Устройство для нанесения двухкомпонентных жидких составов для теплоизоляции и гидроизоляции поверхности

Полезная модель относится к устройствам для подачи текучих веществ и может быть использована для распыления и нанесения двухкомпонентных жидких материалов различной вязкости на поверхность, например, для создания теплоизоляции и гидроизоляции различных поверхностей объектов промышленного и гражданского назначения.
Из уровня техники известна нагнетательная установка для высоконапорной подачи двух жидких компонентов, содержащая ходовую раму, установленный вертикально мотор-редуктор с червячным редуктором, по обе стороны от которого размещены насосы высокого давления, а также запорно-регулирующая аппаратура, оснащенная перепускными клапанами для сброса избыточного давления из напорной магистрали. Оборудование содержит также расходные емкости, распылительный пистолет, всасывающие и напорные шланги. В качестве напорных шлангов используют шланги высокого давления, оборудованные электрическим нагревательным элементом для подогрева компонентов до заданной температуры. Перед началом работы всасывающие шланги подсоединяют к расходным емкостям и к насосам высокого давления, а напорные шланги подсоединяют к выпускным штуцерам запорно-регулирующей аппаратуры и распылительному пистолету. При включении установки с пульта управления, запускается мотор-редуктор, он в свою очередь приводит в движение два плунжерных насоса высокого давления, при работе которых во входном тракте насосов высокого давления создается разрежение. Благодаря разрежению происходит засасывание компонентов из расходных емкостей. Насосы высокого давления подают компоненты под давлением до 200 бар в два напорных шланга, по которым компоненты поступают в смесительное устройство распылительного пистолета, а затем через распылительное сопло смесь наносится на обрабатываемую поверхность (RU 146570, дата публикации 10.10.2014).
Недостатками являются недостаточное качество наносимого при помощи известного решения покрытия, поскольку не достигается необходимая степень смешения исходных жидких компонентов из-за отсутствия дополнительной подачи сжатого воздуха в смесительное устройство, также наличие плунжерных насосов высокого давления значительно усложняет работу с установкой.
Известен пневмопистолет низкого давления для нанесения покрытий из полимочевины, содержащий дозатор, картридж с двумя жидкими компонентами, узел подачи воздуха на распыление, смеситель и компрессор. Штуцер пистолета соединен посредством воздушного шланга с компрессором. Пистолет содержит боковой патрубок, соединенный с узлом подачи воздуха на распыление http://www.npkreagent.ru/instrukciya-po-naneseniyu-pokrytij-iz-polimocheviny-nizkogo-davleniya.htm (дата публикации 28.07.2011).
Недостатком такого устройства является то, что при его использовании возможно наносить на поверхность только один компонент - полимочевину. Кроме того, известное устройство работает исключительно за счет сжатого воздуха при отсутствии насосов, имеет низкую производительность, а расположение жидких компонентов в кассете, расположенной в корпусе устройства, не дает возможность выполнить кассету большего объема, таким образом кассета из-за малого объема требует частой заправки, кроме того заправка компонентов через картридж усложняет и удлиняет работу с ним, кроме того отсутствует подогрев жидкого компонента.
Наиболее близким аналогом к заявленной полезной модели является пистолет-смеситель, содержащий корпус, в котором установлено сопло со сменной насадкой. Пространство между корпусом и соплом образует смесительную камеру. В камере выполнены каналы для жидких компонентов и канал для воздуха. В каналах камеры установлены штуцеры, к которым подсоединены шланги, служащие для подвода в камеру двух жидких компонентов и воздуха. К корпусу пистолета прикреплена рукоятка из пластмассы. Жидкие компоненты В и Г подаются насосами по шлангам через штуцеры по каналам в смесительную камеру с одновременной подачей воздуха по шлангу через штуцер по каналу. При соударении струй компонентов и воздуха в смесительной камере происходит образование воздушно-жидкостной смеси, движущейся по спирали к центру камеры и поступающей в сопло, благодаря выполнению воздухопроводящих отверстий под острым углом к дну смесительной камеры и острым углом к радиусам окружности, на которой расположены центры выходных отверстий каналов для подвода компонентов. Распыление полученной смеси происходит после выхода ее из насадки за счет резкого расширения воздуха (Авторское свидетельство №1407839, дата публикации 07.07.1988).
Недостатками наиболее близкого аналога является низкое качества нанесенного покрытия, низкая производительность и срок службы устройства, а также сложная конструкция пистолета смесителя при обеспечении возможности нанесения на обрабатываемую поверхность двухкомпонентых жидких составов. Низкое качество наносимого с помощью известного устройства покрытия объясняется недостаточной эффективностью смешивания жидких компонентов из-за отсутствия их подогрева.
Технической проблемой заявленной полезной модели является создание более совершенной конструкции устройства для нанесения двухкомпонентных жидких составов, расширение его эксплуатационных характеристик, обеспечение качественного и экономичного нанесения компонентов на объект обработки, увеличение производительности, срока службы и упрощение конструкции.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение качества наносимого покрытия за счет лучшего диспергирования компонентов.
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции устройства для нанесения двухкомпонентных жидких составов, которое содержит пистолет-распылитель, включающий корпус с форсункой и рукояткой с тумблером, при этом в корпусе выполнены каналы для подачи сжатого воздуха, каналы для подачи жидких компонентов и смесительная камера, сообщающаяся с упомянутыми каналами и с форсункой, причем канал для сжатого воздуха соединен с компрессором посредством шланга, а каналы для жидких компонентов соединены с насосами и емкостями для жидких компонентов посредством шлангов, выполненных с возможностью нагрева.
Таким образом, за счет наличия в корпусе пистолета-распылителя каналов для подачи жидких компонентов, канала для подачи сжатого воздуха и смесительной камеры, сообщающейся с каналами и с форсункой, соединения канала для подачи сжатого воздуха с компрессором посредством шланга, а каналов для подачи жидких компонентов с насосами и емкостями для жидких компонентов посредством шлангов обеспечивается возможность нанесения двухкомпонентного жидкого состава на обрабатываемую поверхность для ее теплоизоляции и гидроизоляции.
Соединение каждого из каналов для жидких компонентов со своей емкостью с жидким компонентом посредством насосов и шлангов обеспечивает возможность нагнетания жидких компонентов в смесительную камеру для дальнейшего их перемешивания. За счет использования насосов обеспечивается повышение давления и скорости подачи потока жидких компонентов в смесительную камеру, что повышает скорость и интенсивность перемешивания компонентов и нанесения двухкомпонентной смеси на поверхность. Соединение канала для сжатого воздуха с компрессором посредством шланга обеспечивает поступление сжатого воздуха в смесительную камеру под давлением, что позволяет еще более повысить эффективность диспергирования и смешивания жидких компонентов между собой.
При использовании нагревателей на шлангах обеспечивается равномерный нагрев и подача жидких компонентов при необходимой температуре (поддержание необходимого температурного режима), что повышает равномерность перемешивания компонентов со сжатым воздухом в смесительной камере, и, следовательно, повышает качество покрытия и скорость его нанесения.
В частном случае реализации нагрев шлангов для подачи жидких компонентов может осуществляться при помощи закрепленных на них ленточных гибких нагревателей, при этом устройство может содержать электронный терморегулятор, соединенный с гибкими ленточными нагревателями.
Канал для подачи сжатого воздуха может быть выполнен с возможностью сообщения со смесительной камерой, что приведет к еще более эффективному перемешиванию компонентов и повышению качества наносимого покрытия.
Канал форсунки для подачи смеси жидких компонентов и воздуха может быть выполнен в форме усеченного конуса, ориентированного большим основанием к смесительной камере.
Емкости с жидкими компонентами могут быть дополнительно снабжены средством для автоматического нагрева жидких компонентов, выполненным в виде трубчатых электронагревателей, плит на керамической и индукционной основе, также устройство может содержать терморегулятор, соединенный со средством нагрева емкостей с жидкими компонентами.
Шланги для подачи жидких компонентов и воздуха выполнены маслобензостойкими, также могут быть выполнены кислородными.
На корпусе пистолет-распылителя установлены запорные шаровые краны с ручкой, соединенные со смесительной камерой, они же соединены с каналами для жидких компонентов, каналы для жидких компонентов и канал для сжатого воздуха могут содержать штуцеры для соединения их со шлангами.
Насосы могут быть выполнены высокоточными, в частности, шестеренными, роторными, плунжерными, коаксиальными, аксиально поршневыми и аксиально плунжерными и соединены с асинхронным электрическим двигателем цепной либо шестеренной передачей, который может быть соединен с цилиндрическим редуктором и преобразователем частоты.
Каналы для жидких компонентов и канал для сжатого воздуха могут быть расположены в корпусе параллельно друг другу, при этом поток сжатого воздуха равномерно распределяется по двум каналам, идущим к отверстиям, из которых подаются компоненты, что позволяет пистолет-распылителю работать без дополнительных воздушных кранов и прочих устройств, которые заметно усложняют работу устройства.
В частном случае пистолет-распылитель можно использовать для нанесения двухкомпонентных жидких составов, например, для подачи пенополиуретана и полимочевины.
Кроме того, за счет подогрева исходных жидких компонентов, а также высокой скорости подачи указанных компонентов и сжатого воздуха и конструкции смесительной камеры при эксплуатации предотвращается появление отложений в каналах распылителя, снижается возможность появления засоров и загрязнений в камере смешивания и в форсунке, что приводит к увеличению срока службы устройства и цикличности самого напыления.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 - общий вид устройства для нанесения двухкомпонентных жидких составов без верхней крышки 27.
На фиг. 2 - пистолет-распылитель;
На фиг. 3 - вид спереди устройства для нанесения двухкомпонентных жидких составов;
На фиг. 4 - вид снизу устройства для нанесения двухкомпонентных жидких составов;
На фиг. 5 - корпус пистолета-распылителя, вид сбоку;
На фиг.6 - разрез А-А;
На фиг. 1-6 представлен частный случай реализации полезной модели.
Устройство для нанесения двухкомпонентных жидких составов содержит основание 9, на котором установлены и жестко закреплены, например, посредством сварки, две раздельные, например, металлические емкости 7 для жидких компонентов, на указанных емкостях 7 установлен и жестко закреплен корпус 8 с крышкой 27, в котором установлены насосы 6 для подачи жидких компонентов из емкостей 7 по шлангам 3 в пистолет-распылитель 5, компрессор (на фигурах не показан) для производства сжатого воздуха, соосный редуктор 11, преобразователь частоты 12, электрический двигатель 10, например, асинхронный, соединенный с преобразователем частоты 12 и с насосами 6 через соосный редуктор 11. Электрический двигатель 10, преобразователь частоты 12 и соосный редуктор 11 защищены от внешнего воздействия крышкой 27, на которой расположен терморегулятор для регулирования нагрева шлангов 3.
Основание 9 может быть выполнено подвижным.
Пистолет-распылитель 5 включает корпус 4 с форсункой 1 и рукояткой 28 с тумблером (на фигурах не показан), при этом в корпусе 4 выполнены канал для подачи сжатого воздуха 15, каналы для подачи жидких компонентов 14 и смесительная камера 16, сообщающаяся с упомянутыми каналами 14 и 15 и с форсункой 1, причем канал для сжатого воздуха 15 соединен через штуцер 17 с компрессором для производства сжатого воздуха посредством шланга 2, а каналы для жидких компонентов 14 соединены чрез штуцера 18 посредством шлангов 3 с емкостями для жидких компонентов 7, причем каждая из емкостей для жидких компонентов 7 соединена с соответствующим ей шлангом подачи жидкого компонента 3.
В частном случае реализации смесительная камера 16 выполнена в корпусе 4 в виде цилиндрической полости, продольная ось которой совпадает с продольной осью корпуса 4, указанная цилиндрическая полость одним из оснований сообщается с каналом форсунки, а с другой стороны на цилиндрической поверхности имеет два диаметрально противоположных отверстия под каналы 20, соединяющие цилиндрическую полость (смесительную камеру 16) с каналами 14 для подачи жидких компонентов, которые в свою очередь сообщаются по средством канала 21 с каналом для подачи сжатого воздуха 15. При этом каналы для жидких компонентов 14 и канал для сжатого воздуха 15 расположены в корпусе параллельно друг другу и продольной оси корпуса, а каналы 20 и 21, соединяющие каналы подачи жидких компонентов и сжатого воздуха расположены в плоскости, перпендикулярной продольной оси корпуса 4. Таким образом, канал для подачи сжатого воздуха 15 выполнен сообщающимся со смесительной камерой 16 через каналы подачи жидких компонентов 14. Канал форсунки 1 для подачи смеси жидких компонентов и воздуха выполнен в форме усеченного конуса, ориентированного большим основанием к смесительной камере 16, а меньшим основанием (усеченным концом) к выходному отверстию форсунки 1.
Шланги 3 для подачи жидких компонентов выполнены с закрепленными на них гибким ленточными нагревателями (на фигурах не показаны), которые представляют собой эластичную ленту из силикона, внутри которой проходят нихромовые нагревательные кабеля. Гибкие ленточные нагреватели могут быть выполнены с электронным терморегулятором 29, благодаря которому происходит экономия электроэнергии и оптимизация рабочего процесса. Питание происходит от сети 220 В.
Шланги для подачи жидких компонентов и сжатого воздуха могут быть объединены в единую защитную оболочку 24 (утеплитель для шлангов и пластиковых труб) в виде шланга большего диаметра.
В частном случае реализации на основании 9 могут быть установлены и закреплены, например, болтами средства нагрева 19 жидких компонентов под соответствующими емкостями 7, средства нагрева 19 могут быть выполнены в виде трубчатых электронагревателей или плит на керамической или индукционной основе.
На корпусе 4 пистолета-распылителя 5 может быть установлены запорные шаровые краны с ручкой 13, соединенные со смесительной камерой 16 для перекрывания подачи жидких компонентов в смесительную камеру в ручном режиме.
В частном случае реализации емкости 7 могут быть снабжены ручками 26 для удобства переноски, когда установку неудобно использовать на колесах. Также емкости могут быть снабжены сливными отверстиями с заглушками для удобства слива и замены компонентов, которые находятся около кранов 30.
Установка дополнительно содержит влагоотделитель 25, который может быть установлен на компрессоре. На емкостях 7 установлен электроящик с терморегуляторами 23 температуры жидких компонентов в емкостях 7.
Эксплуатацию осуществляют следующим образом.
При нажатии тумблера (электро-переключателя), который расположен на рукоятке пистолета-распылителя 5, подается ток на электродвигатель 10. На электродвигателе 10 ведущая звездочка начинает вращаться и приводит в действие с помощью цепной передачи 22 валы насосов 6, которые нагнетают жидкие компоненты из отдельных емкостей 7 по шлангам 3 через штуцеры 18 в каналы для жидких компонентов 14. Одновременно осуществляется подача сжатого воздуха из компрессора по шлангу 2 через штуцер 17 в канал сжатого воздуха 15. Указанные компоненты поступают в корпус 4, при этом жидкие компоненты, подаваемые каждый по своему каналу 14, например, полимочевина или пенополиуретан, по каналам 20 попадают в смесительную камеру 16 цилиндрической формы, а сжатый воздух, подаваемый под давлением разделяется на два потока и по каналу 21 в обе стороны протекает до соединения с жидкими компонентами, подаваемыми по каналам 14, и закручивает их в спираль, благодаря чему указанные жидкие компоненты начинают более эффективно перемешиваться, образуется воздушно-жидкостная смесь, поступающая в форсунку 1. Далее указанная спираль прежде чем выйти из форсунки, уплотняется, за счет выполнения канала форсунки 1 в форме усеченного конуса, ориентированного большим основанием к смесительной камере 16 корпуса 4 пистолета-распылителя 5, благодаря чему компоненты еще лучше перемешиваются. Далее осуществляется распыление двухкомпонентного жидкого состава из форсунки 1 на необходимую поверхность для осуществления ее теплоизоляции и гидроизоляции. Регулировка частоты вращения электродвигателя 10 осуществляется с помощью частотного преобразователя 12, посредством его регулируют производительность установки. Для поддержания оптимального температурного режима компонентов, улучшающего их степень перемешивания, применяется нагрев шлангов 3 подачи жидких компонентов с помощью гибкого нагревателя ленточного типа, снабженного электронным терморегулятором 29. Пример 1.
Компанией НПО ПТК было опробовано данное устройство для нанесения пенополиуретана и полимочевины на металлические и деревянные образцы. Была использована полимочевина марки МФП-ПМ 50060. Работа с полимочевиной стала возможна благодаря наличию нагревателя шлангов и автоматического нагрева емкостей, а также разработанного нами пистолета распылителя в заявленной конструкции устройства. В качестве двигателя использован асинхронный двигатель АИР (380В) с цилиндрическим соосным редуктором или коллекторным электродвигателем. Компоненты подавались в смесительную камеру по давлением от 5 до 8 Бар, при этом жидкие компоненты подогревались в процессе подачи. Производительность установки до 10 кг/мин. Покрытие на образцах было подвергнуто ряду механических испытаний.
3
В результате было получено покрытие, качество которого соответствует качеству образцов, сделанных на установках высокого давления, что подтверждено лабораторными испытаниями. Так, предел прочности при разрыве - не менее 17 МПа, относительное удлинение при разрыве 140%, водопоглощение в течении 24 ч - не более 2,2%, водопоглощение в течении 7 суток 2,7%, адгезия к поверхности металла 1, к поверхности дерева - 1, отсутствие трещин на поверхности при сгибании на брусе радиусом 5 мм, плотность готового покрытия 1,07 гр/см, средняя толщина покрытия 1544 мкм, средне квадратичное отклонение 36. Данные показатели практически совпадают с показателями полученного покрытия с помощью установок высокого давления.
Таким образом, использование заявленной полезной модели обеспечивает возможность ее промышленного использования для нанесения качественного и долговечного покрытия на больших площадях за маленький срок.