RU2338638C2 - Method of thermo abrasive treatment and machine "castor" for its implementation - Google Patents
Method of thermo abrasive treatment and machine "castor" for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338638C2 RU2338638C2 RU2005140391/02A RU2005140391A RU2338638C2 RU 2338638 C2 RU2338638 C2 RU 2338638C2 RU 2005140391/02 A RU2005140391/02 A RU 2005140391/02A RU 2005140391 A RU2005140391 A RU 2005140391A RU 2338638 C2 RU2338638 C2 RU 2338638C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- abrasive
- combustion chamber
- nozzle
- fuel
- supersonic
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области термообразивной обработки и может быть использовано при нанесении антикоррозионных покрытий на поверхности резервуаров, цистерн, мостов, судов, вагонов, автомобилей, строительных конструкций и технологического оборудования, для очистки от гумировочных и вязких покрытий, увеличения шероховатости и улучшения декоративных свойств различных изделий, а также для получения вскрытой фактуры бетона и природного камня.The invention relates to the field of heat-forming treatment and can be used when applying anti-corrosion coatings on the surface of reservoirs, tanks, bridges, ships, cars, cars, building structures and technological equipment, for cleaning of gumming and viscous coatings, increasing the roughness and improving the decorative properties of various products , as well as to obtain an open texture of concrete and natural stone.
Известен способ дробеструйной обработки и аппарат «ТАРИ» для его осуществления, при котором формируют двухкомпонентную струю воздействием акустическим, вибрацией патрубка материального, увеличением перепада давлений газа на его входе и выходе, при этом через трубопровод транспортный разгоняют частицы абразива в ускорителе на участке длиной 30-120 его калибров и направляют под углом 15-45° к обрабатываемой поверхности с расстояния от ствола в пределах 35-95 его калибров [1-3]. В данном способе защищены оптимальные технологические параметры, что позволяет повысить производительность очистки, однако низкая энергоемкость струи обуславливает невысокую скорость обработки.There is a known method of bead-blasting processing and a TARI apparatus for its implementation, in which a two-component jet is formed by the action of an acoustic, vibration of a material nozzle, an increase in the gas pressure drop at its inlet and outlet, while the abrasive particles in the accelerator are accelerated through the transport pipeline in a section 30- 120 of his calibers and sent at an angle of 15-45 ° to the work surface from a distance from the barrel within 35-95 of his calibers [1-3]. In this method, the optimal technological parameters are protected, which improves the cleaning performance, however, the low energy consumption of the jet leads to a low processing speed.
Также известен способ струйной термоабразивной обработки [4], для реализации которого формирование и разгон двухфазного сверхзвукового потока осуществляют путем подачи в камеру сгорания абразива и горючего, смешанного с частью окислителя, а другую часть подают в камеру сгорания через радиальные отверстия. Окислитель поступает в зону выгорания горючего, а абразив подают за зону смешения. Устройство, реализующее данный способ, содержит трубопровод для абразивной аэросмеси, вокруг которого расположен завихритель, кожух, регенеративная труба, сопло и камера сгорания, образованная жаровой трубой с радиальными отверстиями. В корпусе выполнена камера смешения, соединенная с каналом подачи горючего и сообщающаяся с каналом окислителя, а радиальные отверстия в жаровой трубе выполнены в зоне выгорания горючего и в зоне смешения окислителя с продуктами сгорания, при этом выходной срез трубопровода для абразива расположен между последним рядом радиальных отверстий и входным сечением сопла, которое выполнено с цилиндрическим участком, отношение длины которого к его диаметру находится в диапазоне 4-8. Однако данный способ подготовки топливоабразивной смеси предполагает быстрый износ воздухоабразивного трубопровода и сопла, поскольку они недостаточно охлаждаются и подвергаются интенсивному абразивному износу.Also known is a method of thermal abrasive blasting [4], for the implementation of which the formation and acceleration of a two-phase supersonic flow is carried out by feeding abrasive and fuel mixed with an oxidizing agent into the combustion chamber, and the other part is fed into the combustion chamber through radial openings. The oxidizing agent enters the burnout zone of the fuel, and the abrasive is fed beyond the mixing zone. A device that implements this method contains a pipeline for abrasive air mixture around which a swirl, a casing, a regenerative tube, a nozzle and a combustion chamber formed by a flame tube with radial openings are located. In the housing, a mixing chamber is made, connected to the fuel supply channel and communicating with the oxidizer channel, and the radial holes in the flame tube are made in the fuel burnout zone and in the mixing zone of the oxidizer with combustion products, while the outlet section of the abrasive pipe is located between the last row of radial holes and the input section of the nozzle, which is made with a cylindrical section, the ratio of the length of which to its diameter is in the range of 4-8. However, this method of preparing a fuel-abrasive mixture involves rapid wear of the air-abrasive pipe and nozzle, since they are not cooled sufficiently and are subjected to intense abrasive wear.
Также известен способ термоабразивной обработки Гальченко [5], при котором обработка осуществляется одновременным термическим и абразивным воздействием, а разгон и формообразование двухфазного высокотемпературного потока осуществляют путем подачи абразива в зону воспламенения топливной смеси по ходу ее движения в камере сгорания. Однако данный способ предусматривает только формообразование потока, но отсутствуют технологические параметры обработки поверхностей [6], а самое главное, подача абразива в зону воспламенения топливной смеси обуславливает интенсивный износ сверхзвукового сопла и, как следствие, низкий ресурс работы устройства.Also known is a method of thermal abrasive treatment of Galchenko [5], in which the processing is carried out by simultaneous thermal and abrasive action, and acceleration and shaping of a two-phase high-temperature flow is carried out by feeding the abrasive into the ignition zone of the fuel mixture in the direction of its movement in the combustion chamber. However, this method provides only the formation of the flow, but there are no technological parameters for surface treatment [6], and most importantly, the supply of abrasive to the ignition zone of the fuel mixture causes intense wear of the supersonic nozzle and, as a result, low life of the device.
Таким образом, все известные способы термоабразивной обработки совершенствуют сущность подготовки топливной и воздушноабразивной смеси, однако общим существенным недостатком является необходимость выполнения последовательно восьми операций (нагрев, разрушение, удаление, увеличение шероховатости и фактической площади контакта, сушка, обезжиривание, обеспыливание и активирование поверхностного слоя), что является существенным резервом в повышении эффективности и производительности обработки.Thus, all known methods of thermal abrasive processing improve the essence of preparing a fuel and air-abrasive mixture, however, a common significant drawback is the need to perform eight operations in succession (heating, destruction, removal, increasing the roughness and actual contact area, drying, degreasing, dust removal and activation of the surface layer) , which is a significant reserve in increasing the efficiency and productivity of processing.
Известна установка [7], в приемную камеру которой за соплом горелки подают абразив и разгоняют его высокотемпературным сверхзвуковым потоком продуктов сгорания. На выходе из эжектора соосно установлен газодинамический ускоритель для разгона частиц абразива, выполненный в виде цилиндрического патрубка, геометрические размеры которого выбраны из условий исключения образования внутри ускорителя скачков уплотнения, тормозящих газовый поток. В результате достигается повышение надежности и ресурса работы камеры сгорания горелки, обеспечение стабильной подачи и увеличение кинетической энергии частиц абразива. Повышается эффективность воздействия двухфазной струи на обрабатываемый материал, однако поступающий абразив с воздухом существенно снижают скорость и охлаждают сверхзвуковой поток.A known installation [7], in the receiving chamber of which an abrasive is fed behind the burner nozzle and is dispersed by a high-temperature supersonic flow of combustion products. At the outlet of the ejector, a gas-dynamic accelerator is installed coaxially for accelerating abrasive particles, made in the form of a cylindrical nozzle, the geometric dimensions of which are selected from the conditions for excluding the formation of shock waves inside the accelerator, which inhibit the gas flow. The result is an increase in the reliability and service life of the burner combustion chamber, ensuring a stable supply and an increase in the kinetic energy of the abrasive particles. The effectiveness of the effect of a two-phase jet on the processed material is increased, but the incoming abrasive with air significantly reduces the speed and cools the supersonic flow.
Известно устройство для огнеструйной обработки минеральных сред [8], которое состоит из кожуха, распределительной головки с топливопроводом и трубопроводом для подачи абразива. На входе в камеру сгорания установлен завихритель воздуха, на выходе - сопло для формирования высокоэнтальпийной сверхзвуковой двухкомпонентной струи. Недостаток данного устройства заключается в низком ресурсе работы сопла в связи с подачей абразива на входе в камеру сгорания. Кроме того, распыление горючего осуществляется струйной форсункой, что обуславливает низкое качество подготовки топливной смеси, неполное сгорание и, как следствие, повышение расхода рабочих компонентов.A device for the flame treatment of mineral media [8], which consists of a casing, a distribution head with a fuel pipe and a pipe for supplying abrasive. An air swirl is installed at the inlet to the combustion chamber, and a nozzle for the formation of a high-enthalpy supersonic two-component jet is installed at the outlet. The disadvantage of this device is the low resource of the nozzle in connection with the supply of abrasive material at the entrance to the combustion chamber. In addition, the atomization of fuel is carried out by a jet nozzle, which leads to a low quality of preparation of the fuel mixture, incomplete combustion and, as a result, increased consumption of working components.
Известно также устройство для струйно-абразивной обработки [9], которое состоит из распределительной головки, кожуха, патрубка для подачи абразива, камеры сгорания и сопла. Головка распределительная выполнена со шнековым завихрителем воздуха, перед которым установлены форсунки для распыления горючего. Патрубок для подачи воздушно-абразивной смеси выполнен из керамической трубки и заканчивается в конфузорной части сопла. Установка форсунок перед завихрителем воздуха улучшает качество подготовки топливной смеси и позволяет более эффективно использовать горючее. Размещение конца патрубка в конфузорной части сопла предохраняет его внутреннюю поверхность от абразивного износа, что незначительно повышает его ресурс работы. Однако существенным недостатком устройства является то, что патрубок и сопло неохлаждаемые, вследствие чего они подвергаются интенсивному термическому воздействию. Кроме того, конструкции патрубка и сопла отличаются сложностью в изготовлении и эксплуатации.Also known is a device for abrasive blasting [9], which consists of a distribution head, a casing, a nozzle for supplying an abrasive, a combustion chamber and a nozzle. The distribution head is made with a screw air swirl, in front of which nozzles for spraying fuel are installed. The pipe for supplying the air-abrasive mixture is made of a ceramic tube and ends in the confuser part of the nozzle. Installing nozzles in front of the air swirl improves the quality of the fuel mixture preparation and allows more efficient use of fuel. Placing the end of the nozzle in the confuser part of the nozzle protects its inner surface from abrasive wear, which slightly increases its service life. However, a significant disadvantage of the device is that the pipe and nozzle are uncooled, as a result of which they are subjected to intense thermal stress. In addition, the design of the nozzle and nozzle are difficult to manufacture and operate.
В устройстве для струйно-абразивной обработки поверхности [10] частично устранены вышеуказанные недостатки. Устройство состоит из распределительной головки, корпуса, патрубка материального, кожуха защитного с радиальными отверстиями, камеры сгорания и сопла. Кожух защитный установлен коаксиально и с зазором относительно патрубка материального, образуя между ними кольцевой канал. Со стороны распределительной головки этот канал сообщен с патрубком воздухоподводящим, с противоположной стороны - заглушен буртиком. Снабжение устройства кожухом повышает ресурс работы патрубка материального. Сжатый воздух в коаксиальном зазоре охлаждает патрубок материальный, а затем через ряды радиальных отверстий поступает в камеру сгорания. При этом создается пристеночный защитный слой, который охлаждает кожух от высокой температуры, а затем смешивается с газами, участвуя в догорании горючего. Однако подача сжатого воздуха в камеру сгорания через радиальные отверстия снижает температуру и скорость высокоэнтальпийной струи, что является существенным недостатком, вследствие чего наблюдается повышенный расход рабочих компонентов на единицу обработанной поверхности.The device for jet-abrasive surface treatment [10] partially eliminated the above disadvantages. The device consists of a distribution head, housing, material pipe, protective casing with radial openings, a combustion chamber and a nozzle. The protective casing is installed coaxially and with a gap relative to the material pipe, forming an annular channel between them. On the side of the distribution head, this channel is in communication with the air supply pipe, on the opposite side it is plugged with a shoulder. The supply of the device with a casing increases the service life of the material pipe. Compressed air in the coaxial gap cools the material pipe, and then through the rows of radial holes enters the combustion chamber. This creates a wall protective layer that cools the casing from high temperature, and then mixes with gases, participating in the burning of fuel. However, the supply of compressed air to the combustion chamber through the radial holes reduces the temperature and velocity of the high enthalpy jet, which is a significant drawback, as a result of which there is an increased consumption of working components per unit of the treated surface.
Известна установка для абразивной обработки детали [11], состоящая из ускорителя термоабразивного, питателя и топливного бака, соединенных между собой и с источником сжатого воздуха. Питатель абразива содержит распределитель и смесительную камеру, которая подключена к устройству для регулировки расхода абразива. Распределитель в нижней части снабжен трубопроводом для подачи воздуха в ускоритель термоабразивный, который содержит регенеративную трубу и камеру сгорания с радиальными отверстиями в ее стенке. Один конец камеры сгорания сообщен с соплом сверхзвуковым, а другой - с завихрителем воздуха. Выполнение распределителя с трубопроводом в нижней части позволяет уменьшить количество воды и масла в воздухе, поступающем в питатель абразива и бак горючего, что повышает надежность работы установки, однако, как и в предыдущем устройстве, не раскрыт механизм регулировки и поддержания соотношения масс рабочих компонентов.A known installation for abrasive machining of a part [11], consisting of a thermoabrasive accelerator, a feeder and a fuel tank, connected to each other and to a source of compressed air. The abrasive feeder contains a distributor and a mixing chamber, which is connected to a device for adjusting the flow rate of the abrasive. The distributor in the lower part is equipped with a pipe for supplying air to the thermoabrasive accelerator, which contains a regenerative pipe and a combustion chamber with radial holes in its wall. One end of the combustion chamber is in communication with a supersonic nozzle, and the other with an air swirl. The execution of the distributor with the pipeline in the lower part allows to reduce the amount of water and oil in the air entering the abrasive feeder and the fuel tank, which increases the reliability of the installation, however, as in the previous device, the mechanism for adjusting and maintaining the mass ratio of the working components is not disclosed.
Известно устройство комбинированного газоструйного инструмента, содержащее трехканальный коллектор для транспортировки топлива, дополнительного окислителя и рабочего агента, камеру сгорания, завихритель и сопло, а также кольцевой радиальный диффузор для подачи топлива в камеру сгорания и создания защитной пленки на стенках камеры сгорания за счет закрутки потока воздуха при входе в камеру сгорания [12], однако предложенное устройство газоструйного инструмента предполагает дополнительную подачу окислителя из-за низкого КПД сгорания смеси.A device for a combined gas-jet tool is known, comprising a three-channel manifold for transporting fuel, an additional oxidizing agent and a working agent, a combustion chamber, a swirl and a nozzle, and also an annular radial diffuser for supplying fuel to the combustion chamber and creating a protective film on the walls of the combustion chamber by swirling the air flow at the entrance to the combustion chamber [12], however, the proposed device of a gas-jet tool involves an additional supply of oxidizing agent due to the low combustion efficiency Mesi.
Наиболее близким техническим решением является устройство [13], в котором монтажный узел закреплен в корпусе со стороны подачи абразива. Сопловой блок для истечения воздушно-абразивного потока закреплен в корпусе со стороны его выхода. Труба подачи абразива размещена внутри камеры сгорания и пропущена через центральное отверстие завихрителя. Камеру сгорания образуют внутренние поверхности жаровой трубы и соплового блока. Тракт подачи воздуха размещен в корпусе между стенкой корпуса и стенкой камеры сгорания и одним концом закреплен на торцевой поверхности монтажного узла, а другим концом с радиальными отверстиями - на сопловом блоке. В стенке корпуса и в монтажном узле выполнены в каждом соосные отверстия, в которых смонтирован игольчатый топливный вентиль с возможностью сообщения с топливными отверстиями шнека и связан со штуцером подачи топлива через шаровой кран подачи топлива, сетчатый фильтр и топливный жиклер. Штуцер подачи воздуха закреплен на корпусе диаметрально противоположно топливному игольчатому вентилю. Благодаря такой конструкции устройства увеличивается скорость истечения воздушно-абразивного потока в момент выброса к очищаемой поверхности путем разгона и закрутки его продуктами горения тяжелого углеводородного топлива внутри камеры сгорания, однако абразивный трубопровод недолговечен и сложен в изготовлении.The closest technical solution is the device [13], in which the mounting unit is fixed in the housing on the supply side of the abrasive. The nozzle block for the expiration of the air-abrasive flow is fixed in the housing from the outlet side. The abrasive feed pipe is placed inside the combustion chamber and passed through the central hole of the swirler. The combustion chamber is formed by the inner surface of the flame tube and nozzle block. The air supply duct is placed in the housing between the wall of the housing and the wall of the combustion chamber and is fixed at one end on the end surface of the mounting unit, and at the other end with radial holes on the nozzle block. Coaxial openings are made in each wall of the housing and in the mounting unit, in which a needle fuel valve is mounted with the possibility of communication with the fuel holes of the screw and connected to the fuel supply fitting through a fuel supply ball valve, a strainer and a fuel nozzle. The air supply fitting is mounted on the housing diametrically opposite to the fuel needle valve. Due to this design of the device, the rate of expiration of the air-abrasive stream at the moment of ejection to the surface to be cleaned by accelerating and twisting it with the combustion products of heavy hydrocarbon fuel inside the combustion chamber is increased, however, the abrasive pipeline is short-lived and difficult to manufacture.
Таким образом, известные способы не позволяют с требуемой производительностью и эффективностью обрабатывать поверхности. Это можно объяснить отсутствием показателей технологических параметров обработки. Известные нам способы приводят результаты повышения качества подготовки топливной смеси и ни в одном изобретении не освещены и не конкретизированы операции по разрушению и удалению поверхностного слоя. Предложенные устройства характеризуются низкой надежностью запуска, интенсивным износом патрубка материального и сопла сверхзвукового, а самое главное - большим расходом рабочих компонентов на единицу обрабатываемой поверхности. В связи с этим возникла производственная необходимость повысить производительность и эффективность обработки.Thus, the known methods do not allow with the required performance and efficiency to process surfaces. This can be explained by the lack of indicators of technological processing parameters. Known to us methods give the results of improving the quality of preparation of the fuel mixture and in no invention are not illuminated and specified operations to destroy and remove the surface layer. The proposed devices are characterized by low starting reliability, intense wear of the material pipe and the supersonic nozzle, and most importantly, the high consumption of working components per unit of the treated surface. In this regard, there was a production need to increase productivity and processing efficiency.
Поставленная задача может быть решена предложенным способом термоабразивной обработки и машиной для его осуществления. Способ термоабразивной обработки изделий включает обработку поверхностного слоя сверхзвуковой струей, образованной продуктами сгорания и абразивом, подаваемыми в сверхзвуковое сопло ускорителя для разрушения и удаления поверхностного слоя и его нагрева, при этом согласно изобретению для одновременного разрушения, удаления поверхностного слоя, его нагрева и увеличения шероховатости и фактической площади контакта, сушки, обезжиривания, обеспыливания и активирования поверхностного слоя нагрев последнего осуществляют до 380-450 К, при этом используют сверхзвуковую струю, образованную из трех компонентов: продукты сгорания, вода и абразив, причем соотношение масс воды и абразива принимают соответственно в соотношении 0,2-0,3 и 1,0-1,2 от массы продуктов сгорания.The problem can be solved by the proposed method of thermoabrasive processing and a machine for its implementation. The method of thermo-abrasive processing of products includes treating the surface layer with a supersonic jet formed by the combustion products and abrasive supplied to the supersonic nozzle of the accelerator to destroy and remove the surface layer and heat it, while according to the invention, to simultaneously destroy, remove the surface layer, heat it and increase roughness and the actual area of contact, drying, degreasing, dust removal and activation of the surface layer, the latter is heated to 380-450 K, at They use a supersonic jet formed of three components: combustion products, water and abrasive, and the ratio of the mass of water and abrasive is taken in the ratio of 0.2-0.3 and 1.0-1.2 of the mass of combustion products, respectively.
При этом в частном случае использования способа сверхзвуковую струю направляют к обрабатываемой поверхности под углом 60°-80° и с расстояния, равного 15-25 критическим диаметрам сверхзвукового сопла, а обработку поверхностного осуществляют со скоростью 0,5-0,7 м/с по схеме перемещения, приведенной на Фиг.1.Moreover, in the particular case of using the method, a supersonic jet is directed to the surface to be treated at an angle of 60 ° -80 ° and from a distance equal to 15-25 critical diameters of the supersonic nozzle, and surface treatment is carried out at a speed of 0.5-0.7 m / s the movement diagram shown in Fig.1.
Машина для термоабразивной обработки, содержащая компрессор, сосуды под горючее и абразив, соединенные между собой, и ускоритель с камерой сгорания с форсунками горючего, днищем, патрубком абразива в виде ствола и кожухом, в котором размещено сверхзвуковое сопло, при этом согласно изобретению она снабжена сосудом под воду, соединенным трубопроводами с компрессором, и сосудами под горючее и абразив, эжектором, расположенным в ускорителе, дополнительной камерой сгорания с тангенциальными отверстиями у днища, установленной с тепловым зазором, размещенным из условия обеспечения удлинения камеры сгорания, и соосно камере сгорания, установленным в днище патрубком горючего, снаружи которого закреплена термозащитная оболочка и стабилизатор, последний соединен с патрубком горючего струйными форсунками и ультразвуковыми диспергаторами, выполненными в виде стаканов, размещенными соосно струйным форсункам, при этом камера сгорания выполнена с воздухпроводом, имеющим отверстия для воздуха, и который соединен с кожухом, а патрубок абразива установлен коаксиально и с зазором сверхзвуковому соплу.A thermoabrasive treatment machine comprising a compressor, vessels for fuel and an abrasive connected to each other, and an accelerator with a combustion chamber with fuel nozzles, a bottom, an abrasive nozzle in the form of a barrel and a casing in which a supersonic nozzle is placed, and according to the invention it is equipped with a vessel under water, connected by pipelines to the compressor, and vessels for fuel and abrasive, an ejector located in the accelerator, an additional combustion chamber with tangential openings at the bottom, installed with a thermal gap ohm, placed from the condition of ensuring the extension of the combustion chamber, and coaxially to the combustion chamber, installed in the bottom of the fuel pipe, a thermoprotective sheath and a stabilizer are fixed outside, the latter is connected to the fuel pipe by jet nozzles and ultrasonic dispersers, made in the form of glasses, placed coaxially to the jet nozzles, the combustion chamber is made with an air duct having openings for air, and which is connected to the casing, and the abrasive pipe is installed coaxially and with a clearance of sonic nozzle.
Частные случаи выполнения машины для термоабразивной обработки:Special cases of the machine for thermoabrasive processing:
- зазор между камерой сгорания и дополнительной камерой сгорания выполнен с проходным сечением, площадь которого в 2-3 раза больше площади критического сечения сверхзвукого сопла;- the gap between the combustion chamber and the additional combustion chamber is made with a bore, the area of which is 2-3 times larger than the critical section of a supersonic nozzle;
- тангенциальные отверстия дополнительной камеры сгорания выполнены с проходными сечениями, площадь которых в 1,5-1,9 раза меньше площади критического сечения сверхзвукого сопла;- the tangential openings of the additional combustion chamber are made with through sections, the area of which is 1.5-1.9 times less than the critical section area of a supersonic nozzle;
- сверхзвуковое сопло выполнено с буртиком, наружными ребрами охлаждения и воздушными каналами, суммарная площадь которых меньше в 0,95-0,98 раза площади критического сечения сверхзвукового сопла, а длина последнего равна 12-15 диаметрам его критического сечения;- the supersonic nozzle is made with a shoulder, external cooling fins and air channels, the total area of which is less than 0.95-0.98 times the critical section area of a supersonic nozzle, and the length of the latter is 12-15 diameters of its critical section;
- сверхзвуковое сопло установлено одной половиной в эжекторе, а второй - в воздухопроводе и с возможностью поджатая буртиком к воздухопроводу;- a supersonic nozzle is installed by one half in the ejector, and the second in the air duct and with the possibility of being pressed by a shoulder to the air duct;
- она снабжена смесителем для подачи воды, расположенным на входе патрубка абразива;- it is equipped with a mixer for supplying water located at the inlet of the abrasive pipe;
- патрубок абразива установлен из условия размещения его выходного конца на расстоянии 1,5-2,5 диаметра критического сечения сверхзвукового сопла.- the abrasive pipe is installed from the condition of placing its output end at a distance of 1.5-2.5 diameter of the critical section of the supersonic nozzle.
На фиг.1 представлена схема перемещения инструмента «змейкой» и пятно нагрева поверхностного слоя при кратковременном температурном воздействии обрабатываемой поверхности до 380-450 К, на фиг.2 - угол атаки от среза сопла до обрабатываемой поверхности, влияние которого на производительность приведено в таблице, на фиг.3 - схематически изображена машина «Бобр» (далее - Машина), на фиг.4 - устройство ускорителя «ФАКЕЛ», на фиг.5 - сечение стабилизатора топлива, на фиг.6 - сечение сопла сверхзвукового, на фиг.7 - сечение эжектора распределителя воздуха, на фиг.8 - графически указаны границы оптимального соотношения масс топлива и воздуха, на фиг.9 - масс воды и продуктов сгорания, а на фиг.10 - абразива и продуктов сгорания.Figure 1 presents a diagram of the movement of the tool "snake" and the spot heating the surface layer with short-term temperature effects of the treated surface up to 380-450 K, figure 2 - angle of attack from the nozzle exit to the treated surface, the effect of which on performance is shown in the table, figure 3 - schematically shows the machine "Beaver" (hereinafter referred to as the Machine), figure 4 - the device of the accelerator "TORCH", figure 5 - section of the fuel stabilizer, figure 6 - section of the nozzle of a supersonic, figure 7 - cross section of the ejector air distributor , in Fig.8 - graphically indicates the boundaries of the optimal mass ratio of fuel and air, in Fig.9 - the mass of water and combustion products, and in Fig.10 - abrasive and combustion products.
Машина включает в себя ускоритель 1, сосуды 2-4 соответственно под горючее, абразив и воду, соединенные между собой и с компрессором 5 трубопроводами 6-12 с вентилями 13-16, при этом трубопроводы 7 абразива и 8 воды соединены смесителем 17. Ускоритель 1 содержит коллектор 18, на котором крепится кожух 19 с регенеративной трубой 20, в котором размещены камера 21 сгорания с коаксиальным зазором 22, сопло 23 сверхзвуковое, дополнительная камера 24 сгорания с тангенциальными отверстиями 25 у днища 26. Ускоритель 1 снабжен эжектором 27, распределителем 28 с пазами 29 и гайкой 30 с отверстиями 31 радиальными, камера 21 сгорания выполнена с воздухопроводом 32, имеющим отверстия 33 для входа и 34 выхода воздуха. Дополнительная камера 24 сгорания установлена с зазором 35 тепловым соосно камере 21 сгорания. В днище 26 установлен патрубок 36 горючего с оболочкой 37 термозащитной снаружи и стволом 38 внутри. Оболочка 37 термозащитная снабжена стабилизатором 39 топлива, соединенным с патрубком горючего струйными форсунками 40 и ультразвуковыми диспергатороми 41, выполненными в виде стаканов, размещенных соосно форсункам 40. Сопло 23 сверхзвуковое выполнено с буртиком 42 уплотнительным, ребрами 43 и каналами 44 воздушными. Оно установлено одной половиной в воздухопроводе 32, а второй - в эжекторе 27. Проходное сечение зазора 35 теплового больше площади критического сечения сопла 23 сверхзвукового в два-три раза. Общая площадь тангенциальных отверстий 25 меньше площади критического сечения сопла 23 сверхзвукового в 1,5-1,9 раза. Диаметр ультразвукового диспергатора 41 равен диаметру тангенциальных отверстий 25, а глубина его в 1,5-1,8 раза больше диаметра. Общая площадь проходных сечений каналов 44 воздушных сопла 23 сверхзвукового меньше площади его критического сечения в 0,95-0,98 раза, а длина сопла 23 сверхзвукового соответствует 12-15 его критическим диаметрам. Выходной конец 45 ствола 38 размещен соосно соплу 23 сверхзвуковому на расстоянии в 1,5-2,5 его критического диаметра, а входной конец 46 соединен с трубопроводами 7 абразива и 8 воды через смеситель 17.The machine includes an
Машина работает следующим образом. Горючее и воздух на малых расходах с помощью вентилей 13 и 14 подают в ускоритель 1, перемешивают и полученную топливную смесь поджигают на выходе из эжектора 27. Воздух поступает от компрессора 5 через вентиль 13, трубопроводы 9, 11, 7 и 10. В сосуде 2 повышается давление и горючее вытесняется через вентиль 14 и поступает в ускоритель 1 по трубопроводу 6. Уменьшают подачу топлива, плавно закрывая вентиль 13, и сразу же открывают его, что способствует втягиванию пламени в дополнительную камеру 24 сгорания. Увеличивая вентилем 13 расход топливных компонентов и поднимая давление в камере 21 сгорания, выводят ускоритель 1 на устойчивый режим горения. Дальнейшее увеличение расхода топливных компонентов полным открытием вентиля 13 и регулировкой вентиля 14 позволяет настроить ускоритель 1 на форсированный режим горения и получить максимальное количество тепловой и кинетической энергии. Уменьшается зазор 35 тепловой за счет удлинения камеры 21 сгорания и дополнительной камеры 24 сгорания, что обуславливает увеличение количества воздуха, подаваемого в тангенциальные отверстия 25, повышается мощность ультразвуковых диспергатораов 41, улучшается качество подготовки, топливной смеси и полнота ее сгорания, что повышает температуру и скорость высокоэнтальпийной сверхзвуковой струи, вылетающей из сопла 23 сверхзвукового.The machine operates as follows. At low flow rates, fuel and air are supplied through valves 13 and 14 to the
В начальный момент запуска в работу ускорителя 1 большая часть воздуха поступает в зазор 35 тепловой, а меньшая - в тангенциальные отверстия 25, поэтому в дополнительной камере 24 сгорания устанавливается низкая скорость движения топливной смеси, и фронт пламени размещается вблизи стабилизатора 39 топлива, что повышает надежность запуска. После вывода ускорителя 1 на форсированный режим работы открывают вентиль 15 и подают требуемое количество абразива из сосуда 3 через трубопровод, смеситель 7 и ствол 38. Воздух поступает в камеру 21 сгорания и участвует в догорании горючего. Абразив за счет аэродинамического сопротивления дополнительно ускоряется продуктами сгорания в сопле 23 сверхзвуковом и далее в ядре высокоэнтальпийной сверхзвуковой струи продуктов сгорания, которая используется в качестве рабочего инструмента для обработки поверхностей. В процессе работы аппарата воздух от компрессора 5 поступает в коллектор 18 через вентиль 13 и трубопровод 9. Затем воздух движется в зазоре 22 коаксиальном, через отверстия 33 попадает в каналы 44 между ребрами 43 охлаждения сопла 23 сверхзвукового и далее через отверстия 34 в зазор 22 коаксиальный, а затем в камеру 21 сгорания через зазор 35 тепловой. Горючее подается по трубопроводу 6 в зазор между стволом 38 и патрубком 36 горючего, разворачивается возле выходного конца 45 ствола 38 и возвращается в сторону стабилизатора 39 топлива, охлаждая на своем пути оболочку 37 защитную. Затем газообразное горючее подается через форсунки 40 в ультразвуковой диспергатор 41, где под действием высокочастотных колебаний диспергируется и начинает смешиваться с воздухом, попадая с турбулентным потоком в дополнительную камеру 24 сгорания. Возле стабилизатора 39 образуется зона пониженного давления, в которую противотоком возвращается топливная смесь, что повышает устойчивость процесса горения, особенно при запуске в работу. В смеситель 17 подается вода из сосуда 4 через трубопровод 8 и вентиль 16. Вода смачивает абразив и вместе с ним и воздухом попадает в камеру 21 сгорания и далее в сопло 23 сверхзвуковое. Из сверхзвукового сопла вылетает высокоэнтальпийная сверхзвуковая трехкомпонентная (продукты сгорания, абразив и вода) струя, которую направляют на обрабатываемую поверхность.At the initial moment of starting up the
Эмпирические зависимости установлены методом приближения оптимальных значений и определения влияния отклонения их характеристик на основные показатели.Empirical dependencies are established by approximating the optimal values and determining the influence of the deviation of their characteristics on the main indicators.
Термоабразивная обработка осуществляется ускорителями с малыми соплами сверхзвуковыми Дкр.=7÷10 мм, средними и большими Дкр.=18÷25 мм при давлении от 0,4 до 1,2 МПа.Thermoabrasive treatment is carried out by accelerators with small nozzles supersonic Dcr. = 7 ÷ 10 mm, medium and large Dcr. = 18 ÷ 25 mm at a pressure of 0.4 to 1.2 MPa.
Эффективность определялась удельным расходом абразива на 1 м2 обработанной поверхности. Производительность замерялась при обработке поверхности по классу Sa=2,5. Экспериментально установлено, что наилучшие технологические результаты могут быть получены при нагреве поверхностного слоя до 380-450 К (фиг.6), дальнейший нагрев приводит к деструктивным процессам обрабатываемого материала. Высокоэнтальпийная сверхзвуковая трехкомпонентная струя подготавливается с избытком горючего α=0,8÷0,9 (фиг.8), при этом воду подавали в соотношении 0,2-0,3 (фиг.9), а абразив - 1,0-1,2 массы дисперсионной среды (фиг.10). При этом высокоэнтальпийную сверхзвуковую трехкомпонентную струю (рабочий инструмент) направляют под углом 60°-80° (фиг.2) к обрабатываемой поверхности с расстояния от сопла сверхзвукового в пределах 15-25 его критических диаметров.Efficiency was determined by the specific consumption of abrasive per 1 m 2 of the treated surface. Productivity was measured during surface treatment in the class Sa = 2.5. It was experimentally established that the best technological results can be obtained by heating the surface layer to 380-450 K (Fig.6), further heating leads to destructive processes of the processed material. A high-enthalpy supersonic three-component jet is prepared with an excess of fuel α = 0.8 ÷ 0.9 (Fig. 8), while water was supplied in a ratio of 0.2-0.3 (Fig. 9), and the abrasive was 1.0-1 , 2 masses of the dispersion medium (figure 10). At the same time, a high-enthalpy supersonic three-component jet (working tool) is directed at an angle of 60 ° -80 ° (Fig. 2) to the surface to be treated from a distance from the supersonic nozzle within 15-25 of its critical diameters.
Источники информацииInformation sources
1. Патент RU №2248871, кл. В24С 1/00, 3/00, 2005.1. Patent RU No. 2248871, cl.
2. Патент UA №6318, кл. В24С 1/00, 5/00 7/00, 2005.2. UA patent No. 6318, cl.
3. Заявка PCT/RU 2004/000185 (Международная публикация WO №2004/101224 А1 от 25.11.2004).3. Application PCT / RU 2004/000185 (International publication WO No. 2004/01224 A1 of 11.25.2004).
4. Патент RU №2167756, кл. В24С 1/00, 5/00, 3/00 1999.4. Patent RU No. 2167756, cl.
5. Патент RU №1148209, кл. Е21В 7/14, 1997.5. Patent RU No. 1148209, cl. ЕВВ 7/14, 1997.
6. Патент RU №968144, кл. Е21В 7/14, 1979.6. Patent RU No. 968144, cl. ЕВВ 7/14, 1979.
7. Патент RU №2201329, кл. В24С 5/04, 2002.7. Patent RU No. 2201329, cl.
8. Авторское свидетельство СССР, №967144, кл. Е21В 7/14, 1979.8. Copyright certificate of the USSR, No. 967144, cl. ЕВВ 7/14, 1979.
9. Патент SU №1802936 A3, кл. В24С 5/04, 1991.9. Patent SU No. 1802936 A3, cl.
10. Патент SU №1834792 A3, кл. В24С 5/04, 1991.10. Patent SU No. 1834792 A3, cl.
11. Авторское свидетельство СССР №1145575, кл. В24С 5/04, 1982.11. USSR author's certificate No. 1145575, cl.
12. Патент RU №2163864, кл. В24С 1/00, 1997.12. Patent RU No. 2163864, cl.
13. Патент RU №2201864, кл. В24С 7/00, 2001.13. Patent RU No. 2201864, cl. B24C 7/00, 2001.
Claims (9)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140391/02A RU2338638C2 (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Method of thermo abrasive treatment and machine "castor" for its implementation |
UAA200605045A UA88152C2 (en) | 2005-12-26 | 2006-05-06 | Method and device of thermo-abrasive working |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140391/02A RU2338638C2 (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Method of thermo abrasive treatment and machine "castor" for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005140391A RU2005140391A (en) | 2006-09-10 |
RU2338638C2 true RU2338638C2 (en) | 2008-11-20 |
Family
ID=37112737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005140391/02A RU2338638C2 (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Method of thermo abrasive treatment and machine "castor" for its implementation |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2338638C2 (en) |
UA (1) | UA88152C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2737909C1 (en) * | 2020-07-02 | 2020-12-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Method of preparing surface for application of wear-resistant coatings |
RU2743822C1 (en) * | 2020-07-07 | 2021-02-26 | Валерий Михайлович Башков | Method of steam-abrasive-jet cleaning of surfaces |
RU214472U1 (en) * | 2022-06-01 | 2022-10-28 | Анатолий Николаевич Гайнутдинов | ABRASIVE SUPPLY UNIT FOR ABRASIVE BLASTING MACHINE |
-
2005
- 2005-12-26 RU RU2005140391/02A patent/RU2338638C2/en not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-05-06 UA UAA200605045A patent/UA88152C2/en unknown
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2737909C1 (en) * | 2020-07-02 | 2020-12-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Method of preparing surface for application of wear-resistant coatings |
RU2743822C1 (en) * | 2020-07-07 | 2021-02-26 | Валерий Михайлович Башков | Method of steam-abrasive-jet cleaning of surfaces |
RU214472U1 (en) * | 2022-06-01 | 2022-10-28 | Анатолий Николаевич Гайнутдинов | ABRASIVE SUPPLY UNIT FOR ABRASIVE BLASTING MACHINE |
RU219087U1 (en) * | 2022-12-22 | 2023-06-28 | Ирина Моисеевна Гуртовая | Device for jet-abrasive treatment of surfaces using an abrasive mass consisting of abrasive grains and dispersed mineral particles |
RU219684U1 (en) * | 2023-06-02 | 2023-07-31 | Общество с ограниченной ответственностью "ТПК МАКСИЛОТ" | Torch for device for thermal abrasive treatment of surfaces of products and materials |
RU2806459C1 (en) * | 2023-06-02 | 2023-11-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ТПК МАКСИЛОТ" | Device for thermal abrasive treatment of surfaces of products and materials |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005140391A (en) | 2006-09-10 |
UA88152C2 (en) | 2009-09-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5283985A (en) | Extreme energy method for impacting abrasive particles against a surface to be treated | |
US5431346A (en) | Nozzle including a venturi tube creating external cavitation collapse for atomization | |
US5520334A (en) | Air and fuel mixing chamber for a tuneable high velocity thermal spray gun | |
CA1180734A (en) | Atomizer | |
US4836447A (en) | Duct-stabilized flame-spray method and apparatus | |
US20110229649A1 (en) | Supersonic material flame spray method and apparatus | |
RU2338638C2 (en) | Method of thermo abrasive treatment and machine "castor" for its implementation | |
EP2411554A1 (en) | Nozzle for a thermal spray gun and method of thermal spraying | |
EP0163776A2 (en) | Highly concentrated supersonic flame spray method and apparatus with improved material feed | |
JP4973841B2 (en) | Two-fluid injection nozzle | |
US5531590A (en) | Shock-stabilized supersonic flame-jet method and apparatus | |
RU2234407C1 (en) | Method and device for thermoabrasive treatment of surfaces | |
US4425854A (en) | Micronized coal burner facility | |
RU2222420C1 (en) | Nozzle tool of apparatus for abrasive-jet treatment of surface | |
RU2080190C1 (en) | Device for applying metallic coating | |
RU2158197C1 (en) | Method for mechanical treatment, mainly stone facing, of buildings and device for production of hot gaseous working medium in the form of supersonic stream used in the method | |
CN107653429B (en) | Accumulative pressure high frequency detonation-gun | |
RU2806459C1 (en) | Device for thermal abrasive treatment of surfaces of products and materials | |
RU2167756C2 (en) | Method for thermoabrasive working of surfaces and apparatus for its embodiment | |
RU219684U1 (en) | Torch for device for thermal abrasive treatment of surfaces of products and materials | |
RU2282504C2 (en) | Apparatus for cleaning inner surface of tubes by removing deposits | |
RU34434U1 (en) | Abrasive blasting device | |
RU2212953C2 (en) | Burner for flame plating | |
RU2390386C1 (en) | Pneumatic nozzle | |
RU2037336C1 (en) | Equipment for ultrasonic gas-flame spraying |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081227 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100120 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121227 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20131127 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151227 |