CN115233140B - 一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置 - Google Patents
一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115233140B CN115233140B CN202210910150.0A CN202210910150A CN115233140B CN 115233140 B CN115233140 B CN 115233140B CN 202210910150 A CN202210910150 A CN 202210910150A CN 115233140 B CN115233140 B CN 115233140B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogen
- spray gun
- oxygen
- supply cavity
- spraying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 77
- 238000005507 spraying Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004880 explosion Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 title 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 61
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 29
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 11
- 238000005474 detonation Methods 0.000 abstract description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 abstract description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 3
- 238000005496 tempering Methods 0.000 abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/126—Detonation spraying
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
本发明提供一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置，主要包括氢气供给腔、氧气供给腔和喷枪。喷枪为一端封闭、另一端开口的密封圆管，其上设有点火器、送粉管、吹扫管及水冷套管。该装置工作时，氢气与氧气由各自的供给腔分别输送至喷枪内，快速混合后由点火器引燃产生爆轰波及高温燃气，使喷涂粉末熔融并高速轰击到待喷涂工件表面形成涂层。本装置采用氢气/氧气扩散燃烧方式，有效降低了回火风险及二氧化碳排放；此外，氢气反应活性较高，有利于爆轰波的稳定自持传播，并且相同条件下氢气燃烧相较于其它常用碳氢燃料燃烧产生的爆轰波波速更快，能够使喷涂粉末获得更高的飞行速度，有利于提升涂层质量。
Description
技术领域
本发明涉及爆炸喷涂技术领域，具体涉及一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置。
背景技术
爆炸喷涂是将燃料(一般为乙炔)和氧化剂(一般为氧气)预混后送入一端封闭、另一端开口的密封圆管内，由点火器引燃混气爆炸产生高温高压气流，使喷涂粉末升温、加速后轰击到工件表面形成涂层的工艺。
研究表明，爆炸喷涂技术制备的涂层相较于其它热喷涂技术制备的涂层更致密、孔隙率更低，与工件结合强度更高，尤其适用于航空航天、能源工业等领域。随着工业技术的发展，今后势必会对涂层质量提出更高的要求，而传统燃料与氧气燃烧形成的爆轰波传播速度有限，一般小于2400米每秒，限制了喷涂粉末的飞行速度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置，包括氢气供给腔、氧气供给腔和喷枪；所述氢气供给腔、氧气供给腔分别供给燃烧所需的氢气及氧气；所述喷枪为一端封闭、另一端开口的密封圆管，所述氢气供给腔、氧气供给腔连通在喷枪封闭端，氢气与氧气在其内部进行剧烈燃烧将化学能转变为热能，进而使喷涂粉末升温、加速；
所述喷枪上设有点火器、送粉管、吹扫管及水冷套管，所述点火器用于点燃氢气与氧气的混气，所述送粉管用于向所述喷枪内供给喷涂粉末，所述吹扫管用于吹除每次喷涂工作结束后残留在所述喷枪内的已燃气体和喷涂粉末，所述水冷套管用于冷却所述喷枪。
本发明进一步的改进在于，所述氢气供给腔为直圆管形，其末端设有20个沿周向均匀分布的氢气供给孔，用于将氢气从所述氢气供给腔送至所述喷枪内部，且所述氢气供给孔的轴线与所述喷枪的轴线成45度夹角。
本发明进一步的改进在于，所述喷枪的封闭端厚10-15毫米，且中心留有同轴通孔，用于安装所述氢气供给腔。
本发明进一步的改进在于，所述氢气供给腔的内径小于所述喷枪内径的二分之一，将其同轴插入所述喷枪的封闭端通孔，当漏出完整的所述氢气供给孔时焊接，确保供给、掺混效果及密封性。
本发明进一步的改进在于，所述氧气供给腔为环形，与所述喷枪的封闭端同轴相连，且其内环壁面与所述氢气供给腔的外壁面不接触并留有空隙供焊接使用。
本发明进一步的改进在于，所述喷枪的封闭端设有20个沿周向均匀分布的氧气供给通道，用于连通所述氧气供给腔与所述喷枪，并将氧气输送至所述喷枪内与氢气快速混合。
本发明进一步的改进在于，所述氧气供给通道的初始段与所述喷枪的轴线平行，末端与所述喷枪的轴线成45度夹角，且转弯处进行倒圆角处理，减少局部流动损失。
本发明进一步的改进在于，所述氢气供给孔与所述氧气供给通道沿周向的位置分布相同，确保氢气与氧气能够快速有效混合。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
该装置在工作时，通过氢气供给孔和氧气供给通道分别将氢气和氧气供给至喷枪内部，快速混合后由点火装置引燃，产生爆轰波及高温燃气使喷涂粉末升温加速后轰击到工件表面形成涂层。本装置采用氢气/氧气扩散燃烧方式可有效降低回火风险。另一方面，氢气较高的反应活性有利于爆轰波的稳定自持传播，并且相同条件下，相较于其它常用碳氢燃料，氢气燃烧产生的爆轰波传播速度更快，能够使喷涂粉末获得更高的飞行速度，有利于提升涂层质量。此外，燃烧氢气可避免二氧化碳的排放，缓解温室效应。
综上，该装置采用氢气、氧气扩散燃烧方式，避免回火现象，并且相同条件下氢气燃烧相较于其它常用碳氢燃料燃烧产生的爆轰波波速更快，能够使喷涂粉末获得更高的飞行速度，有利于提升涂层质量。
附图说明
图1为适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置示意图；
图2为装置左侧示意图；
图3为装置右侧示意图。
附图标记说明：
1为氢气供给腔，2为氧气供给腔，3为点火器，4为送粉管，5为喷枪，6为水冷套管，7为吹扫管，8为氢气供给孔，9为氧气供给通道。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步描述。
如图1和图2所示，本发明提供一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置，主要由氢气供给腔1、氧气供给腔2和喷枪5构成。所述氢气供给腔1、氧气供给腔2分别供给燃烧所需的氢气及氧气。所述喷枪5为一端封闭、另一端开口的密封圆管，氢气与氧气在其内部进行爆震燃烧将化学能转变为热能，进而使喷涂粉末升温、加速。所述喷枪5上设有点火器3、送粉管4、吹扫管7及水冷套管6。所述点火器3用于点燃氢气与氧气的混气引发爆震燃烧。所述送粉管4用于向所述喷枪5内供给喷涂粉末。所述吹扫管7用于吹除每次喷涂工作后残留在所述喷枪5内的已燃气体和喷涂粉末。所述水冷套管6用于冷却所述喷枪5。
实施例1如图1所示，在爆炸喷涂过程中，氢气由氢气供给腔1至氢气供给孔8，氢气供给孔8改变氢气喷射角度将其输送至喷枪5内；与此同时，氧气由氧气供给腔2至氧气供给通道9，在氧气供给通道9的作用下改变喷射角度至喷枪5内，并与氢气快速有效混合。在此过程中，喷涂粉末不断由送粉管4输送到喷枪5内。在特定的点火频率下，点火器3引燃混气，在极短的时间内产生稳定传播的爆轰波及高温燃气，二者共同作用使喷涂粉末升温、加速，最终轰击到工件表面形成涂层。水冷套管6通过内部冷却水的不断流动带走喷枪5壁面的热量，降低喷枪5壁面温度。当爆炸喷涂过程结束后，吹扫管7向喷枪5中吹入惰性气体，吹除残留的已燃气体及喷涂粉末，同时降低喷枪5内壁面温度，为下一爆炸喷涂过程做准备。
采用氢气/氧气扩撒燃烧方式，可避免回火风险，延长装置使用寿命。另一方面，以氢气为燃料可使喷涂粉末获得更高的飞行速度，有利于提升涂层质量；此外，燃烧氢气能够避免二氧化碳排放，缓解温室效应。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置，其特征在于，包括氢气供给腔(1)、氧气供给腔(2)和喷枪(5)；所述氢气供给腔(1)、氧气供给腔(2)分别供给燃烧所需的氢气及氧气；所述喷枪(5)为一端封闭、另一端开口的密封圆管，所述氢气供给腔(1)、氧气供给腔(2)连通在喷枪(5)封闭端，氢气与氧气在其内部进行剧烈燃烧将化学能转变为热能，进而使喷涂粉末升温、加速；
所述喷枪(5)上设有点火器(3)、送粉管(4)、吹扫管(7)及水冷套管(6)，所述点火器(3)用于点燃氢气与氧气的混气，所述送粉管(4)用于向所述喷枪(5)内供给喷涂粉末，所述吹扫管(7)用于吹除每次喷涂工作结束后残留在所述喷枪(5)内的已燃气体和喷涂粉末，所述水冷套管(6)用于冷却所述喷枪(5)；
所述氢气供给腔(1)为直圆管形，其末端设有20个沿周向均匀分布的氢气供给孔(8)，用于将氢气从所述氢气供给腔(1)送至所述喷枪(5)内部，且所述氢气供给孔(8)的轴线与所述喷枪(5)的轴线成45度夹角；
所述氧气供给腔(2)为环形，与所述喷枪(5)的封闭端同轴相连，且其内环壁面与所述氢气供给腔(1)的外壁面不接触并留有空隙供焊接使用；
所述喷枪(5)的封闭端设有20个沿周向均匀分布的氧气供给通道(9)，用于连通所述氧气供给腔(2)与所述喷枪(5)，并将氧气输送至所述喷枪(5)内与氢气快速混合；
所述氢气供给孔(8)与所述氧气供给通道(9)沿周向的位置分布相同，确保氢气与氧气能够快速有效混合。
2.根据权利要求1所述的一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置，其特征在于，所述喷枪(5)的封闭端厚10-15毫米，且中心留有同轴通孔，用于安装所述氢气供给腔(1)。
3.根据权利要求1所述的一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置，其特征在于，所述氢气供给腔(1)的内径小于所述喷枪(5)内径的二分之一，将其同轴插入所述喷枪(5)的封闭端通孔，当漏出完整的所述氢气供给孔(8)时焊接，确保供给、掺混效果及密封性。
4.根据权利要求1所述的一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置，其特征在于，所述氧气供给通道(9)的初始段与所述喷枪(5)的轴线平行，末端与所述喷枪(5)的轴线成45度夹角，且转弯处进行倒圆角处理，减少局部流动损失。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210910150.0A CN115233140B (zh) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | 一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210910150.0A CN115233140B (zh) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | 一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115233140A CN115233140A (zh) | 2022-10-25 |
| CN115233140B true CN115233140B (zh) | 2023-11-03 |
Family
ID=83676712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210910150.0A Active CN115233140B (zh) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | 一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115233140B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1135376A (zh) * | 1995-05-01 | 1996-11-13 | 川崎制铁株式会社 | 火焰喷涂喷嘴枪 |
| CN2376358Y (zh) * | 1999-07-16 | 2000-05-03 | 钟公略 | 一种氧、汽油喷焊喷涂装置 |
| CN201342388Y (zh) * | 2009-01-09 | 2009-11-11 | 天津大学 | 超音速火焰喷枪用气体分配装置及其超音速火焰喷枪 |
| CN104561879A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-04-29 | 西北工业大学 | 一种液态燃料爆炸喷涂的装置 |
| CN209081965U (zh) * | 2018-10-26 | 2019-07-09 | 北京奥邦新材料有限公司 | 一种爆炸喷涂装置 |
| CN112063961A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-11 | 深圳大学 | 一种高熵合金涂层的制备方法 |
| CN113122793A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-16 | 西北工业大学 | 一种爆炸喷涂装置 |
| CN216698399U (zh) * | 2021-12-23 | 2022-06-07 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 等离子喷射装置、喷涂设备及太阳能电池制造设备 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE301004T1 (de) * | 1999-10-28 | 2005-08-15 | Aerostar Coatings Sl | Detonationspistole mit hoher frequenz und hoher effizienz |
-
2022
- 2022-07-29 CN CN202210910150.0A patent/CN115233140B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1135376A (zh) * | 1995-05-01 | 1996-11-13 | 川崎制铁株式会社 | 火焰喷涂喷嘴枪 |
| CN2376358Y (zh) * | 1999-07-16 | 2000-05-03 | 钟公略 | 一种氧、汽油喷焊喷涂装置 |
| CN201342388Y (zh) * | 2009-01-09 | 2009-11-11 | 天津大学 | 超音速火焰喷枪用气体分配装置及其超音速火焰喷枪 |
| CN104561879A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-04-29 | 西北工业大学 | 一种液态燃料爆炸喷涂的装置 |
| CN209081965U (zh) * | 2018-10-26 | 2019-07-09 | 北京奥邦新材料有限公司 | 一种爆炸喷涂装置 |
| CN112063961A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-11 | 深圳大学 | 一种高熵合金涂层的制备方法 |
| CN113122793A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-16 | 西北工业大学 | 一种爆炸喷涂装置 |
| CN216698399U (zh) * | 2021-12-23 | 2022-06-07 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 等离子喷射装置、喷涂设备及太阳能电池制造设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115233140A (zh) | 2022-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| MXPA05003198A (es) | Metodo y aparato para tratamiento con calor. | |
| JPH01266868A (ja) | 熱吹付け被覆の生産装置とその生産方法 | |
| US7896647B2 (en) | Combustion with variable oxidant low NOx burner | |
| CN109798202B (zh) | 一种集电点火器于一体的液体火箭发动机喷注器 | |
| CN1196533C (zh) | 形成单一连贯喷气流的装置和方法 | |
| CN104498862B (zh) | 高速燃气‑电弧复合热喷涂方法及其使用的喷枪 | |
| CN1047816A (zh) | 屏蔽式热喷枪及其喷涂方法 | |
| US6886757B2 (en) | Nozzle assembly for HVOF thermal spray system | |
| US20070113781A1 (en) | Flame spraying process and apparatus | |
| CN114525464B (zh) | 一种基于旋转爆震的喷涂装置 | |
| CN115823744B (zh) | 一种等离子体激励的宽温域燃烧型空气加热装置及方法 | |
| CN115595528A (zh) | 一种适用于氢气预混燃烧的爆炸喷涂装置 | |
| CN115233140B (zh) | 一种适用于氢气扩散燃烧的爆炸喷涂装置 | |
| CN113122793A (zh) | 一种爆炸喷涂装置 | |
| CN113739207B (zh) | 一种采用气动内柱的旋转爆震燃烧室 | |
| EP0474899A1 (en) | Method and apparatus for generating plasma flame jet | |
| CN214468620U (zh) | 氢气燃烧加热炉 | |
| JPH07293822A (ja) | 微粉炭の酸素燃焼バーナ | |
| CN109652144B (zh) | 一体化水煤浆烧嘴及点火方法 | |
| CN113309635A (zh) | 固液混合发动机多次启动点火器及方法 | |
| CN107653429B (zh) | 积压式高频爆炸喷枪 | |
| JP2004108656A (ja) | 廃プラスチックバーナ・ランスおよびこれを用いた冷鉄源の溶解方法 | |
| CN220907602U (zh) | 一种射频等离子热喷涂装置 | |
| CN114001375B (zh) | 一种带预燃燃烧室的旋转爆震燃烧室 | |
| CN218983545U (zh) | 一种用于火焰辅助激光切割的复合喷嘴 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |