Ствол установки для детонационно-газового напыления покрытий Советский патент 1993 года по МПК B05B7/20 

Изобретение относится к технике нанесения металлических, металлокерамических и керамических покрытий детонационно-га- зовым методом.

Целью изобретения является уменьшение расхода рабочих газов и габаритов и увеличение производительности.

На фиг. 1 показан предлагаемый ствол; на фиг. 2 - устройство ускорения перехода горения в детонацию, продольный разрез.

Ствол содержит устройство 1 для под- жига смеси, детонационную камеру 2 и устройство 3 для ускорения перехода горения в детонацию.

Устройство для ускорения перехода горения в детонацию выполнено в виде набора дисков 4-13 с отверстиями 14 диаметром порядка толщины диска. Отверстия в дисках высверлены так, что расстояние между центрами двух соседних отверстий не превосходит 1, 2 диаметра отверстия и при сборке ггверстия каждого предыдущего диска 4-12 .ээсположены напротив перемычек 15 междуотверстиями каждого последующего диска 5-13. В диске 4 одно отверстие, а в последующих дисках число отверстий возрастает, что набор дисков в сборке образует расходящийся канал с углом расхождения около 60, заполненный регулярной пространственной решеткой перемычек 15.

Работа ствола осуществляется следующим образом.

В отверстии диска 4 производится под- жиг смеси устройства 1. Поток несгорееших газов перед фронтом пламени турбулирует- ся на перемычках 15, вследствие чего пламя ускоряет и перед ним образуется серия волн сжатия. При отражении волн сжатия от перемычек 15 достигаются температуры, достаточные для самовоспламенения смеси перед фронтом пламени уже на уровне дисков 9 и 10, и возникает большое число дополнительных очагов воспламенения, которые в свою очередь генерируют новые волны сжатия, возбуждающие новые очаги воспламенения на перемычках 15 диска 11

Ј

00

со

Ј ю

и т.д. В результате процесс горения многократно интенсифицируется и практически носит объемный характер, что приводит к возникновению мощных ударных волн в проходах между перемычками, способных самостоятельно воспламенять смесь уже в проходах устройства для ускорения перехода горения в детонацию или на выходе из него при столкновении ударных волн/выходящих из устройства и сталкивающихся между собой в стволе.

Испытания такого устройства, составленного из набора десяти дисков толщиной 8 мм каждый с отверстиями диаметром 7,5 мм и расстоянием между отверстиями 8,7 мм,на стехиометрической смеси природного газа с кислородом (размер ячейки во фронте стационарной детонации - А мм) показали, что детонационный процесс устанавливается после выхода волны из устройства уже на расстоянии 1,5-2 см от

последнего диска устройства. Такое устрой- ство-также эффективно работает в широком диапазоне смесей на основе топливного газа - пропан-бутан (размер ячейки от 6 до 1,5 мм). Возможны варианты размеров проходов и перемычек и их формы. Однако размер перемычек и проходов не должен сильно отличаться от размера ячейки самоподдерживающейся детонации. При более мелком размере перемычек размер возмущений, образующихся при столкновении волн сжатия с перемычками,-недостаточен для того, чтобы создать эффективные очаги воспламенения. С другой стороны, если размер проходов будет существенно превосходить размер перемычек, то дополнительные волны сжатия от новых очагов воспламенения будут сильно ослабляться за время прохождения проходов и эффект ускорения будет значительно слабее. Приведенные соотношения размеров элементов устройства для ускорения перехода горения в детонацию близки к оптимальным для смесей нз основе природного и топливного газов.

При необходимости поддержания за данной температуры на поверхности перемычек устройства для ускорения оно может быть выполнено в виде пространственной решетки из трубчатых элементов, образующих систему сообщающихся сосудов, через которую может быть осуществлена циркуляция термостатирующий жидкости, Такая решетка может представлять собой хаотически переплетающуюся объемную структуру, выполненную из одной трубки, при этом наружный диаметр трубки приближенно равен размеру ячейки и средний размер проходов между элементами структуры

составляет 0,5-2 размера ячейки детонационной волны. А проходы в целом образуют канал, расходящийся от точки поджига смеси с углом расхождения 60°, заполненный

хаотически решеткой перемычек, роль которых играет трубка. Волна горения при прохождении через устройство 3 ускоряется и на выходе из устройства 3 в детонационную камеру 2 устанавливается детонационный

процесс.

Таким образом, устройство для ускорения перехода горения в детонацию позволяет сократить преддетонацирнные участки в смесях на основе труднодетонируемых горючих в десять и более раз, доводя протяженность преддетонационного участка (с учетом размера самого устройства для ускорения) до величины, не превышающей одного калибра ствола. Использование стволов

детонационно-газовых установок с устройством для ускорения позволяет сократить объем ствола в 2 и более раза, уменьшить габариты и увеличить производительность установки, сократить расход рабочих газов

при использовании .труднодетонируемых горючих и за счет этого дополнительно повысить безопасность работ и резко снизить стоимость горючего.

-Формула изобретения

1. Ствол установки для детонационно- газового напыления покрытий, содержащий устройство для поджига смеси, детонационную камеру и расположенное между ними устройство для ускорения перехода горения в детонацию, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода рабочих газов, уменьшения габаритов и увеличения производительности, устройство для ускорения

перехода горения в детонацию выполнено в виде пространственной решетки перемычек и проходов, поперечный и продольный размер которых составляет 0,5-2,0 размеров ячейки стационарной детонационной волны.

2. Ствол по п. 1, отличающийся тем, что пространственная решетка перемычек и проходов выполнена расходящейся к открытому концу ствола с углом расхожде- ний, не превышающим 80 .

3. Ствол по пп. 1 и 2, отличающий- с я тем, что пространственная решетка образована набором перфорированных дисков, установленных так, что отверстия каждого предыдущего диска расположены напротив перемычек последующего диска.

4. Ствол по пп. 1 и 2, отличающий- с я тем, что пространственная решетка выполнена из набора трубчатых элементов.

/

/

Использование; в технике нанесения металлических, металлокерамических и керамических покрытий детонационно-газо- вым методом. Сущность изобретения: ствол установки для детонационно-газового напыления покрытий содержит устройство для поджига смеси, детонационную камеру и расположенное между ними устройство для ускорения перехода горения в детонацию, причем последнее выполнено в виде пространственной решетки перемычек и переходов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг. f

Ю 7f Г2 tf

и//