Мобильная установка вакуумной пропитки

Настоящая полезная модель относится к области машиностроения, в том числе к изготовлению технологической оснастки, предназначенной для производства деталей трубопроводной арматуры методом литья из металлических сплавов с последующей пропиткой синтетическими смолами с целью герметизации микропористости на их поверхности. Задачей настоящей полезной модели является создание мобильной установки вакуумной пропитки, для которой габариты деталей, подлежащих пропитке, и их форма не имеют существенного значения. Указанный технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, состоит в возможности герметизации поверхности крупногабаритных изделий, например, трубопроводной арматуры и осуществлении их пропитки прямо на месте строительства судна или в механическом цеху после обработки изделия. Этот технический результат достигается в мобильной установке вакуумной пропитки синтетическими смолами отливок крупногабаритных изделий с целью герметизации пористости их поверхности. Заявленная установка содержит загрузочный короб для укладки деталей (изделий), резервуар для пропитки, вакуумный насос, емкость для хранения пропиточного состава (смолы) с заливным клапаном, зону стекания, моечный резервуар и резервуар для полимеризации. При этом загрузочный короб выполнен в виде перфорированного листа, резервуар для пропитки в виде герметичного мешка из высокоэластичной прозрачной пленки с трубчатыми зажимами. Кроме того мешок выполняет также функции моечного резервуара и резервуара для полимеризации, а установка снабжена проточным водонагревателем и циркуляционным насосом, включенными в единый контур с герметичным мешком. Упомянутый мешок оборудован тремя штуцерами, соединяющими его соответствующими трехходовыми кранами с контуром, вакуумным насосом, емкостью для смолы, расположенной ниже уровня герметичного мешка, и через запорный клапан с зоной стекания воды, выполненной в виде дренажа. В частном случае установка вакуумной пропитки может быть укомплектована (снабжена) ячеистой полимерной сеткой, укладываемой поверх обрабатываемых деталей. В другом частном случае установка вакуумной пропитки может быть снабжена (укомплектована) фундаментным металлическим листом, служащим для выравнивания нижней части герметичного мешка при его укладке, например, на палубе судна. В третьем частном случае в установке вакуумной пропитки может быть установлен второй запорный клапан между мешком и емкостью для смолы, служащий для предохранения от пенообразования.

Настоящая полезная модель относится к области машиностроения, в том числе к изготовлению технологической оснастки, предназначенной для производства деталей трубопроводной арматуры методом литья из металлических сплавов с последующей пропиткой синтетическими смолами с целью герметизации микропористости на их поверхности.

Из существующего уровня техники известен технологический процесс вакуумной пропитки арматурных деталей, изготовленных из отливок, который предполагает применение комплектных установок и технологических линий, состоящих из ряда емкостей, в том числе автоклава для создания вакуума или избыточного давления, баков для промывки, баков для полимеризации при повышенной температуре, баков для антикоррозионной обработки и т.п. При этом обрабатываемые детали доставляются на специализированное пропиточное производство, укладываются в специальные решетчатые корзины и перемещаются из одной емкости в другую при помощи грузоподъемных устройств.

Например, известен «Пропиточный комплекс КПА-1000», разработанный НПФ Альтех и предназначенный для пропитки деталей из различных сплавов, изготовленных методом литья или порошковой металлургии с целью обеспечения их газо-гидронепроницаемости.

Известна «Установка для пропитки изделий» по патенту РФ 2048271, содержащая рабочую камеру, вакуумную систему, систему нагнетания и слива пропиточной композиции и магистрали для подсоединения к рабочей камере. Кроме того она снабжена запорно-сигнализирующим устройством, соединяющим верхнюю часть рабочей камеры с вакуумной системой, и запорно-предохранительным устройством, соединяющим нижнюю часть камеры с системой нагнетания и слива.

Основной задачей описанных установок является герметизация микропористости, которая присуща деталям, изготавливаемым из отливок из чугуна, медных сплавов и нержавеющей стали, применяемых, например, в изделиях судовой трубопроводной арматуры. Эта пористость не влияет на механическую прочность и иные структурные параметры изделий, однако не обеспечивает им необходимую герметичность при достижении рабочих параметров давления в трубопроводе.

Недостатком указанных технических решений является невозможность обработки деталей, габариты которых превышают размеры имеющихся технологических емкостей, а также значительные затруднения при помещении в емкости крупногабаритных деталей, которые по своим размерам могут входить в емкости, однако их невозможно расположить в них таким образом, чтобы избежать появления воздушных пузырей и карманов, которые препятствуют равномерной пропитке.

Описаний мобильных установок для вакуумной пропитки, достаточно близких к заявляемому техническому решению по конструкции и назначению, в литературе обнаружить не удалось. Поэтому за прототип выбран «Пропиточный комплекс», описанный в ИТБ Литье Украины3 за 2009 г., и содержащий загрузочный короб, резервуар для пропитки, вакуумный насос, резервуар хранения пропиточной смолы с заливным клапаном, зону отекания или центрифугу, моечный резервуар, резервуар для ополаскивания, резервуар для полимеризации и вакуумную сушилку.

Задачей настоящей полезной модели является создание мобильной установки вакуумной пропитки, для которой габариты деталей, подлежащих пропитке, и их форма не имеют существенного значения.

Указанный технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, состоит в возможности герметизации поверхности крупногабаритных изделий, например, трубопроводной арматуры и осуществлении их пропитки прямо на месте строительства судна или в механическом цеху после обработки изделия.

Этот технический результат достигается в мобильной установке вакуумной пропитки синтетическими смолами отливок крупногабаритных изделий с целью герметизации пористости их поверхности. Заявленная установка содержит загрузочный короб для укладки деталей (изделий), резервуар для пропитки, вакуумный насос, емкость для хранения пропиточного состава (смолы) с заливным клапаном, зону отекания, моечный резервуар и резервуар для полимеризации. При этом загрузочный короб выполнен в виде перфорированного листа, резервуар для пропитки в виде герметичного мешка из высокоэластичной прозрачной пленки с трубчатыми зажимами. Кроме того мешок выполняет также функции моечного резервуара и резервуара для полимеризации, а установка снабжена проточным водонагревателем и циркуляционным насосом, включенными в единый контур с герметичным мешком. Упомянутый мешок оборудован тремя штуцерами, соединяющими его соответствующими трехходовыми кранами с контуром, вакуумным насосом, емкостью для смолы, расположенной ниже уровня герметичного мешка, и через запорный клапан с зоной отекания воды, выполненной в виде дренажа.

В частном случае установка вакуумной пропитки может быть укомплектована (снабжена) ячеистой полимерной сеткой, укладываемой поверх обрабатываемых деталей.

В другом частном случае установка вакуумной пропитки может быть снабжена (укомплектована) фундаментным металлическим листом, служащим для выравнивания нижней части герметичного мешка при его укладке, например, на палубе судна.

В третьем частном случае в установке вакуумной пропитки может быть установлен второй запорный клапан между мешком и емкостью для смолы, служащий для предохранения от пенообразования.

Сущность изобретения поясняется двумя рисунками, на которых изображено: фиг. 1 - «Принципиальная гидравлическая схема мобильной установки пропитки» и фиг. 2 - «Схема обвязки герметичного мешка».

На этих рисунках позициями обозначены:

1 - герметичный мешок; 2 - вакуумный насос; 3 - проточный водонагреватель; 4 - циркуляционный насос; 5 - емкость с пропиточным составом; 6 - мановакуум-метр; 7 - термометры; 8 - обратный клапан; 9 - дренаж; 10 и 11 - запорные клапаны; 12, 13, 14, 15 и 16 - трехходовые краны; 17 - трубчатые зажимы; 18 - штуцеры; 19 - фундаментный лист; 20 - полимерный перфорированный лист; 21 - ячеистая сетка; 22 - изделие; 23 - сепаратор (отделяет смолу от воздуха и предохраняет от засоса смолы в вакуумный насос); 24 - трубка; 25 - C-образная планка

В общем виде заявленная установка работает следующим образом: изделие 22 помещается в герметичный мешок 1 из высокоэластичной пленки, в котором создается необходимая глубина вакуума при помощи вакуумного насоса 2, а затем, после выдержки, подается пропиточная смола, в которой изделие, например, металлическая отливка, выдерживается до заполнения всех пор смолой, которая впоследствии полимеризуется, создавая однородную механическую структуру с материалом изделия. Пропиточная смола при этом может иметь как анаэробную, так и термическую природу полимеризации.

Более детально работа установки происходит следующим образом:

На полу цеха (палубе судна; асфальтовой или бетонной площадке) укладывается фундаментный металлический лист 19, выравнивающий основание герметичного мешка 1. На лист 19 укладывается прозрачный герметичный мешок 1, оборудованный тремя штуцерами 18 и выполненный в виде рукава, габариты которого позволяют поместить в него обрабатываемое изделие 22. Мешок 1 изготавливается, например, из материала Wrightlon 5400 производства фирмы Airtech, имеющего следующие характеристики: максимальное удлинение 375%, прочность при растяжении 48 МПа, максимальная температура 177°C, прозрачный.

Внутрь мешка 1 укладывается полимерный перфорированный лист 20, который распределяет по плоскости нагрузку от обрабатываемого изделия 22 и обеспечивает доступ пропиточного состава к его нижней поверхности. В горловину раскрытого вакуумного мешка 1 вилочным погрузчиком или на транспортной грузоподъемной тележке заводится обрабатываемое изделие 22 и укладывается на перфорированный лист 20. Сверху изделия может укладываться ячеистая полимерная сетка 21, ячейки которой обеспечивают удаление воздуха с поверхности изделия 22. Мешок 1 закрывается с торцов трубчатыми зажимами 17, после чего установка готова к работе.

Следующая операция - «сухой» вакуум, для чего трехходовые краны 12 и 13 устанавливают в положение подключения входа мешка к вакуумному насосу 2, а запорные клапаны 10 и 11 устанавливаются в положение «закрыто». К мешку 1 подключается через один из трех имеющихся в мешке штуцеров 18 вакуумный насос 2 и в мешке 1 создается необходимое по технологии разряжение, степень которого контролируется мановакуумметром 6. Изделие 22 выдерживается определенное время при работающем постоянно насосе 2, в результате чего воздух удаляется из всех его пор. После достижения вакуума порядка минус 0,9 МПа (ориентировочно через 10-15 минут) установка переходит к следующей операции («мокрый вакуум»).

Открывается клапан 11, а кран 14 устанавливается в положение подключения к емкости 5 с пропиточным составом (смолой) и через них в полость герметичного мешка 1 под действием вакуума начинает из емкости 5 поступать смола. В целях исключения пенообразования скорость поступления смолы может регулироваться клапаном 11. Насос 2 при этом продолжает работать. Уровень поступившей смолы в мешке 1 контролируется визуально. После того как уровень смолы превысит высоту обрабатываемого изделия 22 на 10÷15 см клапан 11 закрывается, а насос 2 продолжает поддерживать вакуум в мешке, поэтому смола заполняет все поры в материале изделия 22, из которых был откачан воздух. Эта операция длится порядка 10 минут, после чего насос 2 отключается и краном 12 давление в мешке сравнивается с атмосферным. Далее открывают клапан 11 и кран 14, а оставшийся смола под действием силы тяжести переливается обратно в емкость 5.

Затем следует операция промывки. Для этого краны 14, 15 и 16 устанавливают на подачу промывочной воды, которая заполняет мешок 1, смывая с поверхности изделия 22 остатки смолы. Когда вода покроет все изделие, клапан 10 открывается и промывочная вода из мешка 1 сливается в дренаж 9.

Следующая операция-полимеризация: Клапан 10 закрывается, кран 14 ставится в положение «транзит», клапан 11 открывается, кран 15 переключается на циркуляционный насос 4, кран 16 переключается на водонагреватель 3. Включается водонагреватель 3 и нагреваемая вода заполняет контур и герметичный мешок 1 с изделием 22. Компенсация объемного расширения теплоносителя происходит за счет эластичности мешка, а безопасность обеспечивается предохранительным клапаном (не показан), встроенным в водонагреватель 3.

После того, как уровень воды в мешке 1 превысит высоту изделия 22, кран 16 закрывают, включается циркуляционный насос 4 и вода начинает циркулировать по контуру: насос 4 - обратный клапан 8 - водонагреватель 3 - кран 13 - кран 12 - герметичный мешок 1 - клапан 11 - кран 14 - кран 15 - насос 4. Температура воды контролируется по встроенным двум термометрам 7. При достижении заданной температуры (~92°C) мощность нагревателя 3 уменьшается, а циркуляция воды продолжается еще в течение времени, достаточного для полимеризации (обычно около 20 минут). После окончания цикла полимеризации нагреватель 3 и циркуляционный насос 4 отключают и вода сливается в дренаж через клапан 10, для чего обеспечивается сообщение контура с атмосферой через открытый кран 12.

1. Мобильная установка вакуумной пропитки, содержащая загрузочный короб для укладки изделий, резервуар для пропитки, вакуумный насос, емкость для хранения пропиточной смолы с заливным клапаном и зону стекания воды, отличающаяся тем, что загрузочный короб выполнен в виде перфорированного листа, резервуар для пропитки - в виде герметичного мешка из высокоэластичной прозрачной пленки с трубчатыми зажимами, который выполняет функции моечного резервуара и резервуара для полимеризации, при этом установка дополнительно снабжена проточным водонагревателем и циркуляционным насосом, включенными в единый контур с герметичным мешком, а мешок оборудован тремя штуцерами, соединяющими его соответствующими трехходовыми кранами с упомянутым контуром, вакуумным насосом, емкостью для хранения пропиточной смолы, расположенной ниже уровня герметичного мешка, и через запорный клапан с зоной стекания воды, выполненной в виде дренажа.

2. Мобильная установка вакуумной пропитки по п.1, отличающаяся тем, что она укомплектована полимерной сепараторной сеткой для укладки поверх деталей.

3. Мобильная установка вакуумной пропитки по п.1, отличающаяся тем, что она укомплектована фундаментным металлическим листом для укладки на него герметичного мешка.

4. Мобильная установка вакуумной пропитки по п.1, отличающаяся тем, что между мешком и емкостью для смолы установлен второй запорный клапан.