RU222431U1 - Устройство питания и управления гиперзвуковым металлизатором - Google Patents

Устройство питания и управления гиперзвуковым металлизатором Download PDF

Info

Publication number
RU222431U1
RU222431U1 RU2023124787U RU2023124787U RU222431U1 RU 222431 U1 RU222431 U1 RU 222431U1 RU 2023124787 U RU2023124787 U RU 2023124787U RU 2023124787 U RU2023124787 U RU 2023124787U RU 222431 U1 RU222431 U1 RU 222431U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
control board
hypersonic
metallizer
way communication
Prior art date
Application number
RU2023124787U
Other languages
English (en)
Inventor
Ахнаф Раисович Гарифуллин
Андрей Александрович Стенькин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ПРОММЕТЭКС"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ПРОММЕТЭКС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ПРОММЕТЭКС"
Application granted granted Critical
Publication of RU222431U1 publication Critical patent/RU222431U1/ru

Links

Abstract

Полезная модель относится к области газотермического сверхзвукового нанесения покрытий, в частности к устройствам для питания и управления гиперзвуковым металлизатором. Устройство питания и управления гиперзвуковым металлизатором содержит корпус с экраном-индикатором. В отверстиях корпуса закреплены клеммная колодка, сочетающая управляющие контакты и силовые контакты, трансформатор, силовая часть, диодный мост и плата управления. Трансформатор понижающий на выходе связан через диодный мост с силовой частью и платой управления. Трансформатор понижающий служит для преобразования напряжения 220В в 36В для обеспечения питания силовой части и обеспечения питания 17В платы управления. Диодный мост осуществляет выпрямление переменного тока в постоянный и его фильтрацию. На плате управления распаяны микросхемы и ШИМ-регулятор, соединенные токопроводящими дорожками. Микросхема платы управления двухсторонней связью соединена с реле. Микросхема платы управления двухсторонней связью соединена с переключателем, закрепленным в отверстии лицевой панели корпуса. ШИМ-регулятор платы управления двухсторонней связью через индикатор соединен с переменным резистором. Силовая часть на выходе связана с закрепленными в отверстиях лицевой части корпуса электронной кнопкой, переменным резистором и реле. Реле соединено с кнопками старт и стоп для коммутации электропитания. Силовая часть двухсторонней связью соединена с кнопкой подачи газа, закрепленной на лицевой стороне корпуса. Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается в реализации устройством своего назначения - функции питания и управления гиперзвуковым металлизатором.

Description

Предлагаемое решение относится к области газотермического сверхзвукового нанесения покрытий, в частности, к устройствам для питания и управления гиперзвуковым металлизатором.
В настоящее время все более широкое применение получают способы сверхзвуковой и гиперзвуковой металлизации.
Четкого международно-признанного разграничения между сверхзвуковой и гиперзвуковой скоростью не существует. Тем не менее в качестве условной границы чаще всего называется скорость в 5 Махов. Все, что меньше, - это сверхзвук, а больше - гиперзвук. Диапазон гиперзвуковых скоростей тоже имеет свою градацию. Так, «обычный» гиперзвук - это скорости от 5 до 10 Махов, а так называемый быстрый гиперзвук - от 10 до 25 Махов (1 Мах -1224 км/час или 340 м/с).
Из уровня техники известны источники, характеризующие общее состояние уровня техники.
В Российской Федерации оборудование для сверхзвуковой газопламенной металлизации разрабатывают в НИИ конструкционных материалов и технологических процессов МГТУ им. Н. Э. Баумана. В настоящее время выпускается горелка массой 3,5 кг, которая охлаждается проточной водой. Система воспламенения - пьезоэлектрическая.
Ведутся разработки принципиально новой сверхзвуковой горелки «Термика-HS» («Termika-Hyper-Sonic», относящейся к системе «HVOF»). Горелка для сверхзвукового газопламенного напыления покрытий из порошковых материалов и проволоки работает на пропан-бутановой смеси или газе МАФ, кислороде и сжатом воздухе в качестве транспортирующего и охлаждающего газа. Скорость истечения струи разогретого газа на срезе сопла горелки достигает 1700…2700 м/с, что позволяет получать уникальные покрытия с прочностью сцепления до 100 МПа. Пористость покрытия составляет 0,5 % и приближается по своим характеристикам к покрытиям, получаемым детонационным напылением. При толщине покрытия до 0,3 мм - пористость практически отсутствует. Сверхзвуковое газотермическое напыление позволяет наносить качественные коррозионностойкие газотермические покрытия.
В качестве присадочного материала в горелке «Термика-HS» используют как проволоку, так и порошковый материал. С механизмом подачи проволоки от сварочного полуавтомата возможно напыление проволок и порошковых проволок диаметром 1,5…2,2 мм, что значительно дешевле порошковых материалов.
https://extxe.com/9579/metallizacija-sovremennye-tehnologii-vosstanovlenija/
Разработанные технология и оборудование гиперзвуковой металлизации (ГМ) позволяют наносить на детали износостойкие покрытия с повышенной прочностью сцепления, выдерживающие высокие контактные нагрузки при ударном нагружении. Гиперзвуковая металлизация объединяет преимущества известных методов нанесения покрытий - электродуговой металлизации и высокоскоростного газопламенного напыления. Отличительной особенностью установки для ГМ является наличие малогабаритной высокоэффективной камеры сгорания пропано-воздушной смеси. Продукты сгорания образуют на выходе из сопла сверхзвуковую струю со скоростью свыше 1500 м/с при 2200 К.
Достоинства установки ГМ:
снижается окисление напыляемого материала и выгорание легирующих элементов;
высокая скорость частиц напыляемого материала (до 500 м/с);
угол раскрытия струи не превышает 10 градусов, при этом коэффициент использования материала увеличивается до 0,85;
пористость стальных покрытий 2-4 %, плотность покрытий из алюминиевых сплавов приближается к плотности литого металла.
В состав установки входит металлизационный аппарат, пульт управления и блок коммутации. В качестве источника питания хорошо зарекомендовал себя типовой сварочный источник с жесткой характеристикой ВДУ - 506.
Известен способ высокоскоростного газотермического напыления, реализованный в устройствах, включающий подачу в образованную за счет сжигания в камере внутреннего сгорания при определенных условиях различных углеводородных топлив высокоэнергетическую струю присадочного порошкового или проволочного материала, разгон и нагрев частиц материала в струе, осаждение частиц на упрочняемую или восстанавливаемую поверхность, механическую обработку (патент США N 4 384 434 МПК B24C 7/00), 1983.; патент США N 5 120 582. МПК B05D 01/08), 1992.).
Недостатком известного способа является его низкая производительность.
Известно устройство для металлизации электродуговым напылением. Устройство включает в себя распылительный пистолет 10, приводной механизм 12 подачи проволоки, обычный источник 14 электроэнергии и традиционный источник 16 сжатого газа, такого как воздух (см. патент США US4720044, МПК A47B 77/08; Б05Б 1/24; B05B 1/28; B64D 13/00, 1988 г.).
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности проводить предварительную настройку работы пистолета и управление его работой дистанционно, поскольку он не содержит какого-либо устройства, позволяющего обеспечить такие действия.
Известен блок дуговой металлизации, работа которого контролируется процессором, например микропроцессором. Блок обработки находится на связи с блоком 100 управления сенсорной панелью, показанным на фиг. 13 через электропроводку. Блок 100 сенсорной панели включает в себя устройство 101 отображения для отображения соответствующей информации, включая состояние блока 25 дуговой металлизации, и кнопки 102 с сенсорным управлением, позволяющие пользователю вводить команды или получать информацию.
На практике блок 100 управления сенсорной панелью может быть реализован в любом месте блока 25 дуговой металлизации, но в идеале блок 100 управления расположен удаленно от распылителя 70, чтобы минимизировать повреждение блока 100 управления. Например, блок управления 100 может быть расположен рядом с катушками 34 проволоки. Блок 100 управления может управлять и отображать, среди прочего, работу приводного двигателя, воздушный клапан (открытие и закрытие), запуск машины, скорость машины, самодиагностику машины, режим неисправности машины, ежедневные и общие часы работы, запись часов работы, для целей аренды и рабочего состояния. Также предполагается, что оператор сможет контролировать настройки напряжения машины (см. патент US6983893 (B1), МПК B05B 1/24, 2006 г.). Данное решение принято за прототип.
В описании данного устройства только декларированы возложенные на блок функции, при этом не раскрыто конструктивное исполнение указанного блока и не раскрыто, какие именно аппаратные средства отвечают за выполнение той или иной функции.
Техническая проблема заключается в раскрытии конструктивного решения блока питания и управления гиперзвуковым металлизатором, который обеспечивает выполнение возложенных на него функции по прототипу.
Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается в реализации устройством своего назначения - функции питания и управления гиперзвуковым металлизатором.
Технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве питания и управления гиперзвуковым металлизатором, содержащем корпус с кнопками и экраном-индикатором, в соответствии с полезной моделью, в отверстиях корпуса закреплены клеммная колодка, сочетающая управляющие контакты и силовые контакты, трансформатор, силовая часть, диодный мост и плата управления; трансформатор на выходе связан через диодный мост с силовой частью и платой управления, на которой распаяны микросхемы и ШИМ-регулятор, соединенные токопроводящими дорожками; силовая часть на выходе связана с закрепленными в отверстиях лицевой части корпуса электронной кнопкой, переменным резистором и реле, соединенным с кнопками старт и стоп для коммутации электропитания, при этом силовая часть двухсторонней связью соединена с кнопкой подачи газа, закрепленной на лицевой стороне корпуса, а микросхемы платы двухсторонней связью соединены с реле, переключателем, закрепленным в отверстии лицевой панели корпуса, и через индикатор с переменным резистором.
Выполнение устройства питания и управления гиперзвуковым металлизатором, содержащего корпус, в отверстиях которого закреплены клеммная колодка, сочетающая управляющие контакты и силовые контакты, трансформатор, силовая часть, диодный мост и плата управления, где трансформатор на выходе связан через диодный мост с силовой частью и платой управления, на которой распаяны микросхемы и ШИМ-регулятор, соединенные токопроводящими дорожками, силовая часть на выходе связана с закрепленными в отверстиях лицевой части корпуса электронной кнопкой, переменным резистором и реле, соединенным с кнопками старт и стоп для коммутации электропитания, при этом силовая часть двухсторонней связью соединена с кнопкой подачи газа, закрепленной на лицевой стороне корпуса, а микросхемы платы управления двухсторонней связью соединены с реле, переключателем, закрепленным в отверстии лицевой панели корпуса, и через индикатор с переменным резистором, позволяет обеспечить реализацию устройством своего назначения - функции питания и управления гиперзвуковым металлизатором.
Трансформатор предназначен для обеспечения питания силовой части и платы управления, при этом диодный мост осуществляет выпрямление переменного тока в постоянный и его фильтрацию.
Силовая часть через реле на основании команд от микросхем платы управления осуществляет коммутацию электропитания для запуска и остановки электромотора, являющегося внешним устройством, с которым устройство связано посредством проводов через клеммную колодку посредством электронных кнопок старт и стоп. Стабилизация и поддержание оборотов электромотора осуществляется с помощью реле посредством команд микросхемы на основании обратной связи от датчиков Холла электромотора. Настройка частоты оборотов осуществляется с помощью переменного резистора, коммутированного с ШИМ-регулятором через индикатор. Изменение частоты оборотов, выставляемых переменным резистором и калибруемых микросхемой ШИМ-регулятором, отображается на индикаторе, который так же используется для визуализации режима работы электромотора.
Искрообразование в гиперзвуковом металлизаторе инициируется посредством электронной кнопки, которая через микросхему с определенной частотой и продолжительностью подает разряд тока для работы пьезоэлемента, расположенного в корпусе пистолета гиперзвукового металлизатора.
Кнопка подачи газа осуществляет подачу напряжения на внешний электромагнитный клапан, тем самым выполняется открытие заслонки внешнего газового оборудования.
Переключатель предназначен для переключения уровней настройки оборотов электродвигателя (режимов работы), точности подстройки при выборе материалов напыления.
Таким образом, из приведенного описания функций каждого из компонентов устройства видно, что заявляемое устройство может обеспечить реализацию своего назначения - функции питания и управления гиперзвуковым металлизатором.
Фиг. 1 - Блок - схема устройства питания и управления;
Фиг. 2 - Схема гиперзвукового металлизатора.
Гиперзвуковой металлизатор (см. фиг. 2) включает в себя:
1 - выпрямитель сварочный,
2 - шины сборочные,
3 - баллон пропановый,
4 - редуктор пропановый,
5 - шланг пропановый,
6 - блок газовый,
7 - шины газо-токоотводящие,
8 - провод высоковольтный,
9 - жгут соединительный,
10 - жгут соединительный,
11 - смеситель газовый,
12 - редуктор воздушный,
13 - шланг воздушный,
14 - пистолет гиперзвукового металлизатора,
15 - устройство питания и управления.
Устройство питания и управления содержит:
16 - трансформатор понижающий;
17 - диодный мост;
18 - платы управления;
19 - силовая часть;
20, 21, 23, 31 - микросхема;
22 - ШИМ-регулятор;
24 - реле;
25 - кнопки Старт и Стоп;
26 - индикатор;
27 - кнопка подачи газа;
28 - переключатель;
29 - переменный резистор;
30 - электронная кнопка;
32 - корпус;
33 - клеммная колодка.
Устройство питания и управления гиперзвуковым металлизатором (см. фиг. 1) содержит корпус 32 с экраном-индикатором 26. В отверстиях корпуса закреплены клеммная колодка 33 (см. фиг.2), сочетающая управляющие контакты и силовые контакты, трансформатор 16, силовая часть 19, диодный мост 17 и плата управления 18.
Трансформатор 16 на выходе связан через диодный мост 17 с силовой частью 19 и платой управления 18. Трансформатор понижающий 16 служит для преобразования напряжения 220В в 36В для обеспечения питания силовой части 19 и обеспечения питания 17В платы управления 18. Диодный мост 17 осуществляет выпрямление переменного тока в постоянный и его фильтрацию.
На плате управления 18 распаяны микросхемы 20, 21, 23, 31 и ШИМ-регулятор 22, соединенные токопроводящими дорожками. Микросхема 31 платы управления двухсторонней связью соединена с реле 24. Микросхема 23 платы управления двухсторонней связью соединена с переключателем 28, закрепленным в отверстии лицевой панели корпуса. ШИМ-регулятор 22 платы управления двухсторонней связью через индикатор 26 соединен с переменным резистором 29. Силовая часть 19 на выходе связана с закрепленными в отверстиях лицевой части корпуса электронной кнопкой 30, переменным резистором 29 и реле 24. Реле 24 соединено с кнопками 25 старт и стоп для коммутации электропитания. Силовая часть 19 двухсторонней связью соединена с кнопкой подачи газа 27, закрепленной на лицевой стороне корпуса.
Силовая часть 19 через реле 24 на основании команд от микросхемы 31 платы управления осуществляет коммутацию электропитания для запуска и остановки электромотора, являющегося внешним устройством, встроенным в корпус пистолета гиперзвукового металлизатора 14. Устройство питания и управления связано с электромотором с помощью проводов через клеммную колодку 33 посредством электронных кнопок старт и стоп 25. Стабилизация и поддержание оборотов электромотора осуществляется с помощью реле 24 посредством команд микросхемы 23 на основании обратной связи от датчиков Холла электромотора, обрабатываемой микросхемой 21 платы управления. Настройка частоты оборотов осуществляется с помощью переменного резистора 29, коммутированного с ШИМ-регулятором 22 через индикатор 26. Изменение частоты оборотов, выставляемых переменным резистором 29 и калибруемых микросхемой ШИМ-регулятора 22, отображается на индикаторе 26, который так же используется для визуализации режима работы электромотора.
Для управления пьезоэлементом (искрообразования), расположенным в корпусе пистолета гиперзвукового металлизатора 14, используется электронная кнопка 30, которая коммутирует ШИМ-регулятор 22, силовую часть 19 и пьезоэлемент с определенной частотой и продолжительностью и подает разряд тока для работы пьезоэлемента.
Кнопка подачи газа 27 осуществляет подачу напряжения на внешний электромагнитный клапан, тем самым выполняется открытие заслонки внешнего газового оборудования 3,4.
Переключатель 28 предназначен для переключения уровней настройки оборотов электродвигателя (режимов работы), точности подстройки при выборе материалов напыления.
Плата управления 18 обеспечивает защиту от обратного тока, перенапряжения и контроль открытия клапана подачи газа.
Электронные компоненты (микросхемы), распаянные на плате управления соединены токопроводящими дорожками. Силовая часть 19, кнопки управления 25, 27, 30, измерительное оборудование соединены проводами, внешнее оборудование подключается через клеммную колодку 33 (см. фиг. 2), сочетающую управляющие контакты и силовые контакты.
Устройство питания и управления гиперзвуковым металлизатором расположено в корпусе 32, который выполняет роль защитного кожуха и является несущим элементом для установки компонентов.
Заявленная полезная модель может быть изготовлена на существующем оборудовании с использованием существующих аппаратных средств.
Предлагаемое устройство может быть использовано в области газотермического сверхзвукового нанесения покрытий.
Предлагаемое решение обеспечивает повышение стабильности процесса гиперзвуковой металлизации и качества наносимых покрытий за счет смены режимов технологического процесса восстановления утраченных объемов металла, регулировки скоростей подачи наплавляемых материалов.

Claims (1)

  1. Устройство питания и управления гиперзвуковым металлизатором, содержащее корпус с кнопками и экраном-индикатором, отличающееся тем, что в отверстиях корпуса закреплены клеммная колодка, сочетающая управляющие контакты и силовые контакты, трансформатор, силовая часть, диодный мост и плата управления; трансформатор на выходе связан через диодный мост с силовой частью и платой управления, на которой распаяны микросхемы и ШИМ-регулятор, соединенные токопроводящими дорожками; силовая часть на выходе связана с закрепленными в отверстиях лицевой части корпуса электронной кнопкой, переменным резистором и реле, соединенным с кнопками старт и стоп для коммутации электропитания, при этом силовая часть двухсторонней связью соединена с кнопкой подачи газа, закрепленной на лицевой стороне корпуса, а микросхемы платы двухсторонней связью соединены с реле, переключателем, закрепленным в отверстии лицевой панели корпуса, и через индикатор с переменным резистором.
RU2023124787U 2023-09-27 Устройство питания и управления гиперзвуковым металлизатором RU222431U1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU222431U1 true RU222431U1 (ru) 2023-12-25

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU918334A1 (ru) * 1977-09-29 1982-04-07 Дсо "Черна Металургия" (Инопредприятие) Автоматическое сооружение дл нанесени защитного покрыти на графитные электроды
US5120582A (en) * 1991-01-16 1992-06-09 Browning James A Maximum combustion energy conversion air fuel internal burner
US6983893B1 (en) * 2003-04-25 2006-01-10 Wjrj Arc metalizing unit
RU211735U1 (ru) * 2021-12-20 2022-06-21 Общество С Ограниченной Ответственностью "Технологические Системы Защитных Покрытий" (Ооо "Тсзп") Устройство для получения антикоррозионного металлополимерного покрытия

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU918334A1 (ru) * 1977-09-29 1982-04-07 Дсо "Черна Металургия" (Инопредприятие) Автоматическое сооружение дл нанесени защитного покрыти на графитные электроды
US5120582A (en) * 1991-01-16 1992-06-09 Browning James A Maximum combustion energy conversion air fuel internal burner
US6983893B1 (en) * 2003-04-25 2006-01-10 Wjrj Arc metalizing unit
RU211735U1 (ru) * 2021-12-20 2022-06-21 Общество С Ограниченной Ответственностью "Технологические Системы Защитных Покрытий" (Ооо "Тсзп") Устройство для получения антикоррозионного металлополимерного покрытия

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9821337B2 (en) Integrated fluidjet system for stripping, prepping and coating a part
US4125754A (en) Installation for surfacing using plasma-arc welding
Sampath et al. Thermal spray processing of FGMs
EP0546121B1 (en) High velocity electric-arc spray apparatus and method of forming materials
JP4725543B2 (ja) 溶射装置
US5109150A (en) Open-arc plasma wire spray method and apparatus
US20090159575A1 (en) Plasma Cutter Having Microprocessor Control
JP2019500206A (ja) スプレー工具電力供給システム
Steffens et al. Recent developments in arc spraying
RU222431U1 (ru) Устройство питания и управления гиперзвуковым металлизатором
CN1204979C (zh) 层流等离子体喷涂装置及方法
Talib et al. Thermal spray coating technology: A review
US20100301018A1 (en) Welding control apparatus
US5544195A (en) High-bandwidth continuous-flow arc furnace
US10828714B1 (en) Arc welding system
JP2007009277A (ja) 耐摩耗性溶射皮膜の形成方法及び溶射機
CN201793712U (zh) 一种能远程控制的超音速火焰喷涂设备
JP3437630B2 (ja) 亜鉛めっき鋼板の溶接方法
Dorfman Thermal spray processes
Smurov et al. Computer controlled detonation spraying: a spraying process upgraded to advanced applications
JP2005194599A (ja) プラズマ溶射装置および同装置における溶射粒子温度の検出方法
RU48140U1 (ru) Плазменная установка
CN117987761A (zh) 一种考察等离子体喷涂过程熔滴沉积铺展习性的装置及方法
RU2803172C1 (ru) Способ плазменного напыления
CN105745350A (zh) 制造内燃机的气缸体曲轴箱的喷涂的气缸工作表面的方法和这种气缸体曲轴箱