Устройство для струйной обдувки поверхности

 

Изобретение относится к абразивоструйной обработке и может быть использовано для обдувки поверхности сухим и влажным абразивным материалом, моющей жидкостью, чистым воздухом и т. п. средой. Сущность изобретения: устройство содержит коаксиально расположенные относительно друг друга приемные резервуары для абразивного материала 1 и жидкости 2, расходный бункер 5, гидросистему 4 и систему подачи энергоносителя (пневмосистему) 3. Последняя трубопроводами 11 и 13 соединена с приемными бункерами и струйным аппаратом 14, выполненным в виде форсунки копьевого типа, длина прямолинейного соплового канала которой составляет не менее 100 мм, а отношение диаметров трубопровода 13 пневмосистемы и соплового канала форсунки выбрано равным (1,5 1) (10 1) включительно. Камеры приемных резервуаров 1 и 2 сообщены между собой посредством отверстия 9, выполненного в стенке 8, которая также может быть изготовлена пористой. Патрубок 24 гидросистемы 4 своим концом расположен в полости расходного бункера 5 тангенциально его внутреннему диаметру и выполнен в виде сопла 31, обеспечивающего завихрение потока подаваемой жидкости вокруг выпускного отверстия 6 бункера. Внутренний приемный резервуар 1 может быть также предназначен и для содержания в нем жидкости. 5 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к абразивоструйной обработке и может быть использовано для обдувки поверхности сухим и влажным абразивным материалом, моющей жидкостью, чистым воздухом и т.п. средой.

Известно устройство для струйноабразивной обработки поверхности, содержащее индивидуальные приемные резервуары для абразивного материала и жидкости с впускными и выпускными патрубками и систему подачи энергоносителя, соединенную посредством трубопроводов с камерами резервуаров и струйным аппаратом.

На фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 то же, вид сверху.

Устройство для струйной обдувки поверхности содержит два коаксиально расположенных приемных резервуара 1 и 2, систему подачи энергоносителя (пневмосистему) 3 и гидросистему 4. Внутренний резервуар 1 предназначен для содержания абразивного материала, например влажного песка, а наружный резервуар 2 для жидкости (воды), которая предусмотрена для добавления в песчано-водяную смесь, вытекающую из внутреннего резервуара.

Над приемными резервуарами установлен расходный бункер 5, сообщающийся с внутренним резервуаром 1 посредством выпускного отверстия 6, в котором установлен дисковый перепускной клапан 7, управляемый сжатым воздухом. В верхней части стенки 8, разделяющей резервуары 1 и 2, выполнено отверстие 9 для сообщения камер резервуаров между собой.

Пневмосистема 3 обеспечивает подачу сжатого воздуха, например от компрессора, через клапан 10 по трубе 11 на перепускной клапан 7 и через клапан 12 по трубе 13 на струйный аппарат 14, соединенный с трубопроводом посредством шланга со стыковым разъемом 15. Камеры приемных резервуаров 1 и 2 в своей нижней части соединены с пневмосистемой 3 соответственно трубопроводами 16 и 17 с управляющими клапанами 18 и 19. Для выпуска сжатого воздуха в атмосферу в верхней части резервуара 2 смонтирован выпускной патрубок 20 с клапаном 21.

В качестве струйного аппарата 14 в устройстве для обдувки используется форсунка копьевого типа (копье), оборудованная рукояткой с кнопкой безопасности. Копье более надежно в работе, чем сопло Вентури и эффективно функционирует при условии выполнения соплового канала копья прямолинейным, длиной не менее 100 мм и при отношении диаметра трубы 13 к диаметру соплового канала копья, равном (1,5:1)-(10:1) включительно. Как правило, при диаметре трубы 13, равном 45 мм, расходе сжатого воздуха 10 м³/мин и давлении 100 фунт/дюйм², диаметр соплового канала копья выбирают равным 15 мм. Длина копья при этом составляет порядка 450 мм с целью нахождения оператора на безопасном расстоянии от зоны обработки.

Гидросистема 4 устройства обеспечивает подачу жидкости (воды) под давлением из магистрали в камеры приемных резервуаров 1 и 2 и расходный бункер 5 и включает в себя трубопроводы 22, 23 и 24, невозвратный клапан 25 и управляющие клапаны 26, 27 и 28. Для контроля уровня воды и сброса ее излишков в боковой стенке наружного резервуара 2 смонтирована труба переполнения 29 с управляющим клапаном 30.

На конце трубопровода 24, соединяющего гидросистему с расходным бункером 5, смонтировано сопло 31. Последнее размещено в полости бункера тангенциально его внутренней стенке, что обеспечивает завихрение подаваемого потока жидкости вокруг выпускного отверстия 6.

Все клапаны устройства для обдувки могут управляться как вручную, так и в автоматическом режиме.

Работа устройства для обдувки осуществляется следующим образом.

Перед началом работы все клапаны устройства закрыты. Затем клапаны 26 и 27 открываются для подачи воды в приемные резервуары 1 и 2. Заданное количество абразивного материала, например, песка (влажного или сухого) загружается во внутренний резервуар через выпускное окно 6 расходного бункера 5. При этом перепускной клапан 7 под действием сжатого воздуха открыт.

Вода из гидросистемы 4 поступает в камеры приемных резервуаров, и, когда требуемый общий объем песка и воды загружен во внутренний резервуар 1, излишки воды будут вытекать по трубе 29. На этой стадии клапан 27 закрывается с последующим клапаном 30. Когда достаточное количество воды подано в камеру резервуара 2, клапан 26 также закрывается.

Затем открывается клапан 10, который принуждает клапан 7 перейти в закрытое положение, сжатый воздух вводится во внутренний резервуар 1 и через сообщающее отверстие 9 в наружный приемный резервуар 2.

Клапан 12 затем открывается, давая возможность сжатому воздуху течь по трубе к шлангу и форсунке (не показано). Клапаны 17 и 18 затем открываются до требуемой степени, чтобы дать возможность смеси вода-песок из резервуара 1 и дополнительной воде из резервуара 2 продвинуться и быть захваченными воздушным потоком энергоносителя для подачи по шлангу и из форсунки, когда копье направлено в сторону поверхности или другого предмета, который должен подвергнуться пескоструйной обработке.

Смесь песок-вода и дополнительная вода подвергаются тому же воздушному давлению в верхней части приемных резервуаров 1 и 2, которое используется для уноса их из соответствующих резервуаров.

Таким образом, любое изменение воздушного давления в пневмосистеме 3 автоматически и мгновенно передается уносящему воздуху и внутреннему воздуху, содержащемуся в резервуарах 1 и 2.

На любой стадии клапан 18 может быть закрыт, и вода только из резервуара 2 будет подаваться в воздушный поток энергоносителя для промывки рабочей зоны.

Клапаны 18 и 19 могут быть закрыты, давая возможность воздуху проходить в шланг и форсунку для продувки или сушки поверхности изделия.

Во время работы давление подачи воздуха может изменяться вверх или вниз, чтобы достигать разных скоростей работы или разных типов, или уровней отделки на рабочей поверхности. При этих обстоятельствах в пневмосистему 3 может быть включен манометр, чтобы оператор мог точно судить о рабочем давлении сжатого воздуха.

Нормальная последовательность операций для выключения устройства из работы состоит в том, что прежде всего закрывается клапан 18, чтобы предотвратить дальнейший выброс абразивного материала. Когда весь абразивный материал из шланга копья удален, клапан 19 может быть закрыт, чтобы предотвратить дальнейшую подачу воды в линию. После этого, как вода удалена из шланга, клапаны 12 и 10 закрываются. Клапан 21 может быть затем открыт, чтобы обеспечить быстрое снижение воздушного давления в приемных резервуарах 1 и 2, что, в свою очередь, дает возможность открыться воздушному запорному клапану 7.

Если по какой-либо причине во время нормальной работы потребовался экстренный останов, это может быть произведено вручную или автоматически (путем освобождения, например, рукоятки с кнопкой безопасности) путем отпирания клапана 21, предпочтительно при одновременном закрывании клапана 10.

Предусмотрено средство для быстрого заполнения приемного резервуара 1 веществами, которые не текут быстро сами по себе (например, влажный песок или суспензия). Такое средство состоит из водяного сопла 31, расположенного внутри и смежно со стенкой расходного бункера 5 в верхней части устройства. Сопло 31 является тангенциально направленным, т.е. завихривает воду вокруг выпускного отверстия 6 бункера, когда это требуется, и обеспечивает вход материала через открытое отверстие 6 в резервуар 1. Клапан 28 управляет потоком воды в сопло 31.

Следует отметить, что добавки могут включаться либо в воду в резервуаре 1, либо альтернативно в воду в резервуаре 2. Такими добавками могут быть, например, ингибитор ржавления, если поверхность или обрабатываемый предмет выполнены из металла, или антифризом для работы при низкой температуре. Добавка может вводиться в порошкообразном или гранулированном виде, смешанная с абразивным материалом. Так как общий объем материала в обеих камерах известен в начале рабочей последовательности операций, предварительно измеренные дозы добавки могут включаться в любую камеру, чтобы получить точное разбавление добавки.

Описанное выше устройство для обдувки влажным абразивным материалом может использоваться сухим, и в этом случае сухой абразивный материал или другое абразивное вещество просто содержится в резервуаре 1, гидросистема 4 отключается, песок или другое абразивное вещество уносится по трубе 13 в трубу 16 через открытый клапан 18, при этом песок подвергается внутреннему воздушному давлению, равному давлению уносящего воздуха, как описано выше.

Устройство также может использоваться для обдувки льдом. В этом случае внутренний резервуар 1 будет содержать частицы льда и воду, а наружный резервуар будет содержать воду. Следует отметить, что частицы льда, образованные из воды, будут предотвращаться от коагулирования (смерзания вместе) путем введения соответствующих добавок в воду перед замораживанием. Соответствующими добавками могут быть, например, полифосфаты.

Как сказано ранее, устройство может использоваться либо влажным, либо сухим, и может использоваться для промывки, используя воду только из резервуара 1 или из резервуаров 1 и 2.

Предлагаемое устройство обеспечивает более быструю чистку, чем известное устройство обдувки влажным абразивным материалом (все остальные операционные показатели одинаковые). При некоторых обстоятельствах устройство может быть более быстродействующим до 20% и даже выше. Причина этого в том, что каждая частица абразивного материала, смоченная под давлением, опоясывается пленкой воды, тем самым ее эффективный вес увеличивается, когда она покидает воздуходувное сопло. Следовательно ее момент больше, и она производит больше работы, когда соударяется с поверхностью обрабатываемого предмета.

Устройство не подвергается "глушению", как в известном устройстве, которое бывает блокированным в выпускном отверстии абразивного материала камеры высокого давления. На практике у известного устройства эти блокировки обычно снимаются путем незамедлительного отключения от магистрали воздушного питания, например, закрывая клапан 12.

Устройство по сравнению с известным является для производства относительно дешевым. Здесь на месте использования меньше отходов абразивного материала, так как с помощью предлагаемого устройства весь расходуемый абразивный материал может снова использоваться во влажных условиях, т.е. его не требуется сушить.

Устройство может просто использоваться в зоне высокой влажности, так как загрязнение влагой не ухудшает его.

Устройство не имеет искрения и статически свободное. Оно безнасосное, и благодаря этому нет необходимости в генераторе привода насоса.

Устройство не имеет механических рабочих деталей, и все детали могут легко заменяться и обновляться через короткое время.

Устройство безопасно для использования, и может использоваться неквалифицированным рабочим.

Устройство при использовании в процессе влажной обдувки образует значительно меньше содержащейся в воздухе пыли, чем известное устройство, и поэтому значительно меньше выпадения при любом данном расстоянии от рабочей зоны. Это делает его более приемлемым с экологической точки зрения.

Устройство может использоваться с широким диапазоном легко доступных абразивных материалов сухих и влажных, и при использовании будет меньшее потребление абразивного материала ( 20%), чем с другими системами обдувки влажным абразивным материалом. Кроме того устройство требует меньшей подготовки на месте, чем известное устройство для обдувки влажным абразивным материалом.

Предлагаемое устройство очень универсальное и может использоваться для выполнения следующего: очистка влажным или сухим абразивным материалом камня, кирпича, неглазурованной керамики, стали, железа и всех остальных твердых или полутвердых поверхностей; удаление красок и других покрытий с этих поверхностей либо за одну операцию, либо слой за слоем; промывка этих поверхностей; удаление загрязняющих веществ с поверхностей, например, радиоактивного загрязнения или биологического загрязнения (возможно использование химических добавок в воде для улучшения эффективности обработки), удаление масел и жиров с поверхностей (возможно использование горячей воды или растворителей вместо воды для ускорения удаления); удаление графики с камня и других поверхностей; текстурирование поверхностей либо для эстетического внешнего вида, либо для приготовления для нанесения покрытия или склеивания поверхности, обработка зернистым материалом деревянных поверхностей, образование "матовых узоров" на стекле, чтобы сделать стекло непрозрачным, образование матовой поверхности на пластиках и всех остальных поверхностях; гравирование по стеклу, камню, пластику и другим поверхностям, используя соответствующие маски; смешивание материалов, разбавление смесей и нанесение распылением материалов, смешивание веществ в одном или большем видах или полутвердых материалов (или жидкостей), самих с собой или друг с другом, и использование для распыления или "обдувкой" результирующих смесей, например, смешивание и применение обмазок, суспензий, покрытий, красок, адгезивов, антиобледеняющих смесей (смешивание соли с песком или гравием и распыление на дорогах, подверженных обледенению, или противообледенительные смеси в воздушном флоте), перемешивание растительных семян в культурной среде и применение ее распылением, смешивание и распыление удобрений и гербицидов на сельскохозяйственных землях, смешивание или покрытие текстильных волокон связующими агентами, и их применение распылением, например, в производстве нетканой ткани, пропитывание поверхностей другим веществом, пестрое окрашивание поверхностей таких, как полы, стены, черепица, путем использования разных красящих материалов в разных камерах или разных плотностей в одной камере.

В предлагаемом устройстве могут быть произведены модификации. Например, стенка 8 между резервуарами 1 и 2 может быть изготовлена пористой для возможности перемещения жидкости из резервуара 2 в резервуар 1. Например, при обдувке льдом, лед и вода будут помещаться в резервуаре 1 и вода в резервуаре 2. Если количество воды в резервуаре 1 резко уменьшилось во время операции обдувки, тогда вода может просачиваться из резервуара 2 в резервуар 1 и предотвращать закупорку льда в резервуаре 1.

В другом варианте реализации изобретения наружный резервуар 2 используется для среды абразивного материала, а внутренний резервуар 1 для жидкости. Внутренний резервуар 1 может быть небольшого объема по сравнению с наружным, и пористая стенка 8 может использоваться для разделения резервуаров, так что жидкость потечет из наружного резервуара во внутренний резервуар, чтобы наполнить ее жидкостью до и во время обдувки, чтобы избежать необходимости в отдельном трубопроводе и другом наполняющем средстве. Некоторые из абразивных материалов могут проходить во внутренний резервуар через стенку, но это не мешает смешиванию и процессу обдувки. Однако это предотвращается путем образования размера пор в стенке, так что прохождение через них абразивного материала предотвращается. Эффективно в этом варианте реализации внутренний резервуар уменьшен до пористой трубы, расположенной в наружном резервуаре и сообщающейся с ней над уровнем содержащегося в ней вещества, через которую (трубу) жидкость может отводиться из абразивного материала и захватываться отдельно текучей средой под давлением из смеси абразивного материала и жидкости.

Устройство может включать в себя больше двух приемных резервуаров при условии, что все резервуары сообщаются друг с другом, так что в их камерах воздушное давление равно давлению энергоносителя.

Резервуары могут располагаться один в другом, быть соосными и концентрическими, как в вышеописанном устройстве, или они могут располагаться бок о бок либо параллельно друг другу, либо соосно наложенными друг на друга.

Резервуары могут быть фактически отделенными один от другого и может быть два или больше резервуаров при условии создания сообщения между ними, чтобы обеспечить общее давление энергоносителя во всех резервуарах, которое равно давлению энергоносителя в пневмосистеме и изменяется с ним.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТРУЙНОЙ ОБДУВКИ ПОВЕРХНОСТИ, содержащее приемные резервуары для абразивного материала и жидкости, расходный бункер и систему подачи энергоносителя, соединенную с приемными резервуарами и струйным аппаратом, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности в работе устройства, оно снабжено гидросистемой, соединенной посредством патрубков с расходным бункером и приемными резервуарами, причем камеры последних сообщены между собой для уравновешивания давления в них и в системе подачи энергоносителя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приемные резервуары расположены коаксиально друг другу.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что патрубок гидросистемы расположен в расходном бункере тангенциально его внутреннему диаметру и выполнен в виде сопла.

4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что струйный аппарат выполнен в виде форсунки копьевого типа с прямолинейным сопловым каналом длиной не менее 100 мм, а отношение диаметров трубопровода системы подачи энергоносителя и соплового канала форсунки выбрано в диапазоне от 1,5 1 до 10 1 включительно.

5. Устройство по пп. 2 4, отличающееся тем, что боковая стенка внутреннего приемного резервуара выполнена пористой.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что внутренний приемный резервуар предназначен для содержания в нем жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2