本实用新型涉及一种物件表面喷砂处理领域,具体是指连续型喷砂机。
背景技术:
喷砂机是射流技术的一项具体应用,多用于船舶、管道、工件和设备的清洗、除垢等方面,一般有气固二相、液固二相和气液固三相等喷砂机。在高压空气中掺入很细的磨料颗粒,使磨料粒子与高压空气进行充分混合后再经喷头喷出,从而形成具有极高速度的磨料粒子流,这就是气固二相磨料射流技术。根据供料方式不同,气固二相磨料射流分为后混合磨料射流和前混合磨料射流两种,后混合式目前应用较少;前混合是指事先在喷砂机的磨料罐中将磨料与气体相混合,再将空气和磨料悬浮混合物加速送至喷枪进行作业,具有射流压力较低,能量消耗少,磨料获得的动能大等优点。
而目前的喷砂机一般有单缸和双缸两种,单缸喷砂机缸内的磨料浓度较低,即密度较小,缸内储存的磨料使用完了以后,需停止喷砂,关闭高压空气进气阀,排空缸内残余气体,再添加磨料继续下一个循环,为间断型喷砂机,喷砂功效较低。间断型双缸喷砂机,虽然增加了磨料缸的体积,延长了喷砂时间,但本质上仍是间断型的,与单缸喷砂机缺点基本相同。2008年第6期《造船技术》“常用喷丸(砂)机的控制及其性能”介绍了目前较先进的连续型双缸喷砂机,喷砂机缸分上、下两仓,加料口和上、下两仓通过封堵阀门调节气压,实现连续加料和喷砂,但当下仓空仓无磨料时,在上仓对下仓间歇式集中加料过程中,下落高浓度磨料与高压空气的混合作用时间较短,下仓中空气和磨料混合物的浓度均匀性不够即空气和磨料悬浮混合物均匀性较差,以致喷枪喷头喷出的空气和磨料混合物连续性和均匀性欠佳,容易堵塞喷枪喷头,影响了喷砂质量和功效。
技术实现要素:
本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、使用方便、安全可靠、效益显著的连续型喷砂机。
本实用新型的技术问题通过以下技术方案实现:
一种连续型喷砂机,包括空压机、磨料罐、增压泵和喷枪,所述的喷砂机还包括储料罐;所述的磨料罐和储料罐顶部均设有加料口;所述的空压机具有两个顶部输气口和一个底部输气口;所述增压泵顶部的进气口与空压机的其中一个顶部输气口之间设有互相连通的第一气体管道,增压泵顶部的输气口与储料罐顶部的进气口之间设有互相连通的第二气体管道;所述空压机的另一个顶部输气口与磨料罐顶部的进气口之间设有互相连通的第三气体管道,磨料罐底部设有连接喷枪的送料管,喷枪末端设有喷头;所述空压机的底部输气口与喷枪之间设有互相连通的送气管;所述的磨料罐与储料罐的中部之间设有互相连通的连接料管,储料罐内的气体压强大于磨料罐内的气体压强,并在磨料罐和储料罐内均形成空气和磨料悬浮混合物;所述的储料罐底部设有预留喷枪接管。
所述的第一气体管道、第二气体管道、第三气体管道、送料管、送气管、连接料管和预留喷枪接管上均设有控制管道启闭的电磁控制阀。
所述的磨料罐和储料罐的顶部均设有排气阀。
所述的空压机、磨料罐、储料罐、增压泵和喷枪上均设有检测元件、密度仪,所述的检测元件、密度仪、电磁控制阀与外接的计算机共同组成喷砂机的智能检测控制系统。
所述的空压机、磨料罐、储料罐和增压泵底部均设有带锁移动轮。
所述的磨料为硬质颗粒,如铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海南砂等,粒度为5~220目,根据工件表面清理物的特性选用。
所述喷枪的喷头将磨料罐内的空气和磨料悬浮混合物的气动流体压力能转换为速度动能,并使气流携带磨料颗粒形成高压喷砂喷射至工件表面,清除清理物。
与现有技术相比,本实用新型主要设计了一款由空压机、磨料罐、储料罐、增压泵和喷枪等构成的喷砂机,将上述部件通过管道相连即可形成连续喷砂工作,这种连续型喷砂机适用于体量较大的工件表面清理物的清除,如公路、城镇隧道的旧涂层清除,实现连续喷砂清除旧涂层作业;如将喷砂机的磨料罐和储料罐内的磨料换成涂料,并相应调节各部件尺寸和有关参数,便能作为喷涂机连续喷涂作业,这种喷砂机能够减少停机误工,提高功效,还具有构造简单、使用方便、安全可靠、效益显著等优点。
附图说明
图1为连续型喷砂机的结构示意图。
具体实施方式
下面将按上述附图对本实用新型实施例再作详细说明。
如图1所示,1.空压机、11.顶部输气口、12.底部输气口、13.带锁移动轮、2.磨料罐、21.进气口、22.加料口、23.排气阀、24.密度仪、25.送料管、26.磨料、3.储料罐、31.预留喷枪接管、32.连接料管、4.增压泵、41.输气口、5.第一气体管道、6.第二气体管道、7.第三气体管道、8.送气管、9.喷枪、91.喷头、92.高压喷砂、93.清理物、10.电磁控制阀。
连续型喷砂机,可广泛适用于公路、城镇隧道的旧涂层清除,也可作为喷涂机进行连续喷涂作业,其中的喷砂机结构主要是由空压机1、磨料罐2、储料罐3、增压泵4和喷枪9等构成。
所述的空压机1为产生高压压缩空气的机械,主要作为喷砂机的动力源,底部安装带锁移动轮13,可用于调节、固定空压机1的工作位置,在空压机1的顶部设有两个分别位于左、右两侧的顶部输气口11和一个设置在空压机底部右侧的底部输气口12。
所述的增压泵4又称气体增压阀,是利用大面积活塞端的低压气体驱动而产生小面积活塞端的高压流体,能达到增大储料罐3内压强的作用,增压泵4为无级调节增压;所述的增压泵4底部安装带锁移动轮13,可用于调节、固定增压泵4的工作位置,增压泵4的顶部设有进气口21和输气口41,且进气口通过第一气体管道5与空压机1左侧的顶部输气口11相连通,该第一气体管道5上设有电磁控制阀10。
所述的磨料罐2为前混合型结构,其底部安装带锁移动轮13,可用于调节、固定磨料罐2的工作位置,在磨料罐2顶部设置加料口22,加入磨料26时开启,喷砂工作时密封;磨料罐2顶部左侧设有进气口21,可通过第三气体管道7与空压机1右侧的顶部输气口11相连通,从而将磨料罐2内的磨料26和气体相混合以形成均匀的空气和磨料悬浮混合物,磨料罐2底部、即罐底设有送料管25与喷枪9连接,该喷枪末端设有喷头91,第三气体管道7和送料管25上均设有电磁控制阀10,在磨料罐2内压强与喷枪9喷头91外大气压强差作用下,即可将空气和磨料悬浮混合物加速并送至喷头91进行喷砂作业,清除清理物93;所述的磨料罐2顶部右侧设有排气阀23,待磨料罐2内磨料耗尽时,同时关闭空压机1与磨料罐2之间的第三气体管道7上的电磁控制阀10、磨料罐2与喷枪9之间的送料管25上的电磁控制阀10,再开启排气阀23排净磨料罐2内的压力空气,并打开磨料罐加料口22添加磨料26,按此循环即可作下一轮喷砂作业,当磨料罐2加料时,必须停止喷砂,其喷砂作业是间断的。
所述的磨料26为铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海南砂等硬质颗粒,视清理物93的特性和清洁等级选择磨料颗粒的硬度和粒度,常用粒度大多在5~220目。
所述的储料罐3底部安装带锁移动轮13,可用于调节、固定储料罐的工作位置,顶部设加料口22,加入磨料26时开启,喷砂机工作时密封;储料罐3顶部左侧设有进气口21,通过第二气体管道6与增压泵4顶部的输气口41相连通,从而将储料罐3内的磨料和气体相混合以形成均匀的空气和磨料悬浮混合物;储料罐3与磨料罐2的中部之间还设有连接料管32作互相连通,由于储料罐3通过第二气体管道6与增压泵4相连通,磨料罐2通过第三气体管道7与空压机1相连通,且增压泵4输出的压强大于空压机1输出的压强,故能使储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物压强大于磨料罐2内的压强,在这个压强差作用下,储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物就能连续流至磨料罐2内,以补充喷砂机喷砂作业时磨料罐内损耗的磨料。
所述的第二气体管道6和连接料管32上均设有电磁控制阀10;所述的储料罐3顶部右侧设有排气阀23,待储料罐3内磨料耗尽时,同时关闭增压泵4与储料罐3之间的第二气体管道6上的电磁控制阀10、储料罐3与磨料罐2之间的连接料管32上的电磁控制阀10,再开启排气阀23排净储料罐3内的压力空气,并打开储料罐加料口22添加磨料,按此循环即可作下一轮补充喷砂机磨料作业,这里与上述磨料罐2内的工作状况不同,在储料罐3加料时,磨料罐2内的磨料26并没有耗尽而仍在继续进行喷砂作业;储料罐3加料的时间长短由储料罐容积和压强、储料罐3内磨料26的浓度确定,一般地,储料罐3容积、储料罐内磨料26的浓度均大于磨料罐2的容积、磨料罐的磨料26浓度;储料罐3底部、即罐底设有预留喷枪接管31,需要时储料罐3也可单独连接喷枪9而作为喷砂机使用。
所述的喷枪9采用送气管8连接空压机1的底部输气口12、送料管25连接磨料罐2底部,在送气管8上也设有电磁控制阀10,喷枪9末端为喷头91,喷头可将磨料罐2内的空气和磨料悬浮混合物的气动流体压力能转换为速度动能,并使气流携带磨料颗粒形成高压喷砂92喷射至工件表面,清除清理物93,该清理物为需要喷砂机清除的工件表面杂物等。
所述的智能检测系统是由安装在空压机1、磨料罐2、储料罐3、增压泵4和喷枪9上的检测元件、密度仪24,安装在第一气体管道5、第二气体管道6、第三气体管道7、送气管8、送料管25和连接料管32上的电磁控制阀10、及外接的计算机共同组成,可分别检测空压机1压强、磨料罐2内的空气和磨料悬浮混合物压强和磨料26的浓度、储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物压强和磨料26的浓度、增压泵4的压强及喷枪9的喷射浓度和喷射速度;根据检测元件和密度仪的检测数据,由计算机统一控制,再通过电磁控制阀10实现喷砂作业的自动控制;所述的电磁控制阀10能根据磨料罐2、储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物压强、磨料26的浓度,而进行无级开合,开合的程度、即喷砂流量大小由计算机自动控制,有效提高喷砂流量和喷射的稳定性、及工件清理物的清除质量。
根据气力运动原理和牛顿第二定律,储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物通过连接料管连续流动至磨料罐,并与磨料罐2内的空气和磨料悬浮混合物通过喷枪9的喷头91高速喷出时,根据气力运送理论和质量守恒定律,该磨料罐2和储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物的浓度需满足如下积分方程组:
公式一、
式中
——磨料罐2内磨料26在时间为时的浓度,即磨料罐内磨料的体积占磨料罐容积的比值, ;
——储料罐3内磨料26在时间为时的浓度,即储料罐内磨料的体积占储料罐容积的比值, ;
——磨料26的视密度,;
——磨料罐2内的空气和磨料悬浮混合物在时间为时的视密度,为时间的函数,;
——储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物在时间为时的视密度,为时间的函数,;
——磨料罐2内的空气和磨料悬浮混合物的初始即时视密度,;
——储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物的初始即时视密度,;
——喷枪9的喷头91喷射的空气和磨料悬浮混合物的视密度,设定在连续喷砂期间保持均匀不变,根据工件清理物93的特性由试验确定,;
——磨料罐2的容积,;
——储料罐3的容积,;
——磨料罐2内的空气和磨料悬浮混合物的压强,;
——储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物的压强,;
——储料罐3与磨料罐2之间连接料管32的长度,;
——储料罐3与磨料罐2之间连接料管32的内直径,;
——喷枪9的喷头91有效内直径,;
——储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物连续流动至磨料罐的连接料管32末端处的速度,;
——喷枪9的喷头91处空气和磨料悬浮混合物的喷射速度,设定在连续喷砂期间保持均匀不变,根据工件清理物93的特性由试验确定,;
——储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物连续流至磨料罐连接料管的速度摩阻损失折减系数,根据连接料管32的特性由试验确定,;
公式二、
在公式一中,磨料罐2内的空气和磨料悬浮混合物的浓度等于零即磨料罐2内的磨料耗尽时所需的时间、储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物的浓度等于零即储料罐3内的磨料26耗尽时所需的时间分别为
式中
——磨料罐2内的空气和磨料悬浮混合物的浓度等于零即磨料罐2和储料罐3内的磨料26全部耗尽时所需的时间,,由公式二的一元三次方程求出;
——储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物的浓度等于零即储料罐3内的磨料26耗尽时所需的时间,;
——磨料罐2和储料罐3内的磨料26全部耗尽时所需的时间-储料罐3内的磨料26耗尽时所需的时间-储料罐排气等时间,;
——储料罐排气等时间,,包括关闭和开启储料罐排气阀23、关闭和开启相关管道电磁控制阀10、关闭和启动增压泵4、关闭和开启连接料管32上的电磁控制阀10等储料罐3再次装入磨料26的所有相关操作的时间,在时间内储料罐3加磨料26完成,才能保证喷砂机连续作业,即按所需的时间确定储料罐3的容积和储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物的初始即时视密度;
——喷砂机连续工作时间,;
——储料罐3加磨料26次数;
其余符号意义见公式一;
以上计算公式作为初步设计连续型喷砂机的结构参数时使用,精确的设计参数需要通过试验确定,喷枪9的喷头91外界大气压强为。
所述的连续型喷砂机操作方法包括如下步骤:
步骤一、设计、制作连续型喷砂机部件并组装:
①根据喷砂机的工作对象设计拟定喷砂机部件尺寸和所需原材料;
②按照公式一、公式二复核计算各部件参数,直至满足要求;
③制作和组装连续型喷砂机部件,并检验合格;
④通过试验,最终确定连续型喷砂机的各部件尺寸和有关参数;
步骤二、磨料罐和储料罐内装入磨料:
①关闭所有管道上的电磁控制阀10;
②打开磨料罐2的加料口22装入磨料26,磨料浓度为10~30%,装料完毕后关闭磨料罐的加料口;
③打开储料罐3的加料口22装入磨料26,磨料浓度为30~50%,装料完毕后关闭储料罐的加料口;
步骤三、启动空压机和增压泵:
①启动空压机1,压强为600~700,开启磨料罐2与空压机1之间的第三气体管道7上的电磁控制阀10,使磨料罐内的磨料和高压气体混合成空气和磨料悬浮混合物;
②启动增压泵4,压强为800~1000,开启增压泵4与空压机1之间的第一气体管道5上的电磁控制阀10,开启增压泵4与储料罐3之间的第二气体管道6上的电磁控制阀10,使储料罐3内的磨料和高压气体混合成空气和磨料悬浮混合物;
③开启储料罐3与磨料罐2之间的连接料管32上的电磁控制阀10,使储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物流至磨料罐内;
步骤四、清除清理物:
①开启空压机1与喷枪9之间的送气管8上的电磁控制阀10、磨料罐3与喷枪9之间的送料管25上的电磁控制阀10;
②操作喷枪9清除清理物93;
步骤五、储料罐再次装入磨料:
①计算机显示储料罐3内的磨料26浓度为零时,关闭第一气体管道5、第二气体管道6上的电磁控制阀10,关闭连接料管32上的电磁控制阀10,关闭增压泵4;
②开启储料罐3上的排气阀23,排空储料罐3内高压空气;
③打开储料罐3的加料口22装入磨料26,磨料浓度为30~50%,装料完毕后关闭储料罐3的加料口22;
④启动增压泵4,压强为800~1000,开启第一气体管道5、第二气体管道6上的电磁控制阀10,使储料罐3内的磨料26和高压气体混合成空气和磨料悬浮混合物;
⑤开启连接料管32上的电磁控制阀10,使储料罐3内的空气和磨料悬浮混合物流至磨料罐内;
按此循环,直至工件清理物93清除完成,在喷砂机连续工作的全过程中,智能检测控制系统由计算机自动控制。
本实用新型所述实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外还应理解,在阅读了本实用新型讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围内。