Установка для приготовления двухкомпонентных составов в виде реверсивного поршневого насоса

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к устройствам для приготовления и нанесения двухкомпонентных составов и может быть использована при создании оборудования для приготовления двухкомпонентных силиконовых, полиэфирных и иных составов, а также при создании оборудования для LCM и RTM процессов, приготовления и нанесения двухкомпонентных красок, клеев и прочих материалов, преимущественно с высокой вязкостью.
В настоящее время известно значительное количество устройств для приготовления двухкомпонентных составов.
Например, известна установка, для приготовления двухкомпонентного клея, которая содержит раму, резервуары для клеевых материалов, дозирующую систему, смеситель, систему нанесения клея, трубку для нанесения клея и систему промывки.
Дозирующая система выполнена в виде двух сдвоенных поршневых насосов с клапанным распределением и управляемыми линейными приводами. Каждый сдвоенный поршневой насос выполнен в виде двух поршневых цилиндров, в которых поршневые полости соединены с клапанными распределителями, а штоковые полости соединены с системой промывки (см. патент RU 2503536 по кл. B27G 11/00, 2012 г.).
В известном устройстве для обеспечения непрерывной и равномерной подачи смешиваемых компонентов используется два сдвоенных поршневых насоса, работающих попеременно, такая конструкция значительно удорожает и усложняет устройство.
Частично указанная проблема решена в другом известном устройстве - установке напорного двухкомпонентного дозирования для приготовления полимерных композитных покрытий с реверсивным пневмоприводом или гидроприводом вытеснителей насосных компонентных гидроблоков, емкостями для дозируемых компонентов, устройством управления соотношения расходов компонентов (см. патент RU 2342202 по кл. В05В 7/26, 2006 г.).
Известная установка отличается тем, что реверсивный привод выполнен горизонтальным с выходящими по его оси в обе стороны штоками, каждый из которых кинематически связан с вытеснителем только одного из двух компонентных гидроблоков, оба гидроблока снабжены вытеснителями дифференциального типа с возможностью подачи компонентов к смесителю в равных объемах при движении штоков привода как в одну, так и другую стороны.
В известном устройстве за счет использования реверсивного привода обеспечивается возможность непрерывной и равномерной подачи компонентов одним поршневым насосом, однако, горизонтальное исполнение привода с размещением гидроблоков с обеих сторон значительно увеличивает габаритные размеры и массу установки, и ее стоимость, снижает удобство эксплуатации.
Использование проходных штоков в вытеснителях и приводе приводит к снижению производительности установки отнесенной к диаметру вытеснителя и привода или к массе установки, что так же повышает массу и стоимость установки.
Задачами, решаемыми предлагаемой полезной моделью, являются: упрощение конструкции, снижение себестоимости изготовления и затрат при работе устройства, повышение удобства эксплуатации устройства с сохранением высокого качества смешивания компонентов.
Технический результат в предлагаемой полезной модели достигается за счет создания установки для приготовления двухкомпонентных составов в виде реверсивного поршневого насоса, содержащего насосные цилиндры с поршнями для компонентов, обратные клапаны для всасывания и нагнетания компонентов, приводной цилиндр с поршнем и регулятором скорости движения поршня, в которой реверсивный поршневой насос скомпонован по Y-образной оппозитной схеме, так что насосные цилиндры расположены с одной стороны, поршни насоса жестко связаны между собой, при этом одновременно выполняются соотношения:
п
a
b
п
a
b
ш
ша
шb
ш
ша
шb
S больше 1,2×(S+S); S меньше 3,5×(S+S); S больше 1,2×(S+S); S меньше 3,5×(S+S),
a
где S - площадь поршня насосного цилиндра для компонента А,
b
S - площадь поршня насосного цилиндра для компонента Б,
ша
S - площадь поршня насосного цилиндра для компонента А со стороны крепления штока,
шb
п
S - площадь поршня насосного цилиндра для компонента Б со стороны крепления штока, S - площадь поршня приводного цилиндра,
ш
S - площадь поршня приводного цилиндра со стороны крепления штока.
При этом абсолютные значения площадей поршней насосных и приводного цилиндров выбираются в зависимости от необходимого расхода компонентов, их вязкости и особенностей конструкции установки. Установка, выполненная по предлагаемой полезной модели, может быть оснащена, как аналоговой системой управления, например, пневматической, так и системой ЧПУ.
При использовании заявляемого устройства достигается технический результат за счет того, что реверсивный поршневой насос скомпонован по Y-образной оппозитной схеме, так что насосные цилиндры А и Б расположены с одной стороны, что уменьшает габаритные размеры установки, как минимум на величину равную сумме длины и хода насосного цилиндра, снижает ее массу и себестоимость.
a
b
п
a
b
ша
шb
ш
ша
шb
Выполнение соотношений: 1,2×(S+S)<S<3,5×(S+S) и 1,2×(S+S)<S<3,5×(S+S) позволяет обеспечить равный массовый расход компонентов при движении приводного цилиндра, как в одну, так и другую сторону, вне зависимости от того выполняется подача компонента поршневой или штоковой полостью насосного цилиндра, за счет пропорционально изменения усилия создаваемого приводным цилиндром, и обеспечения одинакового давления на выходе из насосных цилиндров, что обеспечивает повышение производительности установки отнесенной к диаметру вытеснителя и привода или к массе установки, по сравнению с установкой в которой обе полости имеют шток.
п
ш
a
ша
b
шb
Дополнительно к приведенным выше соотношениям для достижения целей полезной модели может выполняться также соотношение: S/S=(0,9…1,1) × S/S=(0,9…1,1) × S/S.
Исполнение предлагаемого устройства, отличающееся тем, что в качестве приводного цилиндра используется пневмоцилиндр, позволяет использовать сжатый воздух в качестве источника энергии и выполнить установку без необходимости подключения ее к электросети, что повышает удобство эксплуатации.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется нижеследующим описанием и рисунком на фиг. 1, где изображен общий вид установки для приготовления двухкомпонентных составов.
Установка для приготовления двухкомпонентных составов, в виде реверсивного поршневого насоса содержит насосные цилиндры 1 и 2 с поршнями для компонентов, обратные клапаны 3 для всасывания и нагнетания компонентов, приводной цилиндр 4 с поршнем и регулятором скорости движения поршня 5. При этом реверсивный поршневой насос скомпонован по Y-образной оппозитной схеме, так что насосные цилиндры расположены с одной стороны, а поршни насоса жестко связаны между собой. В крайних положениях реверсивного поршневого насоса могут быть установлены концевые выключатели 6, автоматически изменяющие направление движения приводного цилиндра при достижении им крайних положений.
a
b
п
a
b
ша
шb
ш
ша
шb
Установка для приготовления двухкомпонентных составов работает следующим образом: компоненты А и Б из баков или любой другой тары подаются по линиям всасывания через обратные клапана 3 в поршневые или штоковые полости насосных цилиндров 1 и 2 и далее по линиям нагнетания компонентов через обратные клапаны 3 подаются к смесителю, распыляющему пистолету, или любому другому устройству для дальнейшего использования смеси. Поршни насосных цилиндров 1 и 2 приводятся в движение приводным цилиндром 4, а выполнение соотношений 1,2×(S+S)<S<3,5×(S+S) и 1,2×(S+S)<S<3,5×(S+S) обеспечивает с достаточной точностью равные массовые расходы компонентов при их подаче, как поршневой, так и штоковой полостью насосных цилиндров, за счет пропорционально изменения усилия создаваемого приводным цилиндром, и обеспечения одинакового давления на выходе из насосных цилиндров.
Работоспособность установки была проверена на машине СМ-2, предназначенной для приготовления двухкомпонентного состава на основе силикона.
Машина СМ-2 была выполнена со следующими параметрами цилиндров:
a
2
S=0,0019625 м - площадь поршня насосного цилиндра для компонента А, при этом диаметр поршня насосного цилиндра для компонента А составил 0,05 м;
b
2
S=0,0019625 м - площадь поршня насосного цилиндра для компонента Б, при этом диаметр поршня насосного цилиндра для компонента Б составил 0,05 м;
ша
шb
2
S=S=0,0016485 м - площади поршней насосных цилиндров для компонентов А и Б со стороны крепления штока, при этом диаметры штоков насосных цилиндров А и Б равны 0,02 м;
п
2
S=0,00785 м - площадь поршня приводного цилиндра, при этом диаметр поршня приводного цилиндра составил 0,1 м;
ш
2
S=0,00736 м - площадь поршня приводного цилиндра со стороны крепления штока, при этом диаметр штока приводного цилиндра составил 0,025 м.
Такие геометрические параметры цилиндров обеспечивают выполнение соотношений:
a
b
п
a
b
ша
шb
ш
ша
шb
п
ш
a
ша
b
шb
1,2×(S+S)<S<3,5×(S+S) и 1,2×(S+S)<S<3,5×(S+S) и S/S=(0,9…1,1) × S/S=(0,9…1,1) × S/S.
Исполнение установки с геометрическими параметрами, обеспечивающими выполнение вышеуказанных соотношений гарантирует также работоспособность цилиндров, исключает возможность перекосов и заклинивания поршней, обеспечивает длительную эксплуатацию без поломок и ремонтов, что повышает качество установки и снижает затраты при ее эксплуатации.
Предлагаемая установка может использоваться для приготовления двухкомпонентных силиконовых составов, при изготовлении многоразовых вакуумных мешков для вакуумной инфузии, напылении силикона, заполнении силиконом корпусов и прочих процессах, установка может использоваться для приготовления двухкомпонентных полиэфирных и иных составов, применяемых при изготовлении композиционных материалов, например из стеклопластика или углепластика, а также при создании оборудования для LCM и RTM процессов, приготовления и нанесения двухкомпонентных красок, клеев и прочих материалов, преимущественно с высокой вязкостью.
Таким образом, в заявленном устройстве сохранена возможность подачи компонентов с равным массовым расходом при использовании реверсивного поршневого насоса, при этом существенно снижены габариты и масса устройства и его себестоимость.
Работоспособность предлагаемой установки для смешивания и нанесения двухкомпонентных составов подтверждена испытанием машины СМ-2. При испытаниях в качестве компонентов использовался силикон.
Предлагаемое устройство удобно в техническом обслуживании и эксплуатации.