УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОРОШКА НА ПОЛОТНО МАТЕРИАЛА
INSTALLATION FOR APPLICATION OF POWDER ONTO MATERIAL CLOTH

Изобретение относится к области установок для нанесения порошков (например, декоративных блесток, абразивных или антифрикционных частиц, таких как корунд, графит, фторопласт) на поверхность полотна различных материалов: бумаги, тканей, нетканых материалов (флизелин, кожа и ее заменители) и др. Наиболее широкой сферой для его применения является производство обоев.
Известны устройства для нанесения на изделия покрытий из порошкообразного материала распылением, описанные в патентах RU 2072901 (опубликован 10.02.197 г.), кл. В05В 15/12, и RU 2072902 (опубликован 10.02.1997 г.), кл. B05В 15/12. Однако эти устройства не позволяют наносить порошок на непрерывное полотно материала (далее «полотно»).
Известны также установки для нанесения порошка на полотно, описанные в патентах RU 2074918 (опубликован 10.03.1997 г.), кл. D06N 5/00, В05С 9/04; СН 691350, СН 691351, СН 691352 (опубликованы 13.07.2001 г.), кл. В05С 19/00; ЕР 0820878 (опубликован 13.03.2002 г.), кл. В44С 1/17; ЕР 0891881 (опубликован 11.06.2003 г.), кл. В44С 1/17; RU по заявке №2006128281/12 (030721) от 04.08.2006 г., кл. В05С 19/04.
Перечисленные установки предполагают прохождение через них по опорным валикам полотна, на поверхность которого различными способами наносится слой порошка, поступающего из загрузочного (питающего) бункера. В этих установках предусмотрены устройства, обеспечивающие:
1) равномерную подачу порошка из бункера и его распределение по ширине полотна;
2) регулирование количества (толщины слоя) наносимого порошка;
3) удаление излишнего порошка с поверхности полотна и сбор порошка, попавшего за пределы ширины полотна.
В установке согласно патенту RU 2074918 подача и распределение порошка осуществляется его неконтролируемым самовысыпанием через выпускной зазор в задней стенке бункера, толщина слоя порошка регулируется изменением выпускного зазора, а удаление и сбор порошка производится системой для отсасывания выпадающей пыли.
Существенными недостатками этой установки являются невозможность (вследствие подачи неконтролируемым высыпанием) точного дозирования количества наносимого порошка и обеспечения равномерности толщины покрытия по длине и ширине полотна. По этим причинам данная установка имеет ограниченную сферу применения и неприемлема для производства высокоэстетичной продукции, какой являются, например, обои, требующей строго контролируемого наноса порошка как по количеству, так и по равномерности его распределения по полотну.
В известных установках согласно патентам СН 691350, СН 691351 и СН 691352 подача порошка на полотно осуществляется из питающего бункера вращающимся дозирующим валом, имеющим игольчатую поверхность, причем бункер снабжен уплотнительными устройствами (ракелями), установленными на входе и на выходе дозирующего вала в (из) зону (зоны) контакта с бункером. В этих установках равномерность распределения порошка по длине и ширине полотна обеспечивают ракель и виброщетка, установленные на выходе дозирующего вала из зоны контакта с бункером, а также привод вращения дозирующего вала, задающий ему постоянную частоту вращения, синхронизированную со скоростью движения полотна. Толщина слоя наносимого порошка регулируется высотой и частотой расположения иголок на поверхности дозирующего вала, глубиной проникновения виброщетки между иголками дозирующего вала и частотой вращения этого вала. Удаление и сбор порошка в рассматриваемых патентах не отражены (фирма-держатель этих патентов предусматривает выполнение этих функций отдельным устройством, описанным в патенте US 6261366 от 17.07.2001 г.).
Недостатками вышеназванных установок согласно патентам Швейцарии являются:
- повышенное время простоя установок, обусловленное необходимостью периодической очистки дозирующего вала, виброщетки и питающего бункера от прилипших к ним, спрессованных в слой толщиной до нескольких миллиметров частиц порошка;
- возможность попадания на полотно укрупненных спрессованных частиц порошка;
- увеличенный расход порошка вследствие попадания его не только на полотно, но и в окружающее воздушное пространство;
- загрязнение рабочей зоны установок и их деталей частицами порошка, пролетающими мимо полотна.
В известных установках согласно патентам ЕР 0820878 и ЕР 0891881 порошок наносится на полотно воздушным потоком, содержащим взвешенные в нем частицы порошка. Количество наносимого порошка при этом регулируется концентрацией его в воздушном потоке и скоростью движения полотна. Равномерность наноса обеспечивается постоянством концентрации порошка в воздушном потоке и скорости движения полотна.
Отрицательными моментами в конструкции и при работе этих установок являются:
- сложность обеспечения равномерности концентрации порошка в воздушном потоке (и, как следствие, равномерности наноса порошка на полотно) при ширине полотна, превышающей 200…300 мм;
- значительное запыление порошком воздушного пространства, окружающего рабочую зону, засорение порошком деталей и узлов установки и повышенный расход порошка на единицу продукции.
В известной установке согласно патенту RU по заявке №2006128281/12(030721) подача порошка из бункера выполняется вращающимся дозирующим валом, имеющим гладкую поверхность с углублениями, равномерно расположенными по этой поверхности, и контактирующим с бункером через уплотнительные устройства, расположенные на входе и выходе вала в (из) зону (зоны) контакта с бункером, а также на боковых стенках бункера.
Равномерность подачи порошка и его распределения по поверхности полотна в этой установке обеспечиваются постоянством частоты вращения дозирующего вала, согласованной со скоростью движения полотна, уплотнительным устройством, расположенным на выходе дозирующего вала из зоны контакта с бункером, полностью очищающим гладкие участки поверхности вала и оставляющим порошок только в углублениях, выполненных на этой поверхности, а также вращающейся чистящей щеткой, установленной со стороны выхода дозирующего вала из зоны контакта в бункером и создающей турбулентный воздушный поток, извлекающий порошок из углублений вала, равномерно насыщенный этим порошком и направленный в сторону поверхности полотна.
Регулирование толщины слоя порошка осуществляется изменением частоты вращения дозирующего вала, а также суммарного объема углублений, выполненных на его поверхности.
Удаление и сбор порошка выполняются устройствами его отсоса, установленными на выходе полотна из установки и в корпусе самой установки.
Из всех вышеописанных установок последняя является наиболее совершенной, так как она проста по принципу работы и конструктивному исполнению, технологична в изготовлении, надежна в работе, удобна в обслуживании и в наименьшей степени загрязняет окружающую среду порошком благодаря встроенной внутрь установки системе отсоса порошка.
Однако и эта установка обладает двумя существенными недостатками:
- она имеет недостаточно широкий диапазон регулирования количества (толщины слоя) наносимого порошка;
- с ее помощью невозможно наносить на полотно слои порошка, толщины которых регулируемо изменялись бы по ширине полотна.
Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения по технической сущности и достигаемому результату является установка для нанесения порошка материала, содержащая расположенный на опорах вращения дозирующий вал с цилиндрической рабочей поверхностью и установленный над этим валом с горизонтальным смещением по отношению к вертикальной оси его поперечного сечения питающий бункер, содержащий уплотнительное устройство, расположенное на выходе дозирующего вала из зоны контакта с бункером и включающее контактирующую с дозирующим валом одной из кромок упругую пластину, расположенную по касательной к находящемуся внутри бункера участку контура поперечного сечения дозирующего вала (см. патент RU по заявке №2006128281/12(030721)).
Эта известная установка содержит питающий бункер и контактирующий с его нижней частью через уплотнительные устройства дозирующий вал с рабочей поверхностью в форме кругового цилиндра, установленный на опорах вращения и снабженный приводом вращения. Питающий бункер установлен по отношению к вертикальной оси поперечного сечения дозирующего вала с горизонтальным смещением в сторону, противоположную направлению вращения дозирующего вала, и содержит уплотнительное устройство, которое расположено на выходе дозирующего вала из зоны контакта с бункером. Это уплотнительное устройство содержит упругую пластину, которая одной из кромок неподвижно закреплена к бункеру, а второй, консольной, кромкой (назовем ее рабочей кромкой) контактирует с рабочей поверхностью дозирующего вала. При этом плоскость пластины расположена по касательной к находящемуся внутри бункера участку контура поперечного сечения дозирующего вала. В состав данного уплотнительного устройства входит также механизм для прижатия контактирующей с дозирующим валом кромки упругой пластины к рабочей поверхности этого вала. Механизм выполнен в виде винтовой пары, винт которой установлен с возможностью вращения вокруг оси резьбы на наружной поверхности бункера, а гайка закреплена на подвижной в вертикальном направлении пластине, размещенной внутри бункера и контактирующей с упругой пластиной нижней скругленной контактной поверхностью. Контакт пластин осуществляется благодаря скруглению в нижней части подвижной пластины винтового механизма по горизонтальной прямой линии, располагающейся рядом (на расстоянии около 5 мм) с рабочей кромкой упругой пластины, контактирующей с дозирующим валом, параллельно этой кромке.
На рабочей поверхности дозирующего вала выполнены углубления, равномерно расположенные по этой поверхности, в виде винтовых канавок правой и левой нарезки, имеющих одинаковый шаг резьбы.
Установка также содержит чистящую щетку в виде цилиндрического валика, установленного на опорах вращения, снабженного приводом вращения и имеющего ворсистую (например, из меха) рабочую поверхность. Чистящая щетка расположена по отношению к дозирующему валу со стороны его выхода из зоны контакта с питающим бункером и установлена так, что между рабочими поверхностями щетки и вала обеспечен регулируемый воздушный зазор. При этом щетка имеет частоту вращения, превышающую частоту вращения дозирующего вала в 5…10 (возможно, и более) раз.
Полотно, на которое наносится порошок, расположено ниже дозирующего вала горизонтально либо под углом к горизонту и поддерживается направляющими валиками. Оно приводится в движение отдельным приводом, синхронизированным по скорости со скоростью вращения дозирующего вала.
Работа описанной установки-прототипа происходит следующим образом. Наносимым на полотно порошком заполняют питающий бункер. Включением электродвигателей приводов дозирующего вала, чистящей щетки и движения полотна установка приводится в технологический режим работы. При этом вращающийся дозирующий вал своими углублениями, выполненными на рабочей поверхности, захватывает в зоне контакта с бункером находящийся в нем порошок и перемещает этот порошок в направлении чистящей щетки. После выхода рабочей поверхности дозирующего вала из зоны контакта с бункером порошок располагается только в углублениях этой поверхности благодаря работе упругой пластины уплотнительного устройства, расположенного на выходе дозирующего вала из зоны контакта с бункером. Эта пластина, прижатая посредством винтового механизма консольной частью (рабочей кромкой) к рабочей поверхности дозирующего вала, полностью очищает от порошка гладкие участки этой поверхности, оставляя порошок только в углублениях (винтовых канавках) данной поверхности.
При дальнейшем вращении дозирующего вала его рабочая поверхность с заполненными порошком углублениями попадает в зону взаимодействия с чистящей щеткой. Эта щетка, вращающаяся с частотой, значительно превышающей частоту вращения дозирующего вала, создает турбулентный воздушный поток, направленный в сторону полотна, движущегося ниже дозирующего вала. Этот поток подхватывает частицы порошка, находящиеся в углублениях рабочей поверхности дозирующего вала, тем самым очищает данную поверхность и создает равномерное по плотности насыщения порошком воздушное облако, движущееся в сторону полотна. Попадая на полотно, порошок покрывает его поверхность равномерным по длине и ширине полотна слоем.
При необходимости изменения толщины слоя порошка на полотне производится соответствующая регулировка частоты вращения дозирующего вала.
Перечисленные ранее недостатки данной установки-прототипа выявлены заявителем настоящего изобретения в процессе ее эксплуатации при массовом производстве обоев с декоративным покрытием рисунков блестками (гексагональный порошок глиттер НХК-1, производитель - «Шин хан корпорейшин», Южная Корея). Поэтому рассмотрим данные недостатки с точки зрения проблем, актуальных при производстве обоев.
Первым из недостатков известных установок для нанесения блесток на полотно обоев является то, что заложенные в их конструкцию возможности регулирования количества наносимых блесток (изменением частоты вращения дозирующего вала) в отдельных случаях оказываются недостаточными. Если на один из рисунков требуется нанести предельно малое количество блесток, то при имеющихся на дозирующем валу количестве и вместимости (определяемой площадью поперечного сечения) винтовых канавок это достигается уменьшением до минимума (по тяговой способности электропривода) частоты вращения дозирующего вала. При перенастройке обоепечатной машины (ОПМ) на другой рисунок, требующий значительного (в 120…150 раз большего) наноса блесток, необходимо соответственно в 120…150 раз увеличить частоту вращения дозирующего вала.
Современные электроприводы общего назначения, используемые в рассматриваемых установках и рассчитанные на номинальную мощность, потребляемую установкой, могут обеспечить отношение максимальной частоты вращения электродвигателя к минимальной в пределах 50…80, что явно недостаточно. В этой ситуации для обеспечения возможности увеличения вышеуказанного отношения до требуемых пределов (120…150) могут быть приняты следующие технические решения:
1) применен электропривод с завышенной в 2…3 раза установочной мощностью (в сравнении с номинальной мощностью, потребляемой установкой) со специальной системой управления, обеспечивающей сохранение требуемого крутящего момента, развиваемого электродвигателем, при изменении частоты вращения последнего в указанных широких пределах;
2) изменено передаточное отношение механической передачи от электродвигателя к дозирующему валу с заменой шестерен, шкивов ременной передачи, редуктора либо других элементов;
3) заменен дозирующий вал на другой, имеющий увеличенную вместимость углублений (винтовых канавок) на его рабочей поверхности.
Реализация первого из предложенных выше решений влечет за собой увеличение габаритов электропривода дозирующего вала и необходимость перекомпоновки установки в зоне его размещения. Кроме того, потребуются дополнительные финансовые затраты для приобретения дорогостоящей специальной системы управления электроприводом и более мощного электродвигателя, а также трудозатраты ремонтного персонала для монтажа и наладки нового привода.
Второе и третье из предложенных технических решений также потребуют финансовых затрат на изготовление новых элементов механической передачи и дозирующего вала и трудозатрат на замену этих узлов. Однако данные технические решения не вполне рациональны, поскольку при необходимости выпуска обоев с рисунком, требующим нанесения минимального количества блесток, механическую передачу и дозирующий вал вновь придется заменить. Проведение же операций замены требует значительных (до 4 часов) затрат времени, в течение которого обоепечатная машина вынуждена простаивать.
Вторым недостатком известных установок является невозможность их использования при выпуске обоев с рисунками, предусматривающими нанесение различного количества блесток в различных зонах ширины полотна, т.е. нанесение блесток полосами, различающимися толщиной покрытия блестками, либо полосами, разделенными свободными от блесток промежутками. Как правило, такие рисунки отличаются оригинальностью дизайна и пользуются повышенным покупательским спросом. Поэтому для освоения таких рисунков приходится изыскивать дополнительно технологические возможности обоепечатных машин. Например, из рисунка можно изъять одну из красок и заменить формный цилиндр, наносивший эту краску, другим, наносящим полосы бесцветного связующего, к которому прикрепятся блестки, подаваемые дозирующим валом установки для нанесения блесток по всей ширине полотна обоев. При этом блестки, попавшие на участки полотна, не смоченные связующим, не закрепятся на полотне и будут затем удалены с полотна устройством отсоса. На полотне останутся полосы прикрепленных к связующему блесток.
Такая технология нерациональна по следующим причинам:
- изъятие одной из красок ухудшает эстетическое восприятие и потребительские качества рисунка обоев;
- изготовление специального формного цилиндра для связующего требует значительных финансовых затрат;
- вынужденное покрытие блестками всего полотна обоев (с последующим отсосом бесполезно нанесенных блесток с непокрытых связующим участков полотна) приводит к частым отвлечениям персонала для дозаправки бункера и увеличению объема работ по возврату прошедших через установку и незакрепившихся на полотне блесток (очистка блесток просеиванием с неизбежной потерей части блесток в процессе их рециркуляции).
Все вышеуказанное приводит к значительным экономическим издержкам при производстве обоев. Поэтому модернизация существующих установок для нанесения блесток на полотно обоев с устранением имеющихся недостатков является актуальной технической задачей.
Новыми техническими результатами от использования предлагаемого изобретения являются:
- повышение надежности и производительности установки для нанесения порошка на полотно материала за счет усовершенствования принципа и расширения диапазона регулирования количества (толщины слоя) порошка, наносимого на полотно, при одновременном упрощении конструкции и технического обслуживания установки;
- повышение качества и снижение себестоимости конечного продукта за счет упрощения технологии его производства;
- расширение функциональных возможностей установки, заключающееся в придании ей способности нанесения порошка на полотно материала продольными полосами, различающимися толщиной покрытия, либо продольными полосами, разделенными свободными от порошка промежутками.
Указанные положительные результаты достигаются тем, что в установке для нанесения порошка на полотно материала, содержащей расположенный на опорах вращения дозирующий вал с цилиндрической рабочей поверхностью и установленный над этим валом с горизонтальным смещением по отношению к вертикальной оси его поперечного сечения питающий бункер, содержащий уплотнительное устройство, расположенное на выходе дозирующего вала из зоны контакта с бункером и включающее контактирующую с дозирующим валом одной из кромок упругую пластину, расположенную по касательной к находящемуся внутри бункера участку контура поперечного сечения дозирующего вала, согласно изобретению контур контактирующей с рабочей поверхностью дозирующего вала кромки упругой пластины выполнен зубчатым, с равномерным по длине этой кромки шагом зубьев, равным 10…20 мм, высотой зубьев, равной 0,5…0,8 шага, и расстоянием между зубьями, равным высоте зубьев.
При этом зубья упругой пластины могут быть выполнены в форме равнобедренных трапеций, меньшие основания которых находятся в контакте с дозирующим валом, углы зубьев скруглены радиусами, равными 0,2…0,5 мм, а рабочая поверхность дозирующего вала выполнена из материала, твердость которого выше твердости материала упругой пластины.
Кроме того, упругая пластина может быть закреплена с возможностью перемещения в собственной плоскости перпендикулярно линии контакта этой пластины с дозирующим валом, рабочая поверхность дозирующего вала может быть выполнена гладкой, без углублений, а питающий бункер установлен по отношению к вертикальной оси поперечного сечения дозирующего вала с минимальным горизонтальным смещением, при котором линия контакта упругой пластины с рабочей поверхностью дозирующего вала удалена от указанной вертикальной оси на расстояние, не превышающее высоту зубьев упругой пластины. При этом зубья на контактирующей с рабочей поверхностью дозирующего вала кромке упругой пластины могут быть расположены по всей длине этой кромки группами, различающимися шагом зубьев, либо вдоль этой кромки группами, разделенными участками, лишенными зубьев.
Авторами настоящего изобретения экспериментально установлено, что предлагаемая в нем конструкция уплотнительного устройства, установленного на выходе дозирующего вала из зоны контакта с бункером, в котором упругая пластина имеет зубчатый контур кромки, контактирующей с рабочей поверхностью дозирующего вала, позволяет данному уплотнительному устройству выполнять не только реализованные в установке-прототипе функции герметизации зазора между бункером и дозирующим валом в зоне выхода их из контакта друг с другом и очистки от порошка гладких участков рабочей поверхности дозирующего вала, но и придает уплотнительному устройству два новых качества, заключающихся в возможности дополнительного высокоэффективного регулирования количества порошка, наносимого на поверхность полотна, а также в возможности нанесения порошка на полотно полосами, различающимися толщиной покрытия в различных зонах ширины полотна, либо полосами, разделенными свободными от порошка промежутками. Указанные новые качества позволяют в предлагаемой установке ликвидировать недостатки, свойственные установке-прототипу, и тем самым повысить качество выпускаемой с ее использованием продукции, расширить ассортимент этой продукции, а также усовершенствовать технологию производства и снизить производственные затраты (себестоимость продукции).
Отправным пунктом, позволившим придать установке для нанесения порошка на полотно материала указанные качественно новые свойства, является экспериментально выявленный авторами настоящего изобретения эффект, заключающийся в том, что при наличии на контактирующей с дозирующим валом рабочей кромке упругой пластины зубьев, например, трапецеидальной формы, расположенных вдоль этой кромки с равномерным шагом и имеющих одинаковую высоту, в процессе вращения дозирующего вала на его рабочей поверхности формируются буртики-полосы порошка, расположенные по ширине этой поверхности с равномерным шагом, равным шагу зубьев рабочей кромки упругой пластины, и имеющие одинаковые форму и размеры поперечного сечения. Объем порошка, содержащегося в этих буртиках, дополняет объем порошка, размещенного в углублениях рабочей поверхности дозирующего вала. В результате на поверхность полотна дозирующий вал доставляет из бункера увеличенное (в сравнении с установкой-прототипом, имеющей возможность подачи на полотно только объема порошка, находящегося в углублениях вала) количество порошка.
Дополнительный объем порошка, содержащегося в буртиках, может регулироваться (дозироваться) в широких пределах выбором геометрических параметров (шаг, высота, ширина промежутка между зубьями) зубьев, расположенных на рабочей кромке упругой пластины. Поэтому, например, при достижении дозирующим валом максимальной (по конструктивным возможностям привода) частоты вращения и необходимости при этом еще более увеличить количество наносимого на полотно порошка в установке-прототипе может быть установлена упругая пластина с зубчатым контуром рабочей кромки (взамен пластины с прямолинейной рабочей кромкой), и это даст возможность без изменений других конструктивных параметров установки повысить количество наносимого порошка в 5…10 раз. Обратной заменой упругой пластины установка возвращается в исходное состояние (с возможностью нанесения малого количества порошка).
Экспериментами установлено, что наиболее удобной с точки зрения технологии изготовления и удовлетворяющей всем условиям работы в составе предлагаемой установки для нанесения порошка на полотно материала является форма зубьев рабочей кромки упругой пластины в виде равнобедренных трапеций, расположенных вдоль этой кромки с равномерным шагом, равным 10…20 мм, имеющих высоту, равную 0,5…0,8 шага, и расстояние между зубьями, равное их высоте. Во избежание образования задиров на рабочей поверхности дозирующего вала, углы зубьев упругой пластины целесообразно скруглить радиусом, равным 0,2…0,5 мм, а для исключения появления локальных выработок (круговых канавок) на рабочей поверхности дозирующего вала в местах ее контакта с зубьями упругой пластины эта поверхность должна быть выполнена из материала, твердость которого выше твердости материала упругой пластины.
Дальнейшие эксперименты показали, что при применении в рассматриваемой установке упругих пластин с зубчатой рабочей кромкой имеются дополнительные возможности для точного регулирования толщины слоя порошка, наносимого на полотно, за счет изменения высоты буртиков порошка, формируемых зубьями упругой пластины на рабочей поверхности дозирующего вала при его выходе из зоны контакта с бункером. При неизменных значениях геометрических параметров зубьев упругой пластины (шаг и высота зубьев, расстояние (ширина промежутка) между зубьями) высоту указанных буртиков порошка можно изменять двумя способами:
1) изменением величины упругой деформации изгиба упругой пластины при прижатии ее рабочей кромки к рабочей поверхности дозирующего вала винтовым механизмом;
2) перемещением упругой пластины в ее собственной плоскости перпендикулярно рабочей кромке с приближением (либо удалением) к (от) линии контакта упругой пластины с винтовым механизмом. Для обеспечения возможности такого перемещения упругая пластина должна быть соответствующим образом закреплена в уплотнительном устройстве, расположенном на выходе дозирующего вала из зоны контакта с бункером.
Применение обоих способов приводит к изменению площадей зазоров (проходных сечений), имеющихся между упругой пластиной и рабочей поверхностью дозирующего вала в промежутках между зубьями упругой пластины, в которых формируются буртики порошка на поверхности вала. Следствием этого изменения площадей проходных сечений является изменение высоты буртиков, а значит, и объема (количества) порошка, наносимого на полотно.
При этом первый способ является наиболее предпочтительным, так как реализуется без приостановки процесса нанесения покрытия. Второй же требует прекращения работы установки и сопоставим (по трудоемкости и результату) с заменой упругой пластины на другую, имеющую измененные параметры зубьев.
Полученный авторами в результате экспериментов вывод о высокой эффективности регулирования толщины слоя наносимого на полотно порошка с применением зубчатых упругих пластин позволяет поставить под сомнение целесообразность применения в установках для нанесения на полотно материала дозирующего вала, имеющего углубления на рабочей поверхности. Поэтому авторами были проведены эксперименты по применению в рассматриваемой установке дозирующего вала, имеющего гладкую, без углублений, рабочую поверхность. Эксперименты показали, что вал с гладкой рабочей поверхностью работает в паре с зубчатой упругой пластиной так же эффективно и надежно, как и вал с углублениями на рабочей поверхности в паре с упругой пластиной, имеющей прямолинейную рабочую кромку. При этом вал с гладкой рабочей поверхностью, практически, теряет функции дозирования, которые переходят к упругой пластине и винтовому механизму для ее прижатия к рабочей поверхности вала. Поэтому вал с гладкой рабочей поверхностью правильнее было бы назвать транспортирующим, т.е. перемещающим порошок из питающего бункера к новым дозирующим устройствам (зубчатой упругой пластине и винтовому механизму для ее прижатия к рабочей поверхности вала).
В процессе этих экспериментов было также установлено, что в ряде случаев питающий бункер установки для нанесения порошка на полотно материала целесообразно устанавливать по отношению к вертикальной оси поперечного сечения вала с минимальным горизонтальным смещением. Особенно это актуально при использовании порошков со сравнительно большими (порядка 1 мм и выше) размерами частиц (гранулированные порошки). В случае установки питающего бункера со значительным смещением (порядка 30…50 мм) буртики порошка, сформированные зубчатой упругой пластиной на выходе вала из зоны контакта с бункером, оказываются расположенными на наклоненном в сторону бункера участке рабочей поверхности вала. Поскольку гранулы крупнодисперсного порошка имеют весьма слабое сцепление между собой и с рабочей поверхностью вала, буртики такого порошка на наклоненной по отношению к горизонтали поверхности вала могут разрушаться и обсыпаться в сторону бункера, накапливаясь на выходе вала из бункера. Установка в данном случае становится неработоспособной. Поэтому питающий бункер в предлагаемой установке следует размещать как можно ближе к вертикальной оси поперечного сечения вала. Практически, горизонтальное смещение бункера по отношению к указанной оси должно быть выбрано таким, чтобы линия контакта упругой пластины с рабочей поверхностью вала (контактная кромка пластины) была удалена от вертикальной оси поперечного сечения вала на расстояние, не превышающее высоту зубьев пластины. В этом случае буртики порошка, сформированные упругой пластиной, сразу после выхода за пределы питающего бункера оказываются расположенными на участке рабочей поверхности вала, имеющем уклон в сторону чистящей щетки и полотна. Поэтому разрушение буртиков порошка (вследствие нарушения сцепления его частиц между собой и с рабочей поверхностью вала) приводит к соскальзыванию порошка по рабочей поверхности вала в сторону чистящей щетки, что и требуется для обеспечения качественного нанесения порошкового покрытия на полотно.
Авторами изобретения была также экспериментально проверена возможность нанесения предлагаемой установкой на полотно порошка не в виде равномерного по всей ширине полотна слоя, а в виде нескольких полос, различающихся шириной и толщиной покрытия. Для этого в конструкции установки были использованы упругие пластины с трапецеидальными зубьями на рабочей кромке, расположенными по всей длине этой кромки группами, имеющими различные геометрические параметры зубьев, а также расположенными вдоль этой кромки группами, разделенными участками, лишенными зубьев. При этом дозирующий вал установки был применен в двух исполнениях:
- с углублениями на рабочей поверхности, имеющими форму винтовых канавок правой и левой нарезки;
- с гладкой, без углублений, рабочей поверхностью.
Проведенные эксперименты на практике показали высокую эффективность применения упругих пластин с группами зубьев на рабочей кромке для формирования на полотне порошковых покрытий в виде продольных полос шириной 100…200 мм с толщиной покрытия, различающейся в 5…10 раз, а также в виде продольных полос шириной 100…150 мм, разделенных промежутками, лишенными покрытия, шириной 50…100 мм. Естественно, последний вариант осуществим при использовании вала с гладкой, лишенной углублений, поверхностью. Нанесенные на полотно порошковые покрытия во всех вариантах были осуществлены с высоким качеством, т.е. были обеспечены требуемые толщины покрытий на различных полосах, эти покрытия не имели изъянов и были однородны по длине каждой полосы.
По ширине полос порошковое покрытие имело неизбежную при рассматриваемом конструктивном исполнении установки неоднородность (плавное увеличение или уменьшение толщины слоя порошка на полотне) в зонах перехода от одной полосы к другой. Как показали эксперименты, зоны перехода могут иметь ширину от 20 до 60 мм в зависимости от соотношения толщин покрытия порошком соседних полос, а также от скорости вращения чистящей щетки и величины зазора, с которым эта щетка установлена по отношению к рабочей поверхности вала.
Конструкция предлагаемой установки для нанесения порошка на полотно материала и принцип ее работы поясняются чертежами.
На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемой установки для нанесения порошка на полотно материала.
На фиг.2 изображен фрагмент дозирующего вала этой установки, имеющего на рабочей поверхности углубления в виде винтовых канавок правой и левой нарезки (вид по стрелке «Б» на фиг.1).
На фиг.3 показана зона контакта бункера с дозирующим валом (узел «А» на фиг.1) при произвольно выбранном горизонтальном смещении бункера по отношению к вертикальной оси поперечного сечения вала (Вариант 1).
На фиг.4 представлен фрагмент установки на виде сверху (по стрелке «В» на фиг.3).
На фиг.5 показан фрагмент упругой пластины уплотнительного устройства, установленного на выходе дозирующего вала из зоны контакта с бункером (дет.поз.23 на фиг.4).
На фиг.6 показана зона контакта бункера с дозирующим валом (узел «А» на фиг.1) при применении дозирующего вала с гладкой (без углублений) рабочей поверхностью и установке бункера в соответствии с п.7 формулы изобретения (Вариант 2).
На фиг.7 и фиг.8 представлены примеры конструктивного исполнения упругой пластины уплотнительного устройства, установленного на выходе дозирующего вала из зоны контакта с бункером, обеспечивающего возможность нанесения порошка на полотно продольными полосами (дет.поз.28 и 32 на фиг.13 и фиг.14).
На фиг.9 и фиг.10 показана зона контакта бункера с дозирующим валом при нерабочем и рабочем состояниях уплотнительного устройства, расположенного на выходе дозирующего вала из зоны контакта с бункером (разрез по Г-Г на фиг.4).
На фиг.11 показан фрагмент установки на виде сверху (по стрелке «Д» на фиг.10).
На фиг.12 изображена примерная форма поперечного сечения буртиков порошка, формируемых зубчатой упругой пластиной на рабочей поверхности дозирующего вала (сечение по Е-Е на фиг.11 в увеличенном масштабе).
На фиг.13 и фиг.14 показаны фрагменты установки на виде сверху (по стрелке «Д» на фиг.10) при двух различных вариантах исполнения упругой пластины: с зубьями, расположенными по всей длине рабочей кромки группами, различающимися геометрическими параметрами зубьев, и с зубьями, расположенными вдоль рабочей кромки группами, разделенными участками, лишенными зубьев.
На фиг.15 и фиг.16 изображены фрагменты установки на виде сверху (по стрелке «Д» на фиг.10) при использовании дозирующего вала с гладкой (без углублений) рабочей поверхностью для двух вариантов нанесения порошка на полотно: сплошным покрытием и в виде продольных полос, разделенных промежутками, лишенными покрытия порошком.
На фиг.17 показана зона контакта бункера с дозирующим валом (разрез по Г-Г на фиг.4) при работе установки в неблагоприятном режиме с крупнодисперсным порошком.
п
Предлагаемая установка (см. фиг.1) размещена над движущимся с линейной скоростью V полотном 1 материала, поддерживаемым проводящими валами 2.
ВБ
ГБ
Б
т
Установка имеет жесткий каркас 3, на котором закреплен питающий бункер 4 с возможностью линейных (по вертикали и горизонтали) и углового (в плоскости поперечного сечения) подстроечных перемещений. Такую возможность дает показанная на фиг.1 система крепления бункера 4 к каркасу 3, включающая пары шарнирных узлов 5 и винтовых стяжек (талрепов) 6. Вертикальное S и горизонтальное S перемещения бункера 4 эта конструкция его крепления обеспечивает сдвигом шарнирных узлов 5 по вертикальным 7 и горизонтальным 8 направляющим пазам, а угловое перемещение φ задается изменением длины L талрепов 6.
Питающий бункер 4 представляет собой прямоугольную в плане, открытую сверху и сужающуюся книзу полую емкость с жесткими передней 9, двумя боковыми 10 и задней 11 стенками. В нижней части стенки 9, 10 и 11 образуют отверстие прямоугольной формы, по контуру которого размещены уплотнительные устройства 12, 13 и 14.
дв
п
Под бункером 4 установлен контактирующий с ним через уплотнительные устройства 12, 13 и 14 дозирующий вал 15. Он имеет цилиндрическую рабочую поверхность и закреплен к каркасу 3 установки через подшипниковые опоры 16 с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси с угловой скоростью ω, которая задается электроприводом (на фиг.1 не показан), синхронизированным по скорости со скоростью V движения полотна 1. Дозирующий вал 15 на рабочей поверхности может иметь углубления, например, в виде винтовых канавок 17 и 18 (см. фиг.2) правой и левой нарезки, равномерно распределенных по этой поверхности.
в
Питающий бункер 4 установлен по отношению к вертикальной оси О (см. фиг.1) поперечного сечения дозирующего вала 15 с горизонтальным смещением в сторону, противоположную направлению движения полотна 1.
щ
щ
щ
Со стороны выхода дозирующего вала 15 из зоны контакта с бункером 4 на горизонтальной оси О, расположенной приблизительно на одном уровне по вертикали с осью вращения дозирующего вала 15, установлена чистящая щетка 19. Она закреплена к каркасу 3 установки через опоры 20 (подшипниковые узлы) вращения. Угловая скорость ω вращения щетки задается отдельным электроприводом, не показанным на фиг.1. Чистящая щетка 19 имеет ворсистую (например, из меха) цилиндрическую поверхность, которая располагается по отношению к рабочей поверхности дозирующего вала 15 с зазором δ, регулируемым за счет горизонтального перемещения S опор 20 вращения, например, по направляющим пазам 21.
В рассматриваемой установке контакт дозирующего вала 15 с питающим бункером 4 осуществляется через уплотнительные устройства 12, 13 и 14, установленные по контуру прямоугольного отверстия в нижней части бункера 4 и определяющие зону контакта вала 15 с бункером 4. Все эти уплотнительные устройства обеспечивают невозможность самопроизвольного просыпания порошка 22, находящегося внутри бункера 4, за пределы вышеуказанной зоны контакта. При этом уплотнительные устройства 12 и 14 (см. фиг.3), расположенные соответственно со стороны входа и выхода дозирующего вала 15 в (из) зону (зоны) контакта с бункером 4, могут быть выполнены в виде упругих пластин 12.1 и 23, первая из которых (12.1) контактирует с дозирующим валом обращенной вниз поверхностью, а вторая 23 - консольной рабочей кромкой. Контакт обеих упругих пластин 12.1 и 23 с рабочей поверхностью дозирующего вала 15 осуществляется по прямым линиям, параллельным оси вращения вала 15.
Уплотнительные устройства 13 закреплены на боковых стенках 10 бункера 4 перпендикулярно оси вращения дозирующего вала 15 (вертикально) и контактируют дугообразными торцевыми поверхностями с круговыми контурами поперечных сечений вала 15, расположенными под боковыми стенками 10 бункера 4. Эти устройства могут быть выполнены из любого мягкого антифрикционного материала (войлок, ворсонит, фторопласт и т.п.), не образующего задиров на рабочей поверхности дозирующего вала 15 при его вращении.
Наиболее важные функции в предлагаемой установке выполняет уплотнительное устройство 14 (см. фиг.3), расположенное на выходе дозирующего вала 15 из зоны контакта с питающим бункером 4. Это уплотнительное устройство 14 содержит упругую пластину 23 прямоугольной формы, длинные стороны которой расположены параллельно оси вращения дозирующего вала 15, а плоскость - по касательной к участку контура поперечного сечения этого вала, находящемуся внутри бункера 4.
тp
Одной (удаленной от дозирующего вала 15) из длинных сторон упругая пластина 23 закреплена снаружи бункера 4 к его задней стенке 9, например, при помощи опорного бруса 14.1, прижимной планки 14.2 и винтов 14.3. При этом в опорном брусе 14.1 может быть предусмотрен упорный буртик 14.1.1 для контакта с торцом длинной стороны упругой пластины 23. Этот буртик обеспечивает надежную ориентацию упругой пластины 23 в пространстве и противодействует сдвигу этой пластины в ее собственной плоскости силами трения F, направленными перпендикулярно линии контакта (спроецировалась на фиг.3 в точку «KB») пластины 23 с валом 15 по касательной к рабочей поверхности этого вала.
Г
в
Второй длинной стороной упругая пластина 23 консольно выступает внутрь бункера 4. Консольная часть пластины 23 имеет возможность перемещения перпендикулярно плоскости этой пластины за счет упругих деформаций ее материала. Расположенной на консоли длинной стороной (рабочей кромкой) пластина контактирует с рабочей поверхностью дозирующего вала 15 по прямой линии (точка «KB» на фиг.3). Надежный контакт рабочей кромки упругой пластины 23 с рабочей поверхностью дозирующего вала 15 обеспечивает в рассматриваемом уплотнительном устройстве специальный механизм 24, имеющий линейный контакт с обращенной вверх плоскостью упругой пластины 23 и выполненный, например, в виде двух винтовых пар, установленных на задней стенке 9 бункера 4. Один из элементов каждой винтовой пары, например гайка 24.1, установлен с возможностью плоско-параллельного перемещения S по вертикали (вдоль задней стенки 9 бункера 4), а второй элемент (винт 24.2) закреплен к задней стенке 9 бункера 4 с возможностью вращения (с угловой скоростью ω) вокруг ориентированной вертикально оси резьбы.
В этом винтовом механизме 24 гайки 24.1 закреплены на предназначенной для контакта с упругой пластиной 23 (по линии, которая на фиг.3 спроецировалась в точку "КМ") общей вертикальной прямоугольной пластине 24.3, установленной внутри бункера 4. Резьбовыми частями эти гайки 24.1 выведены наружу бункера 4 через направляющие пазы 9.1 в задней стенке 9 бункера 4, где соединяются с резьбовыми частями винтов 24.2.
Для обеспечения качественного (равномерного по всей длине пластины 23) линейного контакта между пластинами 23 и 24.3 нижняя торцовая поверхность вертикальной пластины 24.3 выполнена цилиндрической. Обращенная в сторону задней стенки 9 бункера 4 поверхность вертикальной пластины 24.3 прилегает к внутренней поверхности этой стенки 9 плотно, без зазора, и верхняя часть этой пластины имеет срез под острым (около 20°) углом, чем обеспечивается уменьшение сопротивления ее перемещению вверх в среде порошка 22.
Основной отличительной особенностью предлагаемой конструкции установки для нанесения порошка на полотно материала является то, что упругая пластина 23 (см. фиг.4 и фиг.5) имеет зубчатый контур рабочей кромки. При этом зубья могут быть выполнены в форме равнобедренных трапеций (как показано на фиг.4 и фиг.5), меньшие основания которых, имеющие ширину а (см. фиг.5), находятся в контакте с дозирующим валом 15. Для обеспечения равномерности нанесения порошка 22 по ширине полотна 1 зубья по всей длине рабочей кромки упругой пластины 23 должны располагаться с равномерным шагом Т и иметь одинаковую высоту h. Наилучшим образом выполняют свои функции упругие пластины, у которых шаг Т зубьев составляет 10…20 мм (Т=(10…20) мм), высота h зубьев равна 0,5…0,8 шага Т (h=(0,5…0,8)Т), а расстояние b между зубьями приблизительно равно высоте h зубьев (b≈h). Впадина между зубьями в этом случае имеет форму равнобедренного треугольника с углом при вершине α=54°.
Конкретные геометрические размеры зубьев упругой пластины выбираются опытным путем в зависимости от размеров частиц применяемого порошка и его физических свойств (сыпучесть, адгезия к материалу дозирующего вала и др.). Например, при применении декоративного порошка «глиттер», используемого в производстве обоев и имеющего размеры частиц до 0,5 мм, зубья упругой пластины должны иметь следующие размеры (см. фиг.5): Т=15 мм, а=5 мм, b=10 мм, α=54°.
Во избежание появления задиров на рабочей поверхности дозирующего вала 15 острые углы зубьев упругой пластины 23 должны быть скруглены радиусами R=(0,2…0,5) мм.
Поскольку упругая пластина 23 с зубчатой рабочей кромкой контактирует с цилиндрической рабочей поверхностью дозирующего вала не по всей длине образующей этой поверхности, расположенной вдоль рабочей кромки пластины 23, а только на участках этой образующей, на которых расположены вершины трапецеидальных зубьев пластины 23, указанные участки подвержены износу, в то время как участки образующей, расположенные между зубьями упругой пластины 23, износу не подвергаются. Это неизбежно приводит к появлению на рабочей поверхности дозирующего вала 15 локальных выработок в виде кольцевых канавок. Чтобы замедлить этот процесс (полностью устранить износ невозможно), рабочую поверхность дозирующего вала 15 необходимо выполнять из материала, твердость которого выше твердости материала упругой пластины 23. Наиболее эффективным способом замедления процесса износа является нанесение на рабочую поверхность дозирующего вала 15 износостойкого покрытия, например, путем хромирования этой поверхности в гальванической ванне.
УП
ТР
Для придания установке дополнительных возможностей в части регулирования толщины слоя порошка, наносимого на полотно, упругая пластина 23 уплотнительного устройства 14, расположенного на выходе дозирующего вала 15 из зоны контакта с бункером 4, может быть закреплена в этом устройстве 14 не неподвижно (как показано на фиг.1 и фиг.3), а с возможностью регулируемого перемещения S (см. фиг.6) в собственной плоскости перпендикулярно линии контакта (точка «KB») этой пластины 23 с дозирующим валом 15. Для обеспечения такой возможности у опорного бруса 14.1 уплотнительного устройства 14 необходимо убрать упорный буртик 14.1.1 (см. фиг.23), как показано на фиг.6. При этом, конечно, необходимо обеспечить более плотное (в сравнении с конструкцией, показанной на фиг.3) прижатие пластины 23 к поверхности опорного бруса 14.1 прижимной планкой 14.2, обеспечивающее невозможность сдвига этой пластины 23 в собственной плоскости под действием сил трения (F), возникающих при работе установки. Такое надежное прижатие пластины 23 можно осуществить, например, увеличением количества и диаметра резьбы винтов 14.3, которыми осуществляется это прижатие.
В предлагаемой установке дозирующий вал 15 может быть выполнен с гладкой (без углублений) рабочей поверхностью, как показано на фиг.6. В этом случае он теряет функции дозирования количества порошка, наносимого на полотно 1, и его правильнее назвать транспортирующим, т.е. перемещающим порошок 22 из бункера 4 к чистящей щетке 19. Такой вал в сравнении с валом, имеющим углубления на рабочей поверхности, более прост в изготовлении и надежен в эксплуатации.
в
в
Для обеспечения работоспособности установки при применении крупнодисперсных порошков ее питающий бункер 4 (см. фиг.6) может быть установлен по отношению к вертикальной оси О поперечного сечения дозирующего вала 15 с минимальным горизонтальным смещением. Конструктивно это смещение выбирается таким, чтобы линия контакта упругой пластины 23 с рабочей поверхностью дозирующего вала 15 (точка «KB») была удалена от вертикальной оси О на расстояние С, не превышающее высоту h зубьев упругой пластины 23. Такое расположение бункера 4 вполне реализуется, например, соответствующим расположением шарнирных узлов 5 (см. фиг.1) и талрепов 6 на каркасе 3 установки.
Для обеспечения возможности нанесения на полотно порошка продольными полосами, имеющими различную толщину слоя порошка, либо разделенными, свободными от порошка промежутками в установке согласно изобретению могут быть установлены упругие пластины своеобразной конструкции, в которых зубья на контактирующей с рабочей поверхностью дозирующего вала рабочей кромке расположены вдоль этой кромки не с равномерным шагом и высотой, а группами, различающимися высотой зубьев, либо разделенными участками этой кромки, лишенными зубьев. Фрагменты таких упругих пластин показаны на фиг.7 и фиг.8.
На фиг.7 приведен пример конструктивного исполнения упругой пластины 28, у которой зубьями снабжена вся рабочая кромка. Зубья сформированы группами, различающимися количеством зубьев в группе и шагом Т их расположения вдоль рабочей кромки упругой пластины 28 (в зависимости от шага Т установлены высота h и расстояние b между зубьями согласно ранее изложенным рекомендациям).
1
2
На фиг.8 в качестве примера три группы зубьев, имеющие различные параметры Т, h и b, расположены вдоль рабочей кромки пластины 32 на различных расстояниях А и А друг от друга. При этом упругая пластина 32 в промежутках между группами зубьев имеет прямолинейную рабочую кромку, расположенную на одной прямой с меньшими основаниями трапецеидальных зубьев.
Описанная установка работает следующим образом.
Перед началом работы в уплотнительное устройство 14 (см. фиг.3) бункера 4, расположенное на выходе дозирующего вала 15 из зоны контакта с бункером 4, устанавливают упругую пластину 23, снабженную выполненными на рабочей кромке зубьями, размеры и расположение которых вдоль рабочей кромки выбраны с учетом следующих параметров технологического процесса нанесения порошка на полотно:
- размеры частиц порошка;
- количество (толщина слоя) наносимого порошка;
- скорость движения полотна;
- необходимость нанесения порошка полосами заданной ширины с требуемой толщиной покрытия для каждой полосы.
Затем в полость питающего бункера 4 засыпают порошок 22, который не имеет возможности высыпаться из бункера наружу благодаря наличию в нижней части бункера уплотнительных устройств 12, 13 и 14, плотно контактирующих с дозирующим валом 15. Под действием собственного веса порошок 22 через отверстие прямоугольной формы в нижней части бункера 4 попадает на участок рабочей поверхности дозирующего вала 15, расположенный в зоне контакта этого вала 15 с бункером 4, заполняя также углубления (винтовые канавки 17 и 18), выполненные на этом участке рабочей поверхности вала 15.
После этого производят настройку привода вращения дозирующего вала 15 на требуемую частоту его вращения, согласованную со скоростью движения полотна 1 и обеспечивающую заданную толщину слоя порошка на полотне.
Далее выполняют настройку уплотнительного устройства 14, расположенного на выходе дозирующего вала 15 из зоны контакта с бункером 4. Настройка заключается в достижении качественного (плотного и равномерного по всей длине рабочей кромки упругой пластины 23) контакта указанного уплотнительного устройства 14 с рабочей поверхностью дозирующего вала 15.
Настройку выполняют в три этапа.
HP
1) Вращением винтов 24.2 механизма 24, служащего для прижатия контактирующей с дозирующим валом 15 кромки упругой пластины 23 к поверхности этого вала, выводят в крайнее верхнее (нерабочее) положение вертикальную пластину 24.3 данного механизма 24 (см. фиг.9). При этом высота подъема пластины 24.2 механизма 24 ограничивается длиной пазов 9.1, выполненных в задней стенке 9 бункера 4; упругая пластина 23 не имеет контакта ни с дозирующим валом 15, ни с вертикальной пластиной 24.3 механизма 24, а плоскость упругой пластины 23 располагается по отношению к цилиндрической рабочей поверхности дозирующего вала 15 с некоторым зазором Δ.
HP
HP
В этом состоянии установка не может работать качественно, так как при вращении дозирующего вала 15 в зазор Δ увлекается валом по всей рабочей поверхности этого вала неравномерный по толщине слой 25 порошка, причем толщина слоя 25 порошка переменна как по длине, так и по ширине рабочей поверхности вала 15. Это обусловлено отсутствием опоры у консольной рабочей кромки упругой пластины 23 (кромка может перемещаться в среде порошка 22 в пределах упругости пластины 23). Непредсказуемые колебания рабочей кромки упругой пластины 23 приводят к изменениям зазора Δ между этой пластиной 23 и рабочей поверхностью дозирующего вала 15, неравномерности толщины слоя 25, переносимого рабочей поверхностью дозирующего вала 15 из бункера 4 к чистящей щетке 19, неравномерной насыщенности порошком воздушно-порошкового облака 26, создаваемого чистящей щеткой 19, и в итоге к неравномерности толщины слоя 27 порошка на полотне 1. Поэтому в состоянии, показанном на фиг.9, установка:
- наносит чрезмерно большой и нерегулируемый по толщине слой порошка;
- этот слой имеет неравномерную толщину по длине и ширине полотна;
HP
- при изменении частоты вращения дозирующего вала 15 и уровня Н запаса порошка в бункере 4 положение рабочей кромки упругой пластины 23 по отношению к рабочей поверхности дозирующего вала 15 (зазор Δ) и количество порошка, переносимого валом 15 из бункера 4 к чистящей щетке 19, непредсказуемо изменяются, т.е. установка работает нестабильно по производительности (количеству порошка, наносимого на единицу длины полотна 1) и несогласованно со скоростью движения полотна.
2) По указанным выше причинам на втором этапе настройки уплотнительного устройства 14 его упругая пластина 23 должна быть равномерно прижата рабочей кромкой к рабочей поверхности дозирующего вала 15. Эта операция выполняется при вращающемся дозирующем вале 15. Поэтому в системе управления приводом вращения дозирующего вала 15 должен быть предусмотрен режим «настройка», при включении которого дозирующий вал приводится во вращение, в то время как приводы движения полотна 1 и вращения чистящей щетки 19 отключены. Прижатие рабочей кромки упругой пластины 23 к рабочей поверхности дозирующего вала 15 выполняют вращением винтов 24.2 механизма 24 в сторону, соответствующую опусканию вниз вертикальной пластины 24.3 этого механизма. При движении вниз пластина 24.3 нижней цилиндрической (торцовой) поверхностью входит в линейный контакт с обращенной вверх плоскостью упругой пластины 23 и упруго деформирует ее консольную часть так, что рабочая кромка этой пластины 23 входит в соприкосновение (линейный контакт) с рабочей поверхностью дозирующего вала 15, а плоскость упругой пластины 23 располагается по касательной к этой поверхности. Такое состояние уплотнительного устройства 14 является рабочим и показано на фиг.10.
р
Расположение плоскости упругой пластины 23 по касательной к рабочей поверхности дозирующего вала 15 не является обязательным условием. Практика эксплуатации установок для нанесения блесток на полотно обоев показала, что эти установки надежно работают и в тех случаях, когда плоскость упругой пластины 23 расположена не по касательной, а под некоторым небольшим (до 15°) углом к рабочей поверхности дозирующего вала 15. При этом расположение упругой пластины 23 под указанным углом дает возможность расширить диапазон регулирования толщины слоя наносимого порошка, так как при одной и той же высоте h зубьев на рабочей кромке этой упругой пластины рабочий зазор Δ увеличивается, что приводит к увеличению высоты n (см. фиг.12) буртиков 25 порошка и толщины Р (см. фиг.10) покрытия порошком 27 полотна 1.
3) Заключительным этапом настройки является обеспечение равномерности прижатия рабочей кромки упругой пластины 23 к поверхности дозирующего вала 15 по всей длине этой кромки. Эта операция выполняется путем визуальной оценки равномерности толщины слоя 25 (см. фиг.10) порошка, расположившегося на рабочей поверхности дозирующего вала 15 после его выхода из зоны контакта с бункером 4. Этот слой 25 порошка увлекается из бункера 4 вращающимся в режиме «настройка» дозирующим валом 15 за счет сцепления порошка с рабочей поверхностью вала и наличия в уплотнительном устройстве 14, расположенном на выходе дозирующего вала 15 из зоны контакта с бункером 4, двух путей для выхода порошка за пределы бункера 4:
- порошок 22, заполнивший внутри бункера 4 углубления (винтовые канавки 17 и 18) рабочей поверхности дозирующего вала 15, проходит под контактирующей с этим валом кромкой (спроецировалась на фиг.10 в точку «KB») упругой пластины 23;
р
- в промежутках между зубьями, выполненными на рабочей кромке упругой пластины 23, между линией контакта (спроецировалась на фиг.10 в точку «КМ») винтового механизма 24 с упругой пластиной 23 и рабочей поверхностью дозирующего вала 15 имеется рабочий зазор Δ, через который порошок 22, находящийся внутри бункера 4, увлекается дозирующим валом 15 наружу бункера 4 полосами 25 (см. фиг.11), разделенными свободными от порошка промежутками и расположенными по ширине рабочей поверхности дозирующего вала 15 с равномерным шагом Т, равным шагу зубьев упругой пластины 23 (см. фиг.5).
р
Полосы 25 (см. фиг.12) порошка выходят из бункера 4 в виде буртиков, имеющих U-образную форму поперечного сечения с шириной m основания, равной ширине b промежутка между зубьями упругой пластины 23 (см. фиг.5) и высотой n (см. фиг.12), равной рабочему зазору Δ (см. фиг.10).
В процессе окончательной настройки уплотнительного устройства 14 необходимо добиться, чтобы все буртики 23 порошка имели одинаковые размеры m и n, а между этими буртиками порошок находился только в углублениях (винтовых канавках 17 и 18) рабочей поверхности дозирующего вала 15 (гладкие участки рабочей поверхности вала 15 должны быть полностью очищены зубчатой рабочей кромкой упругой пластины 23 от порошка). Это достигается поочередным вращением винтов 24.2 механизма 24, при котором пластина 24.3 данного механизма 24, перемещаясь вверх или вниз, принимает положение, соответствующее равномерному и плотному прижатию рабочей кромки упругой пластины 23 к рабочей поверхности дозирующего вала 1. В этом состоянии обеспечивается требуемое качество настройки, и установку можно считать готовой к работе.
В случае применения в установке упругой пластины 28 (см. фиг.13), у которой зубья на рабочей кромке расположены по всей длине этой кромки группами, различающимися геометрическими размерами (Т, a, b, h, см. фиг.5) зубьев, в процессе настройки уплотнительного устройства 14 следует добиться идентичности геометрических параметров m и n (см. фиг.12) в группах 29, 30 и 31 (см. фиг.13) буртиков порошка, сформированных каждой отдельной группой зубьев упругой пластины 28.
При применении упругой пластины 32, у которой зубья расположены вдоль ее рабочей кромки группами, разделенными участками, лишенными зубьев (см. фиг.14), следует добиться идентичности параметров m и n в группах 33, 34 и 35 буртиков, сформированных каждой отдельной группой зубьев, а также полной очистки от порошка гладких участков рабочей поверхности дозирующего вала 15, расположенных между группами 33, 34 и 35 буртиков.
В случае использования в установке дозирующего вала, имеющего гладкую, без углублений, рабочую поверхность (см. фиг.15 и фиг.16), порядок настройки уплотнительного устройства этой установки не меняется.
После окончания настройки отключают режим «настройка» и установку запускают в работу включением приводов перемещения полотна 1 (см. фиг.1) и вращения дозирующего вала 15 и чистящей щетки 19. Затем оценивают (визуально) качество покрытия порошком полотна (равномерность покрытия, отсутствие порошка в зонах, где его не должно быть, и др.). Инструментально (например, с использованием радиоизотопных измерителей) либо визуально (по эстетическому восприятию) определяют соответствие толщины нанесенного слоя порошка требованиям, предъявляемым к конечному продукту (полотну, покрытому порошком). Если по указанным показателям процесс покрытия полотна порошком проходит нормально, установка запускается в режим производства (устанавливается требуемая скорость движения полотна, контролируется степень заполнения порошком питающего бункера и т.д.).
р
р
В случае необходимости изменения толщины слоя порошка на полотне в первую очередь изменяют (уменьшают или увеличивают) частоту вращения дозирующего вала за счет возможностей, имеющихся в системе управления приводом вращения этого вала. Если при этом указанная система управления достигает одного из пределов (верхнего или нижнего) в регулировании скорости вращения дозирующего вала, необходимо осуществить дополнительную регулировку толщины слоя наносимого порошка путем изменения степени поджатия рабочей кромки упругой пластины 23 (см. фиг.10) к рабочей поверхности дозирующего вала 15. Это поджатие регулируется одновременным синхронным вращением винтов 24.2 механизма 24, при котором вертикальная пластина 24.3 перемещается по вертикали и увеличивает (при движении вниз) или уменьшает (при движении вверх) упругую деформацию упругой пластины 23 уплотнительного устройства 14. При движении пластины 24.3 вниз рабочий зазор Δ между линией контакта (точка «КМ» на фиг.10) пластины 24.3 с упругой пластиной 23 и рабочей поверхностью дозирующего вала 15 уменьшается. Это приводит к уменьшению высоты n (см. фиг.12) буртиков 25 порошка, сформированных на рабочей поверхности дозирующего вала 15, и, следовательно, к уменьшению толщины Р (см. фиг.10) слоя 27 порошка, наносимого на полотно 1. При движении пластины 24.3 в противоположном направлении (вверх) рабочий зазор Δ и толщина Р слоя 27 порошка на полотне 1 увеличиваются. Однако это увеличение можно осуществлять только до тех пор, пока не нарушится линейный контакт (точка «KB» на фиг.10) упругой пластины 23 с рабочей поверхностью вала 15, после чего консольная часть пластины 23 теряет опору, становится неуправляемой и установка приходит в неработоспособное состояние. В таком случае необходимо заменить упругую пластину 23 на другую, имеющую измененные геометрические параметры зубьев. При увеличении шага Т (см. фиг.5) и соответственно параметров h, а и b зубьев толщина Р (см. фиг.10) слоя наносимого на полотно 1 порошка 27 увеличивается, при уменьшении указанных параметров зубьев пластины 23 эта толщина уменьшается.
Имеется еще один способ регулирования толщины слоя порошка, наносимого на полотно, - перемещением упругой пластины 23 (см. фиг.10) в ее собственной плоскости в направлении, перпендикулярном линии ее рабочей кромки, т.е. приближением или удалением этой кромки «KB» по отношению к линии «КМ» контакта данной пластины 23 с пластиной 24.3 винтового механизма 24 в пределах высоты h (см. фиг.5) зубьев упругой пластины 23. Возможность для выполнения таких регулировочных перемещений упругой пластины 23 обеспечивается конструкцией элементов 14.1, 14.2 и 14.3 (см. фиг.6) крепления этой пластины 23 в уплотнительном устройстве 14.
р
На фиг.10 видно, что, например, при максимальном сближении точек «КМ» и «KB» (линий контакта упругой пластины 23 с механизмом 24 и валом 15) между рабочей кромкой «КМ» упругой пластины 23 и рабочей поверхностью вала 15 должен образоваться зазор. Чтобы его устранить, необходимо опустить вниз пластину 24.3 винтового механизма 24. При этом неизбежно уменьшится рабочий зазор Δ, что приведет к уменьшению высоты n (см. фиг.12) буртиков 25 (см. фиг.10) порошка и толщины Р слоя 27 порошка, нанесенного на полотно 1. При удалении друг от друга точек (линий контакта) «КМ» и «KB», очевидно, произойдет обратный эффект - увеличение толщины Р слоя 27 порошка на полотне 1.
Однако с практической точки зрения последний из описанных способов регулирования толщины слоя Р наносимого на полотно 1 порошка наименее эффективен, поскольку требует значительных затрат времени (простой установки) и скрупулезности при настройке уплотнительного устройства 14. Вместо проведения этих работ, очевидно, более целесообразно просто заменить упругую пластину 23 на другую, имеющую измененные в нужном направлении геометрические параметры зубьев.
в
П
ДВ
При применении крупнодисперсных (особенно гранулированных) порошков в установке согласно изобретению в случаях, когда питающий бункер 4 (см. фиг.3, фиг.9, фиг.10) установлен со значительным (порядка 30…50 мм) горизонтальным смещением по отношению к вертикальной оси О поперечного сечения дозирующего вала 15, могут существовать неблагоприятные режимы работы (при определенных скоростях V и ω движения полотна 1 и вращения дозирующего вала 15, размерах частиц порошка 22 и толщине Р слоя 27 этого порошка на полотне 1), при которых добиться качественного покрытия полотна 1 порошком 27 оказывается невозможным.
Причина этого негативного явления заключается в том, что у крупнодисперсных частиц порошка силы сцепления (трения) между собой и с рабочей поверхностью дозирующего вала значительно ниже, чем у частиц мелкодисперсного порошка. По этой причине на наклоненных (по отношению к горизонту) участках рабочей поверхности дозирующего вала буртики такого порошка, сформированные зубчатой упругой пластиной уплотнительного устройства на выходе дозирующего вала из зоны контакта с бункером, не удерживаются на этой поверхности, а разрушаются и соскальзывают по ней вниз, обратно к бункеру, образуя на валу за бункером скопление 36 порошка, как показано на фиг.17. Это скопление 36 порошка разрушает сформированные упругой пластиной 23 буртики порошка, выходящего из бункера 4. В результате к чистящей щетке 19 дозирующий вал 15 транспортирует на своей рабочей поверхности неравномерный по толщине слой 37 порошка, который затем ложится на полотно 1 неравномерным по толщине покрытием 38.
В
Чтобы избежать такого негативного явления, при использовании крупнодисперсных порошков питающий бункер следует устанавливать с минимальным горизонтальным смещением по отношению к вертикальной оси поперечного сечения дозирующего вала. Лучше всего бункер разместить, как показано на фиг.1 и фиг.6, т.е. так, чтобы линия «KB» контакта упругой пластины 23 с рабочей поверхностью вала 15 была удалена от вертикальной оси О поперечного сечения этого вала 15 на расстояние С, не превышающее высоту h зубьев упругой пластины 23. В этом случае буртики порошка сразу после из формирования на выходе дозирующего вала 15 из зоны контакта с бункером 4 оказываются расположенными на участке рабочей поверхности вала 15, имеющем увеличивающийся по мере удаления от бункера 4 уклон в сторону чистящей щетки 19. Поэтому неизбежное разрушение буртиков на наклонной рабочей поверхности вала 15 не создает негативных эффектов, а приводит к естественному соскальзыванию порошка по рабочей поверхности вала 15 в сторону чистящей щетки 19, что и требуется согласно принципу работы рассматриваемой установки.
Технико-экономическая эффективность при использовании заявляемой установки заключается в следующем:
1) упрощаются конструкция и технология изготовления установки.
2) Повышается надежность ее работы и упрощаются техническое обслуживание и настройка установки.
3) Повышается производительность установки за счет сокращения времени ее вынужденных простоев при настройке, техническом обслуживании и ремонте.
4) Снижается себестоимость конечного продукта за счет уменьшения затрат на изготовление и эксплуатацию установки.