БЛОК ПОДАЧИ ТОПЛИВА ДЛЯ ГАЗОСТРУЙНОЙ ГОРЕЛКИ

Предлагаемая полезная модель относится к области повышения качества очистки обрабатываемой поверхности для дальнейшего нанесения на нее различных антикоррозийных и декоративных покрытий. От операции подготовки поверхности и качества ее очистки зависит степень адгезии наносимого на поверхность покрытия и его долговечность.
Данная полезная модель может быть использована в металлургической, металлообрабатывающей и строительной промышленности.
-
Проблема коррозии и защита от нее приобрела в настоящее время огромное значение. Коррозионное воздействие окружающей среды снижает прочность металлоконструкций, провоцирует их разрушение и аварии, приводит к значительным убыткам. Установлено, что  коррозия металлоизделий обходится национальной экономике индустриальных стран примерно в 4% ВВП.
Известны различные устройства для пескоструйной очистки, например по патентам на изобретение РФ №№2360782, 2381889, содержащие корпус, направляющий канал, патрубки для подачи абразива и сжатого воздуха в направляющий канал, выходное сопло (например, типа сопла Лаваля в патенте №2381889 или сопла Лаваля в патенте на полезную модель №118242) со средствами осевого перемещения.
Наиболее близким аналогом является термоабразивная установка ТАУ (ТАУ-100, ТАУ-200), выпускаемая предприятием ООО «ПромАнтикорЗащита» (г.Запорожье). Данные установки предназначены для очистки металлических и неметаллических поверхностей от различных видов загрязнений и коррозии, подготовки поверхностей конструкций под нанесение защитных покрытий, обработки поверхностей старого бетона для соединения с новым. В основу работы установки заложен метод термоабразивной обработки, заключающийся в одновременном термическом и интенсивном ударно-абразивном воздействии на обрабатываемую поверхность двухкомпонентной сверхзвуковой высокотемпературной струей, состоящей из газового потока продуктов сгорания и частиц абразивного материала. Абразивные частицы подаются в поток сверхзвуковой газовой струи, генерируемой аппаратом, ускоряются до сверхзвуковой скорости и вместе с продуктами сгорания бомбардируют обрабатываемую поверхность.
Таким образом, для обеспечения работы вышеперечисленных установок имеются: компрессор - источник сжатого воздуха, толстостенный резервуар с топливом (используется керосин или дизельное топливо) работающий под давлением, соединительные топливные шланги, горелка газоструйная, устройство для поджига топлива (электрическое), резервуар для абразива (речной песок, дробь, корунд и др.), сопло Вентури или Лаваля, комплект резинорукавов.
Недостатком таких устройств является несовершенная система подготовки топлива, а именно:
- воздух, подаваемый в топливную емкость из компрессора для выдавливания топлива, практически всегда содержит технологические примеси, такие как вода и масло, которые неизбежно попадают в топливную емкость, загрязняя топливо, что в свою очередь снижает полноту сгорания топлива и увеличивает степень сажеобразования;
- в момент поджига топливовоздушной смеси происходит повышение давления, как в камере сгорания, так и во всей системе, что приводит к избыточной подаче топлива, и как следствие, к повышенному расходу и неполному сгоранию топлива;
- подача абразивного материала в поток газов перед соплом приводит к износу самого сопла, что в конечном результате приводит к снижению эффективности всей установки в целом;
2
- повышение давления в камере сгорания, после запуска установки, приводит к повышению давления воздуха как во всей системе, так и в топливной емкости до 10 кгс/см;
2
- требуется применение топливных емкостей, работающих при давлении свыше 10 кгс/см, что в свою очередь, требует наличия на их сертификата соответствия ГОСТ Р и разрешения Ростехнадзора.
Совокупность всех перечисленных выше недостатков приводит к нестабильности газодинамических характеристик газового потока по всему тракту газоструйной горелки. При этом, требуются дополнительные затраты на подготовку воздуха и очистку топлива. Кроме этого, в установках подобного типа применяются мощные источники электроэнергии для громоздких систем воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания газоструйной горелки.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка относительно надежной, компактной аппаратуры с мощным и стабильным источником давления топлива, обеспечивающей заданную полноту сгорания топлива в камере сгорания газоструйной горелки без примесей воды и масла. При этом становится возможным применение маломощных устройств поджига топливовоздушной смеси, работающих на маломощных источниках питания.
Решается поставленная задача тем, что в аппарате сверхзвуковой термоабразивной обработки, содержащем компрессор, топливную емкость, контейнер с абразивом, генератор, блок поджига, камеру сгорания, сопло и выходной патрубок, с целью равномерной подачи чистого топлива в камеру сгорания, используется раздельная система подачи топлива и воздуха в камеру сгорания газоструйной горелки. Конструктивно это выполнено в виде тонкостенного топливного бака, топливного насоса, регулировочного клапана и соединительных шлангов. Применение данной системы позволяет добиться равномерной подачи чистого топлива в камеру сгорания, и как следствие, обеспечивает более стабильную работу аппарата сверхзвуковой термоабразивной обработки в целом. Кроме того, снижаются требования к компрессору, устраняется топливная емкость, работающая под давлением, и исключается необходимость в громоздком и дорогостоящем оборудовании для очистки воздуха от примесей, снижается вес всей установки. Становится возможным создание мобильной установки, работающей от автономных источников электропитания малой мощности, что в свою очередь снизит стоимость как самой установки, так и выполняемых с ее помощью работ. Простота в эксплуатации и улучшение газодинамических свойств установки в целом, позволит применять установки сверхзвуковой термоабразивной обработки непосредственно на площадках монтажа и ремонта металлоконструкций, вплоть до полевых условий в отдаленных от промышленных центров районах.
Топливная емкость объемом до 50 литров содержит необходимый запас топлива для работы установки. Конструктивно может быть совмещена с топливным насосом погружного типа. Работает без избыточного давления.
2
Топливный насос представляет собой электрический насос навесного или погружного типа, либо другой насос с механическим приводом, обеспечивающий давление топлива 6 кгс/см.
Регулировочный клапан представляет собой регулятор давления топлива. Принцип действия регулятора достаточно прост. Как только давление в топливной магистрали превышает необходимый уровень, клапан открывается и пропускает излишек топлива обратно в топливный бак. В качестве регулятора давления топлива может быть использован редукционный клапан, предназначенный для поддержания в отводимом от него потоке топлива более низкое давление, чем давление в подводимом потоке. В топливных системах находят применение в основном два типа редукционных клапанов.
Первый тип клапанов обеспечивает установленное соотношение между давлениями на входе и выходе из клапана.
Второй тип редукционного клапана поддерживает постоянное редуцированное давление на выходе независимо от колебания давления в подводимом и отводимом потоках топлива. Такие редукционные клапаны могут быть прямого и непрямого действия.
Поясняется полезная модель следующими чертежами:
Фиг.1 - Схема устройства аппарата сверхзвуковой термоабразивной обработки с раздельной системой подачи топлива и воздуха в камеру сгорания газоструйной горелки.
1 - компрессор; 2 - блок подачи топлива; 3 - контейнер с абразивом; 4 - генератор дугового разряда; 5 - сверхзвуковой газодинамический аппарат; 6 - камера сгорания, совмещенная с запальным устройством; 7 - сопло Лаваля; 8 - инжекционная камера; 9 - выходной патрубок.
Аппарат сверхзвуковой термоабразивной обработки содержит источник сжатого воздуха - компрессор (1), блок подачи топлива (Фиг.2), камеру сгорания (6), генератор дугового разряда (4), запальное устройство, расположенное внутри камеры сгорания, инжекционную камеру (8) с выходным патрубком (9), сопло Лаваля (7), контейнер с абразивом (3).
Фиг.2 - Схема блока подачи топлива для газоструйной горелки.
1 - топливная емкость; 2 - погружной электрический топливный насос; 3 - регулятор давления топлива, 4 - аккумуляторная батарея 12 В.
Работает блок подачи топлива для газоструйной горелки следующим образом: топливо из топливного бака с помощью погружного насоса через регулятор давления топлива поступает в камеру сгорания сверхзвукового газодинамического аппарата. Регулятор давления топлива поддерживает постоянное редуцированное давление топлива на выходе независимо от колебания давления в подводимом потоке воздуха и отводимом потоке газа. Топливо (как правило, это дизельное топливо или керосин), с помощью электродугового разряда воспламеняется в камере сгорания. В газоструйной горелке химическая энергия топлива, практически без потерь, трансформируется в кинетическую и тепловую энергию струи продуктов сгорания, при этом мощность реактивной струи можно регулировать с помощью топливного жиклера на входе форсунки камеры сгорания.