МОБИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ВАКУУМНОЙ ПРОПИТКИ

Настоящая полезная модель относится к области машиностроения, в том числе к изготовлению технологической оснастки, предназначенной для производства деталей трубопроводной арматуры методом литья из металлических сплавов с последующей пропиткой синтетическими смолами с целью герметизации микропористости на их поверхности.
Из существующего уровня техники известен технологический процесс вакуумной пропитки арматурных деталей, изготовленных из отливок, который предполагает применение комплектных установок и технологических линий, состоящих из ряда емкостей, в том числе автоклава для создания вакуума или избыточного давления, баков для промывки, баков для полимеризации при повышенной температуре, баков для антикоррозионной обработки и т.п. При этом обрабатываемые детали доставляются на специализированное пропиточное производство, укладываются в специальные решетчатые корзины и перемещаются из одной емкости в другую при помощи грузоподъемных устройств.
Например, известен «Пропиточный комплекс КПА-1000», разработанный НПФ “Альтех” и предназначенный для пропитки деталей из различных сплавов, изготовленных методом литья или порошковой металлургии с целью обеспечения их газо-гидронепроницаемости.
Известна «Установка для пропитки изделий» по патенту РФ №2048271, содержащая рабочую камеру, вакуумную систему, систему нагнетания и слива пропиточной композиции и магистрали для подсоединения к рабочей камере. Кроме того она снабжена запорно-сигнализирующим устройством, соединяющим верхнюю часть рабочей камеры с вакуумной системой, и запорно-предохранительным устройством, соединяющим нижнюю часть камеры с системой нагнетания и слива.
Основной задачей описанных установок является герметизация микропористости, которая присуща деталям, изготавливаемым из отливок из чугуна, медных сплавов и нержавеющей стали, применяемых, например, в изделиях судовой трубопроводной арматуры. Эта пористость не влияет на механическую прочность и иные структурные параметры изделий, однако не обеспечивает им необходимую герметичность при достижении рабочих параметров давления в трубопроводе.
Недостатком указанных технических решений является невозможность обработки деталей, габариты которых превышают размеры имеющихся технологических емкостей, а также значительные затруднения при помещении в емкости крупногабаритных деталей, которые по своим размерам могут входить в емкости, однако их невозможно расположить в них таким образом, чтобы избежать появления воздушных пузырей и карманов, которые препятствуют равномерной пропитке.
Описаний мобильных установок для вакуумной пропитки, достаточно близких к заявляемому техническому решению по конструкции и назначению, в литературе обнаружить не удалось. Поэтому за прототип выбран «Пропиточный комплекс», описанный в ИТБ “Литье Украины” №3 за 2009 г., и содержащий загрузочный короб, резервуар для пропитки, вакуумный насос, резервуар хранения пропиточной смолы с заливным клапаном, зону отекания или центрифугу, моечный резервуар, резервуар для ополаскивания, резервуар для полимеризации и вакуумную сушилку.
Задачей настоящей полезной модели является создание мобильной установки вакуумной пропитки, для которой габариты деталей, подлежащих пропитке, и их форма не имеют существенного значения.
Указанный технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, состоит в возможности герметизации поверхности крупногабаритных изделий, например, трубопроводной арматуры и осуществлении их пропитки прямо на месте строительства судна или в механическом цеху после обработки изделия.
Этот технический результат достигается в мобильной установке вакуумной пропитки синтетическими смолами отливок крупногабаритных изделий с целью герметизации пористости их поверхности. Заявленная установка содержит загрузочный короб для укладки деталей (изделий), резервуар для пропитки, вакуумный насос, емкость для хранения пропиточного состава (смолы) с заливным клапаном, зону отекания, моечный резервуар и резервуар для полимеризации. При этом загрузочный короб выполнен в виде перфорированного листа, резервуар для пропитки в виде герметичного мешка из высокоэластичной прозрачной пленки с трубчатыми зажимами. Кроме того мешок выполняет также функции моечного резервуара и резервуара для полимеризации, а установка снабжена проточным водонагревателем и циркуляционным насосом, включенными в единый контур с герметичным мешком. Упомянутый мешок оборудован тремя штуцерами, соединяющими его соответствующими трехходовыми кранами с контуром, вакуумным насосом, емкостью для смолы, расположенной ниже уровня герметичного мешка, и через запорный клапан с зоной отекания воды, выполненной в виде дренажа.
В частном случае установка вакуумной пропитки может быть укомплектована (снабжена) ячеистой полимерной сеткой, укладываемой поверх обрабатываемых деталей.
В другом частном случае установка вакуумной пропитки может быть снабжена (укомплектована) фундаментным металлическим листом, служащим для выравнивания нижней части герметичного мешка при его укладке, например, на палубе судна.
В третьем частном случае в установке вакуумной пропитки может быть установлен второй запорный клапан между мешком и емкостью для смолы, служащий для предохранения от пенообразования.
Сущность изобретения поясняется двумя рисунками, на которых изображено: фиг. 1 - «Принципиальная гидравлическая схема мобильной установки пропитки» и фиг. 2 - «Схема обвязки герметичного мешка».
На этих рисунках позициями обозначены:
1 - герметичный мешок; 2 - вакуумный насос; 3 - проточный водонагреватель; 4 - циркуляционный насос; 5 - емкость с пропиточным составом; 6 - мановакуум-метр; 7 - термометры; 8 - обратный клапан; 9 - дренаж; 10 и 11 - запорные клапаны; 12, 13, 14, 15 и 16 - трехходовые краны; 17 - трубчатые зажимы; 18 - штуцеры; 19 - фундаментный лист; 20 - полимерный перфорированный лист; 21 - ячеистая сетка; 22 - изделие; 23 - сепаратор (отделяет смолу от воздуха и предохраняет от засоса смолы в вакуумный насос); 24 - трубка; 25 - C-образная планка
В общем виде заявленная установка работает следующим образом: изделие 22 помещается в герметичный мешок 1 из высокоэластичной пленки, в котором создается необходимая глубина вакуума при помощи вакуумного насоса 2, а затем, после выдержки, подается пропиточная смола, в которой изделие, например, металлическая отливка, выдерживается до заполнения всех пор смолой, которая впоследствии полимеризуется, создавая однородную механическую структуру с материалом изделия. Пропиточная смола при этом может иметь как анаэробную, так и термическую природу полимеризации.
Более детально работа установки происходит следующим образом:
На полу цеха (палубе судна; асфальтовой или бетонной площадке) укладывается фундаментный металлический лист 19, выравнивающий основание герметичного мешка 1. На лист 19 укладывается прозрачный герметичный мешок 1, оборудованный тремя штуцерами 18 и выполненный в виде рукава, габариты которого позволяют поместить в него обрабатываемое изделие 22. Мешок 1 изготавливается, например, из материала Wrightlon 5400 производства фирмы Airtech, имеющего следующие характеристики: максимальное удлинение 375%, прочность при растяжении 48 МПа, максимальная температура 177°C, прозрачный.
Внутрь мешка 1 укладывается полимерный перфорированный лист 20, который распределяет по плоскости нагрузку от обрабатываемого изделия 22 и обеспечивает доступ пропиточного состава к его нижней поверхности. В горловину раскрытого вакуумного мешка 1 вилочным погрузчиком или на транспортной грузоподъемной тележке заводится обрабатываемое изделие 22 и укладывается на перфорированный лист 20. Сверху изделия может укладываться ячеистая полимерная сетка 21, ячейки которой обеспечивают удаление воздуха с поверхности изделия 22. Мешок 1 закрывается с торцов трубчатыми зажимами 17, после чего установка готова к работе.
Следующая операция - «сухой» вакуум, для чего трехходовые краны 12 и 13 устанавливают в положение подключения входа мешка к вакуумному насосу 2, а запорные клапаны 10 и 11 устанавливаются в положение «закрыто». К мешку 1 подключается через один из трех имеющихся в мешке штуцеров 18 вакуумный насос 2 и в мешке 1 создается необходимое по технологии разряжение, степень которого контролируется мановакуумметром 6. Изделие 22 выдерживается определенное время при работающем постоянно насосе 2, в результате чего воздух удаляется из всех его пор. После достижения вакуума порядка минус 0,9 МПа (ориентировочно через 10-15 минут) установка переходит к следующей операции («мокрый вакуум»).
Открывается клапан 11, а кран 14 устанавливается в положение подключения к емкости 5 с пропиточным составом (смолой) и через них в полость герметичного мешка 1 под действием вакуума начинает из емкости 5 поступать смола. В целях исключения пенообразования скорость поступления смолы может регулироваться клапаном 11. Насос 2 при этом продолжает работать. Уровень поступившей смолы в мешке 1 контролируется визуально. После того как уровень смолы превысит высоту обрабатываемого изделия 22 на 10÷15 см клапан 11 закрывается, а насос 2 продолжает поддерживать вакуум в мешке, поэтому смола заполняет все поры в материале изделия 22, из которых был откачан воздух. Эта операция длится порядка 10 минут, после чего насос 2 отключается и краном 12 давление в мешке сравнивается с атмосферным. Далее открывают клапан 11 и кран 14, а оставшийся смола под действием силы тяжести переливается обратно в емкость 5.
Затем следует операция промывки. Для этого краны 14, 15 и 16 устанавливают на подачу промывочной воды, которая заполняет мешок 1, смывая с поверхности изделия 22 остатки смолы. Когда вода покроет все изделие, клапан 10 открывается и промывочная вода из мешка 1 сливается в дренаж 9.
Следующая операция-полимеризация: Клапан 10 закрывается, кран 14 ставится в положение «транзит», клапан 11 открывается, кран 15 переключается на циркуляционный насос 4, кран 16 переключается на водонагреватель 3. Включается водонагреватель 3 и нагреваемая вода заполняет контур и герметичный мешок 1 с изделием 22. Компенсация объемного расширения теплоносителя происходит за счет эластичности мешка, а безопасность обеспечивается предохранительным клапаном (не показан), встроенным в водонагреватель 3.
После того, как уровень воды в мешке 1 превысит высоту изделия 22, кран 16 закрывают, включается циркуляционный насос 4 и вода начинает циркулировать по контуру: насос 4 - обратный клапан 8 - водонагреватель 3 - кран 13 - кран 12 - герметичный мешок 1 - клапан 11 - кран 14 - кран 15 - насос 4. Температура воды контролируется по встроенным двум термометрам 7. При достижении заданной температуры (~92°C) мощность нагревателя 3 уменьшается, а циркуляция воды продолжается еще в течение времени, достаточного для полимеризации (обычно около 20 минут). После окончания цикла полимеризации нагреватель 3 и циркуляционный насос 4 отключают и вода сливается в дренаж через клапан 10, для чего обеспечивается сообщение контура с атмосферой через открытый кран 12.