RU2176162C2 - Labyrinth device for gas feed and method for prevention of backfire in detonation gun - Google Patents

Labyrinth device for gas feed and method for prevention of backfire in detonation gun Download PDF

Info

Publication number
RU2176162C2
RU2176162C2 RU98114092/12A RU98114092A RU2176162C2 RU 2176162 C2 RU2176162 C2 RU 2176162C2 RU 98114092/12 A RU98114092/12 A RU 98114092/12A RU 98114092 A RU98114092 A RU 98114092A RU 2176162 C2 RU2176162 C2 RU 2176162C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
detonation
fuel
detonation wave
barrel
Prior art date
Application number
RU98114092/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98114092A (en
Inventor
Александр Владимирович Чернышев
Георгий Юрьевич БАРЫКИН
Original Assignee
Аэростар Коатингс, С.Л.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Аэростар Коатингс, С.Л. filed Critical Аэростар Коатингс, С.Л.
Publication of RU98114092A publication Critical patent/RU98114092A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2176162C2 publication Critical patent/RU2176162C2/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/0006—Spraying by means of explosions

Landscapes

  • Nozzles (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: detonation devices for application of coating on workpiece for industrial use. SUBSTANCE: the device has a combustion chamber having at least one labyrinth located in the side walls for destruction of elementary sections diffracted from the detonation wave front, and for communication with the fuel and oxygen feed branch pipes. The combustion chamber may consist at least of two concentric cylinders, being in a concentric contact with each other and having a great number of holes selectively matched with one another. The method for prevention of backfire consists in formation of a detonation wave front inside the combustion chamber, admission of part of the front to the labyrinth and collision with the labyrinth walls. The labyrinth system provides for feeding of a storage of fuel to the combustion chamber and prevents movement of the detonation wave front to the fuel source by destruction of the part of the detonation wave front that is delivered to the labyrinth. EFFECT: enhanced safety of gas feed, enhanced reliability and capacity of the process of application of the detonation coating. 8 cl, 9 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области устройств газовой детонации для нанесения детонационных покрытий, которые предназначены для промышленного использования при нанесении защитных покрытий на обрабатываемые детали. The present invention relates to the field of gas detonation devices for applying detonation coatings, which are intended for industrial use in the application of protective coatings to workpieces.

Известны многие промышленные применения, при которых материалы подвергаются воздействию суровых условий окружающей среды - тепла, износа и коррозии. При некоторых из этих применений способы нанесения покрытий напылением с использованием порошковых материалов покрытия обеспечивают высококачественную защиту. Известным способом напыления покрытий является способ напыления при помощи детонационной пушки. При этом способе нанесения на обрабатываемые детали покрытий из порошковых материалов используется кинетическая энергия детонации горючих смесей газов. Many industrial applications are known in which materials are exposed to harsh environmental conditions - heat, wear and corrosion. In some of these applications, spray coating methods using powder coating materials provide high-quality protection. A known method of spraying coatings is a spraying method using a detonation gun. With this method of applying coatings of powder materials to the processed parts, the kinetic energy of detonation of combustible gas mixtures is used.

Обычными материалами покрытия, которые используются совместно с детонационной пушкой при осуществлении способа напыления покрытий, являются порошки металлов, металлокерамики, керамики, эрозионностойких, теплозащитных, электропроводящих, электроизоляционных и других материалов покрытия. Кроме того, другие материалы в виде порошка могут использоваться совместно с детонационной пушкой для чистки деталей, для сверления отверстий, а также для приготовления порошков и других возможных применений. The usual coating materials that are used in conjunction with a detonation gun in the process of spraying coatings are powders of metals, cermets, ceramics, erosion-resistant, heat-shielding, electrically conductive, electrical insulating and other coating materials. In addition, other materials in the form of a powder can be used in conjunction with a detonation gun for cleaning parts, for drilling holes, as well as for preparing powders and other possible applications.

Обычная детонационная пушка функционирует следующим образом. Определенное количество смеси горючих газов, например кислорода и ацетилена, вводится в трубчатую камеру сгорания, один конец которой закрыт, а другой открыт, где она затем воспламеняется при помощи свечи зажигания. Воспламенение газа вызывает детонацию и образование ударной волны. Эта волна перемещается по камере сгорания, направляясь к открытому концу, к которому прикреплен трубчатый ствол пушки. Соответствующий порошок покрытия обычно вводится в ствол перед распространяющейся ударной волной и впоследствии переносится за пределы открытого конца ствола и наносится на подложку, расположенную перед стволом. При столкновении порошка с подложкой образуется покрытие, обладающее высокой плотностью и хорошими адгезивными характеристиками. Процесс повторяется с большой быстротой до тех пор, пока покрытие обрабатываемой детали не будет удовлетворительным. В период между последовательными воспламенениями смеси для прекращения ее горения и предотвращения обратной вспышки в источнике топлива и кислорода, а также для очистки ствола от продуктов сгорания после воспламенения в камеру сгорания может вводиться инертный газ, например азот. A conventional detonation gun operates as follows. A certain amount of a mixture of flammable gases, such as oxygen and acetylene, is introduced into the tubular combustion chamber, one end of which is closed and the other open, where it is then ignited using a spark plug. Ignition of the gas causes detonation and the formation of a shock wave. This wave moves along the combustion chamber, heading towards the open end, to which the gun’s tubular barrel is attached. The corresponding coating powder is usually introduced into the barrel before the propagating shock wave and subsequently transferred beyond the open end of the barrel and applied to a substrate located in front of the barrel. When a powder collides with a substrate, a coating is formed having a high density and good adhesive characteristics. The process is repeated with great speed until the coating of the workpiece is satisfactory. In the period between successive ignitions of the mixture, inert gas, for example nitrogen, can be introduced into the combustion chamber to stop its combustion and prevent flashback in the fuel and oxygen source, as well as to clean the barrel of combustion products after ignition.

В основе работы детонационной пушки лежит механика детонации. При детонации возникают ударные волны, которые перемещаются со сверхзвуковыми скоростями порядка 4000 м/сек и при высоких температурах порядка 3137oC. Детонация внутри пушки регулируется при помощи вида используемого топлива, например пропана, ацетилена, бутана и т.д., соотношения топлива и кислорода в смеси, исходного давления газов в камере сгорания, а также геометрических размеров камеры сгорания. После воспламенения топливокислородной смеси происходит ее мгновенное сгорание, которое приводит к возникновению исходного фронта детонационной волны, вызывающего увеличение температуры и давления внутри камеры сгорания, которые в свою очередь способствуют распространению воспламенения горючей смеси по всей камере. При заданном правильном сочетании параметров детонация продолжает распространяться до тех пор, пока не будет использовано все имеющееся в камере сгорания топливо и кислород. Фронт детонационной волны перемещается к открытому концу камеры сгорания и далее в ствол пушки. Особенно важным является то, чтобы для конкретно используемой смеси, которая способна детонировать, камера имела достаточную длину, способствующую завершению перехода от мгновенного сгорания к детонации до вхождения в ствол, так как в противном случае фронт детонационной волны не будет поддерживаться внутри ствола. При работе детонационной пушки также важно создать по возможности наиболее мощную ударную волну и направить ее в ствол по возможности наиболее эффективно с тем, чтобы непосредственно на перенос порошка из ствола на подложку направлялось наибольшее количество кинетической энергии детонационной волны.The detonation gun is based on the mechanics of detonation. During detonation, shock waves arise that travel with supersonic speeds of the order of 4000 m / s and at high temperatures of the order of 3137 o C. The detonation inside the gun is regulated by the type of fuel used, for example propane, acetylene, butane, etc., the ratio of fuel and oxygen in the mixture, the initial pressure of the gases in the combustion chamber, as well as the geometric dimensions of the combustion chamber. After ignition of the fuel-oxygen mixture, it instantly burns, which leads to the appearance of the initial front of the detonation wave, causing an increase in temperature and pressure inside the combustion chamber, which in turn contribute to the spread of ignition of the combustible mixture throughout the chamber. For a given correct combination of parameters, detonation continues to propagate until all the fuel and oxygen available in the combustion chamber are used. The front of the detonation wave moves to the open end of the combustion chamber and further into the barrel of the gun. It is especially important that for the particular mixture that is capable of detonation, the chamber is of sufficient length to complete the transition from instant combustion to detonation before entering the barrel, since otherwise the front of the detonation wave will not be supported inside the barrel. During the operation of the detonation gun, it is also important to create the most powerful shock wave as possible and direct it into the barrel as efficiently as possible so that the greatest amount of kinetic energy of the detonation wave is sent directly to the transfer of powder from the barrel to the substrate.

В определенный момент времени из системы отдельных устойчивых элементарных участков детонационной волны образуется фронт указанной волны. Характеристика детонации на уровне отдельного элементарного участка детонационной волны является важным показателем для управления и работы обычной детонационной пушки. Элементарный участок детонационной волны представляет собой многоразмерную структуру, которая включает в себя как фронт, так и поперечные детонационные волны, которые движутся перпендикулярно фронту детонационной волны. Фронтальная поверхность элементарного участка детонационной волны имеет выпуклую форму конуса Маха. За этим конусом находится реакционная зона, в которой протекают химические реакции, вызывающие детонацию. На краю элементарного участка детонационной волны под прямым углом к фронтальной поверхности этого участка располагаются поперечные детонационные волны. Поперечные волны имеют акустические хвосты, которые простираются от тыльных краев этих волн и определяют тыльный край элементарного участка детонационной волны. Поперечные волны перемещаются от участка к участку и отражаются одна от другой, а также от любой ограничивающей конструкции, например от стенки камеры сгорания. После инициирования детонации реакция продолжается довольно стабильно. Однако во время перемещения через камеру сгорания структура фронта детонационной волны может подвергаться отрицательному воздействию в результате столкновений с отражающимися поперечными волнами, а также в результате отражения фронтом преломленных волн. Эти столкновения уменьшают интенсивность элементарных участков детонационной волны и, следовательно, уменьшают количество кинетической энергии, подводимой к порошку покрытия. Такое уменьшение подводимой к порошкам энергии находит свое отражение в снижении плотности покрытия и ослаблении сцепляемости покрытия с подложкой. Оставшаяся часть фронта детонационной волны перемещается из камеры сгорания в ствол пушки, а затем к обрабатываемой детали. At a certain point in time, the front of the indicated wave is formed from a system of separate stable elementary sections of the detonation wave. The characteristic of detonation at the level of an individual elementary section of the detonation wave is an important indicator for the control and operation of a conventional detonation gun. The elementary section of the detonation wave is a multidimensional structure that includes both the front and transverse detonation waves, which move perpendicular to the front of the detonation wave. The frontal surface of the elementary region of the detonation wave has a convex Mach cone shape. Behind this cone there is a reaction zone in which chemical reactions occur that cause detonation. On the edge of the elementary section of the detonation wave, transverse detonation waves are located at right angles to the frontal surface of this section. Transverse waves have acoustic tails that extend from the rear edges of these waves and define the rear edge of the elementary section of the detonation wave. Transverse waves travel from site to site and are reflected one from the other, as well as from any limiting structure, for example, from the wall of the combustion chamber. After initiation of detonation, the reaction proceeds rather stably. However, during movement through the combustion chamber, the structure of the detonation wave front can be adversely affected by collisions with reflected transverse waves, as well as by front reflection of refracted waves. These collisions reduce the intensity of the elementary sections of the detonation wave and, therefore, reduce the amount of kinetic energy supplied to the coating powder. Such a decrease in the energy supplied to the powders is reflected in a decrease in the density of the coating and a weakening of the adhesion of the coating to the substrate. The remaining part of the detonation wave front moves from the combustion chamber to the gun barrel, and then to the workpiece.

Размер элементарного участка детонационной волны является другим важным показателем для управления и работы детонационной пушки. Указанный размер зависит от молекулярного характера топлива, исходного давления внутри камеры сгорания, а также от соотношения между топливом и кислородом. Конкретный размер элементарного участка детонационной волны для некоторых условий может быть установлен экспериментальным путем. Ширина элементарного участка Sc измеряется вдоль фронта указанной волны между последовательными поперечными волнами. Длина элементарного участка Lc представляет собой расстояние вдоль перпендикуляра к касательной к фронту волны, измеренное до точки пересечения акустических хвостов двух соседних поперечных волн. Обычным отношением ширины Sc к длине Lc элементарного участка детонационной волны для рассматриваемых детонируемых газов является Sc = 0,6Lc. Физические параметры конкретной детонационной пушки, например геометрические размеры и рабочие давления, определяются размером элементарного участка детонационной волны для конкретной топливокислородной смеси. The size of the elementary section of the detonation wave is another important indicator for the control and operation of the detonation gun. The indicated size depends on the molecular nature of the fuel, the initial pressure inside the combustion chamber, as well as on the ratio between fuel and oxygen. The specific size of the elementary region of the detonation wave for some conditions can be determined experimentally. The width of the elementary region Sc is measured along the front of the indicated wave between successive transverse waves. The length of the elementary section Lc is the distance along the perpendicular to the tangent to the wave front, measured to the point of intersection of the acoustic tails of two adjacent transverse waves. The usual ratio of the width Sc to the length Lc of the elementary section of the detonation wave for the considered detonated gases is Sc = 0.6Lc. The physical parameters of a particular detonation gun, for example, geometric dimensions and working pressures, are determined by the size of the elementary section of the detonation wave for a particular fuel-oxygen mixture.

Рабочее давление внутри камеры сгорания зависит от поведения элементарных участков. До начала воспламенения давление внутри камеры сгорания регулируется давлениями источников топлива и кислорода, а также геометрическими размерами камеры сгорания. После воспламенения смеси давление внутри камеры сгорания увеличивается и достигает максимума, когда происходит детонация. По мере того как детонационная волна перемещается по стволу пушки и достигает его открытого конца, внутри камеры сгорания наблюдается максимальное вакууметрическое давление. Благодаря наличию волн, отраженных от фронта детонационной волны, позже внутри камеры сгорания наблюдается максимальное положительное давление. The operating pressure inside the combustion chamber depends on the behavior of the elementary sections. Prior to ignition, the pressure inside the combustion chamber is regulated by the pressures of the fuel and oxygen sources, as well as by the geometric dimensions of the combustion chamber. After ignition of the mixture, the pressure inside the combustion chamber increases and reaches a maximum when detonation occurs. As the detonation wave moves along the barrel of the gun and reaches its open end, the maximum vacuum pressure is observed inside the combustion chamber. Due to the presence of waves reflected from the front of the detonation wave, later the maximum positive pressure is observed inside the combustion chamber.

В обычной детонационной пушке порошок покрытия подается непосредственно в ствол или в камеру сгорания с последующим вводом в ствол пушки перед распространяющейся детонационной волной. Например, для переноса порошка, подаваемого непрерывно из источника порошка через клапанное устройство в пушку в порошковом питателе, может использоваться непрерывная подача воздуха или инертного газа. Работа клапана синхронизируется с воспламенением свечи зажигания таким образом, что порошок и транспортирующие газы находятся в нужном месте вдоль ствола и детонационная волна может воздействовать на них соответствующим образом. Обычно клапаны открываются при помощи механических средств, например кулачков и толкателей или соленоидов. Недостатком этих механизмов является то, что они часто ограничивают частоту срабатывания пушки, поскольку клапан должен открываться заранее и быть открытым достаточно долго, чтобы через него прошло требуемое количество порошка. При использовании таких механизмов возникает проблема надежности, так как они имеют быстро перемещающиеся детали, которые перемещают порошки, являющиеся по своей природе абразивными и отрицательно влияющие на цикл долговечности и техническое обслуживание детонационной пушки. Кроме того, с клапанами связана проблема безопасности, так как клапан, который протекает, заклинивает в открытом положении или разрушается, создает альтернативный и потенциально опасный путь утечки детонационной волны. In a conventional detonation gun, the coating powder is fed directly into the barrel or into the combustion chamber, followed by the introduction of the gun into the barrel before the propagating detonation wave. For example, to transfer powder continuously supplied from a powder source through a valve device to a gun in a powder feeder, a continuous supply of air or inert gas can be used. The operation of the valve is synchronized with the ignition of the spark plug so that the powder and transporting gases are in the right place along the barrel and the detonation wave can act on them accordingly. Typically, the valves are opened by mechanical means, such as cams and pushers or solenoids. The disadvantage of these mechanisms is that they often limit the frequency of the gun, since the valve must open in advance and be open long enough for the required amount of powder to pass through it. When using such mechanisms, a reliability problem arises, since they have fast moving parts that move powders, which are abrasive in nature and adversely affect the durability cycle and maintenance of the detonation gun. In addition, a safety problem is associated with the valves, since a valve that leaks, wedges in the open position or collapses creates an alternative and potentially dangerous way to leak the detonation wave.

При промышленных применениях скорость, с которой детонационная пушка наносит порошок покрытия на обрабатываемую деталь, является важным экономическим параметром. Скорость нанесения покрытия регулируется, а иногда и ограничивается, целым рядом таких факторов, как вид топлива, система подачи топлива, геометрические размеры камеры сгорания и ствола, система порошкового питателя, а также продувка системы между последовательными воспламенениями. Скорость нанесения покрытия выражается отношением между скоростью напыляемого материала и площадью участка напыляемого материала. Скорость напыления указывается в единицах массы порошка покрытия, использованной за единицу времени, обычно кг/ч, и ее значение обычно находится в пределах от 1 до 6 кг/ч. Эта скорость очевидно в значительной степени зависит от частоты воспламенения свечи зажигания. В обычной детонационной пушке воспламенение свечи зажигания происходит как максимум от 6 до 10 раз в секунду. Площадь участка напыленного материала представляет собой площадь покрытия за одно воспламенение пушки, причем эта площадь приблизительно равна площади выходного сечения ствола и обычно выражается в мм2. Скорость нанесения покрытия при помощи используемой в промышленности обычной детонационной пушки составляет 0,001 - 0,02 кг/мм2 в час.In industrial applications, the speed with which the detonation gun applies coating powder to the workpiece is an important economic parameter. The coating speed is regulated, and sometimes limited, by a number of factors such as the type of fuel, the fuel supply system, the geometric dimensions of the combustion chamber and the barrel, the powder feeder system, and the purge of the system between successive ignitions. The coating rate is expressed by the ratio between the speed of the sprayed material and the area of the plot of the sprayed material. The spraying rate is indicated in units of the mass of coating powder used per unit of time, usually kg / h, and its value is usually in the range from 1 to 6 kg / h. This speed is obviously largely dependent on the frequency of ignition of the spark plug. In a conventional detonation gun, ignition of the spark plug occurs at most from 6 to 10 times per second. The area of the sprayed material is the area of coverage for one ignition of the gun, and this area is approximately equal to the area of the outlet cross section of the barrel and is usually expressed in mm 2 . The coating rate using conventional detonation guns used in industry is 0.001-0.02 kg / mm 2 per hour.

В обычной детонационной пушке газообразное горючее и кислород полаются через ряд клапанов в смесительную камеру или непосредственно в камеру сгорания. Перед вводом в пушку горючие газы пол давлением, равным приблизительно от 1 до 3 МПа, полаются из источника непрерывной подачи в систему клапанов. Открывание системы клапанов синхронизируется таким образом, чтобы осуществлялась правильная дозировка газов и предотвращалось возникновение обратной вспышки. Как указывалось выше, используемая в обычной детонационной пушке система клапанов вызывает серьезное сомнение относительно скорости, надежности и безопасности. In a conventional detonation gun, gaseous fuel and oxygen flow through a series of valves into the mixing chamber or directly into the combustion chamber. Before introducing combustible gases into the cannon, a floor with a pressure of approximately 1 to 3 MPa is dispensed from a source of continuous supply to the valve system. The opening of the valve system is synchronized so that the correct dosage of gases is carried out and the occurrence of a flashback is prevented. As indicated above, the valve system used in a conventional detonation gun raises serious doubts about speed, reliability and safety.

Важной характеристикой, влияющей на качество покрытий, полученных при помощи детонационной пушки, являются сверхзвуковые скорости перемещения ударных волн. Именно при таких скоростях ударные волны переносят порошки покрытия и, следовательно, полученные покрытия обладают более высокими плотностями и лучшими адгезивными качествами чем покрытия, полученные при помощи других способов нанесения покрытий распылением. Скорость порошка покрытия при выходе из ствола зависит, между прочим, от вида используемого топлива и геометрических размеров камеры сгорания и ствола. Обычные скорости детонационной волны детонируемых газовых смесей находятся в пределах от 1200 до 4000 м/с, при этом для смеси H2 и O2 скорость составляет 2830 м/с, а для смеси CH4 и O2 она равна 2500 м/с. Максимально достижимая скорость в существующих конструкциях детонационных пушек составляет приблизительно 3000 м/с.An important characteristic affecting the quality of coatings obtained using a detonation gun is the supersonic velocity of the shock waves. It is at these speeds that shock waves transfer coating powders and, therefore, the resulting coatings have higher densities and better adhesive qualities than coatings obtained using other spray coating methods. The speed of the coating powder when exiting the barrel depends, among other things, on the type of fuel used and the geometric dimensions of the combustion chamber and the barrel. The usual velocities of the detonation wave of detonated gas mixtures are in the range from 1200 to 4000 m / s, while for a mixture of H 2 and O 2 the speed is 2830 m / s, and for a mixture of CH 4 and O 2 it is 2500 m / s. The maximum achievable speed in existing detonation gun designs is approximately 3000 m / s.

Температуры, наблюдаемые при работе детонационной пушки, являются еще одной важной характеристикой, которая влияет на качество получаемых покрытий и касается использования пушки в качестве устройства для промышленного нанесения покрытий. Обычными температурами адиабатического пламени рассматриваемых газовых смесей являются температуры в пределах от 1947 до 3137oC при температуре смеси H2 и O2, равной 2807oC и температуре смеси CH4 и O2, равной 2757oC. Перед нанесением порошков покрытия на подложку часто желательно их расплавить и при заданных соответствующих параметрах эти температуры являются достаточно высокими, чтобы расплавить определенные порошковые материалы покрытия. Придаваемая порошкам температура частично контролируется геометрическими размерами ствола и частично его активным остыванием. Указанные температуры достаточно высоки, чтобы расплавить большинство материалов подложки, однако дискретный характер сгорания внутри детонационной пушки предотвращает отрицательное воздействие на подложку.The temperatures observed during the operation of the detonation gun are another important characteristic that affects the quality of the resulting coatings and relates to the use of the gun as a device for industrial coating. Typical adiabatic flame temperatures of the gas mixtures in question are temperatures ranging from 1947 to 3137 ° C., a mixture of H 2 and O 2 equal to 2807 ° C. and a temperature of CH 4 and O 2 equal to 2757 ° C. Before applying the coating powders to the substrate it is often desirable to melt them and, given appropriate parameters, these temperatures are high enough to melt certain powder coating materials. The temperature imparted to the powders is partially controlled by the geometrical dimensions of the barrel and partially by its active cooling. These temperatures are high enough to melt most of the substrate materials, however, the discrete nature of combustion inside the detonation gun prevents negative effects on the substrate.

При работе детонационной пушки также оказывает влияние на качество получаемых покрытий использование негорючих газов. Негорючие газы обычно используются при работе детонационной пушки:
1) в качестве продувочных газов;
2) в качестве газов для транспортировки порошка;
3) для управления детонационным процессом.During operation of the detonation gun, the use of non-combustible gases also affects the quality of the resulting coatings. Non-combustible gases are usually used when operating a detonation gun:
1) as purge gases;
2) as gases for transporting powder;
3) to control the detonation process.

В качестве продувочных газов применяют инертные газы, которые используются главным образом для продувки камеры сгорания между последовательными воспламенениями свечи зажигания с целью прекращения процесса горения. В обычной детонационной пушке это важно, так как камера сгорания должна наполняться новыми порциями горючей топливокислородной смеси в период между последовательными воспламенениями свечи зажигания через ряд клапанов. Если бы горение в камере сгорания продолжалось при открытых клапанах, то возникала бы возможность того, что оно охватит источники подачи топлива и кислорода и вызовет взрыв. Одна из проблем, связанных с использованием продувочных газов, заключается в том, что они смешиваются с горючими газами и снижают общую кинетическую энергию детонации, поскольку по своей природе инертные газы являются негорючими. Следовательно, имеющаяся кинетическая энергия для переноса порошков покрытия уменьшается, что приводит к снижению плотности покрытия и его сцепляемости с подложкой. Кроме того, продувочные газы смешиваются с порошком покрытия и несколько изменяют окончательный состав получаемых покрытий. Газы для транспортировки порошка, часто это сжатый воздух, обычно используются для переноса порошков покрытия из резервуара в ствол детонационной пушки перед распространяющимся фронтом детонационной волны. Эти газы также уменьшают имеющуюся кинетическую энергию, предназначенную для переноса порошков покрытия, поскольку они снижают температуру и скорость перемещения фронта детонационной волны. Подтверждением отрицательного влияния этих газов является уменьшение плотности покрытия и ухудшение его сцепления с подложкой. При использовании инертных газов для управления детонационным процессом эти газы также смешиваются с детонируемыми газами. Обычно для регулирования температуры, скорости и химической среды продуктов горения используется небольшое количество инертных газов. Inert gases are used as purge gases, which are mainly used to purge the combustion chamber between successive ignitions of the spark plug in order to stop the combustion process. In a conventional detonation gun, this is important, since the combustion chamber must be filled with new portions of a combustible fuel-oxygen mixture between successive ignitions of the spark plug through a series of valves. If combustion in the combustion chamber continued with the valves open, there would be a possibility that it would cover the sources of fuel and oxygen and cause an explosion. One of the problems associated with the use of purge gases is that they mix with combustible gases and reduce the total kinetic energy of detonation, since inert gases are inherently non-combustible. Therefore, the available kinetic energy for the transfer of coating powders decreases, which leads to a decrease in the density of the coating and its adhesion to the substrate. In addition, the purge gases are mixed with the coating powder and slightly change the final composition of the resulting coatings. Gases for transporting the powder, often compressed air, are usually used to transfer coating powders from the reservoir to the barrel of the detonation gun in front of the propagating front of the detonation wave. These gases also reduce the available kinetic energy for transferring coating powders, since they reduce the temperature and velocity of the detonation wave front. Confirmation of the negative influence of these gases is a decrease in the density of the coating and the deterioration of its adhesion to the substrate. When using inert gases to control the detonation process, these gases are also mixed with the detonated gases. Typically, a small amount of inert gases is used to control the temperature, speed, and chemical environment of the combustion products.

В общем, предлагается система подачи газа лабиринтного типа для устройства, предназначенного для нанесения детонационных покрытий, которая позволяет существенно улучшить безопасность, надежность и производительность. Лабиринт способствует подаче топливокислородной смеси в камеру сгорания, в которой происходит детонация. Лабиринт предназначен для того, чтобы не допустить последующего перемещения детонации в источник топлива и кислорода, предотвращая тем самым обратную вспышку. Кроме того, лабиринт выполняет функцию клапана, который мгновенно прерывает поток топлива и кислорода, направляемый в камеру сгорания. In general, a labyrinth type gas supply system is proposed for a device intended for applying detonation coatings, which can significantly improve safety, reliability and performance. The labyrinth helps to supply the fuel-oxygen mixture to the combustion chamber, in which detonation occurs. The labyrinth is designed to prevent the subsequent movement of detonation into the source of fuel and oxygen, thereby preventing a flashback. In addition, the labyrinth acts as a valve, which instantly interrupts the flow of fuel and oxygen directed into the combustion chamber.

Предлагаемый лабиринт соединен с камерой сгорания и расположен между этой камерой и источником топлива и кислорода детонационной пушки. Топливокислородная смесь поступает через лабиринт в камеру сгорания. Затем эта смесь воспламеняется и вызывает появление фронта детонационной волны. По мере перемещения указанного фронта мимо отверстия лабиринта часть фронта детонационной волны дифрагирует и входит в отверстие лабиринта. Лабиринт имеет извилистую траекторию перемещения, следуя по которой элементарные участки дифрагированной части фронта детонационной волны подвергаются воздействию и разрушаются, в результате чего предотвращается распространение детонации в источник топлива и кислорода и, следовательно, обратная вспышка. После разрушения дифрагированной части фронта детонационной волны остаточное давление этой части превышает противодействующее давление источника топлива и кислорода и мгновенно прерывает поступление потока топливокислородной смеси в камеру сгорания. Таким образом, предлагаемый лабиринт позволяет в целом предотвратить возникновение обратной вспышки в источнике топлива и кислорода и выполняет функцию клапана, который прерывает поступление потока топлива и кислорода в камеру сгорания. The proposed maze is connected to the combustion chamber and is located between this chamber and the fuel and oxygen source of the detonation gun. The fuel-oxygen mixture enters through the maze into the combustion chamber. Then this mixture ignites and causes the appearance of a detonation wave front. As the specified front moves past the opening of the labyrinth, part of the front of the detonation wave diffracts and enters the opening of the labyrinth. The labyrinth has a winding trajectory of movement, following which elementary sections of the diffracted part of the detonation wave front are exposed and destroyed, as a result of which the propagation of detonation to the fuel and oxygen source and, consequently, a flashback are prevented. After the diffracted part of the detonation wave front is destroyed, the residual pressure of this part exceeds the opposing pressure of the fuel and oxygen source and instantly interrupts the flow of the fuel-oxygen mixture into the combustion chamber. Thus, the proposed labyrinth allows to prevent the occurrence of a reverse flash in the fuel and oxygen source and acts as a valve, which interrupts the flow of fuel and oxygen into the combustion chamber.

Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг. 1 - вид в плане с частичным разрезом предлагаемых изобретением детонационной пушки и системы пульсирующего порошкового питателя.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings, in which:
FIG. 1 is a plan view, in partial section, of the detonation gun and pulsating powder feeder system of the invention proposed by the invention.

Фиг. 2 - вид с частичным разрезом предлагаемого настоящим изобретением лабиринта. FIG. 2 is a partial sectional view of a labyrinth of the present invention.

Фиг. 2А - увеличенный вид зоны 2А, показанной на фиг. 2, который иллюстрирует лабиринт, заключенный в окружность. FIG. 2A is an enlarged view of zone 2A shown in FIG. 2, which illustrates a maze enclosed in a circle.

Фиг. 2В - увеличенный вид по линии В-В фиг. 2А, иллюстрирующий элементы лабиринта в осевом направлении. FIG. 2B is an enlarged view along line BB of FIG. 2A illustrating axial maze elements.

Фиг. 3 - вид в плане с частичным разрезом другого варианта лабиринта. FIG. 3 is a plan view with a partial section of another variant of the maze.

Фиг. 3А - увеличенный вид указанной на фиг. 3 зоны в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, которая представлена в первом положении с тремя рядами открытых отверстий. FIG. 3A is an enlarged view of FIG. 3 zones in accordance with a preferred embodiment of the present invention, which is presented in a first position with three rows of open holes.

Фиг. 3В - увеличенный вид указанной на фиг. 3 зоны в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, которая представлена во втором положении с двумя рядами открытых отверстий. FIG. 3B is an enlarged view of FIG. 3 zones in accordance with a preferred embodiment of the present invention, which is presented in a second position with two rows of open holes.

Фиг. 4 - вид в плане с частичным разрезом системы с обратным ходом варианта настоящего изобретения. FIG. 4 is a partially cutaway plan view of a backstroke system of an embodiment of the present invention.

Фиг. 5 - иллюстрация камеры сгорания известного технического решения с изображением детонационных волн и отрицательного воздействия отраженной энергии внутри камеры сгорания. FIG. 5 is an illustration of a combustion chamber of a known technical solution with the image of detonation waves and the negative effects of reflected energy inside a combustion chamber.

Фиг. 6А - вид в плане с частичным разрезом детонационной пушки, иллюстрирующий предлагаемую изобретением примерную систему отбора энергии. FIG. 6A is a partially cutaway plan view of a detonation gun illustrating an exemplary energy extraction system of the invention.

Фиг. 6В - вид в плане с частичным разрезом детонационной пушки, иллюстрирующий другой вариант предлагаемой изобретением системы отбора энергии. FIG. 6B is a plan view, in partial cross-section, of a detonation gun, illustrating another embodiment of an energy extraction system of the invention.

Фиг. 6С - вид в плане с частичным разрезом предлагаемой изобретением многоствольной детонационной пушки. FIG. 6C is a plan view, in partial section, of the multi-barrel detonation gun of the invention.

Фиг. 7А - вид в разрезе камеры сгорания и ствола в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, иллюстрирующий перемещение фронта детонационной волны внутри камеры сгорания. FIG. 7A is a cross-sectional view of a combustion chamber and a barrel in accordance with a preferred embodiment of the present invention, illustrating movement of a detonation wave front within a combustion chamber.

Фиг. 7В - вид в разрезе камеры сгорания и ствола в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, иллюстрирующий отклонение элементарного участка детонационной волны от фронта указанной волны внутри камеры сгорания. FIG. 7B is a cross-sectional view of a combustion chamber and a barrel in accordance with a preferred embodiment of the present invention, illustrating the deviation of an elementary portion of a detonation wave from the front of said wave within the combustion chamber.

Фиг. 7С - вил в разрезе камеры сгорания и ствола в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, иллюстрирующий перемещение отклонившегося элементарного участка детонационной волны внутри ствола. FIG. 7C is a cross sectional view of a combustion chamber and a barrel in accordance with a preferred embodiment of the present invention, illustrating the movement of a deflected elementary section of a detonation wave within a barrel.

Фиг. 8 - вид в плане с частичным разрезом, иллюстрирующий усовершенствованный пульсирующий порошковый питатель в соответствии с одним вариантом настоящего изобретения. FIG. 8 is a partial sectional plan view illustrating an improved pulsating powder feeder in accordance with one embodiment of the present invention.

Фиг. 9 - вид в плане с частичным разрезом детонационной пушки и нескольких пульсирующих порошковых питателей в соответствии с одним вариантом настоящего изобретения. FIG. 9 is a partially cutaway plan view of a detonation gun and several pulsating powder feeders in accordance with one embodiment of the present invention.

На фиг. 1 показано устройство для нанесения покрытий на подложку 1, которое содержит детонационную пушку 2 и систему порошкового питателя 7. Детонационная пушка содержит камеру сгорания 12, ствол 13 и свечу зажигания 14. Система порошкового питателя содержит камеру 38 высокого давления, стопорный клапан 39, отводную трубу 40, трубу для подвода порошка 35, сопло 36, накопитель 31 и трубу 37 для вывода порошка. Подаваемые газы поступают по трубам 16, 17 в смесительную камеру 25, в которой они образуют горючую смесь, направляемую в камеру сгорания 12. Горючая смесь воспламеняется свечой зажигания и создает фронт 100 детонационной волны, который выходит из камеры сгорания и входит в ствол 13. Транспортирующий газ 18 подается в камеру 38 высокого давления системы порошкового питателя. Напыляемый порошок 32 подается в накопитель 31 из источника порошка (не показан). Транспортирующий газ поступает через стопорный клапан 39 в накопитель порошка, из которого по трубе 37 он перемещает часть порошка в ствол 13. Открывание клапана 39 отрегулировано по времени таким образом, что порошок вводится в ствол перед распространяющимся фронтом 100 детонационной волны. Сила фронта указанной волны перемещает напыляемый порошок вдоль ствола и наносит его на подложку 1. In FIG. 1 shows a device for coating a substrate 1, which contains a detonation gun 2 and a powder feeder system 7. The detonation gun contains a combustion chamber 12, a barrel 13 and a spark plug 14. The powder feeder system contains a high pressure chamber 38, a stop valve 39, a discharge pipe 40, a pipe for supplying powder 35, a nozzle 36, a reservoir 31 and a pipe 37 for outputting the powder. The supplied gases flow through pipes 16, 17 into the mixing chamber 25, in which they form a combustible mixture directed to the combustion chamber 12. The combustible mixture is ignited by the spark plug and creates a detonation wave front 100 that exits the combustion chamber and enters the barrel 13. Transporting gas 18 is supplied to the high-pressure chamber 38 of the powder feeder system. The sprayed powder 32 is supplied to the accumulator 31 from a powder source (not shown). The carrier gas enters through the stop valve 39 into a powder accumulator, from which it transfers part of the powder through the pipe 37 to the barrel 13. The opening of the valve 39 is timed so that the powder is introduced into the barrel before the propagating detonation wave front 100. The front strength of the indicated wave moves the sprayed powder along the barrel and applies it to the substrate 1.

Как показано на фиг. 2 и фиг. 2А, камера сгорания 12 расположена соосно между компоновкой концентрических цилиндров 70, 69, 26 и смесительной камерой 25. В боковой стенке камеры сгорания и в цилиндрах имеются отверстия 72, 71, 28 и 29. Цилиндры могут регулироваться относительно камеры сгорания в осевом направлении и направлении окружности и выставлены относительно камеры сгорания, а также одна относительно другой таким образом, что отверстия в них образуют лабиринт 30 между камерой сгорания и смесительной камерой. Лабиринт для данной горючей смеси определяется совмещением отверстий таким образом, чтобы зазор между соседними отверстиями был не больше, чем длина элементарного участка детонационной волны в осевом направлении на фиг. 2А и не больше, чем ширина элементарного участка детонационной волны в направлении окружности на фиг. 2В. В предпочтительном варианте осуществления изобретения центровка отверстий, которые не располагаются рядом одно с другим, выполняется в шахматном порядке, в результате чего между камерой сгорания и смесительной камерой не образуется сквозной канал. Назначением лабиринта является разрушение тех элементарных участков детонационной волны, которые в противном случае могли бы попасть в смесительную камеру и вызвать обратную вспышку в трубах 16, 17 и выполнение роли газодинамического клапана, прерывающего поступление потока горючей смеси в камеру сгорания. As shown in FIG. 2 and FIG. 2A, the combustion chamber 12 is located coaxially between the arrangement of the concentric cylinders 70, 69, 26 and the mixing chamber 25. There are openings 72, 71, 28 and 29 in the side wall of the combustion chamber and in the cylinders. The cylinders can be adjusted relative to the combustion chamber in the axial direction and direction circles and exposed relative to the combustion chamber, as well as one relative to the other so that the holes in them form a labyrinth 30 between the combustion chamber and the mixing chamber. The labyrinth for a given combustible mixture is determined by aligning the openings so that the gap between adjacent openings is no more than the axial length of the detonation wave elementary section in FIG. 2A and no more than the width of the elementary portion of the detonation wave in the circumferential direction of FIG. 2B. In a preferred embodiment, the centering of the holes that are not adjacent to one another is staggered so that a through channel is not formed between the combustion chamber and the mixing chamber. The purpose of the labyrinth is the destruction of those elementary sections of the detonation wave that could otherwise enter the mixing chamber and cause a flashback in the pipes 16, 17 and act as a gas-dynamic valve that interrupts the flow of the combustible mixture into the combustion chamber.

Горючая смесь поступает в камеру сгорания через лабиринт 30. Свеча зажигания 14 воспламеняет смесь и образуется фронт 100 детонационной волны, который распространяется во всех направлениях и перемещается по камере сгорания к стволу 13 детонационной пушки 2. Детонационная волна распространяется до тех пор, пока не встретит ограничивающий конструктивный элемент или пока не истощатся подаваемые топливо и кислород. Элементарные участки детонационной волны отклоняются от распространяющегося фронта и входят в первое отверстие 29 лабиринта. Лабиринт разрушает элементарные участки благодаря уменьшению размера отверстий таким образом, что весь элементарный участок детонационной волны не может пройти через лабиринт без столкновения по меньшей мере с одной стенкой цилиндра. Кроме того, лабиринт разрушает элементарные участки в результате отражения тех участков, которые вступают в контакт со стенками цилиндров в направлении последующих отклонившихся и приближающихся элементарных участков детонационной волны. Сужение сечений отверстий в лабиринте и столкновение элементарных участков указанной волны вызывают в отклонившихся элементарных участках перепад давления, достаточный для прекращения детонации независимого характера и делают невозможным возникновение детонации в смесительной камере. Разрушение элементарных участков детонационной волны в лабиринте делает ненужным использование сложного устройства для предотвращения обратной вспышки. Остаточное давление разрушенных отклонившихся элементарных участков превышает давление подаваемых в лабиринт топлива и кислорода и выполняет роль газодинамического клапана. Указанный клапан мгновенно прерывает подачу топлива и кислорода, что позволяет освободить камеру сгорания от всех горючих газов, о чем будет сказано более подробно ниже. The combustible mixture enters the combustion chamber through the maze 30. The spark plug 14 ignites the mixture and a detonation wave front 100 is formed, which propagates in all directions and moves along the combustion chamber to the barrel 13 of the detonation gun 2. The detonation wave propagates until it encounters a confining structural element or until the supplied fuel and oxygen are exhausted. The elementary sections of the detonation wave deviate from the propagating front and enter the first opening 29 of the labyrinth. The labyrinth destroys the elementary regions by reducing the size of the holes so that the entire elementary region of the detonation wave cannot pass through the labyrinth without colliding with at least one cylinder wall. In addition, the labyrinth destroys the elementary regions as a result of the reflection of those regions that come into contact with the cylinder walls in the direction of the subsequent deflected and approaching elementary regions of the detonation wave. The narrowing of the cross sections of the holes in the labyrinth and the collision of the elementary sections of the indicated wave cause a pressure drop in the deviated elementary sections that is sufficient to stop the detonation of an independent nature and make the occurrence of detonation in the mixing chamber impossible. Destruction of elementary sections of the detonation wave in the maze makes it unnecessary to use a complex device to prevent backfire. The residual pressure of the destroyed deviated elementary sections exceeds the pressure supplied to the maze of fuel and oxygen and acts as a gas-dynamic valve. The specified valve instantly interrupts the supply of fuel and oxygen, which allows you to free the combustion chamber from all combustible gases, which will be discussed in more detail below.

Другой вариант предлагаемого изобретением лабиринта показан на фиг. 3. Представленная на фиг. 3А камера сгорания 12 отрегулирована таким образом, что отверстия 28 и 29 образуют, как описано выше, лабиринт 30. Представленная на фиг. 3В камера сгорания была отрегулирована в осевом направлении таким образом, что отверстия 28 и 29 рассовмещались, а отверстие 28 совмещалось с отверстием 91, в результате чего образовался лабиринт, в котором отверстие 29 оказалось отсоединенным от смесительной камеры 25. При такой конфигурации количество топлива и кислорода ограничивается двумя рядами отверстий оставшегося лабиринта, показанного на фиг. 3В. Этот отличительный признак ограничения ценен тем, что он позволяет использовать предлагаемую изобретением детонационную пушку вместе с различными топливокислородными смесями и для различных применений, при которых требуются изменяющиеся количества топлива и кислорода. Показанная на фиг. 1 смесительная камера 25 имеет факультативный сужающийся участок, расположенный между местом подвода топлива и кислорода и лабиринтом. Этот сужающийся участок выполняет вместе с газообразными продуктами сгорания роль газодинамического клапана, подобного описанному выше. Этот клапан мгновенно прерывает поток горючего газа в камеру сгорания. Лабиринт разрушает отклонившиеся элементарные участки детонационной волны, когда газообразные продукты сгорания перемещаются через лабиринт из камеры сгорания в смесительную камеру, однако давление газообразных продуктов сгорания является достаточным, чтобы преодолеть давление источника подаваемого топлива и кислорода. Газодинамический клапан внутри смесительной камеры останавливает поток газообразных продуктов сгорания и не позволяет им проходить в источник топлива и кислорода и одновременно мгновенно прерывает поступление потока топлива и кислорода в камеру сгорания. При прерывании поступления топлива и кислорода внутрь смесительной камеры детонация в камере сгорания прекращается после истощения в ней всего присутствующего топлива и кислорода. Такое использование лабиринта в качестве газодинамического клапана позволяет прерывать поступление потока горючих газов в камеру сгорания из источника непрерывной подачи без необходимости применения сложных клапанов и продувочных газов. Устранение механических клапанов для прерывания потока топлива и кислорода позволяет увеличить надежность и безопасность детонационной пушки. Прекращение использования продувочных газов позволяет получать покрытия намного лучшего качества, что объясняется несколькими причинами. Во-первых, сама детонация становится более стабильной, так как камера сгорания наполняется только горючими газами и, следовательно, детонация становится более сильной и более совместимой, в результате чего получаемые слои покрытия становятся более плотными, а сцепление между слоями и с подложкой более крепким. Во-вторых, получаемые покрытия являются более однородными, так как побочные продукты продувочных газов не смешиваются с порошком покрытия. В третьих, благодаря контролируемым условиям и составу каждого слоя покрытия напряжения в слоях по толщине покрытия уменьшаются и, следовательно, могут быть нанесены покрытия более толстые, чем при помощи известной детонационной пушки. И, наконец, отказ от применения продувочных газов позволяет повысить эффективность нанесения покрытий, поскольку порошки покрытия не взаимодействуют с относительно холодным продувочным газом. Еще один вариант лабиринта показан на фиг. 4. В этом варианте камера сгорания совершает возвратно-поступательное движение и прерывает поступление топлива и кислорода в камеру сгорания. Камера сгорания 12 располагается точно также, как и в описанном выше варианте, за исключением того, что она установлена с возможностью перемещения в осевом направлении внутри корпуса 99 детонационной пушки. В стенке камеры сгорания имеется отверстие 29, а в цилиндре имеется по меньшей мере одно отверстие 28. Находящийся ниже по потоку конец камеры сгорания открыт и сообщается со стволом 13. Пружина располагается концентрично на наружной поверхности камеры сгорания и закрепляется между корпусом детонационной пушки и камерой сгорания. Пружина смещает камеру сгорания в направлении по потоку. При нахождении камеры сгорания в смещенном положении отверстие 29 располагается на одной линии с отверстием 28 и позволяет потоку горючих газов проходить в камеру сгорания. Во время сгорания сила максимального давления воздействует на находящийся выше по потоку закрытый конец камеры сгорания, преодолевая жесткость пружины, и камера сгорания перемещается против потока относительно корпуса детонационной пушки. Отверстие 29 перемещается за пределы отверстия 28 и изолирует смесительную камеру от камеры сгорания, предотвращая обратную вспышку в источнике топлива и кислорода и мгновенно прерывает поступление потока топлива и кислорода в камеру сгорания. Another embodiment of the labyrinth of the invention is shown in FIG. 3. Presented in FIG. 3A, the combustion chamber 12 is adjusted so that the openings 28 and 29 form, as described above, the labyrinth 30. As shown in FIG. 3B, the combustion chamber was axially adjusted so that the openings 28 and 29 were aligned and the opening 28 aligned with the opening 91, resulting in a labyrinth in which the opening 29 was disconnected from the mixing chamber 25. With this configuration, the amount of fuel and oxygen limited to two rows of holes in the remaining labyrinth shown in FIG. 3B. This distinguishing feature of the limitation is valuable in that it allows the use of the detonation gun proposed by the invention together with various fuel-oxygen mixtures and for various applications that require varying amounts of fuel and oxygen. Shown in FIG. 1, the mixing chamber 25 has an optional tapering section located between the fuel and oxygen supply and the labyrinth. This tapering section, together with gaseous products of combustion, plays the role of a gas-dynamic valve, similar to that described above. This valve instantly interrupts the flow of combustible gas into the combustion chamber. The labyrinth destroys the deflected elementary sections of the detonation wave when the gaseous products of combustion move through the maze from the combustion chamber to the mixing chamber, however, the pressure of the gaseous products of combustion is sufficient to overcome the pressure of the source of supplied fuel and oxygen. The gas-dynamic valve inside the mixing chamber stops the flow of gaseous products of combustion and does not allow them to pass into the source of fuel and oxygen and at the same time instantly interrupts the flow of fuel and oxygen into the combustion chamber. When the flow of fuel and oxygen into the mixing chamber is interrupted, detonation in the combustion chamber ceases after the exhaustion of all the fuel and oxygen present in it. This use of the labyrinth as a gas-dynamic valve allows you to interrupt the flow of combustible gases into the combustion chamber from a continuous source without the need for complex valves and purge gases. Elimination of mechanical valves to interrupt the flow of fuel and oxygen can increase the reliability and safety of the detonation gun. Stopping the use of purge gases makes it possible to obtain coatings of much better quality, due to several reasons. Firstly, the detonation itself becomes more stable, since the combustion chamber is filled only with combustible gases and, therefore, the detonation becomes stronger and more compatible, as a result of which the resulting coating layers become denser, and the adhesion between the layers and the substrate is stronger. Secondly, the resulting coatings are more uniform, since the by-products of the purge gases are not mixed with the coating powder. Thirdly, due to the controlled conditions and composition of each coating layer, the stresses in the layers across the coating thickness are reduced and, therefore, coatings that are thicker than with the known detonation gun can be applied. And finally, the rejection of the use of purge gases can improve the efficiency of coating, since the coating powders do not interact with a relatively cold purge gas. Another embodiment of the maze is shown in FIG. 4. In this embodiment, the combustion chamber reciprocates and interrupts the flow of fuel and oxygen into the combustion chamber. The combustion chamber 12 is located exactly the same as in the embodiment described above, except that it is mounted for axial movement inside the detonation gun body 99. There is an opening 29 in the wall of the combustion chamber, and at least one hole 28 in the cylinder. The downstream end of the combustion chamber is open and communicates with the barrel 13. The spring is concentric on the outer surface of the combustion chamber and is fixed between the detonation gun body and the combustion chamber . A spring biases the combustion chamber in the downstream direction. When the combustion chamber is in an offset position, the hole 29 is in line with the hole 28 and allows the flow of combustible gases to pass into the combustion chamber. During combustion, the maximum pressure force acts on the upstream closed end of the combustion chamber, overcoming the stiffness of the spring, and the combustion chamber moves against the flow relative to the detonation gun body. The hole 29 moves outside the opening 28 and isolates the mixing chamber from the combustion chamber, preventing flashback in the fuel and oxygen source and instantly interrupts the flow of fuel and oxygen into the combustion chamber.

Детонация в камере сгорания передается от одного элементарного участка детонационной волны к другому до тех пор, пока не истощится топливо и кислород или не встретится такое препятствие, как стенка камеры сгорания. Когда элементарные участки детонационной волны встречают препятствие, некоторая часть энергии абсорбируется, а остальная энергия отражается от препятствия. Как указывалось выше, эти отраженные волны оказывают отрицательное воздействие на эксплуатационное качество детонационной пушки, поскольку они сталкиваются с фронтом детонационной волны и уменьшают его интенсивность. Эти столкновения являются весьма вредными при перемещении фронта детонационной волны вдоль камеры сгорания и вдоль ствола. На фиг. 5 показано, как это происходит. Фронт 100 детонационной волны образуется в камере сгорания 12 и перемещается в направлении ствола 13. Этот фронт взаимодействует с сужающейся поверхностью 75, в результате чего отраженные волны 98 сталкиваются с фронтом детонационной волны и уменьшают интенсивность или разрушают его перед вхождением в ствол. Фиг. 6А иллюстрирует предлагаемую изобретением систему отбора энергии, которая предназначена для удаления отраженных волн, которые в противном случае оказывали бы отрицательное влияние на фронт детонационной волны. В системе используется выводное отверстие 76, расположенное в сужающейся стенке 75 и предназначенное для удаления части фронта детонационной волны, которая в противном случае отражалась бы от этой стенки. Указанное отверстие может иметь такую конфигурацию как канал, щель, пористый материал 79, показанный на фиг. 6В, или любую другую конфигурацию, позволяющую устранять вредные отраженные волны. Дополнительным признаком настоящего изобретения являются средства регулирования площади поперечного сечения выводного отверстия, показанные на фиг. 6А, при помощи регулятора 77 или абсорбционной способности пористой среды при помощи демпфера 80, показанного на фиг. 6В. Использование системы отбора энергии позволяет устранять отраженные волны, которые в противном случае уменьшали бы интенсивность фронта детонационной волны, и способствует тому, что этот фронт перемещается в ствол, сохраняя самую высокую кинетическую энергию. Следовательно, качество покрытия улучшается, так как к порошку может быть подведено больше энергии. Detonation in the combustion chamber is transmitted from one elementary section of the detonation wave to another until fuel and oxygen are exhausted or an obstacle such as the wall of the combustion chamber is encountered. When the elementary sections of the detonation wave meet an obstacle, some of the energy is absorbed, and the rest of the energy is reflected from the obstacle. As indicated above, these reflected waves have a negative effect on the operational quality of the detonation gun, since they collide with the front of the detonation wave and reduce its intensity. These collisions are very harmful when moving the detonation wave front along the combustion chamber and along the barrel. In FIG. 5 shows how this happens. The front of the detonation wave 100 is formed in the combustion chamber 12 and moves in the direction of the barrel 13. This front interacts with the tapering surface 75, as a result of which the reflected waves 98 collide with the front of the detonation wave and reduce the intensity or destroy it before entering the barrel. FIG. 6A illustrates an energy extraction system of the invention that is designed to remove reflected waves that would otherwise adversely affect the detonation wave front. The system uses an outlet 76 located in the tapering wall 75 and designed to remove part of the front of the detonation wave, which would otherwise be reflected from this wall. Said hole may have such a configuration as a channel, a slit, a porous material 79 shown in FIG. 6B, or any other configuration capable of eliminating harmful reflected waves. An additional feature of the present invention are means for controlling the cross-sectional area of the outlet opening shown in FIG. 6A, by means of a regulator 77 or the absorption capacity of a porous medium by means of a damper 80 shown in FIG. 6B. The use of an energy selection system makes it possible to eliminate reflected waves, which would otherwise reduce the intensity of the detonation wave front, and contributes to the fact that this front moves into the barrel, preserving the highest kinetic energy. Consequently, the quality of the coating improves, since more energy can be supplied to the powder.

Другой вариант настоящего изобретения представляет собой детонационную минипушку, в которой используется эффект отраженных волн внутри самого ствола. В известной детонационной пушке часть фронта детонационной волны отражается от стенок ствола по мере перемещения фронта вдоль этого ствола, сталкивается с указанным фронтом и уменьшает его интенсивность перед выходом из ствола. На фиг. 6А показана детонационная минипушка, в которой из камеры сгорания 12 в ствол направляется отдельный элементарный участок детонационной волны. Поскольку в стволе находится только один элементарный участок, то в нем невозможно возникновение отраженных волн. Детонационная минипушка создана благодаря использованию указанной выше системы отбора энергии и благоразумному выбору величин диаметра ствола. Как показано на фиг. 5, самое большое разрушающее столкновение отраженных волн происходит в точке О, в которой эти волны сходятся и воздействуют на центр фронта детонационной волны. Благодаря использованию системы отбора энергии центр фронта остается неразрушенным и перемещается к стволу, сохраняя максимальную интенсивность. В известных технических решениях поддержание отдельного элементарного участка детонационной волны внутри ствола было невозможным из-за указанного выше разрушения фронта детонационной волны отраженными волнами как в камере сгорания, так и внутри самого ствола. Настоящее изобретение позволяет использовать очень сильную детонационную волну и перемещать отдельный элементарный участок детонационной волны к стволу пушки, диаметр которого не меньше диаметра отдельного элементарного участка детонационной волны. Интенсивность этого участка достаточна для поддержания его в пределах длины ствола, а поскольку к стволу перемещается только отдельный элементарный участок детонационной волны, то никакие отраженные волны, которые уменьшают интенсивность указанного участка по мере его перемещения внутри ствола, не возникают. Качество покрытия обработанного изделия улучшается, увеличивается толщина покрытия за один выстрел детонационной пушки и усиливается прочность его сцепления с подложкой, поскольку по всей длине ствола поддерживается очень сильная детонация, к порошку покрытия прикладывается максимальное количество энергии, а нагрев подложки минимален, так как из ствола выходит небольшое количество энергии. Кроме того, использование отдельного элементарного участка детонационной волны и соответствующего диаметра ствола способствует увеличению скорости нанесения покрытия. Как указывалось выше, скорость нанесения покрытия выражается отношением между скоростью напыляемого материала и площадью участка напыленного материала. В детонационной минипушке площадь участка напыленного материала для данной топливокислородной смеси резко уменьшается из-за уменьшения площади выходного сечения ствола с 314 до 28 мм2, что приводит к пропорциональному увеличению скорости нанесения покрытия. Это очень выгодно при нанесении покрытий на небольшие детали, например на кромки турбинных аэродинамических профилей для реактивных двигателей. Выбор может быть и таким, что по стволу будет перемещаться не один, а несколько элементарных участков детонационной волны. В этом случае система отбора энергии может быть устроена таким образом, чтобы отводилась и желательная часть фронта детонационной волны. Диаметр используемого в этом варианте ствола равен общей фронтальной площади всех выбранных элементарных участков детонационной волны. Хотя в стволе находится несколько элементарных участков, что увеличивает вероятность деградации их энергии, при некоторых применениях использование конструкции такого размера может оказаться полезным.Another embodiment of the present invention is a detonation mini-gun, which uses the effect of reflected waves inside the barrel. In the known detonation gun, a part of the detonation wave front is reflected from the barrel walls as the front moves along this barrel, collides with the specified front and decreases its intensity before exiting the barrel. In FIG. 6A shows a detonation mini-gun in which a separate elementary section of a detonation wave is directed from the combustion chamber 12 to the barrel. Since there is only one elementary section in the trunk, the occurrence of reflected waves is impossible in it. The detonation mini-gun is created through the use of the above energy extraction system and a prudent choice of the diameter of the barrel. As shown in FIG. 5, the largest destructive collision of reflected waves occurs at point O, at which these waves converge and act on the center of the detonation wave front. Thanks to the use of an energy extraction system, the center of the front remains intact and moves to the barrel, maintaining maximum intensity. In the known technical solutions, maintaining a separate elementary section of the detonation wave inside the barrel was impossible due to the above destruction of the detonation wave front by reflected waves both in the combustion chamber and inside the barrel itself. The present invention allows the use of a very strong detonation wave and to move a separate elementary section of the detonation wave to the barrel of the gun, the diameter of which is not less than the diameter of a single elementary section of the detonation wave. The intensity of this section is sufficient to maintain it within the length of the barrel, and since only a single elementary section of the detonation wave moves to the barrel, no reflected waves that reduce the intensity of this section as it moves inside the barrel do not occur. The coating quality of the processed product improves, the coating thickness increases per shot of the detonation gun and its adhesion to the substrate is enhanced, since very strong detonation is maintained along the entire length of the barrel, the maximum amount of energy is applied to the coating powder, and the substrate is heated to a minimum as it leaves the barrel a small amount of energy. In addition, the use of a separate elementary section of the detonation wave and the corresponding diameter of the barrel increases the speed of coating. As indicated above, the coating rate is expressed by the ratio between the speed of the sprayed material and the area of the plot of the sprayed material. In the detonation mini-gun, the area of the sprayed material section for a given oxygen-fuel mixture sharply decreases due to a decrease in the area of the output section of the barrel from 314 to 28 mm 2 , which leads to a proportional increase in the coating deposition rate. This is very beneficial when coating small parts, such as the edges of turbine aerodynamic profiles for jet engines. The choice may also be such that not one, but several elementary sections of the detonation wave will move along the trunk. In this case, the energy extraction system can be arranged so that the desired part of the detonation wave front is also diverted. The diameter of the barrel used in this embodiment is equal to the total frontal area of all selected elementary sections of the detonation wave. Although there are several elementary sections in the trunk, which increases the likelihood of degradation of their energy, in some applications the use of a structure of this size may be useful.

В другом варианте, показанном на фиг. 6С, в детонационной минипушке имеется несколько стволов для отдельных элементарных участков детонационной волны. Стволы 13, 81, 82 и 83 расположены на конце камеры сгорания 12 и каждый из них оснащен системой 7, 8 порошкового питателя. В предпочтительном варианте каждый из стволов расположен таким образом, что энергия волн, отраженных от поверхности 75, не разрушает фронт детонационной волны вдоль осевой линии ствола. В еще одном предпочтительном варианте используется указанная выше система отбора энергии. Преимущество многоствольной детонационной минипушки заключается в том, что при нанесении покрытия можно использовать больше энергии детонации, чем было поглощено системой ее отбора, можно наносить больше покрытий за один выстрел пушки, а также увеличивать скорость нанесения покрытий. Кроме того, подавая различные порошки покрытия в отдельные системы порошковых питателей, можно легко получать слои различных видов покрытий. Например, первое покрытие наносится стволами 13 и 81, порошок в которые подается из системы питателя 7, а второе покрытие, отличное от первого, наносится стволами 82 и 83, порошок в которые подается из системы питателя 8. In another embodiment shown in FIG. 6C, in the detonation mini-gun there are several trunks for individual elementary sections of the detonation wave. The trunks 13, 81, 82 and 83 are located at the end of the combustion chamber 12 and each of them is equipped with a system of 7, 8 powder feeder. In a preferred embodiment, each of the trunks is positioned so that the energy of the waves reflected from the surface 75 does not destroy the front of the detonation wave along the axial line of the barrel. In another preferred embodiment, the above energy extraction system is used. The advantage of a multi-barrel detonation mini-gun is that when applying the coating, you can use more detonation energy than was absorbed by its selection system, you can apply more coatings in one shot of the gun, and also increase the speed of coating. In addition, by supplying various coating powders to separate powder feeder systems, it is easy to obtain layers of various types of coatings. For example, the first coating is applied with shafts 13 and 81, the powder of which is supplied from the feeder system 7, and the second coating, which is different from the first, is applied with shafts 82 and 83, the powder of which is supplied from the feeder system 8.

Еще один вариант детонационной минипушки содержит ствол, прикрепленный к стенке камеры сгорания и использует дифрагированные волны, созданные фронтом детонационной волны. Как показано на фиг. 7А, фронт 100 детонационной волны перемещается вдоль камеры сгорания детонационной пушки в направлении открытого конца 13. В боковой поверхности камеры сгорания закреплен ствол 88, внутренний диаметр которого не меньше, чем высота отдельного элементарного участка детонационной волны. По мере того, как фронт детонационной волны проходит мимо ствола 88, по меньшей мере один отдельный элементарный участок 97 отклоняется от фронта и перемещается, как показано на фиг. 7В, в этот ствол. Процесс протекает также, как и в предыдущем варианте, поскольку порошковый питатель 7 установлен в стволе и элементарный участок детонационной волны выносит порошок из ствола и наносит его, как показано на фиг. 7С, на подложку. Возможна также конструкция, в которой такой ствол для одного отдельного элементарного участка детонационной волны мог бы быть установлен внутри камеры сгорания, чтобы можно было воспользоваться волнами, отклоненными и отраженными внутри камеры сгорания. Another embodiment of the detonation mini-gun contains a barrel attached to the wall of the combustion chamber and uses diffracted waves created by the front of the detonation wave. As shown in FIG. 7A, the detonation wave front 100 moves along the combustion chamber of the detonation gun in the direction of the open end 13. A barrel 88 is fixed to the side surface of the combustion chamber, the inner diameter of which is not less than the height of an individual elementary section of the detonation wave. As the front of the detonation wave passes past the barrel 88, at least one separate elementary portion 97 deviates from the front and moves, as shown in FIG. 7B, into this trunk. The process proceeds as in the previous embodiment, since the powder feeder 7 is installed in the barrel and the elementary section of the detonation wave carries the powder out of the barrel and applies it, as shown in FIG. 7C, onto the substrate. A design is also possible in which such a barrel for one separate elementary section of the detonation wave could be installed inside the combustion chamber so that waves deflected and reflected inside the combustion chamber could be used.

Другим важным аспектом настоящего изобретения является система порошкового питателя, показанная на фиг. 1. Эта система 7 использует давление транспортирующего газа 18, поступающего из постоянного источника (не показан), подача которого регулируется клапаном 24 при наполнении камеры 38 высокого давления. Выпущенный из камеры высокого давления транспортирующий газ проходит по отводной трубе 40 и регулируется стопорным клапаном 39. Отводная труба заканчивается соплом 36, вмонтированным в накопитель 31. Внутри ствола концентрично закреплена труба 35 для подвода из источника (не показан) порошка 32 покрытия. Источник порошка изолирован от атмосферы и управляется давлением транспортирующего газа. Another important aspect of the present invention is the powder feeder system shown in FIG. 1. This system 7 uses the pressure of the transport gas 18 coming from a constant source (not shown), the supply of which is controlled by the valve 24 when filling the high-pressure chamber 38. The carrier gas discharged from the high-pressure chamber passes through the outlet pipe 40 and is controlled by a stop valve 39. The outlet pipe ends with a nozzle 36 mounted in the reservoir 31. A pipe 35 is concentrically fixed inside the barrel for supplying a coating powder 32 from a source (not shown). The powder source is isolated from the atmosphere and is controlled by the pressure of the conveying gas.

Этот газ переносит порошок из накопителя в ствол 13 по отводящей трубе 37. Система порошкового питателя работает следующим образом. Камера высокого давления наполняется определенной массой сжатого газа, предпочтительно воздуха, подаваемого из наружного источника под давлением. Одновременно из источника порошка покрытия при контролируемом массовом расходе порошок подается в накопитель. Стопорный кран открывается мгновенно и вся масса воздуха из камеры высокого давления поступает через сопло в накопитель. Назначением выпускаемого из камеры высокого давления газа является полное заполнение накопителя и подача из него порошка по отводящей трубе в ствол. Синхронизация стопорного клапана осуществляется таким образом, что порошок покрытия вводится в ствол как раз перед появлением детонационной волны при ее перемещении вдоль ствола. Дополнительным отличительным признаком системы порошкового питателя является то, что при быстрой последовательной циклической работе стопорного клапана порошок внутри накопителя образует псевдоожиженный слой, остается взвешенным в воздухе и легко переносится в ствол. Объем камеры высокого давления в этом отношении является критическим, поскольку он не должен превышать объединенные объемы наружного источника порошка, накопителя и отводящей трубы, так как избыток воздуха создает избыточное давление в накопителе, в результате чего нарушается взвешенное состояние порошка. Таким же критическим фактором при осуществлении настоящего изобретения является относительно небольшая длина отводящей трубы и сопла. Чем меньше длина этих двух элементов, тем меньше период времени между подачей из наружного блока управления (не показан) команды об открывании стопорного клапана и моментом введения порошка в ствол. Важным при таком небольшом периоде времени является возможность точного регулирования массы сжатого воздуха, необходимой для переноса порошка в ствол. Нахождение порошка в суспензированном состоянии влияет благоприятно на работу детонационной пушки, так как для эффективного переноса порошка в ствол необходимо относительно небольшое количество транспортирующего газа. Объединенный эффект этих двух признаков проявляется в том, что в ствол выпускается относительно небольшое точно регулируемое количество сжатого воздуха, которое не провоцирует существенного снижения температуры и скорости детонационной волны. В результате этого к порошку покрытия прикладывается больше кинетической энергии детонации, что улучшает качество покрытия. This gas transfers the powder from the accumulator to the barrel 13 through a discharge pipe 37. The powder feeder system operates as follows. The high-pressure chamber is filled with a certain mass of compressed gas, preferably air, supplied from an external source under pressure. At the same time, from a source of coating powder at a controlled mass flow rate, the powder is fed to the drive. The stopcock opens instantly and the entire mass of air from the high-pressure chamber enters through the nozzle into the drive. The purpose of the gas discharged from the high-pressure chamber is to completely fill the reservoir and supply powder from it through an outlet pipe into the barrel. The locking valve is synchronized in such a way that the coating powder is introduced into the barrel just before the detonation wave appears when it moves along the barrel. An additional distinguishing feature of the powder feeder system is that during rapid sequential cyclic operation of the check valve, the powder inside the accumulator forms a fluidized bed, remains suspended in the air and is easily transferred to the barrel. The volume of the high-pressure chamber in this respect is critical, since it must not exceed the combined volumes of the external source of powder, accumulator and outlet pipe, since excess air creates excessive pressure in the accumulator, as a result of which the suspended state of the powder is violated. The same critical factor in the implementation of the present invention is the relatively small length of the outlet pipe and nozzle. The shorter the length of these two elements, the shorter the period of time between the command from the outdoor control unit (not shown) to open the stop valve and the moment the powder is introduced into the barrel. Important for such a short period of time is the ability to precisely control the mass of compressed air needed to transfer the powder to the barrel. The presence of the powder in a suspended state favorably affects the operation of the detonation gun, since a relatively small amount of transporting gas is necessary for the effective transfer of the powder into the barrel. The combined effect of these two features is manifested in the fact that a relatively small precisely controlled amount of compressed air is released into the barrel, which does not provoke a significant decrease in the temperature and velocity of the detonation wave. As a result, more kinetic energy of detonation is applied to the coating powder, which improves the quality of the coating.

В другом варианте предлагаемой изобретением системы порошкового питателя давление, возникающее при процессе детонации, используется в дополнение к источнику сжатого воздуха, как показано на фиг. 8 при наполнении камеры высокого давления. Труба 41 прикреплена к стволу 13 детонационной пушки ниже точки, в которой процесс детонации достигает своего завершения и выше отводящей трубы 37. Эта труба соединяется с камерой высокого давления через дроссельный клапан 24 и одноходовой клапан 43. По мере того, как фронт детонационной волны перемещается вдоль ствола и наталкивается на отверстие указанной трубы, элементарные участки детонационной волны отклоняются от фронта этой волны и входят в трубу 41. Величина давления, создаваемого отдельным элементарным участком в системе порошкового питателя, контролируется дроссельным клапаном. Источник сжатого воздуха обеспечивает, как указывалось выше, создание постоянного объема воздуха в системе порошкового питателя, а добавление одноходового клапана необходимо для предотвращения попадания потока воздуха в ствол через трубу 41 в период между последовательными воспламенениями свечи зажигания. Так как элементарный участок детонационной волны перемещается в системе порошкового питателя со сверхзвуковой скоростью, это позволяет наполнить камеру высокого давления очень быстро, фактически со скоростью воспламенения свечи зажигания. При увеличении скорости воспламенения свечи зажигания также увеличивается скорость наполнения камеры высокого давления. Это позволяет системе порошкового питателя работать очень быстро, не ограничивая тем самым скорость нанесения покрытия самой детонационной пушки. In another embodiment of the powder feeder system of the invention, the pressure generated by the detonation process is used in addition to the compressed air source, as shown in FIG. 8 when filling the high-pressure chamber. The pipe 41 is attached to the barrel 13 of the detonation gun below the point at which the detonation process is completed and above the outlet pipe 37. This pipe is connected to the high-pressure chamber via a throttle valve 24 and a one-way valve 43. As the front of the detonation wave moves along the barrel and runs into the hole of the specified pipe, the elementary sections of the detonation wave deviate from the front of this wave and enter the pipe 41. The pressure created by a single elementary section in the powder system feeder, controlled by a butterfly valve. The compressed air source provides, as mentioned above, the creation of a constant volume of air in the powder feeder system, and the addition of a one-way valve is necessary to prevent air from entering the barrel through the pipe 41 between successive ignitions of the spark plug. Since the elementary section of the detonation wave moves in the system of the powder feeder with supersonic speed, this allows you to fill the high-pressure chamber very quickly, in fact, with the speed of ignition of the spark plug. With an increase in the ignition rate of the spark plug, the filling speed of the high-pressure chamber also increases. This allows the powder feeder system to work very quickly, without thereby limiting the speed of coating the detonation gun itself.

Другой вариант предлагаемой детонационной пушки обеспечивает нанесение многослойных покрытий из одного ствола при одном проходе над подложкой. Как показано на фиг. 9, ствол 13 детонационной пушки 2 оснащен первичной системой 7 порошкового питателя и вторичной системой 8 порошкового питателя, которая расположена ниже первичной системы. Обе системы работают во взаимодействии, подавая порошок перед приближающимся фронтом детонационной волны, в результате чего на подложке образуется многослойное покрытие после каждого воспламенения свечи зажигания 14. В качестве примера практической полезности системы можно привести нанесение слоистого покрытия из Cr3C2-NiCr за один проход детонационной пушки над подложкой, в результате чего получается покрытие повышенной твердости с хорошим качеством прилипания. Порошок Cr3C2 вводится в ствол при помощи системы 7 порошкового питателя, а порошок NiCr вводится системой 8 порошкового питателя. Порошок NiCr сталкивается с подложкой первым и хорошо сцепляется с ней, а также создает хороший соединительный слой для наносимого за ним слоя Cr3C2. Преимуществом настоящего изобретения является то, что многослойные покрытия могут наноситься за один проход из одного ствола, что позволяет устранить такие проблемы, как подготовка, хранение и манипулирование подложкой в период между нанесением слоев, присущие процессу нанесения покрытия при многократном проходе. Другое преимущество настоящего изобретения заключается в том, что покрытия различной плотности могут использоваться без опасности их чрезмерного перемешивания, поскольку при перемещении вдоль ствола порошки более плотного покрытия обгоняют материал менее плотного покрытия. В указанном выше варианте NiCr является более плотным, чем Cr3C2. Если бы порошок NiCr вводился выше, в той же точке, что и Cr3C2 или вместе с Cr3C2, то в этом случае NiCr обгонял бы Cr3C2 в стволе, что определялось как излишнее перемешивание, в результате чего не удалось бы получить описанного выше требуемого покрытия. При введении более плотного порошка NiCr в ствол ниже места введения порошка Cr3C2 эти порошки перемещаются в стволе отдельно и образуют на подложке требуемое многослойное покрытие Cr3C2-NiCr.Another option of the proposed detonation gun provides the application of multilayer coatings from one barrel in one pass over the substrate. As shown in FIG. 9, the barrel 13 of the detonation gun 2 is equipped with a primary powder feeder system 7 and a secondary powder feeder system 8, which is located below the primary system. Both systems work in concert, supplying powder in front of the approaching detonation wave front, as a result of which a multilayer coating is formed on each substrate after ignition of the spark plug 14. As an example of the practical utility of the system, one can apply a layered Cr 3 C 2 -NiCr coating in one pass detonation guns above the substrate, resulting in a coating of increased hardness with good adhesion quality. Powder Cr 3 C 2 is introduced into the barrel using a powder feeder system 7, and NiCr powder is introduced by a powder feeder system 8. The NiCr powder first collides with the substrate and adheres well to it, and also creates a good bonding layer for the Cr 3 C 2 layer deposited behind it. An advantage of the present invention is that multilayer coatings can be applied in a single pass from one barrel, which eliminates problems such as preparation, storage and handling of the substrate between layers, inherent in the multiple-pass coating process. Another advantage of the present invention is that coatings of different densities can be used without the risk of excessive mixing, since when moving along the barrel, powders of a denser coating overtake the material of a less dense coating. In the above embodiment, NiCr is more dense than Cr 3 C 2 . If NiCr powder was introduced above, at the same point as Cr 3 C 2 or together with Cr 3 C 2 , then NiCr would overtake Cr 3 C 2 in the barrel, which was defined as excessive mixing, as a result of which it would be possible to obtain the required coating described above. When a denser NiCr powder is introduced into the barrel below the Cr 3 C 2 powder injection site, these powders move separately in the barrel and form the desired multilayer Cr 3 C 2 -NiCr coating on the substrate.

Описанные выше варианты изобретения способствуют, отдельно или в различных сочетаниях, улучшению качества и производительности нанесения покрытий на детали при помощи детонационной пушки. В предпочтительных вариантах скорость детонационной волны составляет от 1000 до 3600 м/с. Это означает, что по сравнению с известными техническими решениями максимальная скорость возросла на 20%, что позволило улучшить качество покрытия из-за увеличения его плотности, твердости и эрозионной стойкости. Скорость нанесения покрытий при осуществлении настоящего изобретения составляет 0,006 - 1,38 кг/мм2 в час, то есть по сравнению с известными техническими решениями производительность увеличилась в 68 раз.The above-described embodiments of the invention contribute, individually or in various combinations, to improving the quality and performance of coating parts using a detonation gun. In preferred embodiments, the speed of the detonation wave is from 1000 to 3600 m / s. This means that, compared with the known technical solutions, the maximum speed increased by 20%, which allowed to improve the quality of the coating due to an increase in its density, hardness and erosion resistance. The coating rate in the implementation of the present invention is from 0.006 to 1.38 kg / mm 2 per hour, that is, in comparison with the known technical solutions, the productivity has increased by 68 times.

Несмотря на то, что для иллюстрации настоящего изобретения были описаны его конкретные варианты осуществления, возможны также другие варианты и изменения, которые не выходят за пределы сущности изобретения. В соответствии с изложенным, изобретение ограничивается только объемом прилагаемой формулы изобретения. Although specific embodiments have been described to illustrate the present invention, other variations and changes are also possible that do not go beyond the scope of the invention. In accordance with the foregoing, the invention is limited only by the scope of the attached claims.

Claims (8)

1. Устройство газовой детонации, использующее энергию фронта детонационной волны для нанесения покрытий из порошковых материалов на расположенную ниже по потоку обрабатываемую деталь, которое имеет источник топлива и кислорода (16, 17), источник воспламенения (14), средства для подачи порошка (7) и ствол (13), также содержащее камеру сгорания (12), расположенную выше по потоку относительно ствола (13) и сообщающуюся с источником воспламенения (14), отличающееся тем, что камера сгорания (12) имеет по меньшей мере один лабиринт (30), расположенный в боковых стенках камеры сгорания, который предназначен для разрушения элементарных участков, дифрагировавших от фронта (100) детонационной волны, и обеспечивает сообщение камеры сгорания (12) с источником топлива и кислорода (16, 17). 1. A gas detonation device using the energy of the detonation wave front to coat powder materials onto a workpiece located downstream that has a fuel and oxygen source (16, 17), an ignition source (14), and powder supply means (7) and a barrel (13) also containing a combustion chamber (12) located upstream of the barrel (13) and in communication with the ignition source (14), characterized in that the combustion chamber (12) has at least one maze (30) located in the side the walls of the combustion chamber, which is designed to destroy elementary sections diffracted from the front (100) of the detonation wave, and provides a communication between the combustion chamber (12) and the fuel and oxygen source (16, 17). 2. Устройство газовой детонации по п.1, отличающееся тем, что лабиринт (30) для извилистого прохождения газа содержит несколько плоских поверхностей, содержащих отверстия (72, 71, 28, 29), причем указанные поверхности расположены перпендикулярно к траектории прохождения газа и предназначены для разрушения элементарных участков, дифрагировавших от фронта (100) детонационной волны, и предотвращения обратной вспышки в источнике топлива и кислорода (16, 17). 2. The gas detonation device according to claim 1, characterized in that the labyrinth (30) for tortuous passage of gas contains several flat surfaces containing holes (72, 71, 28, 29), and these surfaces are perpendicular to the path of gas passage and are intended to destroy elementary regions diffracted from the (100) front of the detonation wave, and to prevent a flashback in the fuel and oxygen source (16, 17). 3. Устройство газовой детонации, использующее энергию фронта детонационной волны для нанесения покрытий из порошковых материалов на расположенную ниже по потоку обрабатываемую деталь, которое имеет источник топлива и кислорода (16, 17), источник воспламенения (14), средства для подачи порошка (7) и ствол (13), также содержащее камеру сгорания (12), расположенную выше по потоку относительно ствола (13) и сообщающуюся с источником воспламенения (14), отличающееся тем, что камера сгорания (12) имеет по меньшей мере два концентрических цилиндра (26, 27), находящихся в концентрическом контакте один с другим, причем в цилиндрах (26, 27) имеется несколько отверстий (28, 29), которые избирательно совмещаются одно с другим и находятся в боковых стенках (27) камеры сгорания (12), обеспечивая сообщение камеры сгорания (12) с источником топлива и кислорода (16, 17). 3. A gas detonation device using the energy of the detonation wave front to coat powder materials onto a downstream workpiece that has a fuel and oxygen source (16, 17), an ignition source (14), and powder supply means (7) and a barrel (13) also containing a combustion chamber (12) located upstream of the barrel (13) and in communication with the ignition source (14), characterized in that the combustion chamber (12) has at least two concentric cylinders (26) , 27), finding which are in concentric contact with one another, and in the cylinders (26, 27) there are several holes (28, 29) that are selectively aligned with one another and are located in the side walls (27) of the combustion chamber (12), providing a communication between the combustion chamber ( 12) with a source of fuel and oxygen (16, 17). 4. Устройство газовой детонации по п.3, отличающееся тем, что концентрические цилиндры (26, 27) могут регулироваться в круговом и осевом направлениях. 4. The gas detonation device according to claim 3, characterized in that the concentric cylinders (26, 27) can be adjusted in circular and axial directions. 5. Устройство газовой детонации по п.4, отличающееся тем, что концентрические цилиндры (26, 27) расположены относительно друг друга таким образом, что величина совмещения двух последовательных отверстий меньше высоты элементарных участков детонационной волны в осевом направлении и меньше ширины элементарного участка в круговом направлении с тем, чтобы разрушать нежелательные части элементарных участков детонационной волны и предотвращать обратную вспышку в источнике топлива и кислорода (16, 17). 5. The gas detonation device according to claim 4, characterized in that the concentric cylinders (26, 27) are located relative to each other so that the alignment of two consecutive holes is less than the height of the elementary sections of the detonation wave in the axial direction and less than the width of the elementary section in a circular direction in order to destroy unwanted parts of elementary sections of the detonation wave and to prevent a flashback in the source of fuel and oxygen (16, 17). 6. Устройство газовой детонации по п.5, отличающееся тем, что несколько отверстий (28, 29) в боковых стенках соседних цилиндров смещены, а концентрические цилиндры (26, 27) расположены относительно друг друга таким образом, что величина совмещения двух последовательных отверстий меньше высоты элементарного участка детонационной волны в осевом направлении и меньше ширины указанного элементарного участка в круговом направлении с тем, чтобы разрушать элементарные участки, дифрагировавшие от фронта (100) детонационной волны, и предотвращать обратную вспышку в источнике топлива и кислорода (16, 17), а величина рассовмещения по меньшей мере пары отверстий определяет полностью закрытую траекторию прохождения газа для ограничения поступления потока топлива и кислорода в камеру сгорания (12). 6. The gas detonation device according to claim 5, characterized in that several holes (28, 29) in the side walls of adjacent cylinders are offset, and the concentric cylinders (26, 27) are located relative to each other so that the amount of alignment of two consecutive holes is less the height of the elementary section of the detonation wave in the axial direction and less than the width of the specified elementary section in the circular direction so as to destroy the elementary sections diffracted from the front (100) of the detonation wave and to prevent the reverse an outburst in the fuel and oxygen source (16, 17), and the misregistration of at least a pair of holes determines a completely closed gas path to limit the flow of fuel and oxygen into the combustion chamber (12). 7. Устройство газовой детонации по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что также содержит кольцевую смесительную камеру (25), которая расположена между источником топлива и кислорода (16, 17) и камерой сгорания (12) и имеет последовательно расположенные первый участок, сообщающийся с источником топлива и кислорода, радиально сужающийся вниз по потоку второй участок, который сообщается с первым участком, радиально расширяющийся вниз по потоку третий участок, сообщающийся со вторым участком, четвертый участок, сообщающийся с третьим участком и камерой сгорания (12), который обеспечивает поступление в третий участок смесительной камеры обратного потока продуктов сгорания из камеры сгорания в количестве, достаточном для мгновенного прерывания подачи топлива из второго участка, в результате чего предотвращается обратная вспышка. 7. The gas detonation device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it also contains an annular mixing chamber (25), which is located between the fuel and oxygen source (16, 17) and the combustion chamber (12) and has a first a section communicating with a fuel and oxygen source, radially tapering downstream a second section that communicates with a first section, a third section radially expanding downstream, communicating with a second section, a fourth section communicating with a third section and cam swarm combustion engine (12), which ensures the supply of the third portion of the combustion chamber from the combustion chamber backflow mixing products in an amount sufficient for the instantaneous fuel supply interruption from the second portion, thereby preventing backfire. 8. Способ предотвращения обратной вспышки в устройстве газовой детонации, использующем энергию фронта (100) детонационной волны и состоящего из элементарных участков, для нанесения покрытий из порошковых материалов на расположенную ниже по потоку обрабатываемую деталь, которое имеет источник топлива и кислорода (16, 17), источник воспламенения (14), камеру сгорания (12), средства подачи порошка (7), ствол (13), а также содержит лабиринт (30), расположенный в стенках камеры сгорания (12) и сообщающийся с источником топлива и кислорода (16, 17), отличающийся тем, что при создании фронта (100) детонационной волны внутри камеры сгорания обеспечивается вхождение части фронта (100) детонационной волны в лабиринт (30) с разрушением части указанного фронта при помощи стенок лабиринта (30), в результате чего разрушаются элементарные участки детонационной волны и предотвращается обратная вспышка в источнике топлива и кислорода (16, 17). 8. A method for preventing backfire in a gas detonation device using detonation wave front energy (100) and consisting of elementary sections for coating powder materials on a downstream workpiece that has a fuel and oxygen source (16, 17) , an ignition source (14), a combustion chamber (12), powder supply means (7), a barrel (13), and also contains a labyrinth (30) located in the walls of the combustion chamber (12) and in communication with the fuel and oxygen source (16 , 17), different t We note that when creating the front (100) of the detonation wave inside the combustion chamber, part of the front (100) of the detonation wave enters the labyrinth (30) with the destruction of part of the front using the walls of the labyrinth (30), as a result of which elementary sections of the detonation wave are destroyed and reverse flash in the source of fuel and oxygen is prevented (16, 17).
RU98114092/12A 1995-12-26 1996-12-23 Labyrinth device for gas feed and method for prevention of backfire in detonation gun RU2176162C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA95125490 1995-12-26
UA95125490 1995-12-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98114092A RU98114092A (en) 2000-05-20
RU2176162C2 true RU2176162C2 (en) 2001-11-27

Family

ID=21689096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98114092/12A RU2176162C2 (en) 1995-12-26 1996-12-23 Labyrinth device for gas feed and method for prevention of backfire in detonation gun

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP0866732B1 (en)
JP (2) JP2000502285A (en)
AT (1) ATE226851T1 (en)
AU (1) AU720536B2 (en)
BR (1) BR9612822A (en)
CA (1) CA2241867C (en)
DE (1) DE69624587T2 (en)
ES (1) ES2185818T3 (en)
RU (1) RU2176162C2 (en)
WO (1) WO1997023303A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004110644A1 (en) * 2003-05-08 2004-12-23 Kadyrov, Togrul Abdulla Oglu Gas detonation device for powder coating
RU2460591C1 (en) * 2011-03-30 2012-09-10 Открытое акционерное общество "НовосибирскНИИхиммаш" Detonation thrower
RU2618060C1 (en) * 2016-04-04 2017-05-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Detonation spraying device

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1013344B1 (en) * 1997-09-11 2005-03-30 Aerostar Coatings, S.L. System for injecting gas into a detonation projection gun
US7601431B2 (en) 2005-11-21 2009-10-13 General Electric Company Process for coating articles and articles made therefrom
ES2373144T3 (en) * 2006-05-12 2012-01-31 Fundacion Inasmet PROCEDURE FOR OBTAINING CERAMIC COATINGS AND CERAMIC COATINGS OBTAINED.
US8262812B2 (en) 2007-04-04 2012-09-11 General Electric Company Process for forming a chromium diffusion portion and articles made therefrom
EP2202328A1 (en) 2008-12-26 2010-06-30 Fundacion Inasmet Process for obtaining protective coatings for high temperature with high roughness and coating obtained

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4004735A (en) * 1974-06-12 1977-12-25 Zverev Anatoly Apparatus for detonating application of coatings
US4258091A (en) * 1979-02-06 1981-03-24 Dudko Daniil A Method for coating
CH651766A5 (en) * 1981-04-30 1985-10-15 Ts K Bjuro Leninskaya Kuznitsa Explosive-coating system
CH670657A5 (en) * 1986-04-25 1989-06-30 Inst Sverkhtverdykh Mat
JPH03502777A (en) * 1988-12-20 1991-06-27 インスチツート　ギドロジナミキ　イメーニ　エム．アー．ラフレンティエワ　シビルスコボ　アッジェレーニア　アカデミー　ナウク　エスエスエスエル Barrel of equipment for applying coatings using gas blasting
US5542606A (en) * 1994-06-17 1996-08-06 Demeton Usa, Inc. Gas detonation spraying apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004110644A1 (en) * 2003-05-08 2004-12-23 Kadyrov, Togrul Abdulla Oglu Gas detonation device for powder coating
RU2460591C1 (en) * 2011-03-30 2012-09-10 Открытое акционерное общество "НовосибирскНИИхиммаш" Detonation thrower
RU2618060C1 (en) * 2016-04-04 2017-05-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Detonation spraying device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4091097B2 (en) 2008-05-28
CA2241867C (en) 2002-04-02
AU1685897A (en) 1997-07-17
AU720536B2 (en) 2000-06-01
CA2241867A1 (en) 1997-07-03
JP2000502285A (en) 2000-02-29
EP0866732A1 (en) 1998-09-30
DE69624587D1 (en) 2002-12-05
ES2185818T3 (en) 2003-05-01
DE69624587T2 (en) 2003-07-03
BR9612822A (en) 2000-05-16
WO1997023303A1 (en) 1997-07-03
ATE226851T1 (en) 2002-11-15
JP2007181832A (en) 2007-07-19
EP0866732B1 (en) 2002-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6212988B1 (en) Self sustained detonation apparatus
JP4091097B2 (en) Labyrinth gas supply apparatus and method for detonation gun
AU754654B2 (en) System for injecting gas into a detonation projection gun
US2774625A (en) Apparatus utilizing detonation waves for spraying powders
WO2006047441A1 (en) Multi-sectioned pulsed detonation coating apparatus and method of using same
US6787194B2 (en) Method and apparatus for pulsed detonation coating of internal surfaces of small diameter tubes and the like
US6146693A (en) Energy bleed apparatus and method for a detonation gun
US6000627A (en) Detonation gun apparatus and method
US6168828B1 (en) Labyrinth gas feed apparatus and method for a detonation gun
US5985373A (en) Method and apparatus for applying multi-layered coatings by detonation
CA2247146C (en) Self sustained detonation apparatus
WO1997023299A1 (en) Detonation gun apparatus and method
WO1997023302A1 (en) Method and apparatus for applying multi-layered coatings by detonation
WO1997023301A1 (en) Energy bleed apparatus and method for a detonation gun
WO1997023298A1 (en) Pulsed powder feeder apparatus and method for a detonation gun
WO1997023300A1 (en) Recoil gas feed system for a detonation gun
JP3448671B2 (en) Explosion spray equipment
RU2036022C1 (en) Device for application of coatings to article internal surfaces by detonation
CN107653429B (en) Accumulative pressure high frequency detonation-gun
RU2236910C2 (en) Explosion spraying gun providing high frequency impulse operation
JPH02131159A (en) Explosive flame spraying device
JPH0299155A (en) Detonation spray apparatus
RU2178344C2 (en) System for supplying gases in detonation type atomizer
UA65194A (en) Detonation gas gun
JPH01258756A (en) Explosion thermal spraying device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101224