деяких промислових електростатичних установок.

Рис. 79. Принципова схема електрофільтра

1 – регулювальний трансформатор; 2 – підвищувальний

трансформатор; 3 – високовольтний випрямляч; 4 – провід малого

опору; 5 – ізолятор; 6 – коронуючий електрод; 7 – осаджувальний

електрод; 8 – механізм струшування; 9 – бункер

Принципова схема електрофільтра наведена на рис. 79. Суть очищення газу здійснюється за стадіями: зарядження звішених в газі частинок, які підлягають видаленню; переміщення та осідання заряджених частинок на електродах; видалення осаджених частинок. За допомогою коронуючого від'ємного електрода внутрішня порожнина електрофільтра містить від'ємні іони та електрони, які переміщуються під дією електричного поля до позитивного електроду.

При проходженні забрудненого газу через електрофільтр більшість пилинок набуває негативного заряду і згідно з напрямком електричного поля переміщуються та осідають на осаджувальному електроді. Останній періодично механічно струшують для осідання пилу в бункері. Очищені від пилу гази викидаються в атмосферу або утилізуються. Робочі струми в електрофільтрах складають порядку 0,1-0,5 мА на метр довжини коронуючого електрода, робоча напруга між електродами – 50-80 кВ.

Рис. 80. Схема установки

електростатичного фарбування виробів

Принципова схема установки для електростатичного фарбування металевих деталей наведена на рис. 80. Заземлений металевий конвеєр 1 з підвішеними для фарбування деталями 2 переміщується до виходу 3 з фарбувальної камери, при цьому і конвеєр, і деталі мають позитивний заряд. Знизу і зверху конвеєра на ізоляторах 5 розташовуються металеві коронуючої сітки 6, приєднані до від'ємного полюсу джерела 4, яке складається з підвищувального трансформатора та випрямляча. Частинки фарби з розпилювача 8 набувають в електричному полі негативний заряд та переміщуються до позитивно заряджених деталей, осідаючи на їхній поверхні рівним шаром. У камері фарбування передбачається витяжний вентилятор 7. Робоча напруга електродів складає 140-150 кВ.

Метод фарбування в електростатичному полі високої напруги знайшов широке розповсюдження за рахунок економічного фарбування таких виробів масового виробництва, як холодильники, пральні машини, електродвигуни, деталі і кузови автомобілів, деталі велосипедів тощо.

При фарбуванні в електростатичному полі втрати фарби не перевищують 5-10 %, тоді коли при пневматичному способі вони складають 40-70 %. Метод використовується також для фарбування таких крупних об’єктів, як залізничні вагони. Він широко використовується для фарбування не тільки металевих, а й дерев’яних виробів: дерев’яних і віконних блоків, деревоволокнистих плит, стільців, музикальних інструментів, іграшок тощо.

Процес фарбування повністю автоматизований, пов’язаний з підвищенням культури виробництва, покращенням санітарно-гігієнічних умов праці в фарбувальних цехах. Споживання електричної енергії електрофарбувальними установками вкрай незначне.

Установка електроосмотичного опріснення води розділена на 10-12 самостійних ланок, які мають спільну конструкцію, наведену на рис. 81.

Рис. 81. Схема установки електроосмотичного опріснення води

Кожна ланка розділена діафрагмами 3 (з кераміки, замші, пергаменту та ін.) на три відділення, у кожне з яких подається по трубам 5 вода, яка підлягає опрісненню. Солі Na₂SO₄, CaSO₄, CaHCO₃ та інші, які містяться у морській воді, дисоціюють на позитивні та негативні іони, які переміщуються згідно з зарядами електродів 2. Таким чином, у катодному відділенні 8 вода стає лужною, а в анодному 6 – кислою, і через труби 1 виводяться з процесу опріснення. Збіднена солями вода з середнього відділення 7 через трубу 4 подається в нижню частину наступної ланки і таким чином послідовно через всі ланки. У зв'язку зі збільшенням опору розчину наступних ланок у відношенні до попередніх необхідно збільшувати і напругу, прикладену до електродів. Так, при встановленні з 12 ланок до перших п'яти подається напруга 55 В, до наступних чотирьох – 70 В, до наступних двох – 110 В і до останньої – 220 В.

Принципові схеми установок для розділення сипких сумішей наведені на рис. 82 на прикладі установок для очищення насіння. Потрапляючи у зону дії коронного розряду, насіння заряджається, та його зміщення у відношенні до осаджувального електрода буде залежати від виду насіння та його електрофізичних властивостей.

а)

б)

Рис. 82. Схема установок для розділення сипких сумішей

камерного (а) і барабанного (б) типів

1 – коронуючий електрод; 2 – бункер-дозатор;

3 – осаджувальний електрод;

4 – приймальні бункери; 5 – щітка

Електроосадження – сучасний метод нанесення одношарового покриття з водорозчинних грунтів і емалей на металеві поверхні.

Вироби опускаються в ванну з використанням постійного струму. Покриття утворюється за рахунок одночасно протікаючи процесів електрофорезу, електролізу і електроосмосу.

В постійному електричному полі, де катодом служить корпус ванни або металеві пластини, а анодом – металевий виріб, що фарбується, негативно заряджені частинки лакофарбувального матеріалу рухаються вздовж силових ліній поля до аноду і осаджуються на ньому до утворення ізолюючого шару покриття. Ділянки виробу, в яких густина силових ліній більше, фарбуються в першу чергу; на інших ділянках також осаджується рівномірний шар покриття. В кінцевому рахунку рівномірне за товщиною покриття утворюється на виробах любої складної конфігурації.

Шар покриття, що осідається, не розчиняється у воді, тому після фарбування його можна промивати. В результаті утворюється щільна, практично безпориста плівка, що не має дефектів, однакової товщини у всіх точках виробу, тому необхідність шліфування відпадає.

Перевагами електроосадження є також економія робочої сили і лакофарбувальних матеріалів, санітарна і протипожежна безпека, так як використовуються водяні системи, можливість повної автоматизації процесу, включаючи підготовку поверхні і сушку, об’єднаних на одному конвеєрі.

Контрольні питання до підрозділу 7.2

1. Який принцип дії електрофільтру ?

2. В чому суть електростатичного фарбування металевих виробів ?

3. Який принцип дії установки електроосмотичного опріснення морської води ?

4. Який принцип роботи установок по розділенню сипучих сумішей ?