СИСТЕМА ДЛЯ ТЕРМОАБРАЗИВНОЙ ОЧИСТКИ И ОЦИНКОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ

Полезная модель относится к области пескоструйной техники и может быть использована в системах для термоабразивной очистки и оцинкования внутренних поверхностей помещений, ограниченных габаритными размерами и расположенных на одном уровне относительно земной поверхности, например, железнодорожных вагонов.
Известна система для газопламенного напыления покрытий из порошковых материалов, в том числе и цинка, содержащая реактивную газопламенную горелку с подводящими магистралями горючего, окислителя и порошкового материала, емкости с горючим и порошковым материалом, а также газовый реактор для получения на его выходе газовой струи сверхзвуковой скорости [1]. Известная система позволяет обеспечить высокую адгезию и производительность нанесения покрытия.
Недостаток аналога состоит в том, что при нанесении порошкового покрытия на обрабатываемую поверхность с нее не удаляются и не очищаются в должной мере всевозможные нежелательные анизотропные вкрапления и пятна, например, органические, полимерные пленки, а также ржавчина и окислы металлов. Последнее связано с тем, что подготовка поверхности осуществляется, как правило, в дробеструйных камерах не позволяющих достигнуть уровня очистки Sa3 и удалить все органические вкрапления, а время между подготовкой поверхности и нанесением покрытия составляет не менее нескольких часов, что приводит также к образованию на поверхности изделия окисных пленок. Все это приводит к тому, что нанесенное покрытие имеет местами низкую адгезию и между покрытием и поверхностью возникают и развиваются очаги коррозии.
Наиболее близким известным техническим решением является система для термоабразивной очистки поверхности изделия, содержащая магистрали подачи сжатого воздуха, горючего и абразива, реактивную камеру сгорания с
воспламеняющим входом и эжектор с засасывающим входом, сопло реактивной камеры сгорания соединено с прямоточном входом эжектора, один вход реактивной камеры сгорания подключен к выходу магистрали подачи сжатого воздуха, а другой вход реактивной камеры сгорания соединен с выходом магистрали подачи горючего [2], при этом засасывающий вход эжектора подключен к выходу магистрали подачи абразива, а воспламеняющий вход реактивной камеры сгорания соединен с электровоспламеняющим блоком в виде запальной свечи. После того, как в камере сгорания воспламенится горючая смесь и установится стабильный режим формирования высокоскоростной и высокотемпературной струи, то на выходе эжектора образуется высокоскоростная струя абразивного материала, обладающая большой кинетической энергией.
Недостаток прототипа состоит в его ограниченных функциональных возможностях только очистки поверхности твердого изделия без немедленного последующего нанесения (напыления) покрытия. Очищенная высокоскоростной струей абразива поверхность обладает высокой химической активностью, энергия которой в результате последующей рекомбинации возбужденных атомов поверхностной кристаллической решетки очищаемого изделия нерационально переходит в другие виды энергий, а сама очищенная поверхность быстро покрывается нежелательной окисной пленкой. Другой недостаток прототипа заключается в том, что оперативное напыление защитного покрытия на очищенную поверхность требует немедленного применения напыляющих систем и средств, наличие которых не предусмотрено в аналоге.
Целью полезной модели является повышение качества оцинкования поверхностей и расширение функциональных свойств и области применения за счет предоставления возможности оперативной качественной подготовки поверхности и напыления защитного материала (цинка) на очищенную поверхность.
Сущность полезной модели заключается в том, что, кроме известных и общих отличительных признаков, а именно: магистралей подачи сжатого воздуха, горючего и абразива, реактивной камеры сгорания с воспламеняющим входом и эжектора с засасывающим входом, сопло реактивной камеры сгорания соединено с прямоточном входом эжектора, один вход реактивной камеры сгорания подключен к выходу магистрали подачи сжатого воздуха, а другой вход реактивной камеры сгорания соединен с выходом магистрали подачи горючего, предлагаемая система для термоабразивной очистки и оцинкования поверхностей железнодорожных вагонов содержит плазмоэлектрохимический воспламенитель, магистраль подачи напыляемого материала и управляемый смеситель, один вход которого подключен к выходу магистрали подачи абразива, другой вход управляемого смесителя соединен с выходом магистрали подачи дисперсионного материала, а выход управляемого смесителя подключен к засасывающему входу эжектора.
Новизна полезной модели состоит в том, что предлагаемая система для термоабразивной очистки и оцинкования поверхностей железнодорожных вагонов содержит плазмоэлектрохимический воспламенитель, магистраль подачи напыляемого материала и управляемый смеситель, один вход которого подключен к выходу магистрали подачи абразива, другой вход управляемого смесителя соединен с выходом магистрали подачи напыляемого материала, а выход управляемого смесителя подключен к засасывающему входу эжектора, что обеспечивает повышение топливной экономичности термоабразивной очистки и оцинкования поверхностей и расширение функциональных свойств и области применения за счет предоставления возможности оперативного напыления защитного материала (цинка) на очищенную абразивом поверхность в малогабаритных помещениях, какими являются внутренние помещения железнодорожных вагонов.
Функциональная схема предлагаемой системы для термоабразивной очистки и оцинкования внутренних поверхностей железнодорожных вагонов изображена на чертеже, где обозначено:
1 - источник электрической энергии;
2 - плазмоэлектрохимический воспламенитель;
3 - магистраль подачи сжатого воздуха;
4 - магистраль подачи горючего;
5 - магистраль подачи абразива;
6 - магистраль подачи напыляющего материала (цинка);
7 - реактивная камера сгорания;
8 - пламеннореактивная горелка;
9 - управляемый смеситель;
10 - эжектор.
В исходном положении выход источника электрической энергии 1 соединен с входом плазмоэлектрохимического воспламенителя 2. Выходы магистралей подачи воздуха 3, горючего 4, абразива 5 и напыляющего материала 6 подключены к соответствующим входам реактивной камеры сгорания 7 пламеннореактивной горелки 8 и входам управляемого смесителя 9. Прямоточный и засасывающий входы эжектора 10 соединены с выходами реактивной камеры сгорания 7 и управляемого смесителя 9 соответственно.
Предлагаемая система для термоабразивной очистки и оцинкования внутренних поверхностей железнодорожных вагонов работает следующим образом.
При поступлении в реактивную камеру сгорания 7 пламеннореактивной горелки 8 продуктов с выходов соответствующих магистралей подачи горючего 4 и воздуха 3 включается в работу плазмоэлектрохимический воспламенитель 2, который гарантированно воспламеняет горючую смесь в рабочей полости реактивной камеры сгорания 7. Высокая надежность воспламенения горючей смеси в реактивной камере сгорания 7 достигается за счет способности плазмы осуществлять глубокую деструкцию (разрушение) молекул горючего для его гарантированного воспламенения.
Своевременное воспламенение горючей смеси в рабочей полости реактивной камеры сгорания 7 обеспечивает бесперебойное включение в работу
предлагаемой системы для термоабразивной очистки и оцинкования внутренних поверхностей железнодорожных вагонов, чего не могло быть технически реализовано в прототипе с помощью электровоспламенителя.
После воспламенения горючей смеси в рабочей полости реактивной камеры сгорания 7 и установления ее рабочего режима эжектор 10 засасывает известным образом вначале абразив по принципу работы пульверизатора. Сформированная на выходе эжектора 10 высокоскоростная высокотемпературная струя абразива очищает внутреннюю поверхность железнодорожных вагонов до уровня Sa3.
Переключив, например, вручную, управляемый смеситель 9 с подачи абразива 5 на подачу напыляемого материала 6 на вход пламеннореактивной горелки 8 создается такой режим ее работы, при котором микрочастицы выходной струи эжектора 10 с упомянутым напыляющим материалом будут захватываться высокоактивными возбужденными атомами периферийных молекул прецизионно очищенной абразивом внутренней поверхности железнодорожного вагона.
Высвобожденная химическая энергия возбужденных атомов периферийных молекул прецизионно очищенной внутренней поверхности железнодорожного выгона рациональным образом расходуется на обеспечение гарантированной высокой адгезии нанесенного покрытия. А отсутствие органических вкраплений за счет их разрушения и удаления в высокотемпературном потоке продуктов сгорания гарантирует отсутствие очагов коррозии на поверхности металла.
Техническая возможность оперативно переключать с помощью управляемого смесителя 9 режимы работы заявляемой системы как для термоабразивной очистки, так и для оцинкования внутренних поверхностей малогабаритных помещений железнодорожных вагонов расширяет ее функциональные возможности и область применения.
Промышленная осуществимость предлагаемой полезной модели обосновывается тем, что в ней используются известные в аналоге [1] и прототипе
[2] узлы и блоки по своему прямому функциональному назначению. Заявителем создан опытной образец устройства в 2006 году.
Положительный эффект от применения полезной модели состоит в том, что расширяются функциональные возможности и область применения термоабразивной очистки с последующим напылением цинка на очищенную поверхность за счет оперативного переключения с помощью управляемого смесителя 9 магистралей подачи абразивного и напыляющего материала. А также обеспечение более высокой адгезии покрытия.
Источники информации:
1. Устройство для газопламенного напыления покрытий, заявка №93032765/26 на изобретение, по которой вынесено решение о выдаче патента Российской Федерации, заявитель: Акционерное общество «Полема-Тулачермет», авторы Корнеев Л.И., Каширкин А.А., Вацурин В.В., Чуканов В.Р., Зосимов В.М., Москалев С.С., Копачев В.М., (аналог).
2. Способ термоабразивной очистки поверхностей изделий и устройство для его осуществления, патент РФ №2201329, приоритет 2002 г., (прототип).