установка для обработки минерального материала

Формула изобретения

Установка для обработки минерального материала, содержащая корпус с магистралями подачи рабочих агентов, соединенный с рабочим сопловым органом, ориентированным на материал, отличающаяся тем, что установка снабжена генератором хладагента, генератором пара и вакуум-установкой, а рабочий сопловой орган выполнен в сечении из коаксиально расположенных кольцевых сопл подачи на материал перегретого газа, сопл подачи хладагента, сопл подачи пара, между каждыми из которых расположены коаксиально кольцевые сопла, соединенные с вакуум-установкой, при этом ограничивающее рабочий орган по периметру сопло также соединено с вакуум-установкой, причем сопла подачи перегретого газа соединены с термогазогенератором, сопла подачи хладагента соединены с генератором хладагента в виде камеры испарения твердой углекислоты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии обработки минерального материала, а именно к инструментам для обработки поверхностей материала струями перегретого газа.

Известно устройство для огнеструйной обработки материала горных пород путем подачи через сопло нагретого газа [1]

Известна обработка материала хладагентом, который подается с помощью сопла [2]

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для обработки минерального материала, содержащее корпус с магистралями подачи рабочих агентов, соединенный с рабочим сопловым органом, ориентированным на материал [3]

Однако известные устройства не позволяют осуществлять предусмотренное технологией обработки минерального материала разнотемпературное контактное воздействие от различных рабочих сопел, ориентированных на единый участок обработки материала.

Задачей изобретения является улучшение технологии обработки минеральной поверхности, сохранение физико-механических показателей обработанной поверхности материала, соизмеримых с показателями его внутренних структур, т.е. сохранение естественного состояния поверхности камня после ее обработки.

Это достигается за счет того, что установка снабжена генератором хладагента, генератором пара и вакуум-установкой, а рабочий сопловой орган выполнен в сечении из коаксиально расположенных кольцевых сопел подачи на материал перегретого газа, сопел подачи хладагента, сопел подачи пара, между каждыми из которых расположены коаксиально кольцевые сопла, соединенные с вакуум-установкой, при этом ограничивающее рабочий орган по периметру сопла также соединено с вакуум-установкой, а сопла подачи перегретого газа соединены с термогазогенератором, а сопла подачи хладагента соединены с генератором хладагента в виде камеры испарения твердой углекислоты.

Технический результат, достигаемый при решении вышеуказанной задачи изобретения,заключается в том, что при разнотемпературном контактном воздействии от различных рабочих сопел, ориентированных на один и тот же участок обрабатываемой поверхности,предупреждается потеря структурной связанной молекулярно влаги материала, которая имеет место при воздействии на материал только перегретым паром (или газом), что приводит к резкому снижению физико-механических характеристик поверхностной структуры обработанного материала при такой потере влаги, которая обуславливает также подверженность поверхности материала атмосферной и агрессивной газовоздушной эрозии, потере товарного и эстетического вида изделия.

На фиг.1 представлена установка в общем виде; на фиг.2 группа сопел; на фиг.3 разрез 1-1 по фиг.1.

Установка содержит корпус термогазогенератора 1, соединенного с рабочим сопловым органом 2, которые подсоединены к патрубкам подачи рабочих агентов, по магистрали 3 в сопловой орган подается перегретый газ, по магистрали 4 - переохлажденный газ, по магистрали 5 пар. Магистраль перегретого газа соединена соответственно с выходом термогазогенератора. Сопла подачи хладагента соединены с генератором хладагента 6, выполненным в виде камеры испарения твердой углекислоты (СО₂. Сопла подачи пара соединены с генератором пара, которым может служить и система охлаждения термогазогенератора 1. Сопловой рабочий орган располагают над поверхностью обрабатываемого минерального материала 8. Сопловой рабочий орган оснащен соплами 5 подачи на материал 8 перегретого рабочего газа, соплами 10 подачи на материал переохлажденного рабочего газа (хладагента) и соплами подачи водяного пара 11. Эти сопла размещены коаксиально в сечении рабочего соплового органа, а между каждыми из этих сопел коаксиально расположены эжектирующие кольцевые сопла 12, которые отделяют собой группы сопел 9, 10, 11 друг от друга, задавая технологический процесс последовательной обработки поверхности материала.

Сопла подачи указанных рабочих компонентов могут быть выполнены в продольном сечении в форме сопел Лаваля или другой формы в зависимости от условий обработки. В плане сопла выполнены кольцевыми,обнимающими по периметру через эжектирующие сопла 12 друг друга, причем под названием кольцевые следует понимать кольцо любой формы радиальное, овальное, прямоугольное и т.д.

Эжектирующие сопла 12 соединены с вакуум-установкой 13 для отвода отработанных на материале 8 рабочих газов и пара вместе с частицами материала, как продукта обработки его поверхности, при этом с помощью кожуха 14 и уплотнения 15 достигается ее герметизация. При работе установки обеспечивается заданный для конкретного материала режим работы узлов-агрегатов установки. Температура газа обеспечивается в пределах 880-950^oС, температура хладагента 35-45^oС, температура пара 90-95^oС, вытяжка вакуум-системы обеспечивается при давлении 0,5-0,8 атм (разрежение по отношению к атмосферному давлению).

Сопло, ограничивающее рабочий орган по периметру, также соединено с вакуум-установкой.

Работа установки осуществляется следующим образом.

Сопловой рабочий орган 2 с кожухом 14 располагают над материалом 8 на уплотнении 15, включают все указанные узлы установки в работу и орган 2 перемещают с заданной ползучей скоростью по поверхности материала, производя смену поверхностей обработки по заданной схеме, которую экспериментально отрабатывают на различных по структуре минеральных материалах.

Так, при обработке естественных материалов, например гранита, песчаника подачу пара производят минимально, так как в этих материалах содержание воды составляет до 1% а воздействуют в основном хладагентом СО₂, который осаждает из пространства под кожухом водный аэрозоль, который получают при охлаждении газов. Охлажденная поверхность более эффективно подвергается воздействию перегретого газа за счет резкой смены термических воздействий, тогда как нижние слои материала под обрабатываемой поверхностью не нарушаются, имея запас влаги и устойчивый температурный режим. При обработке материала на основе цементного камня, в котором структурная влага составляет более 2%необходима подача пара через сопла 11, чтобы не истощить поверхностную структуру материала потерей воды при обработке верхнего слоя, где она естественно теряется, испытывая фазовый переход в парогазовую смесь,отраженную от материала и отводимую через вакуум-установку 13 в утилизацию. При этом подачу пара ведут интенсивно при окончании процесса обработки и полировки поверхности.

Таким образом описанная установка позволяет вести процесс обработки материала эффективно и управляемо, сохраняя прочность структуры материала поверхностного слоя после окончания обработки за счет сохранения естественной воды в структуре материала и физико-химических характеристик этой структуры.