RU2247174C2 - Apparatus for gasodynamic deposition of powder materials - Google Patents

Apparatus for gasodynamic deposition of powder materials Download PDF

Info

Publication number
RU2247174C2
RU2247174C2 RU2003113941/02A RU2003113941A RU2247174C2 RU 2247174 C2 RU2247174 C2 RU 2247174C2 RU 2003113941/02 A RU2003113941/02 A RU 2003113941/02A RU 2003113941 A RU2003113941 A RU 2003113941A RU 2247174 C2 RU2247174 C2 RU 2247174C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pneumatic
gas heater
powder
gas
supersonic nozzle
Prior art date
Application number
RU2003113941/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003113941A (en
Inventor
В.Ф. Косарев (RU)
В.Ф. Косарев
В.В. Лаврушин (RU)
В.В. Лаврушин
В.П. Спесивцев (RU)
В.П. Спесивцев
Т ньин Сюн (CN)
Тяньин СЮН
Цзе У (CN)
Цзе У
Хуацзы Цзинь (CN)
Хуацзы ЦЗИНЬ
Original Assignee
Институт теоретической и прикладной механики СО РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт теоретической и прикладной механики СО РАН filed Critical Институт теоретической и прикладной механики СО РАН
Priority to RU2003113941/02A priority Critical patent/RU2247174C2/en
Priority to CN 200410034941 priority patent/CN1261228C/en
Publication of RU2003113941A publication Critical patent/RU2003113941A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2247174C2 publication Critical patent/RU2247174C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Nozzles (AREA)

Abstract

FIELD: portable apparatuses for applying coatings of powder materials by gasodynamic deposition.
SUBSTANCE: apparatus includes compressed gas source, powder meter, deposition unit in the form of portable manual tool with remote control having supersonic nozzle and gas heater rigidly connected with it. Gas heater includes metallic body inside which electric and heat insulation having through mutually parallel pneumatic ducts with inserted in them heating members. Apparatus also includes pneumatic duct for feeding powder from powder meter to supersonic nozzle, locking devices and unit for controlling deposition process, said units are mutually connected through flexible pneumatic ducts and electric connection wires. According to invention electric and heat insulation of gas heater includes inner and outer cylinders coaxially arranged one inside other. Inner cylinder has central through passage for placing pneumatic duct for feeding powder from meter to supersonic nozzle. Pneumatic ducts along its periphery are in the form of grooves. Inner and outer cylinders of electric heat insulation of gas heater are made of heat resistant material having electric and heat insulated coating on surfaces restricting pneumatic ducts.
EFFECT: enlarged manufacturing possibilities, simplified design, lowered mass, improved capability for repairing works, enhanced operational efficiency.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам нанесения покрытий из порошковых материалов газодинамическим напылением переносного типа и может найти применение в машиностроении, энергетике, металлургии и других сферах производства для получения одно- и многослойных покрытий различного функционального назначения.The invention relates to devices for applying coatings of powder materials by gas-dynamic spraying of a portable type and can find application in mechanical engineering, energy, metallurgy and other areas of production for producing single and multilayer coatings for various functional purposes.

Известно устройство для газодинамического напыления, содержащее источник сжатого газа, дозатор порошка, сверхзвуковой сопловой узел, нагреватель рабочего газа, а также систему регулирования скоростей частиц порошка, включающую запорно-регулирующие органы. [1].A device for gas-dynamic spraying, containing a source of compressed gas, a powder dispenser, a supersonic nozzle assembly, a working gas heater, as well as a speed control system for powder particles, including locking and regulating organs. [1].

Недостатком этой конструкции является ограниченность технологических и функциональных возможностей, заключающихся в том, что нагревательный элемент выполнен в виде длинномерной электропроводящей трубки, внутренняя часть которой является пневмоканалом рабочего газа, что вызывает увеличение габаритов и веса нагревателя в целом и усложняет использование его в виде переносного инструмента.The disadvantage of this design is the limited technological and functional capabilities, namely, that the heating element is made in the form of a long electrically conductive tube, the inside of which is a pneumatic channel of the working gas, which causes an increase in the dimensions and weight of the heater as a whole and complicates its use as a portable tool.

Известно также устройство для газодинамического напыления порошковых материалов переносного типа [2]. Это устройство выполнено в виде блока напыления и блока управления, связанных между собой гибкими пневмоэлектропроводами. Блок напыления выполнен в виде переносного ручного инструмента с дистанционным управлением и состоит из сверхзвукового сопла и жестко связанного с ним нагревателя газа.A device for gas-dynamic spraying of powder materials of a portable type is also known [2]. This device is made in the form of a spraying unit and a control unit interconnected by flexible pneumatic electric wires. The spraying unit is made in the form of a portable hand tool with remote control and consists of a supersonic nozzle and a gas heater rigidly connected to it.

Недостаток этой конструкции заключается в том, что ось сверхзвукового сопла не соосна с нагревателем газа, а подвод порошка от дозатора к сверхзвуковому соплу производится посредством гибкого пневмопровода; электротеплоизолятор нагревателя газа выполнен со сквозными пневмоканалами, труднодоступными для размещения в них нагревательных элементов. Изготовление электротеплоизолятора со сквозными параллельными пневмоканалами имеет технологические трудности, а несоосность сверхзвукового сопла с нагревателем газа снижает эффективность работы установки.The disadvantage of this design is that the axis of the supersonic nozzle is not aligned with the gas heater, and the powder is supplied from the dispenser to the supersonic nozzle by means of a flexible pneumatic line; the electric heat insulator of the gas heater is made with through pneumatic channels, inaccessible for placement of heating elements in them. The manufacture of an electrothermal insulator with through parallel pneumatic channels has technological difficulties, and the misalignment of a supersonic nozzle with a gas heater reduces the efficiency of the installation.

Задачей технического решения является расширение технологических возможностей, упрощение конструкции и снижение ее веса, повышение ремонтопригодности, а также повышение эффективности работы устройства газодинамического напыления порошковых материалов переносного типа.The objective of the technical solution is to expand technological capabilities, simplify the design and reduce its weight, increase maintainability, as well as increase the efficiency of the device for gas-dynamic spraying of powder materials of a portable type.

Поставленная задача достигается благодаря тому, что устройство газодинамического напыления порошковых материалов, содержащее источник сжатого газа, дозатор порошка, блок напыления, выполненный в виде переносного ручного инструмента с дистанционным управлением и состоящий из сверхзвукового сопла и жестко связанного с ним нагревателя газа, выполненного в виде металлического корпуса с размещенным внутри электротеплоизолятором со сквозными параллельными пневмоканалами и встроенными в них нагревательными элементами, а также пневмопровод подачи порошка от дозатора к сверхзвуковому соплу, запорную арматуру и блок управления и контроля напыления, связанные между собой гибкими пневмоэлектропроводами. Нагреватель газа установлен соосно сверхзвуковому соплу, при этом электротеплоизолятор нагревателя газа выполнен из внутреннего и внешнего коаксиально установленных один в другом цилиндров, причем во внутреннем цилиндре выполнен центральный сквозной канал для прохождения пневмопровода подачи порошка от дозатора к сверхзвуковому соплу, а пневмоканалы выполнены по его периферии в виде пазов, при этом внутренний и внешний цилиндры электротеплоизолятора нагревателя газа выполнены из термостойкого материала с электротеплоизоляционным покрытием на поверхностях, ограничивающих пневмоканалы.The task is achieved due to the fact that the device for gas-dynamic spraying of powder materials containing a source of compressed gas, a powder dispenser, a spraying unit made in the form of a portable hand tool with remote control and consisting of a supersonic nozzle and a gas heater rigidly connected with it, made in the form of a metal enclosures with an electric heat insulator located inside with through parallel pneumatic channels and heating elements built into them, as well as pneumatic powder supply water from the dispenser to the supersonic nozzle, shutoff valves and the control and spraying control unit, interconnected by flexible pneumatic electroconductors. The gas heater is installed coaxially with the supersonic nozzle, while the electric heat insulator of the gas heater is made of internal and external coaxially mounted cylinders, and the central through channel is made in the inner cylinder for passing the pneumatic powder supply line from the batcher to the supersonic nozzle, and the pneumatic channels are made along its periphery in in the form of grooves, while the inner and outer cylinders of the electrothermal insulator of the gas heater are made of heat-resistant material with electrothermal insulation coating on the surfaces bounding pnevmokanaly.

Электротеплоизоляционное покрытие на поверхностях, ограничивающих пневмоканалы, выполнено микродуговым оксидированием.The electrothermal insulation coating on the surfaces restricting the pneumatic channels is made by microarc oxidation.

Центральный сквозной канал для прохождения пневмопровода от дозатора порошка к сверхзвуковому соплу, выполненный во внутреннем цилиндре электротеплоизолятора, позволяет установить сверхзвуковое сопло соосно с нагревателем газа, что обеспечивает совмещение направлений потоков подогретого газа и газопорошковой смеси, а это улучшает технические характеристики установки и повышает эффективность ее работы.The central through channel for the passage of the pneumatic pipeline from the powder dispenser to the supersonic nozzle, made in the inner cylinder of the electrothermal insulator, allows you to install the supersonic nozzle coaxially with the gas heater, which ensures the combination of the flow directions of the heated gas and the gas-powder mixture, which improves the technical characteristics of the installation and increases its efficiency .

Предлагаемая конструкция электротеплоизолятора нагревателя газа повышает технологичность его изготовления и сборки, а также создает возможность изготовления его из термостойких материалов с электротеплоизоляционным покрытием поверхностей ограничивающих пневмоканалы. Например, из сплавов цветных металлов (алюминиевых или титановых) с обработкой поверхностей, ограничивающих пневмоканалы, микродуговым оксидированием. При этом внутренний и внешний цилиндры электротеплоизолятора могут быть выполнены в различном сочетании перечисленных материалов.The proposed design of a gas heater electric heat insulator increases the manufacturability of its manufacture and assembly, and also creates the possibility of manufacturing it from heat-resistant materials with an electrothermal insulation coating on the surfaces that limit the pneumatic channels. For example, from non-ferrous metal alloys (aluminum or titanium) with surface treatment, limiting pneumatic channels, microarc oxidation. In this case, the inner and outer cylinders of the electrothermal insulator can be made in various combinations of these materials.

Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники, и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень.These features are not identified in other technical solutions when studying the level of this technical field, and, therefore, the solution is new and has an inventive step.

На фиг.1 показан блок напыления с нагревателем газа устройства газодинамического напыления порошковых материалов.1 shows a spraying unit with a gas heater of a gas-dynamic spraying device for powder materials.

На фиг.2 показан нагреватель газа, где внутренний цилиндр выполнен из металла с электротеплоизоляционным покрытием, либо из сплава цветных металлов с обработкой поверхностей, ограничивающих пневмоканалы, микродуговым оксидированием, а внешний цилиндр из керамики.Figure 2 shows a gas heater, where the inner cylinder is made of metal with electrothermal insulation coating, or of an alloy of non-ferrous metals with surface treatment, limiting the pneumatic channels, microarc oxidation, and the outer cylinder of ceramic.

На фиг.3 показан нагреватель газа, где внутренний цилиндр выполнен из металла с электротеплоизоляционным покрытием, а внешний цилиндр из сплава цветных металлов с обработкой микродуговым оксидированием.Figure 3 shows a gas heater, where the inner cylinder is made of metal with electrothermal insulation coating, and the outer cylinder is made of a non-ferrous metal alloy with microarc oxidation treatment.

Устройство газодинамического напыления порошковых материалов выполнено из блоков, связанных между собой гибкими пневмоэлектропроводами: блока напыления, приведенного на фиг.1, дозатора порошка и блока управления и контроля.The device for gas-dynamic spraying of powder materials is made of blocks interconnected by flexible pneumatic electric wires: the spraying unit shown in Fig. 1, a powder dispenser and a control and monitoring unit.

Блок напыления выполнен в виде переносного ручного инструмента с дистанционным управлением. Он состоит из нагревателя газа 1, включающего металлический корпус 2, электротеплоизолятор 3, пневмоканалы 4, нагревательные элементы 5, патрубок подвода рабочего газа 6, термодатчик 7, кнопку 8 дистанционного управления дозатором порошка и сверхзвукового сопла 9, жестко связанного с нагревателем газа 1.The spraying unit is made in the form of a portable hand tool with remote control. It consists of a gas heater 1, including a metal casing 2, an electrothermal insulator 3, pneumatic channels 4, heating elements 5, a pipe for supplying working gas 6, a temperature sensor 7, a button 8 for remote control of the powder dispenser and a supersonic nozzle 9 rigidly connected to the gas heater 1.

Электротеплоизолятор 3 нагревателя газа выполнен из двух цилиндров: внутреннего 10 с пневмоканалами в виде пазов 11 на внешней поверхности и центральным сквозным каналом 12 и внешнего цилиндра 13. В пазы внутреннего цилиндра уложены нагревательные элементы 5, а через центральный сквозной канал проходит пневмопровод 14 от дозатора порошка к сверхзуковому соплу 9.The electric heat insulator 3 of the gas heater is made of two cylinders: the inner 10 with pneumatic channels in the form of grooves 11 on the outer surface and the central through channel 12 and the outer cylinder 13. Heating elements 5 are laid in the grooves of the inner cylinder, and the pneumatic pipe 14 passes from the powder dispenser through the central through channel to supersonic nozzle 9.

Разборная конструкция электротеплоизолятора, выполненного из двух цилиндров, упрощает укладку нагревательных элементов в пневмоканалы и позволяет использовать для его изготовления новые перспективные технологические процессы получения электротеплоизоляционных покрытий, например плазменное напыление, микродуговое оксидирование и др. При этом конструкция электротеплоизолятора позволяет выполнить ее в различном сочетании материалов в зависимости от технологических возможностей и требуемых режимов нагрева рабочего газа.The collapsible design of an electrothermal insulator made of two cylinders simplifies the laying of heating elements in pneumatic channels and makes it possible to use new promising technological processes for producing electrothermal insulation coatings, for example, plasma spraying, microarc oxidation, etc. In addition, the design of an electrothermal insulator allows it to be made in a different combination of materials in depending on technological capabilities and the required modes of heating the working gas.

Устройство газодинамического напыления порошковых материалов работает следующим образом.Device gas-dynamic spraying of powder materials works as follows.

Устройство подключают к системе сжатого газа и электропитанию. На блоке управления и контроля задают и устанавливают необходимые параметры температуры и давления рабочего газа. Сжатый газ подают к дозатору и блоку напыления. Рабочий газ, проходя через пневмоканалы 4 нагревателя, поступает в сверхзвуковое сопло 9. К сверхзвуковому соплу по центральному сквозному каналу 12 поступает от дозатора газопорошковая смесь. Газопорошковая смесь вместе с нагретым газом в сопле ускоряется до сверхзвуковой скорости и переносится на обрабатываемое изделие.The device is connected to a compressed gas system and power supply. At the control and monitoring unit, the necessary parameters of temperature and pressure of the working gas are set and set. Compressed gas is supplied to the dispenser and the spraying unit. The working gas, passing through the pneumatic channels 4 of the heater, enters the supersonic nozzle 9. To the supersonic nozzle through the Central through channel 12 receives from the dispenser a gas-powder mixture. The gas-powder mixture together with the heated gas in the nozzle is accelerated to supersonic speed and transferred to the workpiece.

Предлагаемое конструктивное решение блока напыления обеспечивает расширение технологических возможностей, упрощение его конструкции и снижение веса, а также повышает ремонтопригодность устройства газодинамического напыления порошковых материалов переносного типа и повышает эффективность его работы.The proposed constructive solution of the spraying unit provides the expansion of technological capabilities, simplification of its design and weight reduction, and also increases the maintainability of the device for gas-dynamic spraying of powder materials of a portable type and increases its efficiency.

Источники информацииSources of information

1. Патент РФ №1674585, МКИ С 23 С 26/00, 1989.1. RF patent No. 1674585, MKI S 23 S 26/00, 1989.

2. Патент РФ №2190695, МКИ С 23 С 26/00, 20.04.2000 г. - прототип.2. RF patent No. 2190695, MKI S 23 S 26/00, 04/20/2000 - prototype.

Claims (2)

1. Устройство газодинамического напыления порошковых материалов, содержащее источник сжатого газа, дозатор порошка, блок напыления, выполненный в виде переносного ручного инструмента с дистанционным управлением и состоящий из сверхзвукового сопла и жестко связанного с ним нагревателя газа, выполненного в виде металлического корпуса с размещенным внутри электротеплоизолятором со сквозными параллельными пневмоканалами и встроенными в них нагревательными элементами, а также пневмопровод подачи порошка от дозатора к сверхзвуковому соплу, запорную арматуру и блок управления и контроля напыления, связанные между собой гибкими пневмоэлектропроводами, отличающееся тем, что нагреватель газа установлен соосно сверхзвуковому соплу, при этом электротеплоизолятор нагревателя газа выполнен из внутреннего и внешнего коаксиально установленных один в другом цилиндров, причем во внутреннем цилиндре выполнен центральный сквозной канал для прохождения пневмопровода подачи порошка от дозатора к сверхзвуковому соплу, а пневмоканалы выполнены по его периферии в виде пазов, при этом внутренний и внешний цилиндры электротеплоизолятора нагревателя газа выполнены из термостойкого материала с электротеплоизоляционным покрытием на поверхностях, ограничивающих пневмоканалы.1. A device for gas-dynamic spraying of powder materials, containing a source of compressed gas, a powder dispenser, a spraying unit made in the form of a portable hand tool with remote control and consisting of a supersonic nozzle and a gas heater rigidly connected to it, made in the form of a metal case with an electric heat insulator placed inside with through parallel pneumatic channels and heating elements built into them, as well as a pneumatic powder supply line from the dispenser to the supersonic lu, shutoff valves and control unit and spraying control, interconnected by flexible pneumatic electric wires, characterized in that the gas heater is installed coaxially with the supersonic nozzle, while the electric heat insulator of the gas heater is made of internal and external coaxially mounted one another cylinder, moreover, in the inner cylinder is made the central through channel for the passage of the pneumatic pipeline of the powder supply from the dispenser to the supersonic nozzle, and the pneumatic channels are made along its periphery in the form of grooves, at Ohm, the inner and outer cylinders of the gas heater’s thermo-insulator are made of a heat-resistant material with electrothermal insulation coating on the surfaces that limit the pneumatic channels. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электротеплоизоляционное покрытие на поверхностях, ограничивающих пневмоканалы, выполнено микродуговым оксидированием.2. The device according to claim 1, characterized in that the electrothermal insulation coating on the surfaces restricting the pneumatic channels is made by microarc oxidation.
RU2003113941/02A 2003-04-30 2003-04-30 Apparatus for gasodynamic deposition of powder materials RU2247174C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003113941/02A RU2247174C2 (en) 2003-04-30 2003-04-30 Apparatus for gasodynamic deposition of powder materials
CN 200410034941 CN1261228C (en) 2003-04-30 2004-04-28 Pneumatic powder spraying apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003113941/02A RU2247174C2 (en) 2003-04-30 2003-04-30 Apparatus for gasodynamic deposition of powder materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003113941A RU2003113941A (en) 2005-01-10
RU2247174C2 true RU2247174C2 (en) 2005-02-27

Family

ID=34676072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003113941/02A RU2247174C2 (en) 2003-04-30 2003-04-30 Apparatus for gasodynamic deposition of powder materials

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN1261228C (en)
RU (1) RU2247174C2 (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2288970C1 (en) * 2005-05-20 2006-12-10 Общество с ограниченной ответственностью Обнинский центр порошкового напыления (ООО ОЦПН) Device for the gas-dynamic deposition of the coatings and the method for the gas-dynamic deposition of the coatings
CN102527544B (en) * 2012-02-24 2014-07-23 中国科学院金属研究所 Cold spray device and method for preparing metal composite gradient quasicrystal coating
CN103422088B (en) * 2012-05-22 2016-03-30 中国科学院金属研究所 A kind of cold spray apparatus and method preparing 316L stainless steel coating
CN103602976B (en) * 2013-11-28 2016-08-17 中国科学院金属研究所 Visible light-responded TiO is prepared in cold spraying2the method and apparatus of photocatalysis coating
CN103831590A (en) * 2014-02-21 2014-06-04 亚超特工业有限公司 Metal shell and shaping method for metal shell of electronic device
CN105463443B (en) * 2015-12-04 2018-06-12 山东开泰抛丸机械股份有限公司 A kind of marine drilling platform corrosion resistant coating production
CN106111383B (en) * 2016-09-11 2018-09-18 北京林业大学 A kind of thermoplastic powder spraying melt apparatus
CN106111382B (en) * 2016-09-11 2018-09-18 北京林业大学 A kind of operating method of thermoplastic powder spraying melt apparatus
JP6966766B2 (en) 2017-04-04 2021-11-17 プラズマ技研工業株式会社 Cold spray gun and cold spray device equipped with it
CN108188401A (en) * 2018-03-22 2018-06-22 顺德职业技术学院 High-frequency induction heating assists cold spraying deposited metal 3D printing method and apparatus
CN109174488B (en) * 2018-08-08 2020-08-18 西安交通大学 Underwater spraying device
CN108940649B (en) * 2018-08-08 2020-07-28 西安交通大学 Spraying system and method for underwater maintenance
CN113090941B (en) * 2021-04-26 2022-09-20 中国人民解放军海军工程大学 Quick-inflating steel cylinder valve suitable for high-pressure gas cylinder

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003113941A (en) 2005-01-10
CN1261228C (en) 2006-06-28
CN1603008A (en) 2005-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2247174C2 (en) Apparatus for gasodynamic deposition of powder materials
US6502767B2 (en) Advanced cold spray system
RU2744008C1 (en) Improved device for cold gas-dynamic spraying and method of coating on substrate
US7654223B2 (en) Cold spray apparatus having powder preheating device
US6722584B2 (en) Cold spray system nozzle
EP2992123B1 (en) Cold spray material deposition system with gas heater and method of operating such
TW541846B (en) Resistive heaters and uses thereof
US20050257367A1 (en) Method for producing heated components for injection moulding apparatus and heating equipment in general
CN104955582B (en) Apparatus for thermally coating a surface
US20130223823A1 (en) Room heating apparatus and methods
EP0951583A1 (en) Apparatus for gas-dynamic coating
CN106269332B (en) plasma torch
US20160047052A1 (en) Gas dynamic cold spray method and apparatus
CN110153539A (en) A kind of welding method and device using toroidal magnetic field control plasma-arc
CN1833051B (en) Method and device for coating or modifying surfaces
AU2018249142A1 (en) Cold spray gun and cold spray apparatus equipped with the same
US7335341B2 (en) Method for securing ceramic structures and forming electrical connections on the same
RU2593041C2 (en) Method of gas-dynamic sputtering of anticorrosion coating from a corrosion-resistant composition onto the surface of container for transporting and/or storing spent nuclear fuel, made from high-strength iron with globular graphite
Kashirin et al. DYMET technology evolution and application
RU2190695C2 (en) Device for gas-dynamic spraying of powder materials
JPH0860333A (en) Method and equipment for powder thermal spraying
CN2839935Y (en) Gas preheater for bell-jar furnace
RU2257423C2 (en) Portable apparatus for gasodynamic deposition of coatings
CN109695013B (en) Transferred arc supersonic speed plasma silk material spraying device
RU2753844C1 (en) Plasma coating unit

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20091215

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170501