УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ
HEAT-INSULATION COAT APPLICATOR

Изобретение относится к технике нанесения жидких составов различной вязкости одновременно с сыпучими материалами и может найти промышленное применение в строительстве, машиностроении, нефтегазовой области при нанесении защитных и теплоизолирующих покрытий на различные поверхности.
Разработка и применение предлагаемого устройства обусловлены тем, что существующие жидкие теплоизолирующие композиции (RU 2251563 С2), включающие в качестве главного теплоизолирующего материала полые керамические и стеклянные микросферы, в процессе производства теряют 20-25% микросфер, разрушающихся при длительном перемешивании композиции и выпадающих в твердый нефункциональный осадок, не участвующий в теплозащитном процессе.
С целью повышения функциональных свойств теплоизолирующих покрытий, включающих полые микросферы, при использовании предлагаемого устройства композиция разбивается на две части: жидкую (полимерное связующее) и сыпучую (наполнитель-микросферы), что в корне изменяет процесс производства, нанесения и хранения используемых компонент теплоизоляционных покрытий данного типа.
Из существующего уровня техники известны различные способы и устройства для нанесения на поверхность жидких, порошковых материалов и покрытий различной вязкости, плотности и дисперсности. К ним относятся: гидравлический, пневматический высокого и низкого давления, центробежный, безвоздушного и электростатического напыления. Известно устройство нанесения покрытий из порошковых материалов (RU 2213805 С2, С23С 24/04, 10.10.2003), включающее сопловой блок с двумя входящими в него ускоряющими соплами и эжекторной насадкой на выходе, позволяющее наносить мелкодисперсные и крупнодисперсные материалы на подложку. Также известно устройство распылителя жидкости (RU 2329873 С2, В05В 7/00, 27.07.2008), реализующего эжекционный принцип и позволяющее получать мелкодисперсный однородный газокапельный поток.
К недостаткам перечисленных методов и устройств можно отнести то, что все они работают только с однородной средой, либо требуют предварительного смешивания компонент и не способны направленно распылять одновременно жидкие и сыпучие, порошкообразные материалы, образующие на поверхности защитные теплоизолирующие покрытия.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является использование способа нанесения металлонаполненного полимерного покрытия и устройства для его осуществления (RU №2201808 С2, В05В 7/14, 10.04.2003), представляющее собой распылитель, имеющий распылительную насадку с каналом введения жидкой смолы и два диаметрально противоположных канала, образованных в корпусе для подачи металлического порошка. Распылитель обеспечивает смешивание смолы и сухого металлического порошка при помощи сжатого воздуха высокого давления.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, можно отнести сложность реализации и обслуживания системы, низкий коэффициент переноса порошкового материала из-за большого давления воздуха на выходе устройства, а также невозможность распыления более крупных частиц размером до 350 мкм.
Изобретение решает задачу создания принципиально нового устройства с возможностью одновременного распыления жидкого связующего и сыпучего наполнителя.
Для этого в устройстве для нанесения теплоизолирующего покрытия, включающем эжекторный распылитель, псевдоожижающий питатель для микросфер, питатель для связующего и компрессор, согласно изобретению в зону разрежения конфузора распылителя введены два коаксиально расположенных патрубка выхода каналов подачи жидкого связующего и псевдоожиженных микросфер для формирования посредством эжектирующего воздуха низкого давления мелкодисперсного потока связующего и твердодисперсного потока микросфер с дальнейшим их перемешиванием за пределами сопла распылителя с образованием мягкого факела распыляемых компонентов покрытия.
Одновременное распыление жидкого связующего и сыпучего наполнителя, вводимых по коаксиально расположенным каналам в зону разрежения эжектора низкого давления, позволяет повысить коэффициент переноса частиц до 98% с формированием направленного мелкодисперсного потока связующего и твердодисперсного потока микросфер с дальнейшим их перемешиванием и образованием мягкого факела распыляемых компонент покрытия, обладающего при таком нанесении повышенными теплозащитными свойствами.
Заявленное устройство позволяет наносить теплоизолирующие покрытия толщиной слоя до 0,5 мм за один проход, с производительностью до 60 кв. м/час при использовании в качестве связующего полимерные композиции вязкостью до 35 сек по ВЗ-4 и в качестве сыпучего наполнителя алюмосиликатные, керамические, зольные и стеклянные микросферы размерами до 350 мкм и насыпной плотностью до 650 кг/м куб.
В предлагаемом изобретении задача одновременного нанесения жидкой и сыпучей составляющих покрытия решается применением устройства, схематично представленного на чертеже и состоящего из эжекторного распылителя низкого давления (1), псевдоожижающего питателя для микросфер (2), питателя для связующего (3), компрессора среднего давления (4), транспортирующих шлангов (5), регулировочных кранов (6).
В качестве главного элемента устройства применяется эжекторный распылитель низкого давления (1) с двумя коаксиально расположенными патрубками на выходе конфузора распылителя, в котором смешение жидкой и псевдоожиженной сыпучей составляющих происходит за пределами распылительного сопла без резкого перепада давления, что позволяет получать однородный факел аэрозоля твердой дисперсной фазы с гарантированным переносом материала 95-98% при давлении распыляющего воздушного потока на выходе сопла (0,5-0,7 бар), что практически исключает туманообразование и отскок частиц от поверхности. Эжекторный распылитель низкого давления представляет собой металлическую цилиндрическую трубку с внутренним диаметром 32 мм и длиной 180 мм, один конец которой закрыт крышкой со штуцером с проходным диаметром 8 мм, для подачи сжатого воздуха давлением 1,5-2,5 бар. Внутри трубки, на расстоянии 35 мм от выходного отверстия воздушного штуцера, расположена перегородка-вставка (7) со сквозными отверстиями по краям, служащая для равномерного распределения воздушного потока в объеме трубки и снижения его скорости. С другого конца трубки расположена коническая втулка выходным диаметром 14 мм (8), выполняющая роль конфузора эжектора и выходы двух коаксиально расположенных патрубков каналов эжектируемых жидкого связующего (9) и псевдоожиженных микросфер (10), причем для лучшей эжекции конец патрубка (10) внутренним диаметром 4 мм смещен вперед вдоль продольной оси на 2 мм относительно патрубка (9). Внутренний диаметр патрубка подачи связующего (9) и внешний диаметр патрубка канала подачи микросфер (10) отличаются на 0,4 мм и образуют кольцевой канал подачи связующего. Эжектирующий поток воздуха низкого давления (0,5-0,7 бар) создает разрежение на конце конфузора, которое вытягивает из коаксиально расположенных торцов патрубков эжектируемые жидкий и псевдоожиженный сыпучий материалы и распыляет их. Техническое решение позволяет при низком давлении воздуха на выходе распылителя получать мягкий направленный факел распыляемых материалов с их максимальным смешиванием и гарантируемую доставку до покрываемой поверхности.
Устройство подготовки и подачи сыпучего материала (2) в распылитель представляет собой питатель, выполненный по довольно известной схеме, используемой для подачи термопластичного порошка в электростатических распылителях (RU 2444409 С2 от 10.03.2012). Питатель обеспечивает псевдоожижение, дозирование и подачу сыпучего материала через гибкий шланг в распылитель. Сжатый воздух подается в питатель через пористую перегородку, расположенную в его нижней части. Проходя через слой микросфер, воздух приводит их во взвешенное состояние, образуя аэровзвесь. Забор микросфер из псевдоожиженного слоя происходит через смесительный эжектор, обеспечивая постоянство высоты слоя в замкнутом объеме питателя с возможностью регулирования количества подаваемого материала изменением давления воздуха. Для предотвращения образования дополнительного конденсата при работе устройства предлагается накопительную рабочую емкость питателя покрыть слоем керамического теплоизолирующего покрытия толщиной 2-3 мм. Псевдоожижающий питатель (2) выполняет две функции: во первых, он обеспечивает равномерный и устойчивый перенос микросфер к распылителю, во-вторых, осуществляет его предварительную подготовку, устраняя слипание частиц, удаляя влагу, тем самым улучшая текучесть материала.
Питатель для связующего (3) выполнен по стандартной схеме. Дополнительная подпитка питателя от компрессора введена для создания небольшого избыточного давления с целью компенсации потери давления при транспортировании связующего по подающему шлангу и при изменении его вязкости.
Компрессор (4) обеспечивает подачу сжатого воздуха давлением 1,5-2,5 бар и имеет производительность до 200 л/мин.
Устройство работает следующим образом: сжатый воздух из компрессора (4) по шлангам поступает в распылитель (1), устройство подготовки и подачи микросфер (2) и питатель для связующего (3), в питателе (2) происходит псевдоожижение микросфер, откуда аэровзвесь микросфер по гибкому шлангу подается в распылитель (1). Сюда же, из питателя (3), под небольшим избыточном давлением подается связующее. Сжатый воздух, проходя через перегородку (7), равномерно распределяется в объеме распылителя и уменьшает скорость. Далее, проходя через конфузор (8), скорость воздушного потока увеличивается с одновременным формированием области пониженного давления в месте выходов коаксиально расположенных патрубков каналов (9, 10). Создавшееся разрежение вытягивает из каналов связующее и аэровзвесь микросфер, и под воздействием эжектирующего воздуха происходит формирование двух потоков мелкодисперсного связующего и крупнодисперсной аэровзвеси микросфер, которые при дальнейшем движении перемешиваются в потоке, образуя мягкий факел распыляемых компонент покрытия.
Оптимальное соотношение между количеством подаваемого в цилиндрическую трубку распылителя и дозирующего воздуха, подаваемого в питатели, устанавливается опытным путем с помощью регулировочных кранов (6).
Применение схемы распыления двух различных по свойствам компонентов при низком давлении эжектирующего воздушного потока продиктовано не только инженерными соображениями, но и экологическими аспектами, такими как безопасность применения устройства и практическое отсутствие окрасочного тумана.