一种管道内壁涂料喷涂系统的制作方法

本发明涉及管道喷涂技术领域，更具体地说，涉及一种管道内壁涂料喷涂系统。

背景技术：

管道是工业生产与民用设施的重要组成部分，也是管道运输中的主要设施。随着我国工业的迅速发展及城市公用设施建设速度的提高，管道建设也在飞速发展；运输管道有些情况下在较为恶劣的环境中进行服役，其腐蚀与防护问题一直是关系到管道可靠性及使用寿命的关键因素。

目前，针对金属管道内壁的保护，通常采取的方法就是在管道内壁涂装防腐、不粘涂料，在管道内壁涂装防腐、不粘涂料具有成本低、容易实现和附着性好等优点，但是，现有金属管道内壁的喷涂设备多为长杆喷枪，操作人员在喷涂过程中，必须手持长杆喷枪对金属管道内壁进行喷涂，但是在喷涂过程中很容易涂料喷涂不均，导致烧制的涂层厚度波动较大，并且喷涂料在管道内壁上结合的稳定性较差。

由此自动化的喷涂系统也应运而生，自动喷涂是利用电器或机械原理(机械手或机器人)自动控制进行的一种喷涂方法，自动喷涂多采用工业控制计算机plc程式控制和监控，自动喷涂生产线一般设置在密闭空间内，包括输送单元、除尘单元、喷涂单元、排气单元和烘干单元，除尘单元、喷涂单元和烘干单元隔段设置，各隔段内设有排气单元，输送机构贯穿整个自动喷涂生产线，工件或制品经除尘单元除尘后通过输送机构进入喷涂单元的喷涂室或喷涂房内喷涂，喷涂后进入烘烤单元烘干，再经输送机构成品输出，弥漫在各隔段内的包含有灰尘、雾状涂料废气的工业废气经排气单元排出。目前自动化涂料喷涂单元的喷涂过程中虽然可以提高喷涂的均匀程度，但是喷涂涂料与管道内壁难以有效结合。

经检索，专利公开号为cn110314792a的专利中公开了一种细长结构工件自动喷涂单元，其具有密闭内腔的箱型罩跨骑架设安装在首尾对接连接的、输送线的相邻两段输送段的对接位置，且箱型罩沿前后方向的长度尺寸小于细长结构工件的长度尺寸，箱型罩对应输送线的位置设有喷涂输入口和喷涂输出口；输送线的相邻两段输送段的对接位置还设有与随行托载架底部尺寸配合的过渡托载轮；虽然该专利的技术方案在一定程度上可以提高对管道内壁涂料喷涂的均匀程度，但是仅通过一次性喷涂的方式将涂料喷涂至管道内壁上难以保证内壁上涂料的结合程度，在一定程度上影响到喷涂后管道的使用寿命的延长效果。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于，针对现有技术中对管道内壁进行喷涂的装置喷涂的涂层结合强度低的问题，提供了一种管道内壁涂料喷涂系统，该系统通过在支撑杆上依次设置第一喷涂器、喷吹器、加热器以及第二喷涂器，喷涂后改善涂层与管道内壁的结合强度。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种管道内壁涂料喷涂系统，包括支撑单元、喷涂单元和供应单元；支撑单元包括支撑台、2个支撑架、支撑杆和移动台，支撑杆水平设置于支撑台上方，支撑杆的两端分别通过支撑架支撑；支撑台上可平移地设置有移动台，移动台上可转动地放置待喷涂管，且支撑杆位于待喷涂管内；支撑杆上设置有喷涂单元；喷涂单元包括第一喷涂器、喷吹器、加热器和第二喷涂器，且上述第一喷涂器、喷吹器、加热器和第二喷涂器在支撑杆上依次设置；第一喷涂器、喷吹器和第二喷涂器与供应单元相连通；供应单元包括涂料罐和气罐，涂料罐通过管道与第一喷涂器、喷吹器和第二喷涂器相连，气罐通过管道与喷吹器相连。

优选地，移动台上设置有支撑轴承，支撑轴承用于安装待喷涂管，使待喷涂管可轴向旋转；移动台上还设置有驱动器，用于驱动待喷涂管轴向旋转。

优选地，喷吹器包括第一喷吹器，第一喷吹器上设置有第一喷吹嘴，第一喷吹嘴的喷吹方向倾斜设置，其倾斜方向朝向第一喷吹器靠近第一喷涂器的方向。

优选地，喷吹器包括第一喷吹器，第一喷吹器上设置有第一喷吹嘴，第一喷吹嘴为拉乌尔喷管，包括收缩段和扩张段，收缩段的收缩起始端通过涂料管道与涂料罐相连，扩张段的侧部通过通气管道与气罐相连。

优选地，第一喷吹器和第一喷涂器之间设置有抽气口，所述抽气口的抽气方向朝向第一喷吹器；抽气口通过管道连通至排气口。

优选地，加热器为红外加热管，加热器沿支撑杆轴向的长度为l，其中9.5m≤l≤10m；喷吹器上喷吹嘴到加热器的距离为d2，其中0.3m≤d2≤0.35m；第二喷涂器上第二喷嘴到加热器的距离为d3，其中0.3m≤d3≤0.35m。

优选地，涂料罐通过喷涂泵与第一喷涂器、喷吹器和第二喷涂器相连，气罐通过气泵与喷吹器相连。

优选地，第一喷吹嘴的倾斜角度为α，第一喷吹嘴到待喷涂管内壁的距离为h，倾斜角度α满足：tanα＝k·h，其中0＜k≤1。

优选地，喷吹器还包括第二喷吹器，第二喷吹器设置于第一喷吹器靠近第一喷涂器的一侧；第二喷吹器上设置有第二喷吹嘴，第二喷吹嘴通过管道与气罐相连。

优选地，第一喷吹器上的第一喷吹嘴到第一喷涂器上第一喷嘴的距离为d1，其中0.2m≤d1≤0.3m。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种管道内壁涂料喷涂系统，包括支撑单元、喷涂单元和供应单元；支撑单元包括支撑台、2个支撑架、支撑杆和移动台，支撑杆水平设置于支撑台上方，支撑杆的两端分别通过支撑架支撑；支撑台上可平移地设置有移动台，移动台上可转动地放置待喷涂管，且支撑杆位于待喷涂管内；支撑杆上设置有喷涂单元；喷涂单元包括第一喷涂器、喷吹器、加热器和第二喷涂器，且上述第一喷涂器、喷吹器、加热器和第二喷涂器在支撑杆上依次设置；第一喷涂器、喷吹器和第二喷涂器与供应单元相连通；供应单元包括涂料罐和气罐，涂料罐通过管道与第一喷涂器、喷吹器和第二喷涂器相连，气罐通过管道与喷吹器相连；待喷涂管在支撑单元的移动台上进行转动，移动台在带动待喷涂管沿第一喷涂器、喷吹器、加热器和第二喷涂器的布置方向的反向移动过程中，在经过待喷涂管内壁的某一处的过程中，第一喷涂器先对该处进行一次涂料喷涂；而后喷吹器对该处进行喷吹，去除一次涂料喷涂涂层外表面未紧密结合涂料；之后经过加热器对一次涂料喷涂涂层进行加热强化，最后第二喷涂器再对该处进行二次涂料喷涂；通过上述过程可以大大提高待喷涂管内壁上涂层的结合强度。

(2)本发明的一种管道内壁涂料喷涂系统，喷吹器包括第一喷吹器，第一喷吹器上设置有第一喷吹嘴，第一喷吹嘴的喷吹方向倾斜设置，其倾斜方向朝向第一喷吹器靠近第一喷涂器的方向，第一喷吹嘴通过倾斜喷吹可以更好地实现对一次涂料喷涂涂层外表面未紧密结合涂料的吹除效果，另外可以减轻该过程中对结合较好的一次涂料喷涂涂层的破坏，有利于改善后续涂层在待喷涂管内壁上的结合效果。

附图说明

图1为本发明的一种管道内壁涂料喷涂系统的结构示意图；

图2为本发明的一种管道内壁涂料喷涂系统中喷涂单元布置示意图；

图3为本发明的第一喷吹嘴的结构示意图。

示意图中的标号说明：

110、支撑台；120、支撑架；130、支撑杆；140、移动台；141、支撑轴承；142、驱动器；150、待喷涂管；

210、第一喷涂器；211、第一喷嘴；220、第一喷吹器；221、抽气口；222、第一喷吹嘴；223、扩张段；224、收缩段；225、通气管道；226、涂料管道；230、加热器；240、第二喷涂器；241、第二喷嘴；250、第二喷吹器；251、第二喷吹嘴；

310、涂料罐；311、搅拌器；312、喷涂泵；320、气罐；321、气泵；330、排气口。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴；除此之外，本发明的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种管道内壁涂料喷涂系统，包括支撑单元、喷涂单元和供应单元；支撑单元包括支撑台110、2个支撑架120、支撑杆130和移动台140，支撑杆130水平设置于支撑台110上方，支撑杆130的两端分别通过支撑架120支撑；并且支撑杆130两端中的至少一端与支撑架120为分离设置，使用时以使得待喷涂管150可以套设于支撑杆130的外部。

支撑台110上设置有移动台140，移动台140上可转动地放置待喷涂管150，具体地为移动台140上设置有支撑轴承141，支撑轴承141用于安装待喷涂管150，本实施例中支撑轴承141至少有2个，使用时，支撑轴承141安装于待喷涂管150的两端，使得待喷涂管150可轴向旋转；另外移动台140上还设置有驱动器142，用于驱动待喷涂管150轴向旋转。本实施例中驱动器142包括电机以及电机驱动的转轮，所述转轮表面可以为摩擦力较大且为柔性的材料，如橡胶材料，其表面与待喷涂管150外表面相接触，转轮转动可以驱动待喷涂管150进行转动，待喷涂管150与喷涂单元相对进行轴向旋转的转速为10～100r/min；本实施例中，待喷涂管150的转速为75r/min。

另外，移动台140以可平移的方式设置于支撑台110上，本实施例中移动台140通过蜗杆传动的形式在支撑台110上平动，支撑杆130上设置有喷涂单元，支撑杆130位于待喷涂管150内，移动台140带动其上待喷涂管150运动，喷涂单元在待喷涂管150内对待喷涂管150内壁进行喷涂。

喷涂单元包括第一喷涂器210、喷吹器、加热器230和第二喷涂器240，且上述第一喷涂器210、喷吹器、加热器230和第二喷涂器240在支撑杆130上依次设置；如图2所示，在对待喷涂管150内壁开始进行喷涂前，在移动台140的带动下，待喷涂管150在图2中的最左端定位于第一喷涂器210处，开始喷涂时，移动台140带动待喷涂管150进行运动，在图2中待喷涂管150向右运动，即待喷涂管150沿与第一喷涂器210、喷吹器、加热器230和第二喷涂器240在支撑杆130设置方向相反的方向运动；待喷涂管150与喷涂单元沿轴向相对平移速度为80～800mm/min，本实施例中运动速度为370mm/min。

第一喷涂器210、喷吹器和第二喷涂器240与供应单元相连通；供应单元用于为第一喷涂器210、喷吹器和第二喷涂器240供应喷涂料或者气体。供应单元包括涂料罐310和气罐320，涂料罐310通过管道与第一喷涂器210、喷吹器和第二喷涂器240相连，气罐320通过管道与喷吹器相连。并且涂料罐310通过喷涂泵312与第一喷涂器210、喷吹器和第二喷涂器240相连，喷涂泵312作用是将涂料罐310中的涂料泵入第一喷涂器210和/或喷吹器和/或第二喷涂器240中；气罐320通过气泵321与喷吹器相连，气泵321作用是将气罐320中的气体泵入喷吹器。

在待喷涂管150运动过程中，对于待喷涂管150内壁上的某一喷涂处来说，第一喷涂器210先对该处进行一次涂料喷涂，第一喷涂器210的第一喷嘴211在该喷涂处进行喷涂形成一次涂料喷涂涂层，一次涂料喷涂涂层厚度为0.4-0.6mm，本实施例中一次涂料喷涂涂层厚度为0.5mm。转动的待喷涂管150一方面有利于一次涂料喷涂涂层涂布地更为均匀，另一方面，一次涂料喷涂涂层附着在待喷涂管150内壁上，由于待喷涂管150在转动，一次涂料喷涂涂层在离心力作用下其与待喷涂管150内壁的结合效果得到进一步改善。但是一次喷涂后会产生一个问题，就是所形成的一次涂料喷涂涂层的表层仍然存在结合强度较差的涂料，这些结合强度低涂料的存在仍然会导致涂层质量的劣化。

在进行一次喷涂后，喷涂处移动至喷吹器对应位置，喷吹器包括第一喷吹器220，第一喷吹器220上设置有第一喷吹嘴222，第一喷吹嘴222的喷吹方向倾斜设置，其倾斜方向朝向第一喷吹器220靠近第一喷涂器210的方向，第一喷吹嘴222通过倾斜喷吹可以更好地实现对一次涂料喷涂涂层外表面未紧密结合涂料的吹除效果。

另外，如图3所示，第一喷吹嘴222为拉乌尔喷管，包括收缩段224和扩张段223，收缩段224的收缩起始端通过通气管道225与气罐320相连，扩张段223的侧部通过涂料管道226与涂料罐310相连。气体在拉乌尔喷管的作用下以较高的速度对一次涂料喷涂涂层进行喷吹，同时扩张段223侧部进入的涂料也被扩张段223中的高速气体冲击形成雾滴，这些涂料雾滴随高速气流一起喷吹至待喷涂管150内壁，使其在一次涂料喷涂涂层进行强度更好的结合；另外，第一喷吹嘴222的倾斜角度为α，第一喷吹嘴222到待喷涂管150内壁的距离为h，倾斜角度α满足：tanα＝k·h，其中0＜k≤1，本实施例中k取0.45；该设置在保证喷吹效果的前提下，可以减轻该过程中对结合较好的一次涂料喷涂涂层的破坏，有利于改善后续涂层在待喷涂管150内壁上的结合效果。

并且值得注意的是，第一喷吹嘴222在对一次涂料喷涂涂层进行喷吹的过程中，也会使得一次涂料喷涂涂层原先表层结合力较弱的涂料雾化飞溅，因此本实施例中喷吹器还包括第二喷吹器250，第二喷吹器250设置于第一喷吹器220靠近第一喷涂器210的一侧；第二喷吹器250上设置有第二喷吹嘴251，第二喷吹嘴251通过管道与气罐320相连；第二喷吹嘴251的喷吹可以使得第一喷吹嘴222喷吹产生雾化飞溅的涂料重新结合至一次涂料喷涂涂层的表面，此时其可以与一次涂料喷涂涂层进行充分地结合，起到强化涂层的作用。

第一喷吹器220和第一喷涂器210之间设置有抽气口221，所述抽气口221的抽气方向朝向第一喷吹器220；抽气口221通过管道连通至排气口330；抽气口221的作用在于将残余的雾化飞溅的涂料从待喷涂管150内部排出。

另外，第一喷吹器220上的第一喷吹嘴222到第一喷涂器210上第一喷嘴211的距离为d1，其中0.2m≤d1≤0.3m。

一次涂料喷涂涂层经过喷吹处理后，经过加热器230对一次涂料喷涂涂层进行加热强化，加热器230为红外加热管，加热器230沿支撑杆130轴向的长度为l，其中9.5m≤l≤10m，加热器230的加热温度为45～80℃，本实施例中加热温度为65℃。通过对一次涂料喷涂涂层进行加热，可以使得一次涂料喷涂涂层得到初步强化。加热强化后的一次涂料喷涂涂层而后至第二喷涂器240进行二次涂料喷涂，形成二次涂料喷涂涂层，涂层整体厚度为0.8～1.2mm，即一次涂料喷涂涂层与二次涂料喷涂涂层整体厚度为0.8～1.2mm，本实施例中为1.0mm。一次涂料喷涂涂层和二次涂料喷涂涂层结合形成的涂层耐腐蚀性能较好，喷吹器上喷吹嘴到加热器230的距离为d2，其中0.3m≤d2≤0.35m；第二喷涂器240上第二喷嘴241到加热器230的距离为d3，其中0.3m≤d3≤0.35m。

取管道内壁样品，进行以下性能测试：

冲击强度测试：根据iso6272-2e2002落锤试验(小面积冲头)；

耐磨性测试：根据astmd968-93(2001)落砂法试验有机涂层的耐磨性评级方法；

耐候性测试：根据gb/t1865-1997；

性能测试结果如表1所示。

对比例1

本实施例基本同实施例1，不同之处在于，本实施例中喷涂单元仅包括第一喷涂器210、加热器230和第二喷涂器240，未设置有喷吹器，其他装置参数与实施例1相同，第一喷涂器210在管道内壁喷涂形成一次涂料喷涂涂层，其厚度为0.5mm；再通过加热器230加热，至第二喷涂器240处喷涂形成二次涂料喷涂涂层，二次涂料喷涂涂层与一次涂料喷涂涂层总厚度为1.0mm；中间没有喷吹过程。

取管道内壁样品，进行以下性能测试：

冲击强度测试：根据iso6272-2e2002落锤试验(小面积冲头)；

耐磨性测试：根据astmd968-93(2001)落砂法试验有机涂层的耐磨性评级方法；

耐候性测试：根据gb/t1865-1997；

性能测试结果如表1所示。

对比例2

本实施例基本同实施例1，不同之处在于，本实施例中喷涂单元仅包括第一喷涂器210、喷吹器和第二喷涂器240，未设置有加热器230，其他装置参数与实施例1相同，第一喷涂器210在管道内壁喷涂形成一次涂料喷涂涂层，其厚度为0.5mm；再通过喷吹器进行喷吹，喷吹参数与实施例1相同，至第二喷涂器240处喷涂形成二次涂料喷涂涂层，二次涂料喷涂涂层与一次涂料喷涂涂层总厚度为1.0mm；中间没有加热过程。取管道内壁样品，进行以下性能测试：

冲击强度测试：根据iso6272-2e2002落锤试验(小面积冲头)；

耐磨性测试：根据astmd968-93(2001)落砂法试验有机涂层的耐磨性评级方法；

耐候性测试：根据gb/t1865-1997；

性能测试结果如表1所示。

对比例3

本实施例基本同实施例1，不同之处在于，本实施例中喷涂单元仅包括第一喷涂器210、喷吹器和加热器230，未设置有第二喷涂器240，其他装置参数与实施例1相同，第一喷涂器210在管道内壁喷涂形成一次涂料喷涂涂层，其厚度为1.0mm；再通过喷吹器进行喷吹，喷吹后加热固化；喷吹预加热参数与实施例1相同；没有二次喷涂。取管道内壁样品，进行以下性能测试：

冲击强度测试：根据iso6272-2e2002落锤试验(小面积冲头)；

耐磨性测试：根据astmd968-93(2001)落砂法试验有机涂层的耐磨性评级方法；

耐候性测试：根据gb/t1865-1997；

性能测试结果如表1所示。

表1各实施例性能对比图

由表1可见，实施例1形成的涂层相比较于对比例1～3中涂层，其冲击强度、耐磨性以及耐候性显著提升。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。