приводная центробежная разбрызгивающая головка

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.