Установка для очистки поверхности
Изобретение относится к механической обработке поверхностей. Установка для очистки поверхности содержит блок замораживания и накопления ледяных гранул с генератором монодисперсных капель, блок разгона ледяных гранул, систему фильтрации воды, при этом указанный блок замораживания и накопления ледяных гранул содержит установленную вертикально теплоизолированную трубу с размещенным в ее верхней части генератором монодисперсных капель, накопитель ледяных гранул в виде термостата, подсоединенный снизу к указанной трубе с возможностью отсоединения, а также испаритель для охлаждения воздуха, установленный сбоку от указанной трубы и газодинамически соединенный с ней двумя воздуховодами, верхним и нижним, причем в нижнем воздуховоде установлен вентилятор для нагнетания охлажденного воздуха в указанную трубу, при этом блок разгона ледяных гранул состоит из последовательно соединенных компрессора, холодильника и соплового аппарата, выполненного с возможностью подсоединения к нему указанного накопителя ледяных гранул. Техническим результатом изобретения является создание установки с замкнутым циклом, позволяющей повысить коэффициент полезного действия при использовании, улучшить экологичность процесса за счет фильтрации загрязненной воды и повысить эффективность очистки, создавая плотный и узконаправленный поток частиц. 1 ил.
Изобретение относится к механической обработке поверхностей и может быть использовано для очистки различных поверхностей от маслогрязевых отложений, старой краски перед нанесением нового покрытия, ржавчины и т.п.
Наиболее близким аналогом является устройство для очистки поверхностей, содержащее блок замораживания и накопления ледяных гранул с генератором монодисперсных капель, а также блок разгона гранул (SU 1375433 A1, опубл. 23.02.1988).
К недостаткам известного устройства можно отнести разомкнутость цикла, приводящая к недостаточному коэффициенту полезного действия установки, загрязнение окружающей среды, слипание гранул.
Задачей изобретения является создание установки с замкнутым циклом, позволяющей повысить коэффициент полезного действия при использовании, улучшить экологичность процесса за счет фильтрации загрязненной воды и повысить эффективность очистки, создавая плотный и узконаправленный поток частиц.
Поставленная задача достигается тем, что установка для очистки поверхности, содержит блок замораживания и накопления ледяных гранул с генератором монодисперсных капель, а также блок разгона ледяных гранул, при этом указанный блок замораживания и накопления ледяных гранул содержит установленную вертикально теплоизолированную трубу с размещенным в ее верхней части генератором монодисперсных капель, накопитель ледяных гранул в виде термостата, подсоединенный снизу к указанной трубе с возможностью отсоединения, а также испаритель для охлаждения воздуха, установленный сбоку от указанной трубы и газодинамически соединенный с ней двумя воздуховодами, верхним и нижним, причем в нижнем воздуховоде установлен вентилятор для нагнетания охлажденного воздуха в указанную трубу, при этом блок разгона ледяных гранул состоит из последовательно соединенных компрессора, холодильника и соплового аппарата, выполненного с возможностью подсоединения к нему указанного накопителя ледяных гранул.
Предпочтительно, чтобы установка содержала систему фильтрации воды.
Заявленная установка иллюстрируется чертежом, где на представлены блок-схема установки и схема движения охлаждающего воздушного потока в блоке замораживания и накопления ледяных гранул.
Установка содержит блок замораживания и накопления ледяных гранул, включающий установленную вертикально теплоизолированную трубу 1, в верхней части которой размещен генератор монодисперсных капель 2. Снизу к трубе 1 подсоединен накопитель гранул 3, представляющий собой термостат. Указанный блок также содержит испаритель 4, установленный сбоку от трубы 1. Испаритель 4 газодинамически соединен двумя воздуховодами (верхним и нижним) с трубой 1. В нижнем воздуховоде установлен вентилятор 5 для нагнетания воздуха из испарителя в трубу 1.
Кроме указанного блока установка содержит блок разгона гранул, состоящий из последовательно соединенных компрессора 6, холодильника 7 и соплового аппарата 8, а также систему фильтрации воды 9 и систему управления установкой 10.
Заявленная установка работает следующим образом. Для генерации монодисперсных капель используется метод вынужденного капиллярного распада струй (метод ВКРС), который позволяет получить капли одинаковой формы и размера. В трубе 1 создается температура - 80 градусов по Цельсию за счет циркуляции с помощью вентилятора 5 сухого охлажденного воздуха через испаритель 4 и трубу 1. Для охлаждения воздуха в испарителе используется в качестве хладоагента специальная холодильная смесь. В испаритель 4 воздух проходит из трубы 1 через верхний воздуховод. Там он охлаждается, через нижний воздуховод нагнетается с помощью вентилятора 5 в нижнюю часть трубы непосредственно над термостатом 3 и поднимается вверх по трубе.
Из генератора капель 2 капли воды одинаковой формы в трубе 1 падают вниз и замораживаются до температуры - 40 градусов по Цельсию при падении за счет прохождения через поднимающийся вверх сухой холодный воздух. Образованные после падения ледяные гранулы скапливаются в термостате 3. При этом накапливаемые в термостате гранулы охлаждаются по принципу «кипящего слоя» циркулирующим потоком сухого воздуха. Гранулы перемешиваются и тем самым предотвращается их слипание.
После накопления гранул термостат 3 отсоединяют от трубы 1 и присоединяют к сопловому аппарату 8 блока разгона гранул. В блоке разгона из компрессора 6 через холодильник 7 подается сухой охлажденный сжатый воздух в сопловой аппарат 8. При этом в сопловом аппарате за счет подсоса гранулы из термостата попадают в рабочий объем, смешиваются с воздухом и вместе со струей сжатого воздуха разгоняются до скоростей 40-50 м/с на выходе из сопла.
Использование монодисперсных гранул льда, полученных указанным методом ВКРС, позволяет повысить плотность потока, обеспечивает максимально возможную скорость и предотвращает забивание сопла. Замороженные до указанной температуры гранулы обладают твердостью, близкой к твердости металлической дроби, и высоким абразивным эффектом.
Процесс очистки поверхности выглядит следующим образом. Ледяные гранулы разгоняются и ударяются об очищаемую поверхность. В точке удара кинетическая энергия гранул переходит в энергию микросжатия поверхности. Возвращаясь в исходное состояние, поверхность сбрасывает с себя загрязнение вместе с остатками ледяных гранул.
В точке удара часть гранул оплавляется, образуя жидкую и газовую фазы. Наличие этих фаз способствует более эффективному очищению поверхности. В результате поверхность полностью очищается, а загрязняющая компонента оказывается связанной с водой.
Последующая фильтрация 9 позволяет отделить загрязнение от воды. Вода используется повторно для последующего приготовления ледяных гранул, а загрязнение утилизируется. Таким образом, важнейшим условием замыкания цикла по воде является хорошая фильтрация. Замкнутый цикл полностью обеспечивает экологическую безопасность очистки.
Система управления установкой 10 позволяет гибко настраивать параметры работы установки: размер гранул, расход и давление воздуха в сопловом аппарате.
Ледяные гранулы размером 300-1000 мкм сбивают не только внешнее загрязнение, но за счет жидкой и паровой фаз осуществляют чистку более глубоких областей загрязненной поверхности.
Сферическая форма и строго одинаковый размер (отклонение от сферичности не более 1%) дают возможность создать гомогенный поток гранул с узким спектром скорости и регулируемым диаметром пятна, что повышает коэффициент полезного действия установки и безопасность работы.
Установка для очистки поверхности, содержащая блок замораживания и накопления ледяных гранул с генератором монодисперсных капель, блок разгона ледяных гранул, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит систему фильтрации воды, при этом указанный блок замораживания и накопления ледяных гранул содержит установленную вертикально теплоизолированную трубу с размещенным в ее верхней части генератором монодисперсных капель, накопитель ледяных гранул в виде термостата, подсоединенный снизу к указанной трубе с возможностью отсоединения, а также испаритель для охлаждения воздуха, установленный сбоку от указанной трубы и газодинамически соединенный с ней двумя воздуховодами, верхним и нижним, причем в нижнем воздуховоде установлен вентилятор для нагнетания охлажденного воздуха в указанную трубу, при этом блок разгона ледяных гранул состоит из последовательно соединенных компрессора, холодильника и соплового аппарата, выполненного с возможностью подсоединения к нему указанного накопителя ледяных гранул.
