ПРИВОДНАЯ ЦЕНТРОБЕЖНАЯ РАЗБРЫЗГИВАЮЩАЯ ГОЛОВКА Российский патент 2006 года по МПК B05C7/02 

Использование: для нанесения защитного покрытия в области строительства. Сущность изобретения: в приводной центробежной разбрызгивающей головке трубки закреплены в корпусе попарно, и свободные концы их загнуты навстречу друг другу так, что точки пересечения осей выходных отверстий трубок размещены на внутренней поверхности трубы.

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода.

Известны устройства для нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, включающие емкость для материала покрытия и пневматическую разбрызгивающую головку [1].

К недостаткам этого устройства следует отнести то, что пневматическая разбрызгивающая головка не обеспечивает равномерной толщины покрытия, требует значительного расхода материала и не позволяет наносить вязкие и быстротвердеющие материалы покрытия.

Известны устройства, у которых разбрызгивание смеси достигается за счет центробежных сил, возникающих при вращении цилиндрического корпуса - емкости разбрызгивающей головки, через сквозные щели которой, размещенные под углом к оси корпуса, и по радиальным наружным лопаткам, пересекающим щели, истекает разбрызгиваемая смесь и попадает на внутреннюю поверхность трубы [2].

Недостатком этого устройства является то, что все частицы материала смеси вылетают с концов лопатки с одинаковой скоростью, и в течение времени полета частиц происходит их разделение в зависимости от веса. Наиболее тяжелые и острые опережают мелкие частицы, первыми ударяются о стенку трубы, отскакивают от нее и летят навстречу мелким, тормозят их, в результате чего покрытие получается рыхлым, низкого качества, что может привести к его разрушению в процессе эксплуатации.

Известны устройства [3], у которых центробежная разбрызгивающая головка содержит цилиндрический корпус - емкость с прорезями в стенке головки, проделанными под углом к оси головки. Все геометрические и кинематические характеристики подобраны экспериментально. Головка работает как центробежная форсунка, распыливающая подаваемую в нее смесь. Через прорези в корпусе смесь истекает и попадает на стенки лопаток и под действием центробежных сил течет по ним. Скорость течения зависит от времени нахождения смеси на стенке. С увеличением высоты лопатки увеличивается скорость истечения смеси с концов лопаток. Для получения покрытия более качественного, чем уже известные, лопатки головки выполняют с различной высотой по их длине - конусные или ступенчатые, например, их двух степеней, высокой и низкой. Высота низкой ступеньки выполняется такой, чтобы вся масса смеси, слетающая с конца этой лопатки, долетала до стенки трубы и закреплялась на ней за счет сцепления частиц смеси с поверхностью трубы.

За низкой лопаткой следует высокая, и с нее слетает смесь, разделяясь во время полета на крупные частицы и мелкие. Скорость движения крупных и мелких частиц больше, чем у частиц, слетающих с низкой части лопатки. Быстролетящие частицы, ударяясь о слой, нанесенный низкой лопаткой, уплотняют его не только всей своей массой, но и крупными частицами, которые проникают на большую глубину и прессуют смесь на стенке.

Существенным недостатком известных приводных центробежных разбрызгивающих головок является то, что в них не реализуются в полной мере все преимущества центробежных распиливающих устройств из-за того, что время воздействия центробежной силы на разгон смеси, находящейся на поверхности лопаток, ограничено, и к.п.д. этого воздействия низкий. Из-за этого предельная скорость разгона частиц смеси ниже возможного предела.

Большие гидравлические потери по внутреннему тракту распиливающей головки приводят к низкой эффективности затрат мощности на достижение скорости смеси на выходе из головки. Закрутка смеси в емкости головки, проход смеси через щели, изменение направления смеси в щелях, течение смеси по поверхности лопаток - основные участки потери скорости смеси перед попаданием смеси на поверхность трубы. Во время течения смеси по поверхности лопатки происходит торможение потока смеси, а не его ускорение, т.к. поток соприкасается с вращающейся лопаткой только с одной стороны своего периметра.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в получении покрытия, способного противостоять самым тяжелым гидравлическим режимам протекания жидкости с различной абразивностью частиц.

Эта задача решается путем выполнения распыливающего устройства в форме емкости, в стенках которой выполнены отверстия с установленными в них трубками перпендикулярно оси емкости. Трубки установлены попарно и свободные концы их загнуты навстречу друг другу так, что точка перекрещивания осей выходных отверстий находится на поверхности трубы. Это обеспечивает соударение струй, благодаря чему относительная скорость частиц песка увеличивается практически в два раза без дополнительной затраты энергии на разгон потока смеси. Такое увеличение скорости соударения обеспечивает дробление частиц песка до таких размеров, которые были недостижимы при существующем способе нанесения цементно-песчаной смеси у прототипа. Такое дробление обеспечивает очень прочное покрытие труб, а следовательно, повышаются защитные качества покрытия, потому что покрытие становится монолитным и по прочности приближается к металлическому.

Такое выполнение конструкции головки обеспечивает достижение технического результата, проявляющегося в том, что покрытие по всей своей толщине получается предельно плотным, качественным, что обеспечивает высокую работоспособность и длительные срок эксплуатации трубопровода с таким покрытием.

На фиг.1 изображен вид головки спереди, на фиг.2 - вид головки сбоку.

Приводная центробежная разбрызгивающая головка 1 содержит цилиндрический корпус-емкость 2 с отверстиями 3 в стенке головки, просверленными по радиусу к оси головки. Диаметр отверстий выполнен равным наружному диаметру трубки-форсунки 4. Диаметры трубок, отверстий в них и все иные геометрические размеры, а также длина трубок и их количество подбираются экспериментально в зависимости от физических характеристик смеси. Трубки 4, их длина, количество в одном сечении по длине головки, количество сечений, а также число оборотов вала 5 привода 6, физико-химические свойства и расход смеси, подаваемой по трубопроводу 7, подбираются экспериментально. Критерием оценки эффективности работы головки является работоспособность и срок службы покрытия.

Головка 1 работает как центробежная форсунка, распыливающая подаваемую в нее смесь. Корпус-емкость 2 вращается приводом 6 через вал 5. Через отверстия 3 смесь истекает по каналам трубок 4, которые закреплены в корпусе 2 так, что их выходные отверстия расположены у каждой пары трубок друг против друга, и при истечении смеси из каждой пары трубок происходит соударение струй на поверхности стенки трубы. Скорость соударения в 2 раза больше скорости течения смеси в каждой трубке. Изменением длины трубок регулируют скорость истечения смеси из трубок.

Выполнение всех трубок разбрызгивающей головки одной длины даст наилучшие результаты по прочности покрытия, т.к. покрытие будет получено многослойным, и все слои будут иметь максимальную прочность благодаря укладке смеси с максимально достижимой скоростью соударяющихся на стенке трубы потоков смеси. Такая скорость не могла быть достигнута ни у одного из известных распыливающих устройств.

Все преимущества, достигаемые при предложенном способе покрытия и конструкции распиливающей головки, обеспечиваются при одновременном упрощении конструкции распиливающей головки, сокращении затрат мощности за счет повышения гидродинамического качества гидросистемы и упрощения требований к классификаторам песка, т.к. практически песок любого качества (по крупности) будет обеспечивать наивысшее качество покрытия благодаря достижимым скоростям соударения частиц на выходе из форсунок. При таких скоростях все песчинки дробятся с образованием острых граней, шероховатых плоскостей и минимальных размеров, которые были недостижимы при всех известных способах подачи смеси на поверхность трубы. Оси 8 форсунок 4 пересекаются в точках О в каждом сечении по длине головки. Точки О находятся на внутренней поверхности трубы. Размещение пар форсунок в каждом из сечений I-I - V-V оппозитно друг другу обеспечивает достижение всех указанных выше преимуществ по качеству покрытия.

Вся смесь из головки ложится равномерным слоем на стенку трубы и уплотняется каждым последующим слоем, в результате чего получается плотное, качественное покрытие, способное надежно работать в любых существующих на практике тяжелых гидравлических, тепловых и абразивных условиях.

Для повышения работоспособности покрытия его поверхность может быть дополнительно выровнена гладилками, приводимыми во вращение от разбрызгивающей головки.

Источники информации

1. А.с. СССР №263443, кл. В 05 С 7/08, 1970.

2. А.с. СССР №531552, кл. В 05 С 7/08, 1976.

3. Патент РФ №2095159, кл. В 05 С 7/08, 1996.

Приводная центробежная разбрызгивающая головка предназначена для нанесения защитного покрытия из цементно-песчаной смеси на внутреннюю поверхность стенки трубы и относится к области строительства, в частности к устройствам для защиты внутренней поверхности трубы от коррозии и истирания абразивными частицами протекающей по трубе среды. Головка состоит из корпуса-емкости с цементно-песчаной смесью, выдавливаемой через отверстия в стенке емкости по трубкам наружу. Трубки размещены попарно и свободные концы их загнуты навстречу друг другу так, что истекающие струи сталкиваются на стенке трубы, благодаря чему происходит дробление песчаных частиц, и поверхность их увеличивается за счет образования неровностей, обеспечивающих высокую степень сцепления крупных и мелких частиц во всем объеме смеси, что придает всему слою покрытия однородную высокую прочность и устойчивость к истиранию, приближающую стойкость и прочность покрытия к металлическому. Для повышения работоспособности покрытия его поверхность может быть выровнена подпружиненными гладилками, приводимыми во вращение от разбрызгивающей головки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Приводная центробежная разбрызгивающая головка для нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность трубы, включающая цилиндрический корпус-емкость со сквозными отверстиями, выполненными перпендикулярно оси корпуса на всей его длине, отличающаяся тем, что в отверстиях закреплены попарно расположенные трубки, свободные концы которых загнуты навстречу друг другу так, что их оси пересекаются на внутренней поверхности трубы.2. Головка по п.1, отличающаяся тем, что трубки выполнены конусными и основания конусов закреплены на корпусе.3. Головка по п.2, отличающаяся тем, что трубки выполнены из износостойкого материала.