CN107695898B - 一种磨料气体射流磨料回收装置及方法 - Google Patents

一种磨料气体射流磨料回收装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种磨料气体射流磨料回收装置及方法，装置包括空压机、储料罐、喷嘴、磁力分选机、重力分选机和粒径分选机；喷嘴外罩设有磨料回收罩；磨料回收罩上连通回收管；回收管通过第一三通阀分别连接第一输送管道和第二输送管道，第一输送管道连接磁力分选机；磁力分选机的磨料回收口连接第三输送管道；第二输送管道通过第三三通阀连接第三输送管道和重力分选机；重力分选机的磨料回收口通过第二三通阀连接第三输送管道和粒径分选机，粒径分选机的磨料回收口连接磨料回收箱，磨料回收箱的出料口连接储料罐的侧进料口。本发明所述的装置及方法提高了磨料气体射流磨料利用率，对射流作业中杂质和废料进行分类处理等优点。

Description

一种磨料气体射流磨料回收装置及方法
技术领域
本发明设计属于磨料射流领域，尤其涉及一种磨料气体射流磨料回收装置及方法。
背景技术
磨料气体射流是新型的特种加工技术，已经在钻孔、切割、去毛刺等领域得到广泛应用。在金属加工领域，金属工件的打磨和除锈是工业生产和设备维护的重要环节。对于金属工件的除锈除漆，存在大型设备不易移动，油漆和铁锈难以清除等问题。
高压磨料气体射流采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到被处理工件表面，使工件表面的外表面的机械性能发生变化，进而形成冲蚀磨损。
通过有效的打磨去除铁锈和油漆，与传统化工除锈和手工打磨除锈而言，打磨工件表面均匀且光滑，具有设备可移动，操作简单，对环境污染低，材料来源广泛等优点。
针对高压磨料气体射流由于磨料粒子在一定粒径内可再次使用，但是射流冲蚀工件产生的废料中含有大量铁锈、油漆等杂质，不易筛分再次利用，造成了大量的磨料浪费且废料混合不易清理，冲蚀废料露天排放工作环境较差的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种使用效果好的磨料气体射流磨料回收装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种磨料气体射流磨料回收装置，包括空压机、气瓶、储料罐、喷嘴、磁力分选机、重力分选机和粒径分选机；所述空压机的出气口连接气瓶的进气口；储料罐顶端和底端分别设有上进气口和下进气口，储料罐的底端还设有出料口；气瓶的出气口连接上进气口、下进气口和射流管道，出料口与射流管道连接；喷嘴设于射流管道末端；喷嘴外罩设有磨料回收罩；磨料回收罩上连通有回收管；回收管通过第一三通阀分别连接第一输送管道和第二输送管道，第一输送管道连接磁力分选机的进料口；磁力分选机的杂质出口通过控制阀连接铁屑回收箱，磁力分选机的磨料回收口连接第三输送管道；第二输送管道通过第三三通阀连接第三输送管道和重力分选机的进料口；重力分选机的杂质出口通过控制阀连接油漆回收箱，重力分选机的磨料回收口通过第二三通阀连接第三输送管道和粒径分选机的进料口，粒径分选机的杂质出口通过控制阀连接废料回收箱，粒径分选机的磨料回收口连接磨料回收箱，磨料回收箱的出料口连接储料罐的侧进料口。
磨料回收箱的出料口上设有螺杆推送机，螺杆推送机的出料口连接储料罐的侧进料口。
空压机的出气口和气瓶的进气口之间连接有压力表。
空压机的出气口和气瓶的进气口之间连接有卸荷阀。
喷嘴和磨料回收罩之间设有喷嘴固定件。
喷嘴固定件为固定块，固定块夹设于喷嘴和磨料回收罩之间。
气瓶的出气口设有阀门；储料罐的出料口上设有出料阀。
一种利用上述装置进行的磨料气体射流磨料回收方法，所述方法依次包括如下步骤：
(1)启动空压机，对气瓶加压，调整磨料回收罩位置，设置射流冲蚀靶距；
(2)在储料罐内添加适量磨料，判断为除漆、除锈还是同时除漆除锈；若为除漆则进行步骤(3)；若为除锈则进行步骤(4)；若为同时除漆除锈则进行步骤(5)；
(3)启动第一三通阀使得回收管与第二管道连通，回收的磨料进入到第二管道；启动第三三通阀使得第二管道与重力分选机连通，回收的磨料通过第二管道进入到重力分选机；打开第二三通阀使得重力分选机的磨料回收口与粒径分选机连通，经过重力分选机的磨料进入到粒径分选机，经过粒径分选机进入到磨料回收箱；
(4)启动第一三通阀使得回收管与第一管道连通，回收的磨料进入到第一管道，通过第一管道进入到磁力分选机；启动第二三通阀使得第三管道与粒径分选机连通，经过磁力分选机的磨料进入到粒径分选机，经过粒径分选机进入到磨料回收箱；
(5)启动第一三通阀使得回收管与第一管道连通，回收的磨料进入到第一管道，通过第一管道进入到磁力分选机；启动第三三通阀使得第三管道与第二管道连通，第二管道与重力分选机连通，经过磁力分选机的磨料进入到重力分选机；启动第二三通阀使得重力分选机与粒径分选机连通，经过重力分选机的磨料进入到粒径分选机，经过粒径分选机进入到磨料回收箱；
(6)气瓶压力达到设置值，依次打开气瓶出气口的阀门和储料罐出料口的出料阀；保证空压机继续工作，进行射流作业；
(7)射流作业完成以后，首先关闭空压机，再关闭气瓶出气口的阀门和储料罐的出料口的出料阀，排完系统内的气体，关闭磁力分选机、重力分选机和粒径分选机，最后关闭螺旋推送机。
在射流作业过程中需要观测喷嘴的射流状态，以及储料罐、铁屑回收箱、废料回收箱、油漆回收箱和磨料回收箱的状态，当储料罐、铁屑回收箱、废料回收箱、油漆回收箱和磨料回收箱中任一装满时，关闭相应的控制阀，更换空的储料罐、铁屑回收箱、废料回收箱、油漆回收箱或磨料回收箱；当储料罐中的磨料利用率较高时，可以启动螺杆推送机将磨料回收箱中的磨料推送到储料罐中，待储料罐内磨料用完后，关闭气瓶出气口的阀门，向储料罐内添加磨料。
螺杆推送机启动的过程中，需要根据储料罐的出料口的下磨料量调整螺杆推送机的伺服电机的转速，其中，储料罐的出料口的下磨料量调整螺杆推送机的伺服电机的转速之间的关系为：
其中Q为储料罐的出料口的下磨料流量，k为储料罐的出料口的下料系数取0.027，m0位原储料罐储料质量，d为螺杆推送机的内径，ρ为磨料密度，x为螺杆推送间隔，n为螺杆伺服电机转速，g为重力加速度。
通过以上技术方案，本发明的有益效果为：
本发明所述的装置能够实现自动化对冲蚀后的磨料以及冲蚀铁屑和油漆进行分类处理，筛选出不能再次使用的磨料，以及铁屑和油漆等冲蚀杂质；并将粒径在一定程度上的磨料返回储料罐内进行再次利用。具有提高了磨料气体射流磨料利用率，对射流作业中杂质和废料进行分类处理等优点。
本发明所述的方法步骤合理，可以实现磨料的回收分类处理和再利用，工作的时候根据需要开启相应的三通阀，从而使得回收的磨料进行相应的操作；同时通过工艺参数的涉及，可以防止磨料推送速度过快，导致储料罐磨料过多堆积堵塞，不易下料的问题，实现了磨料的重复使用，分类处理废料和冲蚀杂质；提高了磨料利用率。
附图说明
图1为本系统结构示意图。
具体实施方式
一种磨料气体射流磨料回收装置，如图1所示，包括空压机1、气瓶4、储料罐6、喷嘴8、磨料回收罩10、磁力分选机12、重力分选机13和粒径分选机20，磁力分选机12、重力分选机13和粒径分选机20均为现有技术，未在图中显示。
所述空压机1的出气口连接气瓶4的进气口；空压机1的出气口和气瓶4的进气口之间连接有压力表3和卸荷阀2，保证装置运行过程中的安全。
在储料罐6顶端和底端分别设有上进气口和下进气口，储料罐6的底端还设有出料口，储料罐6的出料口上设有出料阀7，从而实现对出料的控制。
气瓶4的出气口连接上进气口、下进气口和射流管道27。同时，气瓶4的出气口设有阀门5，通过阀门5控制气流是否从气瓶4中出来。
储料罐6的出料口与射流管道27连接，射流管道27中的高压气体为磨料提供原始动力。喷嘴8设于射流管道27末端，喷嘴8的内径先逐渐减小后逐渐增大，从而对进入其中的高压磨料流体进行加速。
磨料回收罩10罩设于喷嘴8外侧，通过磨料回收罩10回收磨料。同时，在磨料回收罩10和喷嘴8之间设有喷嘴固定件9，所述的喷嘴固定件9为固定块，固定块夹设于喷嘴8和磨料回收罩10之间，通过调节磨料回收罩10内喷嘴固定件9设置冲蚀靶距，使得磨料射流一直处于最优的靶距进行作业。
在磨料回收罩10上连通有回收管23，回收管23通过第一三通阀11分别连接第一输送管道24和第二输送管道25，第一输送管道24连接磁力分选机12；磁力分选机12的杂质出口通过控制阀16连接铁屑回收箱17，磁力分选机12的磨料回收口连接第三输送管道26。
第二输送管道25通过第三三通阀14连接第三输送管道26和重力分选机13；重力分选机13的杂质出口通过控制阀16连接油漆回收箱19，重力分选机13的磨料回收口通过第二三通阀15连接第三输送管道26和粒径分选机20。
其中粒径分选机20包括筒体18和倾斜设置于筒体18中的筛网21，筒体18上设有位于筛网21下方的粒径分选机20的杂质出口，筒体18上设有位于筛网21上方的粒径分选机20的磨料回收口。
粒径分选机20的杂质出口通过控制阀16连接废料回收箱22，粒径分选机20的磨料回收口连接磨料回收箱23，磨料回收箱23的出料口连接储料罐6的侧进料口。其中，磨料回收箱23的出料口的出料口上设有磨料阀24，通过磨料阀24实现是否对磨料进行回收的控制。磨料回收箱23的出料口上设有螺杆推送机25，螺杆推送机25的出料口连接储料罐6的侧进料口。
磨料射流开始冲蚀后，开启本装置，一方面通过磨料回收罩10与冲蚀工件起到一定的密封效果，回收冲蚀磨料和冲蚀杂质。针对除锈和除漆，分别选用不同的分选设备进行筛分处理。
针对除锈，通过磁力分选机12，采用强力磁铁，当回收磨料在旋转的转盘上时，受到磁铁的磁力作用将铁屑吸附在旋转的转盘上，将磨料分选出来；当转盘继续旋转时，超过磁铁磁力范围，铁屑掉落进入铁屑回收箱17。
针对除漆，通过重力分选机13利用圆筒旋转产生离心力，磨料和油漆由于质量差异较大，所受离心力不同产生明显分层，磨料在下层而油漆在上层。在临近重力分选机13的排料口的位置，由于质量的不同，磨料粒子和油漆颗粒具有不同的切向速度；磨料通过磨料出料口排出；油漆切向速度较小，排入油漆回收箱19。实现了对冲蚀杂质和磨料的分类。
另一方面，通过粒径分选机20，对筛分出的磨料粒径筛选，通过筛网将粒径过小不能再利用的磨料进行排出至磨料回收箱23。将可以再次利用的磨料，通过螺杆推送机25推送至储料罐6中，进行回收利用。
本发明所述的装置能够实现对冲蚀后的磨料以及冲蚀铁屑和油漆的分类处理，筛选出不能再次使用的磨料，以及铁屑和油漆等冲蚀杂质；并将粒径在一定程度上的磨料返回储料罐6内进行再次利用；具有提高了磨料气体射流磨料利用率，对射流作业中杂质和废料进行分类处理等优点。
本发明还公开了一种利用上述装置进行的磨料气体射流磨料回收方法，所述方法依次包括如下步骤：
(1)启动空压机，对气瓶加压，调整磨料回收罩位置，设置射流冲蚀靶距。
(2)在储料罐内添加适量磨料，判断为除漆、除锈还是同时除漆除锈；若为除漆则进行步骤(3)；若为除锈则进行步骤(4)；若为同时除漆除锈则进行步骤(5)。
(3)启动第一三通阀使得回收管与第二管道连通，回收的磨料进入到第二管道；启动第三三通阀使得第二管道与重力分选机连通，回收的磨料通过第二管道进入到重力分选机，通过重力分选机利用圆筒旋转产生离心力，磨料和油漆由于质量差异较大，所受离心力不同产生明显分层，磨料在下层而油漆在上层。在临近排料口的位置，由于质量的不同，磨料粒子和油漆颗粒具有不同的切向速度；磨料通过磨料出料口排出；油漆切向速度较小，通过圆台筒排入油漆回收箱。实现了对冲蚀杂质和磨料的分类；打开第二三通阀使得重力分选机的磨料回收口与粒径分选机连通，通过粒径分选机，对筛分出的磨料粒径筛选，通过筛网将粒径过小不能再利用的磨料进行排出至废料回收箱，可以回收的磨料进入到磨料回收箱。
(4)启动第一三通阀使得回收管与第一管道连通，回收的磨料进入到第一管道，通过第一管道进入到磁力分选机，通过磁力分选机，采用强力磁铁，当回收磨料在旋转转盘上时，收到磁铁的磁力作用将铁屑吸附在转盘上，将磨料分选出来；当转盘继续旋转时，超过磁铁磁力范围，铁屑掉落进入铁屑回收箱；启动第二三通阀使得第三管道与粒径分选机连通，开启螺杆推送机，经过磁力分选机的磨料进入到粒径分选机，通过粒径分选机，对筛分出的磨料粒径筛选，通过筛网将粒径过小不能再利用的磨料进行排出至废料回收箱，可以回收的磨料进入到磨料回收箱。
(5)启动第一三通阀使得回收管与第一管道连通，回收的磨料进入到第一管道，通过第一管道进入到磁力分选机，通过磁力分选机，采用强力磁铁，当回收磨料在旋转转盘上时，收到磁铁的磁力作用将铁屑吸附在转盘上，将磨料分选出来；当转盘继续旋转时，超过磁铁磁力范围，铁屑掉落进入铁屑回收箱；启动第三三通阀使得第三管道与第二管道连通，第二管道与重力分选机连通，经过磁力分选机的磨料进入到重力分选机，通过重力分选机利用圆筒旋转产生离心力，磨料和油漆由于质量差异较大，所受离心力不同产生明显分层，磨料在下层而油漆在上层。在临近排料口的位置，由于质量的不同，磨料粒子和油漆颗粒具有不同的切向速度；磨料通过磨料出料口排出；油漆切向速度较小，通过圆台筒排入油漆回收箱。实现了对冲蚀杂质和磨料的分类；启动第二三通阀使得重力分选机与粒径分选机连通，经过重力分选机的磨料进入到粒径分选机，，通过粒径分选机，对筛分出的磨料粒径筛选，通过筛网将粒径过小不能再利用的磨料进行排出至废料回收箱，可以回收的磨料进入到磨料回收箱。
(6)气瓶压力达到设置值，依次打开气瓶出气口的阀门和储料罐出料口的出料阀；保证空压机继续工作，进行射流作业。
(7)射流作业完成以后，首先关闭空压机，再关闭气瓶出气口的阀门和储料罐的出料口的出料阀，排完系统内的气体，关闭磁力分选机、重力分选机和粒径分选机，最后关闭螺旋推送机。
在射流作业过程中需要观测喷嘴的射流状态，以及储料罐、铁屑回收箱、废料回收箱、油漆回收箱和磨料回收箱的状态，当储料罐、铁屑回收箱、废料回收箱、油漆回收箱和磨料回收箱中任一装满时，关闭相应的控制阀，更换空的储料罐、铁屑回收箱、废料回收箱、油漆回收箱或磨料回收箱；当储料罐中的磨料利用率较高时，可以启动螺杆推送机将磨料回收箱中的磨料推送到储料罐中，待储料罐内磨料用完后，关闭气瓶出气口的阀门，向储料罐内添加磨料。
螺杆推送机启动的过程中，需要根据储料罐的出料口的下磨料量调整螺杆推送机的伺服电机的转速，其中，储料罐的出料口的下磨料量调整螺杆推送机的伺服电机的转速之间的关系为：
其中Q为储料罐的出料口的下磨料流量，k为储料罐的出料口的下料系数取0.027，m0位原储料罐储料质量，d为螺杆推送机的内径，ρ为磨料密度，x为螺杆推送间隔，n为螺杆伺服电机转速，g为重力加速度。通过计算，螺杆推送机选用直径40mm，储料罐储料500g，螺杆推送间隔30mm，推送转速为1rps，采用石英砂磨料，得到磨料流量为0.16kg/s。
本发明所述的方法步骤合理，可以实现磨料的回收分类处理和再利用，工作的时候根据需要开启相应的三通阀，从而使得回收的磨料进行相应的操作；同时通过工艺参数的涉及，可以防止磨料推送速度过快，导致储料罐磨料过多堆积堵塞，不易下料的问题，实现了磨料的重复使用，分类处理废料和冲蚀杂质；提高了磨料利用率。

Claims (9)

1.一种磨料气体射流磨料回收方法，其特征在于：所述方法依次包括如下步骤：
(1)启动空压机，对气瓶加压，调整磨料回收罩位置，设置射流冲蚀靶距；
(2)在储料罐内添加适量磨料，判断为除漆、除锈还是同时除漆除锈；若为除漆则进行步骤(3)；若为除锈则进行步骤(4)；若为同时除漆除锈则进行步骤(5)；
(3)启动第一三通阀使得回收管与第二管道连通，回收的磨料进入到第二管道；启动第三三通阀使得第二管道与重力分选机连通，回收的磨料通过第二管道进入到重力分选机；打开第二三通阀使得重力分选机的磨料回收口与粒径分选机连通，经过重力分选机的磨料进入到粒径分选机，经过粒径分选机进入到磨料回收箱；
(4)启动第一三通阀使得回收管与第一管道连通，回收的磨料进入到第一管道，通过第一管道进入到磁力分选机；启动第二三通阀使得第三管道与粒径分选机连通，经过磁力分选机的磨料进入到粒径分选机，经过粒径分选机进入到磨料回收箱；
(5)启动第一三通阀使得回收管与第一管道连通，回收的磨料进入到第一管道，通过第一管道进入到磁力分选机；启动第三三通阀使得第三管道与第二管道连通，第二管道与重力分选机连通，经过磁力分选机的磨料进入到重力分选机；启动第二三通阀使得重力分选机与粒径分选机连通，经过重力分选机的磨料进入到粒径分选机，经过粒径分选机进入到磨料回收箱；
(6)气瓶压力达到设置值，依次打开气瓶出气口的阀门和储料罐出料口的出料阀；保证空压机继续工作，进行射流作业；
(7)射流作业完成以后，首先关闭空压机，再关闭气瓶出气口的阀门和储料罐的出料口的出料阀，排完系统内的气体，关闭磁力分选机、重力分选机和粒径分选机，最后关闭螺旋推送机；
上述方法是基于磨料气体射流磨料回收装置实现的，该装置包括空压机、气瓶、储料罐、喷嘴、磁力分选机、重力分选机和粒径分选机；所述空压机的出气口连接气瓶的进气口；储料罐顶端和底端分别设有上进气口和下进气口，储料罐的底端还设有出料口；气瓶的出气口连接上进气口、下进气口和射流管道，出料口与射流管道连接；喷嘴设于射流管道末端；喷嘴外罩设有磨料回收罩；磨料回收罩上连通有回收管；回收管通过第一三通阀分别连接第一输送管道和第二输送管道，第一输送管道连接磁力分选机的进料口；磁力分选机的杂质出口通过控制阀连接铁屑回收箱，磁力分选机的磨料回收口连接第三输送管道；第二输送管道通过第三三通阀连接第三输送管道和重力分选机的进料口；重力分选机的杂质出口通过控制阀连接油漆回收箱，重力分选机的磨料回收口通过第二三通阀连接第三输送管道和粒径分选机的进料口，粒径分选机的杂质出口通过控制阀连接废料回收箱，粒径分选机的磨料回收口连接磨料回收箱，磨料回收箱的出料口连接储料罐的侧进料口。
2.如权利要求1所述的磨料气体射流磨料回收方法，其特征在于：磨料回收箱的出料口上设有螺杆推送机，螺杆推送机的出料口连接储料罐的侧进料口。
3.如权利要求2所述的磨料气体射流磨料回收方法，其特征在于：空压机的出气口和气瓶的进气口之间连接有压力表。
4.如权利要求3所述的磨料气体射流磨料回收方法，其特征在于：空压机的出气口和气瓶的进气口之间连接有卸荷阀。
5.如权利要求4所述的磨料气体射流磨料回收方法，其特征在于：喷嘴和磨料回收罩之间设有喷嘴固定件。
6.如权利要求5所述的磨料气体射流磨料回收方法，其特征在于：喷嘴固定件为固定块，固定块夹设于喷嘴和磨料回收罩之间。
7.如权利要求1至6任意一项所述的磨料气体射流磨料回收方法，其特征在于：气瓶的出气口设有阀门；储料罐的出料口上设有出料阀。
8.如权利要求1所述的磨料气体射流磨料回收方法，其特征在于：在射流作业过程中需要观测喷嘴的射流状态，以及储料罐、铁屑回收箱、废料回收箱、油漆回收箱和磨料回收箱的状态，当储料罐、铁屑回收箱、废料回收箱、油漆回收箱和磨料回收箱中任一装满时，关闭相应的控制阀，更换空的储料罐、铁屑回收箱、废料回收箱、油漆回收箱或磨料回收箱；当储料罐中的磨料利用率较高时，可以启动螺杆推送机将磨料回收箱中的磨料推送到储料罐中，待储料罐内磨料用完后，关闭气瓶出气口的阀门，向储料罐内添加磨料。
9.如权利要求8所述的磨料气体射流磨料回收方法，其特征在于：螺杆推送机启动的过程中，需要根据储料罐的出料口的下磨料量调整螺杆推送机的伺服电机的转速，其中，储料罐的出料口的下磨料量调整螺杆推送机的伺服电机的转速之间的关系为：
其中Q为储料罐的出料口的下磨料流量，k为储料罐的出料口的下料系数取0.027，m0位原储料罐储料质量，d为螺杆推送机的内径，ρ为磨料密度，x为螺杆推送间隔，n为螺杆伺服电机转速，g为重力加速度。
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