RU2574466C1

RU2574466C1 - Elector dust/gas gate

Info

Publication number: RU2574466C1
Application number: RU2014138801/05A
Authority: RU
Inventors: Валентин Сергеевич Чадин; Тимур Алекперович Алиев; Алекпер Камалович Алиев; Артем Васильевич Мотузюк
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Ласком"
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: dust/gas gate installed in materials treatment device contains casing, made with possibility of the machining tool installation in it, and connection with system for suction the generated dust/gas mixture, and device for dust/gas mixture in the casing. The device for dust/gas mixture contains assembly for directed supply of compression air to the machining zone from side of peripheral area of the machining zone, and element directing flow of dust/gas mixture, it has bottom surface located around the machining zone and being streamline for the dust/gas mixture flow.

EFFECT: increased efficiency of dust/gas mixture separation due to suction of fine dust cloud from powder, and assurance of the spraying process in production rooms without use of the suction chambers.

14 cl, 6 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится удалению из зоны обработки пылегазовой смеси, образующейся при воздействии обрабатывающего инструмента на обрабатываемый материал. В частности, оно может использоваться при нанесении токопроводящих шин при производстве электрообогреваемых стекол для авиационной, железнодорожной, судостроительной, бронетранспортной и автомобильной отраслей промышленности и, кроме того, может быть использовано в других областях, где требуется отвод пыли или пылегазовой смеси из зоны обработки различных материалов.The invention relates to the removal from the processing zone of a dust-gas mixture generated by the action of a processing tool on the material to be processed. In particular, it can be used in the application of conductive tires in the manufacture of electrically heated glasses for the aviation, railway, shipbuilding, armored vehicles and automobile industries and, in addition, can be used in other areas where dust or dust-gas mixture removal from the processing zone of various materials is required .

Уровень техникиState of the art

В промышленном производстве представлено и используется множество аспирационных систем для разных технологических процессов, в которых затвор, связанный с системой аспирации пылезаговой смеси, устанавливается в устройстве для обработки материалов таким образом, чтобы охватывать обрабатывающий инструмент устройства.In industrial production, many suction systems are presented and used for various technological processes, in which a shutter associated with a dust-suction mixture aspiration system is installed in a device for processing materials in such a way as to cover the processing tool of the device.

Одним примером такого затвора является техническое решение, раскрытое в DE 3800050 A1, в котором затвор выполнен в виде кожуха, устанавливаемого на шпинделе режущего инструмента и имеющего систему подачи сжатого воздуха в зону обработки, а также канал для направления пылегазовой смеси в систему аспирации. Однако в данном устройстве указанная система подачи сжатого воздуха в зону обработки служит только для создания воздушной завесы, препятствующей выходу пылегазовой смеси за пределы зоны обработки, и таким образом не является эжектирующим средством.One example of such a shutter is the technical solution disclosed in DE 3800050 A1, in which the shutter is made in the form of a housing mounted on a spindle of a cutting tool and having a compressed air supply system to the treatment area, as well as a channel for directing the dust and gas mixture to the aspiration system. However, in this device, the specified system for supplying compressed air to the treatment zone serves only to create an air curtain that prevents the dust and gas mixture from leaving the treatment zone, and thus is not an ejection means.

Известно также множество устройств, в которых пылегазовый затвор используется при обработке материалов лазером. Одним примером такого устройства является пылегазовый затвор, раскрытый в US 4,942,284. В данном устройстве корпус, называемый «эжектором», устанавливается на сопло лазера и соединяется с системой аспирации образующейся пылегазовой смеси. При этом в корпусе также выполнен узел направленной подачи сжатого воздуха под острым углом в зону обработки со стороны периферийной области зоны обработки. Подача сжатого воздуха осуществляется из множества расположенных по кругу отверстий. При этом, как отмечается, наклонное расположение потоков сжатого газа создает разрежение под нижней периферией эжектора, создавая циркуляцию воздуха, проходящего снаружи по направлению к эжектору и под эжектором.Many devices are also known in which a dust and gas shutter is used in laser processing of materials. One example of such a device is a dust and gas shutter disclosed in US 4,942,284. In this device, a housing called an “ejector” is mounted on a laser nozzle and connected to an aspiration system of the resulting dust and gas mixture. At the same time, the assembly also has a node for directed supply of compressed air at an acute angle to the treatment zone from the peripheral region of the treatment zone. Compressed air is supplied from a plurality of openings arranged in a circle. Moreover, as noted, the oblique arrangement of the compressed gas flows creates a vacuum under the lower periphery of the ejector, creating a circulation of air passing externally towards the ejector and under the ejector.

Однако ни в одном из устройств известного уровня техники не решена проблема обработки материалов в их краевых областях, т.е. ни в одном из этих устройств невозможно исключить прохождение пылегазовой смеси между корпусом затвора и пространством за кромками материала.However, in none of the devices of the prior art, the problem of processing materials in their edge regions, i.e. in none of these devices is it possible to exclude the passage of the dust and gas mixture between the valve body and the space beyond the edges of the material.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Таким образом, главной технической задачей настоящего изобретения является обеспечение эжекционного пылегазового затвора, позволяющего удалять пылегазовую смесь как при работе на краю поверхности, так и при работе в центре поверхности.Thus, the main technical objective of the present invention is the provision of an ejection dust-gas shutter that allows you to remove the dust-gas mixture both when working on the edge of the surface, and when working in the center of the surface.

Дополнительно задачей является обеспечение пылегазового затвора, в котором при его установке в устройстве для газодинамического напыления возможно было бы использование сверхзвуковой струи устройства в качестве дополнительного средства для эжектирования продуктов процесса, требующих аспирации.An additional objective is to provide a dust and gas shutter, in which when installed in a device for gas-dynamic spraying, it would be possible to use a supersonic jet of the device as an additional means for ejecting process products that require aspiration.

Поставленные выше технические задачи решены в предложенном пылегазовом затворе, устанавливаемом в устройстве для обработки материалов, при этом согласно изобретению затвор содержит:The above technical problems are solved in the proposed dust and gas shutter installed in the device for processing materials, while according to the invention, the shutter contains:

корпус, выполненный с возможностью расположения в нем обрабатывающего инструмента и соединения с системой аспирации образующейся пылегазовой смеси; а такжеa housing configured to arrange a processing tool therein and to connect to an aspiration system of the resulting dust and gas mixture; as well as

средство для направления пылегазовой смеси в корпус, включающее в себя:means for directing the dust and gas mixture into the housing, including:

узел направленной подачи сжатого воздуха в зону обработки со стороны периферийной области зоны обработки; иsite directed supply of compressed air to the treatment area from the peripheral region of the treatment area; and

элемент для направления потока пылегазовой смеси, имеющий нижнюю поверхность, располагаемую вокруг зоны обработки и являющуюся обтекаемой для потока пылегазовой смеси.an element for directing the flow of the dust and gas mixture, having a lower surface located around the treatment zone and which is streamlined for the flow of the dust and gas mixture.

В предпочтительных вариантах выполнения предусматриваются следующие дополнительные отличительные особенности предложенного затвора.In preferred embodiments, the following additional features of the proposed shutter are provided.

Нижняя поверхность элемента для направления потока пылегазовой смеси предпочтительно имеет аэродинамический профиль, передняя точка которого направлена в зону обработки и хорда которого направлена под заданным углом к зоне обработки.The lower surface of the element for directing the flow of the dust and gas mixture preferably has an aerodynamic profile, the front point of which is directed to the processing zone and the chord of which is directed at a given angle to the processing zone.

При этом элемент для направления потока пылегазовой смеси предпочтительно расположен соосно с обрабатывающим инструментом и подвешен на пружинах с возможностью самоустанавливаться на заданном расстоянии от обрабатываемой поверхности за счет возникающей в нем подъемной силы при взаимодействии потока пылегазовой смеси с аэродинамическим профилем.Moreover, the element for directing the flow of the dust and gas mixture is preferably coaxial with the processing tool and suspended on springs with the possibility of self-aligning at a predetermined distance from the surface to be treated due to the lifting force arising in it when the dust and gas mixture flows with the aerodynamic profile.

В одном варианте элемент для направления потока пылегазовой смеси может быть выполнен в виде аэродинамического крыла, в котором как верхняя, так и нижняя поверхности имеют аэродинамический профиль.In one embodiment, the element for directing the flow of the dust and gas mixture can be made in the form of an aerodynamic wing, in which both the upper and lower surfaces have an aerodynamic profile.

Элемент для направления потока пылегазовой смеси также может быть установлен с возможностью регулировки по высоте.The element for directing the flow of the dust and gas mixture can also be installed with the possibility of height adjustment.

Пылегазовый затвор может дополнительно включать конфузор, расположенный внутри корпуса над камерой смешения, образованной в нижней части корпуса.The dust and gas shutter may further include a confuser located inside the housing above the mixing chamber formed in the lower part of the housing.

Элемент для направления потока пылегазовой смеси предпочтительно выполнен кольцеобразным.The element for directing the flow of the dust-gas mixture is preferably made annular.

Корпус предпочтительно состоит по меньшей мере из двух частей: основной части и установленной снаружи нее дополнительной части, которые выполнены с возможностью регулировки положения основной части.The housing preferably consists of at least two parts: a main part and an additional part mounted outside it, which are adapted to adjust the position of the main part.

При этом узел направленной подачи сжатого воздуха в зону обработки со стороны периферийной области зоны обработки может содержать кольцеобразное сопло или множество периферийных сопел, образованных между основной частью и дополнительной частью корпуса.In this case, the site of the directed supply of compressed air to the treatment zone from the side of the peripheral region of the treatment zone may comprise an annular nozzle or a plurality of peripheral nozzles formed between the main part and the additional part of the housing.

Указанное кольцеобразное сопло или указанное множество периферийных сопел предпочтительно имеют переменное сечение.Said annular nozzle or said plurality of peripheral nozzles preferably have a variable cross section.

Указанная дополнительная часть корпуса предпочтительно представляет собой внешнюю аспирационную рубашку, при этом между аспирационной рубашкой и основной частью корпуса предпочтительно образован канал для подачи сжатого воздуха в пространство, образованное между наружной поверхностью конфузора и внутренней поверхностью корпуса.The specified additional part of the housing is preferably an external suction jacket, while between the suction jacket and the main part of the housing, a channel is preferably formed for supplying compressed air to the space formed between the outer surface of the confuser and the inner surface of the housing.

Конфузор предпочтительно представляет собой сопло Лаваля и может быть выполнен в виде отдельной детали, закрепленной внутри корпуса с возможностью регулировки ее положения, или может быть выполнен за одно целое с элементом для направления потока пылегазовой смеси.The confuser is preferably a Laval nozzle and can be made in the form of a separate part, fixed inside the housing with the ability to adjust its position, or can be made in one piece with the element for directing the flow of dust and gas mixture.

Техническими результатами, обеспечиваемыми пылегазовым затвором согласно изобретению, являются следующие.The technical results provided by the dust and gas shutter according to the invention are as follows.

Обеспечение пылегазового затвора, в котором на разных стадиях процесса обработки материала (как при работе на краю поверхности, так и при работе в центре поверхности) разные эжектирующие потоки были бы поочередно приоритетными или поочередно основными.Providing a dust and gas shutter in which at different stages of the material processing (both when working at the edge of the surface and when working in the center of the surface), different ejection flows would be alternately priority or alternately main.

Обеспечение пылегазового затвора, в котором достигается комбинация работы эжектирующих потоков с элементом, имеющим обтекаемую поверхность, устанавливаемым в зависимости от вида эжектируемого продукта в том или ином месте затвора.Providing a dust and gas shutter in which a combination of the operation of the ejection flows with an element having a streamlined surface is established, which is set depending on the type of ejected product in one or another place of the shutter.

Обеспечение пылегазового затвора, используемого в устройстве для газодинамического напыления, в котором сверхзвуковая струя, выполняя свое основное технологическое назначение, одновременно является эжектирующей для продуктов процесса, требующих аспирации.Providing a dust and gas shutter used in a device for gas-dynamic spraying, in which a supersonic jet, fulfilling its main technological purpose, is simultaneously ejected for process products requiring aspiration.

Газодинамический затвор согласно изобретению предназначен для работы в составе установок, требующих аспирации возникающих в технологическом процессе пылегазовых смесей. В том числе он может использоваться в процессах газодинамического напыления мелкодисперсных порошков на различные плоские и криволинейные поверхности различных материалов, в частности на низкоэмиссионную поверхность электрообогреваемых стекол в процессе нанесения токоподводящих шин. При этом затвор обеспечивает аспирацию мелкодисперсного пылевого облака из не прилипшего к поверхности порошка (его доля в данном технологическом процессе может достигать до 70% от всей массы используемого порошка), таким образом обеспечивая возможность реализации процесса напыления в производственных помещениях без использования специальных помещений и аспирационных камер. Предложенное решение может также использоваться во всех процессах, где используются сверхзвуковые и дозвуковые истекающие из сопел потоки, используемые как эжектирующие и участвующие в процессе аспирации взвесей, образующихся в технологических процессах газообразных продуктов горения. Например, в процессе резки поливинилбутиральных межслойных пленок лазерным изучением при раскрое и производстве триплексов, когда сфокусированное излучение лазера испаряет материал пленки, а подаваемый через сопло Лаваля соосно с лучом сжатый воздух не только выполняет функции защиты оптики и продувает канал реза, но и участвует в качестве эжектирующего потока для аспирации газообразных продуктов распада пленки.The gas-dynamic shutter according to the invention is designed to operate as a part of installations requiring aspiration of dust-gas mixtures arising in the technological process. In particular, it can be used in gas-dynamic spraying of finely dispersed powders on various flat and curved surfaces of various materials, in particular, on the low-emission surface of electrically heated glasses in the process of applying busbars. At the same time, the shutter provides an aspiration of a fine dust cloud from powder not adhering to the surface (its share in this technological process can reach up to 70% of the total mass of powder used), thus providing the possibility of implementing the spraying process in production rooms without the use of special rooms and suction chambers . The proposed solution can also be used in all processes where supersonic and subsonic streams flowing from nozzles are used, which are used as ejection and participating in the process of aspiration of suspensions formed in the technological processes of gaseous products of combustion. For example, in the process of cutting polyvinyl butyral interlayer films by laser study during cutting and production of triplexes, when the focused laser radiation evaporates the film material, and the compressed air supplied through the Laval nozzle coaxially with the beam not only serves as optical protection and blows through the cutting channel, but also participates in the quality ejection stream for aspiration of gaseous film decay products.

Под используемым в данной заявке понятием «эжекция» понимается «процесс смешения двух разных сред (пара и воды, воды и песка и др.), в котором одна среда, находясь под давлением, воздействует на другую и, увлекая за собой, выталкивает ее в необходимом направлении» (Толковый словарь иноязычных слов. М., 2008).As used in this application, the term “ejection” is understood as the “process of mixing two different media (steam and water, water and sand, etc.), in which one medium, under pressure, acts on the other and, dragging it along, pushes it into necessary direction ”(Explanatory Dictionary of Foreign Words. M., 2008).

Принцип эжекции заключается в том, что струя инжектирующего газа, выходя с большой скоростью из сопла, создает разрежение и увлекает за собой эжектируемый газ из окружающего пространства.The principle of ejection is that the jet of injecting gas, leaving the nozzle at high speed, creates a vacuum and entrains the ejected gas from the surrounding space.

Кроме того, используемое в данной заявке понятие «обтекаемая поверхность» означает поверхность, имеющую обтекаемую форму, которая согласно «Толковому военно-морскому словарю», 2010, представляет собой «очертания наружных поверхностей объемного тела, обеспечивающие безотрывное его огибание набегающим потоком воды, газа (воздуха). Для тел с обтекаемой формой сопротивление движению тела минимально».In addition, the term “streamlined surface” used in this application means a streamlined surface, which, according to the Explanatory Naval Dictionary, 2010, represents “the outlines of the external surfaces of a three-dimensional body, ensuring its continuous envelopment with an oncoming flow of water and gas ( air). For bodies with a streamlined shape, the resistance to body movement is minimal. ”

В соответствии с вышеуказанным словарем «аэродинамическая поверхность» представляет собой «поверхность летательного аппарата (крыло, оперение, рули и др.), при взаимодействии которой с воздушной средой в движении возникают силы, поднимающие аппарат и направляющие его полет».In accordance with the aforementioned dictionary, “aerodynamic surface” is “the surface of an aircraft (wing, plumage, rudders, etc.), when it interacts with the air in motion, forces arise that lift the aircraft and direct its flight.”

В заявке также используется понятие «эффект Коанда», которой согласно «Большому энциклопедическому политехническому словарю», М., 1998, представляет собой гидроаэродинамический эффект, при котором происходит эффект отрыва и прилипания струи при обтекании ею твердого тела.The application also uses the concept of “Coanda effect”, which, according to the “Big Encyclopedic Polytechnical Dictionary”, M., 1998, represents a hydroaerodynamic effect, in which there is the effect of detachment and adhesion of the jet when it flows around a solid body.

Кратное описание чертежейBrief Description of the Drawings

Далее изобретение более подробно поясняется посредством описания конкретного примера его осуществления, рассматриваемого совместно с прилагаемыми чертежами, где:The invention is further explained in more detail by describing a specific example of its implementation, considered in conjunction with the accompanying drawings, where:

Фиг. 1 - схематический вид пылегазового затвора в соответствии с изобретением.FIG. 1 is a schematic view of a dust and gas shutter in accordance with the invention.

Фиг. 2 - схематический вид устройства для газодинамического напыления, в котором может использоваться пылегазовой затвор в соответствии с изобретением.FIG. 2 is a schematic view of a gas dynamic spraying device in which a dust and gas shutter can be used in accordance with the invention.

Фиг. 3 - схематический вид, показывающий вариант выполнения элемента для направления потока пылегазовой смеси, при котором он свободно подвешен на пружинах.FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of an element for guiding the flow of a dust-gas mixture in which it is freely suspended on springs.

Фиг. 4-6 - схемы, показывающие направление и взаимодействие потоков газа/пылегазовой смеси при работе пылегазового затвора согласно изобретению.FIG. 4-6 are diagrams showing the direction and interaction of gas / dust mixture flows during operation of a dust and gas shutter according to the invention.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

На Фиг. 1 показан пылегазовый затвор согласно настоящему изобретению, приведенный в качестве одного примера его выполнения. Пылегазовый затвор предпочтительно устанавливается соосно с обрабатывающим инструментом, например с газодинамическим сверхзвуковым соплом установки газодинамического напыления, из которого подается воздушная смесь мелкодисперсного порошка различного состава. При этом затвор содержит корпус 1 затвора, в одном варианте состоящий из двух частей: основной (подвижной) части 2 и неподвижной части 4 (внешняя аспирационная рубашка).In FIG. 1 shows a dust and gas shutter according to the present invention, given as one example of its implementation. The dust and gas shutter is preferably mounted coaxially with a processing tool, for example, with a gas-dynamic supersonic nozzle of a gas-dynamic spraying unit, from which an air mixture of finely dispersed powder of various compositions is supplied. At the same time, the shutter comprises a shutter housing 1, in one embodiment consisting of two parts: the main (movable) part 2 and the fixed part 4 (external suction jacket).

Корпус 1 выполнен с возможностью его крепления к устройству для обработки материалов таким образом, чтобы охватывать обрабатывающий инструмент устройства, располагаемый во внутреннем проходе корпуса (в данном случае на Фиг. 1 в качестве такого инструмента показано выходное сопло переменного сечения установки газодинамического напыления). При этом корпус затвора выполнен с возможностью его соединения с системой аспирации пылегазовой смеси, образующейся в процессе обработки (данная система поясняется ниже). Внутри корпуса 1 и в конце камеры смешения 9 может быть предусмотрен конфузор 3 (например, выполненный в виде сопла Лаваля), чтобы повысить скорость аспирируемого потока из камеры смешения 9 корпуса на входе в трубопроводы системы аспирации.The housing 1 is made with the possibility of its attachment to the device for processing materials in such a way as to cover the processing tool of the device located in the inner passage of the housing (in this case, Fig. 1 as an output nozzle of a variable cross-section of a gas-dynamic spraying unit is shown). In this case, the shutter body is made with the possibility of its connection with the aspiration system of the dust-gas mixture formed during processing (this system is explained below). A confuser 3 (for example, made in the form of a Laval nozzle) may be provided inside the housing 1 and at the end of the mixing chamber 9 in order to increase the speed of the aspirated flow from the mixing chamber 9 of the housing at the inlet to the pipelines of the aspiration system.

Пылегазовой затвор также включает в себя средство для направления пылегазовой смеси в корпус 1, которое включает в себя: узел направленной подачи сжатого воздуха в зону обработки со стороны периферийной области зоны обработки и элемент 7 для направления потока пылегазовой смеси, имеющий нижнюю поверхность, располагаемую вокруг зоны обработки и являющуюся обтекаемой для потока пылегазовой смеси.The dust and gas shutter also includes means for directing the dust and gas mixture into the housing 1, which includes: a site for the directional supply of compressed air to the treatment zone from the peripheral region of the treatment zone and an element 7 for directing the flow of the dust and gas mixture having a lower surface located around the zone processing and being streamlined for a dust and gas mixture stream.

Указанный узел направленной подачи сжатого воздуха в зону обработки включает в себя соединяемое с источником сжатого воздуха отверстие 5, в которое сжатый воздух подается в одном примере под давлением в 5-6 атм, а также включает в себя направленное под острым углом к зоне обработки сопло 8 переменного сечения, через которое сжатый воздух направляется в зону обработки. Сопло 8 переменного сечения может представлять собой или кольцевое сопло, или множество сопел, выполненных в корпусе 1 таким образом, чтобы они располагались равномерно по периметру с возможностью подачи сжатого воздуха со стороны периферийной области зоны обработки. При этом подаваемый из сопла/сопел 8 поток сжатого воздуха является эжектирующим для воздуха, поступающего через зазор 10 между поверхностью стекла и нижним краем корпуса затвора.The specified node directed supply of compressed air to the processing zone includes a hole 5 connected to a source of compressed air, into which compressed air is supplied in one example under a pressure of 5-6 atmospheres, and also includes a nozzle 8 directed at an acute angle to the processing zone variable cross-section through which compressed air is directed to the treatment zone. The nozzle 8 of variable cross section can be either an annular nozzle or a plurality of nozzles made in the housing 1 so that they are evenly distributed around the perimeter with the possibility of supplying compressed air from the peripheral region of the treatment zone. In this case, the flow of compressed air supplied from the nozzle / nozzles 8 is ejected for air entering through the gap 10 between the glass surface and the lower edge of the shutter body.

Элемент 7 для направления потока пылегазовой смеси также может иметь различное выполнение при условии обеспечения направления пылегазовой смеси из зоны обработки в корпус 1, точнее - в смесительную камеру 9 корпуса. При этом в предложенном устройстве реализованы инженерные решения, основанные на физических законах аэродинамики и истечения газов, в частности на законе Бернулли и эффекте Коанда. Так, при выполнении обтекаемой формы в нижней поверхности данного элемента обеспечивается не только беспрепятственное направление потока пылегазовой смеси, но также его отклонение и прилипание к поверхности элемента 7 за счет эффекта Коанда. Кроме того, направленный по обтекаемой поверхности элемента 7 поток пылегазовой смеси также является эжектирующим для окружающего воздуха, находящегося снаружи кромки листового материала. Таким образом, с использованием указанного элемента 7 с обтекаемой нижней поверхностью осуществляется пылегазоудаление посредством двухступенчатой эжекционной схемы. Кроме того, в случае выполнения обработки на краю листового материала, где сопло 8 уже не может обеспечить направление пылегазовой смеси, по-прежнему исключается ее попадание в окружающее пространство.The element 7 for directing the flow of the dust and gas mixture can also have a different implementation, provided that the dust and gas mixture is directed from the processing zone into the housing 1, more precisely, into the mixing chamber 9 of the housing. Moreover, the proposed device implements engineering solutions based on the physical laws of aerodynamics and gas outflow, in particular, the Bernoulli law and the Coanda effect. So, when performing a streamlined shape in the lower surface of this element, not only the unobstructed flow direction of the dust and gas mixture is ensured, but also its deviation and adhesion to the surface of the element 7 due to the Coanda effect. In addition, the dust-gas mixture flow directed over the streamlined surface of element 7 is also ejective for ambient air located outside the edge of the sheet material. Thus, using the indicated element 7 with a streamlined lower surface, dust and gas removal is carried out by means of a two-stage ejection circuit. In addition, in the case of processing at the edge of the sheet material, where the nozzle 8 can no longer provide the direction of the dust-gas mixture, its entry into the surrounding space is still excluded.

В варианте выполнения, показанном на Фиг. 1, элемент 7 для направления потока пылегазовой смеси выполнен за одно целое с конфузором 3, который установлен во внутреннем проходе корпуса 1 посредством резьбового соединения. Между внешней аспирацианной рубашкой 4 и основной частью 2 корпуса может быть образован дополнительный канал для подачи сжатого воздуха в пространство, образованное между направленной от зоны обработки сужающейся наружной поверхностью конфузора и внутренней поверхностью основной части корпуса.In the embodiment shown in FIG. 1, the element 7 for directing the flow of the dust and gas mixture is made in one piece with the confuser 3, which is installed in the inner passage of the housing 1 by means of a threaded connection. Between the external aspirated jacket 4 and the main body part 2, an additional channel can be formed for supplying compressed air to the space formed between the tapering outer surface of the confuser directed from the treatment zone and the inner surface of the main body part.

Предпочтительно, нижняя обтекаемая поверхность элемента 7 для направления потока пылегазовой смеси имеет аэродинамический профиль, передняя точка которого направлена в зону обработки и хорда которого направлена под заданным углом к зоне обработки. Высота расположения нижней обтекаемой поверхности над обрабатываемой поверхностью выбирается из условия, чтобы происходило указанное выше обтекание исходящего из зоны обработки потока пылегазовой смеси вокруг нижней поверхности с прилипанием этого потока к нижней поверхности элемента 7 за счет эффекта Коанда.Preferably, the lower streamlined surface of the element 7 for directing the flow of dust and gas mixture has an aerodynamic profile, the front point of which is directed to the processing zone and the chord of which is directed at a given angle to the processing zone. The height of the lower streamlined surface above the surface to be machined is selected so that the aforementioned flow around the dust and gas mixture flow originating from the treatment zone around the lower surface occurs with this stream sticking to the lower surface of element 7 due to the Coanda effect.

При этом в одном варианте выполнения элемент 7 для направления потока пылегазовой смеси предпочтительно может быть подвешен на пружинах 24 (см. Фиг. 3) с возможностью самоустанавливаться на заданном расстоянии от обрабатываемой поверхности за счет возникающей в аэродинамическом профиле подъемной силы при взаимодействии с потоком 25 пылегазовой смеси. В одном варианте выполнения указанный элемент 7 может быть выполнен в виде кольцевого аэродинамического крыла, имеющего обе поверхности с аэродинамическим профилем. При этом угол наклона средней линии профиля к обрабатываемой поверхности или к горизонтали может составлять приблизительно от 6° до 60°, например 20°, а длина профиля в горизонтальной проекции может составлять приблизительно 13,5 мм при диаметре внутреннего прохода пылегазового затвора, составляющем 44 мм.Moreover, in one embodiment, the element 7 for directing the flow of the dust and gas mixture can preferably be suspended on springs 24 (see Fig. 3) with the possibility of self-installation at a given distance from the work surface due to the lifting force arising in the aerodynamic profile when interacting with the dust and gas stream 25 mixtures. In one embodiment, said element 7 can be made in the form of an annular aerodynamic wing having both surfaces with an aerodynamic profile. In this case, the angle of inclination of the midline of the profile to the work surface or to the horizontal can be from about 6 ° to 60 °, for example 20 °, and the length of the profile in horizontal projection can be approximately 13.5 mm with a diameter of the inner passage of the dust and gas shutter of 44 mm .

На Фиг. 2 схематически показан пример устройства для газодинамического напыления, которое позволяет наносить токоведущие шины 12 в заданном месте на поверхности низкоэмиссионного стекла 11 и в котором преимущественно предполагается использование предложенного пылегазового затвора. Устройство содержит напылитель 13, два питателя 14 (A, B) с порошками 15, соединенные с напылителем 13 по питающим трубопроводам 16, на которых установлены пневмоклапаны 17, 18. Напылитель 13 включает в себя нагреватель воздуха 19, сопло Лаваля 20 и выходное сопло 21 переменного сечения, которое предпочтительно располагается на высоте 10-18 мм над обрабатываемой поверхностью. С помощью тройника 22 каждый из питателей 14 трубопроводами 16 попеременно соединяется с выходным соплом 21.In FIG. 2 schematically shows an example of a device for gas-dynamic spraying, which allows you to apply current-carrying tires 12 in a predetermined location on the surface of the low-emission glass 11 and in which it is preferable to use the proposed dust and gas shutter. The device comprises a sprayer 13, two feeders 14 (A, B) with powders 15 connected to the sprayer 13 via supply lines 16 on which pneumatic valves 17, 18 are installed. The sprayer 13 includes an air heater 19, a Laval nozzle 20 and an output nozzle 21 variable cross section, which is preferably located at a height of 10-18 mm above the work surface. Using a tee 22, each of the feeders 14 by pipelines 16 is alternately connected to the outlet nozzle 21.

Предложенный пылегазовый затвор 8 устанавливается на выходное сопло 21 и располагается над зоной обработки или, в данном случае, над зоной нанесения токоведущих шин 12 на поверхность низкоэмиссионного стекла 11 предпочтительно на высоте 1,0-1,5 мм от этой поверхности и соединен со шлангом 23 системы аспирации.The proposed dust and gas shutter 8 is installed on the output nozzle 21 and is located above the processing zone or, in this case, above the zone of application of live busbars 12 on the surface of low emission glass 11, preferably at a height of 1.0-1.5 mm from this surface and connected to a hose 23 suction systems.

Следует отметить, что при использовании газопылевого затвора согласно изобретению в устройстве для газодинамического напыления эжектирующей струей является сама струя напыляемого порошка. Причем выходящая по оси затвора звуковая (или сверхзвуковая) струя газа или мелкодисперсного газового потока, помимо выполняемых технологических функций (напыления порошка, продувки канала реза), в свою очередь является эжектирующей для удаления (аспирации) продуктов горения или неприлипшего мелкодисперсного порошка из зоны обработки в центральную аспирационную систему при взаимодействии с газодинамическим крылом, расположенным особым образом относительно угла разлета (R) отраженной струи. Предусмотрено также, что положение крыла может регулироваться по отношению к каждому конкретному отраженному потоку.It should be noted that when using the gas-dust shutter according to the invention in a device for gas-dynamic spraying, the ejection jet is the jet of the sprayed powder itself. Moreover, the sound (or supersonic) stream of gas or a finely dispersed gas stream exiting along the shutter axis, in addition to the technological functions (powder spraying, blowing the cut channel), is in turn ejected to remove (aspirate) combustion products or non-adherent fine powder from the treatment zone to central aspiration system in interaction with a gas-dynamic wing, located in a special way relative to the scattering angle (R) of the reflected jet. It is also envisaged that the position of the wing can be adjusted with respect to each specific reflected flow.

В качестве примера рассматривается работа предложенного пылегазового затвора в составе установки газодинамического напыления "Димет" (модель 423), поставляемой Обнинским центром порошкового напыления.As an example, we consider the operation of the proposed dust and gas shutter as part of the Dimet gas-dynamic spraying unit (model 423), supplied by the Obninsk powder spraying center.

Сжатый воздух под давлением в 6 атм подается в отверстие 5 и через сопло 8 переменного сечения направляется в зону обработки, откуда он затем поступает в камеру смешения 9. Как отмечалось выше, данный сжатый воздух является эжектирующим для воздуха, поступающего через зазор 10 между поверхностью стекла и нижним краем корпуса затвора.Compressed air under a pressure of 6 atm is fed into the hole 5 and is directed through a nozzle 8 of variable cross-section to the treatment zone, from where it then enters the mixing chamber 9. As noted above, this compressed air is ejected for air entering through the gap 10 between the glass surface and the bottom edge of the shutter body.

Причем сечения эжектирующего и эжектируемого воздуха подбираются таким образом, чтобы обеспечить наибольший коэффициент эжекции и тем самым обеспечить большой расход аспирируемого воздуха из зоны обработки, максимально уменьшая концентрацию вредных веществ. Сопло 8 конструктивно выполнено с переменным сечением. При этом оно является "звуковым", так что через него воздух истекает со скоростью меньше скорости звука. Выбор такого сечения сопла обусловлен тем, что затвор имеет ограниченные размеры и для более полного и эффективного перемешивания эжектирующего и эжектируемого воздуха и пылегазовой смеси границы эжектирующего потока должны быть в пределах затвора более "размытыми", что позволяет лучше перемешиваться с эжектируемыми потоками и увеличивает коэффициент эжекции.Moreover, the cross sections of the ejected and ejected air are selected in such a way as to ensure the greatest coefficient of ejection and thereby ensure a large flow rate of aspirated air from the treatment zone, minimizing the concentration of harmful substances. The nozzle 8 is structurally made with a variable cross-section. Moreover, it is "sound", so that air flows through it at a speed less than the speed of sound. The choice of such a nozzle cross section is due to the fact that the shutter has limited dimensions and for more complete and efficient mixing of the ejected and ejected air and the dust-gas mixture, the boundaries of the ejected flow should be more “blurred” within the shutter, which allows better mixing with the ejected flows and increases the ejection coefficient .

Через сверхзвуковое сопло 6 (см. Фиг. 1) пылевоздушная смесь мелкодисперсного порошка, подогретого до 300°С, выпускается из сопла и ударяется о поверхность стекла, при этом только приблизительно 30% ее закрепляется на поверхности. Остальная часть пылегазовой смеси под углом (R) разлета частиц, обтекая аэродинамическое крыло 7 ("прилипая к крылу") согласно эффекту Коанда (Фиг. 4), поступает в смесительную камеру 9. Причем ее дополнительный прижим к крылу, особенно при нахождении сечения затвора частично (до 50%) над краем стекла, осуществляют эжектирующая струя, выходящая через сопло 8, и эжектируемый воздух, поступающий через зазор 10. Создающаяся на торце крыла зона высокого давления создает "запирающий эффект" для порошка, потерявшего энергию и перемещающегося вблизи поверхности стекла (Фиг. 4-6).Through a supersonic nozzle 6 (see Fig. 1), a dusty air mixture of finely dispersed powder heated to 300 ° C is discharged from the nozzle and hits the glass surface, while only about 30% of it is fixed to the surface. The rest of the dust and gas mixture at an angle (R) of the particle’s spread, flowing around the aerodynamic wing 7 (“sticking to the wing”) according to the Coanda effect (Fig. 4), enters the mixing chamber 9. Moreover, its additional pressure against the wing, especially when the shutter cross section is found partially (up to 50%) above the edge of the glass, an ejection jet is introduced, leaving through the nozzle 8, and the ejected air entering through the gap 10. The high pressure zone created at the wing end creates a “blocking effect” for the powder that has lost energy and moves near the surface ited window (FIG. 4-6).

При этом в настоящем изобретении эжектирующее сопло 8 наиболее эффективно обеспечивает сепарацию пылегазовой смеси вдали от края стекла (когда 100% сечения затвора располагается над плоскостью обрабатываемой поверхности), когда расход эжектируемого воздуха ограничен и когда эжекционных возможностей сверхзвуковой струи сопла 6 недостаточно вследствие существующего соотношения сечений эжектирующего потока через сверхзвуковое сопло 6 и эжектируемого воздуха через зазор 10 (Фиг. 1, 6), так как при работе установки "Димет" расположение нижнего края сверхзвукового сопла от поверхности стекла должно быть в пределах 10-15 мм. В то же время при нахождении сечения затвора на краю стекла (когда оно неполностью над поверхностью) основной эжектирующей струей, обеспечивающей эффективную сепарацию, является отраженная под воздействием сверхзвукового сопла 6 струя (см. Фиг. 4, 5), обтекающая согласно эффекту Коанда газодинамическое крыло и дополнительно поддавливаемая к нему атмосферным давлением.Moreover, in the present invention, the ejection nozzle 8 most effectively provides separation of the dust and gas mixture away from the edge of the glass (when 100% of the shutter section is above the plane of the surface to be treated), when the flow rate of the ejected air is limited and when the ejection capabilities of the supersonic jet of the nozzle 6 are insufficient due to the existing ratio of the cross sections of the ejection flow through a supersonic nozzle 6 and ejected air through the gap 10 (Fig. 1, 6), since when the installation is "Dimet" the location of the lower the edges of the supersonic nozzle from the glass surface should be within 10-15 mm. At the same time, when the shutter cross section is found on the edge of the glass (when it is not completely above the surface), the main ejection jet, which ensures effective separation, is the jet reflected under the influence of the supersonic nozzle 6 (see Fig. 4, 5), which flows around the gas-dynamic wing according to the Coanda effect and additionally pressurized to it by atmospheric pressure.

Камера смешения 9 (Фиг. 1) предпочтительно выполняется таким образом, чтобы отношение сечения эжектирующего сверхзвукового сопла 6 к ее сечению (коэффициент эжекции a = F1/F2) обеспечивало максимальный объем эжектируемого воздуха (газа, пылевой взвеси и т.д). Конфузор 3 (Фиг. 1) может иметь такое сечение входного и выходного сечений Fвх/Fвых, чтобы повысить скорость аспирируемого потока на входе в шланг 23 системы аспирации и тем самым обеспечить процесс эжекции через внешнюю аспирационную рубашку 4, создающую еще один дополнительный контур аспирации.The mixing chamber 9 (Fig. 1) is preferably made in such a way that the ratio of the cross section of the suction nozzle 6 to its cross section (ejection coefficient a = F1 / F2) provides the maximum volume of ejected air (gas, dust suspension, etc.). The confuser 3 (Fig. 1) may have such an input and output cross-section Fin / Fout so as to increase the speed of the aspirated flow at the inlet to the hose 23 of the aspiration system and thereby provide an ejection process through the external aspiration jacket 4, creating another additional aspiration circuit.

Как должно быть понятно специалистами в данной области техники на основании описанного в данном описании изобретения, множество изменений и модификаций могут быть выполнены в вышеописанном и других вариантах осуществления настоящего изобретения, не выходящих за рамки его объема, определенного в приложенной формуле изобретения.As should be understood by those skilled in the art based on the invention described herein, many changes and modifications may be made to the above and other embodiments of the present invention without departing from the scope thereof as defined in the appended claims.

Следовательно, приведенное подробное описание предпочтительного варианта осуществления следует принимать как иллюстративное, а не ограничивающее.Therefore, the foregoing detailed description of the preferred embodiment should be taken as illustrative and not restrictive.

Claims

1. A dust and gas shutter installed in a device for processing materials, containing:
a housing configured to locate a processing tool therein and to connect to an aspiration system of the resulting dust and gas mixture,
means for directing the dust and gas mixture into the housing, including:
site directed supply of compressed air to the treatment area from the peripheral region of the treatment area; and
an element for directing the flow of the dust and gas mixture, having a lower surface located around the treatment zone and which is streamlined for the flow of the dust and gas mixture.

2. The shutter according to claim 1, in which the lower surface of the element for directing the flow of the dust and gas mixture has an aerodynamic profile, the front point of which is directed to the processing zone and the chord of which is directed at a given angle to the processing zone.

3. The shutter according to claim 2, in which the element for directing the flow of the dust and gas mixture is coaxial with the processing tool and suspended on springs with the possibility of self-aligning at a given distance from the surface to be treated due to the lifting force arising in it when the dust and gas mixture flows with the aerodynamic profile.

4. The shutter according to claim 3, in which the element for directing the flow of the dust and gas mixture is made in the form of an aerodynamic wing, in which both the upper and lower surfaces have an aerodynamic profile.

5. The shutter according to claim 1, wherein the element for directing the flow of the dust and gas mixture is mounted with height adjustment.

6. The shutter according to claim 1 or 5, which further includes a confuser located inside the housing above the mixing chamber formed in the lower part of the housing.

7. Shutter according to any one of paragraphs. 1-5, in which the element for directing the flow of dust and gas mixture is made annular.

8. The shutter according to claim 1, in which the housing consists of at least two parts: a main part and an additional part installed outside it, which are configured to adjust the position of the main part.

9. The shutter according to claim 8, in which the site of the directed supply of compressed air to the treatment zone from the side of the peripheral region of the treatment zone comprises an annular nozzle or a plurality of peripheral nozzles formed between the main part and the additional part of the housing.

10. The shutter of claim 9, wherein said annular nozzle or said plurality of peripheral nozzles have a variable cross section.

11. The shutter according to claim 8, in which the additional part of the housing is an external suction jacket, while between the suction jacket and the main part of the housing there is a channel for supplying compressed air to the space formed between the outer surface of the confuser and the inner surface of the housing.

12. The shutter of claim 6, wherein the confuser is a Laval nozzle.

13. The shutter according to claim 6, in which the confuser is made in the form of a separate part, fixed inside the housing with the ability to adjust its position.

14. The shutter according to claim 6, in which the confuser is made in one piece with the element for directing the flow of dust and gas mixture.