Устройство для термокинетического напыления покрытий Советский патент 1987 года по МПК B05B7/20 

Изобретение относится к напылению металлизационных защитно-декоративных покрытий на различные твердые материалы, особенно на бетон.

Цель изобретения - повьипение плотности и адгезии покрытий, увеличение ресурса деталей и повьшзение надежности запуска устройства.

На чертеже изображено предлагае- мое устройство, продольный разрез.

Устройство содержит кожух 1 с трубопроводами 2 и 3 для подачи соответственно окислителя и горючего, Канал 4 в трубопроводе 3 расположен соосно и с зазором отверстию 5 в распределительной головке 6, по центральной оси которой пропущен материальный трубопровод 7 с зазором 8.

8кожухе 1 расположена жаровая труба

9с радиальными отверстиями 10, соединенная одним концом со сверхзвуковым соплом 11, имеющим горловину 12, а вторым - с форкамерой 13 через за- вихритель 14. Регенеративная труба 1 расположена коаксиально жаровой трубе 9 и материальному трубопроводу 7, При этом регенеративная труба 15 размещена с зазором 16 между кожухом 1

и жаровой трубой 9, а материальный трубопровод 7 заходит в жаровую трубу 9. С кожухом 1 посредством резьбы 17 соединен насадок 18 с торообраз- ными кольцевыми камерами 19 для горюОдна порция бензина заливается жаровую трубу 9, а вторая - в торо разные кольцевые камеры 19. Первон чально бензин воспламеняется через радиальные отверстия 20 в торообра ных кольцевых камерах 19, а затем жаровой трубе 9. Разогрев наконечн ка и насадка 18 тем вьше, чем с

чего , между которыми равномерно рас- 35 «г

„ больщеи поверхностью контактирует положены радиальные отверстия 20 для

сообщения кольцевого зазора 21 с атмосферой. Насадок 18 своим фланцем 22 прижимает к соплу 1 1 втулку 23.j к которой посредством резьбы 24 присое- 40 диняется удлинитель 25. Между втул- кой 23 и удлинителем 25 установлен набор регулировочных колец 26,, играющих роль уплотнителя стыка за счет более высокого коэффициента линейно- 45 го расширения, чем у деталей 23 и 25. Детали 23, 25 и 26 образуют составной наконечник. Торообразные кольцевые камеры 19 и радиальные отверстия 20 выполнены в теле насадка 18 вбли- 50 зи фланца 22 для того, чтобы эжекти руемый через радиальные отверстия 20 воздух охлаждал всю поверхность составного наконечника. Внутренняя поверхность насадка 18 выполнена с ко- ническим участком с переходом в цилиндрический участок для образования сужающегося и цилиндрического участков кольцевого зазора 21,

пламя, появляющееся при горении бе зина в торообразных камерах 19. По ледние являются как бы полузакрыты и поэтому более эффективны, чем на пример р цилиндриче ские.

После прогрева деталей подается горючее (керосин) и сжатый воздух по трубопроводам 3 и 2. Горючее, р пьтяясь в завихрителе 14, проходит вместе с потоком воздуха вдоль жар вой трубы 9j испаряется в ней и по падает во внутренний объем жаровой трубы 9 - зону горения. Образовавшаяся после горения топлива газбво душная смесь истекает через сверхзвуковое сопло 11 3 виде сверхзвук вой высокотемпературной струи.

После выхода на рабочий режим п материальному трубопроводу 7 сжаты воздухом подают напыляемые частицы в виде порошка, который нагреваетс и ускоряется струей в основном пос выхода из сверхзвукового сопла 11.

Площадь кольцевого зазора 21 между насадком 8 и наконечником в 3,0- 3,5 раза меньше суммарной площади радиальных отверстий 20 в насадке 18, которая составляет 6,0-8,0 площади горловины 12 сверхзвукового сопла 11 что обеспечивает необходимый уровень охлаждения наконечника потоком атмосферного воздуха.

Наконечник выполнен составным с целью регулирования его длины для создания оптимальных условий напыления покрытия в зависимости от физических свойств напыляемого и покрываемого материалов и условий теплообмена между высокотемпературной струей и покрываемой конструкцией, при этом максимальная длина его составляет 5,5-6,5 диаметра горловины 12 сверхзвукового сопла 11. Длина насадка 18 выполнена больше максимальной длит.1 наконечника на 4,0-5,0 диаметра горловины 12 сверхзвукового сопла 11.

Устройство работает следующим образом.

Одна порция бензина заливается в жаровую трубу 9, а вторая - в торооб разные кольцевые камеры 19. Первоначально бензин воспламеняется через радиальные отверстия 20 в торообраз- ных кольцевых камерах 19, а затем в жаровой трубе 9. Разогрев наконечника и насадка 18 тем вьше, чем с

«г

больщеи поверхностью контактирует

пламя, появляющееся при горении бензина в торообразных камерах 19. Последние являются как бы полузакрытыми и поэтому более эффективны, чем например р цилиндриче ские.

После прогрева деталей подается горючее (керосин) и сжатый воздух по трубопроводам 3 и 2. Горючее, рас- пьтяясь в завихрителе 14, проходит вместе с потоком воздуха вдоль жаровой трубы 9j испаряется в ней и попадает во внутренний объем жаровой трубы 9 - зону горения. Образовавшаяся после горения топлива газбвоз- душная смесь истекает через сверхзвуковое сопло 11 3 виде сверхзвуковой высокотемпературной струи.

После выхода на рабочий режим по материальному трубопроводу 7 сжатым воздухом подают напыляемые частицы в виде порошка, который нагревается и ускоряется струей в основном после выхода из сверхзвукового сопла 11.

31

Соударяясь с преградой, капли жидкого металла растекаются и образуют за щитное покрытие. Составной наконечник 23, 25 и 26, защищая струю от воздействия холодного воздуха, удлиняет участок разгона напьшяемого материала и этим способствует повьше- нию эффективности напыления. Атмосферный воздух, поступая через радиальные отверстия 20 в насадке 18 (суммарная площадь которых составляет от 6,0 до 8,0 плодащи горловины 12 сверхзвукового сопла П) в кольцевой зазор 21 с площадью сечения в 3,0-3,5 раза меньшей, чем суммарная площадь радиальных отверстий 20, охлаждает детали 23 и 25 наконечника. При этом химическая энергия топлива не затрачивается на подогрев охлаждающего воздуха. Сужение поперечного сечения кольцевого зазора 21 между наконечником и насадком 18 вдоль направления движения потока необходимо для обеспечения его разгона и улучшения теплосъема с наконечника без наличия значительных сопротивлений дви- дению воздуха на поверхности насадка 18 с переходом его в цилиндрический участок на расстоянии около 60-70% длины насадка 18 (в месте наибольшего разогрева наконечника). Дальнейшее сужение площади сечения дозвукового потока воздуха нецелесообразно, так как это удлиняет контакт уже подогретого воздуха с поверхностью наконечника. Путем смещения втулки 23 по удлинителю 25 с помощью резьбы 24 и установки необходимого числа регулировочных колец 26 изменяют длину составного наконечника, добиваясь оптимального процесса напыления при переходе от одного напьшяемого материала к другому, смене материала защи- щаемой основы, изменении ее тол1Т1 1ны. При этом максимальная длина наконечника составляет от 5,5 до 6,5 диаметра горловины сопла, а длина насадка 18 превьшгает максимальную длину наконечника на 4,0-5,0 диаметра горловины сопла.

Т&ыбор оптимальных конструктивных параметров насадка и составного наконечника подтверждается опытами, результаты которых приведены в таблице (в качестве напыляемых материалов используют бронзу, цинк, алюминий).

Из таблицы видно, что оптимальные параметры конструкции соответствуют

91215-

указанным в формуле изобретения. Для исследованных легкоплавких материалов (цинк, алкминий) при выбранных оптимальных размерах наконечника и 5 насадка процесс выполнения также находится в оптимальных пределах.

Таким образом, предлагаемое устройство повьппает плотность и адгезию покрытия за счет сообщения частицам

fO напыляемого материала более высоких значений скорости и температуры, по- вьшает ресурс деталей за счет введения в конструкцию наконечника с неограниченным сроком службы в связи с

15 его интенсивным охлаждением эжектк- , руемым атмосферным воздухом. Кроме того, повьшает надежность запуска за счет дополнительного нагрева деталей устройства при горении бензина в то20 рообразных камерах насадка и повышает степень пожарной безопасности при работе с устройством, повьш1ает экономичность процесса напыления за счет сокращения потерь напыляемого мате риала в связи с обжатием струи горячим воздухом, исходящим из зазора между насадком и наконечником, а также за счет отсутствия затрат химической энергии горения топлива на по30 догрев воздуха, используемого для охлаждения, снижает уровень шума за счет- уменьшения длины открытого участка струи, истекающей из сопла, на котором происходит ее взаимодействие

35 с окружающим воздухом.

Формула изобретения

1. Устройство для термокинетичес- 40 кого напьшения покрытий, содержащее ложух с трубопроводами для подачи горючего и окислителя, жаровую трубу, соединенную со сверхз%уковым соплом, и материальный трубопровод, о т- 45 личающееся тем, что, с целью повьш1ения плотности и адгезии покрытий, увеличения ресурса деталей и повьшения надежности запуска устройства , оно снабжено наконечником и 0 насадком, причем наконечник выполнен составным из ряда элементов и установлен соосно сверхзвуковому соплу, а насадок размещен с кольцевым зазором относительно наконечника, при 5 этом.внутренняя поверхность насадка вьтолнена с коническим участком с переходом в цилиндрический участок для образования сужающегося коничес кого и цилиндрического участков коль5 2

цевого aasopaj а в насадке вьтолнентз торообразные кольцевые камеры для горючего, между которыми равномерно в зоне торца наконечника со стороны сверхзвукового сопла расположены радиальные отверстия для сообщения кольцевого зазора с атмосферой,

2. Устройство по п. 1S о т rt и- ча юще е ся тем, что площадь кольцевого зазора в 3,0-3,5 раза меньше суммарной площади радиальных отверстий в насадке, которая составляет от 0,6 до 8,0 площади горловины сверхзвукового сопла.

е суммарной иальных отнасадке к пловины сопла;

Отсутствие охлаждения наконечника

Неудовлетворительное охдаждение ввиду недостаточности объема эжек- тируемого воздуха

То же

Удовлетворительное охлаждение

То же

Неудовлетворительное охлаждение ввиду понижения скорости эжектируемого воздуха

Неудовлетворительное охлаждение ввиду малой скорости эжектируемого воздуха

3,0 . 1,0

Удовлетворительное охлаждение

156

3,Устройство по п, 1, о т л и - чающееся тем, что составной наконечник вьшолнен с возможностью регулирования его длины посредством резьбового соединения его злементов при этом максимальная длина выбрана в пределах от 5,5 до 6,7 диаметра горловины сверхзвукового сопла,

4.Устройство по п. 1, о т л и - чаю.щееся тем, что дпина насадка выбрана больше максимальной дпины наконечника на величину от 4,0 до 5,0 диаметра горловины сверхзвукового сопла.

1 1алиновь й цвет участка наконечника

Покраснение участка наконечника

То же

Изменение цвета отсутствует

То же

Появление следов окалины на внешней поверхности наконечника

Покраснение кольцевой зоны на наконечнике на расстоянии 2-3 диаметров горловины сопла от свободного торца наконечника

Покраснение отсутствует

: 1,0 : 1,0

То же

Неудовлетворительное охлаждение ввиду увеличения потерь на трение

3. Качество напьшения (адгезия МПа/плотность покрытия, г/см ) при соотношении максимальной длины наконечника и диаметра горловины сопла: 5,0 : 1,0

5,5:1,0

6,0:1,0

6,5:1,0

7,0:1,0

4, Качество напыления (адгезия, МПа/плотность покрытия, . Г/см j при повьшении длины насадка больше максимальной длины наконечника на величину диаметра горловины сопла: 3,0

4,0 5,0 6,0

То же

Появление следов потерь на окалине

Данные приведены для бронзы, как наиболее тугоплавкого материала из испытанных

Снижение дальнобойности струи за счет потерь на трение в наконечнике

Данные для бронзы

Недостаточное обжатие струи, распыление и потери материала напыляемого

Неравномерность процесса напыления из-за пульсации струи за счет неустойчивого горения

5-

Изобретение относится к напылению металлизационных защитно-декоративных покрытий на твердые материалы, например бетон. Целью изобретения является повьшение плотности и адгезии покрытий, увеличение ресурса деталей и повышение надежности запуска устройства. Для этого устройство, содержащее кожух с трубопроводами подачи горючего и окислителя, жаровую трубу, сверхзвуковое сопло и материальный трубопровод, снабжено составным наконечником, соосным сверхзвуковому соплу, и насадком, размещенным с кольцевым зазором переменного сечения относительно наконечника, причем в насадке выполнены торообразные кольцевые камеры для горючего, между которыми в зоне торца наконечника равномерно расположены радиальные отверстия дпя сообщения кольцевого зазора с атмосферой. При работе порция горючего (бензина) заливается в жаровую трубу и торообразные камеры и, воспламеняясь, прогревает насадок и. наконечник, что повышает надежность запуска устройства. После прогрева деталей в жаровую трубу подается горючее и сжатый воздух. Образовавшая- , ся при горении смесь истекайт через сверхзвуковое сопло. Напьтяемые частицы нагреваются, ускоряются струей смеси и образуют защитное покрытие. Наконечник, защищая струю от холодного воздуха, удлиняет участок разгона напыляемых частиц, повышая эф- 4 ективность напыления, плотность и адгезию покрытия за счет сообщения напыляемым частицам более высоких значений скорости и температуры и сокращая потери напыляемого материала за счет обжатия струи горячим воздухом. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. § сл ю о ю F

Редактор Н, Тупица

Составитель И, Скопинцев Техред Л. Олейник

Заказ 68/10Тираж 646 .Подписное

ВНШПИ Государственного комитета СССР.

по делам изобретений и открытий 113035, MocKsas №.-35 Раушская наб,. д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Н, Король