Пристрій для обробки поверхні

1. Пристрій для обробки поверхні, що містить сполучені трубопроводами системи подачі повітря, пального, абразивних частинок, реактивний пальник, що має кожух, в якому коаксіально закріплені з одного боку сопло Лаваля, а з протилежного боку, що має сполучення з системами подачі повітря, голівка, яка має канал, сполучений з вентилем пального з запірною шпичкою, та закріплену на ній одним кінцем регенеративну трубу, що утворює концентричну порожнину між кожухом пальника та камерою згоряння, завихрювач, а також закріплений на штуцері в торцевій частині пальника патрубок матеріальний для подачі до сопла Лаваля повітряно-абразивної суміші, який відрізняється тим, що він додатково містить напірний завихрювач пального та форсунку, встановлені в вентилі пального, причому, напірний завихрювач пального виконано у вигляді втулки з внутрішньою конусною A (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОБРОБКИ ПОВЕРХНІ 31191 Відомий пристрій для забезпечення термокінетичної обробки деталей з бетону, каміння, цегли, металу та ін. обраний нами за прототип за призначенням та кількістю ознак. Пристрій містить: реактивний пальник, сполучений з системами подачі повітря, пального, абразивних частинок, що має кожух, в якому коаксіально закріплені з одного боку сопло Лаваля, а з протилежного боку голівка з каналом для підведення пального, сполученим з вентилем пального з запірною шпичкою, та закріплений на голівці кінець труби регенеративної, завихрювач повітря, патрубок матеріальний, закріплений на штуцері (АС СРСР № 1089876 МКИ3 В24С1/00). Недоліком відомого пристрою є обмежені технологічні можливості. Конструкція пристрою не забезпечує можливості його використання для високоякісної обробки поверхонь та нанесення захисних покриттів. Це пов'язане з неповним згорянням паливної суміші внаслідок неякісного змішування струменя пального та струменів повітря. В цьому пристрої для обробки та очищення поверхні як робочу речовину можна використовувати лише абразивні частинки. Недоліком пристрою є також низька експлуатаційна надійність та швидке зношення елементів конструкції. В основу винаходу покладено завдання розширити технологічні можливості по обробці, очищенню поверхні та нанесенню якісного покриття і підвищити експлуатаційну надійність пристрою шляхом введення, розташування, форми виконання напірного завихрювача палива, форсунки, труби відсікання, системи запалювання суміші, патрубка матеріального і його закріплення з можливістю регулювання зони перемішування потоку робочої речовини з високотемпературним струменем, що забезпечує розширення використання пристрою для обробки поверхні за допомогою різноманітних диспергованих робочих речовин і підвищує експлуатаційну надійність. Поставлена задача вирішується конструкцією пристрою для обробки поверхні, що містить сполучені трубопроводами системи подачі повітря, пального, абразивних частинок, реактивний пальник, що має кожух, в якому коаксіально закріплені з одного боку сопло Лаваля, а з протилежного боку, що має сполучення з системами подачі повітря, голівка, яка має канал, сполучений з вентилем пального з запірною шпичкою, та закріплену на ній одним кінцем регенеративну трубу, що утворює концентричну порожнину між кожухом пальника та камерою згоряння, завихрювач, а також закріплений на штуцері в торцевій частині пальника патрубок матеріальний для подачі до сопла Лаваля повітряно-абразивної суміші, згідно винаходу, що заявляється, він додатково містить напірний завихрювач пального та форсунку, встановлені в вентилі пального, причому, напірний завихрювач пального виконано у вигляді втулки з внутрішньою конусною поверхнею, що має проточку у вигляді спіралі Архімеда, сполученої з форсункою, циліндричний отвір якої розташовано коаксіально отвору каналу голівки з утворенням проміжку, трубу відсікання, розміщену всередині труби регенеративної, що виконано з радіальними отворами, що сполучують кільцевий канал, утворений її зовнішньою поверхнею та внутрішньою поверхнею труби реге неративної з камерою згоряння і розміщеною в ній системою формування імпульсно-коронного розряду для підпалення суміші пального, а патрубок матеріальний містить коаксіальне закріплену всередині нього додаткову вставку із термостійкої та зносостійкої кераміки і закріплений з можливістю фіксації та регулювання зазору довжиною ℓ між торцем його вихідного отвору і критичним перерізом сопла Лаваля, діаметром d і встановлений на відстані d≤ℓ≤4d. При цьому, для підвищення експлуатаційної надійності система підпалення виконана у вигляді електричне ізольованих циліндра та коаксіальне розміщеної в ньому голки, що встановлені на вході камери згоряння, а шпичка запірна виконана з можливістю поступального руху. Введення у пристрій напірного завихрювача палива та форсунки, їх розташування та форма виконання в сукупності дають можливість стиснути та закрутити струмінь пального і протиснути його крізь форсунку. В результаті цього струмінь пального вже в диспергованому стані змішується з потоком повітря. Проходячи через завихрювач ця диспергована суміш пального додатково перемішується з повітрям, яке попадає до завихрювача по кільцевому каналу, утвореному внутрішньою стінкою труби регенеративної та зовнішньою стінкою труби відсікання, і поступає в камеру згоряння. Таким чином, на відміну від відомих пристроїв для обробки поверхні ця сукупність ознак дозволяє досягти більш високий ступінь диспергування пального, що забезпечує його повне змішування з окислювачем та згоряння без утворення пилоподібних частинок. Елементи конструкції труб та їх взаємне розташування створюють відділену зону збідненої горючої суміші, що сприяє її миттєвому займанню від коронного розряду і стабільному горінню протягом всієї роботи не утворюючи пилоподібних частинок, які забруднюють поверхню, що обробляється. При цьому, розподілення потоку повітря, що поступає в пальник, на основний та допоміжний за допомогою додаткового введення труби відсікання дозволяє водночас локалізувати високотемпературну зону камери згоряння та охолоджувати кожух пальника, що сприяє безвідмовній роботі пристрою. Виконання патрубка матеріального з вставкою з термостійкої та зносостійкої кераміки, закріплення його в торці пальника з можливістю фіксації та регулювання відстані між торцем його вихідного отвору і критичним перерізом сопла Лаваля (d≤ℓ≤4d) розширює технологічні можливості пристрою. Регулювання довжини зазору дозволяє проводити очищення поверхні з використанням не тільки абразивних частинок в вигляді піску, чавунного дробу та ін., але й використовувати різні рідини. Фіксуючи відповідне значення ℓ для зазору, можна наносити на поверхню, що обробляється, полімерні покриття. Для цього використовують порошкоподібні полімери. Крім того, з'являється можливість формувати покриття з металів та сплавів з відносно невисокою температурою плавлення: алюмінію, цинку, міді, латуні та ін. На відміну від відомих пристроїв пропоноване виконання патрубка зі вставкою з термостійкої та зносостійкої кераміки запобігає вигину його кінця при експлуатації пристрою. Вигін патрубка при ви 2 31191 сокій температурі в камері згоряння призводить до зміщення потоку абразивних частинок від центру сопла до його стінки і призводить до зношення сопла та труби відсікання у зоні її прилягання до сопла. Фактичний час експлуатації пальника без суттєвого зношення патрубка та сопла у відомих пристроях не перевищує 16 годин. В пропонованому пристрої безвідмовний час експлуатації пальника складає не менше 240 годин. На фігурі наведено загальний вигляд пристрою. Цифри мають таке позначення: 1 - пальник, з'єднаний трубопроводами подачі пального, повітря, робочої речовини; 2 - вентиль для регулювання кількості пального з запірною шпичкою; 3 – напірний завихрювач струменя пального, виконаний у вигляді втулки з внутрішньою проточкою в вигляді спіралі Архімеда, розташований у вентилі (2); 4 форсунка, сполучена з напірним завихрювачем, розташована в вентилі (2); 5 - розподільна голівка, з каналом для підведення пального; 6 - завихрювач, закріплений на голівці (5); 7 - кожух, в якому закріплено голівку (5), з'єднаний трубопроводом з системою подачі повітря через ніпель 8; 8 - ніпель; 9 - сопло Лаваля, закріплене на кожусі (7) коаксіально голівці (5); 10- камера згоряння, розташована між розподільчою голівкою (5) та соплом (9); 11 труба регенеративна, закріплена одним кінцем на голівці (5) так, що утворюється концентрична порожнина між кожухом пальника (7) та камерою згоряння (10); 12 - труба відсікання, розташована всередині труби регенеративної (11), виконана з радіальними отворами, що сполучають кільцевий канал, утворений її зовнішньою поверхнею та внутрішньою поверхнею труби регенеративної (11) з камерою згоряння (10); 13 - патрубок матеріальний зі вставкою 14, закріплений на штуцері в торцевій частині пальника (1) з можливістю зміни та фіксації його положення; 15 - штуцер; 16 - система для утворення коронного розряду, розташована в камері згоряння. Пристрій працює наступним чином. Паливо по трубопроводу подається до пальника (1), кількість його регулюється за допомогою вентиля (2). Запірна шпичка піднімається вгору і струмінь палива надходить в напірний завихрювач (3), завихрюється, ущільнюється, проходячи через проточки, які виконані у вигляді спіралі Архімеда, потрапляє до форсунки (4) та, пройшовши її, розпилюється. Водночас, через ніпель (8) подається стиснуте повітря в порожнину, утворену кожухом (7) та голівкою (5). З цієї порожнини частина повітря крізь радіальні отвори надходить в порожнину між штуцером (14) та голівкою (5), перемішується з диспергованою сумішшю пального. Утворена високодиспергована рідина через отвори у завихрювачі (6) потрапляє в камеру згоряння (10). Більша частина повітря по кільцевому каналу, утвореному внутрішньою стінкою кожуха (7) та зовнішньою стінкою труби регенеративної (11), надходить до сопла Лаваля (9), розвертається на 180 градусів і по кільцевому каналу, утвореному внутрішньою стінкою труби регенеративної (11) та зовнішньою стінкою труби відсікання (12), потрапляє до завихрювача (6). З цього потоку повітря деяка частина його крізь радіальні отвори у трубі відсікання (12) потрапляє в камеру згоряння (10), утворюючи біля стінки труби відсікання (12) зону збідненої горючої суміші за рахунок надлишку окислювача. Інша частина повітря потрапляє в камеру згоряння (10) крізь канали завихрювача (6). Через штуцер (15) та патрубок (13) зі вставкою (14) в камеру згоряння подається робоча речовина. Фіксуючи положення патрубка засобом для його фіксації, наприклад, контргайкою, встановлюють довжину зазору ℓ в залежності від поставленої задачі і робочої речовини, що використовується. Після подачі напруги від зовнішнього джерела струму на розташовану на вході камери згоряння (10) систему для утворення коронного розряду (16) виникає коронний розряд, запалюється робоча суміш, тиск в камері згоряння різко зростає і через сопло Лаваля (9) виривається реактивний струмінь. Частинки робочої речовини захвачуються потоком продуктів згоряння, прискорюються до надзвукової швидкості і разом з ним бомбардують поверхню, що обробляється. Вибір граничних значень довжини зазору ℓ між вихідним отвором патрубка та критичним перерізом сопла Лаваля d проводився за таких умов: а) ℓ>4d - ефективність очищення поверхні, що обробляється, знижується і відбувається катастрофічне зношення труби відсікання у зоні її прилягання до сопла Лаваля і самого сопла Лаваля. Сопло руйнується практично за 1 годину роботи. Це відбувається тому, що у випадку, коли ℓ>4d, розкриття конуса потоку абразивних частинок перевищує навіть діаметр корпуса пальника. Прискорені частинки потрапляють на трубу відсікання, яку інтенсивно зношують разом із соплом у зоні їх сполучення; 6) ℓ