CN110170394A - 一种冷喷枪的气室结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷喷枪的气室结构，可包括锥筒状气室壳体、气室盖、上气室隔板和下气室隔板，气室壳体包括圆筒形上部和圆锥形下部，具有上开口和下开口；气室盖密封安装在上开口并具有气管通孔和送粉管通孔，上气室隔板和下气室隔板固定安装在气室壳体内，将气室分隔成三部分，其中上气室隔板位于圆筒形上部和圆锥形下部的交界处，下气室隔板位于圆锥形下部中；上气室隔板和下气室隔板均具有至少一圈气孔，并且上气室隔板的气孔截面积之和大于下气室隔板的气孔截面积之和。本发明通过设置不同通气截面积的上下两层气室隔板，能够避免气室压力波动，起到稳压作用，提高涂层质量。

Description

一种冷喷枪的气室结构

技术领域

本发明涉及冷喷涂设备，具体地涉及一种冷喷枪的气室结构。

背景技术

冷喷涂是由热喷涂技术拓展而来的一种新型的、先进的表面涂层技术。冷喷涂是基于空气动力学与高速碰撞动力学原理的过程，首先将高压气体导入收缩-扩张型拉瓦尔喷嘴，气体流过喷嘴喉部后产生超音速流动，然后由送粉气体将喷涂粉末沿轴向从喷嘴上游送入气流中，粉末粒子经过整个喷嘴被加速到300～1200m/s以上的高速度，形成高速粒子流，与基体碰撞发生剧烈的塑性变形而沉积形成涂层。在这一过程中，工作气体通常预热，根据喷涂材料不同，温度一般在100～800℃，但远低于喷涂材料的熔点。由于喷涂过程采用相对低的温度，可避免在热喷涂过程中发生的氧化(针对金属材料)、相变、分解、化学反应、晶粒长大(针对纳米结构材料)等不利影响。目前，冷喷涂技术已经成功被用于制备大部分纯金属、合金、金属基复合材料、纳米结构金属涂层或块材等。

现有冷喷枪的气室结构大部分采用单纯锥筒状气室结构或锥筒状气室加单个气室隔板结构的形式。由于气室后端气粉混合管的截面积是固定的，这种气室结构的送气气压容易因送粉量大小波动而导致波动,系统监测到这种较大的波动时需相应做出调整，其调整过程如图8所示。但从监测－系统计算－阀门执行－到气室－气室反馈之间需要一定的时间，在这段时间内气体流量会持续波动。这种时间的滞后所调整的流量及压力无法满足实际波动量，会出现超调或欠调的现象，使系统不断在调整出现震荡。首先对系统元器件寿命影响很大，更严重地会影响涂层质量，使涂层结合力高低不均，孔隙率大小不一，上粉率大小不同，涂层表面会凹凸不平。并且，对于一些较轻和/或较软的粉末，现有气室结构在正常压力下无法将粉末良好地喷涂在待喷涂表面上，上粉率低，涂层质量差，如要保证喷涂效果，则需要提高进气压力，这就需要提高相关设备的耐压等级，造成设备制造成本大大增加。

发明内容

本发明旨在提供一种冷喷枪的气室结构，以解决上述技术问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种冷喷枪的气室结构，可包括锥筒状气室壳体、气室盖、上气室隔板和下气室隔板，所述气室壳体包括圆筒形上部和圆锥形下部，具有上开口和下开口；所述气室盖密封安装在所述上开口并具有气管通孔和送粉管通孔，所述上气室隔板和下气室隔板固定安装在所述气室壳体内，将气室分隔成三部分，其中所述上气室隔板位于所述圆筒形上部和所述圆锥形下部的交界处，下气室隔板位于所述圆锥形下部中；所述上气室隔板和下气室隔板均具有至少一圈气孔，并且所述上气室隔板的气孔截面积之和大于所述下气室隔板的气孔截面积之和。

进一步地，所述下气室隔板的侧面与所述圆锥形下部的内壁锥度相同。

进一步地，在所述下气室隔板下方的所述圆锥形下部的内壁上设有若干膛线，所述膛线与所述下气室隔板的气孔数量一致，并且一圈气孔的出口对准所述膛线上端，所述膛线下端接近所述下开口。

进一步地，所述下气室隔板具有两圈气孔，其中内圈气孔为斜孔，外圈气孔为直孔，外圈气孔的出口对准所述膛线上端，内圈气孔的出口对准所述膛线下端。

进一步地，所述下气室隔板的底部中间具有向下延伸的圆弧凸缘，内圈气孔的出口位于所述圆弧凸缘上。

进一步地，所述下气室隔板的侧面上设有一定位突起，所述膛线中的一根具有上端延伸部，所述定位突起与所述上端延伸部配合定位。

进一步地，所述膛线的深度为0.5毫米。

进一步地，所述下气室隔板的每圈气孔的个数为21个。

进一步地，所述气室结构还包括气室内套和若干顶柱，所述上气室隔板和下气室隔板通过所述气室内套和若干顶柱固定安装在所述气室壳体内；其中，所述气室内套上端抵接所述气室盖，下端抵接所述上气室隔板；所述顶柱上端支撑所述上气室隔板，下端固定在所述下气室隔板上。

进一步地，所述顶柱具有较小直径的上端，所述上气室隔板具有通孔，所述上气室隔板通过所述通孔套设在所述上端上而由所述顶柱支撑；所述顶柱下端与所述下气室隔板通过螺纹固定连接。

进一步地，所述气室盖上还设有温度传感器通孔和压力传感器通孔。

本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：本发明通过设置不同通气截面积的上下两层气室隔板，能够避免气室压力波动，起到稳压作用，提高涂层质量。此外，通过在气室壁上设置膛线，使得气体产生螺旋加速，可以在无需提高设备耐压等级的情况下实现较轻和/或较软粉末的喷涂。

附图说明

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

图1是根据本发明第一实施例的气室结构的立体图；

图2是图1所示的气室结构的分解图；

图3是图1所示的气室结构的正视图；

图4是沿图3的A-A线截取的图1所示的气室结构的剖视图；

图5是根据本发明第二实施例的气室结构的分解图；

图6是类似于图4的图5所示的气室结构的剖视图；

图7是图5所示的气室结构的气室壳体的立体图；

图8是现有气室结构的送气气压的调整过程示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

第一实施例：

如图1至4所示，一种冷喷枪的气室结构可包括锥筒状气室壳体1、气室盖2、气室内套3、若干顶柱4(示出三根)、上气室隔板5和下气室隔板6。气室壳体1包括圆筒形上部11和圆锥形下部12，其可以一体制成，也可以分别成型再焊接在一起。气室壳体1具有上开口13和下开口14。上开口13的内壁具有内螺纹，下开口14的外壁上具有外螺纹。下开口14用于连接拉法尔喷管。送粉管(未示出)的末端靠近下开口14。

气室盖2密封安装在气室壳体1的上开口13。具体地，气室盖2包括外径逐渐减小的上凸缘部分21、中间螺纹连接部分22和下延伸部分23。气室盖2通过中间螺纹连接部分22的外螺纹与上开口13的内螺纹螺纹接合而固定安装在上开口13。下延伸部分23的末端穿过上气室隔板5。气室盖2上设有送粉管通孔24、气管通孔25、温度传感器通孔26和压力传感器通孔27。其中，送粉管通孔24位于气室盖2的中心，以供送粉管(未示出)穿过。气管通孔25、温度传感器通孔26和压力传感器通孔27位于送粉管通孔24旁，分别用于供气管、温度传感器和压力传感器(未示出)穿过。

上气室隔板5和下气室隔板6通过气室内套3和顶柱4固定安装在气室壳体1内，将气室分隔成三部分。其中，上气室隔板5位于圆筒形上部11和圆锥形下部12的交界处，下气室隔板6位于圆锥形下部12中(大致中间位置)；气室内套3上端抵接气室盖1(具体地，中间螺纹连接部分12)，下端抵接上气室隔板6；顶柱4的上端支撑上气室隔板5，下端固定在下气室隔板6上。这种固定结构简单，安装和拆卸非常方便。当然，上气室隔板5和下气室隔板6也可以采用其它固定结构安装在气室壳体1内。

在本实施例中，顶柱4具有较小直径的上端41和带外螺纹的下端42。上气室隔板5具有通孔52，上气室隔板5通过通孔52套设在上端41上而由顶柱4支撑。顶柱3的下端42与下气室隔板6的螺孔62通过螺纹固定连接。顶柱4与上气室隔板5和下气室隔板6的这种安装结构有利于安装和拆卸。

上气室隔板5和下气室隔板6均具有至少一圈气孔51、61(图2和3中示出两圈)并且上气室隔板5的气孔截面积之和大于下气室隔板6的气孔截面积之和。当送粉量波动时，产生的气压波动通过上下双层气室隔板之间的不同截面积气孔实现气体压力缓冲，使得送粉流量波动引起的压力波动对最上层气室压力影响甚微，起到稳压作用。即，上层气室相当于“稳压储气罐”，当下层气室压力降低后，上层气室及时补充压力，达到自动快速平衡的作用，因此，能够基本上维持送粉压力不变。

在本实施例中，上气室隔板5的气孔51为直孔，下气室隔板6的气孔61为斜孔。气孔61的倾斜度与圆锥形下部12的锥度相同，即，气孔61与圆锥形下部12的内壁平行。由于气孔61倾斜，气流方向沿着气室外围方向旋转，这样的气流方向有两种好处：第一气流不会把粉末冲击，使送粉流畅；第二由于气流是旋转气流，会产生虹吸效应使粉末更集中在气体中间，两种因素更有利于将粉末均匀集中地送入拉法尔喷管中。

在本实施例中，气孔51与气孔61的数量一致。在这种情况下，气孔51的直径大于气孔61的直径。在一具体实施例中，气孔51的直径为3毫米，气孔61的直径为2.5毫米。应该理解，气孔51与气孔61的数量可以不一致；每圈气孔51和气孔61的直径和数量也可以不一致。

在本实施例中，下气室隔板6的侧面与圆锥形下部12的内壁锥度相同，使得下气室隔板6能够紧密贴合在圆锥形下部12的内壁上。下气室隔板6的这种结构有利于安装。

第二实施例：

参照图5至7，描述本发明的第二实施例。该第二实施例与第一实施例的不同之处在于：在下气室隔板6下方的圆锥形下部12的内壁上设有若干膛线121，所述膛线121与下气室隔板6的一圈气孔61(具体地，内圈气孔)数量一致(示出21条)，并且该一圈气孔61的出口对准膛线121上端，膛线121下端接近下开口14。通过设置膛线121，使得气体产生螺旋加速，进而使粉末能够以更高的速度喷射到待喷涂表面上，可以在无需提高设备耐压等级的情况下实现较轻和/或较软粉末的喷涂。并且，气体螺旋时能够形成气体墙，阻挡粉末扩散，使从喷管喷射出的粉末更集中，进而提高涂层的密实度(即，降低孔隙率)。

在本实施例中，下气室隔板6具有两圈气孔61，其中内圈气孔为斜孔，外圈气孔为直孔，并且外圈气孔的出口对准膛线121上端，内圈气孔的出口对准膛线121下端。这种气孔61布置方式一方面有利于气体螺旋加速，达到更快的喷射速度，另一方面有利于提高喷射粉末的集中度，使涂层的孔隙率更低。

如图5和7所示，本实施例的下气室隔板6的底部中间具有向下延伸的圆弧凸缘63，内圈气孔的出口位于圆弧凸缘63上。圆弧凸缘63可以在确保下气室隔板6下方有足够气体空间的情况下使内圈气孔61的出口更接近膛线121，进一步提高喷射粉末的集中度。

继续参照图5和图7，下气室隔板6的侧面上设有一定位突起64，所述膛线121中的一根具有上端延伸部121a，所述定位突起64与所述上端延伸部121a配合定位。这可以确保下气室隔板6的气孔61与膛线121对准。

优选地，所述膛线的深度为0.5毫米。

在本实施例中，上气室隔板5的气孔51的数量为21个，其中内圈气孔51的数量为6个，外圈气孔51的数量为15个；下气室隔板6的每圈气孔61的个数为21个，相应地膛线121的数量为21条。应该理解，气孔51、气孔61和膛线121的数量不限于所示实施例，其与气室的大小有关。

在一具体实施例中，上气室隔板5的气孔51的直径为1.8毫米；下气室隔板6的内圈气孔61的直径为1毫米，外圈气孔61的直径为1.3毫米。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种冷喷枪的气室结构，其特征在于，所述气室结构包括锥筒状气室壳体、气室盖、上气室隔板和下气室隔板，所述气室壳体包括圆筒形上部和圆锥形下部，具有上开口和下开口；所述气室盖密封安装在所述上开口并至少具有气管通孔和送粉管通孔，所述上气室隔板和下气室隔板固定安装在所述气室壳体内，将气室分隔成三部分，其中所述上气室隔板位于所述圆筒形上部和所述圆锥形下部的交界处，下气室隔板位于所述圆锥形下部中；所述上气室隔板和下气室隔板均具有至少一圈气孔，并且所述上气室隔板的气孔截面积之和大于所述下气室隔板的气孔截面积之和。

2.如权利要求1所述的气室结构，其特征在于，所述下气室隔板的侧面与所述圆锥形下部的内壁锥度相同。

3.如权利要求2所述的气室结构，其特征在于，在所述下气室隔板下方的所述圆锥形下部的内壁上设有若干膛线，所述膛线与所述下气室隔板的一圈气孔数量一致，并且该一圈气孔的出口对准所述膛线上端，所述膛线下端接近所述下开口。

4.如权利要求3所述的气室结构，其特征在于，所述下气室隔板具有两圈气孔，其中内圈气孔为斜孔，外圈气孔为直孔，外圈气孔的出口对准所述膛线上端，内圈气孔的出口对准所述膛线下端。

5.如权利要求4所述的气室结构，其特征在于，所述下气室隔板的底部中间具有向下延伸的圆弧凸缘，内圈气孔的出口位于所述圆弧凸缘上。

6.如权利要求3所述的气室结构，其特征在于，所述下气室隔板的侧面上设有一定位突起，所述膛线中的一根具有上端延伸部，所述定位突起与所述上端延伸部配合定位。

7.如权利要求3所述的气室结构，其特征在于，所述膛线的深度为0.5毫米。

8.如权利要求3至7中任一所述的气室结构，其特征在于，所述下气室隔板的每圈气孔的个数为21个。

9.如权利要求1所述的气室结构，其特征在于，所述气室结构还包括气室内套和若干顶柱，所述上气室隔板和下气室隔板通过所述气室内套和若干顶柱固定安装在所述气室壳体内；其中，所述气室内套上端抵接所述气室盖，下端抵接所述上气室隔板；所述顶柱上端支撑所述上气室隔板，下端固定在所述下气室隔板上。

10.如权利要求9所述的气室结构，其特征在于，所述顶柱具有较小直径的上端，所述上气室隔板具有通孔，所述上气室隔板通过所述通孔套设在所述上端上而由所述顶柱支撑；所述顶柱下端与所述下气室隔板通过螺纹固定连接。