ФОРСУНКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2000 года по МПК B05B7/12 

Изобретение относится к устройствам для нанесения строительных растворов в воздушной среде и может быть использовано в качестве оконечного модуля в роботизированных комплексах для нанесения различных покрытий, в частности при отделочных работах в строительстве и в других областях промышленности.

Качество наносимого покрытия зависит от конструкции форсунки, параметров раствора, давления воздуха в магистрали и при неизменных названных характеристиках зависит от постоянства расстояния между наружной плоскостью форсунки и обрабатываемой поверхностью. Причем толщина и однородность наносимого покрытия напрямую зависит также и от скорости выходной струи, а оптимальное указанное расстояние зависит от всех перечисленных факторов и определяется возможностью прочного сцепления наносимого покрытия с материалом поверхности и слоев покрытия между собой без образования наплывов, потеков и т.д.

Регулировка количества наносимого покрытия, а следовательно, и скорости выхода частиц раствора, может осуществляться с помощью изменения площади выходного сечения форсунки.

Известны технические решения форсунок [1,2], которые имеют постоянные площади выходных сечений, и вследствие этого необходимо предъявлять повышенные требования к системам автоматического управления устройствами для нанесения покрытий с целью поддержания постоянного расстояния от форсунки до обрабатываемой поверхности.

Кроме того, указанные конструкции не позволяют поддерживать постоянным качество наносимого покрытия при изменении технологических свойств (вязкости, пластичности, текучести и др.) рабочего раствора.

В связи с необходимостью нанесения строительных растворов различной пластичности выпускаются форсунки с набором сменных наконечников и отверстиями разных диаметров. Поэтому при изменении пластичности, вязкости и других свойств состава необходимо производить смену наконечника с соответствующим диаметром отверстия для каждого типа покрытия, что увеличивает время выполнения работ и снижает производительность труда. Это связано с невозможностью бесступенчатого регулирования размеров факела распыла в существующих конструкциях.

Наиболее близким к заявляемому по техническому решению является форсунка для распыления жидкости [3]. Ее конструкция представляет собой корпус с каналами для подвода жидкости и газа и камерой, переходящей в сопло Лаваля, в которой размещен центральный сердечник в виде трубки, выходной конец которой находится в сверхзвуковой части сопла Лаваля. В сердечнике установлен с возможностью осевого перемещения шток с наконечником.

Данной конструкции, так же как и другим выпускаемым форсункам, присущ указанный выше недостаток, состоящий в невозможности бесступенчатого регулирования размеров кольцевого факела распыла при изменении технологических свойств растворной смеси.

Строительные растворы относятся к упруговязкопластичным смесям ([4], с. 5), расход Q для которых прямо пропорционально зависит от давления (перепада давления) и обратно пропорционально зависит от вязкости смеси ([5], формула IV.20, с.68):

где R - радиус трубопровода; l - длина трубопровода; η - вязкость раствора; Δρ - потери давления на трение; Δρ₀ - перепад давления, при котором раствор в трубе радиуса R начинает двигаться.

Следовательно, при изменении вязкости раствора для поддержания его постоянного расхода, необходимо изменять величину давления воздуха и площадь кольцевого зазора факела распыла, а качество наносимого покрытия будет определяться постоянством их соотношения.

Целью настоящего изобретения является обеспечение бесступенчатого регулирования внутреннего диаметра и площади сечения кольца факела распыла, а также повышение производительности работы форсунки и качества наносимого покрытия.

Указанная цель достигается тем, что в конструкцию форсунки вводится устройство для регулирования площади кольцевого факела распыла, установленное в сверхзвуковой части сопла Лаваля и представляющее собой стержень, выходной конец которого имеет коническую форму, а другой конец связан со штоком пневмоцилиндра. Тем самым в зависимости от пластичности смеси изменяется сила лобового сопротивления воздуха при движении раствора после выхода из сопла, пропорциональная квадрату скорости перемещения частиц наносимой смеси и давление между срезом форсунки и обрабатываемой поверхностью, которое и используется в качестве индикатора для поддержания оптимальных расстояния до обрабатываемой поверхности, давления воздуха в напорной магистрали и площади кольцевого факела распыла.

Существенными отличиями предлагаемого изобретения являются:
- выполнение устройства для бесступенчатого регулирования диаметра и площади сечения кольца факела распыла в виде стержня, цилиндрическая часть которого сопряжена посредством конической поверхности со сферическим выходным концом стержня;
- выполнение в стержне канала, используемого в качестве датчика давления;
- использование пневмоцилиндра одностороннего действия для перемещения стержня;
- установка перед поршневой полостью пневмоцилиндра и в магистрали подвода воздуха в форсунку регулируемых дросселей, причем регулирующий элемент дросселя в магистрали подвода воздуха связан с каналом стержня.

На чертеже представлен общий вид форсунки.

Форсунка содержит корпус 1, каналы для подвода строительного раствора 2 и сжатого воздуха 3, смесительную камеру 4, переходящую в сопло Лаваля 5. Внутри смесительной камеры 4 размещен центральный сердечник 6, выполненный в виде трубки, выходной конец которой находится в сверхзвуковой части сопла Лаваля 5. В сердечнике 6 с возможностью осевого перемещения установлен стержень 7, в котором выполнен канал 8, использующийся в качестве датчика давления. Один конец стержня 7 соединен со штоком пневмоцилиндра 9 одностороннего действия, а второй, имеющий коническую поверхность, расположен в выходной части сопла Лаваля 5. Сжатый воздух подается в поршневую полость пневмоцилиндра 9 через регулируемый дроссель 10, а в канал 3 - через регулируемый дроссель 11, регулирующий элемент которого магистралью 12 соединен с каналом 8 стержня 7.

Работает форсунка следующим образом. Вначале в форсунку через дроссель 11 и канал 3 подают сжатый воздух. Рабочий раствор поступает из емкости (не показана) под давлением через канал 2 в кольцевую выпускную область трубки 6, образованную ее боковой поверхностью и стержнем 7. Затем раствор попадает через открытый торец трубки 6 в расширяющуюся часть сопла 5 и в виде кольцевого факела распыла наносится на обрабатываемую поверхность. При этом давление в канале 8 равно давлению в области между срезом форсунки и обрабатываемой поверхностью, расход воздуха через дроссели 10 и 11 постоянный.

Шток пневмоцилиндра 9 находится в положении, при котором кольцевой зазор имеет некоторую среднюю величину, определяемую степенью настройки дросселя 10. Описанный случай соответствует работе форсунки с постоянным давлением в зоне набрызга на стержень 7 и с растворной смесью средней пластичности.

При увеличении пластичности раствора будет происходить возрастание скорости выхода струи из форсунки и, следовательно, увеличение количества выходящей смеси и толщины слоя наносимого покрытия. Поэтому для получения однородного покрытия и сохранения его качества необходимо уменьшить расстояние до обрабатываемой поверхности и снизить количество подаваемой смеси.

При увеличении пластичности раствора и изменении в связи с этим вышеуказанных параметров увеличится скорость выхода частиц раствора из кольцевого зазора, что приведет к одновременному возрастанию давления в пространстве между срезом форсунки и обрабатываемой поверхностью в канале 8 стержня 7 и магистрали 12. При этом изменится положение регулирующего элемента дросселя 11, который уменьшит количество воздуха, подаваемого в канал 3 и, следовательно, снизит количество выходящего из кольцевого зазора форсунки раствора. Также снизится и давление в поршневой полости пневмоцилиндра 9, шток которого при этом переместится влево и уменьшит площадь кольцевого зазора, что приведет к восстановлению постоянного соотношения между параметрами, входящими в уравнение (1), и повышению качества наносимого покрытия.

В случае работы форсунки с растворами пониженной пластичности скорость выхода струи уменьшится, и для поддержания толщины покрытия на постоянном уровне следует увеличить расстояние до обрабатываемой поверхности и также увеличить количество подаваемой смеси. Снижение скорости выхода раствора приведет к падению давления в канале 8 и магистрали 12 - регулирующий элемент дросселя 11 увеличит расход воздуха, подаваемого в канал 3, а пневмоцилиндр 9 переместит шток вместе со стержнем 7 вправо, что приведет к увеличению площади кольцевого факела распыла и росту количества наносимого раствора.

Таким образом, будет осуществляться бесступенчатое регулирование размеров кольцевого факела распыла в зависимости от изменения технологических свойств растворной смеси.

Источники информации
1. А. c. СССР 1703186, МКИ B 03 B 1/06 Распылитель жидкости/С.А.Слива (СССР). Заявл. 18.04.89; Опубл. 07.01.92, Бюл. N 1.

2. А. с. СССР 1713660, МКИ B 05 B 1/04 Распылитель /Б.Е.Кацай, О.В.Хабаров (СССР). Заявл. 27.12.90; Опубл. 23.02.92, Бюл. N 7.

3. А.с. СССР 1514417, МКИ B 05 B 7/00, 7/12 Форсунка для распыления жидкости /В. А. Васильев, Ю.М.Рудов (СССР). Заявл. 11.01.88; Опубл. 15.10.89, Бюл. N 38.

4. Огибалов П. М. , Мирзаджанзаде А.Х. Нестационарные движения вязкопластичных сред. Изд. МГУ, 1977. - 372 с.

5. Мирзаджанзаде А.Х., Караев А.К., Ширинзаде С.А. Гидравлика в бурении и цементировании нефтяных и газовых скважин.- М.: Недра, 1977. - 230 с.

Изобретение относится к устройствам для нанесения строительных растворов в воздушной среде и может быть использовано в качестве оконечного модуля в роботизированных комплексах для нанесения различных покрытий, в частности при отделочных работах в строительстве, для набрызг-бетона в угольной отрасли и в других областях промышленности. Форсунка содержит корпус, каналы для подвода строительного раствора и сжатого воздуха, камеру, переходящую в сопло Лаваля. Внутри камеры располагается сердечник. В сердечнике установлен стержень, один конец которого соединен со штоком пневмоцилиндра одностороннего действия, а другой - выходит в сопло Лаваля и имеет форму усеченного конуса. Причем в стержне выполнен канал, который используется в качестве датчика давления. Сжатый воздух из пневмосистемы подается по магистрали через регулируемые дроссели. При этом регулирующий элемент дросселя посредством магистрали соединен с каналом стержня. Техническое решение позволит обеспечить бесступенчатое регулирование площади сечения кольца факела распыла, а также повысить производительность форсунки и качество получаемых покрытий. 1 ил.

Форсунка для нанесения строительных растворов, содержащая корпус с каналами для подвода раствора, сжатого воздуха и камерой, переходящей в сопло Лаваля, с размещенным в ней центральным сердечником, выполненным в виде трубки, отличающаяся тем, что в сердечнике с возможностью осевого перемещения установлен стержень, один конец которого имеет коническую форму и находится в сопле Лаваля, а его второй конец соединен со штоком пневмоцилиндра одностороннего действия, в напорной магистрали поршневой полости пневмоцилиндра и канале подвода сжатого воздуха установлены регулируемые дроссели, причем регулирующий элемент последнего магистралью соединен с каналом, выполненным в стержне.