Сопло для пескоструйного аппарата — особенности выбора и изготовления

Пескоструйный аппарат применяется для обработки, очистки от загрязнений и шлифовки изделий из металла, дерева, бетона. Конструкция данного устройства не сложна, но обязательно включает несколько основных узлов.

Сопло для пескоструя – это полая трубка с резьбой, предназначена для подачи абразивной смеси на загрязненную поверхность. При желании можно сделать сопло своими руками, хотя самые качественные насадки удастся приобрести только в готовом виде.

Конструкция и характеристики

Назначение сопла — увеличение скорости потока воздуха с песком и формирование пятна обработки. Прямолинейная насадка имеет основные элементы:

корпус;
резьба для крепления к соплодержателю;
конфузор;
диффузор.

Корпус предохраняет человека от травм в случае разрушения внутреннего сопла. Оно быстро стирается проходящими через него абразивными частицами. Одновременно на задней части его располагается резьба для накидной гайки или хомута, которым он крепится к рукоятке — соплодержателю.

Конфузор представляет собой длинное коническое отверстие во вставке, регулирующее скорость подаваемой смеси. Имеет стандартные отверстия диаметром 6–16 мм, с шагом 2 мм. Выбор его зависит от производительности установки.

Диффузор конический, короткий, расширяется под углом 7–15⁰. Благодаря ему устраняются завихрения, песок равномерно распределяется по рабочему пятну. Выходное отверстие насадки может быть круглым и продолговатым, в зависимости от размера обрабатываемой детали и ее формы.

Между конфузором и диффузором располагается участок с равномерным сечением. Пройдя по сужающемуся конусу насадки, воздух и песок образуют равномерную по составу смесь.

Сопло Вентури

Сложное по конструкции высокопроизводительное сопло Вентури имеет внутренний диаметр со ступенчатым переменным сечением, состоящим из ряда цилиндров. Диаметр отверстия на входе почти в 2 раза больше выходного. Это изменяет параметры сопла, и увеличивает скорость потока при работе в одном режиме. Например, из классического сопла воздушно-песочная смесь выходит примерно 320–350 км/час. При установке насадки Benturi, скорость выходящего потока увеличивается до 700 км/час.

Сопло имеет сложную конструкцию. В дополнение к стандартным элементам, наконечник защищает противоударная резиновая оболочка. Под ней алюминиевая втулка для прочности. Вставка из прочного и устойчивого к стиранию вольфрам-карбидного сплава.

Сопло конструкции Вентури невозможно сделать самостоятельно. Внутри него сечение изменяется ступенчато. Каждый переход имеет выступ. Его целостность зависит от правильно подобранного радиуса, который рассчитывается в зависимости от разницы диаметров перехода. Закругление выполняется с точностью до 0,005 мм. Сопла типа Benturi изготавливаются по современным технологиям на оборудовании, управляемом компьютером.

Работа пескоструем с соплом Вентури
Это интересно: Вальцовочный станок: виды, изготовление своими руками

Принципы эксплуатации

Сопло для пескоструя крепится к держателю — концу шланга, накидной гайкой или хомутом. Поток воздуха, проходя через емкость с песком, захватывает его и по шлангу подает на сопло. Проходя через насадку, смесь выравнивается в своем составе, увеличивает скорость. Выходя из диффузора, частички песка с большой скоростью ударяются о поверхность детали, выбивая частицы грязи и старой отделки.

При установке китайских сопел надо обращать внимание на диаметр и способ крепления. На них в основном стоят хомуты. Подходят они в основном к оборудованию, изготовленному в Поднебесной. На аппараты других производителей сопло устанавливается через переходник.

Самодельное устройство недолговечно. Его можно использовать при давлении менее 6 Атм. Делаются вставки керамические из свеч, высверливанием электрода. Чугунные и стальные сверлятся. Поверхность отверстия шероховатая, тормозит песок и одновременно быстро изнашивается.

В пескоструйном оборудовании кроме песка используются и другие абразивные элементы: толченое стекло, металлические шарики, керамика.

Сделанная самостоятельно насадка не будет служить долго. Оно выручит во время ремонта собственного автомобиля или реставрации мебели.

Преимущества и недостатки

Пескоструйное оборудование позволяет быстро очистить поверхность от различных загрязнений и устаревшей отделки:

грязь;
масло;
окалина;
жир;
краска;
грунтовка;
шпатлевка.

На подготовку детали к дальнейшей обработке и покраске времени уходит в несколько раз меньше, чем с применением моющих веществ и растворителей.

Песок легко приобрести. При постоянной работе он может использоваться несколько раз. Его необходимо просеивать и прокаливать.

Поток воздуха с песком и другими абразивами проникает в узкие щели и небольшие отверстия. Скорость очистки не зависит от сложности конструкции.

Пескоструйные аппараты имеют простую конструкцию. Достаточно соединить шлангами компрессор и емкость с песком.

К недостаткам относится работа оборудования под большим давлением. При прорыве шланга или попадании в рабочую зону, человек может получить серьезную травму.

Насадки быстро изнашиваются. Металлического сопла из стойкой к стиранию стали хватает на 1 – 2 часа работы.

Как выбрать для пистолета?

Во время выбора нужно понимать, что наиболее дешевые детали являются самыми недолговечными. В итоге замена таких сопел обойдется дороже, чем сразу купить качественное. В особенности это касается тех случаев, когда требуется обрабатывать большие объемы.

Тип каналов

Самая простая конструкция — сопло, которое имеет цилиндрическое отверстие с одинаковым диаметром по всей длине. Чтобы повысить аэродинамические характеристики, часто на данных элементах делаются 2 конических участка:

Входной конфузор. Он повышает силу потока входящей песчано-воздушной смеси.
Выходной диффузор. Благодаря ему увеличивается площадь обрабатываемой поверхности. При этом энергия потока снижается.

Самыми эффективными соплами являются те, что имеют профиль Вентури. В них отверстие имеет 3 связанных участка с разной геометрией. У каждого из них есть свои функции:

На входе есть конфузорное расширение с углом до 20 градусов (это меньше, чем у обычного сопла).
Цилиндрическая часть. Длина составляет около 15%.
Диффузорная часть с углом до 15 градусов. Длина зависит от размеров самого сопла.

Чтобы уменьшить сопротивление, переходы между отдельными частями выполнены с радиусным закруглением.

Также существуют и другие типы:

Двойное Вентури. Добавляет атмосферный воздух в поток. Входное отверстие зачастую имеет большее сечение, чем в стандартных Вентури. Двойное позволяет увеличить площадь обрабатываемой поверхности. Такое сопло используется на больших плоскостях.
Канал Вентури с широким выходным отверстием. Отпечаток струи с максимальной силой шире, чем у простых Вентури. Но такие сопла используются редко.
Вентури с квадратным сечением. Такие сопла являются наиболее производительными, но они применяются редко, так как стоят довольно дорого из-за сложности в изготовлении.

Материал внутренней износостойкой вставки

Для бытовых целей подойдут сопла из керамики или чугуна. Но следует понимать, что они быстро изнашиваются, из-за чего увеличивается расход абразивного материала. Для выполнения больших работ такие элементы не рекомендуется использовать. Сопла из карбида вольфрама и карбида бора обладают очень высоким сроком службы. Также их можно применять практически с любым абразивом. Исключением является окись алюминия и карборунд.

Конструкция защитной оболочки и качество сборки

Оболочка необходима для фиксации износостойкой втулки. Именно она защищает сопло от ударов. Оболочки бывают таких видов:

Полиуретановая. Легкая и стойкая к воздействию абразивов, но из-за недостаточной жесткости она быстро изнашивается.
Металлическая. Обычно изготавливается из стали или алюминия. Надежно закрепляет втулку, но у нее низкая стойкость к действию абразивных материалов.
Комбинированная. Используется полиуретан и алюминий. Это наиболее долговечная оболочка.

Качество сборки также имеет большое значение. Существуют сопла, где резьбовая часть запрессована в тело. Зачастую они быстро портятся. Если создать давление в 8 бар, то такая деталь вовсе может стать причиной травмы или поломки аппарата. Необходимо, чтобы сопло вытачивалось из цельной заготовки.

Особенности

Пескоструйный аппарат – давно и успешно применяемый прибор, который используется для очистки поверхности от загрязнений. Его основное назначение – создание мощной подачи абразивной смеси. Самый простой соплодержатель можно изготовить своими руками в домашних условиях, но современные конструкции не только формируют факел (направленную струю из воздуха и песка), но и подготавливают ее, экономно расходуют, придают необходимые для конкретной поверхности характеристики.

Применять такие аппараты можно в самых различных ситуациях – от чистки стен домов до удаления ржавчины с металлической плоскости, и даже для выполнения гравировки на стеклянной поверхности. Отсюда и многообразие моделей, простых, но изготовленных в разных размерах. Необходимость работы с определенным материалом, создания должного напора диктует требования к габаритам аппарата и составным элементам. Один из них – сопло для пескоструя.

Важность этой детали сложно переоценить, поскольку именно она увеличивает скорость потока смеси из агрегата, формирует факел. Она подбирается по целевому назначению и рабочим характеристикам, а также соплодержателю, который иногда мастерами причисляется к составным частям функционального раструба.

Несмотря на схожесть конструкции (состоит из корпуса, резьбы для надежного крепления, конфузора и диффузора), разделяется на разные виды по:

материалу корпуса (от этого зависит его прочность и длительность эксплуатации) и способу фиксации к рукоятке – гайке или хомуту;
диаметру отверстий в конфузоре (выбирается по показателю производительности пескоструя);
углу расширения диффузора;
форме выходного отверстия (круглое или овальное, определяемое формой и размерами очищаемого предмета).

Отдельно от простого модельного ряда стоит сопло Вентури. Его невозможно сделать в домашних условиях, поскольку это не позволит сделать ступенчатое изменение сечения.

Важное отличие, заслуживающее пристального внимания при выборе, – материал изготовления. Зная некоторые особенности, можно выбрать подходящее для достижения цели сопло, которое прослужит более длительное время.

Конструктивные особенности сопла для пескоструйного аппарата

Основными параметрами сопла, устанавливаемого на пескоструйный аппарат, являются:

диаметр и тип отверстия;
длина;
материал изготовления.

Абразивоструйные сопла различных конфигураций

Диаметр отверстия в сопле, которое фиксируется на пескоструйном аппарате посредством специального соплодержателя, выбирается в зависимости от того, какой производительностью должно обладать устройство. Производительность любого пескоструйного аппарата – как серийного, так и сделанного своими руками – зависит от мощности струи или объема воздуха, который в состоянии пропускать сопло в единицу времени.

Мощность струи, которую формирует сопло, прямо пропорциональна объему воздуха, который проходит через него в единицу времени. Соответственно, чтобы увеличить мощность пескоструйного аппарата, необходимо сделать в его сопле отверстие большего диаметра. Например, можно оценить мощность сопел, отверстия в которых имеют разные диаметры. Если сопло, диаметр которого соответствует 6 мм (1/4 дюйма), имеет мощность, равную 100%, то изделия с отверстиями больших диаметров будут отличаться следующей величиной данного параметра:

8 мм (5/16 дюйма) – 157%;
9,5 мм (3/8 дюйма) – 220%;
11 мм (7/16 дюйма) – 320%;
12,5 мм (1/2 дюйма) – 400%.

Чтобы еще лучше ориентироваться в мощности сопла с тем или иным диаметром внутреннего отверстия, можно принять во внимание, что изделия, диаметр в которых составляет 6 мм (1/4 дюйма), способны обеспечить среднюю мощность струи, равную 30 м3/час.

Таблица позволяет примерно оценить влияние диаметра сопла и давления воздуха на производительность и расход абразива

Если вы не собираетесь изготавливать сопло для аппарата пескоструйной обработки своими руками, то следует иметь в виду, что изделия, выпускаемые серийно, имеют стандартные диаметры отверстий, равные 6, 8, 10 и 12 мм.

На выбор такого параметра сопла, как его длина, оказывает влияние степень загрязненности очищаемой поверхности. Для пескоструйной обработки поверхностей, которые имеют незначительные загрязнения, выбираются более короткие сопла (7–8 см). Если же необходимо обработать поверхность, на которой имеются сложные загрязнения, длина сопла должна быть значительной (до 23 см). Более короткие сопла, устанавливаемые в стандартный соплодержатель, используются и в тех случаях, когда обработке требуется подвергнуть труднодоступные места.

Сопла, диаметр которых не изменяется по всей их длине, позволяют обеспечить скорость выхода абразивного материала 320 км/час, при этом давление смеси из воздуха и абразива, поступающей из такого сопла, составляет 6 атм. Сопла с каналом «Вентури» формируют струю абразивной смеси, скорость движения которой может доходить до 720 км/час. Понятно, что сопла с внутренними отверстиями такого типа повышают эффективность пескоструйной обработки.

Очевидно, что площадь потока у сопла типа VENTURI значительно больше, чем у обычного прямолинейного

Использование сопел с внутренними отверстиями, выполненными по типу «Вентури», позволяет предприятиям и специализированным компаниям не только увеличить производительность своего труда, но и значительно повысить качество выполняемой обработки. Что важно, применение изделий с такими каналами не требует приобретения специальных абразивов и не приводит к увеличению расхода сжатого воздуха.

Если сопла с отверстиями обычного типа для пескоструйных аппаратов можно сделать своими руками (хотя это и сложно), то изделия с каналом «Вентури» качественно изготовить в домашних условиях, не располагая специальным оборудованием, практически невозможно.

Устройство сопла пескоструйного с каналом Вентури: d — внутренний диаметр; D — заходной диаметр; Т — присоединительная резьба; L — длина сопла

Для изготовления сопел, в том числе и своими руками, могут быть использованы различные материалы, от выбора которых зависит долговечность изделия. Так, в зависимости от материала изготовления сопла для аппаратов пескоструйной обработки обладают следующей долговечностью:

керамические изделия, которые в домашних условиях делают из обычных свечей зажигания, – 1–2 часа;
сопла из чугуна – 6–8 часов;
изделия, для производства которых был использован карбид вольфрама, – 300 часов;
сопла, изготовленные из карбида бора, – 750–1000 часов.

Если в качестве абразивного материала в пескоструйном аппарате используется не песок, а стальная дробь, то долговечность сопел любого типа увеличивается в 2–2,5 раза.

Производители

Специалисты рекомендуют сопла следующих фирм:

Contracor — Россия;
CLEMCO — Германия;
ВМЗ — Великолукский механический завод.

Немецкие изделия известны своей надежной работой, долгим сроком службы. Наилучшими считаются сопла фирмы CLEMCO. Компания производит в основном керамические и карбид вольфрамовые вставки.

Не уступают им по качеству насадки для пескоструйки Российской фирмы Contracor. Основная продукция из карбида бора, имеются вольфрамовые и керамические вставки.

На ВМЗ изготавливают обычные сопла с бюджетной стоимостью. Любители могут приобрести разнообразные насадки — металлические, керамические и чугунные для разового ремонта.

Сущность пескоструйной обработки

Пескоструйная обработка предполагает воздействие на различные поверхности абразивным материалом. В качестве последнего используются песок, дробь, карбид кремния, мелкие шарики из стекла и т.д.

Пескоструйная обработка – это механическое воздействие на поверхность мелких твердых частиц

Перед началом обработки абразив помещают в герметичный бункер. По основному шлангу аппарата под большим давлением подается воздух, поступающий от отдельного компрессора. Проходя мимо отверстия заборного рукава, поток воздуха создает в нем вакуум, что и способствует всасыванию в основной шланг абразива. Уже смешанный с абразивом воздух поступает к пистолету, основным элементом которого является сопло пескоструйное, через которое абразивная смесь подается на обрабатываемую поверхность.

Схема участка пескоструйной обработки

Как уже говорилось выше, для выполнения пескоструйной обработки могут использоваться различные типы абразивных материалов. Выбор здесь зависит от типа поверхности, которую необходимо очистить. Так, обработка с использованием песка эффективна в тех случаях, когда необходимо удалить слой старой краски с бетонной поверхности, очистить кирпичные стены от остатков цемента, подготовить металлические детали к дальнейшей покраске. Такие абразивы, как пластик или пшеничный крахмал, успешно применяют в судостроительной, автомобильной и авиастроительной отраслях, с их помощью эффективно удаляют старые покрытия с композиционных материалов.

Это интересно: Обратный клапан для воды: принцип действия, конструкция и разновидности

Правильный выбор сопла: параметры компрессорной установки

Важным фактором для получения высокой производительности процесса очистки является точный подбор требуемого диаметра сопла под используемый компрессор.

Для этого определяются следующие параметры:

давление используемого компрессора (bar);
общая производительность компрессорной установки (м3/мин).

Достаточно часто технические показатели не могут быть достигнуты из-за износа внутренней винтовой пары используемого компрессорного оборудования. В соответствии с параметрами компрессор должен обеспечивать примерно на 50% больше определенного объема потока воздуха, чем необходимо новому используемому соплу.

Благодаря существующему запасу производительности сохраняется высокая эффективность производимой очистки при произошедшем частичном износе установленного сопла. Для предотвращения этого явления замена элемента выполняется при росте диаметра примерно на 30%, причем, несмотря на достаточную толщину стенок ставок.

К примеру, рост диаметра рабочего сопла с показателя 8 до 11 мм оказывает значительное влияние на производительность выполняемой очистки. При этом горловина входа конструкции должна быть такой же, как внутренний диаметр шланга, через который подаётся абразив и поток воздуха. При неправильной комбинации параметров появляются точки износа, падает давление и внутри возникает сильная турбулентность.

Обзор видов

Типы функционального приспособления могут подразделяются на:

напорные (предназначены для большой площади, которую нужно обработать);

инжекторные (идеальные для работ непромышленного масштаба).

В свою очередь инжекторные подразделяются на:

всасывающие;

вакуумные (абразив не остается на поверхности, а всасывается вакуумом обратно);

пневматические – оптимальные для проведения работ на значительной площади.

Сопло для пескоструйного аппарата может быть:

разного диаметра (как выходное, так и в отверстиях на насадке);

круглого или овального сечения;

сделано из разных материалов – керамическое, стальное и чугунное, из карбида бора, фтора (до 1 тыс. часов работы) или вольфрама.

В описании следует непременно смотреть на производительность компрессора (это один из факторов правильного подбора наконечника).

Отдельно отстоит сопло Вентури, сложной конструкции и недешевое, но если прямоточное дает скорость подачи абразива не более 340 км, оно обеспечивает показатель почти в два раза больше. При его создании был учтен принцип сопла Лаваля, во многих случаях решающий оптимизацию работы и регуляцию направления извергаемой струи.

Как сделать своими руками?

Мастера с фантазией и умелыми руками нередко изготавливают насадки для пескоструя самостоятельно, и в этом есть несомненный практический смысл. Покупать насадку для небольшого ржавого пятна на автомобиле или сделать ее своими руками из подручных материалов – разница только в трате денег или времени. На специальных сайтах есть немало видеороликов, на которых доморощенные умельцы с гордостью демонстрируют самодельное несложное устройство из стали или чугуна, автомобильной свечки. Они используют в качестве ресивера газовые баллоны, показывают усовершенствованные модели уже готового пистолета, который чем-то не устраивает в использовании.

Рассмотрим, как можно самостоятельно сделать насадки для пескоструя.

Для изготовления понадобятся:

обычная пластиковая бутылка, объем которой не более 1 л;
пистолет для продувки и еще один для подкачки шин;
для камеры потребуется вентиль.

Процесс изготовления показан на видео.

При наличии чертежа можно собрать даже пескоструйный аппарат, купив его составляющие по отдельности в специализированных магазинах. Однако специалисты по таким работам уверены, что у покупных изделий выше функциональность и производительность. И если речь идет о большом объеме работы, лучше приобрести заводское сопло с хорошими характеристиками – устойчивостью к удару и длительным сроком эксплуатации.

Комплектующие для самодельной пескоструйной установки

Чтобы собрать пескоструйный аппарат своими руками, как уже говорилось выше, необходимо подготовить все комплектующие такого устройства. Часть из них можно найти в своем гараже или домашней мастерской, а часть – приобрести на любом строительном рынке. Одним из немаловажных элементов пескоструйной установки является емкость, из которой абразив будет подаваться в систему. Для изготовления такой емкости подойдет старый газовый баллон, который изготовлен из качественного металла и отлично переносит даже значительные механические нагрузки (из газового баллона, к слову, можно изготовить и ресивер для компрессора, если последний им не оснащен).

Для засыпного отверстия можно приспособить крышку от старого огнетушителя

Для того чтобы наполнять емкость для абразивного материала, необходимо приварить к металлическому баллону отрезок трубы, в верхней части которой для удобства засыпки фиксируется специальная горловина, используемая в качестве воронки. Особое внимание при изготовлении пескоструйного аппарата своими силами следует уделить выбору компрессора. Качественные и надежные компрессорные установки, которые могут подойти для комплектации такого устройства, стоят достаточно дорого, поэтому при желании сэкономить на их приобретении можно изготовить компрессор своими руками, используя для этого недорогие комплектующие. В частности, для изготовления мини-компрессора, мощности которого будет вполне достаточно для выполнения пескоструйной обработки в домашних условиях, можно использовать готовые компрессорные головки от тормозного пневматического привода автомобилей марок ЗИЛ (130-157) и МАЗ. Такие головки необходимо оснастить ресивером (его можно изготовить из старого газового баллона), приводным электродвигателем, а также рамой, на которой будут крепиться все элементы конструкции.

Самодельный компрессор на базе тормозного компрессора от автомобиля ЗИЛ-130

Для оснащения самодельной пескоструйной установки, процесс сборки которой хорошо демонстрируют многочисленные видео в интернете, также потребуются: ✔ шаровые краны, которые должны отличаться высокой надежностью и долговечностью (именно поэтому лучше выбирать такие изделия у проверенных производителей); ✔ армированный резиновый шланг (не менее 14 мм в диаметре), способный выдерживать высокое давление и постоянное воздействие абразивного материала; ✔ газовый шланг, по которому будет подаваться сжатый воздух, пока еще не смешанный с абразивным материалом (диаметр такого шланга должен быть не менее 10 мм); ✔ штуцера, при помощи которых будет выполняться соединение шлангов с элементами системы, а также зажимы цангового типа; ✔ ФУМ-лента, которая нужна для того, чтобы обеспечить герметичность соединения всех элементов конструкции самодельной пескоструйной установки, работающих под высоким давлением.

Полный комплект деталей для сборки системы: от сгонов до влагоотделителя

Как сделать бюджетное сопло для пескоструя своими руками

Если сопло пескоструйной установки пришло в негодность, можно изготовить замену самостоятельно. Правда, срок непрерывной службы такого изделия будет небольшим, зато стоимость расходных материалов не ударит по бюджету. Основной для сопла может быть керамическая свеча зажигания или старый керамический резистор с внутренним диаметром 2–4 мм.

Порядок работы с резистором таков:

шляпки, ножки оторвать кусачками или отпилить болгаркой.
взять металлический болт М14, отрезать верх, просверлить сквозное отверстие сверлом №5.
углубить отверстие сверлом №8 примерно на 1,4 см.
на прижимную гайку М14 сверху приварить широкую шайбу М5, сверлом №8 сделать изнутри конус, поджимающий будущее сопло.

Для создания насадки из свечи зажигания нужно действовать так:

при помощи плоскогубцев вытащить из свечи контактный стержень, предварительно прогрев ее газовой горелкой.
сточить завальцованную кромку корпуса свечи на станке.
выбить керамический изолятор.
точилом надрезать края гайки, снять ее.
алмазным кругом срезать часть керамического изолятора, где расположен центральный электрод.
присоединить к стержню купленный или заранее выточенный из болта переходник с прижимной гайкой.

В продаже есть разнообразные сопла для пескоструев, причем срок службы и производительность самых современных изделий будет в разы выше, чем у самодельных. При регулярном применении пескоструя имеет смысл приобрести качественную деталь в готовом виде, а для разовой работы при наличии необходимого оборудования и навыков можно сделать сопло самому.