RU2340705C2 - Method and facility for surface marking by gas-dynamic method - Google Patents
Method and facility for surface marking by gas-dynamic method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2340705C2 RU2340705C2 RU2006145405/02A RU2006145405A RU2340705C2 RU 2340705 C2 RU2340705 C2 RU 2340705C2 RU 2006145405/02 A RU2006145405/02 A RU 2006145405/02A RU 2006145405 A RU2006145405 A RU 2006145405A RU 2340705 C2 RU2340705 C2 RU 2340705C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- supersonic nozzle
- ejection chamber
- compressed gas
- channel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Nozzles (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нанесения покрытий из порошковых материалов, в частности внедрения частиц порошкового материала в импульсном режиме в поверхностные слои изделий. Изобретение может быть использовано в различных отраслях промышленности для придания обработанной поверхности специфических физико-химических свойств, а также для нанесения пятен-меток на изделиях с целью их идентификации, в частности развиваемыми DNA-методами.The invention relates to the field of coating of powder materials, in particular the introduction of particles of powder material in a pulsed mode into the surface layers of the products. The invention can be used in various industries to impart specific physical and chemical properties to a treated surface, as well as for applying spot marks on products with the aim of identifying them, in particular, by developed DNA methods.
Сущность DNA (Digital Nano Authentification) описана в международной патентной заявке, опубликованной под номером WO2006119561, и состоит в маркировании с целью аутентикации товаров, изделий или их частей, изготовленных из металла, стекла, пластмассы, керамики, композитных и других твердых материалов микро- или нано-частицами, несущими кодовую информацию, которая может быть считана неразрушающими методами оптического контроля. В качестве одного из возможных способов нанесения меток для маркировки поверхности упоминается газодинамический метод.The essence of DNA (Digital Nano Authentification) is described in the international patent application published under the number WO2006119561, and consists in labeling for authentication of goods, products or parts thereof made of metal, glass, plastic, ceramic, composite and other solid materials, micro- or nano-particles carrying code information that can be read by non-destructive methods of optical control. As one of the possible methods of applying labels for marking the surface, the gas-dynamic method is mentioned.
Известны способы и устройства нанесения порошков различных веществ и их смесей на поверхности изделий различных конфигураций и разнообразных материалов газодинамическим методом, описанные, например, в патентах и патентных заявках RU 2081711, RU 2087207, RU 2089665, RU 2128728, RU 2145644, RU 2154694, RU 2181390, RU 2181788, RU 2235148, RU 2245832, СА 2057448, DE 69016433T, ЕР 0484533, US 5302414, US 6402050, WO 9119016.Known methods and devices for applying powders of various substances and their mixtures on the surface of products of various configurations and various materials by the gas-dynamic method, described, for example, in patents and patent applications RU 2081711, RU 2087207, RU 2089665, RU 2128728, RU 2145644, RU 2154694, RU 2181390, RU 2181788, RU 2235148, RU 2245832, CA 2057448, DE 69016433T, EP 0484533, US 5302414, US 6402050, WO 9119016.
Сущность газодинамического метода напыления порошков заключается в нанесении частиц этих порошков, разогнанных сверхзвуковой газовой струей, на поверхность изделия. В результате соударения частиц порошка, разогнанных сверхзвуковой газовой струей, с поверхностью изделия можно создавать слои, как со сплошным покрытием из напыляемого материала, так и слои с отдельно внедренными в поверхность частицами порошка напыляемого материала.The essence of the gas-dynamic method of spraying powders is to deposit particles of these powders dispersed by a supersonic gas jet on the surface of the product. As a result of the collision of powder particles dispersed by a supersonic gas jet with the surface of the product, it is possible to create layers with a continuous coating of the sprayed material, as well as layers with powder particles of the sprayed material separately embedded in the surface.
Неотъемлемыми частями устройств газодинамического напыления порошков являются сверхзвуковое сопло, источник сжатого газа, питатель порошкового материала и устройство ввода напыляемого порошка в ускоряющую сверхзвуковую газовую струю.The integral parts of gas-dynamic powder spraying devices are a supersonic nozzle, a compressed gas source, a powder material feeder and a device for introducing a sprayed powder into an accelerating supersonic gas jet.
К недостаткам известных способов и устройств газодинамического нанесения порошков, применительно к DNA-методам необходимо отнести следующее.The disadvantages of the known methods and devices for gas-dynamic powder deposition, as applied to DNA methods, include the following.
1. Все они предназначены для нанесения покрытий на поверхность изделий различных размеров и, как правило, обладают большой производительностью, являясь установками, состоящими из нескольких функциональных блоков, из которых практически невозможно создание портативных устройств ранцевого типа с автономным электропитанием и источником сжатого газа.1. All of them are intended for coating the surface of products of various sizes and, as a rule, have high performance, being installations consisting of several functional blocks, of which it is practically impossible to create portable backpack-type devices with autonomous power supply and a source of compressed gas.
2. Невозможность работы в импульсном режиме с малым остаточным импульсом последействия, что приводит к существенным потерям порошкового материала, а также налипанию порошков по всему тракту прохождения порошков от питателя порошкового материала до сверхзвукового сопла, что, в свою очередь, приводит к быстрому выходу из строя устройств для газодинамического напыления, в первую очередь из-за того, что параметры сверхзвукового сопла перестают быть расчетными.2. The impossibility of operation in pulsed mode with a small residual impulse of aftereffect, which leads to significant loss of powder material, as well as the sticking of powders along the entire path of the powders from the powder material feeder to the supersonic nozzle, which, in turn, leads to a quick failure devices for gas-dynamic spraying, primarily due to the fact that the parameters of the supersonic nozzle cease to be calculated.
3. Невозможность работы в импульсном режиме с возможностью регулировки малых порций порошковых материалов в импульсе, наносимых в качестве метки без изменения расчетных параметров сверхзвукового сопла.3. The impossibility of working in a pulsed mode with the ability to adjust small portions of powder materials in a pulse applied as a mark without changing the design parameters of a supersonic nozzle.
Решаемая данным изобретением техническая задача состояла в создании способа и устройства нанесения малых регулируемых порций порошкового материала, для получения покрытия малой, строго ограниченной площади на поверхности любых размеров и материалов, а также покрытий, маскирующих вышеназванные малые порции нанесенного порошкового материала, но не препятствующих распознаванию этих материалов оптическими методами неразрушающего контроля. При этом устройства, реализующие вышеприведенные возможности, могли бы быть портативными, простыми и надежными в эксплуатации, легко перенастраиваемыми при переходе от одного типа порошков на другой и при переходе от одного типа наносимых меток к другому.The technical problem to be solved by this invention was to create a method and apparatus for applying small controlled portions of powder material to obtain a coating of a small, strictly limited area on the surface of any sizes and materials, as well as coatings masking the above-mentioned small portions of the applied powder material, but not interfering with the recognition of these materials by optical methods of non-destructive testing. Moreover, devices that implement the above capabilities could be portable, simple and reliable in operation, easily reconfigurable when switching from one type of powder to another and when moving from one type of applied marks to another.
Сущность способа нанесения меток для маркировки поверхности газодинамическим методом, предлагаемым в качестве изобретения, заключается в разгоне газопорошковой взвеси сверхзвуковой газовой струей в разгонном канале и последующем нанесении порошка газопорошковой взвеси на маркируемую поверхность, при этом сверхзвуковую газовую струю подают в разгонный канал из сверхзвукового сопла, в которое сжатый газ подают от источника газа, газопорошковую взвесь подают в разгонный канал из камеры эжекции в виде вихря через кольцевой зазор, образованный внешней поверхностью сверхзвукового сопла и внутренней поверхностью камеры эжекции в месте ее соединения с корпусом разгонного канала, газопорошковую взвесь подают в камеру эжекции из питателя порошкового материала эжекционным способом.The essence of the method of applying labels for marking the surface with the gas-dynamic method proposed as an invention is to disperse a gas-powder suspension by a supersonic gas jet in the booster channel and then apply the powder of the gas-powder suspension to the marked surface, while the supersonic gas stream is fed into the booster channel from the supersonic nozzle, into which compressed gas is supplied from a gas source, a gas-powder suspension is fed into the acceleration channel from the ejection chamber in the form of a vortex through an annular gap, the image Sowed by the outer surface of the supersonic nozzle and the inner surface of the ejection chamber at its junction with the booster channel body, the gas-powder suspension is fed into the ejection chamber from the powder material feeder by the ejection method.
Кроме того, сжатый газ в сверхзвуковое сопло могут подавать импульсно.In addition, compressed gas can be pulsed into the supersonic nozzle.
Кроме того, газопорошковую взвесь могут подавать в камеру эжекции по касательной к внутренней поверхности камеры эжекции.In addition, the gas-powder suspension can be fed into the ejection chamber tangentially to the inner surface of the ejection chamber.
Кроме того, сжатый газ на выход из разгонного канала могут подавать с температурой в диапазоне от 1 до 300°С.In addition, compressed gas can be supplied to the exit from the booster channel with a temperature in the range from 1 to 300 ° C.
Кроме того, количество газопорошковой взвеси, подаваемое в разгонный канал, могут регулировать длительностью импульса подачи сжатого газа в сверхзвуковое сопло.In addition, the amount of gas-powder suspension supplied to the booster channel can be controlled by the pulse duration of the compressed gas supply to the supersonic nozzle.
Кроме того, количество газопорошковой взвеси, подаваемое в разгонный канал, могут регулировать изменением перепада давления между давлением газа в камере эжекции и давлением газа в питателе порошкового материала.In addition, the amount of gas-powder suspension supplied to the booster channel can be controlled by changing the pressure drop between the gas pressure in the ejection chamber and the gas pressure in the powder material feeder.
Кроме того, в качестве газа, подаваемого в сверхзвуковое сопло, могут использовать инертные газы и/или их смеси.In addition, inert gases and / or mixtures thereof can be used as the gas supplied to the supersonic nozzle.
Кроме того, в качестве газа, подаваемого в сверхзвуковое сопло, могут использовать воздух.In addition, air can be used as the gas supplied to the supersonic nozzle.
Кроме того, в качестве газа, подаваемого в сверхзвуковое сопло, могут использовать перегретый водяной пар.In addition, superheated water vapor may be used as the gas supplied to the supersonic nozzle.
Сущность устройства нанесения меток для маркировки поверхности газодинамическим методом, предлагаемого в качестве изобретения, заключается в том, что устройство включает разгонный канал, камеру эжекции, сверхзвуковое сопло, источник сжатого газа, питатель порошкового материала, при этом разгонный канал и камера эжекции соединены между собой соосно и герметично и в месте этого соединения внутренняя поверхность этого соединения образует кольцевой зазор с внешней поверхностью закритической части сверхзвукового сопла, которое частично расположено внутри камеры эжекции и соединено герметично и соосно с камерой эжекции, вход сверхзвукового сопла соединен с источником сжатого газа с возможностью подачи сжатого газа на вход сверхзвукового сопла, питатель порошкового материала образован разъемными и герметично соединенными корпусом и крышкой, внутри питатель порошкового материала снабжен U-образно изогнутой трубкой с входной и выходной частями, герметично вмонтированными в крышку таким образом, что выходная часть трубки образует герметичное соединение с камерой эжекции, U-образно изогнутая трубка в части, расположенной под крышкой разрезана по U-образному изгибу, а входная часть U-образно изогнутой трубки снабжена отверстием в области, прилегающей к внутренней поверхности крышки.The essence of the device marking for marking the surface of the gas-dynamic method, proposed as an invention, is that the device includes an acceleration channel, an ejection chamber, a supersonic nozzle, a source of compressed gas, a powder material feeder, while the acceleration channel and the ejection chamber are interconnected coaxially and hermetically and in the place of this connection, the inner surface of this connection forms an annular gap with the outer surface of the supercritical part of the supersonic nozzle, which is partially is located inside the ejection chamber and is connected tightly and coaxially with the ejection chamber, the supersonic nozzle inlet is connected to a compressed gas source with the possibility of supplying compressed gas to the supersonic nozzle inlet, the powder material feeder is formed by a detachable and hermetically connected case and cover, inside the powder material feeder is equipped with U- figuratively curved tube with inlet and outlet parts hermetically mounted in the cover so that the outlet part of the tube forms a tight connection with the ejection chamber and, U-shaped curved tube at the portion under the lid is cut along the U-shaped bend, and the input portion of U-shaped curved tube provided with an opening in the region adjacent to the inner surface of the cover.
Кроме того, источник сжатого газа может быть снабжен нагревателем сжатого газа, подаваемого в сверхзвуковое сопло.In addition, the source of compressed gas may be equipped with a heater for the compressed gas supplied to the supersonic nozzle.
Кроме того, источник сжатого газа может быть снабжен устройством импульсной подачи сжатого газа в сверхзвуковое сопло.In addition, the source of compressed gas can be equipped with a device for pulsed supply of compressed gas to a supersonic nozzle.
Кроме того, источник сжатого газа может быть снабжен устройством регулирования давления сжатого газа, подаваемого в сверхзвуковое сопло.In addition, the source of compressed gas may be equipped with a device for controlling the pressure of the compressed gas supplied to the supersonic nozzle.
Кроме того, камера эжекции может быть образована цилиндрической и конической частями, соединенными соосно и герметично.In addition, the ejection chamber can be formed by cylindrical and conical parts connected coaxially and hermetically.
Кроме того, соединение выходной части U-образной изогнутой трубки с камерой эжекции может быть осуществлено по касательной к внутренней поверхности цилиндрической части камеры эжекции.In addition, the connection of the output part of the U-shaped curved tube with the ejection chamber can be carried out tangent to the inner surface of the cylindrical part of the ejection chamber.
Кроме того, входная часть U-образной изогнутой трубки может быть снабжена устройством, регулирующим подачу эжектируемого газа в питатель порошкового материала.In addition, the inlet of the U-shaped bent tube may be equipped with a device that controls the flow of ejected gas into the powder material feeder.
Кроме того, соединение камеры эжекции и сверхзвукового сопла может быть выполнено разъемным.In addition, the connection of the ejection chamber and the supersonic nozzle can be detachable.
Кроме того, отношение внутреннего диаметра среза сверхзвукового сопла к внутреннему диаметру разгонного канала может быть выбрано из интервала от 0,8 до 0,95.In addition, the ratio of the inner diameter of the slice of the supersonic nozzle to the inner diameter of the booster channel can be selected from the interval from 0.8 to 0.95.
Кроме того, отношение внутреннего диаметра разгонного канала к его длине может быть выбрано из интервала от 0,05 до 0,08.In addition, the ratio of the internal diameter of the booster channel to its length can be selected from the interval from 0.05 to 0.08.
Кроме того, разгонный канал, камера эжекции, сверхзвуковое сопло и питатель порошкового материала могут быть выполнены из материалов, не вступающих в химическое взаимодействие со сжатым газом и/или окружающей средой.In addition, the booster channel, the ejection chamber, the supersonic nozzle, and the powder material feeder can be made of materials that do not enter into chemical interaction with compressed gas and / or the environment.
Кроме того, источник сжатого газа дополнительно может быть соединен с устройством, регулирующим подачу эжектируемого газа в питатель порошкового материала.In addition, the source of compressed gas can optionally be connected to a device that regulates the supply of ejected gas to the powder material feeder.
Технический результат, достигаемый применением предлагаемых изобретений, состоит в том, что создан способ и на его основе портативное устройство ранцевого типа для нанесения меток для маркировки поверхности газодинамическим методом с автономным электропитанием и источником сжатого газа, в работе которого в импульсном режиме сведен к минимуму остаточный импульс последействия, что позволило устранить налипание напыляемых порошков в канале сверхзвукового сопла, что, в свою очередь, устранило возможность изменения его параметров в процессе эксплуатации. Кроме того, это позволило сделать устройство чрезвычайно экономичным по отношению к непроизводственным потерям напыляемых порошков. Этот эффект достигнут в основном за счет совместного использования питателя порошкового материала с разрезной U-образной трубкой, эжекционной подачи газопорошковой взвеси в специальную камеру эжекции и разгоне до нужных скоростей порошка газопорошковой взвеси в разгонном канале.The technical result achieved by the application of the proposed inventions consists in the fact that a method was created and on its basis a portable knapsack-type device for applying marks for marking the surface using the gas-dynamic method with autonomous power supply and a source of compressed gas, the operation of which in pulsed mode minimizes the residual impulse aftereffects, which eliminated the buildup of sprayed powders in the channel of the supersonic nozzle, which, in turn, eliminated the possibility of changing its parameters in percent CCE operation. In addition, this made it possible to make the device extremely economical in relation to the non-production losses of sprayed powders. This effect was achieved mainly due to the joint use of the powder material feeder with a split U-shaped tube, the ejection supply of the gas-powder suspension into a special ejection chamber, and acceleration to the desired powder speeds of the gas-powder suspension in the acceleration channel.
Кроме того, в созданном устройстве помимо импульсного регулирования количества наносимого порошка, появилась возможность регулировать количество эжектируемого порошка в камеру эжекции за счет изменения количества эжектируемого газа в питатель порошкового материала, что при заданных параметрах сжатого газа, поступающего в сверхзвуковое сопло, приводит к изменению разности давлений газа в питателе порошкового материала и камере эжекции, что позволяет изменять количество порошкового материала в импульсе, не выходя за пределы расчетных параметров сверхзвукового сопла, что позволяет с одинаково высоким качеством осуществлять напыление различных меток на поверхность изделий, не изменяя сверхзвукового сопла.In addition, in the created device, in addition to pulse control of the amount of applied powder, it became possible to control the amount of ejected powder into the ejection chamber by changing the amount of ejected gas into the powder material feeder, which, given the parameters of the compressed gas entering the supersonic nozzle, leads to a change in the pressure difference gas in the feeder of the powder material and the ejection chamber, which allows you to change the amount of powder material in the pulse, without going beyond the calculated x parameters of the supersonic nozzle, which makes it possible to spray various marks on the product surface with the same high quality without changing the supersonic nozzle.
Кроме того, наличие газовой магистрали, соединения источника сжатого газа с устройством, регулирующим подачу эжектируемого газа в питатель порошкового материала, позволяет эксплуатировать устройство, как в безвоздушном пространстве, так и в помещениях со специальной газовой атмосферой.In addition, the presence of a gas main, a connection of a source of compressed gas with a device that regulates the supply of ejected gas to a powder material feeder, allows the device to be operated both in an airless space and in rooms with a special gas atmosphere.
Кроме того, ввод газопорошковой взвеси в разгонный канал из вихревой камеры эжекции через кольцевой зазор между внешней поверхностью среза сверхзвукового сопла и внутренней поверхностью камеры эжекции в месте ее соединения с разгонным каналом позволяет создать в разгонном канале струю газопорошковой взвеси с равномерной плотностью порошка в поперечном сечении струи, что обеспечило равномерное распределение порошка по поверхности метки.In addition, the introduction of a gas-powder suspension into the acceleration channel from the vortex chamber of the ejection through the annular gap between the outer shear surface of the supersonic nozzle and the inner surface of the ejection chamber at its junction with the acceleration channel makes it possible to create a gas-powder suspension stream with a uniform powder density in the cross section of the jet , which ensured uniform distribution of powder over the surface of the mark.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема устройства, а на фиг.2 - напыляющий узел этого устройства.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the General diagram of the device, and figure 2 is a spray unit of this device.
Устройство нанесения меток для маркировки поверхности газодинамическим методом включает резервуар 1 сжатого газа (например, баллон сжатого газа, ресивер компрессора и т.д.), запорный вентиль 2, понижающий давление газа редуктор 3, манометр 4, электромагнитный клапан 5 нормально закрытый, напыляющий узел 6, питатель порошкового материала 7, регулировочный вентиль 8, фильтр 9, расходный понижающий редуктор 10, реле 11 времени (таймер Т), имеющее два выходных канала электрической цепи.A labeling device for marking the surface with the gas-dynamic method includes a reservoir of compressed gas 1 (for example, a compressed gas cylinder, compressor receiver, etc.), a shut-off valve 2, a gas pressure reducing gear 3, a pressure gauge 4, an electromagnetic valve 5 normally closed, a spraying unit 6, a powder material feeder 7, an adjustment valve 8, a filter 9, a flow reducing gear 10, a time relay 11 (timer T) having two output channels of an electric circuit.
Напыляющий узел 6 состоит из корпуса 12, перфорированной шайбы 13, нагревателя газа 14, сверхзвукового сопла 15, камеры 16 эжекции, разгонного канала 17, питателя 7 порошкового материала, образованного разъемными и герметично соединенными корпусом 18 и крышкой 19, U-образно изогнутой трубки 20 с отверстием 21, кольцевого зазора 22 между внешней поверхностью среза сверхзвукового сопла 15 и внутренней поверхностью камеры эжекции 16.The spraying unit 6 consists of a
При этом U-образно изогнутая трубка 20 в части, расположенной под крышкой, разрезана по U-образному изгибу. Этот разрез делит трубку 20 на входную и выходную части, герметично вмонтированные в крышку 19 питателя. При этом входная часть U-образно изогнутой трубки 20 снабжена отверстием 21 в области, прилегающей к внутренней поверхности крышки.In this case, the U-shaped
Причем камера эжекции 16, разгонный канал 17, U-образно изогнутая трубка 20 и питатель порошкового материала 7 составляют единый сменный узел. Кроме того, разъемное и герметичное соединение корпуса 18 и крышки 19 питателя делают съемным также корпус питателя 18.Moreover, the
Следует отметить, что к элементам, образующим источник сжатого газа в данном варианте реализации устройства, следует отнести резервуар 1 сжатого газа, запорный вентиль 2, понижающий давление газа редуктор 3, манометр 4, электромагнитный клапан 5, перфорированную шайбу 13, нагреватель газа 14 и соединяющие их элементы газовой арматуры.It should be noted that the elements forming the source of compressed gas in this embodiment of the device include a compressed gas reservoir 1, a shut-off valve 2, a gas pressure reducing valve 3, a pressure gauge 4, a solenoid valve 5, a
Способ нанесения меток для маркировки поверхности газодинамическим методом осуществляется следующим образом:The method of applying labels for marking the surface of the gas-dynamic method is as follows:
После подачи на вход сверхзвукового сопла 15 газа с давлением, температурой и расходом, необходимыми для работы сверхзвукового сопла в расчетном режиме, истекаемый из сверхзвукового сопла сверхзвуковой поток газа попадает в разгонный канал 17. При этом в камере эжекции 16, за счет кольцевого зазора 22 создается разряжение, в результате этого разряжения возникает разница давлений в камере эжекции 16 и в питателе порошкового материала 7. Это приводит к тому, что через открытый регулировочный вентиль 8 образуется течение газа по U-образно изогнутой трубке 20. Этот поток газа через разрез в изгибе U-образно изогнутой трубки 20 захватывает порошок, засыпанный в питатель порошкового материала, и эжектирует его в камеру эжекции 16. В камере эжекции 16 образуется вихрь газопорошковой взвеси, которая через кольцевой зазор поступает в разгонный канал 17, где подхватывается сверхзвуковым газовым потоком, истекаемым из сверхзвукового сопла 15, разгоняется в разгонном канале 17 и далее разогнанные до необходимой скорости частицы порошка наносятся в нужную точку на маркируемой поверхности.After gas is supplied to the inlet of the
Рассмотрим работу устройства нанесения меток для маркировки поверхности газодинамическим методом в импульсном режиме с подогревом рабочего газа (например, воздуха).Consider the operation of a labeling device for marking a surface by the gas-dynamic method in a pulsed mode with heating of a working gas (for example, air).
Открываем разъемную крышку 19, герметично соединенную с корпусом 18 питателя и входной и выходной частями U-образного всасывающего патрубка 20. Засыпаем в корпус 18 питателя необходимое количество порошкового материала для нанесения меток на изделие. Подключаем устройство к резервуару 1 сжатого газа и электрической энергии. Открываем запорный вентиль 2, сжатый газ поступает на понижающий давление газа редуктор 3. Пониженный до рабочего давления, регистрируемого манометром 4, газ подается на электромагнитный клапан 5, нормально закрытый. Нажимаем кнопку К, срабатывает реле 11 времени (таймер Т), подающее электрический сигнал по первому каналу 1К на подачу электрической энергии к нагревателю газа 14. Через заданное таймером Т время, соответствующее времени выхода на тепловой режим, таймер Т подает электрический сигнал по второму каналу 2К на открытие электромагнитного клапана 5, нормально закрытого, и газ при заданном давлении поступает во внутреннюю полость корпуса 12, проходит через отверстия перфорированной шайбы 13, при своем течении вдоль нагревателя газа 14 нагревается до температуры, необходимой для внедрения частиц порошкового материала, ускоряется до сверхзвуковой скорости в сверхзвуковом сопле 15, движется по ускоряющему частицы разгонному каналу 17, натекая на обрабатываемую поверхность изделия. При истечении газа из сверхзвукового сопла 15 в ускоряющий частицы разгонный канал 17 в камере 16 эжекции создается разрежение до - 0,8 атм. При открытом регулировочном вентиле 8, атмосферный воздух эжектируется через фильтр 9, U-образно изогнутую трубку 20, и в ее нижней разрезной части подхватывает частицы порошкового материала, образуя газопорошковую взвесь и транспортирует ее в камеру 16 эжекции по тангенциальному каналу, образованному верхней выходной частью U-образно изогнутой трубки 20, т.е. по касательной к внутренней поверхности камеры эжекции.Open the
При своем течении по U-образно изогнутой трубке 20 газ посредством отверстия 21 выравнивает давление над поверхностью засыпанного в питатель 7 порошка с давлением всасываемого газа. Вращающаяся газопорошковая взвесь в камере 16 эжекции через кольцевой зазор 22, образованный внутренней сужающейся частью камеры 16 эжекции и стенками ускоряющего частицы разгонного канала 17, поступает в ускоряющий частицы разгонный канал 17, смешивается, подогревается и ускоряется сверхзвуковым потоком газа до температуры и скорости, необходимой для нанесения метки из частиц порошкового материала на поверхность изделия. Количество поступающей газопорошковой взвеси из питателя зависит не только от длительности электрического импульса задаваемого реле времени 11 (таймер Т) электромагнитному клапану 5, нормально закрытому (таймер Т в данном случае является порционным дозатором порошкового материала), но и тонкой корректировки всасываемой порции порошкового материала за один импульс, для чего предусмотрен регулировочный вентиль 8, уменьшающий количество всасываемого из атмосферы воздуха. При уменьшении количества всасываемого воздуха захватывается и транспортируется меньшее количество газопорошковой взвеси, что приводит к уменьшению порции порошкового материала за то же самое время, задаваемое таймером Т. По истечении заданного времени, таймер Т подает сигнал на отключение подачи электрической энергии тепловыделяющему элементу 14 и закрытию электромагнитного клапана 5, нормально закрытого. Это позволяет наносить метки со строго дозированным количеством порошкового материала. Размер и конфигурация метки зависят от площади и конфигурации среза проходного сечения, ускоряющего частицы разгонного канала 17, а толщина метки - от времени открытого состояния электромагнитного клапана 5, нормально закрытого.During its flow through the U-shaped
Этот процесс необходим для нанесения выпуклых меток в виде пятна на поверхности изделий, выполненных из различных материалов. В качестве материалов для нанесения меток используют гранулированные порошковые металлы и их механические смеси, металлы в смесях с оксидами, нитридами, боридами и минеральными красителями. В качестве материалов изделий, на поверхность которых наносятся метки, используют металлы и их сплавы, керамику, стекло, пластмассы, органические соединения, строительные, композитные материалы и другие твердые материалы.This process is necessary for applying convex marks in the form of spots on the surface of products made of various materials. Granular powder metals and their mechanical mixtures, metals in mixtures with oxides, nitrides, borides and mineral dyes are used as materials for marking. Metals and their alloys, ceramics, glass, plastics, organic compounds, building materials, composite materials, and other solid materials are used as materials of products on whose surface labels are applied.
Рассмотрим работу устройства в импульсном режиме без подогрева рабочего газа (например, воздуха).Consider the operation of the device in a pulsed mode without heating the working gas (for example, air).
Подключение устройства к энергоносителям и вывод на режим по давлению рабочего газа описан ранее.The connection of the device to energy carriers and the conclusion to the mode by the working gas pressure are described earlier.
Отключаем на таймере Т подачу электрического сигнала по первому каналу 1К на включение тепловыделяющего элемента 14. Задаем таймером Т по второму каналу 2К время открытого состояния электромагнитного клапана 5, нормально закрытого. Замыкаем контакты нажатием на кнопку К, срабатывает реле времени 11 (таймер Т), подающее электрический сигнал на открытие электромагнитного клапана 5, нормально закрытого. Сжатый газ под давлением подается в напыляющий узел 6, частицы разгоняются до необходимой для процесса внедрения скорости в ускоряющем частицы разгонном канале 17, производится внедрение порошкового материала в поверхность изделия.We turn off on the timer T the electrical signal through the first channel 1K to turn on the
Эжектируемая порция порошкового материала определяется временем открытого состояния электромагнитного клапана 5, нормально закрытого, и регулировочным вентилем 8. По истечении времени, заданного таймером Т, электромагнитный клапан 5, нормально закрытый, закрывается, процесс нанесения метки частицами порошкового материала завершился.The ejected portion of the powder material is determined by the open time of the electromagnetic valve 5, normally closed, and the control valve 8. After the time set by the timer T, the electromagnetic valve 5, normally closed, closes, the process of labeling with particles of the powder material is completed.
Этот процесс необходим в случаях нанесения пятен меток в один слой на поверхности изделий, выполненных из нетермостойких материалов или внедрения частиц, твердость которых существенно выше твердости материала изделия. В качестве материалов для нанесения меток в один слой используются порошковые оксиды, нитриды, бориды, металлы и их сплавы повышенной твердости.This process is necessary in cases of applying spot marks in one layer on the surface of products made of non-heat-resistant materials or the introduction of particles whose hardness is significantly higher than the hardness of the product material. Powder oxides, nitrides, borides, metals and their alloys of increased hardness are used as materials for applying labels in one layer.
Рассмотрим работу устройства в варианте, предназначенном для эксплуатации устройства, как в безвоздушном пространстве, так и в помещениях со специальной газовой атмосферой. Для конкретности рассмотрим вариант работы в импульсном режиме с подогревом рабочего газа, в качестве рабочего газа используем азот.Consider the operation of the device in the version intended for the operation of the device, both in airless space and in rooms with a special gas atmosphere. For concreteness, we consider the option of working in a pulsed mode with heating of the working gas; we use nitrogen as the working gas.
Подключаем устройство к источнику сжатого азота и электрической энергии. Подключаем за электромагнитным клапаном 5, нормально закрытым, дополнительную пневматическую магистраль с расходным понижающим редуктором 10. Задаем расходным понижающим редуктором 10 параметры для эжектирования необходимой порции газопорошковой взвеси в камеру 16 эжекции. При нажатии кнопки К, помимо процесса, описанного ранее, сжатый газ (азот) по дополнительной пневматической магистрали через расходный понижающий редуктор 10, фильтр 9 и регулировочный вентиль 8 поступает в питатель порошкового материала 7 по U-образно изогнутой трубке 20. Дальнейший процесс описан в вышерассмотренных вариантах.We connect the device to a source of compressed nitrogen and electrical energy. We connect behind the solenoid valve 5, normally closed, an additional pneumatic line with a flow reducing gear 10. We set the flow reducing gear 10 parameters for ejecting the necessary portion of the gas-powder suspension into the
Способ и устройство, его реализующее, позволяют создать автономный ранцевый вариант установки. В этом случае в качестве энергоносителей возможно использовать, например, баллон сжатого не горючего газа (воздух, азот и т.д.) и аккумуляторную батарею с напряжением 12-24 В либо любой другой автономный источник электрического питания.The method and device that implements it allows you to create a stand-alone backpack version of the installation. In this case, it is possible to use, for example, a cylinder of compressed non-combustible gas (air, nitrogen, etc.) and a battery with a voltage of 12-24 V or any other autonomous source of electrical power.
Примеры реализации изобретения.Examples of the invention.
1. Нанесение метки с подогревом сжатого воздуха на изделия из стекла.1. Labeling with heating of compressed air on glass products.
Засыпаем в питатель порошкового материала 7 механическую смесь порошков, например, алюминия 90% гранулометрического состава 20-60 мкм и диоксид кремния 10% гранулометрического состава 1-20 мкм. Подключаем устройство к энергоносителям. Задаем на реле 11 времени (таймер Т) по первому каналу 1К, коммутированному с тепловыделяющим элементом 14, время 5 с, по второму каналу 2К, коммутированному с электромагнитным клапаном 5, нормально закрытым, время 0,2 с. Располагаем срез ускоряющего частицы разгонного канала 17 на расстоянии 15-20 мм от выбранной области для формирования пятна-метки на поверхности изделия, выполненного из стекла. Нажимаем кнопку К, срабатывает таймер Т. Время выхода на тепловой режим и поддержание его в заданном температурном интервале зависит от применяемого тепловыделяющего элемента и колеблется в пределах нескольких секунд, при использовании нагревателя мощностью 1,5 кВт время составит 5 с, время нанесения метки составит 0,2 с, после чего таймер Т отключается, процесс прекращается. Толщина пятна-метки из приготовленной смеси составит около 100 мкм, количество израсходованного порошкового материала с учетом потерь составит около 0,01 г при диметре пятна около 5 мм. Для изменения толщины пятна-метки необходимо изменить время открытого состояния электромагнитного клапана 5, задаваемого таймером Т, или изменить расход эжектируемой газопорошковой взвеси регулировочным вентилем 8.Pour into the powder material feeder 7 a mechanical mixture of powders, for example, aluminum of 90% particle size distribution of 20-60 μm and silicon dioxide 10% of particle size distribution of 1-20 μm. We connect the device to energy. We set the time on timer 11 (timer T) through the first channel 1K, switched with the
2. Импульсное внедрение частиц в один слой без подогрева рабочего газа на изделие из металла.2. Pulse introduction of particles into one layer without heating the working gas onto a metal product.
Засыпаем в питатель 7, например, диоксид кремния гранулометрического состава 10-30 мкм. Подключаем устройство к энергоносителям. Задаем на таймере Т по второму каналу 2К время 0,2 с открытого состояния электромагнитного клапана 5, нормально закрытого. Располагаем срез ускоряющего частицы разгонного канала 17 на выбранную область для внедрения частиц на расстоянии 15-20 мм от поверхности изделия, выполненного из металла (например, сталь), и нажимаем на кнопку К. Электромагнитный клапан 5, нормально закрытый, открывается, сжатый газ поступает в напыляющий узел 6, по U-образно изогнутой трубке 20 всасывает газопорошковую взвесь, ускоряет ее в ускоряющем частицы разгонном канале 17 и внедряет их в поверхность обрабатываемого изделия в один слой. Весь процесс протекает за 0,2 с. Количество внедренного порошкового материала с учетом потерь составит 0,008 г при диаметре пятна около 5 мм. Подогрев рабочего газа не производится.Pour into the feeder 7, for example, silicon dioxide with a particle size distribution of 10-30 microns. We connect the device to energy. We set the timer T on the second channel 2K time 0.2 s open state of the electromagnetic valve 5, normally closed. We place the slice of the accelerating particle of the accelerating
3. Нанесение меток с подогревом рабочего газа азота на изделия из титана.3. Labeling with heating of the working nitrogen gas on titanium products.
Засыпаем в питатель 7, например, механическую смесь порошков алюминия 70% гранулометрического состава 20-60 мкм, диоксида кремния 10% гранулометрического состава 1-20 мкм и красителя 20% (охра) гранулометрического состава 1-20 мкм. Соединяем дополнительной магистралью выход электромагнитного клапана 5 со входом регулировочного вентиля 8 через расходный понижающий редуктор 10 и фильтр 9. Подключаем устройство к энергоносителям, задаем на исполнительных механизмах (понижающих редукторах 3 и 10, реле времени 11) необходимые параметры для нанесения метки на поверхность изделия, выполненного из титана. Располагаем срез разгонного канала 17 на расстоянии 15-20 мм от поверхности изделия и нажимаем кнопку К, срабатывает реле времени 11 (таймер Т). В течение 6 с тепловыделяющий элемент 14 выходит на тепловой режим, затем срабатывает электромагнитный клапан 5, нормально закрытый, сжатый газ азот поступает в напыляющий узел 6, нагревается в нем до необходимой температуры и натекает на поверхность изделия из разгонного канала 17. При срабатывании электромагнитного клапана 5, упомянутый ранее сжатый газ азот по дополнительной пневматической магистрали также поступает на понижающий редуктор 10, настроенный на эжектирование азота в питатель порошкового материала 7 и подачу газопорошковой взвеси в разгонный канал 17. Дальнейший процесс нанесения метки описан ранее. Количество нанесенного порошкового материала с учетом потерь составит 0,012 г при толщине метки около 100 мкм и диаметре пятна около 5 мм.Pour into a feeder 7, for example, a mechanical mixture of aluminum powders of 70% particle size distribution of 20-60 μm, silicon dioxide 10% of particle size distribution of 1-20 μm and dye 20% (ocher) of particle size distribution of 1-20 μm. We connect the output of the solenoid valve 5 to the input of the control valve 8 through an additional reducing gear 10 and filter 9 by an additional line. We connect the device to energy carriers, set the necessary parameters for actuating labels on the product’s surface (reduction gears 3 and 10, time relay 11), made of titanium. We place the slice of the
4. Нанесение меток с подогревом сжатого воздуха на поверхность изделия из бетона.4. Marking with heating of compressed air on the surface of a concrete product.
Засыпаем в питатель 7 механическую смесь порошков, например, меди 20% гранулометрического состава 10-30 мкм, алюминия 70% гранулометрического состава 20-60 мкм, диоксида кремния 10% гранулометрического состава 1-20 мкм. Подключаем устройство к энергоносителям. Дальнейший процесс аналогичен процессу нанесения меток на стекло (пример 1). Количество нанесенного порошкового материала с учетом потерь составит 0,015 г при толщине пятна метки около 100 мкм и диаметре около 5 мм.Pour into the feeder 7 a mechanical mixture of powders, for example,
Claims (21)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006145405/02A RU2340705C2 (en) | 2006-12-21 | 2006-12-21 | Method and facility for surface marking by gas-dynamic method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006145405/02A RU2340705C2 (en) | 2006-12-21 | 2006-12-21 | Method and facility for surface marking by gas-dynamic method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006145405A RU2006145405A (en) | 2008-06-27 |
| RU2340705C2 true RU2340705C2 (en) | 2008-12-10 |
Family
ID=39679633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006145405/02A RU2340705C2 (en) | 2006-12-21 | 2006-12-21 | Method and facility for surface marking by gas-dynamic method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2340705C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD4135C1 (en) * | 2010-01-19 | 2012-05-31 | Vladimir Şchiliov | Method for applying identification tags on objects |
| MD522Z (en) * | 2011-12-14 | 2013-01-31 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Method for application of identification tag on solid material objects |
| RU2479673C1 (en) * | 2011-09-05 | 2013-04-20 | Александр Григорьевич Григорьянц | Impulse electrogasdynamic formation method of identification marks on surface of solid material |
| RU2656622C2 (en) * | 2016-05-13 | 2018-06-06 | Владимир Дмитриевич Шкилев | Method of an identification label creating |
| WO2018190787A1 (en) * | 2017-04-10 | 2018-10-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Reducing stresses in metal layers |
-
2006
- 2006-12-21 RU RU2006145405/02A patent/RU2340705C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD4135C1 (en) * | 2010-01-19 | 2012-05-31 | Vladimir Şchiliov | Method for applying identification tags on objects |
| RU2479673C1 (en) * | 2011-09-05 | 2013-04-20 | Александр Григорьевич Григорьянц | Impulse electrogasdynamic formation method of identification marks on surface of solid material |
| MD522Z (en) * | 2011-12-14 | 2013-01-31 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Method for application of identification tag on solid material objects |
| RU2656622C2 (en) * | 2016-05-13 | 2018-06-06 | Владимир Дмитриевич Шкилев | Method of an identification label creating |
| WO2018190787A1 (en) * | 2017-04-10 | 2018-10-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Reducing stresses in metal layers |
| US11465205B2 (en) | 2017-04-10 | 2022-10-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Reducing stresses in metal layers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006145405A (en) | 2008-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2340705C2 (en) | Method and facility for surface marking by gas-dynamic method | |
| US7717001B2 (en) | Apparatus for and method of sampling and collecting powders flowing in a gas stream | |
| US5419491A (en) | Two component fluid spray gun and method | |
| RU2213805C2 (en) | Method of application of coats made from powder materials and device for realization of this method | |
| KR101478985B1 (en) | Method and apparatus for making coatings using electrostatic spray | |
| RU2001128459A (en) | The method of coating of powder materials and a device for its implementation | |
| JP2002355584A5 (en) | ||
| CN103249862A (en) | Pressure based liquid feed system for suspension plasma spray coatings | |
| CA2257141A1 (en) | Sample delivery module for particle acceleration apparatus | |
| RU2145644C1 (en) | Method and device for producing coat from powder materials | |
| WO2002068107A8 (en) | Apparatus and method for micron and submicron particle formation | |
| WO2008031185A1 (en) | Nozzle assembly for cold gas dynamic spray system | |
| JPH02229566A (en) | Module type can coating apparatus | |
| KR20150074623A (en) | Apparatus and method of transferring, focusing and purging of powder for direct printing at low temperature | |
| JPH0924329A (en) | Powder material feeder | |
| US6786579B2 (en) | Device for dispensing particulate matter and system using the same | |
| WO2018010584A1 (en) | System for preparing powder by means of gas phase and liquid phase | |
| EP0137765B1 (en) | Spraying gun | |
| US11453017B2 (en) | Liquid slurry spraying system | |
| ATE290160T1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR ATOMIZING LIQUIDS USING GAS STREAMS | |
| CA2466245A1 (en) | A spray apparatus for coating materials, in particular coating powders | |
| US20090317544A1 (en) | Method and Device for Gasodynamically Marking a Surface with a Mark | |
| EP1925693A2 (en) | Cold gas spraying method and apparatus therefor | |
| CN115337831B (en) | Pneumatic powder surface modification system and application thereof in preparation of bonded magnet | |
| SU1553212A1 (en) | Method and apparatus for cleaning surfaces |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100215 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101222 |