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第1期(总第188期)
机槭工程与自动化
2015年02月
MECHANICAL ENGINEERING &. AUTOMATION
文章编号:1672-6413(2015)01-0068-02
双枪
高压无气喷涂机的泵体结构设计
马如宏,俞俊海
盐城工学院机械优集学院,江苏盐城224001)
摘要:为了解决目前国内双枪高压
无气喷涂机紧缺的现状,通过对高压
无气喷涂机的分析与研究,研制出
种新型的双枪高压无气喷涂机的泵体。并基于 Fluent软件分析了该泵体管路的压力和速度的变化。泵体有
个进料口,两个出料ロ,输漆管采用分段拼接式,方便携带和拆卸,不受喷涂距离的限制。
关键词:高压无气喷涂机;泵体;设计
中图分类号:TG174.44:TH137.51
文献标识码:A
0引言
文为双枪高压无气喷涂机设计了一种新的泵体结构,
伴随着科技的进步,涂装业正朝着机械化、自动化使其既可以当成单枪用,也可以用做双枪,且体积小。
和连续化的方向发展,先前的手工刷涂和滚涂已不能泵体的内部管道示意图及装配图见图1
满足现代工业的要求。高压无气喷涂机具有高效
进料口是一个止回阀,连接的是吸料管,止回阀内
率、操作时漆雾少和高喷涂质量的优点,已在许多领域装有依靠重力作用的单向阀,高压柱塞泵将涂料通过
得到了广泛应用。
进料口吸入泵内,一部分通过压力传感器测得压力,再
在设计高压无气喷涂机时,需要考虑3个关键部经过过滤器过滤,然后通过输料管送到喷嘴,由喷嘴喷
分:①电动机,它为柱塞泵提供动力;②柱塞泵,它实现出;其余部分通过回流阀回流到料筒内。
涂料的吸入与排出;③液压泵体,它是连接所有液压元
件的主体,可实现液压回流、单向流动和过滤等功
能
为了最大限度地提高高压无气喷涂机效率及
涂料的利用率,本文对高压无气喷涂机液压泵体的结
构进行了改进,将液压泵体改成了两个出料口,连接两
喷枪,柱塞泵的一次吸料可以实现两个喷枪的同时
工作
(a)内部管道
(b)装配图
1双枪高压无气喷涂机的泵体结构设计
1ー进料口;2一泵体;3一输料管接口;4一过滤器;5一回流阀组件;
6一柱塞泵安装位置;7…压力传感器组件
1.1高压无气喷涂机的工作原理
图1系体的内部管道示意图及装配图
高压无气喷涂机的工作原理要从两个方面进行阐2涂料在泵体内的流速和压力分析
述,一个是高压,另一个是无气。高压,即涂料在到达
Fluent是用于模拟和分析复杂几何区域内的流
喷嘴时,被高压泉不断加压(一般是10MPa~30体流动与传热现象的专用软件り。首先在 Gambit中
MPa),然后再让其从喷嘴喷出;无气,即当涂料离开喷对零部件进行网格划分和边界条件的设置,然后再利
嘴的一刹那,涂料的速度一般能达到10m/s,涂料与用 Fluent进行仿真与分析。
空气中的粒子产生强烈的碰撞,涂料被破裂成一个个
在进行泵体内部管道建模时,基于结构原理对其
小的粒子,在运动的过程中一直被破碎直到速度为零,内部结构直接进行简化。采用 Gambit软件进行建
最后粘附在被喷涂物的表面,这个过程即雾化,由于该模,利用 Tgrid程序直接进行网格划分,划分的网格
过程并没有和空气混合,因此称为无气
类型为四面体网格,得到528686个单元。网格划分
1.2泵体的结构设计
后的管道有限元模型如图2所示
目前国内的高压无气喷涂机单枪占绝大多数,本
入口设置为速度入口,出口设置为压力出口。考
收稿日期:201406-11;修订日期:2014-09-10
作者简介:马如宏(1965-),男,江苏建湖人,教授,硕士,主要从事机电一体化、工业工程等领域的教学和科研工作。
2015年第1期
马如宏,等:双枪高压无气喷涂机的泵体结构设计
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虑到流体在流动过程中的能量损失,沿着流动方向,从件模拟分析涂料在泵体管道内流动的速度和压力。仿
截面1(入口截面)到截面2(出口截面)的伯努利方真结果表明该结构能够达到涂料从喷嘴喷出并雾化的
程的为:
效果。采用这种结构,大大降低了涂料从回流阀回流
2+Z、+2gPg
a近=2+Z2+%+hy
到料筒的量,提高了柱塞泵的效率,也提高了喷涂的效
率。该结构为双枪高压无气喷涂机的研究提供了一定
其中:か,か2分别为截面1、截面2的静压;p为涂料的的参考
密度;g为重力加速度;乙1和Z2分别为截面1和截面
2上一点的单位位能,即单位质量的流体从某一基准
2.13e+02
2.07e+02
面算起具有的位置势能;a1,a2分别为截面1、截面2
1.96e+02
1,72e+02
的动能修正系数;の,2分别为涂料人口、出口速度;
1.61e+02
1.46e+02
hr为从截面1到截面2的单位重量流体的能量损失。
1.30e+02
1.26e+02
假定涂料的入口速度=120m/s,入口压力
1,03e+02
1=25MPa,涂料的密度为1300kg/m2,运动黏度
8.04e+0
6.25e+01
=0.9Pa?s。各部分管道的直径分别为D1=6
5.74e+01
4.56e+01
3.45e+01
mm、D2=14mm、D3=8mm、D4=12mm。
2.30e+01
1.16e+
0.00e+00
D
图3管道内部的速度云图
D
1.43e+7
1.35e+7
1.12e+7
1.06e+7
9.73e+6
8.58e+6
入口截面
出口截面
7.46e+6
6.71e+6
图2管道的有限元模型
5.96e+6
6.16e+6
将 Gambit刘分好的mesh文件导入到 Fluent软
4.44e+6
2.93e+6
件中进行分析,选用3dp三维、双精度求解器。由假
2.17e+6
定的条件可求得人口处的雷诺数为:
图4管道内部的压力云图
R.=Pd_1300×120×6×10-3
0.9=1040
參考文献
R.<2300时属于层流运动,采用压力求解器,选1]冯继文.气动式高压无气喷涂机结构创新设计[D].杭州:
择黏性模型为 Laminar层流模型,不考虑重力的影响,
浙江大学,2010:1-10
运算后得到的管道内涂料的速度和压力云图如图3、
[2] Wolfgang Pueke. Developments in plural component
spray equipment [J]. Journal of Protective Coatings &
图4所示。
linings,2004,8(10):51-57
由图3、图4可以看出,涂料在两个出口处速度依[3] Settles Gary S. A flow visualization study of airless spray
然可达每秒上百米。由高压无气喷涂机的原理可知,
painting[ C]//Proceedings of