PL218148B1

PL218148B1 - Device for cleaning surfaces using the air-water jet abrasive

Info

Publication number: PL218148B1
Application number: PL398649A
Authority: PL
Inventors: Jarosław Praźmo; Ryszard Sobczak
Original assignee: Jetsystem Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Spółka Komandytow
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2014-10-31
Also published as: PL398649A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do czyszczenia powierzchni z wykorzystaniem strumienia powietrzno - wodno - ściernego, znajdujące zastosowanie zwłaszcza w przemyśle, budownictwie, rzemiośle i usługach.The subject of the invention is a device for surface cleaning with the use of an air-water-abrasive stream, which is used in particular in industry, construction, crafts and services.

Znane są urządzenia tego typu z europejskiego opisu patentowego EP1034891 A2 zawierające zbiornik z zawiesiną wodno - ścierną układ do zaopatrywania w wodę i układ pneumatyczny oparty na zbiorniku wysokociśnieniowym, do wytwarzania strumienia roboczego oraz sterowania procesem.Apparatus of this type are known from EP1034891 A2 comprising a water-abrasive suspension tank, a water supply system and a pneumatic system based on a high-pressure tank for generating a working stream and controlling the process.

Znane są również z amerykańskiego opisu patentowego nr US 6896597 B2 rozwiązania zawierające podobny zbiornik z zawiesiną układ wodny i układ pneumatyczny. Przewidziany jest specjalny zawór do sterowania strumieniem zawiesiny. W kanale przepływu strumienia powietrza umieszczona jest zwężka dla zwiększenia skuteczności strumienia roboczego.Also known from the US patent description No. 6,896,597 B2 are solutions containing a similar suspension tank with a water system and a pneumatic system. A special valve is provided to control the stream of suspension. A restrictor is placed in the air stream flow channel to increase the efficiency of the working stream.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na ukształtowaniu układu hydraulicznego jako dwóch obwodów, gdzie pierwszy służy do rozmywania złoża zawiesiny i oparty jest na dwóch gałęziach, połączonych poprzez dwa zawory kierunkowe i dwie dysze wodne, rozmieszczone na przeciw siebie, ze zbiornikiem zawiesiny. Drugi obwód hydrauliczny służy do rozrzedzania zawiesiny i połączony jest poprzez trzeci zawór kierunkowy z mieszalnikiem. Układ pneumatyczny składa się z dwóch obwodów z pierwszym i drugim zbiornikiem powietrza z filtro - regulatorami, gdzie oba obwody zasilane są ze źródła sprężonego powietrza. Pierwszy obwód pneumatyczny połączony jest z pompą a drugi obwód na wylocie połączony jest ze sterowaniem.The essence of the solution according to the invention consists in designing the hydraulic system as two circuits, the first of which serves to wash the slurry bed and is based on two branches connected by two directional valves and two water nozzles arranged opposite to each other with the slurry tank. The second hydraulic circuit serves to dilute the suspension and is connected via a third directional valve to the mixer. The pneumatic system consists of two circuits with the first and second air tank with filter-regulators, where both circuits are supplied from a compressed air source. The first pneumatic circuit is connected to the pump and the second outlet circuit is connected to the control.

Przed głowicą mieszającą znajduje się zawór korzystnie membranowy do sterowania przepływem zawiesiny. Dysza koncentryczna głowicy mieszającej posiada otwór centralny do podawania zawiesiny oraz rozmieszczone obwodowo w płaszczu dyszy koncentrycznej i osiowo zogniskowane, otwory z doprowadzeniem strumienia sprężonego powietrza, formującego strumień roboczy powietrzno - wodno - ścierny.A valve, preferably a diaphragm valve, is provided upstream of the mixing head to control the flow of the slurry. The concentric nozzle of the mixing head has a central opening for feeding the suspension and the axially focused holes in the shell of the concentric nozzle and with the supply of compressed air, forming the air-water-abrasive working stream.

Dysze wodne pierwszego obwodu hydraulicznego rozmywania złoża zawiesiny są umieszczone prostopadle do tworzącej płaszcza zbiornika zawiesiny i stycznie do wewnętrznej powierzchni dolnej dennicy zbiornika, ukształtowanej korzystnie w postaci stożka.The water nozzles of the first hydraulic circuit for scrubbing the slurry bed are arranged perpendicular to the shell of the slurry tank and tangent to the inner surface of the bottom bottom of the tank, preferably conically shaped.

Pompa jest pompą membranową o przełożeniu pneumatyczno - hydraulicznym 2:1.The pump is a diaphragm pump with a pneumatic-hydraulic ratio of 2: 1.

Mieszalnik posiada wlot wody ustawiony skośnie do kierunku przepływu oraz stycznie do wewnętrznej powierzchni kanału przepływu zawiesiny ze zbiornika.The mixer has a water inlet that is inclined to the flow direction and tangential to the inner surface of the slurry flow channel from the tank.

W wyniku zastosowania wynalazku uzyskuje się skuteczne rozmywanie złoża zawiesiny przez dysze wodne umieszczone prostopadle do tworzącej płaszcza zbiornika i stycznie do jego powierzchni wewnętrznej, wprowadzając wirowy ruch rozmywający. Skośne z przesunięciem osiowym ustawienie wlotu wody do mieszalnika wspomaga ruch wirowy zawiesiny. Zastosowanie koncentrycznej dyszy powietrznej w głowicy mieszającej korzystnie wpływa na proces mieszania składników w zespole kształtowania strumienia roboczego. Zastosowanie pompy membranowej o odpowiednio dobranym przełożeniu pneumatyczno - hydraulicznym, umożliwia samoczynne zasysanie wody z zasobnika i sprężanie wody w zbiorniku zawiesiny.As a result of the invention, an effective washing of the slurry bed is achieved by water nozzles placed perpendicular to the tank's shell and tangent to its internal surface, introducing a swirling washing motion. The oblique, axially displaced setting of the water inlet to the mixer supports the swirling movement of the suspension. The use of a concentric air nozzle in the mixing head has a positive effect on the mixing process of the components in the workflow shaping unit. The use of a diaphragm pump with an appropriately selected pneumatic-hydraulic ratio enables automatic suction of water from the reservoir and water compression in the suspension tank.

Wynalazek w przykładzie wykonania przedstawiony został na załączonym rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia ogólny widok urządzenia Fig. 2 - układ hydrauliczny, Fig. 3 - układ pneumatyczny, Fig. 4 - mieszalnik w przekroju i Fig. 5 - zespół formowania strumienia roboczego z głowicą mieszającą w przekroju.The invention, in an exemplary embodiment, is shown in the attached drawing, in which Fig. 1 shows a general view of the device, Fig. 2 - hydraulic system, Fig. 3 - pneumatic system, Fig. 4 - sectional mixer and Fig. 5 - working stream forming unit with cross section of the mixing head.

Jak pokazano na Fig. 1 urządzenie składa się z ciśnieniowego zbiornika zawiesiny 1 z manometrem 2 i zaworem bezpieczeństwa 3. Urządzenie zawiera lej zasypowy 4 z zaworem zasypowym 5. Urządzenie posiada skrzynkę sterowniczą 6, układy hydrauliczno - pneumatyczne 7 i pompę membranową 8. Urządzenie ustawione jest na wózku 9 na kółkach 10. Ponadto zbiornik 1 wyposażony jest we właz rewizyjny 11 a skrzynka sterownicza 6 w przyłącze powietrza 12. Zbiornik 1 wyposażony jest w zawór przelewowy 13.As shown in Fig. 1, the device consists of a pressure suspension tank 1 with a pressure gauge 2 and a safety valve 3. The device comprises a hopper 4 with a charging valve 5. The device has a control box 6, hydraulic-pneumatic systems 7 and a diaphragm pump 8. The device is positioned it is on a cart 9 on wheels 10. Moreover, the tank 1 is equipped with an inspection hatch 11 and the control box 6 with an air connection 12. The tank 1 is equipped with an overflow valve 13.

Pokazany na Fig. 2 układ hydrauliczny składa się z dwóch obwodów, gdzie pierwszy obwód 15 służy do rozmywania złoża zawiesiny w zbiorniku 1 a drugi obwód 16 do rozrzedzania zawiesiny wypływającej ze zbiornika 1. Oba obwody 15 i 16 połączone są z pompą 8. Pompa 8 pompuje wodę z niepokazanego zasobnika podłączonego do wlotu wodnego pompy 8. Obwód 15 do rozmywania zawiesiny, zawiera zawór iglicowy 12 regulacji wydatku ścierniwa połączony poprzez dwie gałęzie, obie z zaworami kierunkowymi 18 i dyszami wodnymi 19 ze zbiornikiem 1. Dysze wodne 19 są umieszczone na przeciw siebie i stycznie do wewnętrznego płaszcza dolnej dennicy zbiornika 1,The hydraulic system shown in Fig. 2 consists of two circuits, where the first circuit 15 serves to wash the slurry bed in the tank 1 and the second circuit 16 serves to dilute the slurry flowing out of the tank 1. Both circuits 15 and 16 are connected to the pump 8. Pump 8 pumps water from a reservoir, not shown, connected to the water inlet of a pump 8. A circuit 15 for washing the slurry comprises a needle valve 12 for regulating the abrasive output connected through two branches, both with directional valves 18 and water nozzles 19 with the reservoir 1. Water nozzles 19 are arranged opposite itself and tangent to the inner shell of the bottom bottom of tank 1

PL 218 148 B1 nadając wirowy ruch rozmywający. Obwód 16 do rozrzedzania zawiesiny zawiera zawór iglicowy 20 regulacji wydatku wody, który poprzez zawór kierunkowy 21 połączony jest z mieszalnikiem 22 umieszczonym pod zbiornikiem 1. Mieszalnik 22 połączony jest wężem 23 z układem formującym strumień roboczy składającym się z zaworu kulowego 24, zaworu membranowego 25 sterowania przepływem zawiesiny i głowicy mieszającej 26, połączonej z wężem roboczym 27. Pompa 8 połączona jest z obwodami 15 i 16 poprzez zawór kulowy 28 a także poprzez zawór kulowy 29 z zaworem membranowym 25 układu formującego strumień roboczy. Wąż roboczy 27 zakończony jest dyszą roboczą 30.By imparting a swirling blurring motion. The circuit 16 for diluting the suspension includes a needle valve 20 for regulating the water flow rate, which through a directional valve 21 is connected to a mixer 22 located under the tank 1. The mixer 22 is connected by a hose 23 to a working stream forming system consisting of a ball valve 24, a control membrane valve 25 flow of the slurry and the mixing head 26 connected to the working hose 27. The pump 8 is connected to the circuits 15 and 16 through the ball valve 28 and also through the ball valve 29 with the diaphragm valve 25 of the working flow forming system. The working hose 27 ends with the working nozzle 30.

Pokazany na Fig. 3 układ pneumatyczny urządzenia zasilany jest ze źródła sprężonego powietrza poprzez przyłącze 12 z zaworem kulowym 31 i łącznikiem pośrednim 32. Jedno boczne wyjście łącznika 32 połączone jest z obwodem 33 do zasilania pompy i drugim obwodem 34 do sterowania procesem. Obwód 33 składa się ze zbiornika powietrza 35 i filtro - regulatora 36. Zbiornik 35 połączony jest z łącznikiem 32 poprzez zawór kierunkowy 37, a wyjście filtro - regulatora 36 z pompą 8.The pneumatic system of the device shown in Fig. 3 is supplied from a compressed air source through a connection 12 with a ball valve 31 and an adapter 32. One side output of the connector 32 is connected to the circuit 33 for supplying the pump and the other circuit 34 for controlling the process. The circuit 33 comprises an air reservoir 35 and a filter-regulator 36. The reservoir 35 is connected to the connector 32 via a directional valve 37, and the output of the filter-regulator 36 to the pump 8.

Drugi obwód 34 do sterowania procesem składa się ze zbiornika powietrza 38 i filtro - regulatora 39. Zbiornik 38 połączony jest z łącznikiem 32 przez zawór kierunkowy 40, a wyjście filtro - regulatora 39 z rozdzielaczem pneumatycznym 41. Drugie boczne wyjście łącznika pośredniego 32 połączone jest poprzez zawór bezpieczeństwa 42 z zaworem sterującym 43, który przełącza rozdzielacz pneumatyczny 41. Zasilanie sprężonym powietrzem poprzez łącznik 32 i zawór pneumatyczny 46 połączone jest z głowicą mieszającą 26. Boczne wyjścia zaworu pneumatycznego 46 połączone są ze sterownikiem zaworu membranowego 25 sterowania przepływem zawiesiny.The second circuit 34 for process control consists of an air reservoir 38 and a filter-regulator 39. The reservoir 38 is connected to the coupler 32 via a directional valve 40, and the filter-regulator outlet 39 is connected to a pneumatic manifold 41. The second lateral outlet of the adapter 32 is connected by a safety valve 42 with a control valve 43 which switches the pneumatic distributor 41. A compressed air supply via a connector 32 and a pneumatic valve 46 is connected to the mixing head 26. The side outputs of the pneumatic valve 46 are connected to a driver of a membrane valve 25 controlling the slurry flow.

Fig. 4 przedstawia mieszalnik 22 w przekroju. Zawiesina ze zbiornika 1 podawana jest wlotem zawiesiny i podlega rozrzedzeniu strumieniem wody podawanym skośnym otworem z przesunięciem osiowym, w celu wspomagania ruchu wirowego zawiesiny, podawanej wężem 23 do układu formującego strumień, opartego na głowicy mieszającej 26, oraz uzyskania właściwej proporcji wody i ścierniwa.Fig. 4 shows the mixer 22 in cross-section. The slurry from the reservoir 1 is fed through the slurry inlet and is diluted with a water jet fed through the oblique axial displacement in order to assist the swirling motion of the slurry fed through the hose 23 to the jet forming system based on the mixing head 26, and to obtain the correct ratio of water and abrasive.

Fig. 5 przedstawia układ formujący roboczy strumień czyszczący składający się z zaworu membranowego 25 sterowania przepływem zawiesiny z wlotem zawiesiny do zaworu membranowego 25 i głowicy mieszającej 26, wlotem powietrza i wylotem mieszaniny. Zawór membranowy 25 sterowany jest zaworem sterującym 41, przesterowującym rozdzielacz pneumatyczny 41 w celu włączenia lub wyłączenia przepływu 5 zawiesiny do głowicy mieszającej 26.Fig. 5 shows a working stream forming system consisting of a slurry flow control membrane valve 25 with a slurry inlet to the membrane valve 25 and a mixing head 26, air inlet, and mixture outlet. The diaphragm valve 25 is controlled by a control valve 41 that controls the pneumatic manifold 41 to enable or disable the flow 5 of the slurry to the mixing head 26.

Dysza koncentryczna 44 głowicy 26 zawiera otwór centralny do którego podawana jest zawiesina oraz obwodowo rozmieszczone i osiowo zogniskowane otwory 45 umieszczone w płaszczu dyszy koncentrycznej 44 głowicy 26 i zasilane powietrzem z zaworu pneumatycznego 46.The concentric nozzle 44 of the head 26 includes a central opening to which the slurry is fed, and circumferentially arranged and axially focused openings 45 located in the shell of the concentric nozzle 44 of the head 26 and supplied with air from a pneumatic valve 46.

W celu przygotowania urządzenia do uruchomienia, podłącza się instalację sprężonego powietrza oraz instalację wody, przewód transmitujący mieszaninę ścierną i pneumatyczne przewody sterujące. Zbiornik 1 ciśnienia zalewa się wodą aż do poziomu, kiedy zawór przelewowy 13 wskaże odpowiedni poziom. Wtedy zamyka się zawór przelewowy 13. Zbiornik 1 napełnia się ścierniwem przez lej zasypowy 4, uszczelnia zbiornik 1, zamykając zawór zasypowy 5. Następnie hermetyzuje się zbiornik 1, włączając dopływ sprężonego powietrza otwierając zawór kulowy 31 i uruchamiając pompę 8, doprowadzając ciśnienie w zbiorniku 1 do odpowiedniego poziomu.In order to prepare the device for start-up, the compressed air and water systems, the abrasive mixture transmission conduit and the pneumatic control conduits are connected. The pressure tank 1 is flooded with water up to the level when the overflow valve 13 indicates the appropriate level. The overflow valve 13 is then closed. The tank 1 is filled with abrasive through the hopper 4, the tank 1 is sealed by closing the charging valve 5. Then the tank 1 is sealed, turning on the compressed air supply, opening the ball valve 31 and starting the pump 8, applying pressure in the tank 1 to the appropriate level.

Pompa 8 pompuje wodę z zasobnika i tłoczy otwartym zaworem 28 przez instalacje 15 i 16. Woda płynąc przez instalację 15 poprzez zawór iglicowy 17, zawory kierunkowe 18 i dysze wodne 19 wpływa do zbiornika 1, rozmywając zgromadzone tam złoże zawiesiny. Mieszanina wpływa następnie do mieszalnika 22, gdzie łączy się z wodą przepływającą instalacją 16 omijającą zbiornik 1 przez zawór iglicowy 20 i zawór kierunkowy 21, wspomagającą ruch wirowy mieszaniny. Zawiesina transportowana jest dalej wężem 23 i otwartym zaworem kulowym 24 do zaworu membranowego 25 sterowanego siłownikiem 41. Sprężone powietrze zasila niezależnie pompę 8 przez zawór 37, zbiornik powietrza 35 i filtro - regulator 36, a także przez zawór kierunkowy 40, zbiornik powietrza 38 i filtro - regulator 39, instalację sterującą zaworu membranowego 25 i zaworu pneumatycznego 46. Przesterowanie zaworu sterującego 43, powoduje ustawienie rozdzielacza pneumatycznego 41 na przepływ i otwarcie zaworu membranowego 25 i zaworu pneumatycznego 46. Następuje przepływ zawiesiny do głowicy mieszającej 26, gdzie z wykorzystaniem dyszy koncentracyjnej 44 wytwarzana jest mieszanina powietrzno - wodno - ścierna. Mieszanina ta podawana jest wężem roboczym 27 do dyszy roboczej 30, gdzie następuje ostateczne ukształtowanie czyszczącego strumienia roboczego.Pump 8 pumps water from the reservoir and forces it with an open valve 28 through installations 15 and 16. Water flowing through installation 15 through needle valve 17, directional valves 18 and water nozzles 19 flows into tank 1, washing out the suspended slurry therein. The mixture then flows into the mixer 22, where it is combined with the water flowing through the pipeline 16 bypassing the tank 1 through a needle valve 20 and a directional valve 21 to assist in the swirling of the mixture. The slurry is then transported through a hose 23 and an open ball valve 24 to the diaphragm valve 25 controlled by the actuator 41. Compressed air supplies the pump 8 independently through valve 37, air tank 35 and filter-regulator 36, as well as through directional valve 40, air tank 38 and filter. - the regulator 39, the control system of the membrane valve 25 and the pneumatic valve 46. The override of the control valve 43 sets the pneumatic distributor 41 to flow and opens the membrane valve 25 and the pneumatic valve 46. The suspension flows to the mixing head 26, where using the concentration nozzle 44 an air-water-abrasive mixture is produced. This mixture is fed through the working hose 27 to the working nozzle 30, where the final shaping of the cleaning working stream takes place.

Włączanie i wyłączanie wytwarzania strumienia roboczego, następuje przez przełączenie zaworu sterującego 43 przymocowanego do węża roboczego 27 w okolicy dyszy roboczej 30. PodczasThe production of the working stream is switched on and off by switching the control valve 43 attached to the working hose 27 in the vicinity of the working nozzle 30. During

PL 218 148 B1 czyszczenia powierzchni strumieniem powietrzno - wodno - ściernym, zawór zasypowy 5, zawór przelewowy 13 zbiornika 1 i zawór kulowy 29 są zamknięte, natomiast zawory kulowe 28, 31 i 24 są otwarte.In order to clean the surface with an air-water-abrasive jet, the charging valve 5, the overflow valve 13 of the tank 1 and the ball valve 29 are closed, while the ball valves 28, 31 and 24 are open.

Po zużycie ścierniwa należy zaniknąć przepływ strumienia roboczego zwalniając dźwignię zaworu sterującego 43, odciąć dopływ sprężonego powietrza, zamykając zawór kulowy 31 i rozhermetyzować zbiornik 1, otwierając zawór przelewowy 13. Urządzenie jest gotowe do kolejnego cyklu pracy, a więc napełnienia i powtórzenia czynności wymienionych wcześniej.After the abrasive is consumed, the flow of the working stream should be stopped by releasing the lever of the control valve 43, cutting off the supply of compressed air by closing the ball valve 31 and depressurizing the tank 1 by opening the overflow valve 13. The device is ready for the next cycle of work, i.e. filling and repeating the activities mentioned earlier.

Urządzenie może wykonywać jeszcze inne czynności jak oczyszczanie strumieniem powietrzno - wodnym lub przemywanie instalacji z pozostałości ścierniwa. Należy wtedy zamknąć zawór zasypowy 5, zawór przelewowy 13 zbiornika 1, zawory 24 i 28, natomiast zawory 31 i 29 pozostają otwarte.The device can carry out other activities such as cleaning with air-water jet or washing the installation from abrasive residues. It is then necessary to close the charge valve 5, the overflow valve 13 of the tank 1, and the valves 24 and 28, while the valves 31 and 29 remain open.

Urządzenie można użyć też do osuszania powierzchni strumieniem powietrza wtedy zawory zasypowy 5, przelewowy 13, zawory kulowe 24, 28 i 29 są zamknięte a zawór kulowy 31 pozostaje otwarty.The device can also be used for drying surfaces with a stream of air, then the charging valves 5, overflow valves 13, ball valves 24, 28 and 29 are closed and the ball valve 31 remains open.

Claims

A device for surface cleaning using an abrasive air-water jet, comprising a slurry tank with a mixer arranged underneath it, a hydraulic system for supplying the device with water, a pneumatic system for supplying air to create a cleaning stream and controlling the device, including a mixing head characterized by that the hydraulic system consists of two circuits (15, 16), the first (15) for washing the slurry bed based on two branches connected by two directional valves (18) and two water nozzles (19), arranged opposite each other, with the tank suspension (1), and a second circuit (16) for diluting the suspension connected via a third directional valve (21) to the mixer (22), while the pneumatic system consists of two circuits (33, 34) with the first (35) and the second (38) ) air tank with filter - regulators (36, 39), where both circuits are supplied from a source of compressed air, the first the circuit (33) is connected to the pump (8) and the second outlet circuit (34) is connected to the control, while upstream of the mixing head (26) there is a valve (25), preferably a diaphragm, to control the flow of the slurry, and a concentric nozzle ( 44) of the mixing head (26) has a central opening for feeding the slurry and axially focused and circumferentially arranged in the shell of the concentric nozzle (44) of the head (26) openings (45) with the supply of a compressed air stream, forming an air-water-abrasive working stream.

2. The device according to claim The slurry tank (1) is arranged tangentially to the inner surface of the slurry tank bottom bottom (1) preferably cone-shaped, according to claim 1, characterized in that the water nozzles (19) of the first hydraulic circuit (15) for washing the slurry bed are arranged perpendicular to the slurry tank (1) shell forming the jacket.

3. The device according to claim 3. The pump as claimed in claim 1, characterized in that the pump (8) is a diaphragm pump with a pneumatic-hydraulic ratio of 2: 1.

4. The device according to claim 1 2. The method of claim 1, characterized in that the mixer (22) has a water inlet inclined axially offset to the direction of flow of the slurry from the slurry tank (1).