RU2212953C2 - Burner for flame plating - Google Patents
Burner for flame plating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2212953C2 RU2212953C2 RU2001123960/12A RU2001123960A RU2212953C2 RU 2212953 C2 RU2212953 C2 RU 2212953C2 RU 2001123960/12 A RU2001123960/12 A RU 2001123960/12A RU 2001123960 A RU2001123960 A RU 2001123960A RU 2212953 C2 RU2212953 C2 RU 2212953C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- additional
- finned
- bushing
- burner
- gas
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области газотермических покрытий, в частности к аппаратуре газопламенного напыления, работающей преимущественно на смеси газов-заменителей ацетилена (метан, природный газ, пропан-бутан и др.) с кислородом. The invention relates to the field of thermal spray coatings, in particular to a flame spraying apparatus operating primarily on a mixture of acetylene substitute gases (methane, natural gas, propane-butane, etc.) with oxygen.
Известна горелка для напыления [1], включающая корпус с каналами подачи горючего газа, кислорода, мундштук с порошковым каналом и концентрично расположенные вокруг него газовые сопла, причем газовые сопла в мундштуке выполнены поочередно под углом 2-5o и 9-15o к оси порошкового сопла.Known spray gun [1], including a housing with channels for supplying combustible gas, oxygen, a mouthpiece with a powder channel and gas nozzles concentrically arranged around it, and gas nozzles in the mouthpiece are made alternately at an angle of 2-5 o and 9-15 o to the axis powder nozzle.
Недостатки аналога: неудовлетворительное качество покрытий, нанесенных при использовании в качестве горючего газа метана (природного газа). The disadvantages of the analogue: poor quality coatings applied when using methane (natural gas) as a combustible gas.
В качестве прототипа принята автоматическая установка для газопламенной металлизации [2] , в состав которой входит горелка для газопламенного напыления, содержащая корпус с каналами подачи горючего газа, окислителя и воздуха, мундштук с торцевой частью и центральным каналом для подачи напыляемого материала, вокруг которого концентрично расположен ряд газовых сопел. As a prototype, an automatic installation for gas-flame metallization was adopted [2], which includes a burner for gas-flame spraying, comprising a housing with channels for supplying combustible gas, an oxidizer and air, a mouthpiece with an end part and a central channel for supplying the sprayed material, around which it is concentrically located a number of gas nozzles.
Недостаток данной горелки - низкое качество покрытий, нанесенных при применении в качестве горючего газа газов-заменителей ацетилена. Другой недостаток - большие потери напыляемого материала, вызванные низким коэффициентом использования напыляемого материала при использовании газов-заменителей ацетилена. The disadvantage of this burner is the low quality of coatings applied when using acetylene substitute gases as combustible gas. Another disadvantage is the large losses of the sprayed material, caused by the low coefficient of use of the sprayed material when using replacement gases of acetylene.
Целью предлагаемого изобретения является повышение качества напыляемых покрытий и повышение коэффициента использования напыляемого материала. The aim of the invention is to improve the quality of the sprayed coatings and increase the utilization rate of the sprayed material.
Поставленная цель достигается тем, что в горелке для газопламенного напыления, содержащей корпус с каналами подачи кислорода, горючего газа и воздуха, мундштук с торцевой частью и центральным каналом для подачи напыляемого материала, вокруг которого концентрично расположен ряд газовых сопел, дополнительно на торцевой части мундштука вмонтирована соосно с центральным каналом трубчатая насадка с наружным конусом на выходе и дополнительно соосно с насадкой установлена оребренная фигурная втулка с несколькими внутренними конусами на входе с образованием с внешним конусом насадки кольцевого зазора, а снаружи к оребренной втулке на выходе крепится соосно с центральным каналом дополнительная втулка, при этом кольцевой зазор между конусами насадки и оребренной втулки соединен с каналом подачи воздуха, а внутренняя полость наружной дополнительной втулки и межреберные полости оребренной втулки сообщаются между собой и с дополнительно выполненным каналом подачи воздуха. This goal is achieved by the fact that in the burner for flame spraying, comprising a housing with channels for supplying oxygen, combustible gas and air, a mouthpiece with an end part and a central channel for supplying the sprayed material, around which a series of gas nozzles are concentrically located, additionally mounted on the end part of the mouthpiece a tubular nozzle coaxially with the central channel with an external cone at the outlet and an additional finned coaxial sleeve with several internal cones at the input with the formation of an annular gap with the outer cone of the nozzle, and on the outside, an additional bush is attached coaxially with the central channel to the finned outlet; the annular gap between the nozzle and ribbed cones is connected to the air supply channel, and the inner cavity of the outer additional bush and intercostal finned sleeves communicate with each other and with an additionally made air supply channel.
Для повышения качества напыляемого покрытия (плотность, твердость, прочность) необходимо увеличение скорости движения частиц и уровня их теплосодержания. To improve the quality of the sprayed coating (density, hardness, strength) it is necessary to increase the speed of movement of particles and their heat content.
Последнее возможно за счет повышения температуры газового пламени и улучшения условий теплообмена частиц с газовым пламенем. The latter is possible by increasing the temperature of the gas flame and improving the heat transfer conditions of the particles with the gas flame.
Повышение скорости движения частиц невозможно без увеличения скорости газового потока, но последнее осложняется сравнительно низкой скоростью истечения метано-кислородной струи. An increase in the particle velocity is impossible without an increase in the gas flow rate, but the latter is complicated by the relatively low velocity of the methane-oxygen stream.
Поэтому предлагаемая горелка снабжена трубчатой насадкой, расположенной на торцевой части мундштука, и оребренной втулкой с несколькими внутренними конусами на входе. Therefore, the proposed burner is equipped with a tubular nozzle located on the end of the mouthpiece, and a finned sleeve with several internal cones at the entrance.
В полости трубчатой насадки достигается наиболее высокая температура метано-кислородного пламени и здесь частицы напыляемого порошка вступают в теплообмен с газовым потоком. In the cavity of the tubular nozzle, the highest temperature of the methane-oxygen flame is reached, and here the particles of the sprayed powder enter into heat exchange with the gas stream.
Для удлинения "горячей зоны" газового пламени газопорошковая струя обжимается сжатым воздухом на выходе из трубчатой насадки. За счет повышения давления внутри струи возрастает температура и скорость струи, а следовательно, и скорость полета частиц. Дальнейшее обжатие происходит уже внутри оребренной втулки благодаря внутренним конусам, выполненным на входе этой втулки. To extend the "hot zone" of the gas flame, the gas-powder jet is compressed by compressed air at the outlet of the tubular nozzle. By increasing the pressure inside the jet, the temperature and speed of the jet increase, and consequently, the speed of the particles. Further compression occurs already inside the ribbed sleeve due to the internal cones made at the inlet of this sleeve.
Принципиальная конструкция горелки представлена на фиг.1. The basic design of the burner is shown in figure 1.
Горелка для газопламенного напыления включает в себя рукоятку 1, корпус 2 с каналами подачи метана (природного газа) и кислорода (каналы не показаны) и каналом подачи сжатого воздуха 3, кран пуска метана (природного газа), кислорода и воздуха 4, центральный канал для подачи напыляемого порошкового материала 5, мундштук 6 с торцевой частью 7 с газовыми соплами 8, защитный клапан 9, трубчатую насадку 10 с наружным конусом 11, фигурную втулку 12 с ребрами 13 и внутренними конусами 14, 15 и 16 на входе, центрирующую втулку 17 с радиально расположенными отверстиями 18 и 19, накидную гайку 20, колпак 21 с полостью 22, наружную втулку 23 с полостью 24, дополнительный канал подачи сжатого воздуха 25, колпак-гайку 26, каналы подачи обжимающего воздуха 27, каналы подачи в полость мундштука горючей смеси метан (природный газ) - кислород 28, кран регулирования подачи обжимающего воздуха 29. The gas-flame spraying burner includes a handle 1, a housing 2 with channels for supplying methane (natural gas) and oxygen (channels not shown) and a channel for supplying compressed air 3, a valve for starting methane (natural gas), oxygen and air 4, a central channel for supply of sprayed powder material 5, a mouthpiece 6 with an end part 7 with gas nozzles 8, a protective valve 9, a tubular nozzle 10 with an outer cone 11, a shaped sleeve 12 with ribs 13 and inner cones 14, 15 and 16 at the inlet, a centering sleeve 17 s radially spaced holes mi 18 and 19, union nut 20, cap 21 with cavity 22, outer sleeve 23 with cavity 24, additional compressed air supply channel 25, cap nut 26, compression air supply channels 27, methane fuel mixture supply channels (natural gas) - oxygen 28, the valve regulating the supply of compressing air 29.
Горелка работает следующим образом. В каналы корпуса горелки подаются метан (природный газ) и кислород. Пуск горючего газа, кислорода и обжимающего воздуха осуществляется с помощью крана 4. Горючий газ и кислород образуют горючую смесь, которая из каналов 28 поступает в полость мундштука 6 и через узкий кольцевой зазор 30 между этой полостью и защитным клапаном 10 поступает в газовые сопла 8, по выходе из которых газовая смесь поджигается и образуется пламя. Одновременно в порошковый штуцер 31 подается из порошкового питателя (не показан) напыляемый порошок. На выходе из порошкового канала 5 образуется газопорошковая струя, которая поступает в полость трубчатой насадки 10. Здесь происходит подогрев частиц порошка до высокой температуры. The burner operates as follows. Methane (natural gas) and oxygen are fed into the channels of the burner body. The start of combustible gas, oxygen and compressing air is carried out using a valve 4. Combustible gas and oxygen form a combustible mixture, which from the channels 28 enters the cavity of the mouthpiece 6 and through a narrow annular gap 30 between this cavity and the safety valve 10 enters the gas nozzles 8, at the exit of which the gas mixture is ignited and a flame is formed. At the same time, the sprayed powder is supplied from the powder feeder (not shown) to the powder nozzle 31. At the outlet of the powder channel 5, a gas-powder jet is formed, which enters the cavity of the tubular nozzle 10. Here, the powder particles are heated to a high temperature.
Газовые пламена, горящие из газовых сопел 8, выполненных с наклоном к центральному каналу, подогревают и сжимают газопорошковую струю. Gas flames burning from gas nozzles 8, made with an inclination to the Central channel, are heated and compress the gas-powder jet.
Повышение скорости полета частиц достигается благодаря сильному обжатию газопорошковой струи сжатым воздухом на срезе насадки 10. Это обжатие обеспечивает и повышение давления внутри газопорошковой струи, что обуславливает значительное повышение температуры газового потока, а следовательно, приводит к росту теплосодержания частиц. Обжатие газопорошковой струи достигается за счет наружного конуса 11 и внутреннего конуса 14. Дальнейшее обжатие струи происходит благодаря внутренним конусам 15 и 16. The increase in the speed of flight of the particles is achieved due to the strong compression of the gas-powder jet by compressed air at the nozzle exit 10. This compression also provides an increase in pressure inside the gas-powder jet, which leads to a significant increase in the temperature of the gas stream and, consequently, leads to an increase in the heat content of the particles. The compression of the gas-powder jet is achieved due to the outer cone 11 and the inner cone 14. Further compression of the jet occurs due to the inner cones 15 and 16.
Расход обжимающего воздуха регулируется краном 29. Этот воздух поступает в корпус 2 горелки по каналу 3 и выходит из корпуса по каналам 27. Из каналов 27 воздух входит в полость колпака-гайки 26 и далее через отверстия 19 центрирующей втулки 17 попадает в узкую кольцевую щель 32. Здесь воздух охлаждает насадку 10 и благодаря конусам 14 и 11 создает вышеупомянутый эффект обжатия газопорошкового потока. Далее этот сжатый поток в виде узкой струи поступает в оребренную втулку 12. Здесь происходит постепенное выравнивание скорости движения порошка по сечению сопла и повышение скорости движения частиц благодаря конусам 15 и 16. The flow of compressing air is regulated by a valve 29. This air enters the burner housing 2 through channel 3 and exits the housing through channels 27. From channels 27, air enters the cavity of the cap nut 26 and then through the holes 19 of the centering sleeve 17 enters a narrow annular gap 32 Here, air cools the nozzle 10 and, thanks to the cones 14 and 11, creates the aforementioned compression effect of the gas-powder stream. Further, this compressed stream in the form of a narrow jet enters the finned sleeve 12. Here, the powder moves gradually along the nozzle section and the particles move faster due to the cones 15 and 16.
Для исключения перегрева оребренной втулки 12 через дополнительный канал 25 подается сжатый воздух, который через отверстия 18 центрирующей втулки 17 поступает в межреберные полости 33 и таким путем охлаждает фигурную втулку 12. Далее этот сжатый воздух поступает в полость 24 наружной втулки 23, фактически выполняющей роль воздушного сопла. To prevent overheating of the ribbed sleeve 12, compressed air is supplied through an additional channel 25, which enters the intercostal cavities 33 through the openings 18 of the centering sleeve 17 and thus cools the figured sleeve 12. Next, this compressed air enters the cavity 24 of the outer sleeve 23, which actually acts as an air nozzles.
Поскольку этот сжатый воздух, охлаждающий оребренное сопло 12, поступает в достаточно большом объеме, то истечение его из втулки 23 происходит с высокой скоростью. Since this compressed air cooling the finned nozzle 12 enters in a sufficiently large volume, its outflow from the sleeve 23 occurs at a high speed.
Это обеспечивает:
- устойчивое охлаждение оребренной втулки 12;
- получение инжектирующего эффекта в центральном порошковом канале 5, что приводит к повышению производительности напыления;
- дополнительное повышение скорости полета частиц.This provides:
- stable cooling of the ribbed sleeve 12;
- obtaining an injecting effect in the Central powder channel 5, which leads to increased spraying performance;
- additional increase in the speed of flight of particles.
Повышение скорости полета напыляемых частиц позволило не только уменьшить негативный охлаждающий эффект воздуха, т.к. время контакта частиц с захоложенным газовым потоком снизилось, но и увеличить прочность сцепления с подложкой, поскольку возросла энергия, выделяемая в момент удара частицы о напыляемую поверхность. The increase in the flight speed of the sprayed particles allowed not only to reduce the negative cooling effect of air, because the contact time of particles with a chilled gas stream decreased, but also increased the adhesion to the substrate, since the energy released at the moment of the particle’s impact on the sprayed surface increased.
Исключение контакта газового потока с воздухом в полости насадки 12 обеспечило повышение теплосодержания частиц, а внешний конус на ее выходе обеспечил возможность сильного сжатия газопорошкового потока, что обусловило резкое повышение внутреннего давления и, как следствие, значительный рост температуры газового пламени, что привело к дополнительному увеличению теплосодержания напыляемых частиц. В результате значительно возрос коэффициент использования напыляемого порошка, т.е. существенно снизились потери напыляемого материала. The exclusion of the contact of the gas flow with air in the cavity of the nozzle 12 provided an increase in the heat content of the particles, and the external cone at its outlet provided the possibility of a strong compression of the gas-powder flow, which led to a sharp increase in internal pressure and, as a result, a significant increase in the temperature of the gas flame, which led to an additional increase heat content of sprayed particles. As a result, the utilization rate of the sprayed powder has increased significantly, i.e. the losses of the sprayed material were significantly reduced.
В наружной втулке 23 может быть выполнен на выходе раструб с углом отклонения от оси центрального канала 0,5-6o.In the outer sleeve 23 can be made at the outlet of the bell with an angle of deviation from the axis of the Central channel of 0.5-6 o .
При работе с тугоплавкими порошковыми материалами возможно выполнение в мундштуке дополнительного ряда газовых сопел, концентрично расположенных вокруг центрального канала и с углом наклона к нему. When working with refractory powder materials, it is possible to carry out in the mouthpiece an additional series of gas nozzles concentrically located around the central channel and with an angle to it.
Предлагаемая конструкция горелки обладает повышенной безопасностью при эксплуатации благодаря применению относительно низких давлений метана (0,02-0,04 МПа) и кислорода (0,08-0,2 МПа) на входе в каналы корпуса горелки. The proposed design of the burner has increased operational safety due to the use of relatively low pressures of methane (0.02-0.04 MPa) and oxygen (0.08-0.2 MPa) at the entrance to the channels of the burner body.
Установленный в полости мундштука 6 соосно с центральным каналом 5 защитный клапан 9 имеет возможность осевого перемещения по наружной поверхности порошкового сопла. В случае проникновения (в результате каких-либо ошибок оператора) газового пламени внутрь мундштука (обратный удар) под его мощным динамическим напором клапан, перемещаясь вдоль порошкового сопла, мгновенно закрывает каналы истечения горючей смеси 28. В результате пламя тут же гаснет. The protective valve 9 mounted in the cavity of the mouthpiece 6 coaxially with the central channel 5 is capable of axial movement along the outer surface of the powder nozzle. If a gas flame penetrates (as a result of any operator’s mistakes) into the mouthpiece (back impact) under its powerful dynamic pressure, the valve, moving along the powder nozzle, instantly closes the channels of the outflow of the combustible mixture 28. As a result, the flame immediately goes out.
Таким образом, этот клапан 9 и пониженные рабочие давления кислорода и метана (природного газа) обеспечивают повышение безопасности при эксплуатации предлагаемой горелки. Thus, this valve 9 and the reduced working pressures of oxygen and methane (natural gas) provide increased safety during operation of the proposed burner.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1210902, кл. В 05 В 7/20 1986.Sources of information
1. Copyright certificate of the USSR 1210902, cl. B 05 B 7/20 1986.
2. Авторское свидетельство СССР 213513, кл. В 05 В 7/20 1968. 2. Copyright certificate of the USSR 213513, cl. B 05 B 7/20 1968.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001123960/12A RU2212953C2 (en) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | Burner for flame plating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001123960/12A RU2212953C2 (en) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | Burner for flame plating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001123960A RU2001123960A (en) | 2003-06-20 |
| RU2212953C2 true RU2212953C2 (en) | 2003-09-27 |
Family
ID=29776898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001123960/12A RU2212953C2 (en) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | Burner for flame plating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2212953C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2443478C2 (en) * | 2008-11-05 | 2012-02-27 | Евгений Владимирович Говорин | Torch for flame spraying |
| RU2715169C1 (en) * | 2019-10-04 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Device for sputtering of ultrahigh molecular polyethylene |
-
2001
- 2001-08-30 RU RU2001123960/12A patent/RU2212953C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2443478C2 (en) * | 2008-11-05 | 2012-02-27 | Евгений Владимирович Говорин | Torch for flame spraying |
| RU2715169C1 (en) * | 2019-10-04 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Device for sputtering of ultrahigh molecular polyethylene |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0341672B1 (en) | High velocity powder thermal spray gun and method | |
| KR950014072B1 (en) | High-velocity flame spray apparatus of a spraying material for forming materials | |
| US9032903B2 (en) | Device for coating substrates by means of high-velocity flame spraying | |
| US2861900A (en) | Jet plating of high melting point materials | |
| US5148986A (en) | High pressure thermal spray gun | |
| US5271965A (en) | Thermal spray method utilizing in-transit powder particle temperatures below their melting point | |
| US4634611A (en) | Flame spray method and apparatus | |
| US5206059A (en) | Method of forming metal-matrix composites and composite materials | |
| US4964568A (en) | Shrouded thermal spray gun and method | |
| JPH01266868A (en) | Apparatus and method for producing heat-spray coating | |
| US5520334A (en) | Air and fuel mixing chamber for a tuneable high velocity thermal spray gun | |
| JP4259625B2 (en) | Method and apparatus for spraying liquid product | |
| US4928879A (en) | Wire and power thermal spray gun | |
| US20110229649A1 (en) | Supersonic material flame spray method and apparatus | |
| US5135166A (en) | High-velocity thermal spray apparatus | |
| RU2212953C2 (en) | Burner for flame plating | |
| JPH06312149A (en) | High-density oxygen coating by thermal spraying | |
| US5513801A (en) | Pressure compensation chamber having an insertion element | |
| US20140339328A1 (en) | High velocity oxy-liquid flame spray gun and process for coating thereof | |
| RU2031739C1 (en) | Flame plating torch | |
| US5269462A (en) | Process and apparatus for the formation of a deposit by projection of a coating material on a substrate | |
| US2832640A (en) | Heat fusible material spray gun | |
| RU2443478C2 (en) | Torch for flame spraying | |
| CN107653429A (en) | Accumulative pressure high frequency detonation-gun | |
| SU1291215A1 (en) | Apparatus for thermokinetic deposition by spraying |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040831 |