CN2753742Y

CN2753742Y - 便携式超音速火焰喷涂装置

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Publication number: CN2753742Y
Application number: CNU200420086360XU
Authority: CN
Inventors: 查柏林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2014-12-13

Abstract

一种便携式超音速火焰喷涂装置，包括连为一体的后盖、壳体和喷管，在后盖上开设有煤油接管嘴、氧气接管嘴和火花塞，壳体的内腔套装有与煤油接管嘴、氧气接管嘴和火花塞相连通的燃烧室，燃烧室的出口通过过渡段与喷管相连接，且在过渡段上还开设有与燃烧室的出口相连通的送粉嘴，喷管内还开设有相互连通的内、外冷却套，内、外冷却套分别通过过渡段的轴向孔与开设在壳体侧壁上的进、出水口相连通。本实用新型采用枪内回水双冷却套结构，简化了喷枪结构，提高了冷却效率，减少了喷枪对冷却系统的负荷，减小了喷涂装置的体积。

Description

便携式超音速火焰喷涂装置

技术领域

本实用新型属于热喷涂技术领域，特别涉及一种便携式超音速火焰喷涂装置。

背景技术

超音速火焰喷涂(HVOF)是一种重要的热喷涂涂层制备方法，其制备的金属、合金及陶瓷涂层，特别是碳化物陶瓷涂层，结合强度高，孔隙率低，耐磨耐蚀性能好，在机械制造、航空航天、水利电力等领域获得了广泛的应用。目前，有多种HVOF装置，按所采用的燃料分类，可分为气体燃料HVOF和液体燃料HVOF两种，气体燃料主要为乙炔、丙烷、氢气等，液体燃料为煤油。HVOF装置发展至今，已有三代产品。第一代以“Jet-Kote”为代表，属于气体燃料HVOF，采用丙烷、丙烯或氢气为燃气，氧气作为助燃剂，手柄式燃烧室，轴向送粉，燃烧室和枪筒都采用水冷，粉末粒子的速度可达450m/s；第二代HVOF装置以Dimaond Jet、Top-Gun和CDS为代表，也属于气体燃料HVOF，获得粒子速度约为500m/s左右；第三代HVOF装置以JP-5000喷涂系统为代表，属于液体HVOF，这些系统的燃烧室压力高，可产生比第二代HVOF装置更高的粒子速度，粒子的速度可达600-800m/s，有的超过1000m/s，喷涂效率达到6～8Kg/h。现有的三代HVOF喷涂装置中，第三代性能最好，涂层质量高，喷涂效率高，在高耐磨领域获得了重要的应用，如冶金行业中的多种辊类、水轮机和汽轮机的叶片、阀门中的耐磨耐蚀零部件。目前的三代HVOF喷涂装置，在设备组成上主要包括喷枪、控制柜、冷水机组、送粉器。喷枪完成燃料燃烧、粉末的加热加速和喷射；控制柜完成燃料、氧气、载气和冷却水等各种介质的流量与压力的控制；送粉器将喷涂粉末送入喷枪；由于喷枪工作在高温状态，必需有冷却水的循环冷却，所以一般均配备功率较大的冷水机组。所有的HVOF喷涂装置，设备均很庞大，控制柜和冷水机组体积都很大，且冷水机组的致冷量在45KW左右，整个系统占用场地大，电网负荷大，由于搬运安装很不方便，所以，一般来说，目前的HVOF喷涂装置比较适宜于在固定场所使用。而在工业中，在很多情况下，要求HVOF设备到现场喷涂作业，如电厂水冷壁喷涂NiCr-Cr₃C₂进行高温防腐、大型机电设备主轴的部分拆卸原位喷涂修复等，目前的HVOF喷涂系统由于系统庞大复杂，难以满足这些应用要求。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种能够将各种控制功能集于一身，不需体积和耗电量都很大的冷水机组，有效地减小了喷涂装置的体积和耗电量，搬运和安装方便，特别适宜于现场作业的便携式超音速火焰喷涂装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括连为一体的后盖、壳体和喷管，在后盖上开设有煤油接管嘴、氧气接管嘴和火花塞，壳体的内腔套装有燃烧室，燃烧室的入口与煤油接管嘴、氧气接管嘴和火花塞相连通，燃烧室的出口通过过渡段与喷管相连接，且在过渡段上还开设有与燃烧室的出口相连通的送粉嘴，其特点是，在喷管内还开设有相互连通的内冷却套和外冷却套，内、外冷却套分别通过过渡段的轴向孔与开设在壳体侧壁上的进水口和出水口相连通，所说的煤油接管嘴、氧气接管嘴、送粉嘴和进水口还分别与由电气单元控制的煤油输送单元、氧气输送单元、送粉单元和自来水输送单元相连通。

本实用新型的另一特点是：煤油输送单元包括油箱以及与油箱相连通的电机油泵R2和与电机油泵R2串联的由煤油点火电磁阀5DT、煤油过渡电磁阀6DT和煤油喷涂电磁阀7DT组成的电磁阀组，电磁阀组的出口通过压力表P3、流量计F1与煤油接管嘴相连通；氧气输送单元包括气源以及与气源相连通的减压器Q1和与减压器Q1串联的由氧气点火电磁阀2DT、氧气过渡电磁阀3DT和氧气喷涂电磁阀4DT组成的电磁阀组，电磁阀组的出口通过调节阀D1和压力表P2与氧气接管嘴相连通；自来水输送单元包括高压自来水源，高压自来水源通过压力表P1、温度计t1和水路电磁阀1DT与冷却水进水口相连通，且在冷却水出水口上还连接有温度计t2；送粉单元包括气源，气源通过减压器Q2、调节阀D2、氮气电磁阀8DT、流量计F2和送粉器与送粉嘴相连通；电气单元的可编程逻辑控制器F1-30MR的输入端X400～X406分别与供水开关SQ1、供气开关SQ2、供油开关SQ3、点火开关SQ4、启动开关SQ5、送粉开关SQ6、停止开关SQ7相连接，COM输入端与急停开关SQ8相连，可编程逻辑控制器F1-30MR的输出端Y430～Y437、Y530～Y532分别与油泵电机交流接触器KM1、点火器交流接触器KM2、送粉器交流接触器KM3、水路电磁阀线圈1DT、氧气点火电磁阀2DT、氧气过渡电磁阀3DT、氧气喷涂电磁阀4DT、煤油点火电磁阀5DT、煤油过渡电磁阀6DT、煤油喷涂电磁阀7DT和氮气电磁阀8DT相连。

由于本实用新型的喷枪采用枪内回水双冷却套结构，简化了喷枪结构，提高了冷却效率，减少了喷枪对冷却系统的负荷，喷涂装置不必配备冷水机组，高压自来水即可满足冷却要求；控制集送粉器与控制柜的功能于一身，可对送粉、氧气煤油输送、点火等过程进行有效的控制，系统结构紧凑，集成度高，减小了喷涂装置的体积。

附图说明

图1是本实用新型控制系统原理图；

图2是本实用新型喷枪的结构示意图；

图3是本实用新型控制系统的结构示意图；

图4是本实用新型电气单元21的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1，2，本实用新型包括后盖13，壳体5和喷管11，在后盖13上开设有煤油接管嘴1、氧气接管嘴2和火花塞3，壳体5的内腔套装有燃烧室14，燃烧室14的入口与煤油接管嘴1、氧气接管嘴2和火花塞3相连通，燃烧室14的出口通过过渡段7与喷管11相连接，且在过渡段7上还开设有与燃烧室14的出口相连通的送粉嘴6，燃烧室14前端通过凸台与后盖13相连，后端通过凸台与喷管11的过渡段7、12相连，后盖13和过渡段7、12通过凸台与喷枪壳体5相连，并通过前压紧螺帽4和中压紧螺帽17固定，过渡段7通过凸台与喷管11内冷却套9、外冷却套10相连，并通过后压紧螺帽8固定，相互连通的内冷却套9和外冷却套10分别通过过渡段7的轴向通孔与开设在壳体5侧壁上的进水口16和出水口15相连通，所说的煤油接管嘴1、氧气接管嘴2、送粉嘴6和进水口16还分别与由电气单元21控制的煤油输送单元20、氧气输送单元19、送粉单元22和自来水输送单元18相连通。

本实用新型的氧气和煤油分别从各自的接管嘴进入喷枪的燃烧室14，点火燃烧后，通过喷嘴加速至超音速，粉末从送粉嘴6进入喷枪后，在喷管11内加热加速，形成高温高速的粒子流，喷向工件表面沉积形成涂层。自来水从进水口16进入喷枪，从出水口15流出喷枪，冷却喷枪，以防止烧蚀。

参见图3，本实用新型的煤油输送单元20包括油箱23以及与油箱23相连通的电机油泵R2和与电机油泵R2串联的由煤油点火电磁阀5DT、煤油过渡电磁阀6DT和煤油喷涂电磁阀7DT组成的电磁阀组，电磁阀组的出口通过压力表P3、流量计F1与煤油接管嘴1相连通；氧气输送单元19包括气源24以及与气源24相连通的减压器Q1和与减压器Q1串联的由氧气点火电磁阀2DT、氧气过渡电磁阀3DT和氧气喷涂电磁阀4DT组成的电磁阀组，电磁阀组的出口通过调节阀D1和压力表P2与氧气接管嘴2相连通；自来水输送单元18包括高压自来水源26，高压自来水源26通过压力表P1、温度计t1和水路电磁阀1DT与冷却水进水口16相连通，且在冷却水出水口15上还连接有温度计t2；送粉单元22包括气源25，气源25通过减压器Q2、调节阀D2、气体电磁阀8DT、流量计F2和送粉器27与送粉嘴6相连通。

氧气、煤油输送单元19、20与喷枪上的接管嘴相连。开机时，氧气、煤油输送单元19、20接到电气单元21的指令后，依据设定的三个状态，即点火、过渡和喷涂，按时序将煤油与氧气输送到喷枪，通过各电磁阀保持在相应的压力和流量范围内，以保证喷枪的稳定工作。关机时，氧气、煤油输送单元19、20按与开机时相反的时序工作。

送粉单元22与喷枪上的送粉嘴6相连。送粉单元22完成喷涂粉末的输送与停止。待喷涂焰流稳定后，将喷涂粉末输送到喷枪，通过调节阀D2实现粉末输送量的调节；停机时，停止粉末的输送。

参见图4，本实用新型的电气单元21的可编程逻辑控制器采用三菱公司的F1-30MR，F1-30MR有16个输入点，14个输出点，能满足便携式超音速火焰喷涂系统的要求，可编程逻辑控制器F1-30MR的输入端X400～X406分别与供水开关SQ1、供气开关SQ2、供油开关SQ3、点火开关SQ4、启动开关SQ5、送粉开关SQ6、停止开关SQ7相连接，COM输入端与急停开关SQ8相连，可编程逻辑控制器F1-30MR的输出端Y430～Y437、Y530～Y532分别与油泵电机交流接触器KM1、点火器交流接触器KM2、送粉器交流接触器KM3、水路电磁阀线圈1DT、氧气点火电磁阀2DT、氧气过渡电磁阀3DT、氧气喷涂电磁阀4DT、煤油点火电磁阀5DT、煤油过渡电磁阀6DT、煤油喷涂电磁阀7DT和氮气电磁阀8DT相连。在系统喷涂前，首先对系统进行检查。闭合供水开关SQ1，则F1-30MR通过输出点Y433使水路电磁阀1DT的线圈通电，水路电磁阀1DT打开，高压水便进入喷枪进行冷却，检查工作是否正常，如有渗漏，检查连接是否有松动，排除后，恢复SQ1的打开位置；闭合供气开关SQ2，则F1-30MR按一定的时序通过输出点Y434、Y435、Y436分别使氧气点火电磁阀2DT的线圈、氧气过渡电磁阀3DT的线圈、氧气喷涂电磁阀4DT的线圈通电，氧气点火电磁阀2DT、氧气过渡电磁阀3DT、氧气喷涂电磁阀4DT分别打开，氧气气源中的氧气便通过送气管进入喷枪，检查工作是否正常，如有渗漏，检查连接是否有松动，排除后，恢复SQ2的打开位置；闭合供油开关SQ3，则F1-30MR按一定的时序通过输出点Y430、Y437、Y530、Y531分别使油泵电机交流接触器KM1、煤油点火电磁阀5DT的线圈、煤油过渡电磁阀6DT的线圈、煤油喷涂电磁阀7DT的线圈通电，油泵R2、煤油点火电磁阀5DT、煤油过渡电磁阀6DT、煤油喷涂电磁阀7DT分别打开，煤油油箱中的煤油便通过送油管进入喷枪，检查工作是否正常，如有渗漏，检查连接是否有松动，排除后，恢复SQ3的打开位置；闭合点火开关SQ4，F1-30MR通过输出点Y431使点火器交流接触器KM2通电，点火器启动，检查点火器工作是否正常，如出现点火火花，则检查点火器内的点火变压器、点火电容及连接是否失效，排除故障后，恢复SQ4的打开位置。

启动喷枪，闭合启动开关SQ5，可编程逻辑控制器F1-30MR按顺序通过输出点Y433、Y434、Y437、Y431使水路电磁阀1DT的线圈、氧气点火电磁阀4DT的线圈、煤油点火电磁阀5DT的线圈和点火器交流接触器KM2通电，水路电磁阀1DT、氧气点火电磁阀4DT、煤油点火电磁阀5DT和点火器依次通电打开，高压自来水、氧气、煤油依次通过送水管、送气管、送油管送入喷枪，雾化混合后形成可燃液雾，点火器通电使火花塞产生火花，将液雾点燃，喷枪工作在点火状态。F1-30MR定时2秒钟后，F1-30MR通过输出点Y435、Y530使氧气过渡电磁阀3DT的线圈、煤油过渡电磁阀6DT的线圈通电，氧气过渡电磁阀3DT、煤油过渡电磁阀6DT打开，通过输出点Y434、Y437使氧气点火电磁阀4DT的线圈、煤油点火电磁阀6DT的线圈断电，氧气点火电磁阀4DT和煤油点火电磁阀5DT关闭，将喷枪切换到过渡状态。F1-30MR定时2秒钟后，通过输出点Y436、Y531使氧气喷涂电磁阀5DT的线圈、煤油喷涂电磁阀7DT的线圈通电，氧气喷涂电磁阀5DT、煤油喷涂电磁阀7DT打开，通过输出点Y435、Y530使氧气过渡电磁阀3DT的线圈、煤油过渡电磁阀6DT的线圈断电，氧气过渡电磁阀3DT、煤油过渡电磁阀6DT关闭，喷枪切换到喷涂状态。

F1-30MR通过Y432使送粉器交流接触器通电，从而启动送粉器，喷涂粉末通过粉粉管送入喷枪，经焰流加热加速后喷向工件表面形成涂层。

喷涂完成后，系统按与启动相反的顺序停机，首先停止送粉，然后将喷涂装置从喷涂状态切换至点火状态，在点火状态，按停油、停气、停水的顺序关机。

当喷涂系统出现紧急情况时，闭合急停开关SQ8，系统则紧急停机。

本实用新型的喷枪采用枪内回水双冷却套结构，简化了喷枪结构，提高了冷却效率，减少了喷枪对冷却系统的负荷，喷涂装置不必配备冷水机组，高压自来水即可满足冷却要求；控制系统集送粉器与控制柜的功能于一身，可对送粉、氧气煤油输送、点火等过程进行有效的控制，系统结构紧凑，集成度高，减小了喷涂装置的体积；整个喷涂装置体积小，搬运移动方便，满足工业中的现场作业要求。

Claims

1、一种便携式超音速火焰喷涂装置，包括连为一体的后盖[13]、壳体[5]和喷管[11]，在后盖[13]上开设有煤油接管嘴[1]、氧气接管嘴[2]和火花塞[3]，壳体[5]的内腔套装有燃烧室[14]，燃烧室[14]的入口与煤油接管嘴[1]、氧气接管嘴[2]和火花塞[3]相连通，燃烧室[14]的出口通过过渡段[7]与喷管[11]相连接，且在过渡段[7]上还开设有与燃烧室[14]的出口相连通的送粉嘴[6]，其特征在于：在喷管[11]内还开设有相互连通的内冷却套[9]和外冷却套[10]，内、外冷却套[9]和[10]分别通过过渡段[7]的轴向孔与开设在壳体[5]侧壁上的进水口[16]和出水口[15]相连通，所说的煤油接管嘴[1]、氧气接管嘴[2]、送粉嘴[6]和进水口[16]还分别与由电气单元[21]控制的煤油输送单元[20]、氧气输送单元[19]、送粉单元[22]和自来水输送单元[18]相连通。

2、根据权利要求1所述的便携式超音速火焰喷涂装置，其特征在于：所说的煤油输送单元[20]包括油箱[23]以及与油箱[23]相连通的电机油泵R2和与电机油泵R2串联的由煤油点火电磁阀5DT、煤油过渡电磁阀6DT和煤油喷涂电磁阀7DT组成的电磁阀组，电磁阀组的出口通过压力表P3、流量计F1与煤油接管嘴[1]相连通。

3、根据权利要求1所述的便携式超音速火焰喷涂装置，其特征在于：所说的氧气输送单元[19]包括气源[24]以及与气源[24]相连通的减压器Q1和与减压器Q1串联的由氧气点火电磁阀2DT、氧气过渡电磁阀3DT和氧气喷涂电磁阀4DT组成的电磁阀组，电磁阀组的出口通过调节阀D1和压力表P2与氧气接管嘴[2]相连通。

4、根据权利要求1所述的便携式超音速火焰喷涂装置，其特征在于：所说的自来水输送单元[18]包括高压自来水源[26]，高压自来水源[26]通过压力表P1、温度计t1和水路电磁阀1DT与冷却水进水口[16]相连通，且在冷却水出水口[15]上还连接有温度计t2。

5、根据权利要求1所述的便携式超音速火焰喷涂装置，其特征在于：所说的送粉单元[22]包括气源[25]，气源[25]通过减压器Q2、调节阀D2、氮气电磁阀8DT、流量计F2和送粉器[27]与送粉嘴[6]相连通。

6、根据权利要求1所述的便携式超音速火焰喷涂装置，其特征在于：所说的电气单元[21]的可编程逻辑控制器F1-30MR的输入端X400～X406分别与供水开关SQ1、供气开关SQ2、供油开关SQ3、点火开关SQ4、启动开关SQ5、送粉开关SQ6、停止开关SQ7相连接，COM输入端与急停开关SQ8相连，可编程逻辑控制器F1-30MR的输出端Y430～Y437、Y530～Y532分别与油泵电机交流接触器KM1、点火器交流接触器KM2、送粉器交流接触器KM3、水路电磁阀线圈1DT、氧气点火电磁阀2DT、氧气过渡电磁阀3DT、氧气喷涂电磁阀4DT、煤油点火电磁阀5DT、煤油过渡电磁阀6DT、煤油喷涂电磁阀7DT和氮气电磁阀8DT相连。