RU2309832C2

RU2309832C2 - Plant for cleaning the surfaces

Info

Publication number: RU2309832C2
Application number: RU2005132791/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Бухаров (RU); Александр Васильевич Бухаров; Александр Сергеевич Дмитриев (RU); Александр Сергеевич Дмитриев; Евгений Викторович Аметистов (RU); Евгений Викторович Аметистов
Original assignee: Александр Васильевич Бухаров
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2007-11-10
Also published as: RU2005132791A

Abstract

FIELD: mechanical treatment of surfaces.

SUBSTANCE: proposed plant includes unit for freezing and accumulating the granules with mono-dispersed drop generator, ice granule acceleration unit and water filtration unit. Ice granule freezing and accumulating unit has heat-insulated tube mounted vertically and provided with mono-dispersed drop generator in its upper part and ice granule accumulator in form of thermostat connected to said tube from beneath for possible disconnection; unit is also provided with air cooling evaporator which is mounted aside from said tube and is gas-dynamically connected with it by means of two air ducts (upper and lower). Lower air duct is provided with fan for delivery of cooled air to said tube. Ice granule acceleration unit consists of compressor, cooler and nozzle apparatus connected in succession. Nozzle apparatus may be connected with ice granule accumulator. Proposed plant works in closed cycle.

EFFECT: enhanced efficiency and ecological safety due to filtration of contaminated water; enhanced efficiency of cleaning due to dense and narrow-directed flow of particles.

1 dwg

Description

Изобретение относится к механической обработке поверхностей и может быть использовано для очистки различных поверхностей от маслогрязевых отложений, старой краски перед нанесением нового покрытия, ржавчины и т.п.The invention relates to surface machining and can be used to clean various surfaces of oil and mud deposits, old paint before applying a new coating, rust, etc.

Наиболее близким аналогом является устройство для очистки поверхностей, содержащее блок замораживания и накопления ледяных гранул с генератором монодисперсных капель, а также блок разгона гранул (SU 1375433 A1, опубл. 23.02.1988).The closest analogue is a device for cleaning surfaces containing a block of freezing and accumulation of ice granules with a generator of monodispersed drops, as well as a block for dispersing granules (SU 1375433 A1, publ. 23.02.1988).

К недостаткам известного устройства можно отнести разомкнутость цикла, приводящая к недостаточному коэффициенту полезного действия установки, загрязнение окружающей среды, слипание гранул.The disadvantages of the known device include the open cycle, leading to an insufficient efficiency of the installation, environmental pollution, adhesion of granules.

Задачей изобретения является создание установки с замкнутым циклом, позволяющей повысить коэффициент полезного действия при использовании, улучшить экологичность процесса за счет фильтрации загрязненной воды и повысить эффективность очистки, создавая плотный и узконаправленный поток частиц.The objective of the invention is the creation of a closed-loop installation, which allows to increase the efficiency when used, to improve the environmental friendliness of the process by filtering contaminated water and to increase the cleaning efficiency, creating a dense and narrowly directed stream of particles.

Поставленная задача достигается тем, что установка для очистки поверхности, содержит блок замораживания и накопления ледяных гранул с генератором монодисперсных капель, а также блок разгона ледяных гранул, при этом указанный блок замораживания и накопления ледяных гранул содержит установленную вертикально теплоизолированную трубу с размещенным в ее верхней части генератором монодисперсных капель, накопитель ледяных гранул в виде термостата, подсоединенный снизу к указанной трубе с возможностью отсоединения, а также испаритель для охлаждения воздуха, установленный сбоку от указанной трубы и газодинамически соединенный с ней двумя воздуховодами, верхним и нижним, причем в нижнем воздуховоде установлен вентилятор для нагнетания охлажденного воздуха в указанную трубу, при этом блок разгона ледяных гранул состоит из последовательно соединенных компрессора, холодильника и соплового аппарата, выполненного с возможностью подсоединения к нему указанного накопителя ледяных гранул.This object is achieved in that the installation for cleaning the surface contains a block of freezing and accumulation of ice granules with a generator of monodispersed drops, as well as a block for dispersing ice granules, while this block of freezing and accumulation of ice granules contains an installed vertically insulated pipe placed in its upper part a monodisperse droplet generator, an ice pellet accumulator in the form of a thermostat, connected to the bottom of the specified pipe with the possibility of disconnection, and also an evaporator for air cooling, installed on the side of the specified pipe and gas-dynamically connected to it by two ducts, the upper and lower, and in the lower duct there is a fan for pumping cooled air into the specified pipe, while the block of acceleration of ice granules consists of a compressor, a refrigerator and a nozzle device connected in series made with the possibility of connecting to it the specified drive ice granules.

Предпочтительно, чтобы установка содержала систему фильтрации воды.Preferably, the installation contains a water filtration system.

Заявленная установка иллюстрируется чертежом, где на представлены блок-схема установки и схема движения охлаждающего воздушного потока в блоке замораживания и накопления ледяных гранул.The claimed installation is illustrated by the drawing, which shows a block diagram of the installation and the movement scheme of the cooling air flow in the block of freezing and accumulation of ice granules.

Установка содержит блок замораживания и накопления ледяных гранул, включающий установленную вертикально теплоизолированную трубу 1, в верхней части которой размещен генератор монодисперсных капель 2. Снизу к трубе 1 подсоединен накопитель гранул 3, представляющий собой термостат. Указанный блок также содержит испаритель 4, установленный сбоку от трубы 1. Испаритель 4 газодинамически соединен двумя воздуховодами (верхним и нижним) с трубой 1. В нижнем воздуховоде установлен вентилятор 5 для нагнетания воздуха из испарителя в трубу 1.The installation comprises a block of freezing and accumulation of ice granules, including a vertically insulated pipe 1 installed in the upper part of which a generator of monodispersed drops 2 is placed. A granule storage device 3, which is a thermostat, is connected to the pipe 1 below. The specified unit also contains an evaporator 4 mounted on the side of the pipe 1. The evaporator 4 is gasdynamically connected by two ducts (upper and lower) to the pipe 1. In the lower duct, a fan 5 is installed to pump air from the evaporator into the pipe 1.

Кроме указанного блока установка содержит блок разгона гранул, состоящий из последовательно соединенных компрессора 6, холодильника 7 и соплового аппарата 8, а также систему фильтрации воды 9 и систему управления установкой 10.In addition to the indicated unit, the installation contains a granule dispersal unit, consisting of a compressor 6, a refrigerator 7 and a nozzle apparatus 8 connected in series, as well as a water filtration system 9 and a control system for the installation 10.

Заявленная установка работает следующим образом. Для генерации монодисперсных капель используется метод вынужденного капиллярного распада струй (метод ВКРС), который позволяет получить капли одинаковой формы и размера. В трубе 1 создается температура - 80 градусов по Цельсию за счет циркуляции с помощью вентилятора 5 сухого охлажденного воздуха через испаритель 4 и трубу 1. Для охлаждения воздуха в испарителе используется в качестве хладоагента специальная холодильная смесь. В испаритель 4 воздух проходит из трубы 1 через верхний воздуховод. Там он охлаждается, через нижний воздуховод нагнетается с помощью вентилятора 5 в нижнюю часть трубы непосредственно над термостатом 3 и поднимается вверх по трубе.The claimed installation works as follows. For the generation of monodispersed droplets, the method of forced capillary decay of jets (SRS method) is used, which allows one to obtain droplets of the same shape and size. In the pipe 1, a temperature is created - 80 degrees Celsius due to the circulation of dry, cooled air through the fan 5 through the evaporator 4 and pipe 1. To cool the air in the evaporator, a special refrigerant mixture is used as a refrigerant. In the evaporator 4, air passes from the pipe 1 through the upper duct. There it is cooled, through the lower duct it is pumped with a fan 5 into the lower part of the pipe directly above the thermostat 3 and rises up the pipe.

Из генератора капель 2 капли воды одинаковой формы в трубе 1 падают вниз и замораживаются до температуры - 40 градусов по Цельсию при падении за счет прохождения через поднимающийся вверх сухой холодный воздух. Образованные после падения ледяные гранулы скапливаются в термостате 3. При этом накапливаемые в термостате гранулы охлаждаются по принципу «кипящего слоя» циркулирующим потоком сухого воздуха. Гранулы перемешиваются и тем самым предотвращается их слипание.From the droplet generator 2, drops of water of the same shape in pipe 1 fall down and freeze to a temperature of 40 degrees Celsius when falling due to passage through dry, cold air rising upward. The ice granules formed after the fall accumulate in the thermostat 3. At the same time, the granules accumulated in the thermostat are cooled according to the "fluidized bed" principle by a circulating stream of dry air. The granules are mixed and thereby sticking together.

После накопления гранул термостат 3 отсоединяют от трубы 1 и присоединяют к сопловому аппарату 8 блока разгона гранул. В блоке разгона из компрессора 6 через холодильник 7 подается сухой охлажденный сжатый воздух в сопловой аппарат 8. При этом в сопловом аппарате за счет подсоса гранулы из термостата попадают в рабочий объем, смешиваются с воздухом и вместе со струей сжатого воздуха разгоняются до скоростей 40-50 м/с на выходе из сопла.After the accumulation of granules, the thermostat 3 is disconnected from the pipe 1 and connected to the nozzle apparatus 8 of the granule dispersal unit. In the acceleration unit from the compressor 6 through the refrigerator 7, dry cooled compressed air is supplied to the nozzle apparatus 8. In this case, due to suction, the granules from the thermostat enter the working volume in the nozzle apparatus, mix with the air and accelerate together with the compressed air stream to speeds of 40-50 m / s at the exit of the nozzle.

Использование монодисперсных гранул льда, полученных указанным методом ВКРС, позволяет повысить плотность потока, обеспечивает максимально возможную скорость и предотвращает забивание сопла. Замороженные до указанной температуры гранулы обладают твердостью, близкой к твердости металлической дроби, и высоким абразивным эффектом.The use of monodisperse ice granules obtained by the indicated SRS method allows increasing the flux density, provides the highest possible speed and prevents clogging of the nozzle. Granules frozen to the indicated temperature have a hardness close to the hardness of a metal fraction and a high abrasive effect.

Процесс очистки поверхности выглядит следующим образом. Ледяные гранулы разгоняются и ударяются об очищаемую поверхность. В точке удара кинетическая энергия гранул переходит в энергию микросжатия поверхности. Возвращаясь в исходное состояние, поверхность сбрасывает с себя загрязнение вместе с остатками ледяных гранул.The surface cleaning process is as follows. Ice granules accelerate and hit the surface being cleaned. At the point of impact, the kinetic energy of the granules passes into the energy of microcompression of the surface. Returning to its original state, the surface discharges pollution along with the remnants of ice granules.

В точке удара часть гранул оплавляется, образуя жидкую и газовую фазы. Наличие этих фаз способствует более эффективному очищению поверхности. В результате поверхность полностью очищается, а загрязняющая компонента оказывается связанной с водой.At the point of impact, part of the granules is melted, forming a liquid and gas phase. The presence of these phases contributes to a more effective cleaning of the surface. As a result, the surface is completely cleaned, and the polluting component is associated with water.

Последующая фильтрация 9 позволяет отделить загрязнение от воды. Вода используется повторно для последующего приготовления ледяных гранул, а загрязнение утилизируется. Таким образом, важнейшим условием замыкания цикла по воде является хорошая фильтрация. Замкнутый цикл полностью обеспечивает экологическую безопасность очистки.Subsequent filtration 9 allows you to separate the pollution from water. Water is reused for the subsequent preparation of ice granules, and the pollution is disposed of. Thus, the most important condition for closing a water cycle is good filtration. The closed cycle fully ensures the environmental safety of cleaning.

Система управления установкой 10 позволяет гибко настраивать параметры работы установки: размер гранул, расход и давление воздуха в сопловом аппарате.The control system of the installation 10 allows you to flexibly configure the parameters of the installation: granule size, flow rate and air pressure in the nozzle apparatus.

Ледяные гранулы размером 300-1000 мкм сбивают не только внешнее загрязнение, но за счет жидкой и паровой фаз осуществляют чистку более глубоких областей загрязненной поверхности.Ice granules 300-1000 microns in size knock down not only external pollution, but also, due to the liquid and vapor phases, clean deeper areas of the contaminated surface.

Сферическая форма и строго одинаковый размер (отклонение от сферичности не более 1%) дают возможность создать гомогенный поток гранул с узким спектром скорости и регулируемым диаметром пятна, что повышает коэффициент полезного действия установки и безопасность работы.The spherical shape and exactly the same size (deviation from sphericity of not more than 1%) make it possible to create a homogeneous flow of granules with a narrow speed spectrum and an adjustable spot diameter, which increases the efficiency of the installation and the safety of operation.

Claims

A surface cleaning installation comprising a block of freezing and accumulating ice granules with a generator of monodispersed drops, a block for dispersing ice granules, characterized in that it further comprises a water filtration system, wherein said block of freezing and accumulating ice granules contains a vertically insulated pipe installed in its upper part by a generator of monodispersed drops, an ice pellet accumulator in the form of a thermostat, connected from below to the specified pipe with the possibility of disconnection ia, as well as an evaporator for cooling the air, installed on the side of the specified pipe and gas-dynamically connected to it by two ducts, the upper and lower, and in the lower duct there is a fan for pumping the cooled air into the specified pipe, while the block of acceleration of ice granules consists of series-connected a compressor, a refrigerator, and a nozzle apparatus configured to connect to said ice pellet storage device.