专利名称：喷砂装置的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将压缩气体中的微粒直接喷向工件的改进的喷砂装置。
通常的喷砂装置包括一压力容器或者是用来储存如砂子这类喷射介质的喷砂罐，它们通过一管装置与压缩气体源连接，并有一测量来自喷砂罐中介质的测量装置，工作时，喷砂罐的压力略高于或等于输送管的压力。砂子和(或)压缩气体的混合物送入一喷嘴，在此，砂被加速并直接喷向工件。砂子或其它喷射介质的流量由装置的尺寸来确定。通常工业用的喷砂设备常用的介质流量为每分钟20到30磅，大约1.2磅的砂子用空气的标准用量约为1.0磅，这样得出一个定量比为1.20。
当需要除去如漆这类涂层或清洗如铝，镁以及塑料的合成物或类似物体表面时，传统上常将如氯化钠，碳酸氢钠这类低腐蚀性的作磨蚀剂的无机盐用于喷砂设备。当使用类似的喷砂设备时，用低腐蚀性的作磨蚀剂的介质的流量比用砂子喷砂时的流量少的多，一般约为0.5磅/分到10磅/分。这样，需要的介质和气体的比就很低，其比值的范围约在0.05到0.25之间。
然而，在这样低的流量下，使用传统的喷砂设备，要保持流量的连续性是困难的，如碳酸氢钠这类微粒子介质，依照它们本身的固有性能，利用气动系统传送是困难的。进一步说，当它们置于潮湿的空气中时易于结块，而在喷砂时所使用的正是这种类型的压缩气体。在致力改善介质流动的过程中，往往在碳酸氢盐中加入助流剂，如疏水硅石。但到目前为止，实际上碳酸氢盐物质均匀流动到喷嘴是不可能的，喷砂介质的不均匀流动会导致不规律的操作，这种反复无常的操作，结果增加了清洗时间，甚至在某种程度上损害了精细的表面。
这样，便希望有一种喷砂装置，能以均匀的流量传送喷砂介质，其流量可按预定的方式控制，在流动时产生的介质和气体的重量比约在0.05～0.25之间，这种装置的结构类似于传统的工业用的，有效的喷砂设备。
本发明，提供一单独的气体管路的气体源，通过一压力调节器将气体送到喷砂罐中，所述的压力调节器为喷砂罐提供的压力大于输送管中的压力。所产生的压力差由一孔板来保持，该孔板有一预定的孔面积设在喷砂罐和输送管之间。这样，该孔板为喷砂介质提供了出口，并让相对少量的气体由喷砂罐排出的介质进入输送管，最终进入喷嘴，最后喷向工件。气体的压力差一般在1.0磅/英寸2到5.0磅/英寸2之间，这时，孔板有一合适的孔面积，在所控制的方式下，产生一可接受的介质流量。
图1表示根据本发明的喷砂装置的示意图。
图2和图3是介质的流量与压力的关系特性曲线图。
为了以均匀的流量输送如碳酸氢钠这类微粒子物质，喷砂罐内的压力，包括喷砂管的压力，相对喷嘴而言都必须是确定的，该压力的取值范围一般在20-125磅/英寸2之间。所述的碳酸氢钠的微粒的平均尺寸为50-1000微米，其最佳值约为250～300微米。
由于喷砂罐和输送管在工作时其压力大约相同，因此，传统的喷砂设备中，介质的流动由自重进料并由一测量阀来控制。我们发现，喷砂罐相对于喷砂输送管的压力差很小，它在正负之间波动，结果使喷砂介质的流量也随着压力差的变化而波动。然而，根据本发明，在输送管和喷砂罐之间安装了一个压差计，用来直接检测压力差。通过一压力调节器，依靠所提供的气体压力，从10磅/英寸2～125磅/英寸2或更高一些严格地控制所述管的压力。本发明消除了这种流量变化的起因，改进了传统的设备，控制喷砂介质在低流量状态下大约0.5～10磅/分之间变化，其最佳值为5磅/分。
参考图1对本发明作如下描述，虽然列举的喷砂介质为碳酸氢钠，但是，如用碳酸氢钾，碳酸氢铵，氯化钠和其它可溶于水的盐类作喷砂介质，都不超出本发明。
参考图1，喷砂装置8包括喷砂罐10，其一部分装入了喷砂介质12，该喷砂罐10的容量的合理取值约为6立方英尺。在其端头上接有一阀门16控制的介质出口14。介质的控制典型地是但不局限为孔板18，该孔板进一步限定介质12的流量，使其流量达到所期望的值。一管道20连接于一气源或压缩的气体(图中未示)，压缩气体由一监测控制器22来监控。气体阀24是一个遥控开关阀，控制喷向喷嘴的气流，打开或关闭介质切断阀。系统工作时，喷嘴压力调节阀26利用监测控制器28来调节喷嘴的压力。该喷嘴压力调节阀26可以保持所希望的喷嘴压力，喷嘴压力监测控制器28能使所控制的压力作用在喷嘴30上，喷嘴30的颈部直径约为0.5英寸，压差计32检测喷砂罐10和输送管34之间的压力。喷砂罐压力调节器36，其压力通过压力计38测出，用来提供一高于输送管34的压力，而所容许的压力差靠压差计32来检测。配备的用于保护和冷却工件及控制灰尘的附加设备是一水引导管40，将水引入喷嘴30。
运行中，喷砂介质12通过介质输出管14和阀门16供给孔板18，孔板18调节到压缩气体管道20中的介质流量。孔板的口径约在0.063～0.156英寸的直径范围内变化。或者说，所提供的相应开口表面为一圆形孔，其直径为0.063～0.156英寸。用碳酸氢钠介质，其微粒的平均尺寸约为70微米，相应的孔板口径最佳值约为0.125英寸，当微粒的平均尺寸为250～300微米时，相应的孔板口径最佳值约为0.156英寸。在介质输出管14和输送管34之间的确定压力值一直保持在1磅/英寸2到5磅/英寸2，其最佳值约为2磅/英寸2到4磅/英寸2。压缩气体源也供入气体管道20，由阀26和24来分别调节到所期望的气压和喷嘴压力，气体压力和喷嘴压力最好取值为15磅/英寸2到125磅/英寸2之间。喷砂罐压力调节器36控制到喷砂罐10顶部的压力，进一步确保喷砂介质12的流量均匀可控。压力计或压差计32测定的压力差与通过孔板18的介质流量成正比。喷砂介质，压缩气体和水以均匀的可控的流量一起送到喷嘴30并射到工作件上(未示)。
碳酸氢钠介质流的压力为64磅/英寸2，供给流量为2磅/分，喷嘴压力磅/英寸2和水压200磅/英寸2时，直接喷向长宽各为2英寸，厚为0.032英寸的漆过的铝板，将板置于离喷嘴小孔18英寸处，铝板除漆并除去所有锈物用4分钟，铝板未受任何损坏。
图2是介质流量从1磅/分到5磅/分和压力差在1磅/分到5磅/英寸2变化时的曲线关系图。图中的数据是介质为碳酸氢钠，其微粒的平均尺寸为65微米，喷嘴压力为60磅/英寸2，孔板口径5/32英寸时描绘的。很明显，介质流量随着压力的变化呈线性的关系。
图3是介质流量(磅/分)和压力差(磅/英寸2)的特性曲线图，用碳酸氢钠作介质，其微米平均大小为250微米。再次说明了介质流量随着压力差的变化呈线性关系。
本装置的另一优点在于，在去除物体表面锈物的同时，可以进行喷涂，去消了分别手工打磨或溶剂溶解的方法。进一步说，本装置能有效地除去漆或其它涂层，而且除去精密金属工件表面的涂漆或其它涂层最有效，包括焊件接缝的接合处，铆钉，螺栓等类似的金属元件，在此以前需要分开进行的专门工艺。本系统可以有效地用机器人来控制。
权利要求
1.一种用于输送喷砂介质的喷砂装置，所述的介质包括其微粒的平均尺寸约为50到1000微米的微粒子，该装置包括容纳所述的喷砂介质的压力容器；用来引导喷砂介质的压缩气体源与压力容器间以流体连通；输送管把所述的压缩气体源及压力容器间的流体介质连通，在该管道中，喷砂介质和流出的压缩气体相混合。与所述输送管相连接的喷嘴，混合的压缩气体和喷砂介质通过该喷嘴喷出；将输送管和压力容器连接到压缩气体源的气体连接管；将压力容器和输送管相连接的输出管；本发明的特征是在输出管和输送管上的连接有传感装置。用来监控输出管道和输送管道之间的压力差；在所述的传感装置与连接有压力调节装置，所述的压力调节装置包括与气体管道相连接的单独的压力容器调节装置及与输送管道相连接的输送管压力调节装置，所述的两个压力调节装置用来调节压力容器内部压力和输送管的压力为一确定值，以保持压力容器和输送管之间预定的压力差。
2.根据权利要求1所述的喷砂装置，其特征在于，所述的传感装置监控在此处与压力容器相连通的输出管的压力。
3.根据权利要求1所述的喷砂装置，其特征在于，所述喷砂介质的微粒的平均尺寸大约为250到300微米。
4.根据权利要求1所述的喷砂装置，其特征在于，所述的喷砂介质为碳酸氢钠。
5.根据权利要求1所述的喷砂装置，其特征在于，所述的预定的压力差在1磅/英寸2到5.0磅/英寸2之间。
6.根据权利要求1所述的喷砂装置，其特征在于，所述的预定的压力差在2.0磅/英寸2到4.0磅/英寸2之间。
7.根据权利要求1所述的喷砂装置，其特征在于，所述的预定的压力差的选择以能保持通过喷嘴的流量均匀。
8.根据权利要求7所述的喷砂装置，其特征在于，所述的喷砂介质的均匀流量在0.5磅/分到10.0磅/分之间。
9.一种喷砂方法，包括以下步骤将一定量的喷砂介质装在一压力容器内，所述的喷砂介质微粒的平均尺寸约为50到1000微米的微粒子;由连通所述压力容器和一压缩气体源之间的流体给所述压力容器加压;从所述的压力容器，将所述的喷砂介质由一个输出管供给一输送管，所述的输送管与所述压缩气体源由一气体管将流体连通。在所述的输送管内，所述喷砂介质与在该管内流动的压缩气体混合;检测所述的压力容器和所述的输送管之间的压力差;保持所述压力差在一个预定的压力水平上即使所述的压力容器的压力大于所述的输送管内的压力;通过在所述输送管的端部的一喷嘴将所述喷砂介质和所述的压缩气体流的混合物排出。
10.根据权利要求9所述的喷砂方法，其特征是，所述的预定的压力差在1.0磅/英寸2到5.0磅/英寸2之间。
11.根据权利要求9所述的喷砂方法，其特征是，所述的预定的压力差在2.0磅/英寸2到4.0磅/英寸2之间。
12.根据权利要求9所述的喷砂方法，其特征是，所选择的预定的压力差能保持通过所述的喷嘴的流量均匀。
13.根据权利要求9所述的喷砂方法，其特征是，所述的喷砂介质的微粒的平均尺寸为250到300微米之间。
14.根据权利要求9所述的喷砂方法，其特征是，所述的喷砂介质是碳酸氢钠。
15.一种喷砂方法，包括以下步骤将一定量的喷砂介质装在一压力容器内，所述的喷砂介质其微粒的平均尺寸为50到1000微米的粒子。由连通在所述压力容器和一压缩气体源之间的流体给所述压力容器加压，从所述的压力容器将所述的喷砂介质由一个输出管供给一输送管，所述的输送管与所述的压缩气体源由一气体管连通;将到所述输送管的喷砂介质的流量由孔板限制在0.5磅/分到10磅/分之间，该孔板有一预定的面积并位于所述的输出管中;在所述的输送管内将所述的喷砂介质与该管内流动的压缩气体混合;检测所述压力容器和所述的输送管之间的压力;控制所述气体管中和所述输送管中的压力，提供这样一压力水平的压力差，即使所述压力容器内的压力大于所述输送管内的压力;调节所述的压力差，与通过所述孔板的喷砂介质的流量成正比，在输送管内提供的喷砂介质和气体的重量之比约在0.05～0.25之间;通过在所述输送管端部的一喷嘴将所述的喷砂介质和所述的压缩气体流的混合物排出。
16.根据权利要求15所述的喷砂方法，其特征是，所述的喷砂介质微粒的平均尺寸均为250到300微米。
17.根据权利要求15所述的喷砂方法，其特征是，所述的喷砂介质包括碳酸氢钠，碳酸氢钾，碳酸氢铵，氯化钠或它们的混合物。
18.根据权利要求15所述的喷砂方法，其特征是，所加的压缩气体的压力大约在20磅/英寸2到125磅/英寸2之间。
19.根据权利要求15所述的喷砂方法，其特征是，所述的压力差在1磅/英寸2到5磅/英寸2之间。
20.根据权利要求19所述的喷砂方法，其特征是，所述的压力差在2磅/英寸2到4磅/英寸2之间。
21.根据权利要求15所述的喷砂方法，其特征是，通过孔板的喷砂介质的流量大约为0.5磅/分到5磅/分之间。
22.根据权利要求15所述的喷砂方法，其特征是，所述的孔板相应的开孔表面为圆形，所提供的孔口直径为0.063～0.156英寸。
23.根据权利要求22所述的喷砂方法，其特征是，所述的孔板为圆形孔。
全文摘要
通过控制喷砂罐压力高于介质和空气相混合的管线的压力使混合物输送到喷嘴，然后输送到工件而改进的如下图所示的常规工业压力喷砂装置，一个具有固定但很容易改变面积的介质控制设备安装在喷砂罐和介质/空气混合管线之间以测量介质流量和维持喷砂罐和管线之间的压差，当流速低时(低于10磅/分)，这是控制介质流量所要求的。
文档编号B24C7/00GK1058927SQ9110306
公开日1992年2月26日 申请日期1991年4月6日 优先权日1990年4月6日
发明者劳伦斯·克什倪尔, 米歇尔·S·拉约尔, 威廉姆·E·斯皮尔丝 申请人:彻赤和德维特公司