RU2067537C1

RU2067537C1 - Set for treatment of mineral material

Info

Publication number: RU2067537C1
Application number: RU93029211A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Бурангулов; Г.В. Золототрубов; А.И. Плугин
Original assignee: Научно-производственная ассоциация "Центр", Санкт-Петербург
Priority date: 1993-06-09
Filing date: 1993-06-09
Publication date: 1996-10-10

Abstract

FIELD: tools for treatment of materials. SUBSTANCE: set is provided with cooling agent generator made in form of solid carbon dioxide evaporation plant which is connected with nozzle feeding the cooling agent to surface of material to be treated and is provided with steam generator connected with superheated gas supply nozzle. Working nozzle member is made in form of superheated gas supply nozzles located coaxially in its section, cooling agent supply nozzles, steam supply nozzles; coaxial circular nozzles connected with vacuum set are located between them. Connected with vacuum set is nozzle bounding working member over perimeter. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к технологии обработки минерального материала, а именно к инструментам для обработки поверхностей материала струями перегретого газа. The invention relates to a technology for processing mineral material, and in particular to tools for treating material surfaces with jets of superheated gas.

Известно устройство для огнеструйной обработки материала горных пород путем подачи через сопло нагретого газа [1]
Известна обработка материала хладагентом, который подается с помощью сопла [2]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для обработки минерального материала, содержащее корпус с магистралями подачи рабочих агентов, соединенный с рабочим сопловым органом, ориентированным на материал [3]
Однако известные устройства не позволяют осуществлять предусмотренное технологией обработки минерального материала разнотемпературное контактное воздействие от различных рабочих сопел, ориентированных на единый участок обработки материала.A device is known for fire-blasting processing of rock material by supplying heated gas through a nozzle [1]
Known processing of material with a refrigerant, which is supplied using a nozzle [2]
The closest in technical essence and the achieved result is a device for processing mineral material, comprising a housing with supply lines of working agents connected to a working nozzle body oriented to the material [3]
However, the known devices do not allow the multi-temperature contact action provided by the processing technology of the mineral material from various working nozzles oriented to a single processing section of the material.

Задачей изобретения является улучшение технологии обработки минеральной поверхности, сохранение физико-механических показателей обработанной поверхности материала, соизмеримых с показателями его внутренних структур, т.е. сохранение естественного состояния поверхности камня после ее обработки. The objective of the invention is to improve the processing technology of the mineral surface, maintaining the physico-mechanical properties of the treated surface of the material, commensurate with the performance of its internal structures, i.e. preservation of the natural state of the surface of the stone after its processing.

Это достигается за счет того, что установка снабжена генератором хладагента, генератором пара и вакуум-установкой, а рабочий сопловой орган выполнен в сечении из коаксиально расположенных кольцевых сопел подачи на материал перегретого газа, сопел подачи хладагента, сопел подачи пара, между каждыми из которых расположены коаксиально кольцевые сопла, соединенные с вакуум-установкой, при этом ограничивающее рабочий орган по периметру сопла также соединено с вакуум-установкой, а сопла подачи перегретого газа соединены с термогазогенератором, а сопла подачи хладагента соединены с генератором хладагента в виде камеры испарения твердой углекислоты. This is achieved due to the fact that the installation is equipped with a refrigerant generator, a steam generator and a vacuum unit, and the working nozzle body is made in cross section from coaxially arranged annular nozzles for supplying superheated gas to the material, refrigerant nozzles, and steam nozzles, between each of which are located coaxially annular nozzles connected to the vacuum installation, while the limiting working body along the perimeter of the nozzle is also connected to the vacuum installation, and the superheated gas supply nozzles are connected to the thermogas generator ohm, and the refrigerant supply nozzle connected to the refrigerant generator in the form of solid carbon dioxide vaporization chamber.

Технический результат, достигаемый при решении вышеуказанной задачи изобретения,заключается в том, что при разнотемпературном контактном воздействии от различных рабочих сопел, ориентированных на один и тот же участок обрабатываемой поверхности,предупреждается потеря структурной связанной молекулярно влаги материала, которая имеет место при воздействии на материал только перегретым паром (или газом), что приводит к резкому снижению физико-механических характеристик поверхностной структуры обработанного материала при такой потере влаги, которая обуславливает также подверженность поверхности материала атмосферной и агрессивной газовоздушной эрозии, потере товарного и эстетического вида изделия. The technical result achieved by solving the above objectives of the invention is that when the contact is exposed to different temperatures from different working nozzles oriented to the same area of the treated surface, the loss of structurally bound molecular moisture of the material that occurs when the material is exposed only superheated steam (or gas), which leads to a sharp decrease in the physico-mechanical characteristics of the surface structure of the processed material with such a loss moisture, which also determines the susceptibility of the surface of the material to atmospheric and aggressive gas-air erosion, loss of marketable and aesthetic appearance of the product.

На фиг.1 представлена установка в общем виде; на фиг.2 группа сопел; на фиг.3 разрез 1-1 по фиг.1. Figure 1 shows the installation in General; figure 2 group of nozzles; figure 3 section 1-1 of figure 1.

Установка содержит корпус термогазогенератора 1, соединенного с рабочим сопловым органом 2, которые подсоединены к патрубкам подачи рабочих агентов, по магистрали 3 в сопловой орган подается перегретый газ, по магистрали 4 - переохлажденный газ, по магистрали 5 пар. Магистраль перегретого газа соединена соответственно с выходом термогазогенератора. Сопла подачи хладагента соединены с генератором хладагента 6, выполненным в виде камеры испарения твердой углекислоты (СО₂. Сопла подачи пара соединены с генератором пара, которым может служить и система охлаждения термогазогенератора 1. Сопловой рабочий орган располагают над поверхностью обрабатываемого минерального материала 8. Сопловой рабочий орган оснащен соплами 5 подачи на материал 8 перегретого рабочего газа, соплами 10 подачи на материал переохлажденного рабочего газа (хладагента) и соплами подачи водяного пара 11. Эти сопла размещены коаксиально в сечении рабочего соплового органа, а между каждыми из этих сопел коаксиально расположены эжектирующие кольцевые сопла 12, которые отделяют собой группы сопел 9, 10, 11 друг от друга, задавая технологический процесс последовательной обработки поверхности материала.The installation comprises a body of a gas and gas generator 1 connected to a working nozzle body 2, which are connected to the nozzles for supplying working agents, superheated gas is supplied to the nozzle body 3, supercooled gas is fed through line 4, and 5 steam is supplied through the line 4. The superheated gas line is connected respectively to the outlet of the thermogas generator. The refrigerant supply nozzles are connected to the refrigerant generator 6, made in the form of a solid carbon dioxide evaporation chamber (СО _{2. The} steam supply nozzles are connected to the steam generator, which can also be the cooling system of the thermo-gas generator 1. The nozzle working body is placed above the surface of the processed mineral material 8. The nozzle working the body is equipped with nozzles 5 for supplying superheated working gas to the material 8, nozzles 10 for supplying supercooled working gas (refrigerant) to the material and nozzles for supplying water vapor 11. These nozzles are sized scheny coaxially in the working section of the nozzle body, and between each of the nozzles ejects coaxially arranged annular nozzle 12 which separates a group of nozzles 9, 10, 11 from each other, setting successive treatment process the material surface.

Сопла подачи указанных рабочих компонентов могут быть выполнены в продольном сечении в форме сопел Лаваля или другой формы в зависимости от условий обработки. В плане сопла выполнены кольцевыми,обнимающими по периметру через эжектирующие сопла 12 друг друга, причем под названием кольцевые следует понимать кольцо любой формы радиальное, овальное, прямоугольное и т.д. The feed nozzles of these working components can be made in longitudinal section in the form of Laval nozzles or other shapes depending on the processing conditions. In terms of the nozzles are made circular, hugging around the perimeter through the ejecting nozzles 12 of each other, and the name ring should be understood as a ring of any shape radial, oval, rectangular, etc.

Эжектирующие сопла 12 соединены с вакуум-установкой 13 для отвода отработанных на материале 8 рабочих газов и пара вместе с частицами материала, как продукта обработки его поверхности, при этом с помощью кожуха 14 и уплотнения 15 достигается ее герметизация. При работе установки обеспечивается заданный для конкретного материала режим работы узлов-агрегатов установки. Температура газа обеспечивается в пределах 880-950^oС, температура хладагента 35-45^oС, температура пара 90-95^oС, вытяжка вакуум-системы обеспечивается при давлении 0,5-0,8 атм (разрежение по отношению к атмосферному давлению).The ejection nozzles 12 are connected to a vacuum unit 13 for removing the working gases and steam exhausted on the material 8, together with the particles of the material as a product of processing its surface, while using the casing 14 and the seal 15, its sealing is achieved. During the operation of the installation, the operation mode of the unit assemblies set for a specific material is ensured. The gas temperature is ensured in the range of 880-950 ^o С, the temperature of the refrigerant is 35-45 ^o С, the vapor temperature is 90-95 ^o С, the vacuum system is drawn at a pressure of 0.5-0.8 atm (vacuum relative to atmospheric pressure) .

Сопло, ограничивающее рабочий орган по периметру, также соединено с вакуум-установкой. The nozzle, limiting the working body along the perimeter, is also connected to a vacuum installation.

Работа установки осуществляется следующим образом. The installation is as follows.

Сопловой рабочий орган 2 с кожухом 14 располагают над материалом 8 на уплотнении 15, включают все указанные узлы установки в работу и орган 2 перемещают с заданной ползучей скоростью по поверхности материала, производя смену поверхностей обработки по заданной схеме, которую экспериментально отрабатывают на различных по структуре минеральных материалах. The nozzle working body 2 with the casing 14 is located above the material 8 on the seal 15, they include all of these installation units into operation, and the body 2 is moved with a given creeping speed along the surface of the material, changing the processing surfaces according to a given pattern, which is experimentally worked out on minerals of different structures materials.

Так, при обработке естественных материалов, например гранита, песчаника подачу пара производят минимально, так как в этих материалах содержание воды составляет до 1% а воздействуют в основном хладагентом СО₂, который осаждает из пространства под кожухом водный аэрозоль, который получают при охлаждении газов. Охлажденная поверхность более эффективно подвергается воздействию перегретого газа за счет резкой смены термических воздействий, тогда как нижние слои материала под обрабатываемой поверхностью не нарушаются, имея запас влаги и устойчивый температурный режим. При обработке материала на основе цементного камня, в котором структурная влага составляет более 2%необходима подача пара через сопла 11, чтобы не истощить поверхностную структуру материала потерей воды при обработке верхнего слоя, где она естественно теряется, испытывая фазовый переход в парогазовую смесь,отраженную от материала и отводимую через вакуум-установку 13 в утилизацию. При этом подачу пара ведут интенсивно при окончании процесса обработки и полировки поверхности.So, in the processing of natural materials, such as granite, sandstone, steam is produced minimally, since in these materials the water content is up to 1% and is mainly affected by CO ₂ refrigerant, which precipitates from the space under the casing a water aerosol, which is obtained by cooling the gases. The cooled surface is more effectively exposed to superheated gas due to a sharp change in thermal effects, while the lower layers of the material under the treated surface are not violated, having a moisture supply and a stable temperature regime. When processing a material based on cement stone, in which structural moisture is more than 2%, steam supply through nozzles 11 is necessary so as not to deplete the surface structure of the material by water loss during processing of the upper layer, where it is naturally lost, undergoing a phase transition to the vapor-gas mixture reflected from material and discharged through a vacuum unit 13 for disposal. In this case, steam is supplied intensively at the end of the processing and polishing of the surface.

Таким образом описанная установка позволяет вести процесс обработки материала эффективно и управляемо, сохраняя прочность структуры материала поверхностного слоя после окончания обработки за счет сохранения естественной воды в структуре материала и физико-химических характеристик этой структуры. Thus, the described installation allows you to conduct the process of processing the material efficiently and controllably, while maintaining the strength of the structure of the material of the surface layer after treatment due to the preservation of natural water in the structure of the material and the physico-chemical characteristics of this structure.

Claims

Installation for processing mineral material, comprising a housing with supply lines of working agents, connected to a working nozzle body oriented to the material, characterized in that the installation is equipped with a refrigerant generator, a steam generator and a vacuum installation, and the working nozzle body is made in cross section from coaxially arranged annular nozzles for supplying superheated gas to the material, nozzles for supplying refrigerant, nozzles for supplying steam, between each of which there are coaxially ring nozzles connected to a vacuum unit Second, while limiting the working body on the perimeter of the nozzle is also connected to a vacuum installation, wherein superheated gas supply nozzle connected to termogazogeneratorom, refrigerant supply nozzle connected to the refrigerant generator in the form of solid carbon dioxide vaporization chamber.