035 油漆循环系统的设计与选型

油漆循环系统的设计与选型

孙东吴晓光（兴信喷涂机电设备（北京）有限公司）

一、前言

近些年，随着国内汽车制造业的快速发展，涂装作业的规模越来越大，油漆循环系统也得到了越来越广泛的应用，由于生产规模及产品、材料的差异，对油漆循环系统的要求也不尽相同。针对油漆循环系统的设计、设备选型和安装工艺要求，2005年国家发布了专业技术标准，详细内容可参阅《涂装供漆系统技术条件》（JB/T10536-2005）。

我公司自成立以来，已成功地为包括大众、通用、丰田、戴克、本田、福特、日产等在国内的合资厂及金杯、哈飞、长城等自主品牌工厂提供了油漆循环系统，也从中总结了一些经验和体会。

二、油漆循环系统概述

众所周知，任何一种油漆内都包含一定比例的固体微粒，如颜料和金属粉等，它们在调配好的油漆中呈均匀悬浮状态，这种状态的保持是获得高品质喷涂表面的关键。然而一旦油漆静止下来，这些固形微粒就会有产生沉淀和聚集的倾向，使喷出的油漆不能达到正常的外观和性能，对于金属漆和珠光漆，以上问题就更为突出。对于一个传统的涂装厂或涂装车间来说，当其生产规模或说是喷漆量达到一定程度后，一件或一批产品需要通过几个甚至十几个喷漆工位或人员才能完成全部的喷涂工作，而每一个工位或人员所使用的油漆是从不同的油漆罐中取出的，严格地说，这些油漆的颜色和性能是不一致的，而且，使用小型容器调漆也会造成更多的油漆浪费，而使用油漆循环系统是保证质量和节省油漆的首选方案。

油漆循环系统是由多个材料供应管组成，用于保持和控制油漆的工艺要求，并将油漆以一定的压力和流量输送到喷漆工位的一种管道网路，它包括中央供漆设备（泵、涂料处理元件、空气处理元件、油漆桶、控制部分）、喷站出口元件和管路系统。

然而，油漆的长距离输送，会遇到两个影响油漆品质的问题，沉淀和剪切。实验表明，大多数油漆以不低于18米/分（某些水性漆6~18米/分）的速度流动时，就不会产生沉淀现象，因此，油漆循环系统的设计与元件的选用首先要保证油漆在系统管路中能以合适的速度流动。同时，过高的流速、过多的油漆处理元件、不光滑的流道以及不合适的连接也是油漆循环系统中产生剪切和沉淀的主要原因。所以设计一个循环系统通常要考虑：油漆的种类与粘度，循环管路的长度，喷站的数目，产量，漆膜的表面要求，生产环境要求等等，并以此来设计循环形式，以及选择泵，容器，管路尺寸、连接形式及喷站元件。常见的油漆循环方式有主管循环、两线循环和三线循环。

三、油漆循环方式的选择

设计一套油漆循环系统，首先要确定油漆循环方式，确定油漆循环方式，必须综合考虑所输送的油漆类型、投资规模、产品要求和发展等多方面的因素。下面就从这几个方面对上述三种最常见的油漆循环方式作一分析和对比。

1.主管循环（见图一）

图一

主管循环是最简单也是最基础的一种循环方式。目前，一些汽车厂的中涂漆、罩光漆及溶剂，还采用此种循环方式。在该种循环方式中，主管循环将油漆送至每个喷枪，然后回到调漆间。随着水性涂料在汽车上的应用，我们发现有些厂家的水性漆又回到了这个系统上来。另外，此种形式的一些变形——如低位主管，也被一些汽车厂用来输送金属漆。

主管循环系统的喷站使用一个墙置式的涂料调压器来控制喷枪的流量，调压器配有压力表，可以直观地显示和调整提供给喷枪的油漆压力。在一些设计中，墙置式调压器及压力表被一个枪上调压器所替代，这会增加枪上的重量，而且流量的控制精度也会下降，虽然费用能稍有降低，但对管理和质量控制都不利。

使用主管循环系统有很多优越性，首先该系统设计简单且易操作，无需很多经验就可调出所要求的系统平衡。供料速度和油漆压力可由油漆间内的泵用空气调压器和背压阀来调定，每个喷站的墙置油漆调压器可以精确控制和显示喷枪的流量。由于主管具有较大的尺寸和足够的循环流速，而且主管的压力可以按需要很容易地进行调整，因此不易发生沉淀的积累和堵塞，同时，该系统能最大限度地满足喷站数量的增加，喷站需增加时，只要从主管中接出支管即可，因此，从发展的眼光看，该系统能提供最大的系统扩充性，且只需很小变化。另外，不需变径的主管可以提供最光滑的流道，从而使油漆输送过程中管道变径对油漆的剪切降到最低。除此而外，这种系统对安装、施工来说最经济，且只要最少量的油漆来充满这一系统。

该系统的不足之处在于，因其支管不循环，对于易沉淀的油漆或要求较高的产品来说，支管内的沉淀物或杂质会引起喷枪的堵塞与色差的产生，另外，因为清洗时每根支管均需要单独清洗，因此，换色较不容易完成。

总之，主管循环虽不是一个最理想的系统形式，但对于一些要求不高厂家或不易沉淀的材料来说，主管循环仍是一种经济、实用的系统。

2.两线式循环（见图二）

两线式循环系统是基于工程学的原理来设计的，它是在一种理想状态下的理想系统。所谓理想状态，是在系统的供管和回流管中存在理想的对称，在这种情况下，系统不需要也不能够另使用调压器来控制和平衡系统。在这种系统中，油漆通过一条由粗变细的渐变的主管被供至每根支管，再通过一条由细变粗的渐变的主管流回调漆间，而供管和回流管系统网络应是完全对称的。

两线式循环系统的喷站不需要墙置式的油漆调压器，通常只使用一个枪下调压器或枪下

Y形接头来控制供给喷枪的流量。

事实上，一个适当的两线系统是最经济的，这一系统要求较低的压力和流量，运行成本和能量消耗也低于其他系统，相对其它系统来说，管路系统及喷站处油漆出口组件的费用也相对较低。由于支管参与循环，因此该系统对于包括水性漆在内的任何一种油漆都是适用的。又由于管路元件较少，也使得元件特别是调压器的设置对油漆产生的剪切降到最低，同时，该系统换色时的清洗工作也是最容易完成的。

2000年前，两线系统在国内汽车厂的应用并不多，这是由于当时国内的制造能力和管理水平不高，那时使用的多条两线系统都出现了不同程度的沉淀甚至堵塞问题，但目前国内的汽车厂中，两线系统是应用最普遍的，特别是在水性漆推广过程中，两线系统应该是比三线系统更适用的循环系统。

图二

3.三线循环（见图三）

图三