УСТАНОВКА С ЗАПОРНЫМИ КЛАПАНАМИ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ЖИДКИХ ХИМИЧЕСКИ РЕАГИРУЮЩИХ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2000 года по МПК B05B7/08 B05B7/12 F16K7/07 

Изобретение относится к строительству и реконструкции зданий.

Установка предназначена для нанесения на горизонтальные, вертикальные поверхности и в стыки конструкций эффективного утеплителя - пенополиуретана, твердеющего через некоторый промежуток времени после нанесения смешанных жидких компонентов в результате химической реакции синтеза полимера, а также для приклеивания пенополиуретаном более дешевых жестких плитных утеплителей, используя высокие адгезионные свойства пенополиуретана к бетонным, каменным, металлическим и другим поверхностям.

Известны установки (Заломаев Ю.Л., "Напыление эластичного пенополиуретана для уплотнения бортовых соединений транспортных средств", М., 1986 г.), содержащие баки для компонентов, насосы с приводом, шланги для компонентов и воздуха, запорные клапаны и распылительную головку. Однако, насосы с приводом удорожают установку, а запорные клапаны выполнены в виде кранов, в которых применены подвижные детали, находящиеся в двух средах одновременно, одна часть детали находится в среде компонента, регулируя его поток, а другая - в атмосфере для управления оператором. На границе сред компонент - атмосфера выполнено подвижное уплотнение, которое неэффективно из-за химической реакции компонента Б с влагой атмосферного воздуха с образованием твердого нерастворимого продукта, царапающего сопрягающиеся прецезионные поверхности деталей подвижного уплотнения. Царапины вызывают протечки компонента через подвижные уплотнения клапана, что нарушает заданное количественное соотношение компонентов и ухудшает качество конечного продукта - твердого пенополиуретана.

Известны установки (Product U2-200FR Complete, Item Number 4004521200 CLAYTON corporation), продаваемые на российском рынке, содержащие баки с затаренными в них компонентами под давлением в смеси с фреоном, смесительную головку и соединяющие их шланги с клапанами, в которых детали управления потоками компонентов находятся только в одной среде - атмосфере и работают по принципу простого механического пережатия эластичного шланга. Однако, эти установки разового применения и после использования выбрасываются, что загрязняет окружающую среду.

Наиболее близкой по технической сути к предлагаемому изобретению является установка (SU 1369819 A1, кл. B 05 B 7/04, 1986), содержащая напорные баки, в которых компоненты находятся под давлением сжатого воздуха, материальные шланги, соединенные с баками и распылительной головкой через запорные клапаны; воздушные шланги, один конец которых подсоединен к напорным бакам, а другой - к распылительной головке. Компоненты подаются на распыление через выходные отверстия материальных каналов, размещенных соосно в центрах обслуживающих их воздушных сопл и диффузорных каналов. Струи жидких компонентов охватываются по внешнему периметру спутным потоком сжатого воздуха и параллельными факелами направляются на распыление и смешивание в полете за распылительной головкой.

Данная установка имеет следующие недостатки. На начальном этапе полета в двух параллельных факелах соседние периферийные участки сжатого воздуха, которые размежевывают жидкие струи компонентов, препятствуют смешиванию этих компонентов между собой. Сжатый воздух, находясь совместно с компонентом Б в баке, снижает активность компонента из-за того, что он вступает в химическую реакцию с влагой воздуха. Запорные клапаны включают запорные иглы, размещенные в двух средах одновременно: острая часть иглы размещается в среде компонента для регулирования его потока, а другая часть иглы - в атмосфере для управления оператором. На границе двух сред выполнено подвижное уплотнение, что приводит к протечкам компонента Б через уплотнение из-за того, что он вступает в химическую реакцию с влагой воздуха. Эти недостатки снижают качество конечного продукта.

Известен запорный клапан, в котором детали, регулирующие поток жидкости, на границе двух сред уплотняются надежным неподвижным соединением. Например, известный из SU 228444 А1, кл. F 16 K 7/07, 1966 запорный клапан содержит цилиндрические соосно расположенные корпус, седло-втулку и эластичный затвор-патрубок. Седло-втулка выполнена с входной и выходной полостями с боковыми отверстиями, разделенными перегородкой, а концы втулки выполнены конусными, к которым прилегают концы эластичного патрубка и надежно прижимаются усилием накидной гайки. В полость между корпусом и эластичной втулкой подается управляющее давление, которое прижимает эластичную втулку к отверстиям седла-втулки и прерывает поток жидкости из входной в выходную полость. В этом клапане уплотнение деталей на границе с атмосферой выполнено неподвижным, а именно конусные участки седла-втулки неподвижно прижаты к участкам эластичного патрубка, что надежно герметизирует соединение. Недостаток этого запорного клапана в том, что он не регулирует количество потока жидкости.

Наиболее близким к заявленному клапану является запорный клапан (GB 1036557 A, кл. F 16 K 7/07, 1966), содержащий соосно расположенные корпус, втулку с перегородкой, отделяющей входную полость от выходной, входными и выходными боковыми отверстиями и расположенный между корпусом и втулкой эластичный затвор-патрубок, имеющий возможность от воздействия внешнего давления радиально упруго деформироваться по всей длине между неподвижно прижатыми концевыми участками к соответствующим участкам втулки. Стенки втулки, на которых расположены входные и выходные отверстия, удалены от стенок затвора-патрубка с образованием дополнительных размежевывающих полостей, а перекрытие проходного зазора из входной в выходную полость происходит на поверхности контакта по узкой наружной кромке перегородки. Однако, данное решение также не решает проблему регулирования потока жидкости.

Задачей, на решение которой направлены заявленные решения, является улучшение качества конечного продукта и обеспечение возможности регулирования потока жидкости, подаваемой на распыление.

Сущность изобретения заключается в более интенсивном перемешивании компонентов A и B между собой, что обеспечивается в установке с запорными клапанами для нанесения жидких химически реагирующих двухкомпонентных материалов, содержащей напорные баки для компонентов, материальные шланги, соединяющие баки с распылительной головкой, шланги, подводящие сжатый воздух одним концом в баки, а другим в распылительную головку, за счет того, что запорные клапаны расположены на материальных шлангах перед выходными отверстиями, распылительная головка содержит два сопла с засопловыми диффузорными каналами, обслуживающими каждый свое выходное материальное отверстие, через которые сжатый воздух подается в распылительную головку, оси воздушных сопл наклонены для обеспечения соударения воздушных струй за диффузорными каналами, выполненными каждый по форме цилиндра с дном, в котором размещено отверстие воздушного сопла, а выходные отверстия материальных каналов размещены на приближенных и наклоненных друг к другу стенках диффузорных каналов для обеспечения соударения жидких струй компонентов на выходе из каналов и деформирования каждой при протекании своего пути в диффузорном канале под воздействием с одной стороны стенки канала, а с другой - спутной струи сжатого воздуха, при этом выходные отверстия материальных каналов размещены в зонах разрежения, образованных между факелом сжатого воздуха и несоприкасаемыми с факелом стенками диффузорного канала.

Оси воздушных сопл и диффузорных каналов наклонены друг к другу для обеспечения сталкивания как воздушных струй, так и струй компонентов. При этом, жидкие струи компонентов на коротком участке в диффузорных каналах не распыляются полностью спутными воздушными потоками, а прижимаются к стенкам диффузорного канала, сплющиваются и сталкиваются между собой жидкими пленками на выходе из диффузорного канала, что дает возможность компонентам дополнительно перемещаться в жидкой фазе. Это обеспечивается тем, что выходные отверстия материальных каналов размещены на боковых стенках диффузорных каналов приближенных друг к другу. Для ослабления дробления (распыления) жидкой струи компонента на коротком участке в диффузорном канале, выходное отверстие материального канала размещено в зоне разрежения, которая образовывается в пространстве между факелом сжатого воздуха и несоприкасаемыми с факелом стенками диффузорного канала, поэтому диффузорный канал выполнен в виде цилиндра с дном, в центре которого размещено отверстие воздушного сопла, а дно выполнено плоским или конусным, но с углом конусности значительно превышающим корневой угол факела сжатого воздуха. На распылительной головке перемычка между двумя цилиндрическими диффузорными каналами оканчивается торцевой площадкой, за которой будет возникать застойная зона вследствие отрыва потоков компонентов при обтекании смежных углов торцевой площадки перемычки, поэтому торцевую площадку рекомендуется заострить на длину не менее ширины сплющенных струй компонентов. На качество конечного продукта, кроме вышесказанного, влияет и возможность в самой установке контакта компонентов с воздухом, поэтому компоненты предварительно затарены в сжимаемые емкости из эластичного материала, помещаемые в напорные баки, а сжатый воздух подается в полость между стенками бака и сжимаемой емкостью. Кроме того, на материальных шлангах установлены запорные клапаны, в которых детали, участвующие в процессе регулирования потоков жидких компонентов и контактирующие с компонентами, на границах двух сред между компонентом и атмосферой уплотнены неподвижными соединениями, которые могут обеспечить надежную герметизацию соединения.

Возможность регулирования потока жидкости обеспечивается наличием в установке запорного клапана, содержащего соосно расположенные корпус, втулку с перегородкой, отделяющей входную полость от выходной, входными и выходными боковыми отверстиями и расположенный между корпусом и втулкой эластичный затвор-патрубок, имеющий возможность от воздействия внешнего давления радиально упруго деформироваться по всей длине между неподвижно прижатыми концевыми участками к соответствующим участкам втулки, при этом стенки втулки, на которых расположены входные и выходные отверстия, удалены от стенок затвора-патрубка с образованием дополнительных размежевывающих полостей, а перекрытие проходного зазора из входной в выходную полость происходит на поверхности контакта по узкой наружной кромке перегородки, за счет того, что между корпусом и патрубком размещен ползун, ограничивающий своей внутренней цилиндрической поверхностью радиальное расширение патрубка и изменяющий посредством продольного механического перемещения длину патрубка, имеющую возможность радиально расширяться над входной полостью.

На цилиндрическом седле-втулке с конусными концами, над входной и выходной полостями выполнены проточки, образующие дополнительные входную и выходную полости, отделяющие эластичный патрубок от перфорированных стенок седла-втулки. Кроме того, эластичный патрубок содержит цилиндрический ползун, ограничивающий своей внутренней поверхностью радиальное расширение патрубка. Таким образом, рабочая площадь контакта эластичного упругого патрубка с твердой поверхностью седла-втулки резко уменьшается до площади узкого буртика, разделяющего входную полость от выходной, что увеличивает фактическую силу прижатия патрубка к буртику и способствует повышению надежности перекрытия потока компонента при воздействии на эластичный патрубок управляющим давлением. В рабочем режиме работы клапана между буртиком и эластичным патрубком всегда самое узкое сечение потока компонента, что вызывает увеличение местной скорости потока и снижает вероятность отложений на буртике каких-либо осадков из компонента, что снизило бы герметичность контакта в режиме перекрытия. При механическом передвижении оператором ползуна к буртику седла-втулки происходит уменьшение сечения потока компонента через буртик, чем и регулируется его количественный расход, а в связи с тем, что эластичный патрубок удален от перфорированных стенок, то регулирование потока компонента происходит плавно, что важно для качества конечного продукта, получаемого из вязких, жидких и липких компонентов.

Изобретения поясняются чертежами, где:
на фиг. 1 изображена схема установки с запорными клапанами для нанесения жидких химически реагирующих двухкомпонентных материалов;
на фиг. 2 изображен вид на распылительную головку по А-А;
на фиг. 3 изображен вариант вида по А-А на распылительную головку в случае заострения перемычки между диффузорными каналами;
на фиг. 4 изображено продольное сечение по запорному клапану.

Установка с запорными клапанами для нанесения жидких химически реагирующих двухкомпонентных материалов состоит из напорных баков 19 и 20, сжимаемых эластичных емкостей 17 и 18, наполненных компонентами, распылительной головки 1, соединенной с баками материальными шлангами 15 и 16 через запорные клапаны 13 и 14. Воздушные шланги 23 от источника сжатого воздуха подсоединены к бакам, распылительной головке и к крану управления 24, подающему сжатый воздух в запорные клапаны. Распылительная головка подсоединена к сжатому воздуху через дросселирующее устройство 7 и через дежурный канал 8. В распылительной головке диффузорные каналы 4 и 9 выполнены в виде цилиндров 10 и 46, а в центре днищ 3 и 47 выполнены воздушные сопла 2 и 48 в виде отверстий. Оси воздушных сопл наклонены друг к другу под углом α_с. Компоненты подаются в распылительную головку через каналы 11 и 12, оканчивающиеся выходными отверстиями, расположенными на боковых, обращенных друг к другу, сторонах диффузорных каналов 9 и 14. Перемычка 49 может быть заостренной с образованием лезвия 50.

Запорный клапан состоит из цилиндрического корпуса 25 с выходным патрубком 40; седла-втулки 28 с входной 31 и выходной 30 полостями, с входными 32 и выходными 33 отверстиями, разделенными перегородкой 29 с наружными кромками 38, и конусными концами; затвора-патрубка 34 из эластичного материала; ползуна 35, надетого на затвор-патрубок: входного патрубка - 41 и накидной гайки 39 с герметизирующей прокладкой 45. Сжатый воздух на закрытие клапана подается через патрубок 27 в полость 26.

Работает установка для нанесения жидких химически реагирующих двухкомпонентных материалов следующим образом. Компоненты А и Б затариваются на базе в емкости 17 и 18, которые на стройплощадке помещаются в напорные баки, подсоединяются соответственно к своим шлангам 15 и 16, а крышки баков герметично закрываются. Кран управления 24 устанавливается в режим запирания, т. е. полости управления 26 запорных клапанов соединяются с каналом сжатого воздуха. В установку подается сжатый воздух под давлением до 0,7 МПа, который одновременно подводится к бакам в полости 21 и 22 и в смесительную головку через дежурный канал 8 и далее через два воздушных сопла 2 и 48 вылетает струями 6, расширяющимися с величиной корневого угла факела αф. Установка готова к работе. Для подачи компонентов на распыление край управления 24 поворачивают, перекрывая подачу сжатого воздуха в запорные клапаны, при этом из полостей управления 26 сжатый воздух стравливается в атмосферу. Компоненты под воздействием давления сжатого воздуха из емкостей по шлангам через открытые запорные клапаны и далее в распылительной головке по материальным каналам 11 и 12 через выходные отверстия 51 и 52 в виде жидких струй 6 входят в зоны разрежения диффузорных каналов 4 и 9, но, так как скорость жидких струй из-за вязкости компонентов значительно ниже скорости воздушных струй, то деформирующее воздействие воздушных струй на жидкие значительно больше, и жидкие струи легко изгибаются, прижимаются к стенкам диффузорного канала, сплющиваются и получают направление, заданное формой выполнения стенок, то есть в результате наклона их друг к другу, струи компонентов в виде жидких пленок сталкиваются между собой, обеспечивая первичное смешивание компонентов в жидкой фазе. В диффузорном канале на поверхности раздела жидкости и спутного потока воздуха возникают неустойчивые волны и пленки начинают распадаться на капли, начинается процесс распыления жидких компонентов, а в результате наклона струй друг к другу происходит вторичное смешивание при соударении капель жидкости в диспергированной фазе в полете за распылительной головкой. При варианте исполнения распылительной головки с заостренной перегородкой между диффузорными каналами с образованием лезвия по линии а - б, как показано на фиг. 3, смешивание жидких пленок компонентов происходит сразу же после отрыва жидкого потока от стенки без преодоления застойных зон. Численное значение скорости воздушных струй 6 имеет влияние на качество перемешивания и распыления, поэтому предусмотрено регулирование скорости струй дроссельным устройством 7. В перерывах между остановками напыления в распылительной головке постоянно работают два воздушных факела 6, потому что в материальных каналах могут остаться капли компонентов, а за счет разрежения, создаваемого воздушными струями, снижается возможность реагирования остатков компонентов с влагой разреженного воздуха. Диффузорные каналы по форме цилиндра с дном позволяют иметь в канале зону разрежения, которая используется в двух режимах работы установки: в режиме напыления разрежение способствует струе компонента с меньшими потерями на распыл вступить в первичное перемешивание с другим компонентом в жидкой фазе, и второе, в режиме перерывов препятствует загрязнению материальных каналов.

Запорный клапан работает следующим образом. Компонент по патрубку 41 входит во входную полость 31 и через входные отверстия 32 попадает в полость 37. Компонент, находящийся под давлением, воздействует на затвор-патрубок 34, который радиально расширяется в пространстве полости 26, сообщающейся в рабочем режиме с атмосферой, образуя зазор между кромками 38 и стенками эластичного патрубка, через который устремляется компонент и через полость 36, выходные отверстия 33 и выходную полость 30 направляется далее в распылительную головку. Величина пропускного зазора между кромкой 38 и стенкой эластичного затвора-патрубка зависит от величины давления в компоненте и расстояния между кромкой 38 и кромкой механически передвигаемого оператором ползуна 35 и прямо влияет на количество компонента в единицу времени, проходящего через клапан. Для вязких компонентов, чем больше глубина проточек, тем плавнее и стабильнее перетекает компонент из входной в выходную полость через проходной зазор, в сечении которого скорость потока всегда выше скорости потока компонента в сечениях по полостям 36 и 37, образованных проточками по седлу-втулке. Оператор, передвигая ползун 35 вперед-назад путем его вращения по резьбе, регулирует количественный поток компонента в единицу времени. Надобность в регулировании количества потоков компонентов возникает при переходе на другую партию одного из компонентов, отличающуюся от предыдущей вязкостью, что повлияет из-за трения о стенки шлангов на конечную скорость потока этого компонента. Надобность в регулировании может возникнуть и в процессе работы, например, при изменении температуры окружающей среды, изменяющей вязкость компонентов в неодинаковой пропорциональности.

В предложенной установке утепляющий материал наносится методом воздушного напыления, но возможно также наносить материал методом гидрораспыления для заполнения стыков между конструкциями или оконными коробками, где вреден излишний распыл, загрязняющий стекла окон и т.п. Для этого на распылительную головку надевается трубчатый насадок с конфузором, а дроссель 7 устанавливается в положение "закрыто". Сжатый воздух поступает в сопловые отверстия через дежурный канал 8 малого сечения, образуя с компонентами газлифтный поток, который, проходя конфузор и трубчатый канал насадка, выходит в виде вспенивающейся массы за счет резкого расширения пузырьков воздуха.

Установка может быть использована в строительстве и при реконструкции зданий. Установка содержит напорные баки для компонентов, материальные шланги, соединяющие баки с распылительной головкой, шланги, подводящие сжатый воздух одним концом в баки, а другим в распылительную головку. На материальных шлангах перед выходными отверстиями расположены запорные клапаны. Распылительная головка содержит два сопла с засопловыми диффузорными каналами, обслуживающими каждый свое выходное материальное отверстие, через которые сжатый воздух подается в распылительную головку. Оси воздушных сопл наклонены для обеспечения соударения воздушных струй за диффузорными каналами, выполненными каждый по форме цилиндра с дном, в котором размещено отверстие воздушного сопла. Выходные отверстия материальных каналов размещены на приближенных и наклоненных друг к другу стенках диффузорных каналов для обеспечения соударения жидких струй компонентов на выходе из каналов и деформирования каждой при протекании своего пути в диффузорном канале под воздействием с одной стороны стенки канала, а с другой - спутной струи сжатого воздуха. При этом выходные отверстия материальных каналов размещены в зонах разрежения, образованных между факелом сжатого воздуха и несоприкасаемыми с факелом стенками диффузорного канала, что обеспечивает улучшение качества конечного продукта за счет интенсификации перемешивания жидких компонентов. Запорный клапан содержит соосно расположенные корпус, втулку с перегородкой, отделяющей входную полость от выходной, входными и выходными боковыми отверстиями и расположенный между корпусом и втулкой эластичный затвор-патрубок, имеющий возможность от воздействия внешнего давления радиально упруго деформироваться по всей длине между неподвижно прижатыми концевыми участками к соответствующим участкам втулки. Стенки втулки, на которых расположены входные и выходные отверстия, удалены от стенок затвора-патрубка с образованием дополнительных размежевывающих полостей. Перекрытие проходного зазора из входной в выходную полость происходит на поверхности контакта по узкой наружной кромке перегородки. Между корпусом и патрубком размещен ползун, ограничивающий своей внутренней цилиндрической поверхностью радиальное расширение патрубка и изменяющий посредством продольного механического перемещения длину патрубка, имеющую возможность радиально расширяться над входной полостью, что обеспечивает плавное регулирование потока и надежное перекрытие проходного зазора для вязкой жидкости. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Установка с запорными клапанами для нанесения жидких химически реагирующих двухкомпонентных материалов, содержащая напорные баки для компонентов, материальные шланги, соединяющие баки с распылительной головкой, шланги, подводящие сжатый воздух одним концом в баки, а другим в распылительную головку, отличающаяся тем, что запорные клапаны расположены на материальных шлангах перед выходными отверстиями, распылительная головка содержит два сопла с засопловыми диффузорными каналами, обслуживающими каждый свое выходное материальное отверстие, через которые сжатый воздух подается в распылительную головку, оси воздушных сопл наклонены для обеспечения соударения воздушных струй за диффузорными каналами, выполненными каждый по форме цилиндра с дном, в котором размещено отверстие воздушного сопла, а выходные отверстия материальных каналов размещены на приближенных и наклоненных друг к другу стенках диффузорных каналов для обеспечения соударения жидких струй компонентов на выходе из каналов и деформирования каждой при протекании своего пути в диффузорном канале под воздействием с одной стороны стенки канала, а с другой - спутной струи сжатого воздуха, при этом выходные отверстия материальных каналов размещены в зонах разрежения, образованных между факелом сжатого воздуха и не соприкасаемыми с факелом стенками диффузорного канала. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что компоненты помещены в сжимаемые емкости из эластичного материала, а сжатый воздух подается в полость между стенкой бака и сжимаемой емкостью. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что детали запорных клапанов, участвующие в процессе регулирования потока жидкого компонента, на границах раздела между компонентом и атмосферой уплотнены неподвижными соединениями. 4. Запорный клапан, содержащий соосно расположенные корпус, втулку с перегородкой, отделяющей входную полость от выходной, входными и выходными боковыми отверстиями и расположенный между корпусом и втулкой эластичный затвор-патрубок, имеющий возможность от воздействия внешнего давления радиально упруго деформироваться по всей длине между неподвижно прижатыми концевыми участками к соответствующим участкам втулки, при этом стенки втулки, на которых расположены входные и выходные отверстия, удалены от стенок затвора-патрубка с образованием дополнительных размежевывающих полостей, а перекрытие проходного зазора из входной в выходную полость происходит на поверхности контакта по узкой наружной кромке перегородки, отличающийся тем, что между корпусом и патрубком размещен ползун, ограничивающий своей внутренней цилиндрической поверхностью радиальное расширение патрубка и изменяющий посредством продольного механического перемещения длину патрубка, имеющую возможность радиально расширяться над входной полостью.