Питатель для подачи порошковой смеси Советский патент 1992 года по МПК B23K9/18 G01F13/00 B22F1/00 

Изобретение относится к сварке, Б частности к устройствам для подачи порошковых материалов и их смесей при сварке, пайке и наплавке.

Целью изобретения является обеспечение постоянства заданного соотношения компонентов смеси с различными удельными весом и грануляцией и повышение стабильности дозирования,

На фиг. 1 изображен питатель, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Питатель содержит бачок 1, снабженный крышкой 2, которая герметично с помощью уплотнителя 3 прикреплена к бачку 1. Нижняя коническая часть 4 бачка 1 имеет выходной клапан в виде втулки 5 с центральным каналом для выхода порошковой смеси. С помощью накидной гайки 6 к нижней конической части 4 бачка 1 прикреплен инжектор 7, содержащий рабочее сопло 8 и каналы 9 и 10 для подвода порошкового материала и газа. Канал 9 инжектора 7 является продолжением центрального канала втулки 5. В бачке 1 установлена перегородка 11 с отверстиями 12, обеспечивающими выравнивание давлений в нижней и верхней частях бачка 1. На перегородке 11 закреплен вибратор 13, состоящий из электромагнита 14 переменного тока, к подвижной части которого прикреплен стержень 15, предназначенный для отпирания и запирания проходного сечения центрального канала втулки 5. К перегородке 11 также прикреплена верхняя часть центральной трубки 16, внутри которой перемещается стержень 15 вибратора 13, Нижняя часть центральной трубки 16 установлена по отношению к втулке 5 с зазором. К центральной трубке 16 прикреплены расположенные радиальво перегородки 17, которые разделяют нижнюю коническую часть 4 бачка 1 на секторы. Крышка 2 снабжена штуцером 18 для подачи газа в бачок 1 и штуцером 19 для выхода газа из него, а также перепускным клапаном 20 постоянного давления, предназначенным для поддержания постоянного избыточного давления в бачке 1. Для подачи газа в инжектор 7 из бачка 1 штуцер 19 соединен с каналом 10 через дроссель 21 перепада давления,

Питатель работает следующим образом.

Нижняя коническая часть 4 бачка 1, разделенная на секторы, образованные радиальными перегородками 17, заполняется через отверстия 12 в перегородке 11 по секторам отдельно различными компонентами, например припоем и наполнителем, так, чтобы получить их необходимое соотношение в порошковой смеси. Устанавливают

крышку 2 и прикрепляют ее герметично к бачку. Изделие, установку и питатель располагают в камере, герметизируют камеру и создают разрежение порядка (1-5) х 10 Па,

Во время откачки вакуумной камеры срабатывает перепускной клапан 20 постоянного давления и обеспечивает разрежение в бачке 1 почти с такой же скоростью, как и в камере. Одновременно с созданием разрежения в камере через штуцер 18 подают инертный газ, который должен быть тяжелее воздуха, например аргон. Оставшийся в бачке воздух окончательно вытесняется аргоном через штуцер 19. Подачей переменного тока на электромагнит 14 включают вибратор 13. Через зазор между центральной трубкой 16 и втулкой 5 из каждого сектора припой и наполнитель попадают в центральный канал втулки 5, где образуют

смесь, которая через канал 9 инжектора 7 поступает в рабочее сопло 8 и далее в зону напайки. Газ из штуцера 19 подают через дроссель 21 по каналу 10 в инжектор 7, где он смешивается с порошковой смесью и поступает по рабочему соплу 8 в зону напайки, способствуя повышению направленности переноса и перемешиванию порошка. После прекращения подачи переменного тока на электромагнит 14 стержень 15 вибратора

13 перекрывает центральный канал втулки 5, прекращая подачу порошкового материала из бачка 1,

Подача порошкового материала регулируется в широких пределах как дискретно за

счет изменения проходного сечения центрального канала втулки 5, так и плавно - изменением напряжения переменного тока, скорости подачи газа в бачок 1 и газодинамического сопротивления дросселя 21.

Питатель обладает лучшими рабочими характеристиками, когда перепускной клапан 20 поддерживает постоянное избыточное давление в бачке 1 по вличине, превышающей давление, в вакуумной камере на 250-300 Па. Питатель позволяет за счет изменения подачи аргона на бачок 1 и сопротивления дросселя 21 регулировать давление в бачке 1 в пределах от 0 до 300 Па и скорость истечения из него порошкового

материала. При этом суммарную площадь кольцевого зазора между торцом центральной трубки 16 и втулкой 5 выбирают равной площади проходного сечения центрального отверстия втулки 5, а газодинамическое сопротивление дросселя 21 должно в 5-7 раз превышать максимально возможное газодинамическое сопротивление в бачке 1,созданное слоем порошкового материала при открытом проходном сечении центрального

канала втулки 5. Если общая площадь про-.

ходного сечения зазора будет больше площади проходного сечения отверстия втулки, то количество порошка, превышающее пропускную способность отверстия, образует объем перед ним, что приводит к наруше- нию стабильной работы вибратора и к сепа- рации частиц в этом объеме. Газ, выходящий из центрального канала втулки 5 вместе с порошковой смесью, имеет всегда более высокое давление, чем давление газа, поступающего в инжектор 7 через дроссель 21 перепада давления, причем различие в давлениях независимо от количества оставшегося порошкового материала в секциях бачка 1 постоянно. Соприкосновение порошка со стержнем 15 вибратора 13 только в нижней его части позволяет независимо от количества порошкового материала в бачке 1 поддерживать частоту колебаний стержня 15 вибратора 13 постоянной и, следовательно, обеспечивать его стабильное дозирование при непрерывной подаче. Дроссель 21 перепада давления выполнен в виде капиллярной трубки длиной 300-350 мм с внутренним диаметром 0,25 мм, навитой в виде спирали, Для получения различных соотношений припоя и наполнителя в порошковой/ смеси заполняют соответствующее количество секторов бункера. Так, для при- поя и наполнителя с равным удельным весом можно получить следующие соотношения при заполнении секторов: 50,% припоя и 50% наполнителя - равное количество секторов, 60% припоя и 40% наполнителя - 3 и 2 сектора, 75% - припоя и 25% наполнителя - 3 и 1 сектор и т.д. При различном удельном весе припоя и наполнителя получение требуемого соотношения в порошковой смеси возможно при запол- нении соответствующего количества секторов, определяемого по соотношению

Л М О™. т N рп

где пит- количество секторов, заполняв- мых соответственно припоем и наполнителем;

N и М - масса припоя и масса наполнителя в порошковой смеси;

удельные веса припоя и на- полнителя.

Размещение припоя и наполнителя в отдельных секторах и смешивание их только в центральном канале втулки 5 обеспечивает подачу порошковой смеси в постоянном соотношении припоя и наполнителя в широком диапазоне - от 0,8 до 20 г/мин. При ступенчатом регулировании подачи порошковой смеси изменяют диаметр центрального канала втулки от 0,6 до 2,5 мм. Плавное регулирование осуществляют за счет изменения напряжения питания электромагнита в пределах от 20 до 30 В, а также регулировании скорости подачи аргона в бачок в диапазоне от 0,1 до 0,5 г/с. Подача газа в бачок в таких пределах практически не влияет на давление в камере и позволяет поддерживать его в пределах (1-5) х 10 Па.

За счет размещения припоя и наполнителя в отдельных секторах при различных соотношениях их количества питатель обеспечивает стабильное дозирование порошковой смеси в заданном, постоянном соотношении припоя и наполнителя с различными удельным весом и грануляцией, что позволяет получать при дуговой пайке в вакууме слои с неизменным составом и, соответственно, с высокими эксплуатационными характеристиками, близкими к основному материалу.

Формула изобретения

Питатель для подачи порошковой смеси, содержащий бачок конической формы с радиально расположенными внутри него перегородками, вибратор, размещенный в вершине конуса бачка, выходной клапан, выполненный в виде втулки с центральным отверстием и связанный с вибратором посредством стержня, расположенного соос- но бачку, а также штуцер для подачм га- за,о тличающийся тем, что, с целью обеспечения постоянства заданного соотношения компонентов смеси с различными удельным весом и грануляцией и повышения стабильности дозирования, бачок снабжен центральной трубкой, которая соединена своей наружной цилиндрической поверхностью с перегородками и установлена с образованием между ее торцом и втулкой клапана кольцевого зазора с площадью проходного сечения, равной площади проходного сечения центрального отверстия втулки.

А-А

Изобретение относится к сварке, в частности к устройствам для подачи порошковых материалов и их смесей при сварке, пайке и наплавке. Цель изобретения - обеспечение постоянства заданного соотношения компонентов смеси с различными удельными весом и грануляцией и повышение стабильности дозирования. Коническая часть 4 бачка 1 разделена радиальными пе18 регородками на секторы и заполняется порошок через отверстия 12 в перегородке 11. Изделие, установку и питатель размещают в вакуумной камере и создают разрежение, затем подают аргон через штуцер 18 и вытесняют им оставшийся воздух через штуцер 19. Включают вибратор 13 и через трубку 16 подают в зазор между ее торцом и втулкой 5 смесь из различных секторов. Стержень 15 периодически перекрывает канал втулки 5. Проходное сечение кольцевого зазора между торцом трубки 16 и втулки 5 выбирают равным площади проходного сечения отверстия втулки 5, что позволяет обеспечить постоянство содержания компонентов в смеси. Стабильное дозирование смеси поддерживается за счет отсутствия контакта стержня 15 с порошковой смесью и надежной работой вибратора 13. Питатель обеспечивает постоянство состава наплавляемой смеси и позволяет получать изделия с высокими эксплуатационными характеристиками, 2 ил. (Л С

фиг.2