RU2037336C1

RU2037336C1 - Equipment for ultrasonic gas-flame spraying

Info

Publication number: RU2037336C1
Application number: RU92012088/05A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Воронецкий; Зо Ивановна Воронецка; Зоя Ивановна Воронецкая; Борис Сергеевич Адамов; Софь Степановна Адамова; Софья Степановна Адамова; Анастаси Ивановна Рачеткина; Анастасия Ивановна Рачеткина; Натали Николаевна Бабченкова; Наталия Николаевна Бабченкова
Original assignee: Андрей Владимирович Воронецкий; Зоя Ивановна Воронецкая; Борис Сергеевич Адамов; Софья Степановна Адамова; Анастасия Ивановна Рачеткина; Наталия Николаевна Бабченкова
Priority date: 1992-12-29
Filing date: 1992-12-29
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: devices used in plating. SUBSTANCE: a through channel is made behind the nozzle on the side wall of a branch pipe; powder-and-combustion products-mixing unit is located in the branch pipe, with the powder feeding pipeline being connected with the channel. The inner diameter ratio of the branch pipe and that of the nozzle is in the range of 1.0 and 1.25. There is a bulge on the inner surface of the branch pipe with cross ducts made around the passage system. Behind the buldge, the flow section gradually increases toward the exit. EFFECT: higher efficiency. 4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для нанесения покрытий методом сверхзвукового газопламенного напыления порошка на поверхность изделий. The invention relates to a device for coating by the method of supersonic gas flame spraying of powder on the surface of products.

Известны установки для сверхзвукового газопламенного напыления покрытий, содержащее камеру сгорания с соплом, систему подачи горючего и окислителя, магистраль подвода порошка в сверхзвуковой поток продуктов сгорания и узел смешения последних с порошком [1] В этой и целом ряде аналогичных установок сопло выполнено дозвуковым, и порошок вводится непосредственно в сопло, то есть и дозвуковой поток. Разгон потока продуктов сгорания до сверхзвуковых скоростей осуществляется за срезом сопла при свободном расширении струи с порошком. Known installations for supersonic gas-flame spraying of coatings containing a combustion chamber with a nozzle, a fuel and oxidizer supply system, a powder supply line to a supersonic flow of combustion products, and a mixing unit for mixing the latter with powder [1] In this and a number of similar installations, the nozzle is made subsonic and the powder injected directly into the nozzle, that is, the subsonic flow. The acceleration of the flow of combustion products to supersonic speeds is carried out behind the nozzle at the free expansion of the jet with the powder.

При видимых преимуществах такого рода устройства (равномерное распределение порошка по поперечному сечению потока, высокая степень прогрева частиц порошка за счет большого времени пребывания в высокотемпературном дозвуковом участке струи), они имеют и ряд недостатков, наиболее существенными из которых являются следующие. Как известно, одним из наиболее существенных факторов, определяющих процесс нанесения покрытия, является скорость частиц порошка, которая в свою очередь пропорциональна скорости газового порошка, разгоняющего частицы. Чем выше скорость газового потока, тем больше скорость частиц порошка, и тем шире возможности установки как по виду используемого для нанесения покрытий порошка (следовательно, и по возможности получения покрытий с различными свойствами), так и по материалам, на которые можно наносить покрытия. С другой стороны, скорость газового потока тем больше, чем больше давление в камере сгорания. Однако степень повышения давления в камере сгорания для таких устройств ограничена, так как в силу того, что ввод порошка осуществляется в дозвуковой участок струи, по мере роста давления в камере сгорания в такой же степени будет возрастать давление и в емкости для хранения порошка. Но стабильную подачу порошка можно осуществить только при наличии подвода в емкость газа, осуществляющего вынос порошка из нее, давление которого на входе в емкость (для формирования течения из емкости в сопло) должно быть выше, чем в сопле. Поэтому при создании избыточного (по отношению к атмосферному) давления в емкости для хранения порошка установка потребует существенного усложнения создания системы наддува емкости, увеличения толщины ее стенок и т. д. Именно поэтому разработан ряд схем установок (разработаны ниже), в которых подвод порошка осуществляется в зону сверхзвуковой струи с давлением ниже атмосферного, что позволяет использовать для выноса порошка из емкости воздух из окружающей среды, который в этом случае будет поступать в емкость вследствие создания разряжения в ней. Кроме отмеченного рассматриваемое устройство имеет и следующие недостатки. Во-первых, это эррозийный износ стенок сопла за счет воздействия на них частиц порошка, что приводит к снижению надежности работы установки в целом, и во-вторых, повышенный уровень потерь энергии в скачках уплотнения при разгоне струи до сверхзвуковых скоростей при ее свободном расширении. With the obvious advantages of this kind of device (uniform distribution of powder over the cross section of the flow, a high degree of heating of the powder particles due to the long residence time in the high-temperature subsonic section of the jet), they also have a number of disadvantages, the most significant of which are the following. As you know, one of the most significant factors determining the coating process is the speed of the powder particles, which in turn is proportional to the speed of the gas powder dispersing the particles. The higher the gas flow rate, the greater the speed of the powder particles, and the wider the installation possibilities, both in terms of the type of powder used for coating the coatings (therefore, when possible to obtain coatings with different properties), and in the materials on which coatings can be applied. On the other hand, the velocity of the gas stream is greater, the greater the pressure in the combustion chamber. However, the degree of increase in pressure in the combustion chamber for such devices is limited, since due to the fact that the powder is introduced into the subsonic section of the jet, as the pressure in the combustion chamber increases, the pressure in the powder storage tank will increase to the same extent. But a stable supply of powder can be achieved only if there is a gas supply to the container, carrying out the removal of powder from it, the pressure of which at the inlet to the container (to form a flow from the container to the nozzle) should be higher than in the nozzle. Therefore, when creating excess (relative to atmospheric) pressure in the powder storage tank, the installation will require significant complication of creating a system for pressurizing the tank, increasing the thickness of its walls, etc. This is why a number of plant schemes have been developed (developed below) in which the powder is supplied into the zone of a supersonic jet with a pressure below atmospheric, which allows the use of ambient air, which in this case will enter the container due to the discharge eeniya in it. In addition to the above, the device in question has the following disadvantages. Firstly, this is erosive wear of the walls of the nozzle due to the impact of powder particles on them, which leads to a decrease in the reliability of the installation as a whole, and secondly, an increased level of energy loss in the shock waves during acceleration of the jet to supersonic speeds during its free expansion.

Известно устройство для сверхзвукового газопламенного напыления покрытий, содержащее камеру сгорания с соплом, систему подачи горючего и окислителя в камеру сгорания, тракт ввода порошка в сверхзвуковой поток и узел смешения последнего с порошком. При этом сопло выполнено в виде системы сопл Лаваля, продольные оси которых пересекаются в одной точке, а тракт ввода порошка в виде каналов, выходящих в зону между срезами сопл Лаваля до точки пересечения их осей [2]
Недостатком этого устройства являются большие потери энергии в скачках уплотнения в месте пересечения сверхзвуковых струй, что приводит к уменьшению скорости потока и, как следствие, к меньшему разгону частиц порошка и худшим характеристикам получаемого покрытия за счет снижения сцепления частиц порошка друг с другом и материалом поверхности покрываемого изделия. Следует также отметить и трудность охлаждения камеры сгорания, сложность конструкции и значительные габариты устройства, что обусловлено необходимостью выполнения в одном блоке целого ряда функционально различных каналов (охлаждения, сгорания, разгона газа, ввода порошка).A device is known for supersonic gas-flame spraying of coatings, comprising a combustion chamber with a nozzle, a system for supplying fuel and an oxidizing agent to a combustion chamber, a path for introducing powder into a supersonic flow, and a unit for mixing the latter with the powder. Moreover, the nozzle is made in the form of a system of Laval nozzles, the longitudinal axes of which intersect at one point, and the powder input path in the form of channels extending into the zone between the sections of the Laval nozzles to the point of intersection of their axes [2]
The disadvantage of this device is the large energy loss in the shock waves at the intersection of supersonic jets, which leads to a decrease in the flow rate and, as a result, less acceleration of the powder particles and poorer characteristics of the resulting coating by reducing the adhesion of the powder particles to each other and the surface material to be coated products. It should also be noted the difficulty of cooling the combustion chamber, the complexity of the design and significant dimensions of the device, which is due to the need to perform in one block a number of functionally different channels (cooling, combustion, gas acceleration, powder input).

Известно устройство, содержащее магистраль подвода порошка в сверхзвуковой поток, сопло для разгона газа и узел смешения последнего и порошка, выполненный в виде патрубка со сквозным поперечным отверстием в его боковой стенке, охватывающего сопло, при этом магистраль подвода порошка сообщена с отверстием [3]
Недостатком этого устройства является формирование между наружной поверхностью начального участка струи, истекающей из сопла, и внутренней поверхностью стенки патрубка застойной зоны с интенсивным вихревым течением, что приводит к выносу порошка из струи к стенкам патрубка и налипанию его на них, а после достижения определенной толщины налипшего слоя к периодическому срыву со стенок конгломератов, образованных частицами порошка, их попаданию на поверхность изделия и, как следствие, к резкому ухудшению качества покрытия. Недостатком этого устройства является и то, что при такой схеме подвода порошок будет захватываться только периферийными участками сверхзвуковой струи, и в результате его концентрация в центре струи будет равна нулю. Подобное распределение порошка по сечению струи приводит к его интенсивному налипанию на стенках камеры смешения, эрозионному износу последних, снижению степени нагрева частиц порошка ввиду интенсивного теплоотвода от периферийных участков струи в стенки камеры смешения и в результате к снижению надежности работы устройства в целом и к увеличению затрат энергии на формирование покрытия.A device is known that contains a line for supplying powder to a supersonic stream, a nozzle for dispersing gas and a mixing unit for the latter and powder, made in the form of a pipe with a through transverse hole in its side wall covering the nozzle, while the line for supplying powder is in communication with the hole [3]
The disadvantage of this device is the formation between the outer surface of the initial portion of the jet flowing out of the nozzle and the inner surface of the pipe wall of the stagnant zone with an intense vortex flow, which leads to the removal of powder from the jet to the pipe walls and its sticking to them, and after reaching a certain thickness of adhering layer to periodic disruption from the walls of conglomerates formed by powder particles, their contact with the surface of the product and, as a consequence, to a sharp deterioration in the quality of the coating. The disadvantage of this device is that with such a supply circuit, the powder will be captured only by the peripheral sections of the supersonic jet, and as a result, its concentration in the center of the jet will be zero. Such a distribution of the powder over the cross section of the jet leads to its intensive sticking to the walls of the mixing chamber, erosion of the latter, a decrease in the degree of heating of the powder particles due to intensive heat removal from the peripheral sections of the jet to the walls of the mixing chamber and, as a result, to a decrease in the reliability of the device as a whole and to increase costs energy to form a coating.

Известна установка для сверхзвукового газопламенного напыления покрытий, содержащая камеру сгорания с соплом, систему подачи горючего и окислителя в камеру сгорания, магистраль подвода порошка в сверхзвуковой поток продуктов сгорания и узел смешения последних с порошком [4]
Недостатком этого устройства является то, что разгон продуктов сгорания до сверхзвуковой скорости осуществляется путем их расширения за срезом сопла. Но при таком способе разгона струи, как было отмечено выше, за срезом сопла формируется система скачков уплотнения, состоящая из прямых и косых скачков различной интенсивности, что приводит к значительным потерям энергии. Кроме того, в этом случае практически невозможно получить высокую степень расширения, а следовательно, и скорость газового потока. При этом конфигурация системы скачков уплотнения, формирующихся за соплом, не способствует эффективному вводу частиц в поток и их равномерному распределению по его поперечному сечению, поскольку наряду с составляющими скорости потока, формирующимися при его переходе через скачки уплотнения, направленными к центру потока, будут иметь место и составляющие скорости, направленные к периферии потока, и в результате частицы вводимого в поток порошка будут в основном сконцентрированы на периферии струи. Эти недостатки существенно ограничивают область применения такого рода установок.A known installation for supersonic gas-flame spraying of coatings containing a combustion chamber with a nozzle, a system for supplying fuel and an oxidizer to the combustion chamber, a powder supply line to a supersonic flow of combustion products and a unit for mixing the latter with powder [4]
The disadvantage of this device is that the acceleration of combustion products to supersonic speed is carried out by expanding beyond the nozzle exit. But with this method of jet acceleration, as noted above, behind the nozzle exit, a system of compression shocks is formed, consisting of direct and oblique shocks of various intensities, which leads to significant energy losses. In addition, in this case, it is practically impossible to obtain a high degree of expansion, and therefore the gas flow rate. In this case, the configuration of the system of compression jumps forming behind the nozzle does not contribute to the efficient introduction of particles into the flow and their uniform distribution over its cross section, since along with the components of the flow velocity that form when it passes through the compression jumps directed toward the center of the flow, and velocity components directed to the periphery of the stream, and as a result, particles of the powder introduced into the stream will be mainly concentrated on the periphery of the stream. These shortcomings significantly limit the scope of such installations.

Известна установка для сверхзвукового газопламенного напыления покрытий, принятая за прототип и содержащая камеру сгорания со сверхзвуковым соплом типа сопла Лаваля, магистраль подвода порошка в поток продуктов сгорания, узел смешения последних с порошком, и патрубок, установленный за соплом с образованием с последним единого проточного тракта, поверхность которого имеет излом в месте расположения среза сопла (авторское свидетельство СССР N 1291215, кл. В 05 В 7/20, опублик. 1987). A known installation for supersonic gas-flame spraying of coatings, adopted for the prototype and containing a combustion chamber with a supersonic nozzle such as a Laval nozzle, a line for supplying powder to the stream of combustion products, a mixing unit of the latter with the powder, and a nozzle installed behind the nozzle with the formation of the last flow path, the surface of which has a kink at the location of the nozzle exit (USSR copyright certificate N 1291215, class B 05 V 7/20, published. 1987).

Однако этому устройству также присущи отмеченные выше недостатки (связанные прежде всего с тем, что порошок вводится непосредственно в камеру сгорания, то есть в дозвуковой поток), а именно возможность налипания частиц порошка на стенках камеры сгорания и сопла, трудность проведения процесса сгорания при высоких давлениях, необходимость использования напорной системы подачи порошка и т. д. However, this device also has the disadvantages noted above (primarily due to the fact that the powder is injected directly into the combustion chamber, that is, in a subsonic flow), namely, the possibility of powder particles sticking to the walls of the combustion chamber and nozzle, the difficulty of carrying out the combustion process at high pressures , the need to use a pressurized powder feed system, etc.

Цель изобретения создание установки для сверхзвукового газопламенного напыления покрытий, в которой бы был обеспечен надежный ввод частиц порошка в сверхзвуковой поток продуктов сгорания, равномерное распределение частиц по поперечному сечению потока, исключение налипания частиц на стенки узла смешения, камеры сгорания и сопла и обеспечение достижения высоких скоростей частиц порошка при минимальных потерях энергии. The purpose of the invention is the creation of a device for supersonic gas-flame spraying of coatings, which would ensure reliable entry of powder particles into a supersonic flow of combustion products, uniform distribution of particles over the cross-section of the flow, prevent particles from sticking to the walls of the mixing unit, the combustion chamber and nozzle and ensure high speeds powder particles with minimal energy loss.

Это достигается тем, что в установке для сверхзвукового газопламенного напыления покрытий, содержащей камеры сгорания со сверхзвуковым соплом Лаваля, магистраль подвода порошка в поток продуктов сгорания, узел смешения последних с порошком, и патрубок, установленный за соплом с образованием с последним единого проточного тракта, поверхность которого имеет излом в месте расположения среза сопла, согласно изобретению в боковой стенке патрубка за срезом сопла со стороны выхода из проточного тракта выполнен сквозной канал, а узел смешения порошка с продуктами сгорания образован в патрубке, для чего магистраль подачи порошка сообщена с каналом. При этом на внутренней поверхности патрубка выполнен уступ со ступенчатым увеличением на нем площади проходного сечения проточного тракта патрубка за уступом в направлении выхода из патрубка, отношение внутренней поверхности патрубка в месте расположения излома к внутреннему диаметру сопла на срезе лежит в диапазоне 1,0. 1,25, а в боковой поверхности патрубка за уступом со стороны выхода из проточного тракта по окружности выполнены сквозные поперечные отверстия. This is achieved by the fact that in an installation for supersonic gas-flame spraying of coatings containing combustion chambers with a supersonic Laval nozzle, a line for supplying powder to the flow of combustion products, a mixing unit for the latter with powder, and a nozzle installed behind the nozzle to form a single flow path with the latter, the surface which has a kink at the location of the nozzle cut, according to the invention, a through channel is made in the side wall of the nozzle behind the nozzle cut from the outlet side of the flow path, and the mixing unit powder with combustion products is formed in the pipe, for which the powder supply line is in communication with the channel. At the same time, a step is made on the inner surface of the nozzle with a stepwise increase in the area of the flow section of the duct of the nozzle behind the ledge in the direction of exit from the nozzle, the ratio of the inner surface of the nozzle at the location of the fracture to the inner diameter of the nozzle on the cut is in the range 1.0. 1.25, and in the lateral surface of the nozzle behind the ledge from the exit side of the flow path around the circumference there are made through transverse holes.

На фиг. 1 показана принципиальная схема установки для сверхзвукового газопламенного напыления покрытий; на фиг. 2 вариант выполнения излома; на фиг. 3 вариант выполнения установки с патрубком, имеющим уступ на внутренней поверхности; на фиг. 4 вариант выполнения уступа на внутренней поверхности патрубка; на фиг. 5 и 6 схемы формирования скачков уплотнения на изломе при различных вариантах выполнения последнего; на фиг. 7 и 8 схемы течения газа через скачки уплотнения, формируемые соответственно на изломе и уступе. In FIG. 1 shows a schematic diagram of an installation for supersonic gas-flame spraying of coatings; in FIG. 2 embodiment of kink; in FIG. 3 embodiment of the installation with a pipe having a step on the inner surface; in FIG. 4 embodiment of the ledge on the inner surface of the pipe; in FIG. 5 and 6, diagrams of formation of shock waves at a break in various embodiments of the latter; in FIG. 7 and 8 of the gas flow through the shock waves, formed respectively on the fracture and ledge.

Установка для сверхзвукового напыления покрытий содержит камеру 1 сгорания со сверхзвуковым соплом 2, систему 3 подачи горючего и окислителя в камеру 1 сгорания, магистраль 4 подвода порошка в поток продуктов сгорания и узел смешения последних с порошком, выполненный в виде патрубка 5 с поперечным сквозным каналом 6 в его боковой стенке, сопло 2 имеет форму сопла Лаваля и образует с патрубками 5, размещенным за срезом 7 сопла 2, единый проточный тракт 8, поверхность которого имеет излом 9. Отношение внутреннего диаметра патрубка 5 в месте излома 9 к внутреннему диаметру сопла 2 на срезе 7 лежит в диапазоне 1,0.1,25. На внутренней поверхности патрубка 5 может быть выполнен уступ 10, в боковой стенке патрубка 5 за уступом со стороны выхода из проточного тракта 8 могут быть выполнены по окружности сквозные отверстия 11, сообщенные с атмосферой, сквозные каналы 6 выполнены за срезом 7 сопла 2 в направлении выхода тракта 8 и сообщены с магистралью 4. Позициями 12, 13 и 14 соответственно обозначены скачок уплотнения, формирующийся на изломе 9, плоскость уступа 10 и скачок уплотнения, формирующийся на нем. Installation for supersonic coating spraying comprises a combustion chamber 1 with a supersonic nozzle 2, a system 3 for supplying fuel and an oxidizing agent to the combustion chamber 1, a line 4 for supplying powder to the flow of combustion products and a unit for mixing the latter with the powder, made in the form of a pipe 5 with a transverse through channel 6 in its side wall, the nozzle 2 has the shape of a Laval nozzle and forms, with the nozzles 5 located behind the nozzle cut 7, a single flow path 8, the surface of which has a kink 9. The ratio of the inner diameter of the nozzle 5 at the fracture 9 the inner diameter of the nozzle 2 on a section 7 is in the range 1,0.1,25. On the inner surface of the pipe 5, a step 10 can be made, in the side wall of the pipe 5 behind the step on the exit side of the flow path 8, through holes 11 communicating with the atmosphere can be made around the circumference, the through channels 6 are made behind the cut 7 of the nozzle 2 in the exit direction tract 8 and communicated with the highway 4. Positions 12, 13 and 14 respectively indicate the shock wave, forming on the fracture 9, the plane of the ledge 10 and the shock wave, forming on it.

Установка для сверхзвукового напыления покрытий работает следующим образом. Installation for supersonic coating spraying works as follows.

После подачи в камеру 1 сгорания горючего и окислителя (на фигурах условно обозначены: горючее Г, окислитель О) и их воспламенения продукты сгорания разгоняются до сверхзвуковой скорости в сопле 2, имеющем форму сопла Лаваля. Излом 9, выполненный на внутренней поверхности проточного тракта 8 в месте расположения среза 7 сопла 2, будет являться источником возмущений для сверхзвукового потока продуктов сгорания, что приведет к формированию косого скачка 12 уплотнения (здесь и далее для большей наглядности представлена упрощенная картина течения, что не влияет на качественные выводы). При переходе через скачок 12 уплотнения вектор

скорости потока разворачивается к оси потока (

), и в результате за скачком появляется радиальная составляющая скорости

, направленная к центру потока. Поскольку на изломе 9 формируется косой скачок уплотнения (либо система косых скачков) скорость потока за скачком 12 уплотнения остается сверхзвуковой, а давление ниже атмосферного. Порошок вводится в поток по магистрали 4 через канал 6 в зону пониженного (по отношению к атмосферному) давления за скачком 12 уплотнения, частицы порошка захватываются продуктами сгорания, разгоняются, нагреваются и далее направляются на изделие для формирования покрытия. Наличие за скачком 12 радиальной составляющей вектора скорости потока обеспечивает перемещение частиц порошка от периферии струи к центру, тем самым равномерное распределение частиц по поперечному сечению потока. С другой стороны, отсутствие зазора между сверхзвуковой струей и стенками патрубка 5 позволяет устранить формирование интенсивных вихревых застойных зон между струей и патрубком 5 и предотвратить тем самым вынос газовыми вихрями частиц порошка из потока и их налипание на стенках патрубка.After the fuel and oxidizer are fed into the combustion chamber 1 (conventionally indicated in the figures: fuel G, oxidizer O) and their ignition, the combustion products are accelerated to supersonic speed in a nozzle 2 having the shape of a Laval nozzle. A kink 9 made on the inner surface of the flow path 8 at the location of the cut 7 of the nozzle 2 will be a source of perturbations for the supersonic flow of combustion products, which will lead to the formation of an oblique shock wave 12 of the seal (hereinafter, for a better illustration, a simplified flow pattern is presented, which does not affects quality conclusions). When going through jump 12 compaction vector

the flow velocity is deployed to the flow axis (

), and as a result, a radial velocity component appears behind the jump

directed towards the center of the stream. Since an oblique shock wave (or a system of oblique jumps) is formed at kink 9, the flow velocity behind the shock wave 12 of the seal remains supersonic, and the pressure is lower than atmospheric. The powder is introduced into the stream through line 4 through channel 6 into the zone of lowered (relative to atmospheric) pressure behind the shock wave 12, the powder particles are captured by the combustion products, accelerated, heated and then sent to the product to form a coating. The presence behind the jump 12 of the radial component of the flow velocity vector ensures the movement of powder particles from the periphery of the jet to the center, thereby uniform distribution of particles over the cross section of the flow. On the other hand, the absence of a gap between the supersonic jet and the walls of the nozzle 5 makes it possible to eliminate the formation of intense vortex stagnant zones between the jet and the nozzle 5 and thereby prevent the removal of powder particles from the stream by gas vortices and their sticking to the nozzle walls.

Следует отметить, что форма излома 9 и уступа 10, положение излома 9 относительно среза 7 сопла 2 (в том числе и его выступание в сверхзвуковой поток), форма внутренней поверхности патрубка 5, конфигурация и положение каналов 6 оказывают влияние на структуру формирующихся скачков уплотнения и тем самым на процесс ввода порошка и распределение частиц по поперечному сечению потока, их скорость и температуру. Изменяя эти характеристики, можно в широких пределах изменять параметры установки в целом. В частности, в случае выполнения излома 9, как представлено на фиг. 2, экспериментальное исследование показало, что при изменении величины отношения внутреннего диаметра патрубка 5 в месте расположения излома 9 к внутреннему диаметру сопла 2 на срезе 7 в диапазоне от 1,0 до 1,25 отрицательное воздействие вихревой зоны, формирующейся на излом 9, на характеристики установки невелико, в то же время воздействие на поток излома 9, сформированного рассматриваемым способом, таково, что оно позволяет в широком диапазоне изменять интенсивность и структуру образующихся на изломе 9 скачков уплотнения и тем самым достаточно простым образом обеспечить требуемые характеристики установки. Выполнение уступа 10 (в том числе и с плоскостью 13) позволяет, используя вышеописанный механизм, обеспечить дополнительный перенос частиц порошка к центру сверхзвукового потока, увеличить время пребывания частиц в потоке и тем самым повысить их температуру, а также улучшить равномерность распределения частиц по сечению потока и снизить вероятность попадания их на стенки патрубка 5. Выполнение за уступом 10 в стенке патрубка 5 сквозных поперечных отверстий 11, сообщенных с атмосферой, приводит к эжекционному захвату потоком воздуха из атмосферы, местному повышению давления в зоне отверстий 11 и, как следствие, отрыву потока от стенок патрубка 5. В результате площадь поперечного сечения потока уменьшится, увеличится концентрация частиц вблизи его центральной зоны и будет исключено попадание частиц порошка на стенки патрубка 5 на его выходном участке, то есть в зоне, где частицы имеют максимальную скорость и температуру. It should be noted that the shape of the fracture 9 and the step 10, the position of the fracture 9 relative to the cut 7 of the nozzle 2 (including its protrusion into the supersonic flow), the shape of the inner surface of the nozzle 5, the configuration and position of the channels 6 affect the structure of the forming shock waves and thereby on the process of introducing the powder and the distribution of particles over the cross section of the flow, their speed and temperature. By changing these characteristics, it is possible to widely vary the parameters of the installation as a whole. In particular, in the case of kink 9, as shown in FIG. 2, an experimental study showed that when the ratio of the inner diameter of the nozzle 5 at the location of the fracture 9 to the inner diameter of the nozzle 2 on the slice 7 in the range from 1.0 to 1.25 changes, the negative effect of the vortex zone formed on the fracture 9 on the characteristics the installation is small, at the same time, the impact on the flow of the fracture 9 formed by the considered method is such that it allows a wide range to change the intensity and structure of the shock waves formed on the fracture 9 and, therefore, is sufficient a simple way to provide the required characteristics of the installation. The implementation of the step 10 (including with the plane 13) allows, using the above mechanism, to provide additional transfer of powder particles to the center of the supersonic flow, increase the residence time of particles in the flow and thereby increase their temperature, and also improve the uniform distribution of particles over the flow cross section and reduce the likelihood of them getting on the walls of the nozzle 5. Performing behind the step 10 in the nozzle wall 5 through transverse holes 11 connected to the atmosphere, leads to ejection capture by a stream of air from the atmosphere to local pressure increase in the area of the holes 11 and, as a result, separation of the flow from the walls of the nozzle 5. As a result, the cross-sectional area of the flow will decrease, the concentration of particles near its central zone will increase and the ingress of powder particles on the walls of the nozzle 5 at its outlet , that is, in the zone where the particles have maximum speed and temperature.

Таким образом, изобретение позволяет сочетать положительные качества различных схем подвода порошка в поток разгона последнего, а именно за счет разгона потока по сверхзвуковой скорости в сопле Лаваля, подвода порошка в сверхзвуковой поток за соплом, формирования перед зоной ввода порошка косого скачка уплотнения (либо системы таких скачков) оказывается возможным с одной стороны разогнать поток продуктов сгорания до высоких скоростей как за счет увеличения давления в камере сгорания, так и за счет повышения степени расширения потока при минимальных потерях энергии (течение в сопле Лаваля носит бесскачковый характер), а с другой обеспечить равномерное распределение частиц порошка по сечению потока, их разгон и нагрев без налипания на стенках проточного тракта, что в результате значительно расширяет диапазон использования установки как по номенклатуре применяемых порошков, так и по материалам, из которых может быть выполнена подложка, и позволяет существенно улучшить эксплуатационные характеристики покрытия. Thus, the invention allows you to combine the positive qualities of various schemes for supplying powder to the acceleration flow of the latter, namely, due to acceleration of the flow at a supersonic speed in the Laval nozzle, supply of powder into the supersonic flow behind the nozzle, formation of an oblique shock wave (or a system of such jumps) it is possible, on the one hand, to accelerate the flow of combustion products to high speeds, both by increasing the pressure in the combustion chamber and by increasing the degree of expansion of the flow and minimal energy losses (the flow in the Laval nozzle is non-hopping in nature), and on the other hand, to ensure uniform distribution of powder particles over the flow cross section, their acceleration and heating without sticking to the walls of the flow path, which as a result significantly expands the range of use of the installation as in the range of powders used , and the materials from which the substrate can be made, and can significantly improve the operational characteristics of the coating.

Claims

1. Installation for a supersonic gas-flame spraying of coatings, comprising a combustion chamber with a supersonic nozzle such as a Laval nozzle, a line for supplying powder to the flow of combustion products, a mixing unit for the latter with powder, and a nozzle installed behind the nozzle to form a single flow path with the latter having a surface at the location of the nozzle cut, characterized in that a through channel is made in the side wall of the nozzle behind the nozzle cut from the outlet side of the flow path, and the mixing unit for the products is made powder is formed in the pipe, for which the powder supply line is in communication with the channel.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the ratio of the inner diameter of the nozzle at the location of the fracture to the inner diameter of the nozzle on the cut lies in the range of 1.0 to 1.25.

3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that a step is made on the inner surface of the pipe.

4. Installation according to claim 3, characterized in that transverse openings are made in the side wall of the nozzle behind the ledge from the outlet side of the flow path around the circumference.

5. Installation according to p. 3 or 4, characterized in that the step is made with a stepwise increase behind it the area of the passage section of the flow path of the pipe in the direction of exit from it.