Насадка аппарата для паро-абразивно-струйной обработки

Область техники
Полезная модель относится к абразивно-струйной обработке и предназначена для применения в аппаратах для абразивно-струйной обработки поверхностей широкого класса деталей и сооружений.
Уровень техники
Известно сопло пескоструйного аппарата [Патент РФ №2360782, опубл. 10.11.2007], содержащее корпус со вставкой в виде цилиндрической пружины и направляющим каналом, выполненным на его участке, и патрубки для подачи абразива и сжатого воздуха в направляющий канал. Направляющий канал выполнен конусным, сужающимся в сторону его выходного сечения. В корпусе осесимметрично направляющему каналу установлена втулка с отверстиями, соединяющими направляющий канал с патрубками для подачи абразива и сжатого воздуха. Отверстия, соединяющие патрубок для подачи сжатого воздуха и полость между вставкой и стенкой направляющего канала, выполнены по винтовой линии относительно оси направляющего канала.
Недостатком такой конструкции является то, что в качестве рабочего материала может быть использована лишь двухкомпонентная газо-абразивная смесь, в то время как все большее применение находит абразивно-струйная обработка, в состав рабочего материала входит большее число материалов.
Известен пескоструйный инструмент с локальной водяной завесой [Патент РФ №2381889, опубл. 20.02.2010, бюл. №5], содержащий корпус, цилиндрический элемент для подачи пневмоабразивной смеси, выходное сопло в форме сопла Лаваля со средствами осевого перемещения, патрубок, средства взаимного перемещения и фиксации и завихритель для образования локальной водяной завесы вокруг абразивной струи. Выходное сопло установлено с зазором соосно цилиндрическому элементу у другого его конца с образованием в корпусе кольцевой проточки. Патрубок сообщен с полостью кольцевой проточки. Завихритель предназначен для образования локальной водяной завесы вокруг абразивной струи и установлен на конце цилиндрического элемента. Выходное сечение завихрителя открыто к конфузору сопла Лаваля, а входное - к упомянутой кольцевой проточке. Патрубок подключен к источнику воды.
В этой конструкции применяются три вида материала для воздействия на обрабатываемые поверхности - газ, абразив и вода. Однако вода используется лишь для создания завесы с целью уменьшения запыленности места проведения обработки и не влияет на параметры технологического процесса.
Наиболее близким техническим решением заявляемой полезной модели, принятым за прототип, является термо-паро-абразивно-струйный инструмент для очистки поверхностей [Патент РФ №2486046, опубл. 27.06.2013, бюл. №18]. Устройство содержит смесительную камеру, в корпусе которой расположены эжекционный канал для подачи абразивных материалов и эжекционный канал для подачи подогретой жидкости. Внутри смесительной камеры установлено сопло Лаваля для формирования высокоскоростной струи потока газа. Эжекционный канал для подачи подогретой жидкости выполнен с возможностью испарения упомянутой жидкости на его выходе. Выход эжекционного канала для подачи подогретой жидкости и срез концевой части сопла Лаваля расположены с возможностью обеспечения равномерного смешения абразивных частиц с парами жидкости в термомеханическом потоке, состоящем из паров жидкости и абразивных частиц в газовом потоке.
Недостатками такого инструмента являются отсутствие возможности регулировки количества подаваемого в смесь пара, невозможность обеспечить высокие температуры пара, поскольку он образуется непосредственно за счет испарения жидкости и не может быть дополнительно подогрет, что резко снижает его действие на обрабатываемую поверхность. А эти два параметра играют весьма существенную роль при обработке различных поверхностей.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности абразивно-струйной обработки с дополнительным использованием пара.
Технический результат достигнут за счет того, что предложена насадка аппарата для паро-абразивно-струйной обработки. Насадка содержит смесительную камеру, в корпусе которой установлен эжекционный канал для подачи абразивно-газовой смеси. Канал выполнен в виде сопла Лаваля. В корпусе установлен также канал для подачи перегретого пара. Оси каналов пересекаются под острым углом внутри смесительной камеры. Штуцер канала для подачи пара выполнен с возможностью осевого перемещения и фиксации. Срез штуцера канала для подачи пара может быть установлен как на уровне, так ближе или дальше от среза канала для подачи абразивно-газовой смеси. Оси каналов для подачи смеси и пара пересекаются на уровне среза выходного отверстия насадки. Угол пересечения осей каналов для подачи смеси и пара составляет от 10 до 45 градусов.
Перечень чертежей
На рисунке представлена схема насадки аппарата для паро-абразивно-струйной обработки.
Осуществление полезной модели
Насадка аппарата для паро-абразивно-струйной обработки содержит цилиндрический корпус 1, в котором соосно с ним выполнен канал для подачи абразивно-газовой смеси 2, имеющий форму сопла Лаваля. В корпусе 1 установлен штуцер 3 для подачи пара. Штуцер закреплен в корпусе при помощи резьбового соединения, что позволяет перемещать срез штуцера канала для подачи пара вдоль оси штуцера. Для фиксации штуцера в определенном положении применена контргайка 4.
Насадка работает следующим образом. При включении подачи рабочей смеси и обработке пробного участка обрабатываемой поверхности вращением штуцера 3 подбирается оптимальное положение штуцера, при котором достигается наилучший результат очистки пробного участка поверхности. Такое положение фиксируется контргайкой на время выполнения операции. Для разного рода очищаемых изделий требуется различное соотношение в действующем на поверхность потоке рабочей смеси и пара. Эффективность применения насадки подтверждена сравнительными испытаниями очистки поверхности полированного мрамора. В качестве сравнения была использована установка мягкого сода-бластинга фирмы «Vecfort», в которой вода применяется для устранения пыления абразива. В установке же с заявляемой насадкой вода расходовалась лишь для образования пара, непосредственно участвующего в процессе обработки. Активное воздействие на загрязненную поверхность пара способствует размягчению органических частиц и частичному растворению минеральных частиц в слое загрязнения, что интенсифицирует процесс его снятия. В то же время пар, конденсируясь на обрабатываемой поверхности, активно препятствует пылению, что не требует обеспечения дополнительной водяной завесы. Дополнительное действие пара, таким образом, уменьшает расход рабочего материала, что уменьшает повреждаемость очищаемых поверхностей, а это особенно важно при очистке древних строений и антикварных изделий. Диапазон углов пересечения осей каналов для подачи абразивно-газовой смеси и подачи пара был определен экспериментальным путем. При значении угла менее 10° и более 45° существенно падает чувствительность изменения соотношения компонентов, поступающим по двум каналам насадки. Поэтому технология при сравнительных испытаниях названа исходя из принятых за границей терминов паро-содо-бластингом. Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице. В первой строке показатели мягкого сода-бластинга, во второй приведены значения показателей паро-абразивно-струйной обработки с описанной насадкой.
Применение насадки аппарата для паро-абразивно-струйной обработки позволит существенно повысить эффективность абразивно-струйной обработки.