ЭЖЕКТОР ДЛЯ ПНЕВМОГИДРОСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 2003 года по МПК B24C5/04 

Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке и может быть использовано в различных отраслях промышленности для пневмогидроструйной обработки в среде жидкости поверхностей деталей с вращением.

Известно струйно-абразивное устройство (авт. св. СССР 1495097 А1, кл. 4 В 24 С 5/04, опубл. 23.07.89, Бюл. 27), в корпусе которого размещены активные и расположенные соосно с ними смесительные сопла, сообщенные с системой подвода соответственно активного и рабочего агента. Активные сопла снабжены запорными элементами.

Известен струйно-абразивный аппарат (авт. св. СССР 1553362 А1, кл. 5 В 24 С 5/04, опубл. 30.07.90, Бюл. 12), содержащий корпус со штуцерами для подвода абразивной суспензии и газообразного носителя, а также щелевые активное и смесительное сопла. Активное сопло выполнено в виде ряда отверстий, соосно с которыми в смесительном сопле выполнены цилиндрические выборки.

Общий недостаток этих устройств - низкая интенсивность обработки в среде жидкости, где скорость плоской струи быстро затухает. В дополнение к излишне сложной конструкции короткая камера смешения исключает полное перемешивание газа с абразивной суспензией и не позволяет разогнать рабочую смесь до нужной скорости.

В качестве прототипа выбран струйно-абразивный эжекционный аппарат (авт. св. СССР 667392, кл. В 24 С 5/04, опубл. 15.06.79, Бюл. 22), содержащий воздушное цилиндрическое сопло, штуцер для подвода абразива, смесительную камеру и рабочее сопло с центральным отверстием на выходе для прохода струи сжатого воздуха. Базовое и предлагаемое устройства по своей конструкции представляют собой эжектор с цилиндрическим газовым соплом и круглой камерой смешения (в отличие от эжекторов с кольцевым газовым соплом и нецилиндрическими камерами смешения).

Недостаток устройства в том, что для его работы требуется высокое давление сжатого воздуха, оно имеет большое гидравлическое сопротивление всех элементов и малый угол раскрытия струи. Устройство имеет небольшой расход абразивной суспензии вследствие того, что струя газа сверхзвуковая. Сверхзвуковая струя рабочей смеси, получаемая на выходе из камеры смешения, не приемлема для обработки в среде жидкости. Круглая форма струи не позволяет эффективно обработать с вращением детали, ширина которых больше диаметра струи.

Технический результат, на решение которого направлено изобретение, заключается в повышении интенсивности и равномерности обработки деталей с вращением в среде жидкости и расширении технологических возможностей, заключается в том, что можно производить как отделочную обработку абразивом, так и упрочнение шариками.

Технический результат достигается тем, что эжектор для пневмогидроструйной обработки деталей содержит корпус, в нем расположены два газовых сопла с параллельными осями, имеющие общий подвод газа через коллектор, снабженный штуцером подвода газа, две камеры смешения, расположенные в корпусе соосно с газовыми соплами, внутреннюю полость, образованную корпусом, сообщающуюся с камерами смешения и снабженную штуцером подвода гидросмеси, каждая камера смешения снабжена диффузором, имеющим раскрытие, смещенное в сторону оси соседней камеры смешения.

Конструктивные параметры эжектора для пневмогидроструйной обработки деталей определяются по формулам:
L_Д=(3...3,5)d_КС,
Z_Г=0...d_Г,
где d_Г - диаметр выходного сечения газового сопла, d_КС - диаметр камеры смешения, L_Д - длина диффузора, Z_Г - расстояние между газовым соплом и входом в камеру смешения.

Угол раскрытия диффузора в сторону оси соседней камеры смешения составляет β = 4...10^°.
Интенсивность обработки повышается за счет менее интенсивного торможения сдвоенной струи в среде жидкости благодаря уменьшению поверхности струи по отношению к площади ее сечения. Равномерность обработки возрастает вследствие увеличения ширины пятна контакта струи с деталью, что ведет к сохранению постоянного угла атаки α^° по ширине детали (фиг.1) в каждый момент времени.

На фиг. 1 представлена схема эжектора для пневмогидроструйной обработки деталей, на фиг. 2 схема распространения струи и ее взаимодействия с обрабатываемой деталью, на фиг.3 вид А по фиг.1.

Эжектор для пневмогидроструйной обработки деталей содержит корпус 1, в нем расположены два газовых сопла 2 с параллельными осями, имеющие общий подвод газа через коллектор 3, снабженный штуцером подвода газа 4, две камеры смешения 5, расположенные в корпусе 1 соосно с газовыми соплами 2, внутреннюю полость 6, образованную корпусом 1, сообщающуюся с камерами смешения 5 и снабженную штуцером подвода гидросмеси 7, каждая камера смешения 5 снабжена диффузором 8, имеющим раскрытие, смещенное в сторону оси соседней камеры смешения.

Конструктивные параметры эжектора для пневмогидроструйной обработки деталей определяются по формулам:
L_Д=(3...3,5)d_КС,
Z_Г=0...d_Г,
где d_Г - диаметр выходного сечения газового сопла, d_КС - диаметр камеры смешения, L_Д - длина диффузора, Z_Г - расстояние между газовым соплом и входом в камеру смешения.

С целью обеспечения минимальных гидравлических потерь при отклонении струи в диффузоре в сторону оси соседней камеры смешения его угол раскрытия составляет β = 4...10^°.
Работает устройство следующим образом. Газ под давлением подводится к штуцеру 4, далее поступает к газовым соплам 2 через коллектор 3. Газ, истекающий из сопла 2 в камеру смешения 5, вызывает в полости 6 корпуса 1 разрежение, которое вызывает подсос через штуцер 7 в полость корпуса 6 гидросмеси, состоящей из жидкости и твердых частиц. Твердыми частицами может быть как абразив, так и шарики.

Гидросмесь из полости корпуса 1 увлекается струей газа в камеру смешения 5, где происходит их перемешивание, сопровождающееся ускорением жидкости и твердых частиц. Из камеры смешения рабочая смесь, состоящая из газа, жидкости и твердых частиц, поступает в диффузор 8. Струи, истекающие из диффузора в окружающую среду за счет его асимметричной формы, на некотором расстоянии L сливаются. Угол раскрытия и расстояние между осями диффузоров выбирается таким образом, чтобы скорость в центре сдвоенной струи незначительно отличалась от скорости в центре ядра каждой из струй.

При обработке в среде жидкости две сливающиеся струи рабочей смеси вытесняют между собой невозмущенную жидкость и тем самым уменьшают общую поверхность контакта с окружающей жидкостью, что ведет к увеличению скорости струй при контакте с обрабатываемой деталью. В результате пятно контакта такой сдвоенной струи с деталью имеет форму восьмерки.

Указанная форма сечения сдвоенной струи в зоне обработке позволяет одновременно повысить интенсивность обработки за счет увеличения скорости в ядре струй и увеличить площадь охвата детали в ширину, что и позволяет обрабатывать с вращением детали, имеющие ширину b, до трех диаметров струи. Оптимальное соотношение площади сечения сдвоенной струи и площади ее поверхности обеспечивается следующими экспериментальными соотношениями (фиг.1):
L_Д=(3...3,5)d_КС,
Z_Г=0...d_Г,
где d_Г - диаметр выходного сечения газового сопла, d_КС - диаметр камеры смешения, L_Д - длина диффузора, Z_Г - расстояние между газовым соплом и входом в камеру смешения.

Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке и может быть использовано в различных отраслях промышленности. В корпусе эжектора расположены два газовых сопла с параллельными осями, имеющие общий подвод газа через коллектор. Кроме того, в корпусе соосно с газовыми соплами расположены две камеры смешения. Образованная корпусом внутренняя полость сообщается с камерами смешения и соединена со штуцером подвода гидросмеси. Каждая камера смешения снабжена диффузором, имеющим раскрытие, смещенное в сторону оси соседней камеры смешения. Изобретение позволяет повысить интенсивность и равномерность обработки детали, а также расширить технологические возможности эжектора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Эжектор для пневмогидроструйной обработки деталей, содержащий газовое сопло с камерой смешения, отличающийся тем, что он снабжен штуцером подвода гидросмеси, дополнительным газовым соплом с камерой смешения, с осью, параллельной оси основного газового сопла, газовые сопла расположены в корпусе, образующем внутреннюю полость, и имеют общий коллектор подвода газа, камеры смешения на выходе снабжены диффузорами, которые имеют раскрытие, смещенное в сторону оси соседней камеры смешения, при этом внутренняя полость соединена со штуцером подвода гидросмеси. 2. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что длина диффузора L_Д и расстояние между газовым соплом и входом в камеру смешения Z_Г определены по формулам
L_Д= (3÷3,5)•d_КС,
Z_Г= 0÷d_Г,
где d_Г - диаметр выходного сечения газового сопла;
d_КС - диаметр камеры смешения. 3. Эжектор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что угол раскрытия диффузора в сторону оси соседней камеры смешения составляет β = 4÷10^°.