專利名稱：噴砂裝置的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將壓縮氣體中的微粒直接噴向工件的改進(jìn)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(chǔ)存如砂子這類噴射介質(zhì)的噴砂罐，它們通過一管裝置與壓縮氣體源連接，并有一測(cè)量來自噴砂罐中介質(zhì)的測(cè)量裝置，工作時(shí)，噴砂罐的壓力略高于或等于輸送管的壓力。砂子和(或)壓縮氣體的混合物送入一噴嘴，在此，砂被加速并直接噴向工件。砂子或其它噴射介質(zhì)的流量由裝置的尺寸來確定。通常工業(yè)用的噴砂設(shè)備常用的介質(zhì)流量為每分鐘20到30磅，大約1.2磅的砂子用空氣的標(biāo)準(zhǔn)用量約為1.0磅，這樣得出一個(gè)定量比為1.20。
當(dāng)需要除去如漆這類涂層或清洗如鋁，鎂以及塑料的合成物或類似物體表面時(shí)，傳統(tǒng)上常將如氯化鈉，碳酸氫鈉這類低腐蝕性的作磨蝕劑的無(wú)機(jī)鹽用于噴砂設(shè)備。當(dāng)使用類似的噴砂設(shè)備時(shí)，用低腐蝕性的作磨蝕劑的介質(zhì)的流量比用砂子噴砂時(shí)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(zhì)和氣體的比就很低，其比值的范圍約在0.05到0.25之間。
然而，在這樣低的流量下，使用傳統(tǒng)的噴砂設(shè)備，要保持流量的連續(xù)性是困難的，如碳酸氫鈉這類微粒子介質(zhì)，依照它們本身的固有性能，利用氣動(dòng)系統(tǒng)傳送是困難的。進(jìn)一步說，當(dāng)它們置于潮濕的空氣中時(shí)易于結(jié)塊，而在噴砂時(shí)所使用的正是這種類型的壓縮氣體。在致力改善介質(zhì)流動(dòng)的過程中，往往在碳酸氫鹽中加入助流劑，如疏水硅石。但到目前為止，實(shí)際上碳酸氫鹽物質(zhì)均勻流動(dòng)到噴嘴是不可能的，噴砂介質(zhì)的不均勻流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致不規(guī)律的操作，這種反復(fù)無(wú)常的操作，結(jié)果增加了清洗時(shí)間，甚至在某種程度上損害了精細(xì)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(zhì)，其流量可按預(yù)定的方式控制，在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的介質(zhì)和氣體的重量比約在0.05～0.25之間，這種裝置的結(jié)構(gòu)類似于傳統(tǒng)的工業(yè)用的，有效的噴砂設(shè)備。
本發(fā)明，提供一單獨(dú)的氣體管路的氣體源，通過一壓力調(diào)節(jié)器將氣體送到噴砂罐中，所述的壓力調(diào)節(jié)器為噴砂罐提供的壓力大于輸送管中的壓力。所產(chǎn)生的壓力差由一孔板來保持，該孔板有一預(yù)定的孔面積設(shè)在噴砂罐和輸送管之間。這樣，該孔板為噴砂介質(zhì)提供了出口，并讓相對(duì)少量的氣體由噴砂罐排出的介質(zhì)進(jìn)入輸送管，最終進(jìn)入噴嘴，最后噴向工件。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(shí)，孔板有一合適的孔面積，在所控制的方式下，產(chǎn)生一可接受的介質(zhì)流量。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明的噴砂裝置的示意圖。
圖2和圖3是介質(zhì)的流量與壓力的關(guān)系特性曲線圖。
為了以均勻的流量輸送如碳酸氫鈉這類微粒子物質(zhì)，噴砂罐內(nèi)的壓力，包括噴砂管的壓力，相對(duì)噴嘴而言都必須是確定的，該壓力的取值范圍一般在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。
由于噴砂罐和輸送管在工作時(shí)其壓力大約相同，因此，傳統(tǒng)的噴砂設(shè)備中，介質(zhì)的流動(dòng)由自重進(jìn)料并由一測(cè)量閥來控制。我們發(fā)現(xiàn)，噴砂罐相對(duì)于噴砂輸送管的壓力差很小，它在正負(fù)之間波動(dòng)，結(jié)果使噴砂介質(zhì)的流量也隨著壓力差的變化而波動(dòng)。然而，根據(jù)本發(fā)明，在輸送管和噴砂罐之間安裝了一個(gè)壓差計(jì)，用來直接檢測(cè)壓力差。通過一壓力調(diào)節(jié)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(yán)格地控制所述管的壓力。本發(fā)明消除了這種流量變化的起因，改進(jìn)了傳統(tǒng)的設(shè)備，控制噴砂介質(zhì)在低流量狀態(tài)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(duì)本發(fā)明作如下描述，雖然列舉的噴砂介質(zhì)為碳酸氫鈉，但是，如用碳酸氫鉀，碳酸氫銨，氯化鈉和其它可溶于水的鹽類作噴砂介質(zhì)，都不超出本發(fā)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(zhì)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(zhì)出口14。介質(zhì)的控制典型地是但不局限為孔板18，該孔板進(jìn)一步限定介質(zhì)12的流量，使其流量達(dá)到所期望的值。一管道20連接于一氣源或壓縮的氣體(圖中未示)，壓縮氣體由一監(jiān)測(cè)控制器22來監(jiān)控。氣體閥24是一個(gè)遙控開關(guān)閥，控制噴向噴嘴的氣流，打開或關(guān)閉介質(zhì)切斷閥。系統(tǒng)工作時(shí)，噴嘴壓力調(diào)節(jié)閥26利用監(jiān)測(cè)控制器28來調(diào)節(jié)噴嘴的壓力。該噴嘴壓力調(diào)節(jié)閥26可以保持所希望的噴嘴壓力，噴嘴壓力監(jiān)測(cè)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(jì)32檢測(cè)噴砂罐10和輸送管34之間的壓力。噴砂罐壓力調(diào)節(jié)器36，其壓力通過壓力計(jì)38測(cè)出，用來提供一高于輸送管34的壓力，而所容許的壓力差靠壓差計(jì)32來檢測(cè)。配備的用于保護(hù)和冷卻工件及控制灰塵的附加設(shè)備是一水引導(dǎo)管40，將水引入噴嘴30。
運(yùn)行中，噴砂介質(zhì)12通過介質(zhì)輸出管14和閥門16供給孔板18，孔板18調(diào)節(jié)到壓縮氣體管道20中的介質(zhì)流量。孔板的口徑約在0.063～0.156英寸的直徑范圍內(nèi)變化?；蛘哒f，所提供的相應(yīng)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(zhì)，其微粒的平均尺寸約為70微米，相應(yīng)的孔板口徑最佳值約為0.125英寸，當(dāng)微粒的平均尺寸為250～300微米時(shí)，相應(yīng)的孔板口徑最佳值約為0.156英寸。在介質(zhì)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器36控制到噴砂罐10頂部的壓力，進(jìn)一步確保噴砂介質(zhì)12的流量均勻可控。壓力計(jì)或壓差計(jì)32測(cè)定的壓力差與通過孔板18的介質(zhì)流量成正比。噴砂介質(zhì)，壓縮氣體和水以均勻的可控的流量一起送到噴嘴30并射到工作件上(未示)。
碳酸氫鈉介質(zhì)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(shí)，直接噴向長(zhǎng)寬各為2英寸，厚為0.032英寸的漆過的鋁板，將板置于離噴嘴小孔18英寸處，鋁板除漆并除去所有銹物用4分鐘，鋁板未受任何損壞。
圖2是介質(zhì)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(shí)的曲線關(guān)系圖。圖中的數(shù)據(jù)是介質(zhì)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(shí)描繪的。很明顯，介質(zhì)流量隨著壓力的變化呈線性的關(guān)系。
圖3是介質(zhì)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(zhì)，其微米平均大小為250微米。再次說明了介質(zhì)流量隨著壓力差的變化呈線性關(guān)系。
本裝置的另一優(yōu)點(diǎn)在于，在去除物體表面銹物的同時(shí)，可以進(jìn)行噴涂，去消了分別手工打磨或溶劑溶解的方法。進(jìn)一步說，本裝置能有效地除去漆或其它涂層，而且除去精密金屬工件表面的涂漆或其它涂層最有效，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(jìn)行的專門工藝。本系統(tǒng)可以有效地用機(jī)器人來控制。
權(quán)利要求
1.一種用于輸送噴砂介質(zhì)的噴砂裝置，所述的介質(zhì)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(zhì)的壓力容器；用來引導(dǎo)噴砂介質(zhì)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(zhì)連通，在該管道中，噴砂介質(zhì)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(zhì)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(fā)明的特征是在輸出管和輸送管上的連接有傳感裝置。用來監(jiān)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(diào)節(jié)裝置，所述的壓力調(diào)節(jié)裝置包括與氣體管道相連接的單獨(dú)的壓力容器調(diào)節(jié)裝置及與輸送管道相連接的輸送管壓力調(diào)節(jié)裝置，所述的兩個(gè)壓力調(diào)節(jié)裝置用來調(diào)節(jié)壓力容器內(nèi)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(yù)定的壓力差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴砂裝置，其特征在于，所述的傳感裝置監(jiān)控在此處與壓力容器相連通的輸出管的壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴砂裝置，其特征在于，所述噴砂介質(zhì)的微粒的平均尺寸大約為250到300微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴砂裝置，其特征在于，所述的噴砂介質(zhì)為碳酸氫鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴砂裝置，其特征在于，所述的預(yù)定的壓力差在1磅/英寸2到5.0磅/英寸2之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴砂裝置，其特征在于，所述的預(yù)定的壓力差在2.0磅/英寸2到4.0磅/英寸2之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴砂裝置，其特征在于，所述的預(yù)定的壓力差的選擇以能保持通過噴嘴的流量均勻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴砂裝置，其特征在于，所述的噴砂介質(zhì)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(zhì)裝在一壓力容器內(nèi)，所述的噴砂介質(zhì)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(zhì)由一個(gè)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(nèi)，所述噴砂介質(zhì)與在該管內(nèi)流動(dòng)的壓縮氣體混合;檢測(cè)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(gè)預(yù)定的壓力水平上即使所述的壓力容器的壓力大于所述的輸送管內(nèi)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(zhì)和所述的壓縮氣體流的混合物排出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴砂方法，其特征是，所述的預(yù)定的壓力差在1.0磅/英寸2到5.0磅/英寸2之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴砂方法，其特征是，所述的預(yù)定的壓力差在2.0磅/英寸2到4.0磅/英寸2之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴砂方法，其特征是，所選擇的預(yù)定的壓力差能保持通過所述的噴嘴的流量均勻。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴砂方法，其特征是，所述的噴砂介質(zhì)的微粒的平均尺寸為250到300微米之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴砂方法，其特征是，所述的噴砂介質(zhì)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(zhì)裝在一壓力容器內(nèi)，所述的噴砂介質(zhì)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(zhì)由一個(gè)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(zhì)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(yù)定的面積并位于所述的輸出管中;在所述的輸送管內(nèi)將所述的噴砂介質(zhì)與該管內(nèi)流動(dòng)的壓縮氣體混合;檢測(cè)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(nèi)的壓力大于所述輸送管內(nèi)的壓力;調(diào)節(jié)所述的壓力差，與通過所述孔板的噴砂介質(zhì)的流量成正比，在輸送管內(nèi)提供的噴砂介質(zhì)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(zhì)和所述的壓縮氣體流的混合物排出。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴砂方法，其特征是，所述的噴砂介質(zhì)微粒的平均尺寸均為250到300微米。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴砂方法，其特征是，所述的噴砂介質(zhì)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(jù)權(quán)利要求15所述的噴砂方法，其特征是，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(jù)權(quán)利要求15所述的噴砂方法，其特征是，所述的壓力差在1磅/英寸2到5磅/英寸2之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的噴砂方法，其特征是，所述的壓力差在2磅/英寸2到4磅/英寸2之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴砂方法，其特征是，通過孔板的噴砂介質(zhì)的流量大約為0.5磅/分到5磅/分之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴砂方法，其特征是，所述的孔板相應(yīng)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(jù)權(quán)利要求22所述的噴砂方法，其特征是，所述的孔板為圓形孔。
全文摘要
通過控制噴砂罐壓力高于介質(zhì)和空氣相混合的管線的壓力使混合物輸送到噴嘴，然后輸送到工件而改進(jìn)的如下圖所示的常規(guī)工業(yè)壓力噴砂裝置，一個(gè)具有固定但很容易改變面積的介質(zhì)控制設(shè)備安裝在噴砂罐和介質(zhì)/空氣混合管線之間以測(cè)量介質(zhì)流量和維持噴砂罐和管線之間的壓差，當(dāng)流速低時(shí)(低于10磅/分)，這是控制介質(zhì)流量所要求的。
文檔編號(hào)B24C7/00GK1058927SQ9110306
公開日1992年2月26日 申請(qǐng)日期1991年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月6日
發(fā)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(qǐng)人:徹赤和德維特公司