УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ ЧАСТИЦАМИ ЛЬДА

Предлагаемое устройство относится к области технологии машиностроения, а также может быть использовано в строительстве и городском хозяйстве с целью очистки поверхностей металлических и других изделий от старой краски, ржавчины, окалины и прочих загрязнений для придания им надлежащего внешнего вида или подготовки к покраске.
Известно устройство для пескоструйной обработки (патент 115282 РФ МПК В24С 3/00, д.п. 27.04.2012, бюл. №12). В установке используется бустер-усилитель и снабженный пневматическим приводом насос объемного типа, всасывающий трубопровод которого смещен относительно оси бака-смесителя. При этом трубопровод для подачи активного потока соединен с магистралью подвода воздуха и трубопроводом для перемешивания пульпы (смеси воды, ингибиторов, дилатансной жидкости и бентонита). Кроме того, бак-смеситель может быть выполнен из двух половин, одна из которых предназначена для пульпы, а другая половина соединена с магистралью для подвода воды. Всасывающий трубопровод целесообразно выполнить регулируемым по высоте или гибким с возможностью переноса из одной половины бака-смесителя в другую. В качестве регулирующей аппаратуры перед соплом следует установить обратный клапан, а в трубопроводе для перемешивания пульпы и магистрали подвода воздуха к насосу установить дроссели.
Недостатками данного устройства является образование пыли (необходимость защиты органов дыхания рабочего или герметизации зоны обработки), засорение зоны обработки песком, высокий уровень расхода достаточного дорогого абразивного материала, а также быстрый износ элементов пескоструйного аппарата (сопел) частицами песка.
Известно устройство для очистки поверхности от загрязнений (патент 68951 РФ МПК В24С 3/06, д.п. 10.12.2007, бюл. №34). Устройство содержит раму, на которой установлены бункер для гранул сухого льда и смеситель для смешивания гранул сухого льда и сжатого воздуха, устройство также содержит струйный пистолет, связанный шлангом со смесителем, при этом смеситель образован двумя сообщающимися камерами, первая из которых соединена с источником сжатого воздуха и снабжена средством регулирования его расхода, а вторая камера, предназначенная для смешивания гранул сухого льда со сжатым воздухом, соединена с регулируемым выходным отверстием бункера.
Установки для очистки сухим льдом и расходные материалы для них серийно производятся фирмой  (Германия).
Недостатками таких устройств являются дороговизна расходных материалов и сложность их хранения (экстремально низкие температуры), а также образование углекислого газа, что приводит к необходимости дополнительной вентиляции при работе в помещении.
В предлагаемой полезной модели в качестве абразивного материала используется обычный лед (замороженная вода).
Прототипом устройства является конструкция, описанная в документе авт.с. 1375433 СССР, МПК В24С 3/06 Устройство для очистки поверхностей, д.п. 23.02.1988. Бюл. №7.
Устройство содержит генератор монодисперсных капель воды, морозильный агрегат, в котором происходит заморозка капель жидким азотом; шнековый механизм транспортировки ледяных гранул и сепаратор, обеспечивающий попадание гранул определенного размера в воздушный поток, направляемый на очищаемую поверхность.
Недостатками такой конструкции являются высокая сложность, необходимость применения хладостойких конструкционных материалов, использование дорогостоящих и опасных веществ (жидкий азот), а также сложность варьирования температуры и, как следствие, твердости льда.
Все это ограничивает возможности применения устройства исключительно в производственных условиях, а также обуславливает высокую себестоимость обработки (очистки поверхностей) с его помощью.
Технический результат заключается в упрощении и удешевлении конструкции (отсутствии элементов криогенной техники), а также повышении качества очищаемых поверхностей за счет их обдувки горячим сжатым воздухом после очистки (для исключения коррозии металлических изделий).
Технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки поверхностей изделий частицами льда, содержащем соединенные с эжектором посредством трубопровода подачи воздуха воздушный компрессор для подачи сжатого воздуха и посредством гибкого трубопровода морозильный агрегат и распылитель, оно снабжено измельчителем льда, при этом морозильный агрегат выполнен в виде цилиндрической емкости, охлаждаемой фреоном и оснащенной внутренней перегородкой для разделения массива льда на два полуцилиндра, попадающих под собственным весом в измельчитель льда, причем морозильный агрегат и измельчитель льда установлены над эжектором с возможностью подачи в него измельченных частиц льда посредством гибкого трубопровода.
Фиг. - схема устройства для очистки поверхностей изделий частицами льда.
Основными элементами устройства являются: воздушный компрессор 1, трубопровод 2 подачи воздуха, морозильный агрегат 3 и измельчитель льда 4, разделенные заслонкой 5; трубопровод подачи льда 6, эжектор 7, распылитель 8, регулировочный клапан 9 и нагреватель 10.
Работа устройства происходит следующим образом. В морозильный агрегат 3 заливается вода. С целью сокращения затрат времени на заморозку, вода может быть предварительно охлаждена до температуры +2…+4°С. Морозильный агрегат 3 представляет собой цилиндрическую емкость, охлаждаемую фреоном. Внутреннее пространство морозильного агрегата 3 разделено на две части перегородкой. Вода, залитая в морозильный агрегат 3, охлаждается и превращается в лед требуемой температуры. Непосредственно перед началом работы устройства заслонка 5 открывается. Чтобы избежать заклинивания массива льда в морозильном агрегате 3, перегородка, разделяющая внутреннюю полость, вынимается, и лед в виде двух полуцилиндров под действием собственного веса попадает в измельчитель льда 4. Измельчитель льда 4 состоит из корпуса с закрепленным внутри терочным устройством, совершающим возвратно-поступательное движение под действием силы привода (пневматического или механического). Терочное устройство превращает лед в частицы нужного размера. Частицы льда под действием собственного веса опускаются по трубопроводу подачи льда 6 в эжектор 7. Воздух сжимается воздушным компрессором 1 до определенного давления и пропускается через трубопровод 2 подачи воздуха в эжектор 7. Поток воздуха подхватывает частицы льда и выбрасывает их через распылитель 8 на очищаемую поверхность. Соударение частиц льда с поверхностью изделия приводит к разрушению и удалению поверхностных загрязнений. Регулирование давления воздуха осуществляется регулировочным клапаном 9, установленным на эжекторе 7, и стравливающим часть воздуха до его попадания в зону эжекции.
После выполнения очистки, измельчитель 4 отключается, и подача льда в эжектор 7 прекращается. Включается нагреватель 10, подогревающий воздух, идущий от воздушного компрессора 1. Очищенная поверхность изделия обдувается горячим воздухом до высыхания, во избежание коррозии.
По окончании работ, выполняется дренаж, и сушка внутренних полостей устройства горячим воздухом, что повышает долговечность конструкции.
Использованный лед превращается в воду, которая, особенно при большом объеме обработки, может быть собрана, очищена и использована повторно.
Предполагается, что периодическое действие измельчителя (с периодом 0,5-1 с.) не позволит частицам льда слипаться друг с другом.
Для уменьшения теплового воздействия на частицы льда и исключения их таяния, морозильный агрегат 3, измельчитель льда 4, трубопровод подачи льда 6 и эжектор 7 устройства должны быть теплоизолированы.
Морозильный агрегат 3 и измельчитель льда 4 целесообразно выполнить в виде отдельного блока, установленного выше эжектора (например, на стойках или подвесе), а трубопровод 6 подачи льда выполнить гибким.
2
2
Преимущества предлагаемого устройства заключаются в обеспечении промышленной чистоты и безопасности (отсутствии запыленности и загазованности (CO и N) рабочей зоны при работе устройства, применении безопасного морозильного агрегата на основе фреона вместо жидкого азота); возможности мобильного исполнения устройства и его использования в городских условиях (при наличии источника воды и электроэнергии); более высокой долговечности устройства (частицы льда обладают достаточной твердостью для удаления загрязнений, но не повреждают металл, в том числе детали самого устройства); а также повышении качества очищаемых поверхностей за счет их обдувки горячим сжатым воздухом после очистки (для исключения коррозии металлических изделий).