Delist.ru

Исследование процесса безвоздушного распыления двухкомпонентьных высоковязких антикоррозионных составов пневмоприводным синхродозировочным агрегатом (15.02.2010)

Автор: Пономарев Владимир Николаевич

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 161 странице машинописного текста, содержит 56 рисунков и 9 таблиц, список литературы из 66 наименований и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы диссертации, сформулированы цели и задачи, научная новизна, практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту, кратко изложено основное содержание диссертации.

В первой главе проведен анализ проблемы дозирования, смешивания и безвоздушного распыления высоковязких двухкомпонентных составов на поверхность изделий. Рассматриваются возможные пути построения высокоточного синхродозировочного агрегата, отвечающего комплексу заданных критериев.

В результате были сформулированы некоторые общие рекомендации, выполнение которых позволило подойти к решению поставленной задачи.

Показано, что:

для перекачивания компонентов с повышенной вязкостью необходимо использовать насосы с дифференциальными гидроблоками, обеспечивающими однонаправленную подачу жидкости в напорную магистраль независимо от направления движения штока пневмопривода;

для минимизации пульсации факела при распылении следует использовать возвратно-поступательный пневмопривод с проходными штоками, обеспечивающий стабилизацию и снижение пульсаций давления за счет реализации трапециидального закона движения поршня (рис. 1);

для упрощения обслуживания установки рационально разнести дозирующие рабочие компоненты гидроблоки по разные стороны общего пневмопривода;

для обеспечения оптимальных условий всасывания при пониженном центре тяжести, исключения перекосов рабочих органов и обеспечения условий оптимального нагружения привода, следует применять горизонтальную тандемную компоновку пневмопривода.

На основании сформулированных рекомендаций была предложена для разработки новая принципиальная схема пневмоприводного агрегата для распыления двухкомпонентных высоковязких составов (рис. 2).

Рис. 1. Закон изменения во времени подачи компонентов

Агрегат работает следующим образом. Через редукционный клапан 25 компрессор 24 подает воздух в соответствующие полости пневмоцилиндра через распределительное устройство 9. Например, воздух подается в полости В пневмоцилиндра (как показано на рис. 39). Полости А соединяются с выхлопом. Шток 2, а соответственно и поршни 3, 4, 7, 8 перемещаются вправо. До того момента, пока поршень 3 не коснется конечного выключателя 11. Далее произойдет переключение распределительного устройства 9 и линия нагнетания соединиться с полостями А, а линия выхлопа с полостями В пневмоцилиндра 1.

При перемещении штока вправо левый и правый дозирующие блоки 5 и 6 за счет применения дифференциальных цилиндров находятся одновременно как в такте нагнетания, так и в такте всасывания. Всасывание рабочей жидкости дозирующим блоком 5 идет из резервуара 20; одновременно идет нагнетание в напорную линию к смесителю 27. Всасывание рабочей жидкости дозирующим блоком 6 идет из резервуара 19; одновременно также происходит нагнетание в напорную линию компонента к смесителю 27. Рабочие высоковязкие жидкости в резервуарах 19 и 20 находятся под постоянным давлением, контролируемого редукционным клапаном 21 для улучшения условий всасывания.

Рис. 2. Принципиальная схема работы агрегата для распыления двухкомпонентных высоковязких составов

Далее два компонента, смешиваясь в специально разработанном щелевом смесителе 27, подаются по упругому шлангу высокого давления к управляемому вручную распылительному пистолету 28, посредством которого осуществляется нанесение на поверхность защитного покрытия.

Во второй главе проведены исследования рабочих процессов в разработанных конструкциях дозировочных гидроблоков. Приводится математическое описание работы шарового клапана с целью определения площади дросселирующей щели с учетом высокой вязкости жидкости, а также процессов всасывания и нагнетания для оценки всасывающей способности и точности дозирования.

Количественные и качественные показатели дозировочного агрегата во многом определяются точностью работы насоса-дозатора. В свою очередь, точность работы насоса-дозатора зависит от работы обратного клапана, установленного в линию всасывания. В процессе рабочего хода насоса (процесс нагнетания) утечки жидкости при закрытии клапана снижают точность дозирования. Утечки зависят от площади дросселирующей щели клапана, перепада давления на клапане и времени закрытия клапана. Уменьшение утечек через клапан повышает точность и устойчивость процесса дозирования и является актуальной задачей.

, создавая давление рн(t) в полости гидроцилиндра (рис. 3).

Рис. 3. Процесс закрытия затвора клапана (шара) в высоковязкой жидкости

При этом в результате перепада давлений в цилиндре рн и на выходе из него рв шар диаметром dш и массой m начинает перемещаться с ускорением по направлению к седлу клапана диаметром dв. Количество жидкости (перетечка) ?(t), перетекающее из полости цилиндра во всасывающий трубопровод в процессе уменьшения зазора h(t) между затвором и седлом клапана, пропорционально времени t закрытия зазора. Скорость движения жидкости в затворе клапана – ?в.

Примем, что жидкость – несжимаема, ?=const.

На основании 2-го закона Ньютона и уравнения Бернулли после преобразований была получена система уравнений:

; (2)

; (3)

. (4)

Уравнение (4) определяет искомую относительную погрешность дозирования.

Выявлены наиболее существенные факторы, влияющие на точность дозирования, а именно:

???????

???????

???????

??????$??

????????????????площадь дросселирующей щели клапана, которая в свою очередь зависит от высоты подъема затвора клапана (шара) hi;

вязкость жидкости;

динамика и мощность привода, которая определяет объемную пульсацию мгновенной подачи насоса и величину перепада давления ?р в системе (рис. 6, 7).

Для обеспечения бескавитационного всасывания в дозатор высоковязких жидкостей требуется увеличение проходного сечения всасывающего клапана, что увеличивает погрешность дозирования за счет увеличения перетечки жидкости из рабочей камеры в такте нагнетания насоса. Однако, посредством разработанной методики расчета с учетом экспериментальных результатов удалось обеспечить как необходимую всасывающую способность дозатора, так и допустимую погрешность дозирования (рис. 4, 5).

Для выбора площади дросселирующей щели клапана тихоходного насосного агрегата было использовано следующее условие бескавитационной работы насоса при всасывании компонентов:

В целом, посредством учета режимов всасывания и нагнетания, были даны практические рекомендации, обеспечивающие нормальный режим работы дозировочного агрегата, рабочим телом которого является состав АП-1 (ТУ 2257-173-05786904-2003), с погрешностью соотношения компонентов не более 5%, при максимальных открытиях дросселирующей щели клапана от 1 мм до 3 мм.

В главе также на основании проведенного анализа рабочего процесса двухкомпонентного пневмоприводного дозатора с дифференциальными гидроблоками разработаны практические рекомендации по обеспечению одинаковой величины усилия на приводном штоке пневмопривода при его реверсировании, что позволило качественно повысить равномерность мгновенной подачи бинарной смеси в напорную гидролинию агрегата к распылительному пистолету.

Рис.4. Зависимости закрытия дросселирующей щели от времени при вязкостях 127000сСт и 7000сСт

загрузка...