RU2220008C1 - Электродуговой металлизатор - Google Patents
Электродуговой металлизатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2220008C1 RU2220008C1 RU2002118457/12A RU2002118457A RU2220008C1 RU 2220008 C1 RU2220008 C1 RU 2220008C1 RU 2002118457/12 A RU2002118457/12 A RU 2002118457/12A RU 2002118457 A RU2002118457 A RU 2002118457A RU 2220008 C1 RU2220008 C1 RU 2220008C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- nozzle
- air
- proposed
- nozzles
- Prior art date
Links
Landscapes
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии нанесения покрытий путем распыления присадочного материала в виде проволоки с помощью электрической дуги и может быть использовано для нанесения износостойких и антифрикционных покрытий, например, при восстановлении деталей. Техническая задача - повышение качества покрытия: прочностных, износостойких свойств металлопокрытий, регулирование их качества в широком диапазоне, использование более концентрированного, чем газообразное, жидкого углеводородного топлива, увеличение термодинамической характеристики и безопасности газового потока при выходе из электрической дуги, а также снижение веса оборудования, решена тем, что в металлизаторе имеется устройство внешнего бескамерного сгорания жидкого углеводородного топлива в зоне электрической дуги. В изоляционной платформе установлены электроводы вдоль корпуса. С помощью накидной гайки крепится крышка воздуховода. В кольцевых камерах размещены топливные сопла, торцы которых утоплены относительно торца Б на 6-7 мм. Топливные сопла через отверстия сообщены с топливным каналом втулки. В отверстии игольчатым вентилем регулируется поступление топлива из канала, сообщенного с бачком. Отверстие между топливными каналами может перекрываться запорным вентилем. Между камерами в крышке имеется центральное сопло эллипсной формы. При использовании электродугового металлизатора повышается качество металлопокрытия, повышается взрывобезопасность процесса, расход топлива составляет 1 г/с. 1 ил.
Description
Изобретение относится к технологии нанесения покрытий путем распыления присадочного материала в виде проволоки, с помощью электрической дуги и может быть использовано для нанесения износостойких и антифрикционных покрытий, например, при восстановлении деталей.
Область техники, к которой относится изобретение: машиностроение, станкостроение, электротехника, транспорт. Преимущественной областью использования является восстановление изношенных технических деталей путем нанесения износостойких и антифрикционных покрытий, которые являются долговременной антикоррозионной защитой, например, алюминием, цинком и другими цветными металлами.
Известные решения, выявленные как аналоги, по технической сути содержат два электрода-проволоки, которые подаются электромеханическим или пневматическим механизмом в распылительную головку, и расплавленный дугой металл диспергируется струей сжатого воздуха, наносится на поверхность металла или другую подложку.
Известно устройство для электродуговой металлизации, содержащее два электрода и два симметрических сопла, вертикальная плоскость которых проходит через центр электрической дуги, и дополнительное сопло меньшего сечения, чем суммарное сечение сопел. Устройство позволяет повысить производительность процесса (1).
Известен электрометаллизатор, содержащий в корпусе емкости с каналами для подачи топливно-воздушной смеси, трубчатые направляющие электродных проволок с тоководами, вал с тянущими роликами через редуктор, соединенный с электродвигателем, механизм прижимных роликов. Устройство снабжено механизмом подачи электродной проволоки. Устройство повышает экономичность процесса и упрощает конструкцию (2).
Известные решения по технической сути содержат два электрода-проволоки, которые подаются электромеханическим или пневматическим механизмом в распылительную головку, и расплавленный дугой металл диспергируется струей сжатого воздуха, наносится на поверхность металла. Усовершенствование технологии всегда касается оптимизации процесса распыления топливно-воздушной смеси, диспергирования расплавленного металла, уменьшения теплопотерь в реакционной зоне.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является электродуговой распылитель, содержащий в изолированных каналах электродные проволоки, в камере корпуса эквидистантно ее стенкам установлена перфорированная перегородка, внутренняя полость которой переходит в сопловой канал с запальником, полость между стенкой камеры корпуса и перфорированной перегородкой подключена к источнику горючей гозовой смеси распыляющего газа, что повышает надежность и сокращает энергозатраты (3).
При работе устройства происходит диспергирование расплавленного электрической дугой металла электродных проволок, которое осуществляется не сжатым воздухом, а продуктами сгорания газа.
Технической задачей предложенного изобретения является повышение качества покрытия: прочностных, износостойких свойств металлопокрытий, регулирование их качества в широком диапазоне, использование более концентрированного, чем газообразное, жидкого углеводородного топлива, увеличение термодинамической характеристики и безопасности газового потока при выходе из электрической дуги, а также снижение веса оборудования.
Указанная техническая задача решена тем, что в электрометаллизаторе, содержащем трубчатые направляющие электродных проволок с тоководами, механизм перемещения проволок и корпус с воздуховодом и с выходным соплом, согласно изобретению имеется устройство внешнего бескамерного сгорания жидкого углеводородного топлива в зоне электрической дуги, содержащее диспергатор с топливным бачком, соединенным через запорный и регулирующий вентили с двухсопловым топливным инжектором, при этом топливные сопла инжектора размещены в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения электродов, а воздушное сопло имеет два диаметрально расположенных кольцевых канала, образованных вставленными в них топливными соплами, концы которых находятся на расстоянии 6-7 мм от среза воздушного сопла, а между ними расположен третий воздушный канал эллипсного сечения, большая ось которого совпадает с осью кольцевых каналов.
Заявленное изобретение соответствует требованию единств изобретения, поскольку конструктивные особенности размещения сопел для диспергирования топлива, электродов для сжигания смеси, устройства каналов для подачи топлива и воздуха решают единую задачу создания зоны горения с оптимальными условиями, с получением единого результата.
Устройство изготовлено в промышленном производстве, проведены процессы покрытий с положительными результатами по качеству покрытия и эффективности технологии, что позволяет считать предложенное устройство соответствующим критерию "промышленная применимость".
Проведенный авторами поиск по патентам и научно-техническим источникам не выявил прототип, характеризуемый совокупностью признаков, идентичных предлагаемому по своим свойствам и достигаемому результату, что позволяет считать предложение заявителя соответствующим критерию "изобретательский уровень".
При сравнении с прототипом предложенный электродуговой металлизатор отличается устройством диспергатора, что соответствует критерию "новизна".
Суть изобретения
Суть изобретения и достигаемый положительный результат заключается в том, что процесс сгорания жидкого углеводородного топлива - бензина или керосина, происходит в бескамерной зоне, непосредственно в электрической дуге. В предложенном устройстве энергоноситель - сжатый воздух, дополняется продуктами сгорания жидкого углеводородного топлива. При диссоциации углеводородного топлива образуются атомы углерода. Последний диффундирует в металл и цементирует его на молекулярном уровне. Молекула азота при температуре электродуги также диссоциирует на активные атомы азота, которые также диффундируют в металл, происходит "азотирование" и, как следствие, упрочнение металла. Как известно, углеводородные радикалы при диссоциации топлива создают антиокислительную защиту металла. Энергия факела распыления увеличивает в 1,5 раза скорость полета частиц и усиливает их внедрение в подложку. При этом уменьшился в 2 раза окислительный потенциал диспергирующего газа, а скорость потока увеличилась в 2,5 раза, с 340 до 830 м/с.
Суть изобретения и достигаемый положительный результат заключается в том, что процесс сгорания жидкого углеводородного топлива - бензина или керосина, происходит в бескамерной зоне, непосредственно в электрической дуге. В предложенном устройстве энергоноситель - сжатый воздух, дополняется продуктами сгорания жидкого углеводородного топлива. При диссоциации углеводородного топлива образуются атомы углерода. Последний диффундирует в металл и цементирует его на молекулярном уровне. Молекула азота при температуре электродуги также диссоциирует на активные атомы азота, которые также диффундируют в металл, происходит "азотирование" и, как следствие, упрочнение металла. Как известно, углеводородные радикалы при диссоциации топлива создают антиокислительную защиту металла. Энергия факела распыления увеличивает в 1,5 раза скорость полета частиц и усиливает их внедрение в подложку. При этом уменьшился в 2 раза окислительный потенциал диспергирующего газа, а скорость потока увеличилась в 2,5 раза, с 340 до 830 м/с.
За счет возможности легирования металлопокрытия растворением в жидком топливе легирующих веществ повышаются в несколько раз прочностные и износостойкие свойства металлопокрытия.
В условиях высокой температуры дуги, при размещении топливных сопел инжектора в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения электродов, происходит легирование металлических частиц растворенными в топливе компонентами. Благодаря чему адгезионная и когезионная прочность и плотность увеличились на 40%; твердость на 18% (термохимическое упрочнение). Металлизатор оснащен газообразующим устройством, включающим диспергатор, с линией подачи топлива из топливного бачка через запорный и регулирующий вентили, и топливный инжектор, образующий два кольцевых воздушных канала и один эллипсный между ними. В кольцевых воздушных каналах вставлены топливные сопла. Большая ось эллипсного воздушного канала совпадает с осью кольцевых каналов. Поступление топлива в центральный канал корпуса запускается при открытии запорного вентиля, который открывает или закрывает отверстие в канале втулки, соединенной шлангом с топливным бачком. Тонкую регулировку подачи топлива в зону горения осуществляет игольчатый регулирующий вентиль. Расход топлива через регулируемое отверстие составляет 0,5-1 г/с. В крышке корпуса топливные сопла размещены в концентрических кольцевых камерах, каналах, являющихся частью воздушного сопла. Из отрегулированного канала топливо поступает в топливные сопла диспергатора. Срез топливных сопел утоплен в крышку корпуса на 6-7 мм, т.е. относительно среза воздушного сопла. Если расстояние среза топливного сопла от среза кольцевого воздушного сопла меньше 6 мм, то не происходит инжекции топлива, которое истекает струей, а если больше 7 мм, то происходит запирание струи топлива обтекающим воздушным потоком. Электроводы под углом 40o сходятся с зазором для образования дуги, на расстоянии 12 мм до среза воздушного сопла. Торец крышки с выходом сопел и сходящиеся электроды ограничивают зону внекамерного горения топлива. Для превращения топлива в "туман", с величиной частиц 30-80 мкм по воздуховоду через кольцевые каналы и центральное эллипсное сопло подается воздух под давлением 0,5-0,65 мПа. Выполнение центрального сопла для воздуха в виде эллипса, с большей осью по одной оси с топливными соплами, обеспечивают оптимальные параметры для создания мелкодиспергированного топлива в воздушной струе. При выполнении центрального воздушного сопла с круговым сечением, воздушный поток ударяется в мундштуки электродов и приводит к увеличению угла распыла топлива. При эллиптическом воздушном сопле уменьшается зона распыла при сохранении расхода топлива и уменьшается влияние мундштуков на турбулизацию воздушного потока.
Положительный эффект использования предлагаемого технического решения достигается также за счет стабилизации горения дуги при растворении в жидком топливе ионообразующих компонентов. В этом случае возможно повышать расход топлива до расчетного значения - 1 г/с. Больший расход топлива обеспечивает большее увеличение скорости истечения струи и, как следствие, увеличение адгезионно-когезионной прочности покрытия.
Другие преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом:
1. Металлоемкость комплекта оборудования уменьшена более чем в 3,5 раза, за счет отсутствия газорегулирующего блока и баллона с горючим газом.
1. Металлоемкость комплекта оборудования уменьшена более чем в 3,5 раза, за счет отсутствия газорегулирующего блока и баллона с горючим газом.
2. Значительно упрощена конструкция, т.к. отсутствует необходимость в применении систем дозирования газа, его зажигания и охлаждения камеры сгорания.
3. Применение жидкого углеводородного топлива менее взрыво- и пожароопасно, чем газовые смеси.
Устройство изображено на чертеже с видами А и В.
В изоляционной платформе 1 установлены электроводы 2 вдоль корпуса 3. Трубчатые направляющие для электродных проволок и механизм их перемещения условно не показаны. С помощью накидной гайки 4 крепится крышка 5 корпуса воздуховода 6. В кольцевых каналах-камерах 7 размещены топливные сопла 8, торцы которых утоплены относительно торца Б на 6-7 мм. Топливные сопла через отверстия 9 сообщены с топливным каналом втулки 10. В отверстии 11 игольчатым вентилем 12 регулируется поступление топлива из канала 13, сообщенного с бачком 14. Отверстие между топливными каналами 13 и 15 может перекрываться запорным вентилем 16. Между камерами 7 в крышке 5 имеется центральное сопло эллипсной формы 17.
Электродуговой металлизатор работает следующим образом.
В целом, последовательность включения в работу предлагаемого металлизатора с газодинамическим диспергированием металла (ГДМ) отличается от металлизатора с воздушным распылением (ЭМ) только одной операцией - включением подачи топлива или его смеси через торрированный диспергатор после подачи воздуха и напряжения. Топливо поступает в топливные сопла 8 самотеком из бачка 14 через запорный 16 и дозирующий игольчатый 12 вентили. Далее топливо инжектируется, распыляется потоком сжатого воздуха из воздуховода 6, проходящего через кольцевые каналы-камеры 7 в отверстиях воздушного сопла. Благодаря раздвоенному инжектору, топливно-воздушная смесь поступает в периферийные нижнюю и верхнюю части зоны электрической дуги. Это является важнейшей особенностью работы устройства, что позволяет не нарушать процесс ионизации в межэлектродном зазоре и обеспечивает стабильность горения дуги. Этому также способствует струя чистого воздуха, истекающая по центральному эллипсному отверстию 17, которое частично блокирует зону дуги от поступления в межэлектродный зазор топливно-воздушной смеси. Смесь, достигая расплавленных концов электродов 2, воспламеняется.
Источники информации
1. Патент РФ 2119389, кл. В 05 В 7/22, опубл. 27.09.98 г.
1. Патент РФ 2119389, кл. В 05 В 7/22, опубл. 27.09.98 г.
2. Авторское свидетельство СССР 1692665, кл. В 05 В 7/22, опубл. 23.11.91 г.
3. Патент РФ 2032480, кл. В 05 В 7/22, опубл. 10.04.95 г. - прототип.
Claims (1)
- Электродуговой металлизатор, содержащий трубчатые направляющие электродных проволок с тоководами, механизм перемещения проволок и корпус с воздуховодом и с выходным соплом, отличающийся тем, что он имеет устройство внешнего бескамерного сгорания жидкого углеводородного топлива в зоне электрической дуги, содержащее диспергатор с топливным бачком, соединенным через запорный и регулирующий вентили с двухсопловым топливным инжектором, при этом топливные сопла инжектора размещены в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения электродов, а воздушное сопло имеет два диаметрально расположенных кольцевых канала, образованных вставленными в них топливными соплами, концы которых находятся на расстоянии 6-7 мм от среза воздушного сопла, а между ними расположен третий воздушный канал эллипсного сечения, большая ось которого совпадает с осью кольцевых каналов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002118457/12A RU2220008C1 (ru) | 2002-07-11 | 2002-07-11 | Электродуговой металлизатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002118457/12A RU2220008C1 (ru) | 2002-07-11 | 2002-07-11 | Электродуговой металлизатор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2220008C1 true RU2220008C1 (ru) | 2003-12-27 |
RU2002118457A RU2002118457A (ru) | 2004-01-20 |
Family
ID=32066905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002118457/12A RU2220008C1 (ru) | 2002-07-11 | 2002-07-11 | Электродуговой металлизатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2220008C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105327804A (zh) * | 2015-11-15 | 2016-02-17 | 水利部杭州机械设计研究所 | 新型超音速电弧喷枪、喷涂装置及制备Fe-Cr-Ni复合涂层的方法 |
RU2687905C1 (ru) * | 2018-12-19 | 2019-05-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Электродуговой металлизатор "Дракон" |
-
2002
- 2002-07-11 RU RU2002118457/12A patent/RU2220008C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105327804A (zh) * | 2015-11-15 | 2016-02-17 | 水利部杭州机械设计研究所 | 新型超音速电弧喷枪、喷涂装置及制备Fe-Cr-Ni复合涂层的方法 |
RU2687905C1 (ru) * | 2018-12-19 | 2019-05-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Электродуговой металлизатор "Дракон" |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002118457A (ru) | 2004-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7491907B2 (en) | Plasma spray apparatus for applying a coating utilizing particle kinetics | |
US7216814B2 (en) | Apparatus for thermal spray coating | |
US6986471B1 (en) | Rotary plasma spray method and apparatus for applying a coating utilizing particle kinetics | |
US4964568A (en) | Shrouded thermal spray gun and method | |
JPH02131160A (ja) | 高速火炎噴射装置及び素材物質成型方法 | |
US5206059A (en) | Method of forming metal-matrix composites and composite materials | |
US4342551A (en) | Ignition method and system for internal burner type ultra-high velocity flame jet apparatus | |
US6886757B2 (en) | Nozzle assembly for HVOF thermal spray system | |
US4358053A (en) | Flame spraying device with rocket acceleration | |
US4836447A (en) | Duct-stabilized flame-spray method and apparatus | |
US20070113781A1 (en) | Flame spraying process and apparatus | |
JP4091097B2 (ja) | デトネーション・ガンのためのラビリンス・ガス供給装置および方法 | |
US7449068B2 (en) | Flame spraying process and apparatus | |
RU2220008C1 (ru) | Электродуговой металлизатор | |
RU2003115779A (ru) | Способ и устройство для смазки форм для расплавленного стекла | |
JP2009541597A (ja) | 溶射方法および溶射装置 | |
JPH0742922A (ja) | 燃焼ユニットに用いられるインジェクタ口金 | |
JPH07102358A (ja) | 表面被覆用の高溶融性線式及び粉末式溶射材を高速度フレーム溶射する方法と装置 | |
US8839738B2 (en) | Method and apparatus for thermal spraying of metal coatings using pulsejet resonant pulsed combustion | |
JP5944434B2 (ja) | 酸素液体燃料高速溶射ガン | |
RU2350403C1 (ru) | Устройство для детонационного напыления внутренних поверхностей деталей | |
RU2211096C2 (ru) | Способ газопламенного напыления порошковых покрытий и горелка для его осуществления | |
JP2020514534A (ja) | ノズル構造 | |
RU2201319C1 (ru) | Горелка для резки металлического материала и обработки поверхности | |
US11919026B1 (en) | System, apparatus, and method for deflected thermal spraying |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040712 |