Устройство для промывки полых изделий

 

Использование: для промывки полых изделий преимущественно типа колец подшипников. Сущность изобретения: устройство для промывки полых изделий содержит подводящий патрубок, установленный 2 на нем возможностью вращения перфорированный коллектор, имеющий реактивные сопла и щетки, причем ряды сопел и щеток чередуются. При этом коллектор выполнен стаканообразным с двойными стенками по его образующей для образования рабочей кольцевой полости между ними, а сопла и щетки расположены на внутренних стенках кольцевой полости. Причем сопла наклонены под острым углом к центру кольцевой полости в направлении к открытому торцу коллектора, а сопла и соответственно щетки расположены на стенках полости друг напротив друга. 2 з.п. ф-лы. 2 ил.

СОЮЗ СОВГТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК я) s В 08 В 9/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4842972/12 (22) 25.06,90 (46) 23.02.93, Бюл. ¹ 7 (71) Научно-производственное обьединение подшипниковой промышленности (72) В.И.Елисеев и Ю.С.Харитонов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 10339, кл..В 08 В 9/14, 1928. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОМЫВКИ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Использование: для промывки полых изделий преимущественно типа колец подшипников. Сущность изобретения: устройство для промывки полых изделий содержит подводящий патрубок, установленный

Изобретение относится к технике промывки, преимущественно полых изделийтипа колец подшипников, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для промывки изделий с целью их качественной очистки от трудноудаляемых частиц загрязнений широкого размерного диапазона, Известны различные устройства и агрегаты для промывки изделий жидким агентом, включающие в себя камеру различного конструктивного исполнения с выполненными внутри нее соплами или закрепленными сопловыми коллекторами. При этом сопла могут быть направлены под разными углами к обрабатываемой поверхности.

Недостатками известных устройств является сложность конструктивного исполнения, затрудняющая их использование в производстве, а также неудовлетворительное качество очистки, не отвечающее требованиям к чистоте поверхности ответственных и

„„ А „„17у6284 А1 на нем возможностью вращения перфорированный коллектор, имеющий реактивные сопла и щетки, причем ряды сопел и щеток чередуются. При этом коллектор выполнен стаканообраэным с двойными стенками по его образующей для образования рабочей кольцевой полости между ними, а сопла и щетки расположены на внутренних стенках кольцевой полости. Причем сопла наклонены под острым углом к центру кольцевой полости в направлении к открытому торцу коллектора, а сопла и соответственно щетки расположены на стенках полости друг напротив друга. 2 з.п. ф-лы. 2 ил, прецизионных деталей, например, колец подшипников, а также деталей, имеющих широкий размерный диапазон трудноудаляемых специфических технологических загрязнений. 4

Известно устройство для промывки под- сО шипников качения, содержащее опорное О приспособление для подшипников в виде цилиндрического стакана, имеющего осе- . вой канал для подачи моющей жидкости, . при этом в стенках цилиндрического стакана выполнены тангенциально к наружной поверхности каналы для подвода моющей жидкости к детали. Однако это устройство . а также не обеспечивает качественную очистку поверхности от всего спектра имеющейся гранулометрии загрязнений, а также не позволяет одновременно промывать внутреннюю и наружную поверхности полых иэделий. При использовании данного устройства практически не удаляются засохшие, закоксовавшиеся или эаполимеризовавшиеся

1796284 макрозагрязнения величиной более 200 мкм, имеющие большие силы адгеэионного сцепления с поверхностью детали. При использовании известных устройств также практически не удаляются частоты микроэагряэнений соизмеримые с неровностями шероховатости поверхности, т.е. менее 1520 мкм.

Известно, что с целью интенсификации и более качественного удаления крупных загрязнений прочно закрепленных на обрабатываемых поверхностях, в промывочных устройствах дополнительно используются щетки, лопатки и другие интенсификаторы механического воздействия.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для промывки изделий, которое с целью интенсификации и повышения качества промывки дополнительно содер>кит щетки, установленные перед соплами.

Недостатком известного устройства является его ограниченные технологические возможности, а также недостаточное качество промывки внутренних поверхностей полых изделий, В связи с этим известное устройство невозможно использовать при промывке полых изделий — типа колец. Используемая в известном устройстве сопельная струйная промывка не обеспечивает объективных углов направления действия струй, а также в данном устройстве невозможна прерывистая струйная подача моечного раствора на различные участки обрабатываемой поверхности, весьма интенсифицирующая процесс, Все это не позволяет производить с использованием известного устройства эффективную промывку деталей типа колец подшипников, имеющих трудноудаляемые загрязнения абразивного шлама с широким диапазоном размеров отдельных частиц, Необходимо иметь ввиду, что особенностью полидисперсного состава большей части загрязнений подшипниковых деталей является наличие в них трудноудаляемых соединений типа засохших или заполимериэованных пленок масел, остатков СОЖ с абразивными пастами, образованных при суперфинишировании. Абразивной составляющей паст являются микропорошки размером 3-10 мкм. При этом размер абразивных загрязнений значительно меньше или соизмерим с неровностями шероховатости обрабатываемой поверхности (Ra

=0 2-1,2 мкм, Rz=3-10 мкм, Я ах= 15-35мкм).

Как показали эксперименты, известными устройствами струйной промывки, создающими только нормально направленный к обрабатываемой поверхности непрерывный стационарный поток промывочной жидкости, практически невозможно оторвать и удалить микрочастицы загрязнений "эакоксовавшиеся" или образовавшиеся продукты полимеризации компонентов масел, СОЖ и доводочного шлама и адсорбированные металлом детали, расположенные, как правило, во впадинах неровностей шероховатости.

Это объясняется тем, что нормально направ10 ленный поток жидкости, прижимая микрочастицу к детали; не позволяет вырвать ее со дна неровностей, размеры которых превышают размеры загрязнений, Известно, что при воздействии нормального жидкостного пото15 ка на границе очищаемой поверхности и жидкости образуется значительной толщины область демпфирования — зона нормального отражения потока. В указанной зоне гасится большая часть скорости и энергии потока. В этих условиях значительно возрастает толщина пленки пограничного слоя жидкости, превышая многократно размеры микрочастиц загрязнений. Это практически не позволяет обеспечивать вырывание микрозагрязнений иэ пленок и углублений шероховатости. Как показали эксперименты, в условиях создания нормального волнового потока или струйного душирующего воздействия жидкости, минимальные размеры (4r)

30 гарантировано удаляемых частиц загрязнений должны превышать максимальные микронеровности обрабатываемой поверхности (Rmax) не менее чем в три раза. Очевидно, что обеспечиваемое с использованием известных устройств промывки качество очистки не может удовлетворить требования технических условий при изготовлении точных и

oTB8TcTB8HHblx деталей машиностроения и приборостроения, в том числе при иэготов40 лении подшипников.

Надо отметить, что используемые дополнительно для повышения качества очистки при промывке жидкостным агентом различные способы механического воздействия, такие как воздействие щеток, скребков и др. по разным причинам оказываются малоэффективными, Как показала практика, применения щеток и других механических интенсификаторов для их привода требуются специальные, достаточно сложные приводы, что стесняет рабочую зону обработки, увеличивает энер-. гоемкость, усложняет и удорожает конструкцию машины и затрудняет ее использование в производстве. С другой стороны отсутствие специального установленного оптимального сочетания механического воздействия щеток и гидравлического воздействия жидкости при промывке обус1796284

55 ловливает низкую производительность и качество известных устройств.

Практически безрезультатно использование известных устройств промывки со щетками деталей основную массу техноло-. гических загрязнений которых составляют абразивные микрочастицы соизмеримые с неровностями шероховатости очищаемой поверхности. Эксперименты показывают что при промывке со щетками эффективно удаляются загрязнения размером в 3-5 раз большим максимальной неровности шероховатости (Rmax) обрабатываемой поверхности, т.е. dr ) 3-5 Rrnax

Необходимо отметить, что асе известные устройства практически невозможно испольэовать при одновременной промывке наружной и внутренней поверхности полых деталей типа колец.

Целью изобретения является расширение технологических воэможностей, повышение качества и интенсификации процесса промывки, в частности, полых изделий.

Указанная цель достигается тем. что устройство для промывки полых иэделий содержит корпус с выполненными в нем каналами для подвода моющей жидкости через сопла и закрепленные перед ними щетки, При этом корпус в виде перевернутого стакана имеет дополнительно сердцевину в виде цилиндра, междустенками которыхобразуется кольцевая полость, воспроизводящая по форме и размерам иэделие с зазорами для его размещения. Каналы, подводящие жидкостной очищающий агент одновременно к наружной и внутренней поверхностям детали, размещены внутри корпуса и сердцевины.

Сопла на корпусе и сердцевине устройства выполнены вертикальными колонками по всей высоте кольцевой полости в виде многоярусных отверстий, направленных тангенциально к поверхности кольцевой полости и под острым углом к вертикальной оси корпуса.

Сопла и щетки на корпусе и сердцевине расположены симметрично напротив друг друга в сторону кольцевой полости, при этом по периметру кольцевой полости вертикальные колонки щеток расположены посередине между вертикальными ярусами сопел.

Корпус установлен на несущем и подводящем жидкость штоке с возможностью вращения через упорный подшипник.

Особенность механизма воздействия реализуемого в данной конструкции заключается а режимной взаимосвязи сил, углов и цикличности ударного воздействия жидкостного потока и щеток на обрабатыаае20

50 мую поверхность, При этом обеспечивается создание минимальных толщин и возможна прерывистость пограничного слоя жидкости, что облегчает разрыв его сплошности, разрушение пленок при реализации максимальных подъемных сил, отрывающих, выталкивающих и уносящих из пограничного слоя с циклически воздействующим жидкостным потоком и щетками адсорбированными на поверхности деталей частицы загрязнений, Реализация в устройстве описанного механизма сочетаний названных условий, обусловливает появление новых, нигде ранее не использованных условий, обусловливает появление новых, нигде ранее не использовавшихся свойств, а не вытекающих с очевидностью функций. Таким образом достигается сверхсуммарный эффект, На фиг. 1 представлен разрез корпуса устройства для сушки изделий в верхнем положении при опускании на промываемое изделие, Основу конструкции устройства составляют корпус 2 и сердцевина 6 с имеющимися внутри них каналами 3, 7, 11 для подачи моющего раствора. Устройство имеет воэможность к вертикальному перемещению, обеспечиваемому цилиндром 9 и вращению относительно вертикальной оси на несущем штоке 10 через упорный подшипник 8, Корпус и сердцевина устройства образуют внутреннюю рабочую полость 14, куда заходит изделие в процессе его промывки, Внутри этой полости по всей высоте на корпусе и сердцевине навстречу друг другу расположены многоярусными вертикальными колонками сопла 4, 12 и вертикальные колонки щеток 5, 13. На фиг. 2 представлен разрез устройства а горизонтальной плоскости. Из рисунка видно, что сопла а корпусе и сердцевине имеют тангенциальное направление к поверхностям рабочей полости и расположены парными колонками напротив друг друга на этих поверхностях.

Колонки щеток 5, 13 расположены посередине между колонками сопел 4, 12 по периметру поверхности рабочей полости, Поскольку из парных сопел корпуса и сердцевины жидкость подается на наружную и внутреннюю поверх ость изделия тангенциально и в одном направлении по сечению, то на корпус устройства передается значительный реактивный крутящий момент, раскручивающий все устройство.

Нежелательное быстрое и легкое вращение корпуса предотвращается за счет регулируемой жесткости механического контакта одновременно с наружной и внутренней поверхностью детали попарно напротив

1796284

25

50 друг друга расположенных на корпусе и сердцевине щеток с регулируемой длиной выхода ворса в сторону рабочей зоны.

Высокое качество очистки всего диапазона размеров частиц загрязнений достигаемое при использовании заявляемого устройства, объясняется реализацией нового сверхсуммарного эффекта, который за ключается в следующем.

Помимо эффективного использования известного совмещения струйной промывки с механическим воздействием щеток в данном устройстве дополнительно реализуются воздействие прерывистого потока струй жидкости, направленных под острым углом по вертикальной оси к поверхности обрабатываемых изделий с последовательным прерывистым механическим воздействием щеток.

Известно, что одним из Основных факторов, определяющих качество очистки и обуславливаемых характером механизма отрыва и удаления загрязнений, является соотношение толщины пограничного слоя и величины удаляемых микрочастиц. В этой связи использование прерывистых потоков жидкости с последующим воздействием:щеток по поверхности создает предпосылки для уменьшения и разрыва пограничного слоя, отрыва и выноса обрабатываемой поверхности загрязнений всех размеров, в том числе соизмеримых с величиной пограничного Слоя, Учитывая, что сила адгезии микрочастицы к поверхности при наличии жидкой фазы существенно меньше, чем.на воздухе, отрыв и вынос частиц с поверхности вместе с жидкой фазой достигается при выполнении условия (Зимон А,Д..Адгеэия пыли и порошков. — M: Химия, 1967); Wx > Fan + G— Wy — И4 р, где Гад, — сила адгезии микрочастицы к поверхности детали; G.— сила тяжести частицы; Wy — подъемная сила, выталкивающая частицу из потока жидкости; Wgyp. — сила дополнительного механического воздействия на частицу — в нашем случае воздействие щеток, Отрыв и вынос частицы загрязнений с поверхности вместе с жидкой фазой практически достигается при превышении подъемной силы напора потока определяющейся его скоростью над силами адгезии, которые связаны с толщиной пленки пограничного слоя. Известно(Ю.Ф.Козлов, О.М.Кузнецов, А,Ф.Тельнов "Очистка изделий в машиностроении", — M.: Машиностроение, 1982 г.), что при косом прерывистом потоке подъемная сила, вырывающая частицу, може практически на порядок увеличиться за счет двух факторов, Первый — это наличие тангенциальной составляющей (F г ) силы, которая является определяющей в механизме отрыва частиц микрозагрязнений со дна неровностей шероховатости поверхности. Второй уменьшение толщины пограничного слоя и как следствие ослабление сил адгезии. В нашем случае при использовании устройства заявляемой конструкции действует эффективная дополнительная сила отрыва частиц загрязнений — это сила механического воздействия щеток. При этом реализуемое s устройстве последовательное циклическое воздействие: ударный импульс жидкости — выдержка — ударный импульс щеток — выдержка — вновь ударный импульс жидкости — показало весьма эффективное очищающее воздействие многократно превышающее по качеству очистки известные устройства. Итак, при косом циклическом соударении жидкости и щеток; устраняя демпфирующую "мертвую зону " жидкостного слоя на обрабатываемой поверхности, создавая тангенциальную составляющую силу отрыва частиц загрязнений, уменьшая силы адгезии в пограничном слое, создавая предпосылки к уменьшению и разрыву пленок пограничного слоя и реализуя при этом наиболее эффективное последовательное воздействие жидкости и щеток — заявляемая конструкция устройства промывки полых деталей позволяет получить сверхсуммарный эффект. Сказанное полностью подтверждается экспериментальными данными гранулометрического состава анализов загрязнений до и после промывки, полученными с использованием фотометрического анализатора механических примесей ФС151, Из представленных в. таблице данных видно, что применение промывочных устройств известных конструкций позволяет качественно очищать поверхности изделий от загрязнений не менее 30 мкм, при этом большая часть загрязнений всего спектра размеров остается в трудноудаляемых местах типа канавок, пазов, галтелей и др.

Предлагаемое устройство эффективно очищает шероховатые сложнопрофильные поверхности от загрязнений всех реально имеющихся размеров, включая частицы 510 мкм.

Как видно из данных таблицы, качество промывки с использованием устройства заявляемой конструкции обеспечивается на уровне имеющейся при промывке в специальных ультразвуковых ваннах. Достигаемое качество промывки с использованием устройства заявляемой конструкции обеспечивает требуемое техническими условиями качествО промывки таких ответственных

1796284 для образования рабочей кольцевой полости между ними, причем сопла и щетки расположены на внутренних стенках кольцевой полости.

Степень загрязнения поверхности площадью О,5 дмР с учетом грамулометрической дисперсности до и после трех видов промывки: с использованием сплошньго потока душирующей.промывки при одновременном воздействии щеток; с использованием предлагаемого устройства; промывка в стандартной ультразвуковой ванне . Продолжительность промывки во всех случаях - 2 мин . изделий, работающих в условиях трения, какими являются подшипники качения для спецтехники, приборостроения, видеотехники и т.д.

Необходимо отметить, что достижение 5 высокого качества и производительности промывки обеспечивается исключительно за счет предложенного конструктивного решения, включающего специальную форму устройства и использования для привода 10 щеток реактивной энергии струи. В связи с этим предложенное решение характеризуется простотой конструкции, малой металло- и энергоемкостью„

Предлагаемая конструкция устройства для промывки полых изделий, конкретизиФормула изобретения

1. Устройство для промывки полых изделий, содержащее подводящий патрубок, установленный на нем с возможностью вращения перфорированный коллектор, . имеющий расположенные рядами вдоль его образующей реактивные сопла для вращения коллектора относительно оси патрубка и щетки, причем ряды сопел и щеток чередуются, отличающееся тем,что,сцелью расширения технологических возможно стей, коллектор выполнен стаканообразным с двойными стенками по его образующей руя условия проведения процесса очистки прерывистым жидкостным потоком, направленным тангенциально и под острым углом к обрабатываемой поверхности, привела к выявлению качественно новых свойств, а именно к гарантированной эффективной очистке деталей от всех видов трудноудаляемых частиц загрязнений всего реально имеющегося размерного спектра на деталях машиностроения, в том числе от трудноудаляемых микрочастиц загрязнений, соизмеримых с параметрами шероховатости обрабатываемой поверхности (dr < . Rmsx Rs бг K Rz), что обеспечило расширение возможности применения данных устройств.

2. Устройство по и. 1, о тл и ч а ю щ е ес я тем. что сопла наклонены под острым уггом к центру кольцевой полости в направлении к открытому торцу коллектора.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что сопла и соответственно щетки расположены на стенках полости друг напротив друга.

1796284 юг. 7

Составитель Н.Архипенко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Обручар

Редактор Т. Куркова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 613 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскав наб.. 4/5