JPH03502777A - ガス爆ごうを用いてコーティングを施すための装置のバレル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガス爆ごうを用いてコーティングを施すための装置の技術分野 本発明は、加工片に保護コーティングを施すための装置に係り、特にガス爆ごう を用いてコーティングを施すための装置のバレルに関する。

本発明は、機械工業、特に、機械及び機構の耐用命数を１０倍延伸させ得るよう にするために磨耗及び摩擦に耐えることを意図する部品に対して、タングステン カーバイド、クロム、及び、チタンを基材とする硬質の金属−セラミック合金の コーティングを施すために最も有効に使用することができる。

本発明の他の応用は、腐蝕性媒体（酸、アルカリ、海水のような）の中で作動し 、又は大電流回路を閉じる為に使用される機械及び機械部品の表面の損傷を防止 することである。

背景技術 最近はガス爆ごうを用いてコーティングを施すための装置力ぐ膚く使用されてお り、この装置にはガス状のエクスブローシブミックスチャの可燃成分としてアセ チレンが採用されており、その理由は、アセチレンと酸素とのエクスブローシブ ミックスチャが高い煽ごう能力を有するからであり、さらに言えば、その他に、 使用し得る全てのガス状のエクスブローシブミックスチャの、燃焼から爆ごうへ の変換経路が最も短いからである。アセチレンと酸素とのエクスブローシブミッ クスチャのこれらの長所は、ガス爆ごうを用いてコーティングを施すための装置 に短いバレルを使用し、その結果として、この装置の製造のために消費される金 属の量を節約し、かつ、この装置の能力を高めるすることができることにある。

しかしながら、アセチレンをガス状のエクスブローシブミックスチャとして使用 することには障害が伴なう。

その理由は、アセチレンと酸素とのエクスブローシブミックスチャの煽ごうが０ ．１ミリメートル未満の間隙でさえも伝搬するし、さらに、アセチレンのエクス ブローシブミックスチャの中に酸素が全く無くても、アセチレンが煽ごうし得る からである。

アセチレンと酸素とのエクスブローシブミックスチャのこれらの性質のために、 この装置のバレルからアセチレンの通路に沿ってアセチレンのマニホールドに達 する爆ごうのブレークスルー（バツクファイア）を防止するための特別な構造が 必要になる。

ガス煽ごう装置（米国特許出願節２，８６９．９２４号参照）公知であり、この 装置では、バツクファイアが、煽ごう波の伝搬経路で障害物として作用するエク スブローシブミックスチャが起爆する前に不活性ガス（窒素）が充填される環状 の保護コイルを設けることによって予防され、その他に、他の装置がバツクファ イアを防止するために使用されている。

しかしながら、これらの装置を使用すれば、アセチレンと酸素とのエクスブロー シブミックスチャを採用するガス爆ごうを用いてコーティングを施す装置が稼動 している時の安全を完全に保障することができない。安全は、酸素子メタン、プ ロパン、ブタン等のような爆ごうし難い爆発物を使用することによってのみ確保 することが可能である。これに随伴する欠点は、煽ごうし難い爆発物ヲ使用した 場合には、バレルの中に煽ごう波を形成する時の燃焼から煽ごうへの変換経路が かなり長くなるので、バレルの長さを、アセチレンと酸素とのエクスブローシブ ミックスチャで作動する装置のバレルの長さよりも長くする必要があり、その結 果として、ガスの消費が増加し、毎秒当りのショツト数の減少によって装置の能 力が低下する。

煽ごうし難い爆発物のエクスブローシブミックスチャでは、燃焼から煽ごうへの 変換経路が、このようなアセチレンと酸素とのエクスブローシブミックスチャの 経路の１００倍を越える。

煽ごうし難い爆発物のガス爆ごうによってカートリッジを施すための装置に、装 置の寸法を増大させることなく、しかも作用ガスの出力能力と消費を維持して使 用するためには、バレルに、燃焼から煽ごうへの変換経路を減少させる特殊な装 置を設ける必要がある。

壁体にコイルを有する煽ごう装置のバレルも公知であり（Ｋ、１．５ｃｈｅｌｋ ｉｎ及びＹ、　Ｌ。

Ｔｒｏｓｈｉｎ；　「ＧａｚｏｄｉｎａｍｉｋａｇｏｒｅｎｉａＪ、１９６３年 、ＡＮ　　５ＳＳＲＰｕｂｌｉｓｈｅｒ、モスクワ、２０６ページ参照）、この バレルでは、火炎の伝搬は、ガス流がコイルの巻線のような障害物と相互に作用 している時の、このガス流の付加的な撹拌によって加速される。しかしながら、 煽ごうし難い爆発物のエクスブローシブミックスチャに５ｃｈｅｌｋｉｎのコイ ルを使用すれば、燃焼から爆ごうへの変換経路の長さがごくわずか減少する。

本明細書において説明した装置に最も類似している装置は、ガス爆ごうを用いて コーティングを施すための装置のバレル（Ａ、Ｉ、Ｚｖｅｒｅｖ他；［Ｄｅｔｏ ｎａｔｓｉｏｎｎｏｅ　　ｎａｐｙｌｅｎｉｅｐｏｋｒｙｔ　ｉ　ｉＪ、１９７ ９年、５ｕｄｏｓｔｒｏｅｎｉｅ　　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、レニングラード、 １７２ページ参照）で代表され、このバレルは、エクスブローシブミックスチャ を起爆するために装置と、断面の周辺の周囲に等距離に離間された孔が貫通して いる爆ごうチャンバとを備えている。

バレルがエクスブローシブミックスチャで充填され、ガスの通路がシールされた 後に、バレルの閉じられた端部で、エクスブローシブミックスチャが燃焼する。

この装置においては、火炎が、孔を貫いて爆ごうチャンバまで伝搬し、その後に 、バレルまで伝搬する。このような構造は、初期点火中心を、孔の間のバリアに 発生する複数の点火中心に変換することによってエクスブローシブミックスチャ をより均一に燃焼させて、燃焼から爆ごうへの変換経路を減少させることを意図 している。

５ｃｈｅｌｋｉｎのコイルに類似しているこれらのバレルは、火炎の伝搬経路に おける障害物として作用し、この火炎の流れを付加的に撹拌することによって、 燃焼から煽ごうへの変換経路の長さを減少させる。

しかしながら、以上説明した構造を使用すれば、かなり長い燃焼から煽ごうへの 変換経路のエクスブローシブミックスチャの中における起爆の時にも、この長さ をごくわずか減少させるという結果を招く。

５ｃｈｅｌｋｉｎのコイルによる起爆は、分離した点火中心がデトネーションフ ロントに存在することを特徴とするガスにおける定常爆ごうの伝搬プロセスとの 類似性を有する。これらの点火中心は、バレルの中における、その伝搬経路を横 断する煽ごう波のウェーブフロントに沿って移動する圧力波又は圧縮波を局部的 に増加させる。

これらの横波は相互に衝突し、かつ、管状部材の壁体に衝突して、衝突した範囲 の圧力と温度を上昇させ、バレルに沿った爆ごうを定常伝搬する。

煙にさらされた壁体を有する管状部材の中における定常伝搬の調査は、ガス状の エクスブローシブミックスチャの組成と、このエクスブローシブミックスチャの 、バレルの中における初期圧力とによって決定されるような各セルの寸法に追随 する特徴的なネットワークを示している。定常爆ごうの前のセルの寸法は、この プロセスの主要な特徴であり、経験的に決定される。

発明の開示 本発明は、ガス爆ごうを用いてコーティングを施すための装置を提供することを 意図しており、この装置においては、燃焼から煽ごうへの変換のアクセルレータ が、この装置の能力を同じにし、かつ、バレルの寸法を増大させることなく、燃 焼から煽ごうへの変換経路の長さを減少させるような構造である。

この本発明の意図は、起爆させるために連続的に接続された装置と、燃焼から煽 ごうへの変換のアクセルレータと、爆ごうチャンバとを備え、燃焼から煽ごうへ の変換のアクセルレータが爆ごうチャンバに同軸に配置された空間格子の形状を 有し、この格子の各セルの寸法が、好ましい組成のエクスブローシブミックスチ ャの定常煽ごう波のセルの寸法にほぼ等しく、この格子の交差部分断面上のセル の数が、起爆装置から爆ごうチャンバまでガスを搬送するために貫通している通 路を形成するバレルの開いた端部の方向に増加し、この格子の周辺の通路がバレ ルの軸線に対して鋭角な角度αで配置されて成るガス爆ごうを用いてコーティン グを施すための装置のバレルによって達成される。

この提案された構造のアクセルレータは、ガス爆ごうを用いてコーティングを施 すための装置の出力能力を同じにし、バレルの寸法を増大させることなく、燃焼 から煽ごうへの変換を行う経路の長さを減少させることができるものであり、こ のアクセルレータは、公知の装置のバレルの長さでは起爆できないために従来の 技術に使用されていなかったエクスブローシブミックスチャの成分のような、如 何なる爆ごうし難い爆発性ガス（メタン、ブタン、プロパン等）をも使用するこ とができるものである。

さらに、これらのガス状のエクスブローシブミックスチャを用いて、この装置の 安全な可動を保障し、同じ出力能力を確保することができる。

定常煽ごう波のフロントにおけるセルの寸法に等しいアクセルレータの空間格子 の中のセルの好ましい寸法は、定常爆ごう波のフロントに発生するプロセスが、 火炎がアクセルレータの空間格子の通路に沿って伝搬している時に発生するプロ セスに類似しているという事実によって説明される。空間格子のセルの寸法を煽 ごう波のフロントにおけるセルの寸法にすれば、燃焼から爆ごうへの変換経路の 長さを最も有効に減少させるすることができることは、経験的に確立されている 。

アクセルレータの格子を貫通する通路がバレルの軸線に対してなす鋭角な傾斜角 は、この傾斜角を直角に近い角度にして、この通路の断面で急激に拡大させるこ とによって形成され、この角度で、火炎が伝搬して燃焼生成物を急激に減少させ 、従って、フレームフロントの温度と圧力を急速に減少させる。これらのファク タは燃焼を促進させることができず、その燃焼を消滅させることさえあり得る。

本発明の好ましい形態においては、アクセルレータの空間格子はバレルに同軸に 配置された１組の有孔ディスクによって形成され、従って、このような各ディス クの孔が、下流側のガス流に沿って連続するディスクの孔のスペーサによって部 分的に閉じられる。

このような構造は、アクセルレータの製造を簡単にし、メタン、ブタン、プロパ ン等を基材とするエクスブローシブミックスチャのための燃焼から爆ごうへの変 換を、バレルの口径に等しい経路の長さの中で確実に行ことかできる。

本発明の代替的形態によれば、アクセルレータの空間格子は管状部材によって形 成される。

この好ましい構造は、冷却剤を管状部材の内部に搬送することによってアクセル レータの冷却を簡単にすることができる。アクセルレータの冷却は、ガス爆ごう を用いてコーティングを施すための装置の応用のための主要な前提条件である。

図面の簡単な説明 本発明の他の目的、及び、付随的な長所を、添付した図面と関連させて行う細部 説明によって、より完全に明らかにする。ここに、 第１図は本発明に基づくバレルの縦断面図、第２図は燃焼から爆ごうへの変換を 行うアクセルレータの縦断面図、第３図は管状部材を有するアクセルレータの改 良された形状の縦断面図である。

発明を実施するための最良の形態 ガスの爆ごうを用いてコーティングを施すための装置の提案されたバレルは起爆 のための装置１を備え、この起爆のための装置１は爆ごうチャンバ２に、燃焼か ら煽ごうへの変換のアクセルレータ３を通して接続されている（第１図及び第２ 図）。アクセルレータ３は爆ごうチャンバ２と同軸に配置されている空間格子の 形状を有する。この格子のセル４の寸法は、好ましい組成のエクスブローシブミ ックスチャの中の定常煽ごう波のセルの大きさにほぼ等しい。この格子の断面上 のセル４の数は、貫通する通路５を形成しているバレルの開いている端部の方向 に増加し、この貫通している通路は煽ごう開始装置１から爆ごうチャンバ２にガ スを送り込む。この格子の周辺部の通路５は、バレルの軸線に対して鋭角な角度 αである（本発明の好ましい形態では、この角度は４０度程度である）。

アクセルレータ３の空間格子は、チャンバ２に同軸に配置された１組の有孔ディ スク６．７．８．９．１０．１１．１２．１３．１４．１５によって形成され、 ディスク１４．１５のような隣接する各対のディスクでは、孔１６はバレル１７ によって部分的に閉じられ、このバレル１７は、セル４を形成するガス状エクス ブローシブミックスチャの流れの下流側に後続するディスク１５の孔の間にある 。各ディスク６．７．８．９．１０．１１．１２．１３．１４．１５では、隣接 する２つの孔１６の間の距離は孔１６の直径の１ないし２倍未満である。ディス ク６．７．８．９．１０．１１．１２．１３．１４．１５の中の孔１６の数は、 バレルの開いている端部の方向に増加している。

ディスク６．７．８．９．１０．１１．１２．１３．１４．１５の本体は、この 装置が稼動しているときに、この装置に対して、ディスク６．７．８．９．１０ ．１１．１２．１３．１４．１５を冷却するための冷却剤を送り込むための通路 （図示せず）を有する。

提案されたバレルは、次のように作用する。

ガス状エクスブローシブミックスチャはミキサ（図示せず）からバレルに送り込 まれ、このエクスブローシブミックスチャは、起爆装置１によって、ガス流の下 流の最初のディスク６の孔１６の中で着火される。未燃焼ガス流ハ、バリア１７ にあるフレームフロントの前で撹拌され、これによって、この火炎が加速され、 その前に一連の圧縮波が形成される。圧縮波がバリア１７によって反射された時 に、温度が充分にエクスブローシブミックスチャの自己着火が可能な点まで上昇 し、この温度の上昇が行われるのは、フレームフロントがバレルの断面に到達し た直後であり、このバレルの断面はディスク１０．１１が置かれている断面であ り、逆にみれば、この温度の上昇に引き続いて多数の自己点火中心が、より多く の圧縮波を発生させ、この圧縮波がディスク１２等のバリア１７で新しい点火中 心を起爆する。その結果、燃焼反応が反復的に集中し、かつ、容積プロセスのよ うに進行し、これがアクセルレータ３の空間格子のセル４の中に見掛は上の強力 な衝撃波を発生させ、この衝撃波が、独立してアクセルレータ３、又はその出口 の中で、エクスブローシブミックスチャに容易に点火を行うことができる。

第３図に管状部材１８の形のアクセルレータ３の空間格子の代替的形態を示す。

管状部材１８は、この管状部材１８の冷却剤を、この管状部材１８に送り込むた めに使用されるように配置され、しかも、この管状部材の外面が、バレルにガス を搬送するための通路５を貫いてセル４を形成するように配置されている。

メタンと酸素の理論エクスブローシブミックスチャの研究（定常爆ごうの前にお けるセルの寸法は４ミリメートル）は、前記波が、ディスク１５から１．５ない し２センチメートルの距離で、アクセルレータ３を最後のディスク１５から容易 に離した後に、煽ごうプロセスＳが安定することを示している。このようなアク セルレータは、プロパン−ブタンを基本とする広い範囲の組成で（セルの寸法６ ないし１．５ミリメートル）で、有効に作動する。アクセルレータ３の空間格子 のセル４を代替的な他の寸法及び形状にすることは可能である。しかしながら、 このアクセルレータ３の空間格子のセル４の代替的な他の寸法は、定常爆ごうの フロントにおけるセルの寸法からかなり大幅に異なる大きさにすべきものではな く、最適の寸法としては、定常爆ごうのフロントにおけるセルの寸法の０，５な いし２倍にすべきである。

以上説明した、バレルに設けられて１キヤリパ未満の長さを有し、燃焼から煽ご うへの変換を行うアクセルレータの構造は、燃焼から煽ごうへの変換経路の長さ く考慮されたアクセルレータの長さを有する）を、バレルの１キヤリパに減少さ せることができる。

爆ごうの散布によってコーティングを施すために、この装置のバレルにアクセル レータ３を設けることによって、このような装置を構造的に改良することなく、 又は、その寸法、及び能力を変更することなく、メタン、プロパン、ブタン等を 基材とするガス状のエクスブローシブミックスチャを使用することが可能である 。このようなガスを基材とするエクスブローシブミックスチャを使用することに よって、アセチレン−酸素を使用して得られるコーティングよりも、優れた高品 質のコーティングを行うことができる。

産業上の利用可能性 本発明は、モータ工業にに応用し、機械及び機構の部品に、タングステンカーバ イド、クロム、及び、チタンを基材とする金属セラミック硬質合金をコーティン グを施して、磨耗及び摩擦に耐えて、このような機械及び機構の耐用命数を１０ 倍延伸させることができる。

さらに、本発明は、腐蝕性媒体（酸、アルカリ、海水のような）の中で機械部品 の表面を保護し、又は、大電流回路を閉じる為に採用されるコーティングを施す ために使用することができる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．爆ごうを起爆させるために連続的に接続された装置（１）と、燃焼から爆ご うへの変換のアクセレレータ（３）と、爆ごうチャンバ（２）とを備えたガス爆 ごうを用いてコーティングを施すための装置のバレルにおいて、アクセレレータ （３）が爆ごうチャンバ（２）に同軸に配置された空間格子の形状を有し、この 格子のセル（４）の寸法が、好ましい組成のエクスブローシブミックスチャの中 の定常爆ごう波のセルの寸法にほぼ等しく、格子の断面上のセル４の数が、ガス を爆ごう起爆装置（１）から爆ごうチャンバ（２）まで搬送するために貫通する 通路（５）を形成するバレルの開いた端部の方向に増加し、これに対して、格子 の周辺部の通路（５）がバレルの軸線に対して鋭角な角度αで配置されることを 特徴とするガス爆ごうを用いてコーティングを施すための装置のバレル。 ２．アクセレレータ（３）の空間格子が、バレルにに同軸に配置された１組の有 孔ディスク（６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５）によって 形成されて、各ディスク（６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１ ５）の孔が、セル４を形成するためのガス流れの下流に後続するディスク（７、 ８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５）の孔（１６）の間のスペーサ（ １７）によって部分的に閉じられることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の バレル。 ３．アクセレレータ（３）の空間格子が管状部材（１８）によって形成されるこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載のバレル。