CN1027873C - 一种喷砂方法及其装置 - Google Patents

Abstract

通过控制喷砂罐压力高于介质和空气相混合的管线的压力使混合物输送到喷嘴，然后输送到工件而改进的如下图所示的常规工业压力喷砂装置，一个具有固定但很容易改变面积的介质控制设备安装在喷砂罐和介质/空气混合管线之间以测量介质流量和维持喷砂罐和管线之间的压差，当流速低时(低于10磅/分)，这是控制介质流量所要求的。

Description

本发明涉及一种将压缩气体中的微粒直接喷向工件的改进的喷砂装置。

通常的喷砂装置包括一压力容器或者是用来储存如砂子这类喷射介质的喷砂罐，它们通过一管装置与压缩气体源连接，并有一测量来自喷砂罐中介质的测量装置，工作时，喷砂罐的压力略高于或等于输送管的压力。砂子和（或）压缩气体的混合物送入一喷嘴，在此，砂被加速并直接喷向工件。砂子或其它喷射介质的流量由装置的尺寸来确定。通常工业用的喷砂设备常用的介质流量为每分钟9.1-13.6kg，大约0.54kg的砂子用空气的标准用量约为0.45kg，这样得出一个定量比为1.20。

当需要除去如漆这类涂层或清洗如铝，镁以及塑料的合成物或类似物表面时，传统上常将如氯化钠，碳酸氢钠这类低腐蚀性的作磨蚀剂的无机盐用于喷砂设备。当使用类似的喷砂设备时，用低腐蚀性的作磨蚀剂的介质的流量比用砂子喷砂时的流量少的多，一般约为0.00378-0.0757kg/s。这样，需要的介质和气体的比就很低，其 比值的范围约在0.05到0.25之间。

然而，在这样低的流量下，使用传统的喷砂设备，要保持流量的连续性是困难的，如碳酸氢钠这类微粒子介质，依照它们本身的固有性能，利用气动系统传送是困难的。进一步说，当它们置于潮湿的空气中时易于结块，而在喷砂时所使用的正是这种类型的压缩气体。在致力改善介质流动的过程中，往往在碳酸氢盐中加入助流剂，如疏水硅石。但到目前为止，实际上碳酸氢盐物质均匀流动到喷嘴是不可能的，喷砂介质的不均匀流动会导致不规律的操作，这种反复无常的操作，结果增加了清洗时间，甚至在某种程度上损害了精细的表面。

这样，便希望有一种喷砂装置，能以均匀的流量传送喷砂介质，其流量可按预定的方式控制，在流动时产生的介质和气体的重量比约在0.05-0.25之间，这种装置的结构类似于传统的工业用的，有效的喷砂设备。

本发明，提供一单独的气体管路的气体源，通过一压力调节器将气体送到喷砂罐中，所述的压力调节器为喷砂罐提供的压力大于输送管中的压力。所产生的压力差由一孔板来保持，该孔板有一预定的孔面积设在喷砂罐和输送管之间。这样，该孔板为喷砂介质提供了出口，并让相对少量的气体由喷砂罐排出的介质进入输送管，最终进入喷嘴，最后喷向工件。气体的压力差一般在69.0-344.8Pa之间，这时，孔板有一合适的孔面积，在所控制的方式下，产生一可 接受的介质流量。

因此，本发明的目的在于提供一种喷砂方法，该方法包括下列步骤：

将一定量的喷砂介质装在一压力容器内，所述的喷砂介质包括平均粒径约为50-1000微米的细颗粒;

借助所述压力容器和压缩空气源之间的流体连通给所述压力容器加压;

由所述的压力容器，经输出管线将所述喷砂介质送到输送管线，所述输送管线与所述压缩空气源经空气管线流体连通;

让所述的喷砂介质经过一安装在所述输出管线的孔口尺寸可变的孔板，所述孔板可调节其面积（该面积可限定所述喷砂介质的流量）以调节喷砂介质流率与其颗粒粒径相一致;

将所述喷砂介质与在压缩空气流在输送管线中混合;

检测所述压力容器和输送管线中的压力;

调节所述空气管线和输送管线的压力以维持预先选定的压差值，即在压力容器中的压力值大于所述输送管线中的压力值;

经所述输送管线的端部将喷砂介质和所述的压缩空气流的混合物排出。

发明的另一个目的在于提供一种用于传输喷砂介质的喷砂装置，所述喷砂介质包括平均粒径约为50到100微米的细颗粒，该装置包括：

盛有所述喷砂介质的压力容器;

用来输送所述喷砂介质的压缩空气源，它与压力容器以流体连通;

输送管线，它与压缩空气源及压力容器以流体连通，且喷砂介质和压缩空气流在其中混合;

连到输送管线的喷嘴，经该喷嘴压缩空气和喷砂介质的混合物被排出;

连接输送管线和压力容器到压缩空气源的空气管线，和连接压力容器到输送管线的输出管线;

该改进包括：

一个安装在所述输出管线的可变尺寸的孔板，该孔板可预先调其面积以限制喷砂介质的流量从而调节流率与所述喷砂介质粒径相一致;

连到输出管线和输送的传感设备，以监控二者间的压差;

对所述传感设备作出反应的压力设备，所述压力调节装置包括与空气管线相连接的独立的压力容器调节设备和与输送管线相连接的输送管线压力调节设备，用以调节压力容器和输送管线内的压力并在压力容器和输送管线间维持一预先选定的正压差。

图1表示根据本发明的喷砂装置的示意图。

图2和图3是介质的流量与压力的关系特性曲线图。

为了以均匀的流量输送如碳酸氢钠这类微粒子物质，喷砂罐内 的压力，包括喷砂管的压力，相对喷嘴而言都必须是确定的，该压力的取值范围一般在1379.2-8620Pa之间。所述的碳酸氢钠的微粒的平均尺寸为50-1000微米，其最佳值约为250-300微米。

由于喷砂罐和输送管在工作时其压力大约相同，因此传统的喷砂设备中，介质的流动由自重进料并由一测量阀来控制。我们发现，喷砂罐相对于喷砂输送管的压力差很小，它在正负之间波动，结果使喷砂介质的流量也随着压力差的变化而波动。然而，根据本发明，在输送管和喷砂罐之间安装了一个压差计，用来直接检测压力差。通过一压力调节器，依靠所提供的气体压力为689.6-1034.4Pa或更高一些严格地控制所述管的压力。本发明消除了这种流量变化的起因，改进了传统的设备，控制喷砂介质在低流量状态下大约0.00378-0.0757kg/s之间变化，其最佳值为0.039kg/s。

参考图1对本发明作如下描述，虽然列举的喷砂介质为碳酸氢钠，但是，如用碳酸氢钾，碳酸氢铵，氯化钠和其它可溶于水的盐类作喷砂介质，都不超出本发明。

参考图1，喷嘴装置8包括喷砂罐10，其一部分装入了喷砂介质12，该喷砂罐10的容量的合理取值约为0.17立方米。在其端头上接有一阀门16控制的介质出口14。介质的控制典型地是但不局限为孔板18，该孔板进一步限定介质12的流量，使其流量达到所期望的值。一管道20连接于一气源或压缩的气体（图中未示），压缩气体由一监测控制器22来监控。气体阀24是一个遥控开关阀，控制喷 向喷嘴的气流，打开或关闭介质切断阀。系统工作时，喷嘴压力调节阀26利用监测控制器28来调节喷嘴的压力。该喷嘴压力调节阀26可以保持所希望的喷嘴压力，喷嘴压力监测控制器28能使所控制的压力作用在喷嘴30上，喷嘴30的颈部直径约为0.0137m，压差计32检测喷砂罐10和输送管34之间的压力。喷砂罐压力调节器36，其压力通过压力计38测出，用来提供一高于输送管34的压力，而所容许的压力差靠压差计32来检测。配备的用于保护和冷却工件及控制灰尘的附加设备是一水引导管40，将水引入喷嘴30。

运行中，喷砂介质12通过介质输出管14和阀门16供给孔板18，孔板18调节到压缩气体管道20中的介质流量。孔板的口径约在1.60-3.96mm的直径范围内变化。或者说，所提供的相应开口表面为一圆形孔，其直径为1.60-3.96mm。用碳酸氢钠介质，其微粒的平均尺寸约为70微米，相应的孔板口径最佳值约为3.175mm，当微粒的平均尺寸为250-3000微米时，相应的孔板口径最佳值约为3.96mm。在介质输出管14和输送管34之间的确定压力值一直保持在69.0-344.8Pa，其最佳值约为138.0-275.8Pa。压缩气体源也供入气体管道20，由阀26和24来分别调节到所期望的气压和喷嘴压力，气体压力和喷嘴压力最好取值为1034.4-15516Pa。喷砂罐压力调节器36控制到喷砂罐10顶部的压力，进一步确保喷砂介质12的流量均匀可控。压力计或压差计32测定的压力差与通过孔板18的介质流量成正比。喷砂介质，压缩气体和水以均匀的可控的流 量一起送到喷嘴30并射到工作件上（未示）。

碳酸氢钠介质流的压力为4413.4Pa，供给流量为0.0152kg/s，喷嘴压力4137.6Pa和水压13792Pa时，直接喷向长宽各为0.61m，厚为0.81mm的漆过的铝板，将板置于离喷嘴小孔0.46m处，铝板除漆并除去所有锈物用4分钟，铝板未受任何损坏。

图2是介质流量从0.0076-0.038kg/s和压力差在69.0-344.8Pa变化时的曲线关系图。图中的数据是介质为碳酸氢钠，其微粒的平均尺寸为65微米，喷嘴压力为4137.6Pa，孔板口径3.96mm时描绘的。很明显，介质流量随着压力的变化呈线性的关系。

图3是介质流量（磅/分）和压力差（磅/英寸²）的特性曲线图，用碳氢钠作介质，其微米平均大小为250微米。再次说明了介质流量随着压力差的变化呈线性关系。

本装置的另一优点在于，在去除物体表面锈物的同时，可以进行喷涂，去消了分别手工打磨或溶剂溶解的方法，进一步说，本装置能有效地除去漆或其它涂层，而且除去精密金属零件表面的涂漆或其它涂层最有效，包括焊件接缝的接合处，铆钉，螺栓等类似的金属元件，在此以前需要分开进行的专门工艺。本系统可以有效地用机器人来控制。

Claims (17)

1、一种喷砂方法，该方法包括下列步骤：

将一定量的喷砂介质装在一压力容器内，所述的喷砂介质包括平均粒径约为50-1000微米的细颗粒；

借助所述压力容器和压缩空气源之间的流体连通给所述压力容器加压；

由所述的压力容器，经输出管线将所述喷砂介质送到输送管线，所述输送管线与所述压缩空气源经空气管线流体连通；

让所述的喷砂介质经过一安装在所述输出管线的孔口尺寸可变的孔板，所述孔板可调节其面积(该面积可限定所述喷砂介质的流量)以调节喷砂介质流率与其粒粒颗径相一致；

将所述喷砂介质与在压缩空气流在输送管线中混合；

检测所述压力容器和输送管线中的压力；

调节所述空气管线和输送管线的压力以维持预先选定的压差值，即在压力容器中的压力值大于所述输送管线中的压力值；

经所述输送管线的端部将喷砂介质和所述的压缩空气流的混合物排出。

2、根据权利要求1的喷砂方法，其特征在于喷砂介质的平均粒径为约250到300微米。

3、根据权利要求1的喷砂方法，其特征在于喷砂介质是碳酸氢钠。

4、根据权利要求1的喷砂方法，其特征在于所述的预先选定的压差值在69.0-344.8Pa之间。

5、根据权利要求1的喷砂方法，其特征在于所述的预先选定的压差值在138.0-275.8Pa之间。

6、根据权利要求1的喷砂方法，其特征在于所述的预先选定的压差的选择以维持经过所述喷嘴的均匀流率。

7、一种用于传输喷砂介质喷砂装置，所述喷砂介质包括平均粒径约为50到100微米的细颗粒，该装置包括：

盛有所述喷砂介质的压力容器;

用来输送所述喷砂介质的压缩空气源，它与压力容器以流体连通;

输送管线，它与压缩空气源及压力容器以流体连通，且喷砂介质和压缩空气流在其中混合;

连到输送管线的喷嘴，经该喷嘴压缩空气和喷砂介质的混合物被排出;

连接输送管线和压力容器到压缩空气源的空气管线，和连接压力容器到输送管线的输出管线;

其特征在于：

一个安装在所述输出管线的可变尺寸的孔板，该孔板可预先调其面积以限制喷砂介质的流量从而调节流率与所述喷砂介质粒径相一致;

连到输出管线和输送的传感设备，以监控二者间的压差;

对所述传感设备作出反应的压力设备，所述压力调节装置包括与空气管线相连接的和独立的压力容器调节设备和与输送管线相连接的输送管线压力调节设备，用以调节压力容器和输送管线内的压力并在压力容器和输送管线间维持一预先选定的正压差。

8、根据权利要求7的喷砂装置，其特征在于所述的预先选定的压差在69.0-344.8Pa之间。

9、根据权利要求7的喷砂装置，其特征在于所述的预先选定的压差在138.0-275.8Pa之间。

10、根据权利要求7的喷砂装置，其特征在于所述的预先选定的压差选择应持经喷嘴的均匀流率。

11、根据权利要求10的喷砂装置，其特征在于所述的喷砂介质的均匀流率为0.00378-0.0757Kg/S。

12、根据权利要求7的喷砂装置，其特征在于传感设备监控在输出管线中并与输出管线相连的压力容器。

13、根据权利要求7的喷砂装置，其特征在于喷砂介质平均粒径为约250至300微米。

14、根据权利要求7的喷砂装置，其特征在于喷砂介质是碳酸氢钠。

15、根据权利要求7的喷砂装置，其特征在于所述的安装在所述输出管线的孔板有一个面积等于由直径约1.60-3.96mm的半圆形孔板所具有的面积的孔口。

16、根据权利要求15的喷砂装置，其特征在于所述的孔板有一个约3.175mm的孔口及喷砂介质的平均粒径约70微米。

17、根据权利要求15的喷砂装置，其特征在于所述的孔板有一个约3.96mm，喷砂介质平均粒径为约250至3000微米。

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