Бустерное пескоструйное устройство

 

Изобретение относится к оборудованию, применяемому при пескоструйной и дробеструйной обработке, и может быть использовано для снятия особопрочного поверхностного слоя на металлах или естественных строительных материалах. Устройство выполнено в виде двухконтурной камеры с двумя сверхзвуковыми соплами, внешнего кольцевого, обеспечивающего разрежение по оси, патрубка, выполняющего роль бустера, и внутреннего, подающего газоабразивную смесь в разреженную зону. По периметру кольцевого сопла расположены лопатки, отклоняющие осевое движение потока, создавая закрутку, чем обеспечивается уменьшение давления за соплом как по диаметру, так и по длине. В область отрицательного давления через центральное сопло подается газоабразивная смесь, которая формируется на срезе сопла в упругий сверхзвуковой поток, обладающий повышенной кинетической энергией при ударе о препятствие, обеспечивая удаление прочного поверхностного слоя. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и строительной техники, в частности к оборудованию, применяемому для пескоструйной и дробеструйной подготовки поверхности: очистки деталей металлического литья и проката, на поверхностях которых образуется особо твердый слой окалины, который трудно удаляется традиционным струйным оборудованием; подготовки поверхностей фасадов зданий и других строительных конструкций перед нанесением защитных и декоративных покрытий.

Известны в промышленности пескоструйные и дробеструйные устройства, работающие на сжатом воздухе с подачей абразивного материала принудительным или эжекционным способом в среду с атмосферным давлением. Чтобы разогнать воздушно-абразивную смесь до высоких скоростей, при которых абразив разрушает особо прочный поверхностный слой обрабатываемой поверхности, необходимо увеличение разности давлений до и после сопла. При нормальном атмосферном давлении для этого необходимо увеличить давление перед соплом до 1 МПа и более, что связано с усложнением и удорожанием оборудования.

Известен способ и устройство для пескоструйной и дробеструйной подготовки поверхности [1] . К недостаткам данного устройства можно отнести подачу воздушно-абразивной смеси после разгонного сопла в воздушную среду с нормальным атмосферным давлением.

Известно, что с повышением отношения P₁/P₂, где: P₁ - давление газа до критического сечения сопла; P₂ - давление газа после критического сечения сопла, повышается скорость газа на срезе сопла и соответственно увеличивается кинетическая энергия подаваемого абразивного материала.

Сущностью настоящего изобретения является увеличение кинетической энергии воздушно-абразивной смеси, достаточной для разрушения особо твердого поверхностного слоя обрабатываемой поверхности, путем создания зоны разрежения после сопла пескоструйного устройства.

Поставленная цель достигается организацией зоны разрежения за срезом сопла благодаря наличию внешнего контура с кольцевым соплом, выполненным в виде сопловой решетки, лопатки которой установлены под углом к оси устройства. При этом соблюдаются следующие условия.

1. Степень контурности m (m = G₂/G₁, где G₁ и G₂ - количество газа, проходящего через внутренний и внешний контуры соответственно) лежит в пределах от 1 до 6.

2. Давление в выходных сечениях контуров соответствует критическому P_кр, (P_кр = P0,528, где P - давление до критического сечения сопла).

Газовый поток, проходя по внешнему контуру через кольцевое сопло, закручивается на лопатках сопловой решетки и за счет центробежных сил создается разрежение по оси удлинительного патрубка.

Предлагаемый способ поясняется на чертеже.

Камера пескоструйного устройства состоит из внутреннего контура 1, заканчивающегося центральным сверхзвуковым соплом 4, и внешнего контура 2, заканчивающегося кольцевым соплом 3. Сжатый воздух по трубопроводу подается во внешний контур, проходит через лопатки сопловой решетки кольцевого сопла, расположенные под углом к оси устройства. За центральным сверхзвуковым соплом раскрученный поток прижимается к стенкам удлинительного патрубка 5, образуя зону разрежения по оси удлинительного патрубка. По трубопроводу через внутренний контур подается воздушно-абразивная смесь, которая, проходя через центральное сверхзвуковое сопло, дополнительно разгоняется в зоне разрежения 6, формируется в упругую струю, обладающую достаточной кинетической энергией для разрушения особо твердых слоев обрабатываемых поверхностей 7. При этом соблюдается условие достижения критических давлений в обоих соплах рассматриваемого устройства, организации зоны разрежения по оси удлинительного патрубка, за счет чего увеличивается скорость струи за срезом центрального сверхзвукового сопла, подчиняясь законам газовой динамики.

Экспериментально получено разрежение за срезом центрального сверхзвукового сопла, равное 0,01 - 0,025 МПа.

Источники информации 1. RU 2137593 C1, 20.09.1999.

Формула изобретения

Пескоструйное устройство, содержащее камеру, выполненную в виде внутреннего контура с центральным сверхзвуковым соплом для подачи абразивного материала и внешнего контура с удлинительным патрубком и внешним кольцевым сверхзвуковым соплом, размещенным осесимметрично относительно внутреннего контура и служащим для подачи воздуха, отличающееся тем, что внешнее кольцевое сопло выполнено в виде сопловой решетки с установленными под углом к оси контура и по его периферии лопатками, служащими для отклонения и закручивания воздушного потока и образования зоны разрежения по оси удлинительного патрубка с сообщением воздушно-абразивной смеси кинетической энергии, достаточной для разрушения прочных материалов, при этом длина удлинительного патрубка равна 1,5-2,5 диаметра внешнего кольцевого сверхзвукового сопла.

РИСУНКИ

Рисунок 1