RU219684U1

RU219684U1 - Torch for device for thermal abrasive treatment of surfaces of products and materials

Info

Publication number: RU219684U1
Application number: RU2023114508U
Authority: RU
Inventors: Валерий Федорович Обликин; Артур Гарникович Казарян
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТПК МАКСИЛОТ"
Filing date: 2023-06-02
Publication date: 2023-07-31

Abstract

Полезная модель относится к струйной термоабразивной обработке поверхностей. Горелка для устройства термоабразивной обработки поверхностей изделий и материалов содержит трубообразной формы корпус, внутри которого на тыльной стороне корпуса сформирована камера сгорания с подводом в нее по отдельным каналам жидкого топлива и воздуха, внутри которой расположен воспламенитель топливной смеси и на выходе из которой размещено сопло с сужением проходного канала на входе и расширением этого канала на выходе. Канал этого сопла сообщен с полостью приемной камеры для частиц абразива, выполненной в виде эжектора для всасывания подаваемых по отдельному каналу выбрасываемых в сторону поверхности обработки частиц материала. На выходе из эжектора установлен соосно с ним ускоритель частиц этого материала, который выполнен в виде сопла Лаваля. Камера сгорания отделена от стенки корпуса металлической обечайкой, протянутой вдоль стенки камеры сгорания для образования первой кольцевой полости вдоль стенки камеры сгорания и второй кольцевой полости, сообщенной с первой и образованной между обечайкой и стенкой корпуса для подачи воздуха под давлением 7-9 бар в полость у камеры сгорания и охлаждения рядом расположенного сопла. А воспламенитель выполнен в виде форсунки, сообщенной с каналом подачи жидкого топлива, и свечи. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. The utility model relates to thermal abrasive jet treatment of surfaces. A burner for a device for thermal abrasive treatment of surfaces of products and materials contains a tubular body, inside which, on the back side of the body, a combustion chamber is formed with liquid fuel and air supplied to it through separate channels, inside which there is an igniter of the fuel mixture and at the outlet of which there is a nozzle with a narrowing through channel at the input and expansion of this channel at the output. The channel of this nozzle is connected with the cavity of the receiving chamber for abrasive particles, made in the form of an ejector for suction of material particles fed through a separate channel and ejected towards the treatment surface. At the outlet of the ejector, a particle accelerator of this material is installed coaxially with it, which is made in the form of a Laval nozzle. The combustion chamber is separated from the housing wall by a metal shell stretched along the combustion chamber wall to form the first annular cavity along the combustion chamber wall and the second annular cavity communicated with the first one and formed between the shell and the housing wall for supplying air at a pressure of 7-9 bar into the cavity at combustion chamber and cooling adjacent nozzle. And the igniter is made in the form of a nozzle communicated with a channel for supplying liquid fuel, and a candle. 2 w.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к струйной термоабразивной обработке поверхностей изделий и материалов и может быть также использована в устройствах для очистки поверхностей изделий и нанесения термостойких покрытий на поверхность материала и др.The utility model relates to jet thermal abrasive treatment of surfaces of products and materials and can also be used in devices for cleaning surfaces of products and applying heat-resistant coatings to the surface of a material, etc.

Для очистки поверхностей и подготовки их под нанесение покрытий используется термоабразивный метод, который заключается в одновременном термическом и ударно-абразивном воздействии на поверхность двухкомпонентной сверхзвуковой высокотемпературной струей, состоящей из газового потока и частиц абразивного материала. Термоабразивная очистка является аналогом абразивоструйной (пескоструйной) обработки, отличие в температуре и скорости газового потока. Эта технология воздействия на очищаемую поверхность высокотемпературной сверхзвуковой струи, несущей частицы абразивного материала.To clean surfaces and prepare them for coating, a thermoabrasive method is used, which consists in simultaneous thermal and shock-abrasive action on the surface with a two-component supersonic high-temperature jet, consisting of a gas stream and particles of abrasive material. Thermal abrasive cleaning is analogous to abrasive blasting (sandblasting), the difference is in temperature and gas flow rate. This is a technology of impact on the surface to be cleaned of a high-temperature supersonic jet carrying particles of abrasive material.

Газовая струя образована продуктами сгорания топлива, сжигаемого в сжатом воздухе в камере сгорания горелки. Горелка обеспечивает ввод в газовый поток абразивных частиц и оборудована разгонным каналом, позволяющим разогнать их до максимально возможных скоростей. Характерные значения скорости и температуры газовой фазы потока в выходном сечении разгонного канала составляют 1250 м/с и 1400 К соответственно. При этом скорость абразивных частиц составляет 100-300 м/с в зависимости от их фракции и происхождения. Скорость частиц в 2,5-3,5 раза превосходит скорость при традиционной струйноабразивной обработке, а энергия соударения с поверхностью - соответственно в 6-10 раз. Именно высокая кинетическая энергия абразивных частиц определяет эффективность технологии термоабразивной очистки. Технология позволяет производить очистку металлических поверхностей от всех видов загрязнений и наслоений, таких как металлургическая окалина, продукты коррозии, лакокрасочные, гальванические и газотермические покрытия, известковые и иные отложения. При термоабразивном способе очистки одновременно обеспечивается обезжиривание, обеспыливание и активация поверхности, что исключает необходимость каких-либо дополнительных операций перед нанесением покрытий любого типа. После очистки с использованием термоабразивной технологии поверхность становится равномерно шероховатой, обезжиренной, подогретой до температуры 50-60°С и химически активной. Такие свойства поверхности обеспечивают высокую степень адгезии с наносимым на нее защитным покрытием.The gas jet is formed by the products of combustion of fuel burned in compressed air in the combustion chamber of the burner. The burner provides the introduction of abrasive particles into the gas flow and is equipped with an accelerating channel that allows them to be accelerated to the maximum possible speeds. The characteristic values of the velocity and temperature of the gas phase of the flow in the outlet section of the accelerating channel are 1250 m/s and 1400 K, respectively. The speed of abrasive particles is 100-300 m/s, depending on their fraction and origin. The speed of the particles is 2.5-3.5 times higher than the speed in traditional jet-abrasive processing, and the energy of impact with the surface is 6-10 times, respectively. It is the high kinetic energy of abrasive particles that determines the effectiveness of thermal abrasive cleaning technology. The technology makes it possible to clean metal surfaces from all types of contaminants and deposits, such as metallurgical scale, corrosion products, paint and varnish, galvanic and gas-thermal coatings, lime and other deposits. The thermal abrasive cleaning method simultaneously provides degreasing, dedusting and activation of the surface, which eliminates the need for any additional operations before applying coatings of any type. After cleaning using thermoabrasive technology, the surface becomes evenly rough, fat-free, heated to a temperature of 50-60°C and chemically active. Such surface properties provide a high degree of adhesion with the protective coating applied to it.

Известна горелка для газопламенной обработки изделий, содержащая камеру сгорания в виде стакана с форсуночной головкой и системой охлаждения, сверхзвуковое сопло, продольная ось которого направлена под углом к продольной оси камеры сгорания, и систему подвода топлива (US 4416421, В05В 7/20, 1983).Known burner for flame treatment of products containing a combustion chamber in the form of a cup with a nozzle head and a cooling system, a supersonic nozzle, the longitudinal axis of which is directed at an angle to the longitudinal axis of the combustion chamber, and a fuel supply system (US 4416421, B05B 7/20, 1983) .

Значительные радиальные габариты, которые определяются особенностями системы подачи порошка в поток продуктов сгорания и не позволяют наносить покрытия на поверхность отверстий небольшого диаметра, что существенно сужает область использования горелки. Dвод порошка в дозвуковой поток, несмотря на его равномерное распределение по потоку, существенно ограничивает возможность работы устройства при повышенных давлениях в камере сгорания (а следовательно, при высоких скоростях и температурах продуктов сгорания), поскольку в этом случае в емкости с порошком давление должно быть больше, чем в камере сгорания, и необходимо вводить в состав установки специальную систему наддува емкости, что резко усложняет и удорожает установку. Отмечается сложность конструкции горелки и высокие потери энергии, поскольку разгон продуктов сгорания до сверхзвуковых скоростей осуществляется при свободном расширении струи. Но в этом случае в сверхзвуковом потоке формируется система прямых и косых скачков уплотнения, на которых (и в первую очередь на прямых скачках) имеют место существенные потери энергии потокаSignificant radial dimensions, which are determined by the features of the system for supplying powder to the combustion product stream, do not allow coating the surface of holes of small diameter, which significantly narrows the area of use of the burner. Dwater of the powder into the subsonic flow, despite its uniform distribution along the flow, significantly limits the possibility of operating the device at elevated pressures in the combustion chamber (and, consequently, at high speeds and temperatures of the combustion products), since in this case the pressure in the container with the powder must be higher than in the combustion chamber, and it is necessary to introduce a special tank pressurization system into the installation, which greatly complicates and increases the cost of the installation. The complexity of the burner design and high energy losses are noted, since the acceleration of combustion products to supersonic speeds is carried out with free expansion of the jet. But in this case, a system of direct and oblique shocks is formed in the supersonic flow, on which (and primarily on direct shocks) there are significant losses of flow energy

Известно устройство для термоабразивной очистки поверхностей изделий, выполненное в виде горелки, содержащее тракты подвода окислителя, горючего и частиц абразива, форкамеру, камеру сгорания, сопло и воспламенитель, и приемную камеру для частиц абразива, установленную на выходе из сопла и соосно с ним, выполненную в виде эжектора, на выходе из которого установлен соосно с ним газодинамический ускоритель частиц абразива, выполненный в виде цилиндрического патрубка, геометрические размеры которого выбраны из условий исключения образования внутри ускорителя скачков уплотнения, тормозящих газовый поток до скорости, меньшей скорости звука, и нагрева частиц абразива до перехода в аморфное состояние (RU 2201329, В24С 5/04, опубл. 27.03.2003 г.).A device for thermal abrasive cleaning of product surfaces is known, made in the form of a burner, containing paths for supplying an oxidizer, fuel and abrasive particles, a prechamber, a combustion chamber, a nozzle and an igniter, and a receiving chamber for abrasive particles installed at the outlet of the nozzle and coaxially with it, made in the form of an ejector, at the exit of which a gas-dynamic accelerator of abrasive particles is installed coaxially with it, made in the form of a cylindrical pipe, the geometric dimensions of which are selected from the conditions for excluding the formation of shock waves inside the accelerator, which slow down the gas flow to a speed lower than the speed of sound, and heating the particles of the abrasive before the transition to the amorphous state (RU 2201329, V24S 5/04, published on March 27, 2003).

Это решение принято в качестве прототипа.This solution is taken as a prototype.

Окислитель и горючее поступают по трактам подвода в форкамеру и камеру сгорания, в которой после срабатывания воспламенителя и выхода горелки на рабочий режим происходит процесс сгорания компонентов топлива. Образовавшиеся продукты сгорания истекают через сверхзвуковое сопло в полость разрежения эжектора. Замыкаясь на цилиндрическую поверхность эжектора, сверхзвуковая струя ПС создает разрежение в полости эжектора, необходимое для стабильной подачи частиц абразива по тракту его подвода при условии, что в расходном баке абразива давление равно давлению окружающей среды. Таким образом, подача частиц абразива производится за счет перепада давлений в расходном баке абразива и в эжекторе, и работа горелки не связана с подачей абразива. На выходе из эжектора соосно с ним установлен газодинамический ускоритель частиц абразива в виде цилиндрического патрубка, геометрические размеры которого выполнены таким образом, чтобы на всем его протяжении имело место сверхзвуковое течение газа.The oxidizer and fuel enter the prechamber and combustion chamber through the supply paths, in which, after the igniter is activated and the burner enters the operating mode, the combustion of the fuel components occurs. The resulting combustion products flow through the supersonic nozzle into the rarefaction cavity of the ejector. Closing on the cylindrical surface of the ejector, the supersonic PS jet creates a rarefaction in the ejector cavity, which is necessary for the stable supply of abrasive particles along the path of its supply, provided that the pressure in the abrasive supply tank is equal to the ambient pressure. Thus, the abrasive particles are supplied due to the pressure difference in the abrasive supply tank and in the ejector, and the burner operation is not related to the abrasive supply. At the outlet of the ejector, coaxially with it, a gas-dynamic accelerator of abrasive particles is installed in the form of a cylindrical pipe, the geometric dimensions of which are made in such a way that supersonic gas flow takes place along its entire length.

Недостаток известного устройства заключается в применении в качестве газодинамического ускорителя частиц абразива патрубка в виде трубчатого цилиндра.A disadvantage of the known device lies in the use of a nozzle in the form of a tubular cylinder as a gas-dynamic particle accelerator.

Разгон абразивных частиц в таком газодинамическом ускорителе будет иметь место в том случае, если скорости газа в нем будут максимальными, а следовательно, сверхзвуковыми (U≈800…1700 м/с). Получение этих параметров формируется на сопле, имеющем сужение в просвете. А что касается цилиндрического патрубка, то указано, что его геометрические размеры должны быть выбраны из условий исключения образования внутри ускорителя скачков уплотнения, тормозящих газовый поток до скорости, меньшей скорости звука, и нагрева частиц абразива до перехода в аморфное состояние.Acceleration of abrasive particles in such a gas-dynamic accelerator will take place if the gas velocities in it are maximum, and therefore supersonic (U≈800...1700 m/s). Obtaining these parameters is formed on a nozzle having a narrowing in the lumen. And as for the cylindrical pipe, it is indicated that its geometric dimensions should be selected from the conditions of excluding the formation of shock waves inside the accelerator, which slow down the gas flow to a speed lower than the speed of sound, and heating the abrasive particles to the transition to an amorphous state.

На сужающемся докритическом участке сопла движение газа происходит с дозвуковыми скоростями, в самом узком, критическом сечении сопла локальная скорость газа достигает звуковой, а на расширяющемся закритическом участке газовый поток движется со сверхзвуковыми скоростями. Перемещаясь по соплу, газ расширяется, его температура и давление падают, а скорость возрастает. Внутренняя энергия газа преобразуется в кинетическую энергию его направленного движения. При выходе из сопла в эжекторную камеру газ захватывает частицы абразива и перемещает их по каналу цилиндрической трубы. При этом падает давление в этой трубе (из-за подтормаживания при трении абразива о стенку трубы, пристенная зона турбулентного движения смесевого потока) и скорость на выходе из цилиндрической трубы снижается. Это может приводить к скачкам уплотнения, за которыми реализуется повышение температуры и давления газа и снижение скорости газа до величины, меньшей скорости звука (400-650 м/с). Наличие скачков уплотнения внутри газодинамического ускорителя абразивных частиц приводит к снижению скорости частиц на выходе из него и, как следствие, к снижению эффективности очистки поверхностей изделий.In the narrowing subcritical section of the nozzle, the gas flow occurs at subsonic velocities, in the narrowest critical section of the nozzle, the local gas velocity reaches sonic speed, and in the expanding supercritical section, the gas flow moves at supersonic velocities. Moving through the nozzle, the gas expands, its temperature and pressure decrease, and its velocity increases. The internal energy of the gas is converted into the kinetic energy of its directed motion. When exiting the nozzle into the ejector chamber, the gas captures abrasive particles and moves them along the channel of the cylindrical pipe. At the same time, the pressure in this pipe drops (due to slowdown during the friction of the abrasive against the pipe wall, the near-wall zone of the turbulent movement of the mixture flow) and the velocity at the outlet of the cylindrical pipe decreases. This can lead to shock waves followed by an increase in gas temperature and pressure and a decrease in gas velocity to a value less than the speed of sound (400–650 m/s). The presence of shock waves inside the gas-dynamic accelerator of abrasive particles leads to a decrease in the speed of particles at the exit from it and, as a result, to a decrease in the efficiency of cleaning the surfaces of products.

Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности функционирования горелки за счет повышения на выходе скорости перемещения частиц материала в нагретом потоке газа при проведении операций по очистке поверхностей и нанесения на них металлизированных покрытий.This utility model is aimed at achieving a technical result, which consists in increasing the efficiency of the burner by increasing the output speed of movement of material particles in a heated gas flow during operations for cleaning surfaces and applying metallized coatings on them.

Указанный технический результат достигается тем, что в горелке для устройства термоабразивной обработки поверхностей изделий и материалов, содержащей трубообразной формы корпус, внутри которого на тыльной стороне корпуса сформирована камера сгорания с подводом в нее по отдельным каналам жидкого топлива и воздуха, внутри которой расположен воспламенитель топливной смеси и на выходе из которой размещено сопло с сужением проходного канала на входе и расширением этого канала на выходе, при этом канал сопла сообщен с полостью приемной камеры для частиц абразива, выполненной в виде эжектора для всасывания подаваемых по отдельному каналу выбрасываемых в сторону поверхности обработки частиц материала, на выходе из которого установлен соосно с ним ускоритель частиц этого материала, ускоритель частиц порошкового материала выполнен в виде сопла Лаваля, воспламенитель выполнен в виде форсунки, сообщенной с каналом подачи жидкого топлива, и свечи накаливания, камера сгорания отделена от стенки корпуса металлической обечайкой, протянутой вдоль стенки камеры сгорания для образования первой кольцевой полости вдоль стенки камеры сгорания и второй кольцевой полости, сообщенной с первой и образованной между обечайкой и стенкой корпуса для подачи воздуха под давлением 7-9 бар в полость у камеры сгорания и охлаждения рядом расположенного сопла.The specified technical result is achieved by the fact that in the burner for the device for thermal abrasive treatment of surfaces of products and materials, containing a tubular body, inside which a combustion chamber is formed on the back side of the body with a supply of liquid fuel and air through separate channels, inside which the fuel mixture igniter is located and at the exit of which there is a nozzle with a narrowing of the passage channel at the inlet and expansion of this channel at the outlet, while the nozzle channel is in communication with the cavity of the receiving chamber for abrasive particles, made in the form of an ejector for suction of material particles fed through a separate channel ejected towards the processing surface , at the outlet of which a particle accelerator of this material is installed coaxially with it, the powder material particle accelerator is made in the form of a Laval nozzle, the igniter is made in the form of a nozzle connected with a liquid fuel supply channel, and a glow plug, the combustion chamber is separated from the housing wall by a metal shell, stretched along the wall of the combustion chamber to form the first annular cavity along the wall of the combustion chamber and the second annular cavity communicated with the first and formed between the shell and the wall of the housing for supplying air at a pressure of 7-9 bar into the cavity near the combustion chamber and cooling the adjacent nozzle.

А выбрасываемый в сторону поверхности обработки материал может представлять собой частицы абразивного материала в виде порошка или частицы в виде порошка металлов с меньшим электрическим потенциалом по отношению к электрическому потенциалу обрабатываемой поверхности.And the material ejected towards the treatment surface can be particles of abrasive material in the form of a powder or particles in the form of a powder of metals with a lower electrical potential relative to the electrical potential of the treated surface.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These features are essential and are interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.This utility model is illustrated by a specific example of execution, which, however, is not the only possible one, but clearly demonstrates the possibility of achieving the required technical result.

На фиг. 1 - продольное сечение горелки с демонстрацией конструктивных элементов.In FIG. 1 - longitudinal section of the burner with a demonstration of structural elements.

Согласно настоящей полезной модели, рассматривается конструкция горелки для устройства термоабразивной обработки поверхностей изделий и материалов: очистки и нанесения напылением металлизированных покрытий в режиме термической обработки. В качестве выбрасываемых в сторону поверхности обработки частиц материал могут рассматриваться частицы абразивного материала в виде порошка (например, кварцевый песок) или частицы в виде порошка металлов (Zn, Аl) с меньшим электрическим потенциалом по отношению к электрическому потенциалу обрабатываемой металлической поверхности.According to this utility model, the design of a burner for a device for thermal abrasive treatment of surfaces of products and materials is considered: cleaning and spraying metallized coatings in the heat treatment mode. Particles of abrasive material in the form of a powder (for example, quartz sand) or particles in the form of a powder of metals (Zn, Al) with a lower electric potential in relation to the electric potential of the processed metal surface can be considered as material particles ejected towards the processing surface.

Конструктивно горелка для устройства термоабразивной обработки поверхностей изделий и материалов содержит трубообразной формы корпус 1 из металла, внутри которого на тыльной стороне корпуса сформирована камера 2 сгорания с подводом в нее по отдельным каналам 3 и 4, соответственно, жидкого топлива и воздуха. Камера сгорания выполнена трубчатой формы с перфорацией в боковой стенке. В торцевой стенке камеры сгорания и одновременно в теле корпуса (внутри камеры) закреплена форсунка 5 для ввода жидкого топлива и свеча 6 накаливая, относящиеся к воспламенителю топливной смеси. Форсунка сообщена с каналом 3 подвода жидкого топлива и обеспечивает аэрозольную подачу топлива в камеру сгорания.Structurally, the burner for the device for thermal abrasive treatment of surfaces of products and materials contains a tubular-shaped body 1 made of metal, inside which a combustion chamber 2 is formed on the back side of the body with liquid fuel and air supplied to it through separate channels 3 and 4, respectively. The combustion chamber is tubular with perforation in the side wall. In the end wall of the combustion chamber and at the same time in the body of the body (inside the chamber) there is a nozzle 5 for introducing liquid fuel and a glow plug 6 related to the fuel mixture igniter. The nozzle communicates with the channel 3 for supplying liquid fuel and provides an aerosol supply of fuel to the combustion chamber.

На выходе камеры сгорания размещено сопло с сужением проходного канала на входе и расширением этого канала на выходе, представляющее собой первое сопло Лаваля 7.At the outlet of the combustion chamber, there is a nozzle with a narrowing of the passage channel at the inlet and an expansion of this channel at the outlet, which is the first Laval nozzle 7.

Камера сгорания отделена от стенки корпуса металлической обечайкой 8, протянутой вдоль стенки этой камеры для образования первой кольцевой полости вдоль стенки камеры сгорания и второй кольцевой полости, сообщенной с первой и образованной между обечайкой и стенкой корпуса. В наружную полость подается воздух под давлением 7-9 бар из ресивера компрессора. В области сообщения этих полостей расположено первое сопло Лаваля так, что при подаче воздуха под давлением в полость у стенки корпуса воздух проходит по этой полости, охлаждает обечайку, проходит далее, огибает тело сопла Лаваля, охлаждая его, и далее поступает в полость у камеры сгорания, из которой по перфорационным отверстиям поступает внутрь камеры сгорания.The combustion chamber is separated from the housing wall by a metal shell 8 stretched along the wall of this chamber to form the first annular cavity along the combustion chamber wall and the second annular cavity communicated with the first and formed between the shell and the housing wall. Air is supplied to the outer cavity at a pressure of 7-9 bar from the compressor receiver. In the communication area of these cavities, the first Laval nozzle is located so that when air is supplied under pressure to the cavity near the housing wall, the air passes through this cavity, cools the shell, passes further, goes around the body of the Laval nozzle, cooling it, and then enters the cavity near the combustion chamber , from which it enters the combustion chamber through perforations.

Выбор давления подаваемого воздуха в камеру сгорания обусловлен приданием процессу воспламенения топливной смеси признаков, сходных с процессом воспламенения смеси в дизельном двигателе. Смесь воспламеняется с помощью свечи накаливания. Способ поджига топлива в горелке аналогичен способу возгорания топлива в цилиндре дизельного двигателя. В автомобильном двигателе поршень поднимается вверх, совершая этим резкое сжатие и одновременно повышение температуры топливно-воздушной смеси, что при наличии дополнительного источника тепла в виде свечи накаливания обеспечивает поджиг смеси. При давлении 7-9 бар в камере создается давление, аналогичен давлению поршня в верхней его позиции в цилиндре. Воздух подается из ресивера компрессора открытием быстродействующего клапана на установке, перемещается с большой скоростью по каналу в горелку. По пути проходит отверстие в первом сопле Лаваля, но из-за его небольших размеров это отверстие в сопле рассматривается как дроссель, то есть сопротивление, обеспечивающее рост давления в камере.The choice of the pressure of the air supplied to the combustion chamber is due to giving the process of ignition of the fuel mixture features similar to the process of ignition of the mixture in a diesel engine. The mixture is ignited with a glow plug. The method of igniting fuel in a burner is similar to the method of igniting fuel in a diesel engine cylinder. In an automobile engine, the piston rises, thereby making a sharp compression and at the same time raising the temperature of the fuel-air mixture, which, in the presence of an additional heat source in the form of a glow plug, ignites the mixture. At a pressure of 7-9 bar, pressure is created in the chamber, similar to the pressure of the piston in its upper position in the cylinder. Air is supplied from the compressor receiver by opening a quick-acting valve on the unit, it moves at high speed through the channel to the burner. Along the way, there is a hole in the first Laval nozzle, but because of its small size, this hole in the nozzle is considered as a throttle, that is, a resistance that provides pressure growth in the chamber.

Этому способствует так же то, что в камере в момент поджига образуется стехиометриическая горючая смесь (когда окислителя ровно столько, сколько необходимо для полного окисления горючего).This is also facilitated by the fact that a stoichiometric combustible mixture is formed in the chamber at the moment of ignition (when the oxidizer is exactly as much as is necessary for the complete oxidation of the fuel).

Рядом с первым соплом 7 Лаваля и по ходу направления газовых продуктов сгорания выполнена приемная камера 9 для частиц абразива или металлического порошка. Эта камера выполнена в виде эжектора для всасывания подаваемых по отдельному каналу 10 выбрасываемых в сторону поверхности обработки частиц порошкового материала. При выходе из первого сопла 7 Лаваля газовый поток с высокой скоростью образует область низкого давления по отношению к давлению в канале подвода абразивного порошка или порошкового металла. Благодаря этому образуется всасывающий эффект, обеспечивающий поступление порошка из емкости хранения в полость эжектора, где порошок подхватывается газовым потоков и перемещается в сторону выхода из горелки.Next to the first Laval nozzle 7 and along the direction of the gas products of combustion, a receiving chamber 9 is made for abrasive particles or metal powder. This chamber is made in the form of an ejector for suction supplied through a separate channel 10 particles of powder material ejected towards the treatment surface. Upon exiting the first Laval nozzle 7, the gas flow at high speed forms an area of low pressure relative to the pressure in the abrasive powder or powder metal supply channel. Due to this, a suction effect is formed, which ensures the flow of powder from the storage tank into the ejector cavity, where the powder is picked up by the gas flow and moves towards the exit from the burner.

А на выходе из эжектора установлен соосно с ним ускоритель частиц материала, выполненный в виде второго сопла 11 Лаваля, к которому подсоединена цилиндрическая направляющая насадка 12 для организации направленности вектора смешанного с газом порошка.And at the outlet of the ejector, a material particle accelerator is installed coaxially with it, made in the form of a second Laval nozzle 11, to which a cylindrical guide nozzle 12 is connected to organize the direction of the vector of the powder mixed with gas.

Горелка служит для создания сверхзвуковой реактивной струи. Для этого в форсунку по каналу подачи топлива подается жидкое топливо под давлением: керосин, уайт спирит, дизельное топливо. По каналу подачи воздуха воздух подается под давлением 7-9 бар. Воздух проходит по образованным обечайкой полостям, что позволяет одновременно охладить первое сопло Лаваля и подать воздух в камеру сгорания. Смесь воспламеняется с помощью свечи накаливания. В камере сгорания образуются газовые продукты сгорания, проходящие через критическое сечение первого сопла Лаваля, получая дополнительное ускорение, после чего попадают в инжектор. Абразивный материал или металлические порошки подаются в инжекционную камеру инжекцией с помощью всасывания большого количества воздуха. Этот воздух выполняет сразу две функции, как транспортирующая среда для порошков и абразивов и как дополнительный окислитель несгоревшего топлива. То есть если после прохождения первого сопла Лаваля в струе газов остается несгоревшее топливо, получаемое путем излишнего обогащения смеси в камере сгорания, то оно имеет возможность догореть в инжекционной камере и придать дополнительное ускорение с помощью второго сопла Лаваля.The burner is used to create a supersonic jet stream. To do this, pressurized liquid fuel is supplied to the nozzle through the fuel supply channel: kerosene, white spirit, diesel fuel. Through the air supply channel, air is supplied under a pressure of 7-9 bar. The air passes through the cavities formed by the shell, which makes it possible to simultaneously cool the first Laval nozzle and supply air to the combustion chamber. The mixture is ignited with a glow plug. In the combustion chamber, gas products of combustion are formed, passing through the critical section of the first Laval nozzle, receiving additional acceleration, after which they enter the injector. Abrasive material or metal powders are injected into the injection chamber by suction of a large amount of air. This air performs two functions at once, as a transport medium for powders and abrasives, and as an additional oxidizer for unburned fuel. That is, if after passing the first Laval nozzle, unburned fuel remains in the gas stream, obtained by excessive enrichment of the mixture in the combustion chamber, then it has the ability to burn out in the injection chamber and give additional acceleration using the second Laval nozzle.

Продукты сгорания камеры сгорания напрямую поступают в первое сопло Лаваля и разгоняются (до сверхзвуковой скорости). Порошок из канала подачи порошка засасывается в газовый поток продуктов сгорания, нагревается, приобретает скорость потока газов. При этом поступление порошка вызывает некоторое снижение скорости потока газов. Смесь порошка и газов продуктов сгорания направляется во второе сопло Лаваля, где скорость истечения существенно увеличивается. Проходя второе сопло Лаваля поток смеси проходит через полость цилиндрической направляющей насадки и переносится на поверхность изделия для формирования покрытия, либо очистки (в последнем случае в качестве порошка могут быть использованы абразивные частицы или порошок может не вводиться в поток вообще). При этом ввод порошка в сверхзвуковой поток (в закритическую часть сопла) в его зону с давлением ниже атмосферного позволяет осуществить развязку по давлению камеры сгорания и емкости для порошка (не показана) и сжигать топливо при высоких давлениях без повышения при этом давления в емкости для порошка, что дает возможность повысить эффективность горелки за счет достижения более высоких температур и скоростей продуктов сгорания. Следует также отметить, что перевод потока через скорость звука в сверхзвуковых соплах Лаваля исключает формирование прямых скачков уплотнения в потоке и тем самым приводит к снижению затрат энергии на обработку изделий.The combustion products of the combustion chamber directly enter the first Laval nozzle and accelerate (to supersonic speed). The powder from the powder supply channel is sucked into the gas flow of combustion products, heated, and acquires the gas flow rate. In this case, the flow of powder causes a slight decrease in the gas flow rate. The mixture of powder and gases of the combustion products is sent to the second Laval nozzle, where the flow rate increases significantly. Passing the second Laval nozzle, the mixture flow passes through the cavity of the cylindrical guide nozzle and is transferred to the surface of the product for coating formation or cleaning (in the latter case, abrasive particles can be used as a powder or the powder may not be introduced into the flow at all). At the same time, the introduction of the powder into the supersonic flow (into the supercritical part of the nozzle) in its zone with a pressure below atmospheric pressure makes it possible to decouple the pressure of the combustion chamber and the powder container (not shown) and burn the fuel at high pressures without increasing the pressure in the powder container. , which makes it possible to increase the efficiency of the burner by achieving higher temperatures and velocities of the combustion products. It should also be noted that the translation of the flow through the speed of sound in supersonic Laval nozzles eliminates the formation of direct shock waves in the flow and thereby leads to a decrease in energy costs for processing products.

Настоящая полезная модель промышленно применима и позволяет повысить эффективность функционирования горелки за счет повышения на выходе скорости перемещения абразивных частиц в нагретом потоке газа для проведения операций по очистке поверхностей и нанесения на них металлизированных покрытий.This utility model is industrially applicable and makes it possible to increase the efficiency of the burner by increasing the output speed of abrasive particles in a heated gas flow for cleaning surfaces and applying metallized coatings on them.

Claims

1. A burner for a device for thermal abrasive treatment of surfaces of products and materials, containing a tubular body, inside which a combustion chamber is formed on the back side of the body with liquid fuel and air supplied to it through separate channels, inside which there is an igniter of the fuel mixture and at the exit of which there is a nozzle with a narrowing of the passage channel at the inlet and an expansion of this channel at the outlet, while the nozzle channel is connected with the cavity of the receiving chamber for particles of powder material, made in the form of an ejector for suction of particles of powder material fed through a separate channel ejected towards the treatment surface, at the exit from of which the accelerator of particles of this material is installed coaxially with it, characterized in that the accelerator of particles of the powder material is made in the form of a Laval nozzle, the igniter is made in the form of a nozzle communicated with the channel for supplying liquid fuel, and a glow plug, while the combustion chamber is separated from the housing wall by a metal a shell stretched along the wall of the combustion chamber to form the first annular cavity along the wall of the combustion chamber and the second annular cavity communicated with the first and formed between the shell and the wall of the housing for supplying air at a pressure of 7-9 bar into the cavity near the combustion chamber and cooling the adjacent nozzle .

2. The burner according to claim 1, characterized in that the material ejected towards the processing surface is particles of abrasive material in the form of a powder.

3. The burner according to claim 1, characterized in that the material ejected towards the treatment surface is particles in the form of metal powder with a lower electrical potential relative to the electrical potential of the treated surface.