噴砂裝置的改進的製作方法

2023-07-04 03:31:56

專利名稱：噴砂裝置的改進的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種將壓縮氣體中的微粒直接噴向工件的改進的噴砂裝置。
通常的噴砂裝置包括一壓力容器或者是用來儲存如砂子這類噴射介質的噴砂罐，它們通過一管裝置與壓縮氣體源連接，並有一測量來自噴砂罐中介質的測量裝置，工作時，噴砂罐的壓力略高於或等於輸送管的壓力。砂子和(或)壓縮氣體的混合物送入一噴嘴，在此，砂被加速並直接噴向工件。砂子或其它噴射介質的流量由裝置的尺寸來確定。通常工業用的噴砂設備常用的介質流量為每分鐘20到30磅，大約1.2磅的砂子用空氣的標準用量約為1.0磅，這樣得出一個定量比為1.20。
當需要除去如漆這類塗層或清洗如鋁，鎂以及塑料的合成物或類似物體表面時，傳統上常將如氯化鈉，碳酸氫鈉這類低腐蝕性的作磨蝕劑的無機鹽用於噴砂設備。當使用類似的噴砂設備時，用低腐蝕性的作磨蝕劑的介質的流量比用砂子噴砂時的流量少的多，一般約為0.5磅/分到10磅/分。這樣，需要的介質和氣體的比就很低，其比值的範圍約在0.05到0.25之間。
然而，在這樣低的流量下，使用傳統的噴砂設備，要保持流量的連續性是困難的，如碳酸氫鈉這類微粒子介質，依照它們本身的固有性能，利用氣動系統傳送是困難的。進一步說，當它們置於潮溼的空氣中時易於結塊，而在噴砂時所使用的正是這種類型的壓縮氣體。在致力改善介質流動的過程中，往往在碳酸氫鹽中加入助流劑，如疏水矽石。但到目前為止，實際上碳酸氫鹽物質均勻流動到噴嘴是不可能的，噴砂介質的不均勻流動會導致不規律的操作，這種反覆無常的操作，結果增加了清洗時間，甚至在某種程度上損害了精細的表面。
這樣，便希望有一種噴砂裝置，能以均勻的流量傳送噴砂介質，其流量可按預定的方式控制，在流動時產生的介質和氣體的重量比約在0.05～0.25之間，這種裝置的結構類似於傳統的工業用的，有效的噴砂設備。
本發明，提供一單獨的氣體管路的氣體源，通過一壓力調節器將氣體送到噴砂罐中，所述的壓力調節器為噴砂罐提供的壓力大於輸送管中的壓力。所產生的壓力差由一孔板來保持，該孔板有一預定的孔面積設在噴砂罐和輸送管之間。這樣，該孔板為噴砂介質提供了出口，並讓相對少量的氣體由噴砂罐排出的介質進入輸送管，最終進入噴嘴，最後噴向工件。氣體的壓力差一般在1.0磅/英寸2到5.0磅/英寸2之間，這時，孔板有一合適的孔面積，在所控制的方式下，產生一可接受的介質流量。


圖1表示根據本發明的噴砂裝置的示意圖。
圖2和圖3是介質的流量與壓力的關係特性曲線圖。
為了以均勻的流量輸送如碳酸氫鈉這類微粒子物質，噴砂罐內的壓力，包括噴砂管的壓力，相對噴嘴而言都必須是確定的，該壓力的取值範圍一般在20-125磅/英寸2之間。所述的碳酸氫鈉的微粒的平均尺寸為50-1000微米，其最佳值約為250～300微米。
由於噴砂罐和輸送管在工作時其壓力大約相同，因此，傳統的噴砂設備中，介質的流動由自重進料並由一測量閥來控制。我們發現，噴砂罐相對於噴砂輸送管的壓力差很小，它在正負之間波動，結果使噴砂介質的流量也隨著壓力差的變化而波動。然而，根據本發明，在輸送管和噴砂罐之間安裝了一個壓差計，用來直接檢測壓力差。通過一壓力調節器，依靠所提供的氣體壓力，從10磅/英寸2～125磅/英寸2或更高一些嚴格地控制所述管的壓力。本發明消除了這種流量變化的起因，改進了傳統的設備，控制噴砂介質在低流量狀態下大約0.5～10磅/分之間變化，其最佳值為5磅/分。
參考圖1對本發明作如下描述，雖然列舉的噴砂介質為碳酸氫鈉，但是，如用碳酸氫鉀，碳酸氫銨，氯化鈉和其它可溶於水的鹽類作噴砂介質，都不超出本發明。
參考圖1，噴砂裝置8包括噴砂罐10，其一部分裝入了噴砂介質12，該噴砂罐10的容量的合理取值約為6立方英尺。在其端頭上接有一閥門16控制的介質出口14。介質的控制典型地是但不局限為孔板18，該孔板進一步限定介質12的流量，使其流量達到所期望的值。一管道20連接於一氣源或壓縮的氣體(圖中未示)，壓縮氣體由一監測控制器22來監控。氣體閥24是一個遙控開關閥，控制噴向噴嘴的氣流，打開或關閉介質切斷閥。系統工作時，噴嘴壓力調節閥26利用監測控制器28來調節噴嘴的壓力。該噴嘴壓力調節閥26可以保持所希望的噴嘴壓力，噴嘴壓力監測控制器28能使所控制的壓力作用在噴嘴30上，噴嘴30的頸部直徑約為0.5英寸，壓差計32檢測噴砂罐10和輸送管34之間的壓力。噴砂罐壓力調節器36，其壓力通過壓力計38測出，用來提供一高於輸送管34的壓力，而所容許的壓力差靠壓差計32來檢測。配備的用於保護和冷卻工件及控制灰塵的附加設備是一水引導管40，將水引入噴嘴30。
運行中，噴砂介質12通過介質輸出管14和閥門16供給孔板18，孔板18調節到壓縮氣體管道20中的介質流量。孔板的口徑約在0.063～0.156英寸的直徑範圍內變化。或者說，所提供的相應開口表面為一圓形孔，其直徑為0.063～0.156英寸。用碳酸氫鈉介質，其微粒的平均尺寸約為70微米，相應的孔板口徑最佳值約為0.125英寸，當微粒的平均尺寸為250～300微米時，相應的孔板口徑最佳值約為0.156英寸。在介質輸出管14和輸送管34之間的確定壓力值一直保持在1磅/英寸2到5磅/英寸2，其最佳值約為2磅/英寸2到4磅/英寸2。壓縮氣體源也供入氣體管道20，由閥26和24來分別調節到所期望的氣壓和噴嘴壓力，氣體壓力和噴嘴壓力最好取值為15磅/英寸2到125磅/英寸2之間。噴砂罐壓力調節器36控制到噴砂罐10頂部的壓力，進一步確保噴砂介質12的流量均勻可控。壓力計或壓差計32測定的壓力差與通過孔板18的介質流量成正比。噴砂介質，壓縮氣體和水以均勻的可控的流量一起送到噴嘴30並射到工作件上(未示)。
碳酸氫鈉介質流的壓力為64磅/英寸2，供給流量為2磅/分，噴嘴壓力磅/英寸2和水壓200磅/英寸2時，直接噴向長寬各為2英寸，厚為0.032英寸的漆過的鋁板，將板置於離噴嘴小孔18英寸處，鋁板除漆並除去所有鏽物用4分鐘，鋁板未受任何損壞。
圖2是介質流量從1磅/分到5磅/分和壓力差在1磅/分到5磅/英寸2變化時的曲線關係圖。圖中的數據是介質為碳酸氫鈉，其微粒的平均尺寸為65微米，噴嘴壓力為60磅/英寸2，孔板口徑5/32英寸時描繪的。很明顯，介質流量隨著壓力的變化呈線性的關係。
圖3是介質流量(磅/分)和壓力差(磅/英寸2)的特性曲線圖，用碳酸氫鈉作介質，其微米平均大小為250微米。再次說明了介質流量隨著壓力差的變化呈線性關係。
本裝置的另一優點在於，在去除物體表面鏽物的同時，可以進行噴塗，去消了分別手工打磨或溶劑溶解的方法。進一步說，本裝置能有效地除去漆或其它塗層，而且除去精密金屬工件表面的塗漆或其它塗層最有效，包括焊件接縫的接合處，鉚釘，螺栓等類似的金屬元件，在此以前需要分開進行的專門工藝。本系統可以有效地用機器人來控制。
權利要求
1.一種用於輸送噴砂介質的噴砂裝置，所述的介質包括其微粒的平均尺寸約為50到1000微米的微粒子，該裝置包括容納所述的噴砂介質的壓力容器；用來引導噴砂介質的壓縮氣體源與壓力容器間以流體連通；輸送管把所述的壓縮氣體源及壓力容器間的流體介質連通，在該管道中，噴砂介質和流出的壓縮氣體相混合。與所述輸送管相連接的噴嘴，混合的壓縮氣體和噴砂介質通過該噴嘴噴出；將輸送管和壓力容器連接到壓縮氣體源的氣體連接管；將壓力容器和輸送管相連接的輸出管；本發明的特徵是在輸出管和輸送管上的連接有傳感裝置。用來監控輸出管道和輸送管道之間的壓力差；在所述的傳感裝置與連接有壓力調節裝置，所述的壓力調節裝置包括與氣體管道相連接的單獨的壓力容器調節裝置及與輸送管道相連接的輸送管壓力調節裝置，所述的兩個壓力調節裝置用來調節壓力容器內部壓力和輸送管的壓力為一確定值，以保持壓力容器和輸送管之間預定的壓力差。
2.根據權利要求1所述的噴砂裝置，其特徵在於，所述的傳感裝置監控在此處與壓力容器相連通的輸出管的壓力。
3.根據權利要求1所述的噴砂裝置，其特徵在於，所述噴砂介質的微粒的平均尺寸大約為250到300微米。
4.根據權利要求1所述的噴砂裝置，其特徵在於，所述的噴砂介質為碳酸氫鈉。
5.根據權利要求1所述的噴砂裝置，其特徵在於，所述的預定的壓力差在1磅/英寸2到5.0磅/英寸2之間。
6.根據權利要求1所述的噴砂裝置，其特徵在於，所述的預定的壓力差在2.0磅/英寸2到4.0磅/英寸2之間。
7.根據權利要求1所述的噴砂裝置，其特徵在於，所述的預定的壓力差的選擇以能保持通過噴嘴的流量均勻。
8.根據權利要求7所述的噴砂裝置，其特徵在於，所述的噴砂介質的均勻流量在0.5磅/分到10.0磅/分之間。
9.一種噴砂方法，包括以下步驟將一定量的噴砂介質裝在一壓力容器內，所述的噴砂介質微粒的平均尺寸約為50到1000微米的微粒子;由連通所述壓力容器和一壓縮氣體源之間的流體給所述壓力容器加壓;從所述的壓力容器，將所述的噴砂介質由一個輸出管供給一輸送管，所述的輸送管與所述壓縮氣體源由一氣體管將流體連通。在所述的輸送管內，所述噴砂介質與在該管內流動的壓縮氣體混合;檢測所述的壓力容器和所述的輸送管之間的壓力差;保持所述壓力差在一個預定的壓力水平上即使所述的壓力容器的壓力大於所述的輸送管內的壓力;通過在所述輸送管的端部的一噴嘴將所述噴砂介質和所述的壓縮氣體流的混合物排出。
10.根據權利要求9所述的噴砂方法，其特徵是，所述的預定的壓力差在1.0磅/英寸2到5.0磅/英寸2之間。
11.根據權利要求9所述的噴砂方法，其特徵是，所述的預定的壓力差在2.0磅/英寸2到4.0磅/英寸2之間。
12.根據權利要求9所述的噴砂方法，其特徵是，所選擇的預定的壓力差能保持通過所述的噴嘴的流量均勻。
13.根據權利要求9所述的噴砂方法，其特徵是，所述的噴砂介質的微粒的平均尺寸為250到300微米之間。
14.根據權利要求9所述的噴砂方法，其特徵是，所述的噴砂介質是碳酸氫鈉。
15.一種噴砂方法，包括以下步驟將一定量的噴砂介質裝在一壓力容器內，所述的噴砂介質其微粒的平均尺寸為50到1000微米的粒子。由連通在所述壓力容器和一壓縮氣體源之間的流體給所述壓力容器加壓，從所述的壓力容器將所述的噴砂介質由一個輸出管供給一輸送管，所述的輸送管與所述的壓縮氣體源由一氣體管連通;將到所述輸送管的噴砂介質的流量由孔板限制在0.5磅/分到10磅/分之間，該孔板有一預定的面積並位於所述的輸出管中;在所述的輸送管內將所述的噴砂介質與該管內流動的壓縮氣體混合;檢測所述壓力容器和所述的輸送管之間的壓力;控制所述氣體管中和所述輸送管中的壓力，提供這樣一壓力水平的壓力差，即使所述壓力容器內的壓力大於所述輸送管內的壓力;調節所述的壓力差，與通過所述孔板的噴砂介質的流量成正比，在輸送管內提供的噴砂介質和氣體的重量之比約在0.05～0.25之間;通過在所述輸送管端部的一噴嘴將所述的噴砂介質和所述的壓縮氣體流的混合物排出。
16.根據權利要求15所述的噴砂方法，其特徵是，所述的噴砂介質微粒的平均尺寸均為250到300微米。
17.根據權利要求15所述的噴砂方法，其特徵是，所述的噴砂介質包括碳酸氫鈉，碳酸氫鉀，碳酸氫銨，氯化鈉或它們的混合物。
18.根據權利要求15所述的噴砂方法，其特徵是，所加的壓縮氣體的壓力大約在20磅/英寸2到125磅/英寸2之間。
19.根據權利要求15所述的噴砂方法，其特徵是，所述的壓力差在1磅/英寸2到5磅/英寸2之間。
20.根據權利要求19所述的噴砂方法，其特徵是，所述的壓力差在2磅/英寸2到4磅/英寸2之間。
21.根據權利要求15所述的噴砂方法，其特徵是，通過孔板的噴砂介質的流量大約為0.5磅/分到5磅/分之間。
22.根據權利要求15所述的噴砂方法，其特徵是，所述的孔板相應的開孔表面為圓形，所提供的孔口直徑為0.063～0.156英寸。
23.根據權利要求22所述的噴砂方法，其特徵是，所述的孔板為圓形孔。
全文摘要
通過控制噴砂罐壓力高於介質和空氣相混合的管線的壓力使混合物輸送到噴嘴，然後輸送到工件而改進的如下圖所示的常規工業壓力噴砂裝置，一個具有固定但很容易改變面積的介質控制設備安裝在噴砂罐和介質/空氣混合管線之間以測量介質流量和維持噴砂罐和管線之間的壓差，當流速低時(低於10磅/分)，這是控制介質流量所要求的。
文檔編號B24C7/00GK1058927SQ9110306
公開日1992年2月26日 申請日期1991年4月6日 優先權日1990年4月6日
發明者勞倫斯·克什倪爾, 米歇爾·S·拉約爾, 威廉姆·E·斯皮爾絲 申請人:徹赤和德維特公司