Устройство для нанесения полимерного порошкового покрытия в электрическом поле на металлическую трубчатую деталь

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ПОРОШКОВОГО ПОКРЫТИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ НА МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ ТРУБЧАТУЮ ДЕТАЛЬ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Кравченко Виктор Иванович Пинчук Леонид Семенович Гольдаде Виктор Антонович Овчинников Евгений Витальевич Костюкович Геннадий Александрович Ляпунов Александр Иосифович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для нанесения полимерного порошкового покрытия в электрическом поле на металлическую трубчатую деталь, включающее открытый сверху резервуар, который разделен пористой перегородкой на камеру наддува и рабочую камеру системы для псевдоожижения порошка и заряжения его частиц в рабочей камере, а также узел регулирования 17920 1 2014.02.28 параметров осаждаемого на трубчатую деталь порошкового слоя, содержащий чувствительный элемент, отличающееся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде индукционного датчика в цилиндрическом корпусе, установленного вертикально в рабочей камере и соединенного с измерителем потенциала, при этом наружный диаметр корпуса на 10-20 мм меньше диаметра отверстия покрываемой трубчатой детали, располагаемой при осаждении порошка в рабочей камере соосно корпусу индукционного датчика. Изобретение соответствует области устройств для электростатического осаждения диэлектрических порошковых частиц на электропроводящие подложки, в частности, группе устройств, снабженных системой контроля осажденного слоя порошка. Классическая схема устройства для электростатического осаждения полимерных порошков включает узлы псевдоожижения порошка, наложения на взвешенные частицы высоковольтного электрического поля, приведения их в контакт с заземленной металлической деталью, подлежащей покрытию 1. Эта схема реализована в сотнях конструкций узлов, специализированных по типу покрываемых деталей 2, методом псевдоожижения 3, заряжения порошка 4 и т.д. В настоящее время усовершенствование аппаратурного обеспечения электростатического нанесения порошковых покрытий происходит главным образом в направлениях обработки внутренних полостей изделий циркулирующим газопорошковым потоком 5,интенсификации завихрения и рассеивания потока заряженных частиц с помощью кольцевых газораспределительных полостей 6, нанесения слоя заряженных частиц на диэлектрические подложки, поляризованные с помощью вспомогательных электродов 7, и др. К сожалению, эти устройства не содержат систем контроля осажденного на изделии порошкового слоя, плотность и структурные параметры которого в значительной мере определяют качество формируемого покрытия. Прототипом изобретения является аппарат для нанесения полимерных покрытий 8. Он представляет собой открытый сверху резервуар, разделенный горизонтальной пористой перегородкой на камеру наддува и рабочую камеру. В последней смонтированы электроды в виде вертикальных пластин, проходящих через пазы в пористой перегородке. Нижние заостренные концы электродов сопряжены с пазами в плите, разделяющей камеру наддува на две герметичные полости. Сопряжения образуют клапаны, регулирующие поступление псевдоожижающего газа в рабочую камеру. Благодаря этому можно направленно изменять степень заряжения псевдоожиженного слоя и, следовательно заряд и структуру слоя порошка, осевшего на детали. Недостатки прототипа сложность конструкции отсутствие привода для перемещения электродов и системы согласования перемещения с качеством осажденного слоя отсутствие системы контроля порошкового слоя, осажденного на изделии. Задачи, на решение которых направлено изобретение 1) упростить конструкцию устройства 2) определить параметр, комплексно характеризующий структуру осажденного порошкового слоя 3) ввести в конструкцию устройства элементы, позволяющие контролировать структуру осаждаемого на изделии слоя полимерного порошка. Поставленные задачи решаются тем, что известное устройство для нанесения полимерных порошковых покрытий на металлические изделия в электрическом поле, выполненное в виде открытого сверху резервуара, который разделен пористой перегородкой на камеру наддува и рабочую камеру и укомплектован системой регулирования заряда и структуры осажденного на детали порошкового слоя, содержит новые элементы конст 2 17920 1 2014.02.28 рукции. Для нанесения покрытий на трубчатые изделия в рабочей камере устройства установлен вертикально цилиндрический индукционный датчик, диаметр которого на 1020 мм меньше диаметра полости в изделии, соединенный с измерителем потенциала. При опускании изделия в рабочую камеру с псевдоожиженным порошком датчик располагается соосно полости трубы. Регистрируемый с его помощью потенциал характеризует(при прочих равных условиях) зарядовое и структурное состояние осажденного на изделии слоя порошка. Величина потенциала служит критерием, определяющим (при выбранных режимах псевдоожижения и заряжения порошка) оптимальное время осаждения. Сущность изобретения состоит в следующем. В зазоре между датчиком с внутренней поверхностью заземленного изделия (510 мм) находятся слой витающих заряженных частиц порошка, потенциал которого 1, и осаждаемый на изделии слой частиц, потенциал которого 2 изменяется в процессе осаждения. Измеритель потенциала регистрирует значение 12, изменения которого происходят за счет изменений 2. Структуре осажденного на изделии порошкового слоя оптимальных толщины и плотности соответствует опт, величину которого можно определить в серии контрольных экспериментов. По достижении опт следует извлечь изделие из псевдоожиженного слоя и направить на оплавление. Приведем пример предложенной конструкции. На фигуре изображен фронтальный разрез устройства. Трубчатый корпус устройства разделен на рабочую камеру 1 и камеру наддува 2 пористой перегородкой 3. Камера наддува сообщена посредством патрубка 4 с источником сжатого газа и содержит вибратор 5, соединенный пружинами 6 с перегородкой 3. По оси рабочей камеры установлен индукционный датчик 7 в виде цилиндра диаметром , прикрепленный к стенке камеры с помощью кронштейна 8 и соединенный с измерителем потенциала 9. В рабочую камеру загружен полимерный порошок 10 определенных дисперсности и влажности. На пористой перегородке 3 смонтирована металлическая сетка 11, соединенная с источником высокого напряжения 12. Устройство работает следующим образом. Через патрубок 4 в камеру наддува 2 подают сжатый газ, который фильтруется через поры перегородки 3 в рабочую камеру 1. Включают вибратор 5, с помощью пружин 6 передающий колебательные движения (частота 50100 Гц) перегородке. Под действием микропотоков газа и вибрации порошка 10 в рабочей камере приходит в псевдоожиженное состояние. На сетку 11 подают высокое напряжение отрицательной полярности (510 кВ), и витающие частицы порошка,контактирующие с сеткой и между собой, приобретают стабильный отрицательный заряд. С помощью заземленной подвески 13 в псевдоожиженный порошок опускают металлическую деталь 14, подлежащую покрытию. Деталь типа втулки с внутренним диаметромрасполагают соосно датчику. Размерыивыбраны такими, чтобы между датчиком и деталью образовался зазор 510 мм. Зазор такой величины, во-первых, не препятствует циркуляции витающих частиц порошка. Во-вторых, он достаточно мал, и изменения заряда порошка, находящегося в зазоре, обусловленные образованием на детали слоя 15 осажденных частиц, регистрируются измерителем потенциала 9. Установление величины регистрируемого потенциала опт (ее предварительно определяют в серии контрольных экспериментов) служит сигналом для извлечения детали с осажденным на ней слоем порошка из рабочей камеры. Величина опт зависит от дисперсности и влажности порошка, расхода газа через перегородку 3, напряжения на сетке 11, плотности псевдоожиженного слоя и плотности наведенного на нем поляризационного заряда. Предложенное устройство может быть включено в состав поточной линии для нанесения покрытий. Линию оснащают работающим в автоматическом режиме транспортным устройством, которое осуществляет цикл захват группы деталей - перемещение их в позицию над рабочей камерой - вертикальное погружение деталей в псевдоожиженный слой подъем деталей - перемещение деталей с осажденным слоем порошка из зоны напыления 3 17920 1 2014.02.28 в термостат. В этом случае координаты датчика в горизонтальной плоскости должны совпадать с координатами одной из деталей в позиции над рабочей камерой. Таким образом, задачи, поставленные при создании изобретения, решены. Предложенное устройство может быть использовано на предприятиях машиностроения, электронной, радио- и медицинской техники, применяющих в выпускаемой продукции полимерные порошковые покрытия. Источники информации 1. Яковлев А.Д., Здор В.Ф., Каплан В.И. Порошковые полимерные материалы и покрытия на их основе. - Л. Химия, 1979. - 256 с. 2. А.с. СССР 182031, МПК 44 , 1966. 3. А.с. СССР 211060, МПК 29 , 1968. 4. А.с. СССР 409903, МПК 44 1/095,05 5/02, 1974. 5. Патент РФ 2224600, МПК 05 5/12, 7/14, 2004. 6. Патент РФ 2163515, МПК 05 5/00, 7/10, 5/08, 2001. 7. Патент РФ 2343010, МПК 05 1/04, 2009. 8. А.с. СССР 280818, МПК 29 13/00, 1970 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4