установка для обработки и мойки

Формула изобретения

Установка для обработки и мойки, содержащая струйный контур предварительной обработки с гидроциклоном отделения тяжелых отложений и струйный контур окончательной обработки с гидроциклоном очистки легких отложений, емкость для рабочего агента с насосом, трубопроводы для подвода рабочего агента к струйным контурам предварительной и окончательной обработки, заборные патрубки которых соединены с выходным патрубком насоса, причем гидроциклон отделения тяжелых отложений встроен в трубопровод для подвода рабочего агента к струйному контуру окончательной обработки перед гидроциклоном отделения легких отложений, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена золотниковым регулятором расходов тяжелых отложений и очищенного рабочего агента, соединенным с помощью двух выходных штуцеров с трубопроводом для подвода рабочего агента к струйному контуру предварительной обработки и одного с трубопроводом слива избытка тяжелых отложений в емкость, с помощью двух входных штуцеров с выходом отходов гидроциклона отделения тяжелых отложений и одного с трубопроводом, подключенным к выходу очищенного агента гидроциклона очистки легких отложений, при этом отверстия в золотнике для прохода тяжелых отложений и очищенного рабочего агента к струйному контуру предварительной обработки большие соответствующих входных и выходных отверстий штуцеров регулятора, а их межосевое расстояние отличается от межосевого расстояния между входными и выходными отверстиями штуцеров регулятора, а отверстие в регуляторе для прохода тяжелых отложений на слив равно соответствующим входному и выходному отверстиям штуцеров регулятора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обрабатывающей и моечной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известна моечная машина, содержащая струйные контуры предварительной и окончательной обработки с гидроциклоном очистки легких отложений, емкость для рабочего агента с насосом, трубопроводы для подвода рабочего агента к струйным контурам предварительной и окончательной обработки, заборные патрубки которого соединены с выходным патрубком насоса, а напорный патрубок трубопровода для подвода рабочего агента соединен со струйным контуром окончательной обработки через гидроциклон очистки легких отложений (авторское свидетельство СССР N967595, кл. B08B 3/02, 1981).

Недостатком аналога является неэффективное механическое воздействие гидравлической струи на обрабатываемую загрязненную поверхность изделий из-за отсутствия твердого наполнителя в моющем растворе.

По технической сущности и принципам осуществления наиболее близким к заявленному техническому решению является моечная машина, содержащая струйные контуры предварительной и окончательной обработки с гидроциклоном очистки легких отложений, емкость для рабочего агента с насосом, трубопроводы для подачи рабочего агента к струйным контурам предварительной и окончательной обработки, заборные патрубки которых соединены с выходным патрубком насоса, а напорный патрубок трубопровода для подвода рабочего агента соединен со струйным контуром окончательной обработки через гидроциклон очистки легких отложений, при этом она имеет гидроциклон отделения тяжелых отложений, встроенный в трубопровод для подвода рабочего агента к струйному контуру окончательной обработки перед гидроциклоном очистки легких отложений по ходу движения рабочего агента, причем насадок выхода отходов гидроциклона отделения тяжелых отложений соединен с трубопроводом для подвода рабочего агента к струйному контуру предварительной обработки (авторское свидетельство СССР N971528, кл. B08B 3/02, 1982).

Недостатком прототипа является невозможность регулирования концентрации твердого наполнителя в гидравлической обрабатывающей струе, так как при неизменных параметрах подаваемого насосом рабочего агента (давление жидкости, размер и концентрация загрязнений) и нерегулируемости (жесткости) конструктивных параметров гидроциклона из насадка выхода отходов гидроциклона отделения тяжелых отложений в трубопровод подвода рабочего агента к струйному контуру предварительной обработки поступают тяжелые отложения определенной малоизменяющейся (нерегулируемой) концентрации.

Известно (см. например, Худобин Л.В. Бердичевский Е.Г. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке. М. Машиностроение, 1977, с. 189, с. 79), что из выходного насадка гидроциклона тяжелые отложения (частицы) выходят с некоторой частью жидкости 5 15% от всего объема жидкости, направленного насосом в гидроциклон. Если задаться исходной концентрацией тяжелых отложений в рабочем агенте, находящемся в емкости и подаваемом насосом, равной нескольким процентам, например 5% а также, исходя из практической целесообразности, предположить примерное равенство расходов потоков рабочего раствора в обоих контурах, то расходы рабочего агента, подаваемого насосом в контур предварительной обработки (_кпо) и в гидроциклон отделения тяжелых отложений (_гц) также должны быть примерно равны (или быть соизмеримыми). Таким образом, если _кпо= _гц=1, то концентрация твердого наполнителя в рабочем растворе контура предварительной обработки составит:

.

Невозможность регулирования концентрации твердого наполнителя, а также расхода моечного раствора в контуре окончательной обработки не позволяет выбирать технологические режимы обработки и мойки изделий с различными видами и степенью загрязнений их поверхности, снижает качество обработки и мойки, сужает область применения прототипа.

Цель изобретения расширение технологических возможностей, повышение качества обработки и мойки.

Указанная цель достигается тем, что установка для обработки и мойки, содержащая струйный контур предварительной обработки с гидроциклоном отделения тяжелых отложений и струйный контур окончательной обработки с гидроциклоном отделения легких отложений, емкость для рабочего агента с насосом, трубопроводы для подвода рабочего агента к струйным контурам предварительной и окончательной обработки, заборные патрубки которых соединены с выходным патрубком насоса, при этом гидроциклон отделения тяжелых отложений встроен в трубопровод для подвода рабочего агента к струйному контуру окончательной обработки перед гидроциклоном отделения легких отложений, дополнительно снабжена золотниковым регулятором расходов тяжелых отложений и очищенного рабочего агента, соединенным с помощью двух выходных штуцеров с трубопроводом для подвода рабочего агента к струйному контуру предварительной обработки и одного с трубопроводом слива избытка тяжелых отложений в емкость и с помощью двух входных штуцеров с выходом отходов гидроциклона отделения тяжелых отложений и одного с трубопроводом, подключенным к выходу очищенного агента гидроциклона отделения легких отложений, при этом отверстия в золотнике для прохода тяжелых отложений и очищенного рабочего агента к струйному контуру предварительной обработки выполнены большими соответствующих входных и выходных отверстий штуцеров регулятора, а их межосевое расстояние отличным от межосевого расстояния между входными и выходными отверстиями штуцеров регулятора, а отверстие в регуляторе для прохода тяжелых отложений на слив выполнено равным соответствующим входному и выходному отверстиям (штуцерам) регулятора.

В отличие от прототипа и аналога, заявленное техническое решение дополнительно снабжено трубопроводом, соединяющим выход очищенного рабочего агента гидроциклона очистки легких отложений (т.е. трубопровод для подвода этого раствора к струйному контуру окончательной обработки) с трубопроводом для подвода рабочего агента к струйному контуру предварительной обработки, а также регулятором расходов: тяжелых отложений и очищенного рабочего агента, поступающих в трубопровод для подвода рабочего агента к струйному контуру предварительной обработки соответственно из выхода гидроциклона отделения тяжелых отложений и из трубопровода, соединенного с выходом очищенного рабочего агента гидроциклона очистки легких отложений, а также избытка тяжелых отложений (образующегося при работе установки на пониженных концентрациях тяжелых отложений в рабочем агенте, подаваемом в контур предварительной обработки), сшиваемых через золотник регулятора в емкость.

При этом отверстия в золотнике регулятора для прохода тяжелых отложений и очищенного рабочего агента к контуру предварительной обработки выполнены большими соответствующих входных и выходных отверстий штуцеров регулятора, а их межосевое расстояние отличным от межосевого расстояния между входными и выходными отверстиями штуцеров регулятора, а отверстие в золотнике для слива тяжелых отложений в емкость выполнено равным соответствующим входному и выходному отверстиям штуцеров регулятора.

Таким образом, обеспечивается выполнение двух дополнительных функций - бесступенчатого (во всем диапазоне, например, от 3,7 до 8,7%) регулирования концентрации тяжелых отложений в рабочем агенте, подводимом к струйному контуру предварительной обработки, и автоматического регулирования количества (расхода) очищенного рабочего агента в струйном контуре окончательной обработки (т.е. интенсивности окончательной мойки) в зависимости от концентрации тяжелых отложений в рабочем агенте, подводимом к струйному контуру предварительной обработки. Как сами эти функции, так и способы их осуществления не известны ни у прототипа, ни у аналога.

Все это в совокупности позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критериям "новизна" и "существенные отличия".

На фиг. 1 изображена принципиальная схема установки; на фиг. 2 - возможные положения золотника; на фиг. 3 соответствующие им значения концентраций (К) твердого наполнителя в рабочем агенте контура 6; на фиг. 4 - кривые зависимостей расходов рабочего агента в контурах 6 и 7 и суммарного () в зависимости от К.

Установка для обработки и мойки содержит емкость 1 с рабочим агентом, насос 2, гидроциклон 3 для отделения тяжелых отложений, гидроциклон 4 для отделения легких отложений и емкость 5 для их сбора, струйные контуры предварительной обработки 6 и окончательной обработки 7. Емкость 1 сетчатым фильтром разделена на два отсека рабочего 9 и отработанного 10 агента. Насос 2 всасывающим патрубком 11 соединен с отсеком 9, а напорными трубопроводами 12 и 13 соответственно с гидроциклоном 3 и струйным контуром 6. Гидроциклон 3 патрубком 14 выхода агента, содержащего легкие отложения, подсоединен к входному патрубку 15 гидроциклона 4. Гидроциклон 4 выходом 16 очищенного агента подсоединен к струйному контуру 7, а выходом 17 отходов к емкости 5. Контур 6 осуществляет предварительную обработку (мойку, очистку), контур 7 - окончательную обработку (мойку).

Выход 18 отходов, содержащих тяжелые отложения гидроциклона 3, и выход 16 очищенного агента гидроциклона 4 (трубопроводом 19) соединены с входными штуцерами 20 и 21 регулятора 22 расходов тяжелых отложений и очищенного рабочего агента.

Выходные штуцеры 23 и 24 регулятора 22 соединены соответственно трубопроводами 25 и 26 с трубопроводом 13 для подвода рабочего агента к контуру 6. (Место соединения может быть выполнено в виде эжекционного устройства 27).

Кроме того, выход 18 гидроциклона 3 соединен через тройник 35 с входным штуцером 36 регулятора 22. Соответствующий выходной штуцер 37 регулятора связан с трубопроводом 38 слива избытка тяжелых отложений в отсек 9 емкости 1.

Таким образом, регулятор 22 имеет три входных (20, 36 и 21) и три выходных (23, 37 и 24) штуцера. Золотник 28 регулятора (сдвижной, поворотный или другого типа) имеет отверстия 29, 30 и 39 для прохода соответственно тяжелых отложений и очищенного рабочего агента. Эти отверстия выполнены большими соответствующих им входных 31, 32 и 40 и выходных 33, 34 и 41 отверстий в штуцерах 20, 21, 36, 23, 24 и 37 на некоторую величину. Отверстия 29, 30 и 39 могут быть выполнены круглыми или некруглой формы (эллипсными, прямоугольными и т.п.). Таким образом, размер Д отверстия 29 больше размера DД отверстия 31, а также и размера Д отверстия 33 на величину Д. Т.е.

L₂₉-Д₃₁=Д₂₉-Д₃₃= Д₁.

Аналогично Д₃₀-Д₃₂=Д₃₀-Д₃₄= Д₂.

При этом расстояние А между осями отверстий 29 и 30 выполнено отличным от расстояния А₁ между осями отверстий 31 и 32, а также отверстий 33 и 34. Возможны варианты: А < А₁ (показан на фиг. 2) или А > А₂.

Отверстие 39 выполнено равным соответствующему ему входному 40 и выходному 41 отверстиям в штуцерах 36 и 37. В свою очередь, отверстия 40 и 41 выполнены равными отверстиям 31 и 33. Т.е. Д₃₉ Д₄₀ Д₄₁ Д₃₁ Д₃₃. При этом расстояние А₂ между отверстиями 39 и 29 выбирается из условия обеспечения равенства расходов тяжелых отложений в выходе 18 () и суммарного в отверстии 31 (₁) и отверстия 40 (₂), т.е. ₁+₂= - при различных положениях золотника 28.

Тройник 35 выполнен с возможностью беспрепятственного отвода через него излишнего количества твердых отложений из отверстия 31 (в случае его частичного или полного перекрытия золотником 28) в отверстие 40. Золотник 28 регулятора может быть выполнен с ручным или механизированным (автоматизированным) приводом перемещения.

Установка для обработки и мойки работает следующим образом.

Рабочий агент, предварительно очищенный через фильтр 8, насосом 2 забирается из отсека 9 емкости 1 и по трубопроводу 12 подается в гидроциклон 3, а по трубопроводу 13 в контур 6. В гидроциклоне 3 происходит сепарация рабочего агента, из которого выделяются тяжелые отложения (песок, глина, мелкая стружка, окалина и т.п.) и из выхода 18 вместе с некоторой частью жидкости поступают в штуцеры 20 и 36 регулятора. Основная часть жидкости (до 85 95%) через патрубок 14 направляется во входной патрубок 15 гидроциклона 4, в котором она очищается от легких отложений и через выход 16 поступает в контур 7, а также по трубопроводу 19 в штуцер 21 регулятора. Отделенные от жидкости в гидроциклоне 4 загрязнения через выход 17 отводятся в емкость 5.

Тяжелые отложения и очищенный агент, поступившие в штуцеры 20 и 21 регулятора, подаются в определенных количествах, в зависимости от положения золотника 28, соответственно через штуцеры 23 и 24, трубопроводы 25 и 26 в трубопровод 13 и в контур 6. В результате смещения потоков рабочего агента, движущегося по трубопроводам 13, 25 и 36, в контуре 6 образуется поток обрабатывающего агента с твердым наполнителем с концентрацией последнего, регулируемой в широких пределах, обеспечивающий предварительную струйную обработку изделия. В контуре 7 происходит окончательная обработка изделия очищенным от всех видов загрязнений жидким рабочим агентом. Вытекающий на поверхность обрабатываемого изделия из насадок струйных контуров 6 и 7 рабочий агент вместе с загрязнениями стекает в емкость 1, и цикл повторяется.

Конструкция регулятора обеспечивает бесступенчатое регулирование концентрации твердого наполнителя в рабочем агенте в контуре 6. На фиг. 2 показаны семь положений золотника 28 регулятора, в том числе крайние I и VII, а на фиг. 3 соответствующие им получаемые концентрации твердого наполнителя (К,). В I положении, когда отверстия 31 и 33 полностью открыты, а отверстия 32 и 34 полностью закрыты, значение К (совпадает с достигаемой К у прототипа) максимально, например 8,7% (фиг.3). В VII положении, когда, напротив, отверстия 31 и 33 полностью закрыты, а отверстия 32 и 34 полностью открыты, К минимальна, например 5% (принятая исходная К тяжелых отложений в отсеке 9 бака 1). Постепенно изменяя положение золотника 28, при переходе из I в VII положение, т.е. выдвигая его из корпуса регулятора на величину L₁ L₆, получают постепенно уменьшение К и, наоборот, задвигая его в корпус, увеличивают К. Зависимость К f(L) (от положения золотника) может быть линейной или нелинейной в зависимости от формы отверстий 29 и 30, от соотношения их размеров (площади проходного сечения) с размером отверстий в штуцерах 20, 21 и 23, 24, а также от соотношения между величинами А и А₂.

В случаях частичного или полного перекрытия золотником 28 проходного сечения отверстия 20 автоматически открывается золотник 28 на такую же величину проходное сечение отверстия 40. (Положения V, VI и VII золотника). Таким образом, в этих случаях часть потока (или весь поток) рабочего агента, содержащего тяжелые отложения, отводится через тройник 35, отверстие 40 штуцера 36, отверстие 39, отверстие 41 штуцера 37 и трубопровод 38 в секцию 9 бака 1, т.е. при необходимости получения в контуре 6 пониженной концентрации твердого наполнителя в рабочем агенте (менее 15 12% согласно графику на фиг. 3) поток рабочего агента с тяжелыми отложениями из выхода 18 гидроциклона 3 частично или полностью сливается в бак 1.

При постоянной производительности насоса 2 () расходы потоков рабочего агента, подаваемых насосом в гидроциклон 3 (_гц3) и в трубопровод 13 (₁₃), а также выходящего из гидроциклона 4 (_гц4) и подаваемого в трубопроводы 19 (₁₉) и контур 7 (₀), зависят от ряда конструктивных и технологических параметров указанных трубопроводов, циклонов и регулятора 22. Однако, если условно предположить, например, что _гц3= ₁₃=1 и = _гц3+₁₃=1+1=2, то расход агента с тяжелыми отложениями в выходе 18 (₁₈) составит 0,15_гц3= 0,15, а расход агента, подаваемого в гидроциклон 4(₁₄)₁₄= 0,85_гц3= 0,85. Тогда _гц4 составит: _гц4= 0,85₁₄= 0,850,85 0,7225.

В положении I золотника 28, когда отверстия 32 и 34 полностью закрыты, поток _гц4 полностью поступает в контур 7 (_o= 0,7225). В положениях II-IY указанные отверстия, открываясь примерно на 1/3, 2/3 и полностью, направляют часть потока _гп4 в трубопровод 13, уменьшая _o соответственно до 0,62, 0,51 и 0,4 (_o=0,4) условно принятая min величина потока в контуре 7, еще обеспечивающая качественную окончательную мойку и составляющая, например, большую часть от величины _гц4= 0,7225.

Аналогично, в положениях V VII золотника 28 величина потока 0,18, направляемая в трубопровод 13, также изменяется с учетом постепенного открытия отверстий 20 и 33 на 1/3 их проходного сечения, принимая значения: ₁₈= 0,15; 0,10; 0,05 и О.

Полученные расчетные данные по изменению концентрации твердого наполнителя в рабочем агенте (в контуре 6) и величин потоков рабочего раствора в зависимости от положения золотника 28 приведены в таблице (исходная концентрация Ко тяжелых отложений в рабочем агенте, подаваемом насосом, принята 5%).

По полученным данным построены зависимости _п, _o и от К (или h) (фиг. 4), показывающие при относительной неизменности постепенное автоматическое увеличение расхода q_o очищенного рабочего агента в контуре 7 по мере увеличения концентрации К тяжелых отложений в рабочем агенте, подводимом к контуру 6. Увеличение К приводит к увеличению оседающих на поверхности обрабатываемого изделия обрабатывающих тяжелых частиц и продуктов обработки и к потребности увеличения расхода _o в контуре 7 для обеспечения качественной мойки. Напротив, при использовании в контуре 6 рабочего агента с меньшими значениями К появляется возможность уменьшения потока _o в контуре 7 (при этом недоиспользованная в контуре 7 часть _o автоматически используется для снижения К в контуре 6).

Положительный технико-экономический эффект от использования предложенного технического решения заключается в расширении возможностей, регулировании производительности и качества обработки, очистки и мойки изделий за счет бесступенчатого регулирования концентрации тяжелых отложений в рабочем агенте, подводимом к контуру предварительной обработки, и, при этом, автоматического регулирования расхода очищенного рабочего агента в контуре окончательной мойки.