Устройство для предотвращения запыленности воздуха при ультразвуковом контроле металлопродукции

Полезная модель относится к средствам для предотвращения образования запыленности воздуха частицами окалины и иных подобных загрязнений, находящихся на поверхности металлопродукции, в рабочей зоне ультразвукового контроля (УЗК). Техническое решение может найти свое применение, в частности, при производстве листового металлопроката.
В настоящее время для осуществления неразрушающего контроля металлопродукции на предприятиях все большее распространение находит электромагнито-акустический метод УЗК, при котором блок электромагнито-акустических преобразователей (ЭМАП) обычно поднимают над объектом контроля потоком сжатого воздуха, направленного по нормали к поверхности объекта контроля для создания воздушного зазора с целью левитации ЭМАП над объектом контроля. Однако при подаче сжатого воздуха на объект металлопродукции с наличием окалины и пр., загрязнения поднимаются в воздух, создавая пылевое облако, которое впоследствии оседает на технологическом оборудовании, снижая его рабочий ресурс. Облако из пыли также требует принятия мер безопасности по защите рабочего персонала. Отсутствие воздушных загрязнений непосредственно в месте функционирования оборудования УЗК имеет особую важность для избежания снижения качества контроля и уменьшения ресурса работы устройств.
Из патентного документа RU 163926 U1 от 20.08.2016 известно устройство для удаления пыли и отслаивающейся окалины с поверхности металлических листов. Известное устройство содержит систему для всасывания загрязнений, скребки из износостойкого материала с острыми кромками и систему смачивания поверхности листа, установленную после скребков по ходу движения объекта контроля. Известное техническое решение не исключает образование облака из пылевой окалины и способно создавать водяные брызги в зоне работы установки УЗК из-за того, что листовой прокат подвергается смачиванию уже после механической очистки поверхности и всасывания загрязнений, причем не обладающих приемлемой эффективностью. Образование потоком воздуха водяных брызг в рабочей зоне установки УЗК представляет опасность, так как вода оседает на подвижных механизмах данной установки, что может со временем привести к коррозии и заклиниванию элементов конструкции. Также существует опасность нарушения качества металлического листа в виде появления царапин, рисок, вмятин и задиров на его поверхности в результате чрезмерного воздействия острых кромок скребков на объект контроля при движении на скорости и вызванных этим биений листа. Кроме того, известное устройство обладает сложной конструкцией, требующей постоянного технического обслуживания системы для всасывания загрязнений.
Решаемой технической проблемой является увеличение рабочего ресурса оборудования УЗК и улучшение условий работы его операторов.
Обеспечиваемый настоящей полезной моделью технический результат заключается в исключении поднятия пыли и водяных капель в воздух при УЗК металлопродукции, характеризующейся присутствием окалины.
Технический результат достигается благодаря тому, что устройство для предотвращения образования запыленности воздуха содержит форсунку распыления паровоздушной смеси и скребок-отвал. При этом между форсункой и скребком-отвалом образован зазор в плане. Причем форсунка и концевая рабочая часть скребка-отвала обращены в одну сторону, а указанная рабочая часть скребка-отвала выполнена из эластичного износостойкого полимерного материала.
В частном случае осуществления полезной модели устройство содержит более одного, преимущественно от 2 до 5, скребков-отвалов, размещенных один за другим.
В другом частном случае минимальная величина зазора между форсункой и скребком-отвалом составляет от 50 до 250 мм.
В частном случае концевая рабочая часть скребка-отвала изогнута по всей длине относительно тела данного скребка-отвала.
В частном случае концевая рабочая часть скребка-отвала выполнена из резины.
В еще одном частном случае концевая рабочая часть скребка-отвала выполнена из полиуретана.
В другом частном случае устройство выполнено с рядом форсунок, лежащих в одной горизонтальной плоскости.
Также в частном случае устройство содержит прижимный механизм для скребка-отвала.
Полезная модель поясняется следующими чертежами, на которых в качестве примера показана предпочтительная конструкция устройства.
Фиг. 1: устройство для предотвращения образования запыленности воздуха при УЗК металлопродукции, вид снизу и сбоку.
Фиг. 2: указанное устройство в составе комплекса УЗК, вид сбоку и в плане.
Изображенное на фиг.  1 устройство предназначено для предотвращения образования запыленности воздуха при проведении электромагнито-акустического УЗК листового металлопроката.
Устройство содержит форсунки 1, пару скребков-отвалов 2, 3, прижимный механизм 4 и боковое основание 5.
Форсунки 1 представляют собой механические распылители паровоздушной смеси. Данные форсунки выполнены с выходными соплами, а их входы соединены с аппаратами избыточного давления воды и воздуха, образуя генератор паровоздушной смеси. Форсунки 1 расположены рядно по одной линии, их сопла лежат в одной горизонтальной плоскости и направлены в одну сторону. Число форсунок 1 и расстояния между ними выбраны из условия покрытия паровоздушной смесью всей ширины металлопродукции.
Скребки-отвалы 2, 3 имеют идентичную конструкцию и характеризуются выполнением с жестким телом 6 и изогнутой концевой рабочей частью 7 из эластичного износостойкого полимерного материала. Скребки-отвалы 2, 3 размещены один за другим параллельно друг другу, их концевые рабочие части 7 лежат в одной горизонтальной плоскости, параллельной плоскости форсунок 1. Длина скребков-отвалов 2, 3 превышает ширину металлопродукции.
Основание 5 выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями 8 и служит в качестве несущего элемента для остальных частей устройства.
Скребки-отвалы 2, 3 связаны с основанием 5 через прижимный механизм 4, содержащий пружину внутри телескопического трубного элемента, пару вертикальных направляющих и несущие элементы. При этом между форсунками 1 и скребком-отвалом 2, а именно его концевой рабочей частью 7, образован зазор Z в плане. Форсунки 1 и концевые рабочие части 7 скребков-отвалов 2, 3 обращены в одну сторону.
Устройство работает следующим образом.
Для перемещения металлопроката в виде листа 9 по цеху производственного предприятия используют рольганг 10 (фиг. 2), на ролики которого плашмя кладут лист 9 и придают ему поступательное движение. Часть рольганга 10 входит в состав комплекса УЗК для неразрушающего контроля продукции с использованием блока ЭМАП 11.
Устройство для предотвращения образования запыленности воздуха жестко фиксируют в непосредственной близости от рольганга 10 посредством болтовых соединений через крепежные отверстия 8 и ответные отверстия в фундаменте 12 комплекса УЗК. Форсунки 1 и концевые рабочие части 7 скребков-отвалов 2, 3 обращены в сторону верхней поверхности листа 9. При этом данное устройство оказывается расположенным спереди по ходу движения листа 9 по рольгангу 10 относительно блока ЭМАП 11, причем линейка форсунок 1 размещена в плане перпендикулярно продольной оси листа 9 и приподнята относительно верхней его плоскости, а скребки-отвалы 2, 3 установлены в плане под углом а к линии движения проката, и низ их концевых рабочих частей 7 максимально приближен к указанной плоскости. Скребки-отвалы 2, 3 в плане выступают за габаритный размер листа 9 и нависают над шламовым бункером 13, расположенным сбоку от рольганга 10. Конкретную величину угла а выбирают исходя из обеспечения эффективности работы скребков-отвалов 2, 3.
Лист 9 подают по рольгангу 10. На поверхности данного листа присутствует окалина, образовавшаяся в результате технологических процессов при изготовлении металлопродукции. Средствами автоматики отслеживают положение листа 9. При прохождении переднего края листа 9 под линейкой форсунок 1 начинают распылять паровоздушную смесь 14 преимущественно по нормали к верхней поверхности листа 9. За время прохождения участком листа 9 зазора Z паровоздушная смесь 14 успевает вступить в физико-химическую реакцию с окалиной листа 9, увязывая частицы окалины по всей ширине данного листа в однородный массу.
В процессе дальнейшего перемещения листа 9 по рольгангу 10 скребки-отвалы 2, 3 проходят вдоль поверхности листа 9 с трением, в результате чего однородная масса из частиц окалины и вода с поверхности данного листа накапливается с передней стороны скребков-отвалов 2, 3 и постепенно сбрасывается в шламовый бункер 13. В процессе работы части устройства, предназначенные для удаления образовавшейся грязевой массы и скопления воды с поверхности металлопродукции, остаются неподвижными относительно рольганга 10. Функция скребков-отвалов реализуется благодаря их форме, жесткости и пространственному расположению. После прохода через скребки-отвалы 2, 3 с верхней поверхности листа 9 убрана основная масса загрязнения, данная поверхность является слегка влажной, но без выраженных скоплений воды. Указанная процедура намного более эффективна, чем простая механическая очистка поверхности.
Затем лист 9 поступает в зону УЗК, где блок ЭМАП 11 поднят воздушной подушкой над поверхностью листа 9 с целью образования небольшого вертикального технологического зазора, что сопровождается интенсивным обдувом потоками сжатого воздуха 15 верхней поверхности листа 9. Благодаря влажности поверхности, но без выраженных скоплений воды и загрязнений листа 9, потоки сжатого воздуха 15 не поднимают пыль и не создают брызги воды.
Подобным образом подают следующий лист 9 и повторяют все перечисленные действия.
Благодаря распылению паровоздушной смеси, указанному пространственному расположению форсунок 1 и скребков-отвалов 2, 3, а также выбору материала для их концевых рабочих частей 7 достигается смачивание пылевой окалины, расположенной на поверхности листа 9, с удалением образовавшейся массы и скопления воды на нем, что в совокупности ведет к предотвращению образования запыленности воздуха при УЗК листа 9 и определяет высокую эффективность работы устройства. В результате, непосредственно в зоне работы установки УЗК с ЭМАП, полностью исключено образование облака из пылевой окалины и присущих работе устройства по RU 163926 U1 водяных брызг, что обеспечивает соблюдения норм по запыленности окружающего воздуха в производственных условиях и устраняет опасность выхода оборудования УЗК из строя из-за оседающей окалины и водяных брызг.
Описанная предпочтительная конструкция устройства характеризуется тем, что содержит более одного скребка-отвала, размещенных один за другим. Благодаря этому второй скребок-отвал 3 подчищает остатки массы из частиц окалины и воды, если они остаются пропущенными первым скребком-отвалом 2, что дополнительно увеличивает эффективность работы устройства. Для получения максимально возможных результатов очистки от образовавшегося загрязнения в виде грязевой массы целесообразно выполнять устройство с пятью скребками-отвалами.
Также для лучшей эффективности работы устройства предпочтительна величина зазора Z от 50 до 250 мм, так как при обычно используемых скоростях перемещения листов 9 по рольгангу 10 большая часть паровоздушной смеси 14 при этом успеет вступить в физико-химическую реакцию с окалиной листа 9 и увязать частицы окалины в однородный массу до момента подхода этой части листа к первому скребку-отвалу 2. Использование ряда форсунок 1, лежащих в одной горизонтальной плоскости, позволяет увеличить равномерность распыления паровоздушной смеси 14 по ширине листа 9 и тем самым повысить эффективность смачивания поверхности металлопроката для предотвращения запыленности воздуха.
Кроме того, на эффективность работы устройства положительно влияют выполнение концевых рабочих частей 7 скребков-отвалов 2, 3 с изогнутой формой относительно тел 6 данных скребков-отвалов по всей их длине и прижим их к поверхности листа 9 посредством механизма 4, что обеспечивает наилучший механический контакт эластичных рабочих органов устройства с поверхностью листа 9, увеличивающий эффективность удаления водяных скоплений и образовавшихся грязевых масс, особенно, если рабочая часть 7 скребков-отвалов 2, 3 выполнена из такого эластичного износостойкого полимерного материала как резина или полиуретан.
Помимо указанного, настоящее техническое решение характеризуется простотой своей конструкции, исключает нанесение дефектов поверхности, не требует постоянного обслуживания благодаря отсутствию подвижных частей и не снижает ресурс работы системы позиционирования ЭМАП комплекса УЗК благодаря исключению образования водяных скоплений при смачивании поверхности и тем самым исключая разбрызгивание воды во время подачи сжатого воздуха при контроле.