RU2250816C2 - Method for hydro-abrasive working of surface - Google Patents
Method for hydro-abrasive working of surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2250816C2 RU2250816C2 RU2003120378/02A RU2003120378A RU2250816C2 RU 2250816 C2 RU2250816 C2 RU 2250816C2 RU 2003120378/02 A RU2003120378/02 A RU 2003120378/02A RU 2003120378 A RU2003120378 A RU 2003120378A RU 2250816 C2 RU2250816 C2 RU 2250816C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suspension
- hydro
- nozzle
- compressed gas
- hydroabrasive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и атомной энергетики для гидроабразивной обработке деталей, а именно к гидроабразивной очистке и финишной обработке поверхностей деталей, и может быть использовано при дезактивации поверхностей от радиоактивных загрязнений.The invention relates to the field of mechanical engineering and nuclear energy for waterjet processing of parts, namely to waterjet cleaning and surface finishing of parts, and can be used for decontamination of surfaces from radioactive contamination.
Известен способ гидроабразивной очистки поверхностей деталей, который предусматривает создание гидроабразивного аэрозольного потока состоящего из аэрозольных частиц жидкости, абразивных частиц и воздуха и обработку поверхностей таким аэрозольным потоком [1].A known method of waterjet cleaning of surfaces of parts, which provides for the creation of a waterjet aerosol stream consisting of aerosol particles of liquid, abrasive particles and air and surface treatment with such an aerosol stream [1].
Полученный таким способом трехкомпонентный поток (сжатый воздух, абразивные частицы и аэрозольные частицы жидкости) имеет существенный недостаток который заключается в наличии большого количества свободных, не связанных с жидкостью, абразивных частиц в аэрозольном потоке. В этом случае абразивные частицы взаимодействуют непосредственно с обрабатываемой поверхностью, а не через защитный (демпфирующий) слой жидкости, что способствует более интенсивному повреждению поверхности обрабатываемой детали.The three-component stream obtained in this way (compressed air, abrasive particles and aerosol particles of a liquid) has a significant drawback which consists in the presence of a large number of free, non-liquid abrasive particles in an aerosol stream. In this case, the abrasive particles interact directly with the treated surface, and not through a protective (damping) layer of liquid, which contributes to more intense damage to the surface of the workpiece.
Известен также способ гидроабразивной очистки поверхностей деталей, выбранный в качестве прототипа, который предусматривает создание гидроабразивного аэрозольного потока, где в качестве гидроабразивных частиц используется водная суспензия состоящая из воды и абразивных частиц [2]. Такая суспензия получается путем предварительного смешения абразивных частиц с жидкостью. Абразивный аэрозольный поток для обработки поверхностей получается путем воздействия на суспензию воздушного потока со скоростью от 200 до 500 м/с. При этом соотношение массовых расходов суспензии и воздуха не превышает 1:10.There is also known a method of hydroabrasive cleaning of surfaces of parts, selected as a prototype, which provides for the creation of a hydroabrasive aerosol stream, where an aqueous suspension consisting of water and abrasive particles is used as hydroabrasive particles [2]. Such a suspension is obtained by pre-mixing the abrasive particles with a liquid. An abrasive aerosol stream for surface treatment is obtained by exposing the suspension to an air stream at a speed of 200 to 500 m / s. The ratio of the mass flow rate of the suspension and air does not exceed 1:10.
Недостатком указанного способа является снижение эффективности обработки поверхностей деталей при скоростях воздействия струи сжатого воздуха с водной суспензией более 500 м/с. Ограничение значений скоростей воздушного потока значением в 500 м/с не позволяет повысить производительность очистки для данного способа очистки. Отсутствие положительного эффекта для данного способа связано с особенностью взаимодействия воздушного потока внутри газового сопла и его влияния на коэффициент эжекции водной суспензии через иглу распылителя. Так, для фиксированных геометрических параметров газового сопла и иглы распылителя увеличение скорости воздушного потока выше расчетной приводит к нерасчетному течению сжатого воздуха внутри канала сопла. Так, например, для геометрических параметров сопла, приведенных в описании прототипа [2], расчетному режиму истечения воздушной струи из сопла соответствует значение скорости, равное ≈ 450 м/с. При увеличении скорости истечения газового потока выше расчетного происходит перераспределение величины давления воздуха (которая является функцией от скорости газа Pг=ƒ(Vг)) вдоль оси движения воздуха внутри сопла. Изменение величины давления сжатого воздуха внутри газового сопла влияет на коэффициент эжекции и, следовательно, на величину расхода водной суспензии через иглу распылитель.The disadvantage of this method is the decrease in the efficiency of surface treatment of parts at speeds of exposure to a jet of compressed air with an aqueous suspension of more than 500 m / s. The limitation of the values of the air velocity to 500 m / s does not allow to increase the cleaning performance for this cleaning method. The absence of a positive effect for this method is associated with the peculiarity of the interaction of the air flow inside the gas nozzle and its effect on the ejection coefficient of the aqueous suspension through the atomizer needle. So, for fixed geometrical parameters of the gas nozzle and the atomizer needle, an increase in the air flow rate above the calculated one leads to an unbalanced flow of compressed air inside the nozzle channel. So, for example, for the geometric parameters of the nozzle given in the description of the prototype [2], the calculated speed of the air stream from the nozzle corresponds to a velocity value of ≈ 450 m / s. With an increase in the gas flow outflow rate above the calculated one, the air pressure redistributes (which is a function of the gas velocity P g = ƒ (V g )) along the axis of the air inside the nozzle. A change in the pressure value of the compressed air inside the gas nozzle affects the ejection coefficient and, therefore, the flow rate of the aqueous suspension through the atomizer needle.
Для решения проблемы поддержания требуемого расхода водной суспензии через иглу распылитель, в зависимости от изменения скорости воздушного потока внутри газового сопла, возможно несколько вариантов технического решения.To solve the problem of maintaining the required flow rate of the aqueous suspension through the needle of the atomizer, depending on the change in the speed of the air flow inside the gas nozzle, several technical solutions are possible.
Вариант 1. Использовать сменный набор газовых сопел, каждое из которых рассчитано на заданную, граничную для данной геометрии сопла, скорость газового потока. В этом случае для смены режима работы режима сопла необходимо прекратить работу устройства для гидроабразивной очистки, и после этого выполнить замену одного сопла другим. При этом также необходимо выполнить последующую проверку и регулировку его рабочих характеристик, в частности величину расхода водной суспензии. В производственных условиях это приводит к снижению производительности работы устройства для гидроабразивной очистки, а также к дополнительным финансовым затратам, связанным с изготовлением сменных наборов сопел.Option 1. Use a replaceable set of gas nozzles, each of which is designed for a given, boundary for the given nozzle geometry, gas flow rate. In this case, to change the operating mode of the nozzle mode, it is necessary to stop the device for waterjet cleaning, and then replace one nozzle with another. It is also necessary to carry out a subsequent check and adjustment of its operating characteristics, in particular, the amount of flow of the aqueous suspension. In production conditions, this leads to a decrease in the productivity of the device for waterjet cleaning, as well as to additional financial costs associated with the manufacture of replaceable sets of nozzles.
Вариант 2. Использовать принудительную подачу водной суспензии. Этот вариант может быть реализован путем создания регулируемого напора подачи водной суспензии, например, с помощью насоса или путем изменения перепада высоты между резервуаром для суспензии и иглой распылителя. При использовании принудительной подачи водной суспензии, например, с помощью насоса необходимо синхронизировать величину расхода водной суспензии через иглу распылителя с величиной скорости воздушного потока. Выполнение этого условия связано с необходимостью сохранения определенного соотношения массовых расходов суспензии и воздуха, при которых осуществляется процесс дробления суспензии высокоскоростным воздушным потоком на аэрозольные частицы, а также разгон этих частиц до скоростей, достаточных для выполнения процесса очистки. Поэтому при использовании принудительной подачи суспензии через иглу распылитель требуется наличие специальной самонастраивающейся системы автоматического регулирования поддержки соотношения массовых расходов суспензии и воздуха. Создание подобных систем автоматического регулирования связано с определенными техническими трудностями из-за быстродействия протекания процесса дробления суспензии, вытекающей из иглы распылителя (≈105 с), а также из-за наличия инерционности в самих системах регулирования. По предварительным оценкам, инерционность (т.е. время выхода технологического процесса дробления и разгона аэрозольных частиц суспензии в заданный рабочий режим) подобной системы может составлять 10-30 секунд. При этом также существует еще одна проблема, а именно время стабильного удержания системы в заданных рабочих параметров.Option 2. Use a forced supply of an aqueous suspension. This option can be implemented by creating an adjustable pressure head for supplying an aqueous suspension, for example, using a pump or by changing the height difference between the suspension tank and the sprayer needle. When using a forced supply of an aqueous suspension, for example, using a pump, it is necessary to synchronize the flow rate of the aqueous suspension through the needle of the atomizer with the air velocity. The fulfillment of this condition is associated with the need to maintain a certain ratio of the mass flow rates of the suspension and air, at which the process of crushing the suspension by high-speed air flow into aerosol particles, as well as the acceleration of these particles to speeds sufficient to perform the cleaning process. Therefore, when using forced feeding of a suspension through a needle, a spray gun requires a special self-adjusting system to automatically control the ratio of the mass flow rates of the suspension and air. The creation of such automatic control systems is associated with certain technical difficulties due to the speed of the crushing process of the suspension flowing from the atomizer needle (≈10 5 s), and also due to the inertia in the control systems themselves. According to preliminary estimates, the inertia (i.e., the time the process of crushing and dispersing aerosol particles of the suspension into the specified operating mode) of such a system can be 10-30 seconds. At the same time, there is one more problem, namely, the time of stable retention of the system in the given operating parameters.
Задача настоящего изобретения заключается в повышении производительности и функциональных возможностей гидроабразивного способа очистки поверхностей деталей, основанного на использовании высокоскоростного гидроабразивного аэрозольного потока водной суспензии абразивных частиц, который создается внутри газового сопла при воздействии на водную суспензию струи сжатого воздуха путем увеличения диапазона изменения скорости воздушного потока, за счет чего повышается производительность очистки поверхностей.The objective of the present invention is to increase the productivity and functionality of a hydroabrasive method for cleaning surfaces of parts based on the use of a high-speed hydroabrasive aerosol stream of an aqueous suspension of abrasive particles, which is created inside a gas nozzle when a stream of compressed air is applied to an aqueous suspension by increasing the range of variation of the air flow rate, beyond due to which the productivity of surface cleaning is increased.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе гидроабразивной очистки поверхностей деталей, включающем воздействие струей сжатого газа для образования аэрозольных частиц на поток гидрообразивной суспензии, согласно изобретению воздействие на поток гидрообразивной суспензии проводят при скоростях потока сжатого газа более 200 м/с, при этом соотношение массовых расходов гидроабразивной суспензии и сжатого газа не превышает 1:2, и для каждого значения скорости потока сжатого газа устанавливают расход потока гидроабразивной суспензии путем изменения расстояния между выходным сечением газового сопла и выходным сечением торца иглы распылителя для подачи гидрообразивной суспензии в зону сопла, где происходит образование гидрообразивных аэрозольных частиц.The problem is solved due to the fact that in the method of hydroabrasive cleaning of the surfaces of parts, including the action of a stream of compressed gas to form aerosol particles on the flow of a hydroforming suspension, according to the invention, the effect on the flow of a hydroforming suspension is carried out at a flow rate of compressed gas of more than 200 m / s, while the ratio of the mass flow rates of the waterjet slurry and compressed gas does not exceed 1: 2, and for each value of the flow rate of the compressed gas, the flow rate of the waterjet is determined Penzov by changing the distance between gas nozzle outlet section and the outlet section of the needle butt nebulizer for supplying gidroobrazivnoy slurry nozzle into a zone where the formation of aerosol particles gidroobrazivnyh.
На чертеже представлена одна из возможных схем установки для реализации способа.The drawing shows one of the possible installation schemes for implementing the method.
Установка для реализации способа гидроабразивной очистки содержит резервуар 1 с водной гидроабразивной суспензией, который оснащен устройством 2 для перемешивания суспензии, иглу 3 для подачи гидроабразивной суспензии, положение зоны распыления (выходного торца иглы) которой может устанавливаться в дозвуковой или сверхзвуковой частя газового сопла 4.Installation for implementing the method of waterjet cleaning includes a tank 1 with an aqueous waterjet suspension, which is equipped with a device 2 for mixing the suspension, a needle 3 for feeding a waterjet suspension, the position of the spray zone (outlet end of the needle) which can be installed in the subsonic or supersonic part of the gas nozzle 4.
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
Из резервуара 1, внутри которого находится и постоянно перемешивается (для поддержания твердых частиц суспензии во взвешенном состоянии) с помощью устройства 2 гидроабразивная суспензия, суспензия, за счет эжекции, через иглу 3 поступает в зону распыления газового сопла 4. Скорость газа Vг, в данном случае сжатого воздуха, на выходе из сопла превышала 200 м/с и изменялась в диапазоне от 280 до 720 м/с, что соответствовало изменению давления сжатого воздуха на входе в сопло в пределах от 0,28 до 0,6 МПа. Контроль величины давления газа осуществлялся с помощью манометра, подключенного к внутренней полости газового сопла. В указанном диапазоне изменения скорости воздушного потока обеспечивается дробление гидроабразивной суспензии на капли жидкости диаметром (4 - 50)×106 м и содержащие внутри себя абразивные частицы размером не более 5×105 м.From the tank 1, inside which is located and is constantly mixed (to maintain the suspension solid particles in suspension) with the help of device 2, the hydroabrasive suspension, the suspension, due to ejection, through the needle 3 enters the spray zone of the gas nozzle 4. Gas velocity V g , in in this case, the compressed air exiting the nozzle exceeded 200 m / s and varied in the range from 280 to 720 m / s, which corresponded to the change in the pressure of compressed air at the inlet to the nozzle in the range from 0.28 to 0.6 MPa. The control of the gas pressure was carried out using a manometer connected to the internal cavity of the gas nozzle. In the indicated range of changes in the air flow velocity, the hydroabrasive suspension is crushed into liquid droplets with a diameter of (4-50) × 10 6 m and containing abrasive particles no larger than 5 × 10 5 m in size.
Как показали экспериментальные результаты, с уменьшением размеров частиц суспензии увеличивается их удельная поверхность и их количество в единице объема аэрозольного потока, что способствует повышению эффективности очистки.As the experimental results showed, with a decrease in the size of the particles of the suspension, their specific surface area and their amount per unit volume of the aerosol stream increase, which improves the cleaning efficiency.
Результаты по эффективности процессов очистки для указанных в примере диапазонов изменения параметров приведены в таблице, которая прилагается.The results of the efficiency of the cleaning processes for the ranges of parameter changes indicated in the example are given in the table that is attached.
Источники информацииSources of information
1. А.с. 1237403 1984.1. A.S. 1237403 1984.
2. А.с. 1740142 1987.2. A.S. 1740142 1987.
Экспериментальные результаты производительности очистки поверхностей контрольных металлических образцов от окалины при неподвижном и изменяемом положении выходного торца иглы распылителя и выходного сечения газового соплаTable
Experimental results of the performance of cleaning the surfaces of control metal samples from scale with a fixed and variable position of the outlet end of the atomizer needle and the outlet section of the gas nozzle
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003120378/02A RU2250816C2 (en) | 2003-07-08 | 2003-07-08 | Method for hydro-abrasive working of surface |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003120378/02A RU2250816C2 (en) | 2003-07-08 | 2003-07-08 | Method for hydro-abrasive working of surface |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003120378A RU2003120378A (en) | 2005-01-20 |
RU2250816C2 true RU2250816C2 (en) | 2005-04-27 |
Family
ID=34977549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003120378/02A RU2250816C2 (en) | 2003-07-08 | 2003-07-08 | Method for hydro-abrasive working of surface |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2250816C2 (en) |
-
2003
- 2003-07-08 RU RU2003120378/02A patent/RU2250816C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003120378A (en) | 2005-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6945859B2 (en) | Apparatus for fluid jet formation | |
KR101847316B1 (en) | Blast machining method and blast machining device | |
KR20100074133A (en) | Surface treating method and device thereof | |
US7380918B2 (en) | Method and apparatus for forming high-speed liquid | |
US20050230152A1 (en) | Suspended abrasive waterjet hole drilling system and method | |
UA71545C2 (en) | Method and apparatus for producing a high-velocity particle stream | |
JP2009233784A (en) | Method of reducing waterjet injection sound | |
RU2250816C2 (en) | Method for hydro-abrasive working of surface | |
JP2942168B2 (en) | Method and apparatus for enlarging processing pattern in blast processing | |
CA1238071A (en) | Atomizer | |
SU1662653A1 (en) | Cavitation reactor | |
JPH11129139A (en) | Grinding fluid defoaming device, and method of removing the foam | |
JPH04171067A (en) | Spray gun | |
JP4484739B2 (en) | Water jet nozzle device | |
JPH05138083A (en) | Micro-granulation device of liquid | |
CN109414737A (en) | Anti-interference construction dust-precipitating system | |
JPS61241067A (en) | Blasting device | |
JP2717241B2 (en) | Processing method of material by hydrojet | |
RU2154694C1 (en) | Method and device for treatment of surfaces of articles | |
UA45933A (en) | METHOD OF HYDROABRASIVE TREATMENT OF SURFACES OF DETAILS | |
SU1060237A1 (en) | Method of spraying liquid | |
DE602005005057T2 (en) | SMOKE GENERATOR | |
JPH05337405A (en) | Liquid atomizing device | |
JP4424807B2 (en) | Powder injection device and powder injection nozzle | |
SU1021584A1 (en) | Method of hydraulic abrasive working of parts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120709 |