УСТАНОВКА ДЛЯ ПЛАЗМЕННОЙ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

Полезная модель относится к области термической очистки металлических поверхностей от лакокрасочных покрытий, например, старых и дефектных антикоррозионных покрытий, представляющих собой массу, типа смол, пленок и других подобных материалов, которые не поддаются очистке традиционными способами, и может быть использована для автоматизированной очистки кузовов электровозов, вагонов, корпусов судов и др. больших металлических поверхностей, имеющих толщину металла не менее 2 мм.
Известен способ и устройство для термообразивной очистки поверхностей изделий, заключающийся в воздействии на обрабатываемую поверхность высокоскоростной воздушной струи, состоящей из газообразных продуктов сгорания топлива и частиц. В приемную камеру в виде эжектора за соплом горелки подают частицы абразива и разгоняют их высокотемпературным сверхзвуковым потоком продуктов сгорания. На выходе из него соосно установлен газодинамический ускоритель специальной конструкции для разгона частиц абразива. В результате достигается повышение надежности и ресурса работы камеры сгорания горелки, обеспечение стабильной подачи частиц абразива, повышение кинетической энергии частиц и эффективность воздействия двухфазной струи на обрабатываемый материал. (RU №2201329 С, 7 МПК В 24 С 5/04, опубл. 2003.03.27. /1/
Известное устройство предназначено для очистки изделий (деталей) и не может быть использовано на больших поверхностях корпусов, например, электровозов, судов и др. Кроме того, из-за воздействия высокой температуры факела 650-1000°С, наряду со сгоранием покрытия происходит
нагрев металла, что вызывает коробление тонких металлических поверхностей.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство для термической очистки металлоконструкций от старых лакокрасочных и дефектных антикоррозионных покрытий типа битумов, смол, пленок, представляющее собой газодинамический скребок. (RU №2193463 С, 7 МПК В 08 В 5/00, В 24 С 1/00, опубл. 2002.11.27), принимаемый за прототип. /2/.
Двухступенчатое сопловое устройство огнеструйного инструмента включает диффузор, оканчивающийся щелевым отверстием, на одной стороне которого закреплена насадка-скребок с режущей кромкой, обдуваемая сверхзвуковым потоком газа с высокой температурой для обеспечения локального плавления снимаемого покрытия. Устройство обеспечивает быструю и качественную зачистку дефектных поверхностей и полное снятие изоляционных покрытий. Известная конструкция огнеструйного инструмента предназначена для ручного использования при очистке металлоконструкций и не решает задачу автоматической очистки от лакокрасочных и других подобных покрытий больших поверхностей.
Устройство-прототип имеет следующие недостатки:
1. низкую производительность и качество очистки при обработке больших поверхностей, что обусловлено ручным использованием огнеструйного инструмента и неравномерностью перемещения его по обрабатываемой поверхности;
2. при термическом воздействии на лакокрасочное и другое подобное ему покрытие выделяются вредные для здоровья газы и вещества, вследствие чего длительное присутствие рабочего непосредственно в зоне обработки недопустимо по технике безопасности;
3. при огнеструйном воздействии на обрабатываемую поверхность из-за высокой температуры факела наряду со сгоранием краски будет происходить разогрев металла, отпуск закаленных поверхностей,
нарушение покрытия на внутренней поверхности, которое надо сохранить и может привести к возгоранию легко воспламеняющихся веществ, расположенных за обрабатываемой поверхностью.
Задачей заявляемой полезной модели является устранение указанных недостатков, что достигается в разработанной установке для плазменной очистки металлических поверхностей от лакокрасочных и других подобных ему покрытий, за счет обеспечения автоматического последовательного равномерного и кратковременного воздействия плазменной дугой с температурой порядка 6000°С от сопла плазмотрона при локальном контакте с обрабатываемой поверхностью, например, корпуса электровоза. При этом происходит полное сгорание лакокрасочного покрытия, исключается коробление металлических поверхностей толщиной не менее 2 мм, повышается производительность и качество очистки, безопасность труда.
Техническим результатом полезной модели является повышение производительности процесса, качества очистки поверхности, исключение возгорания легко воспламеняющихся веществ, расположенных за обрабатываемой поверхностью и повышение безопасности труда, за счет автоматического последовательного равномерного и кратковременного (0,01 с) воздействия плазменной дуги в зоне контакта диаметром около 10 мм.
Технический результат достигается тем, что установка для плазменной очистки металлических поверхностей от лакокрасочных покрытий, содержащая средство термического воздействия на обрабатываемую поверхность, обеспечивающее локальное плавление и сгорание снимаемого покрытия, снабженное механическим приспособлением для последующего снятия покрытия, согласно полезной модели, в качестве средства термического воздействия использован плазмотрон с системой водяного принудительного охлаждения, головка плазмотрона закреплена на
кронштейне каретки, а приспособление для снятия покрытия после воздействия плазменной дуги помещено на другой стороне кронштейна. Каретка установлена с возможностью вертикального перемещения по четырем направляющим внутри колонны, посредством восьми роликов, установленных на эксцентричных осях. Колонна установлена на тележке, перемещающейся по двум направляющим вдоль обрабатываемой поверхности, внутри колонны на кронштейнах установлены приводной и натяжной валы сдвоенного цепного контура с двумя валиками, выполненные с возможностью периодического зацепления с мальтийским колесом горизонтального привода через зубчатую пару и три звездочки, входящие в зацепление, валики расположены на равном удалении один от другого и один из валиков имеет постоянный контакт с кареткой. На тележке установлении главный привод, передающий вращение приводному валу и горизонтальному приводу посредством втулочно-роликовой цепи, расположенной под тележкой вдоль двух направляющих.
Другое отличие состоит в том, что скорость вертикального перемещения каретки составляет 1 м/с.
Другое отличие состоит в том, что диаметр зоны локального контакта с обрабатываемой поверхностью составляет 10 мм.
Другое отличие состоит в том, что величина горизонтального смешения тележки составляет 10 мм за один шаг вертикального перемещения каретки.
Другое отличие состоит в том, что приспособление для механического снятия покрытия после воздействия плазменной дуги выполнено в виде металлической щетки, закрепленной на валу электродвигателя.
Другое отличие состоит в том, что приспособление для механического снятия покрытия после воздействии плазменной дуги, закрепленное на валу электродвигателя, выполнено из абразивного материала.
Другое отличие состоит в том, что приспособление для механического снятия покрытия после воздействия плазменной дуги представляет собой ледоструйное сопло.
Другое отличие состоит в том, что приспособление для механического снятия покрытия представляет собой пескоструйное сопло.
Конструкция установки поясняется чертежами. На фиг.1 приведен общий вид установки для плазменной очистки металлических поверхностей от лакокрасочных покрытий. На фиг.2 приведен вид слева, где выделен выносной элемент А. На фиг.3 показан выносной элемент А в увеличенном масштабе. На фиг.4 приведен вид сверху на установку.
Установка (фиг.1) содержит колонну 1 расположенную на тележке 2, которая перемещается по двум направляющим (швеллерам) 3. Внутри колонны 1 на кронштейнах 4 и 5 установлены приводной 6 и натяжной 7 валы сдвоенного цепного контура 8, имеющего два валика 9 и 10, расположенные на равном удалении друг от друга на цепном контуре 8. Валик 9 находится в постоянном контакте с кареткой 11 и валики 9 и 10 выполнены с возможностью периодического зацепления с мальтийским колесом 12 горизонтального привода 13, (фиг.2), что обеспечивает вертикальное перемещение каретки 11 по колонне 1 и горизонтальное размещение тележки 2 вдоль обрабатываемой поверхности. На кронштейне каретки 11 с одной стороны закреплена головка плазмотрона 14, а с другой стороны приспособление для механической очистки обрабатываемой поверхности после воздействия плазменной дуги, которое в частном случае выполнено в виде металлической щетки-насадки 15 или насадки из абразивного материала, приводимых во вращательное движение от вала электродвигателя, закрепленного на кронштейне каретки 11. Для механической очистки обгоревшего лакокрасочного покрытия может быть использована ледоструйная или пескоструйная очистка, для этого на кронштейне каретки помещается ледоструйное или пескоструйное сопло. Для получения плазменной дуги использован плазмотрон, комплектующий аппарат воздушно-плазменной резки УВПР-2001, выпускаемый ОАО
электромашиностроительный завод, «Фирма СЭЛМА», г.Симферополь, (технический паспорт) /3/.
Колонна 1 имеет четыре направляющих, по которым перемещается каретка 11, имеющая восемь роликов, (фиг.1), установленных на эксцентричных осях, что обеспечивает плавное и без зазора перемещение каретки 11 по направляющим колонны 1. Валики 9 и 10 выполнены с возможностью периодического зацепления с мальтийским колесом 12 горизонтального привода 13 и имеют зацепление с втулочно-роликовой неподвижной цепью 17 через зубчатую пару 18 и три звездочки 19. На тележке 2 установлен главный привод 16, передающий вращение валу 6 и горизонтальному приводу 13, и осуществляющий горизонтальное перемещение тележки 2 посредством втулочно-роликовой цепи 17, расположенной под тележкой 2 вдоль двух направляющих (швеллеров) 3. В частном случае выполнения электродвигатель щетки 15 установлен на подвижной платформе 20 для обеспечения постоянного контакта щетки с обрабатываемой поверхностью (фиг.3, 4).
Установка работает следующим образом. Главный привод 16 приводит во вращение вал 6 и через сдвоенный цепной контур 8 и валик 9 осуществляет непрерывное перемещение каретки 11 по колонне 1 в вертикальном направлении (вверх и вниз). Валики 9 и 10 через мальтийское колесо 12 и горизонтальный привод 13 осуществляют пошаговое горизонтальное перемещение тележки 2. При подаче электроэнергии к приводу включается электродвигатель щетки 15 и подается электроэнергия к плазмотрону 14, открывается подача сжатого воздуха и охлаждающей плазмотрон жидкости. Струя воздуха, проходящая между электродами головки плазмотрона загорается, и пламя с температурой порядка 6000°С сжигает лакокрасочное покрытие на обрабатываемой поверхности в зоне контакта диаметром около 10 мм за 0.01 сек. В связи с этим скорость вертикального перемещения составляет 1 м/с и величина горизонтального перемещения тележки 2 составляет 10 мм за один шаг каретки 11, что
гарантирует полное сгорание лакокрасочного покрытия на обрабатываемой поверхности без существенного ее нагрева и исключает коробление металла, отпуск закаленных поверхностей, обеспечивает сохранение покрытия на внутренней поверхности, исключает воспламенение легко возгораемых веществ, расположенных за стенкой. Щетка 15, двигающаяся следом за плазмотроном 14 и синхронно с ним, счищает с поверхности остатки обуглившегося покрытия. Мальтийский механизм 12 через зубчатую пару 18 и три звездочки 19, входящие в зацепление с неподвижной цепью 17, расположенной под тележкой 2, осуществляет пошаговое перемещение тележки и, соответственно, плазмотрона 14 и щетки 15 в момент их прохождения верхней и нижней точек обрабатываемой поверхности.
2
При испытаниях экспериментальной установки в ремонтном депо были получены расходные на обработку 1 м поверхности корпуса электровоза технические характеристики установки:
напряжение питающей сети, В - 3×380,
потребляемая мощность, кВт - 40,
расход плазмообразующего газа, (куб. м. в час),
расход охлаждающей жидкости при незамкнутом цикле охлаждения,
(куб. метр в час) - 3.8,
скорость очистки одного квадратного метра в минуту - 2.24.
В результате на очистку электровоза площадью очищаемой поверхности 237 кв.м. потребуется 8,7 часа при расходе электроэнергии 348 кВт.
Источники информации:
1. RU, №2201329 С, 7 МПК В 24 С 5/04, опубл. 2003.03.27
2. RU, «2193463 С, 7 МПК В 08 И 5/00, В 34 С 1/00, опубл. 2002.11.27. - прототип.
3. Аппарат воздушно-плазменной резки УВПР-2001. Технический паспорт. ОАО электромашиностроительный завод «Фирма СЭЛМА», г.Симферополь.