CN108857915B

CN108857915B - 湿式喷砂系统

Info

Publication number: CN108857915B
Application number: CN201811145876.XA
Authority: CN
Inventors: 邹圣云; 王海洋
Original assignee: Guangdong Shuituo Engineering Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Shuituo Engineering Technology Co ltd
Priority date: 2018-09-29
Filing date: 2018-09-29
Publication date: 2023-07-18
Anticipated expiration: 2038-09-29
Also published as: CN108857915A

Abstract

本发明涉及一种湿式喷砂系统。本发明所述的湿式喷砂系统包括水压罐、喷嘴、磨料漏斗、水箱、水泵、增压水管路、空压机、喷砂气路、稳压元件，所述磨料漏斗连通至水压罐以供磨料，所述水箱经水泵、增压水管路连通至水压罐以供水，所述水压罐连通至喷嘴以供磨砂与水的混合物，所述空压机经喷砂气路连通至喷嘴以供气，所述增压水管路与喷砂气路通过稳压元件连通。本发明所述的湿式喷砂系统具有稳压效果较好、成本较低的优点。

Description

湿式喷砂系统

技术领域

本发明涉及喷砂技术领域，特别是涉及一种湿式喷砂系统。

背景技术

喷涂防腐工艺通常要求对金属表面进行处理，通过喷射磨料去除工件表面上的污垢、油漆或铁锈。目前，国内的喷砂系统有两种形式：一种方式是采用干式喷砂，另一种方式为湿式喷砂。其中，干式喷砂存在污染环境、危害工人健康和涂层性能不可靠等缺点。而湿式喷砂能够消除传统干式喷砂的粉尘污染，兼具环境整洁无污染、操作便利和应用经济性等优势。

湿喷砂系统采用空气、水和磨料(如石榴石或核桃壳)的混合物来提供所需的表面处理。湿喷砂系统通常包含增压水泵和水压罐，水压罐用来容纳密度大于水的磨料，水泵将水送到水压罐中加压，并使磨料和水混合。将磨料和水的混合物简称为砂浆，砂浆会被压入高速空气流的导管中。

在空气和砂浆混合物从软管和喷嘴排出之前需要充分交换能量，以此获得必要的打击力。为确保砂浆能够注入高速流动空气中，压力罐内的压力必须高于空气流中的压力。传统的设计需要使用者设定空气流中的压力和压力罐中的压力。如果二者压差过低，则砂浆混合物无法注入空气流，如果二者压差过高，则空气会逆流进入压力罐。

为解决上述问题，TORBOENGINEERINGKEIZERSGMBH公司曾设计了复杂的管路和调节装置以用来调整管路压差。因此，仍具有进一步改进的空间。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种湿式喷砂系统，其具有稳压效果较好、成本较低的优点。

一种湿式喷砂系统包括水压罐、喷嘴、磨料漏斗、水箱、水泵、增压水管路、空压机、喷砂气路、稳压元件，所述磨料漏斗连通至水压罐以供磨料，所述水箱经水泵、增压水管路连通至水压罐以供水，所述水压罐连通至喷嘴以供磨砂与水的混合物，所述空压机经喷砂气路连通至喷嘴以供气，所述增压水管路与喷砂气路通过稳压元件连通。

相对于现有技术，本发明所述的湿式喷砂系统先通过磨料漏斗向水压罐提供砂粒，同时水泵从水箱抽水增压以向水压罐提供水，在水压罐内将砂粒与水充分混合成砂浆。接着砂浆进入喷嘴，并且空压机压缩空气以向喷嘴提供压缩空气，使砂浆从喷嘴喷出。其中，将增压水管路与喷砂气路通过稳压元件连通，当增压水管路与喷砂气路的压力差发生波动时，通过稳压元件来稳定该压力差。该结构设计简单，稳压效果较好，制造成本较低。

进一步地，所述增压水管路的压力比喷砂气路的压力高0.3至0.5bar。在该压力差的作用下，可有效保证砂浆注入压缩空气，也有助于保证压缩空气不会逆流进入水压罐。

进一步地，还包括储气罐，所述空压机依次经过储气罐、喷砂气路连通至喷嘴。储气罐主要用来保证空压机连续运行时压缩空气的流量稳定。

进一步地，并包括水分离器、调压阀、油雾器，所述空压机依次经过储气罐、水分离器、调压阀、油雾器、喷砂气路连通至喷嘴。压缩空气依次经过水分离器、调压阀、油雾器，可有效地保证压缩空气的洁净润滑和压力稳定。

进一步地，再包括第一节流阀、减压阀、第一单向阀，所述空压机依次经过储气罐、水分离器、调压阀、油雾器、第一节流阀、减压阀、第一单向阀、喷砂气路连通至喷嘴。通过第一节流阀来调节压缩空气的流量，通过减压阀来调节喷砂气路的压力，通过第一单向阀来有效地防止压缩空气逆流。

进一步地，再包括气动调压阀、第二节流阀、第二单向阀，所述空压机依次经过储气罐、水分离器、调压阀、油雾器连通至气动调压阀，所述水箱经水泵、气动调压阀、第二节流阀、第二单向阀、增压水管路连通至水压罐。水泵的输出压力由气压控制，通过气动调压阀来调节水泵的输出压力，使水泵的输出压力跟随气压自动调整，通过第二节流阀来调节水的流量，通过第二单向阀来有效防止水逆流。

进一步地，还包括用于控制磨料料斗的出料口大小的控制气缸，所述空压机依次经过储气罐、水分离器、调压阀、油雾器连通至控制气缸。

进一步地，并包括气液联动阀，所述空压机依次经过储气罐、水分离器、调压阀、油雾器、气液联动阀连通至控制气缸，所述水箱依次经过水泵、气动调压阀、第二节流阀、气液联动阀、第二单向阀、增压水管路连通至水压罐。通过气液联动阀来保证磨料漏斗的出料开关与水流开关同步，从而维持水压罐内砂粒与水的比例保持稳定。

进一步地，所述磨料漏斗是等截面收缩率曲线设计而成的旋转体。截面积线性减小，流动速度线性增加，从而维持流量保持稳定不变，有效地避免磨料料斗发生堵塞现象。

进一步地，所述磨料漏斗的轮廓曲线方程为y＝2ln(x)+C，其中，x为磨料漏斗内磨料顶面的半径，y为磨料漏斗内磨料顶面到磨料漏斗出口的距离，C为常数。使磨料漏斗的截面面积是线性减小的。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明所述的湿式喷砂系统的结构示意图；

图2为本发明所述的湿式喷砂系统的磨料漏斗的设计示意图；

附图标记：

10、喷嘴；20、水压罐；21、砂浆漏斗；22、安全阀；30、水压回路；31、水箱；32、水泵；33、气动调压阀；34、第二节流阀；35、气液联动阀；36、第二单向阀；37、浮球开关；40、磨料回路；41、磨料漏斗；42、过滤板；43、磨料开关；44、控制气缸；50、气压回路；51、空压机；52、储气罐；53、水分离器；54、调压阀；55、油雾器；56、第一节流阀；57、减压阀；58、第一单向阀；60、稳压元件；

A、喷砂气路；B、增压水管路；C、砂浆混合物管路；D、控制气路；

a、分气节点；b、气压节点；c、水压节点。

具体实施方式

一种湿式喷砂系统，参见图1，包括喷嘴10、水压罐20、水压回路30、磨料回路40、气压回路50、稳压元件60。其中，水压回路30用于向水压罐20提供水，磨料回路40用于向水压罐20提供砂粒，气压回路50用于向喷嘴10提供压缩气体以及用于控制水压回路30、磨料回路40，稳压元件60用于连接水压回路30、气压回路50以稳定两回路的压力差。水与砂粒在水压罐20内混合成砂浆，砂浆流向喷嘴10，在压缩空气的作用下，砂浆从喷嘴10喷出。

参见图1，水压罐20的底部设置有砂浆漏斗21，砂浆漏斗21的远离水压罐20的开口较小，砂浆漏斗21的靠近水压罐20的开口较大，其中，远离水压罐20的开口为砂浆出口，靠近水压罐20的开口为砂浆进口。砂浆漏斗21的底部设有一砂浆混合物管路C，所述砂浆出口通过砂浆混合物管路C连通至喷嘴10。水压罐20还连通有一安全阀22，安全阀22用于控制水压罐20内腔的压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。

参见图1，水压回路30包括水箱31、水泵32、气动调压阀33、第二节流阀34、气液联动阀35、第二单向阀36、增压水管路B。水箱31依次经过水泵32、气动调压阀33、第二节流阀34、气液联动阀35、第二单向阀36、增压水管路B连通至水压罐20。其中，气压回路50还与气动调压阀33、气液联动阀35连通以调节气动调压阀33、气液联动阀35。另外，水箱31接通外接水源，在水箱31内设置有浮球开关37，通过浮球开关37来控制水箱31的水位及外接水源的开关，从而保证水箱31水位稳定而不浪费水资源。

参加图1，磨料回路40包括磨料漏斗41、过滤板42、磨料开关43、控制气缸44。磨料漏斗41的顶面的开口为砂粒进口，磨料漏斗41的底面的开口为砂粒出口，砂粒出口连通至水压罐20。过滤板42安装在磨料漏斗41的砂粒进口处以对砂粒进行过滤处理。磨料开关43安装在磨料漏斗41的砂粒出口处以控制砂粒出口的大小。控制气缸44与磨料开关43固定连接，控制气缸44用于控制磨料开关43的移动。在本实施例中，磨料开关43为一滑板，滑板平行于磨料漏斗41的砂粒出口，控制气缸44的推杆与滑板固定连接，控制气缸44驱动滑板的滑移。

参见图1，气压回路50包括空压机51、储气罐52、水分离器53、调压阀54、油雾器55、第一节流阀56、减压阀57、第一单向阀58、喷砂气路A、控制气路D。空压机51依次经过储气罐52、水分离器53、调压阀54、油雾器55、第一节流阀56、减压阀57、第一单向阀58、喷砂气路A连通至喷嘴10。其中，喷砂气路A与增压水管路B通过稳压元件60进行连接，增压水管路B的压力比喷砂气路A的压力高0.3至0.5bar。另外，空压机51还依次经过储气罐52、水分离器53、调压阀54、油雾器55、气液联动阀35连通至控制气缸44，实现对水压回路30、磨料回路40的控制。并且，空压机51再依次经过储气罐52、水分离器53、调压阀54、油雾器55、控制气路D连通至气动调压阀33，实现对水压回路30的控制。

在现有的湿式喷砂系统中，砂粒和砂浆输送是采用锥形漏斗来输送的。砂粒或砂浆在锥形漏斗内的流量为

Q＝v*S，

S＝πR²，

其中，Q为砂粒或砂浆的流量，v为砂粒或砂浆的流速，S为砂粒或砂浆在流动方向上的截面积，R为砂粒或砂浆在流动方向上的截面积的半径。

因为漏斗是锥形的，所以在砂粒或砂浆流动过程中，半径是线性减小的，截面积是非线性减小的。那么在流量保持稳定不变的前提下，流动方向的速度是非线性增加的，流动方向的速度必定增加过快，从而砂粒或砂浆在锥形漏斗内发生拥挤堵塞。

为解决砂粒或砂浆输送的堵塞问题，现有设计中，一种方案是增加震动装置来防止砂粒或砂浆的堵塞，另一种方案是使用额外的动力完成输送来避免使用重力输送砂粒和砂浆。但是第一种方案的系统较为复杂，也增加成本，第二种方案需要提供额外动力，浪费能源，也增加成本。因此，本发明提出了一种新的解决方案，参见图2，该解决方案是漏斗的轮廓曲线方程为

y＝Cln(x)+D，

其中，x为截面积半径，y为截面到漏斗出口的距离，C、D为常数。

再参见图2，磨料颗粒从截面A层下降到截面B层，因为截面积减少了，即使下降距离h非常微小，磨料颗粒也需要重新排列以适应截面积的变化，截面积的变化以截面收缩率表示，截面收缩率为

其中，Ψ为截面收缩率，S为截面积。

那么y轴的截面收缩率为

其中，Ψ_y为y轴的截面收缩率。

由此可知，y轴的截面收缩率为一个常数，因此在无需提供额外动力的情况下，可以使流动方向的速度、截面积均是线性减小，进而有助于防止漏斗发生堵塞现象。所以，在本实施例中，磨料漏斗41、砂浆漏斗21均是等截面收缩率曲线设计而成的旋转体。

具体地，磨料漏斗41的轮廓曲线方程为

y₁＝C₁ln(x₁)+D₁，

其中，x₁为磨料漏斗41内砂粒顶面的半径，y₁为磨料漏斗41内砂粒顶面到磨料漏斗41出口的距离，C₁、D₁为常数；

砂浆漏斗21的轮廓曲线方程为

y₂＝C₂ln(x₂)+D₂，

其中，x₂为砂浆漏斗21内砂浆顶面的半径，y₂为砂浆漏斗21内砂浆顶面到砂浆漏斗21出口的距离，C₂、D₂为常数。

工作过程：请结合图1，向磨料漏斗41倒入砂粒，砂粒先经过过滤板42后进入磨料漏斗41的底部，并且启动空压机51和水泵32。首先，空压机51压缩空气，压缩空气依次通过储气罐52、水分离器53、调压阀54、油雾器55。接着，压缩空气在分气节点a分为三路。第一路的压缩空气经控制气路D控制气动调压阀33。第二路的压缩空气经过气液联动阀35的气路阀芯到达控制气缸44。第三路的压缩空气依次经过第一节流阀56、减压阀57、第一单向阀58、喷砂气路A以进入喷嘴10。然后，水泵32从水箱31抽水增压，增压水依次经过气动调压阀33、第二节流阀34、气液联动阀35、第二单向阀36、增压水管路B以流向水压罐20内腔。并且，喷砂气路A的气压节点b与增压水管路B的水压节点c通过稳压元件60连接以保持压差的稳定。同时，控制气缸44的推杆驱动磨料开关43滑移以控制磨料漏斗41底部的砂粒出口的大小。最后，砂粒与增压水在水压罐20内混合成砂浆，砂浆通过砂浆混合物管路C流至喷嘴10，压缩空气注入到砂浆内，砂浆与压缩空气在喷嘴10内充分交换能量以获得足够的打击力，并且砂浆从喷嘴10中喷出。

相对于现有技术，本发明所述的湿式喷砂系统可连续作业，不需要停机装砂，其采用常规的气压传动元件和水压输送元件，通过设计稳压元件60保持压差稳定。另外，根据等截面收缩率曲线原理来设计磨料漏斗41和砂浆漏斗21，保证重力输送漏斗不发生壅塞，也不需要浪费额外的动力能源。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种湿式喷砂系统，其特征在于：包括水压罐(20)、喷嘴(10)、磨料漏斗(41)、水箱(31)、水泵(32)、增压水管路(B)、空压机(51)、喷砂气路(A)、稳压元件(60)，所述磨料漏斗(41)连通至所述水压罐(20)以供磨料，所述水箱(31)经所述水泵(32)、所述增压水管路(B)连通至所述水压罐(20)以供水，所述水压罐(20)连通至所述喷嘴(10)以供磨砂与水的混合物，所述空压机(51)经所述喷砂气路(A)连通至所述喷嘴(10)以供气，所述增压水管路(B)与所述喷砂气路(A)通过所述稳压元件(60)连通；

所述水压罐(20)的底部设置有砂浆漏斗(21)，所述砂浆漏斗(21)的底部设有一砂浆混合物管路(C)，所述砂浆漏斗(21)通过所述砂浆混合物管路(C)连通至喷嘴(10)；

所述磨料漏斗(41)是等截面收缩率曲线设计而成的旋转体；

所述磨料漏斗(41)的轮廓曲线方程为y=2ln(x)+C，其中，x为磨料漏斗(41)内磨料顶面的半径，y为磨料漏斗(41)内磨料顶面到磨料漏斗(41)出口的距离，C为常数。

2.根据权利要求1所述的湿式喷砂系统，其特征在于：所述增压水管路(B)的压力比喷砂气路(A)的压力高0.3至0.5bar。

3.根据权利要求1所述的湿式喷砂系统，其特征在于：还包括储气罐(52)，所述空压机(51)依次经过储气罐(52)、喷砂气路(A)连通至喷嘴(10)。

4.根据权利要求3所述的湿式喷砂系统，其特征在于：并包括水分离器(53)、调压阀(54)、油雾器(55)，所述空压机(51)依次经过储气罐(52)、水分离器(53)、调压阀(54)、油雾器(55)、喷砂气路(A)连通至喷嘴(10)。

5.根据权利要求4所述的湿式喷砂系统，其特征在于：再包括第一节流阀(56)、减压阀(57)、第一单向阀(58)，所述空压机(51)依次经过储气罐(52)、水分离器(53)、调压阀(54)、油雾器(55)、第一节流阀(56)、减压阀(57)、第一单向阀(58)、喷砂气路(A)连通至喷嘴(10)。

6.根据权利要求4所述的湿式喷砂系统，其特征在于：再包括气动调压阀(33)、第二节流阀(34)、第二单向阀(36)，所述空压机(51)依次经过储气罐(52)、水分离器(53)、调压阀(54)、油雾器(55)连通至气动调压阀(33)，所述水箱(31)经水泵(32)、气动调压阀(33)、第二节流阀(34)、第二单向阀(36)、增压水管路(B)连通至水压罐(20)。

7.根据权利要求6所述的湿式喷砂系统，其特征在于：还包括用于控制磨料料斗的出料口大小的控制气缸(44)，所述空压机(51)依次经过储气罐(52)、水分离器(53)、调压阀(54)、油雾器(55)连通至控制气缸(44)。

8.根据权利要求7所述的湿式喷砂系统，其特征在于：并包括气液联动阀(35)，所述空压机(51)依次经过储气罐(52)、水分离器(53)、调压阀(54)、油雾器(55)、气液联动阀(35)连通至控制气缸(44)，所述水箱(31)依次经过水泵(32)、气动调压阀(33)、第二节流阀(34)、气液联动阀(35)、第二单向阀(36)、增压水管路(B)连通至水压罐(20)。