本實用新型涉及一種物件表面噴砂處理領域,具體是指連續型噴砂機。
背景技術:
噴砂機是射流技術的一項具體應用,多用于船舶、管道、工件和設備的清洗、除垢等方面,一般有氣固二相、液固二相和氣液固三相等噴砂機。在高壓空氣中摻入很細的磨料顆粒,使磨料粒子與高壓空氣進行充分混合后再經噴頭噴出,從而形成具有極高速度的磨料粒子流,這就是氣固二相磨料射流技術。根據供料方式不同,氣固二相磨料射流分為后混合磨料射流和前混合磨料射流兩種,后混合式目前應用較少;前混合是指事先在噴砂機的磨料罐中將磨料與氣體相混合,再將空氣和磨料懸浮混合物加速送至噴槍進行作業,具有射流壓力較低,能量消耗少,磨料獲得的動能大等優點。
而目前的噴砂機一般有單缸和雙缸兩種,單缸噴砂機缸內的磨料濃度較低,即密度較小,缸內儲存的磨料使用完了以后,需停止噴砂,關閉高壓空氣進氣閥,排空缸內殘余氣體,再添加磨料繼續下一個循環,為間斷型噴砂機,噴砂功效較低。間斷型雙缸噴砂機,雖然增加了磨料缸的體積,延長了噴砂時間,但本質上仍是間斷型的,與單缸噴砂機缺點基本相同。2008年第6期《造船技術》“常用噴丸(砂)機的控制及其性能”介紹了目前較先進的連續型雙缸噴砂機,噴砂機缸分上、下兩倉,加料口和上、下兩倉通過封堵閥門調節氣壓,實現連續加料和噴砂,但當下倉空倉無磨料時,在上倉對下倉間歇式集中加料過程中,下落高濃度磨料與高壓空氣的混合作用時間較短,下倉中空氣和磨料混合物的濃度均勻性不夠即空氣和磨料懸浮混合物均勻性較差,以致噴槍噴頭噴出的空氣和磨料混合物連續性和均勻性欠佳,容易堵塞噴槍噴頭,影響了噴砂質量和功效。
技術實現要素:
本實用新型所要解決的技術問題在于克服現有技術的缺陷而提供一種構造簡單、使用方便、安全可靠、效益顯著的連續型噴砂機。
本實用新型的技術問題通過以下技術方案實現:
一種連續型噴砂機,包括空壓機、磨料罐、增壓泵和噴槍,所述的噴砂機還包括儲料罐;所述的磨料罐和儲料罐頂部均設有加料口;所述的空壓機具有兩個頂部輸氣口和一個底部輸氣口;所述增壓泵頂部的進氣口與空壓機的其中一個頂部輸氣口之間設有互相連通的第一氣體管道,增壓泵頂部的輸氣口與儲料罐頂部的進氣口之間設有互相連通的第二氣體管道;所述空壓機的另一個頂部輸氣口與磨料罐頂部的進氣口之間設有互相連通的第三氣體管道,磨料罐底部設有連接噴槍的送料管,噴槍末端設有噴頭;所述空壓機的底部輸氣口與噴槍之間設有互相連通的送氣管;所述的磨料罐與儲料罐的中部之間設有互相連通的連接料管,儲料罐內的氣體壓強大于磨料罐內的氣體壓強,并在磨料罐和儲料罐內均形成空氣和磨料懸浮混合物;所述的儲料罐底部設有預留噴槍接管。
所述的第一氣體管道、第二氣體管道、第三氣體管道、送料管、送氣管、連接料管和預留噴槍接管上均設有控制管道啟閉的電磁控制閥。
所述的磨料罐和儲料罐的頂部均設有排氣閥。
所述的空壓機、磨料罐、儲料罐、增壓泵和噴槍上均設有檢測元件、密度儀,所述的檢測元件、密度儀、電磁控制閥與外接的計算機共同組成噴砂機的智能檢測控制系統。
所述的空壓機、磨料罐、儲料罐和增壓泵底部均設有帶鎖移動輪。
所述的磨料為硬質顆粒,如銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海南砂等,粒度為5~220目,根據工件表面清理物的特性選用。
所述噴槍的噴頭將磨料罐內的空氣和磨料懸浮混合物的氣動流體壓力能轉換為速度動能,并使氣流攜帶磨料顆粒形成高壓噴砂噴射至工件表面,清除清理物。
與現有技術相比,本實用新型主要設計了一款由空壓機、磨料罐、儲料罐、增壓泵和噴槍等構成的噴砂機,將上述部件通過管道相連即可形成連續噴砂工作,這種連續型噴砂機適用于體量較大的工件表面清理物的清除,如公路、城鎮隧道的舊涂層清除,實現連續噴砂清除舊涂層作業;如將噴砂機的磨料罐和儲料罐內的磨料換成涂料,并相應調節各部件尺寸和有關參數,便能作為噴涂機連續噴涂作業,這種噴砂機能夠減少停機誤工,提高功效,還具有構造簡單、使用方便、安全可靠、效益顯著等優點。
附圖說明
圖1為連續型噴砂機的結構示意圖。
具體實施方式
下面將按上述附圖對本實用新型實施例再作詳細說明。
如圖1所示,1.空壓機、11.頂部輸氣口、12.底部輸氣口、13.帶鎖移動輪、2.磨料罐、21.進氣口、22.加料口、23.排氣閥、24.密度儀、25.送料管、26.磨料、3.儲料罐、31.預留噴槍接管、32.連接料管、4.增壓泵、41.輸氣口、5.第一氣體管道、6.第二氣體管道、7.第三氣體管道、8.送氣管、9.噴槍、91.噴頭、92.高壓噴砂、93.清理物、10.電磁控制閥。
連續型噴砂機,可廣泛適用于公路、城鎮隧道的舊涂層清除,也可作為噴涂機進行連續噴涂作業,其中的噴砂機結構主要是由空壓機1、磨料罐2、儲料罐3、增壓泵4和噴槍9等構成。
所述的空壓機1為產生高壓壓縮空氣的機械,主要作為噴砂機的動力源,底部安裝帶鎖移動輪13,可用于調節、固定空壓機1的工作位置,在空壓機1的頂部設有兩個分別位于左、右兩側的頂部輸氣口11和一個設置在空壓機底部右側的底部輸氣口12。
所述的增壓泵4又稱氣體增壓閥,是利用大面積活塞端的低壓氣體驅動而產生小面積活塞端的高壓流體,能達到增大儲料罐3內壓強的作用,增壓泵4為無級調節增壓;所述的增壓泵4底部安裝帶鎖移動輪13,可用于調節、固定增壓泵4的工作位置,增壓泵4的頂部設有進氣口21和輸氣口41,且進氣口通過第一氣體管道5與空壓機1左側的頂部輸氣口11相連通,該第一氣體管道5上設有電磁控制閥10。
所述的磨料罐2為前混合型結構,其底部安裝帶鎖移動輪13,可用于調節、固定磨料罐2的工作位置,在磨料罐2頂部設置加料口22,加入磨料26時開啟,噴砂工作時密封;磨料罐2頂部左側設有進氣口21,可通過第三氣體管道7與空壓機1右側的頂部輸氣口11相連通,從而將磨料罐2內的磨料26和氣體相混合以形成均勻的空氣和磨料懸浮混合物,磨料罐2底部、即罐底設有送料管25與噴槍9連接,該噴槍末端設有噴頭91,第三氣體管道7和送料管25上均設有電磁控制閥10,在磨料罐2內壓強與噴槍9噴頭91外大氣壓強差作用下,即可將空氣和磨料懸浮混合物加速并送至噴頭91進行噴砂作業,清除清理物93;所述的磨料罐2頂部右側設有排氣閥23,待磨料罐2內磨料耗盡時,同時關閉空壓機1與磨料罐2之間的第三氣體管道7上的電磁控制閥10、磨料罐2與噴槍9之間的送料管25上的電磁控制閥10,再開啟排氣閥23排凈磨料罐2內的壓力空氣,并打開磨料罐加料口22添加磨料26,按此循環即可作下一輪噴砂作業,當磨料罐2加料時,必須停止噴砂,其噴砂作業是間斷的。
所述的磨料26為銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海南砂等硬質顆粒,視清理物93的特性和清潔等級選擇磨料顆粒的硬度和粒度,常用粒度大多在5~220目。
所述的儲料罐3底部安裝帶鎖移動輪13,可用于調節、固定儲料罐的工作位置,頂部設加料口22,加入磨料26時開啟,噴砂機工作時密封;儲料罐3頂部左側設有進氣口21,通過第二氣體管道6與增壓泵4頂部的輸氣口41相連通,從而將儲料罐3內的磨料和氣體相混合以形成均勻的空氣和磨料懸浮混合物;儲料罐3與磨料罐2的中部之間還設有連接料管32作互相連通,由于儲料罐3通過第二氣體管道6與增壓泵4相連通,磨料罐2通過第三氣體管道7與空壓機1相連通,且增壓泵4輸出的壓強大于空壓機1輸出的壓強,故能使儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物壓強大于磨料罐2內的壓強,在這個壓強差作用下,儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物就能連續流至磨料罐2內,以補充噴砂機噴砂作業時磨料罐內損耗的磨料。
所述的第二氣體管道6和連接料管32上均設有電磁控制閥10;所述的儲料罐3頂部右側設有排氣閥23,待儲料罐3內磨料耗盡時,同時關閉增壓泵4與儲料罐3之間的第二氣體管道6上的電磁控制閥10、儲料罐3與磨料罐2之間的連接料管32上的電磁控制閥10,再開啟排氣閥23排凈儲料罐3內的壓力空氣,并打開儲料罐加料口22添加磨料,按此循環即可作下一輪補充噴砂機磨料作業,這里與上述磨料罐2內的工作狀況不同,在儲料罐3加料時,磨料罐2內的磨料26并沒有耗盡而仍在繼續進行噴砂作業;儲料罐3加料的時間長短由儲料罐容積和壓強、儲料罐3內磨料26的濃度確定,一般地,儲料罐3容積、儲料罐內磨料26的濃度均大于磨料罐2的容積、磨料罐的磨料26濃度;儲料罐3底部、即罐底設有預留噴槍接管31,需要時儲料罐3也可單獨連接噴槍9而作為噴砂機使用。
所述的噴槍9采用送氣管8連接空壓機1的底部輸氣口12、送料管25連接磨料罐2底部,在送氣管8上也設有電磁控制閥10,噴槍9末端為噴頭91,噴頭可將磨料罐2內的空氣和磨料懸浮混合物的氣動流體壓力能轉換為速度動能,并使氣流攜帶磨料顆粒形成高壓噴砂92噴射至工件表面,清除清理物93,該清理物為需要噴砂機清除的工件表面雜物等。
所述的智能檢測系統是由安裝在空壓機1、磨料罐2、儲料罐3、增壓泵4和噴槍9上的檢測元件、密度儀24,安裝在第一氣體管道5、第二氣體管道6、第三氣體管道7、送氣管8、送料管25和連接料管32上的電磁控制閥10、及外接的計算機共同組成,可分別檢測空壓機1壓強、磨料罐2內的空氣和磨料懸浮混合物壓強和磨料26的濃度、儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物壓強和磨料26的濃度、增壓泵4的壓強及噴槍9的噴射濃度和噴射速度;根據檢測元件和密度儀的檢測數據,由計算機統一控制,再通過電磁控制閥10實現噴砂作業的自動控制;所述的電磁控制閥10能根據磨料罐2、儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物壓強、磨料26的濃度,而進行無級開合,開合的程度、即噴砂流量大小由計算機自動控制,有效提高噴砂流量和噴射的穩定性、及工件清理物的清除質量。
根據氣力運動原理和牛頓第二定律,儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物通過連接料管連續流動至磨料罐,并與磨料罐2內的空氣和磨料懸浮混合物通過噴槍9的噴頭91高速噴出時,根據氣力運送理論和質量守恒定律,該磨料罐2和儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物的濃度需滿足如下積分方程組:
公式一、
式中
——磨料罐2內磨料26在時間為時的濃度,即磨料罐內磨料的體積占磨料罐容積的比值, ;
——儲料罐3內磨料26在時間為時的濃度,即儲料罐內磨料的體積占儲料罐容積的比值, ;
——磨料26的視密度,;
——磨料罐2內的空氣和磨料懸浮混合物在時間為時的視密度,為時間的函數,;
——儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物在時間為時的視密度,為時間的函數,;
——磨料罐2內的空氣和磨料懸浮混合物的初始即時視密度,;
——儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物的初始即時視密度,;
——噴槍9的噴頭91噴射的空氣和磨料懸浮混合物的視密度,設定在連續噴砂期間保持均勻不變,根據工件清理物93的特性由試驗確定,;
——磨料罐2的容積,;
——儲料罐3的容積,;
——磨料罐2內的空氣和磨料懸浮混合物的壓強,;
——儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物的壓強,;
——儲料罐3與磨料罐2之間連接料管32的長度,;
——儲料罐3與磨料罐2之間連接料管32的內直徑,;
——噴槍9的噴頭91有效內直徑,;
——儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物連續流動至磨料罐的連接料管32末端處的速度,;
——噴槍9的噴頭91處空氣和磨料懸浮混合物的噴射速度,設定在連續噴砂期間保持均勻不變,根據工件清理物93的特性由試驗確定,;
——儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物連續流至磨料罐連接料管的速度摩阻損失折減系數,根據連接料管32的特性由試驗確定,;
公式二、
在公式一中,磨料罐2內的空氣和磨料懸浮混合物的濃度等于零即磨料罐2內的磨料耗盡時所需的時間、儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物的濃度等于零即儲料罐3內的磨料26耗盡時所需的時間分別為
式中
——磨料罐2內的空氣和磨料懸浮混合物的濃度等于零即磨料罐2和儲料罐3內的磨料26全部耗盡時所需的時間,,由公式二的一元三次方程求出;
——儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物的濃度等于零即儲料罐3內的磨料26耗盡時所需的時間,;
——磨料罐2和儲料罐3內的磨料26全部耗盡時所需的時間-儲料罐3內的磨料26耗盡時所需的時間-儲料罐排氣等時間,;
——儲料罐排氣等時間,,包括關閉和開啟儲料罐排氣閥23、關閉和開啟相關管道電磁控制閥10、關閉和啟動增壓泵4、關閉和開啟連接料管32上的電磁控制閥10等儲料罐3再次裝入磨料26的所有相關操作的時間,在時間內儲料罐3加磨料26完成,才能保證噴砂機連續作業,即按所需的時間確定儲料罐3的容積和儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物的初始即時視密度;
——噴砂機連續工作時間,;
——儲料罐3加磨料26次數;
其余符號意義見公式一;
以上計算公式作為初步設計連續型噴砂機的結構參數時使用,精確的設計參數需要通過試驗確定,噴槍9的噴頭91外界大氣壓強為。
所述的連續型噴砂機操作方法包括如下步驟:
步驟一、設計、制作連續型噴砂機部件并組裝:
①根據噴砂機的工作對象設計擬定噴砂機部件尺寸和所需原材料;
②按照公式一、公式二復核計算各部件參數,直至滿足要求;
③制作和組裝連續型噴砂機部件,并檢驗合格;
④通過試驗,最終確定連續型噴砂機的各部件尺寸和有關參數;
步驟二、磨料罐和儲料罐內裝入磨料:
①關閉所有管道上的電磁控制閥10;
②打開磨料罐2的加料口22裝入磨料26,磨料濃度為10~30%,裝料完畢后關閉磨料罐的加料口;
③打開儲料罐3的加料口22裝入磨料26,磨料濃度為30~50%,裝料完畢后關閉儲料罐的加料口;
步驟三、啟動空壓機和增壓泵:
①啟動空壓機1,壓強為600~700,開啟磨料罐2與空壓機1之間的第三氣體管道7上的電磁控制閥10,使磨料罐內的磨料和高壓氣體混合成空氣和磨料懸浮混合物;
②啟動增壓泵4,壓強為800~1000,開啟增壓泵4與空壓機1之間的第一氣體管道5上的電磁控制閥10,開啟增壓泵4與儲料罐3之間的第二氣體管道6上的電磁控制閥10,使儲料罐3內的磨料和高壓氣體混合成空氣和磨料懸浮混合物;
③開啟儲料罐3與磨料罐2之間的連接料管32上的電磁控制閥10,使儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物流至磨料罐內;
步驟四、清除清理物:
①開啟空壓機1與噴槍9之間的送氣管8上的電磁控制閥10、磨料罐3與噴槍9之間的送料管25上的電磁控制閥10;
②操作噴槍9清除清理物93;
步驟五、儲料罐再次裝入磨料:
①計算機顯示儲料罐3內的磨料26濃度為零時,關閉第一氣體管道5、第二氣體管道6上的電磁控制閥10,關閉連接料管32上的電磁控制閥10,關閉增壓泵4;
②開啟儲料罐3上的排氣閥23,排空儲料罐3內高壓空氣;
③打開儲料罐3的加料口22裝入磨料26,磨料濃度為30~50%,裝料完畢后關閉儲料罐3的加料口22;
④啟動增壓泵4,壓強為800~1000,開啟第一氣體管道5、第二氣體管道6上的電磁控制閥10,使儲料罐3內的磨料26和高壓氣體混合成空氣和磨料懸浮混合物;
⑤開啟連接料管32上的電磁控制閥10,使儲料罐3內的空氣和磨料懸浮混合物流至磨料罐內;
按此循環,直至工件清理物93清除完成,在噴砂機連續工作的全過程中,智能檢測控制系統由計算機自動控制。
本實用新型所述實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外還應理解,在閱讀了本實用新型講授的內容之后,本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改,這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍內。