Апарат дробеметний “тарі”

1. Апарат дробеметний, що містить сопло, посудину з дозатором, з'єднані між собою трубопроводом транспортним і з джерелом стиснутого газу - газопроводом, який відрізняється тим, що сопло виконане у вигляді ствола довжиною 30-120 калібрів ствола, а дозатор оснащений генератором акустичним широкосмуговим, віброзбудником багатоконтурним з ежектором, активатором і вологовіддільником відцентровим, при цьому віброзбудник виконаний з тарілками розташованими під гострими кутами, І бігунами різної маси, з патрубками тангенціальним і радіальним для подачі газу й ежектором встановленим зверху вниз, під патру бком абразивним для подання часток абразиву з порожнини активатора, що виконаний у вигляді стакана з пазами в стінці для пропускання часток абразиву І каналом для подання газу з трійника розподільного через кожух. 2. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що бігуни виконані у вигляді сфери, при цьому діаметр більшого дорівнює 2,3-2,4 калібру ствола, меншого - 0,9-1,0 калібру ствола, а діаметри проміжних змінюються по убутній залежності. 3. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що патрубок тангенціальний виконаний у вигляді сопла надзвукового з діаметром 0,95-0,98 калібру ствола. 4. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що активатор виконаний з каналом тангенціальним і камерою вихровою в днищі для подання газу. 5. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що переріз каналу тангенціального не перевищує 0,5 калібру ствола, а переріз патрубка абразивного знаходиться в межах 0,8-0,9 калібру ствола. Корисна модель відноситься до апаратів дробоструминної обробки і може бути використаний при очищенні мостів, резервуарів, судів, вагонів, автомобілів, будівельних конструкцій і технологічного устаткування від продуктів корозії і забруднень, зміни шорсткості І поліпшення декоративних властивостей різних поверхонь, а також при пневмотранспортуванні сипучих матеріалів. Відомий апарат струминного очищення моделі АСО-150 [1]. Він включає подання газу в судину з частками абразиву, запиранням клапаном завантажувальної горловини, створення тиску в судині, подання газу в прийомний патрубок, подання часток абразиву самопливом із судини через дозатор у прийомний патрубок і далі через рукав у сопло, формування двокомпонентного струменя, що використовується як інструмент для обробки поверхні. застосовуються невеликої довжини 80-115мм, що обумовлює незначне (3-5%) перетворення тиску газу в кінетичну енергію часток абразиву. Тому дані апарати характеризуються низькою продуктивністю (5-7м2/година) і значною витратою абразиву (60-ЭОкг/м2). Найбільш близьким технічним рішенням є в установці для абразивної обробки деталі [2], що полягає у використанні тиску газу для витиснення часток абразиву Із судини в змішувальну камеру і далі в трубопровід матеріальний через центральний І радіальний отвори живильника. Дане рішення підвищує стабільність подання часток абразиву, однак, не виключається можливість засмічення прохідного перетину дозатора, крім цього, швидкість руху газу в змішувальній камері залишається невисокою, а на ділянці подання абразивних часток - знижується, що провокує виникнення пульсації. Однак частки абразиву надходять у прийомний патрубок пульсуюче, через низький перепад тиску на вході і виході з дозатора. Крім того, сопла Суттєвим недоліком є операція по регулюванню інтенсивності подання дисперсного середови 00 со 6318 ща за рахунок зміни прохідного перерізу дозатора, крім цього, невирішене питання з вибором оптимальної ділянки розгону і формування двокомпонентного надшвидкісного струменя, а також його кута атаки і відстані до оброблюваної поверхні Технічна задача полягає в підвищенні продуктивності та ефективності дробоструминної обробки за рахунок збільшення кінетичної енергії абразиву отриманої перетворенням зі статичного тиску газу і зниження втрат енергії при руйнуванні поверхневого шару Технічна задача вирішується тим, що формування двокомпонентного струменя здійснюють впливом акустичним, вібрацією патрубка матеріального, збільшенням перепаду тисків газу на його вході і виході, при цьому через трубопровід транспортний розганяють частки абразиву в прискорювачі на ДІЛЯНЦІ довжиною 30-120 його калібрів і направляють її під кутом 15-45° до оброблюваної поверхні з відстані від стовбура в межах 35 95 його калібрів Формування двокомпонентного струменя здійснюють поданням часток абразиву в газовий потік, до співвідношення мас дисперсного і дисперсійного середовищ у межах 0,7-0,9 Забезпечують подання оптимальної КІЛЬКОСТІ часток абразиву впливом акустичним і вібрацією при частоті коливань дозатора в межах 500-1000Гц і амплітуді 0,3-0,7мм Забезпечують необхідне співвідношення дисперсного і дисперсійного середовищ саморегулюючою пневматичною системою, підвищуючи вібрацію при зменшенні витрат газу в струменю, що подають в патрубок матеріальний Дана система є саморегульованою, тому що при зменшенні КІЛЬКОСТІ газу, що проходить через активатор збільшується вібрація й акустичний вплив, що зменшує сили тертя між абразивними частками Для здійснення задачі підвищення продуктивності дробоструминної обробки розроблений апарат «Тарі» (далі - апарат), що містить сопло, посудину з дозатором, з'єднані між собою трубопроводом транспортним і з джерелом зжатого газу - газопроводом Сопло виконане у вигляді ствола довжиною 30-120 калібрів ствола, а дозатор оснащений генератором акустичним широкосмуговим, віброзбудником багато контур ним з ежектором, активатором і влаговідділювачем відцентровим Віброзбудник виконаний з тарілками розташованими під гострими кутами і бігунами різної маси, з патрубками тангенціальним і радіальним для подання газу та ежектором, установленим зверху вниз, під патрубком матеріальним для подання часток абразиву з порожнини активатора Активатор виконаний у вигляді склянки з пазами в СТІНЦІ ДЛЯ пропуску часток абразиву і каналом для подання газу з трійника розподільного через кожух Бігуни віброзбудника виконані у вигляді сфери, при цьому діаметр більшого дорівнює 2,3-2,4 калібру ствола, меншого - 0,9-1,0, а діаметри проміжних змінюються по убутній залежності Патрубок тангенціальний виконаний у вигляді сопла надзвукового з діаметром 0,95-0,98 калібру ствола Активатор виконаний з каналом тангенціальним і камерою вихровою в днищі для подання газу, при цьому переріз каналу тангенціального не перевищує 0,5 калібру ствола, а переріз патрубка матеріального знаходиться в межах 0,80,9 калібру ствола На Фіг 1 - схематично зображений апарат, на Фіг 2 - залежність питомої витрати абразиву від співвідношення довжини ствола до його калібРУна Фіг 3 - залежність продуктивності від співвідношення мас дисперсного середовища і дисперсійного, на Фіг 4 - залежність продуктивності від частоти коливань, на Фіг 5 - залежність продуктивності від амплітуди коливань, на Фіг 6 - залежність продуктивності від співвідношення перерізів каналу тангенціального і калібру ствола, на Фіг 7 - залежність продуктивності від співвідношення перерізів патрубка матеріального і калібру ствола У таблиці 1 і 2 приведені значення частоти коливань і інтенсивності звуку при зміні діаметрів бігунів, їх розташування і співвідношення критики надзвукового сопла і калібру ствола Апарат містить сопло 1 підключене до дозатора 2 та посудини 3 трубопроводом 4 абразивним Дозатор 2 з'єднаний із джерелом зжатого газу, наприклад - повітря, патрубком 5 тангенціальним виконаним у вигляді сопла надзвукового з вентилем 6 і патрубком 7 радіальним з вентилем 8, а посудина 3 зєднана трійником 9 розподільним з вентилем 10 Сопло 1 виконане у вигляді ствола довжиною 30-120 калібрів Дозатор 2 оснащений генератором 11 акустичним широкосмуговим, віброзбудником 12 із влаговідділювачем 13 відцентровим, активатором 14, патрубком 15 матеріальним і ежектором 16 Віброзбудник 12 виконаний багатоконтурним з тарілками 17, встановленими під гострими кутами 18, бігунами 19, 20 і 21 сферичної форми, різної маси, ВІДПОВІДНО більшої, середньої і малої. Влаговідділювач 13 відцентрової ди виконаний із зазором 22 коаксіальним, що з'єднує нижню частину віброзбудника 12, кишеню 23 кільцеву для збору конденсату с патрубком 24 зливальним постаченим затвором 25 гідравлічним Активатор 14 розміщений над віброзбуджувачем 12 і виконаний у вигляді склянки з пазами 37 у стінці для пропуску абразиву із посудини 3 і каналом 26 у днищі для пропуску зжатого газу з трійника 9 розподільного через кожух 27 у порожнину 28 Патрубок 15 матеріальний з'єднує порожнини 28 активатора 14, ежектора 16 і розміщений по осі дозатора 2 Ежектор 16 встановлений у днищі дозатора 2 із зазором 29 кільцевим і спрямований зверху униз від патрубка 15 матеріального до трубопроводу 4 матеріального Посудина 3 виконана з віброситом ЗО і лійкою 31 завантажувальною, котра постачена клапаном 32 запірним установленим на патрубку 33 верхньому трійника 9 розподільного Поблизу від лійки 31 завантажувальної встановлений патрубок 34 вихлопний з краном 35 При цьому бігуни виконані у вигляді сфери з діаметром більшого 19 рівним 2,3-2,4 калібру ствола 1, меншого 21-0,9-1,0 і середнього 20-1,6-1,7, тобто діаметри змінюються зверху вниз по убутній залежності Патрубок 5 тангенціальний виконаний у вигляді сопла надзвукового з діаметром критики 6318 0,95-0,98 калібру ствола 1. Активатор 14 виконаний з камерою 36 вихровою і каналом 26 тангенціальним для подання газу з трійника 9 розподільного через кожух 27. Переріз каналу 26 тангенціального не перевищує 0,5 калібру ствола 1. Переріз патрубка 15 матеріального знаходиться в межах 0,8-0,9 калібру ствола 1. Апарат працює в такий спосіб: посудина 3 заповнюється абразивом, наприклад карбідом кремнію зеленим, зернистістю 500 (0,476-0,510мм) за ДСТ 26327-83, через вібросито ЗО і лійку 31 завантажувальну. Для цього закривають вентиль 10, відкривають кран 35, стравлюють зжатий газ з посудини 3 через патрубок 34 вихлопний та опускають клапан 32 запірний. Відкривають затвор 25 гідравлічний, закривають вентиль 8, відкривають вентиль 6 і подають зжатий газ у патрубок 5 тангенціальний і віброзбудник 12. Зжатий газ закручуючись під дією відцентрових сил притискається до стінки вібровзбудника 12. Розганяючи за рахунок аеродинамічних сил бігуни 19,20 і 21 при русі до виходу через влаговідділювач 13 відцентрової дії й ежектор 16 газовий потік спочатку розширюється, а потім звужується. Швидкість закручування потоку в напрямку від периферії до осі віброзбудника 12 росте зі зменшенням радіуса, при проходженні ежектора 16, тобто надлишковий статичний тиск переходить у швидкісний напір. Тиск падає нижче атмосферного. Під дією перепаду тисків частки абразиву через пази 37 І повітря з пилом з лійки 31 завантажувальної, через патрубок 33 верхній трійника 9 розподільного, канал 26 у днищі активатора 14 і порожнину 28 надходять у патрубок 15 матеріальний і далі в ежектор 16 І зазор 29 кільцевий, де під дією сил тертя утворюється центральний змушений вихор і через трубопровід 4 матеріальний і ствол 1 стікають. Обертання бігунів 19, 20 і 21 генерує вібрацію, яка через посудину 3 і лійку 31 завантажувальну пускає в хід вібросито ЗО, що підвищує якість і швидкість завантаження абразиву. Плавне регулювання частоти від декількох герців до двох кілогерців і амплітуди в діапазоні 0,30,7мм здійснюється зміною кількості зжатого газу вентилем 6. При цьому ствол 1 направляють на поверхню і роблять одночасно з завантаженням попередню обробку. Завантаження абразиву закінчують після заповнення посудини 3 до рівня клапана 32 запірного. Дробоструминну обробку продовжують у такий спосіб: ствол 1 направляють на поверхню з відстані 35-95 калібрів і під кутом 15-45° впливають двокомпонентним швидкісним струменем, установлюючи при цьому співвідношення мас дисперсного середовища і дисперсійного в межах 0,7-0,9. Для цього закривають кран 35 і перешкоджають виходу зжатого газу через патрубок 34 вихлопний. Відкривають вентиль 10 і подають зжатий газ у посудину 3 через трійник 9 розподільний. Клапан 32 запірний видавлюється нагору і перекриває лійку 31 завантажувальну. Потім зжатий газ надходить у камеру 36 вихрову через канал 26 тангенціальний із трійника 9 розподільного, через кожух 27. Газ заповнює посудину 3, через пази 37, розпушуючи злежалі частки абразиву. Після заповнення газом посудини 3 частки абразиву надходять через пази 37 активатора 14 підхоплюються струменем газу з камери 36 вихрової і захоплюються в патрубок 15 матеріальний дозатора 2, а потім в ежектор 16, де змішуються з потоком газу і подаються в трубопровід 4 і далі в ствол 1. Подання газу з патрубка 5 тангенціального виконаного у вигляді сопла надзвукового на стінку генератора 11 акустичного широкосмугового, обумовлює виникнення турбулентного прикордонного шару, що разом із бігунами, що обертаються 19, 20 і 21 по тарілках 17, установлених під гострими кутами 18, є джерелом звуку, що впливає на частки абразиву в посудині 3. Частки абразиву розганяють у стволі 1 на ділянці довжиною 30-120 його калібрів і направляють двокомпонентний струмінь під кутом 15-45° до оброблюваної' поверхні з відстані від ствола 35-95 його калібрів. При цьому формують двокомпонентний струмінь поданням абразивних часток у газовий потік до співвідношення мас дисперсного середовища і дисперсійного в межах 0,7-0,9. Оптимальну кількість часток абразиву забезпечують акустичним впливом і вібрацією при частоті коливань дозатора в межах 500-1000Гц і амплітуді 0,3-0,7мм. Необхідне співвідношення мас дисперсного і дисперсійного середовищ підтримується саморегульованою пневматичною системою, підвищуючи вібрацію при зменшенні витрати газу в струмені, який подають в патрубок 15 матеріальний. Дробоструминну обробку припиняють у такий спосіб. Закривають вентиль 10 і припиняють подання газу в трійник 9 розподільний, кожух 27. Перекривають вентиль 6 і припиняють акустичний вплив і вібрацію патрубка 15 матеріального. Відкривають вентиль 8 патрубка 7 радіального і затвор 25 гідравлічний для скидання конденсату з кишені 23 кільцевого дозатора 2 через зазор 22 коаксіальний і патрубок 24 зливальний, при цьому зменшують тиск газу в сопло 1 через трубопровід 4 матеріальний. Відкривають кран 35, стравлюють зжатий газ з посудини 3 через патрубок 34 вихлопний й опускають клапан 32 запірний. Завдяки запропонованим конструктивним і технологічним рішенням, створений апарат має високу ефективність і розширює експлуатаційні можливості. Розроблений дозатор - довговічний, надійний і компактний, а прискорювач - ствол довжиною 30-120 його калібрів дозволяє одержати максимальну кінетичну енергію дисперсійного середовища. Вплив цього двокомпонентного струменя на оброблювану поверхню, з визначеної відстані і під необхідним кутом, дозволяє досягти найвищу продуктивність, при високій однорідності і необхідній шорсткості. Оцінка дробоструминної обробки за ДСТ 9.402-80 і міжнародному стандарту ISO 8501-1/1988 свідчить про відповідність властивостей отриманої поверхні найвищій якості, відповідно ступеню очищення 1 і класу Sa=3. Виконання ствола довжиною 30-120 його калібрів, бігунів, більшого, проміжного і меншого, сопла надзвукового, каналу тангенціального з зазначеними діаметрами ВІДПОВІДНИМИ прийнятому калібру ствола: 2,3-2,4; 1,6-1,7; 0,9-1,0; 0,95-0,96; (0,5; 0,8-0,9 - є оптимальним). Відхилення від зазначених величин знижує ефективність роботи апарата. Оптимальне співвідношення масдиспер 6318 сного і дисперсійного середовищ знаходиться в межах 0,7-0,9. Необхідна КІЛЬКІСТЬ часток абразиву подають впливом акустичним і вібрацією при частоті коливань дозатора в межах 500-1000Гц і амплітуді 0,3-0,7мм. Двокомпонентний струмінь направляють до оброблюваної поверхні під кутом 1545° з відстані від ствола в межах 35-95 його калібрів. Емпіричні залежності встановлені методом наближення оптимальних значень і визначення впливу відхилення однієї з характеристик на основні показники. Дробоструминна обробка здійснювалася стволами з калібром від 4 до 16мм. при тиску 0,6МПа. Ефективність визначалася питомою витратою часток абразиву на 1 м 2 обробленій поверхні. Продуктивність замірялася при обробці поверхні за класом Sa=2,5. Експериментально встановлено, що найкращі технологічні результати можуть бути отримані при розгоні часток абразиву в прискорювачі на ділянці довжиною 30-120 його калібрів (Фіг 2). На ділянці 10-20 калібрів питома витрата часток абразиву починає зменшуватися і досягає мінімальних показників на рубежі ділянки довжиною від ЗО до 120 калібрів ствола, що пояснюється інтенсивним перетворенням енергії зжатого газу в кінетичну енергію двокомпонентного струменя Подальше збільшення ділянки розгону більше 120 калібрів приводить до зниження швидкості часток абразиву через тертя об стінки ствола Таким чином, ділянка довжиною 30-120 калібрів ствола є оптимальним з погляду сумарної кінетичної енергії дисперсної складової, котра визначає питома витрата абразиву й ефективність обробки. Оснащення дозатора ві б розбуди и ком дозволяє генерувати вібрацію, за рахунок чого зменшуються сипи тертя між частками абразиву, і збільшується його подання в ежектор. Установка тарілок під гострими 8 кутами забезпечує рух куль у горизонтальних і вертикальних площинах, що сприяє генеруванню вібрації тривимірної. Установка активатора у верхній частині патрубка матеріального дозволяє подрібнювати грудки і перешкоджати подання абразиву при вимиканні вібрації. Співвідношення мас дисперсного і дисперсійного середовищ у межах 0,7-0,9 є оптимальним (Фіг.З). При збільшенні більш 0,9 знижується швидкість часток абразиву, що визначає квадратичну залежність кінетичної енергії й у кінцевому рахунку - продуктивність. На інших графіках (Фіг 4-7) зазначені оптимальні значення наступних параметрів: оптимальну кількість часток абразиву одержують впливом акустичним і вібрацією при частоті коливань дозатора в межах 500-ЮООГц і амплітуді 0,3-0,7мм., переріз каналу тангенціального не перевищує 0,5 калібру ствола, а переріз патрубка матеріального знаходиться в межах 0,8-0,9 калібру ствола У таблиці 1 і 2 приведені дані, що підтверджують те, що бігуни повинні бути виконані у вигляді сфери, при цьому діаметр більшого має дорівнювати 2,3-2,4 калібру ствола, меншого - 0,9-1,0, а діаметри проміжних змінюються по убутній залежності, а патрубок тангенціальний необхідно виконати у вигляді сопла надзвукового з діаметром 0,95-0,98 калібру ствола. Дані конструктивні особливості і вузли дозволяють істотно знизити витрату абразиву на одиницю обробленої поверхні і значно підвищити продуктивність. Джерела інформації: 1. ТУ 5251-020-03082926-2002. Апарат струйной очистки. Модель АСО - 150. М.Госстандарт России, 2002 20с. іл. 2. Авторське свідоцтво СРСР, 1145575, КЛ.В24С5/04, 1982. Таблиця 1 Впливання діаметрів бігунів і їх розташування на продуктивність обробки №п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 дб 1 0,5 0,6 0,7 0,7 0,7 0,8 0,9 1,0 1,0 1,0 1,2 1,5 Розташування nJ Верх. Серед. Нижн. 1 2 3 1,5 2 3 1 1.8 2 1 2,1 3 2,1 3 1 2 2.1 2 3 1 2,4 1 3 2 2,3 2 1 3 2,4 1 3 2 1 2 3 U 2,4 1 1,7 2,4 2 3 2,0 2,6 1 3 2 2,5 3,0 3 2 1 Кствопа 2 1,0 1,2 1,4 1,4 1.4 1,6 1,6 1,7 Частота коливань Гц. Прод-вність м2/год. 1580 1200 1150 1220 1330 960 730 980 1200 1100 460 440 37 41 49 48 44 60 63 64 58 49 59 56 6318 10 Таблиця 2 Впливання діаметру критики надзвукового сопла на продуктивність № п/п 1 2 3 4 5 6 7 Дкр "ствола 0,80 0,90 0,95 0,98 1,02 1,15 1,25 Частота коливань, Гц 760 800 990 950 570 420 400 Продуктивність м^/год 48 57 64 65 61 59 58 Звуковий сигнал, MB ЗО 34 36 37 28 25 19 33 З*Q 0 20 ЗО 1 4 D Фіг 2 Співвідновенкя ДОВЖИНИ ствола до його калібру 70 / s \ § 50 •j а» І 5 »• 02 о* ое 0,7 ол 0 8 і и Фіг З Співвідношення мас дисперсного середовища і дислерсіиного «0 °^ «00 Фіг 4 Частота коливань дозатора, Гц 1000 1 В 0 12 6318 11 Фіг. 5 Амплітуда коливань дозатора, мм Фіг. 6 Співвідношення перерізів патрубка матеріального і калібра ствола 0,5 о* о» о« Фіг. 7 Співвідношення перерізів каналу тангенціального і калібра ствола Комп'ютерна верстка В Мацело Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м. Киш, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42,01601