RU2506341C1 - Method for gas-dynamic detonating speedup of powders and device for its implementation - Google Patents
Method for gas-dynamic detonating speedup of powders and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2506341C1 RU2506341C1 RU2012129061/02A RU2012129061A RU2506341C1 RU 2506341 C1 RU2506341 C1 RU 2506341C1 RU 2012129061/02 A RU2012129061/02 A RU 2012129061/02A RU 2012129061 A RU2012129061 A RU 2012129061A RU 2506341 C1 RU2506341 C1 RU 2506341C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- detonation
- chamber
- combustion
- chambers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к способам газодинамического детонационного ускорения порошков и к устройствам для его осуществления в промышленности.The present invention relates to methods for gas-dynamic detonation acceleration of powders and to devices for its implementation in industry.
Уровень техникиState of the art
Известен способ детонационного ускорения порошков для напыления покрытий [1] (патент США №2714563). По этому способу инициирование детонационного сгорания осуществляется автомобильной свечой зажигания. В указанном способе управление температурой и скоростью продуктов сгорания осуществляется применением инертных газов разбавителей, например азота. После каждого цикла ускорения порошков осуществляется продувка камеры сгорания инертным газом. Затем осуществляется следующий цикл - заполнение камеры сгорания и инициирование детонации. Частота повторения импульсов от 4 до 8 раз в секунду. Скорость детонационной волны 1860…3093 м/с, а скорость продуктов сгорания до 1400 м/с. Температура продуктов сгорания достигает значений 4000 K. В качестве горючего газа используют ацетилен.A known method of detonation acceleration of powders for spraying coatings [1] (US patent No. 2714563). According to this method, the initiation of detonation combustion is carried out by an automobile spark plug. In this method, the temperature and velocity of the combustion products are controlled by the use of inert diluent gases, for example nitrogen. After each acceleration cycle of the powders, the combustion chamber is purged with an inert gas. Then the next cycle is carried out - filling the combustion chamber and initiating detonation. The pulse repetition rate is from 4 to 8 times per second. The velocity of the detonation wave is 1860 ... 3093 m / s, and the velocity of the combustion products is up to 1400 m / s. The temperature of the combustion products reaches values of 4000 K. Acetylene is used as the combustible gas.
К недостаткам этого способа относится то, что он не может выполняться с большей частотой из-за инерционности электромеханических систем подачи газов и порошков. Использование ацетилена ограничивает возможности устройства, когда инициирование детонации осуществляется с высокой частотой, так как усложняет конструкцию системы подачи газов в устройства для ускорения порошков и ограничивает показатели производительности нанесения покрытий. К недостаткам этого способа относиться то, что в нем осуществляется стационарный режим детонации, а передача энергии напыляемому порошку осуществляется с низкой эффективностью от одного импульса продуктов детонационного сгорания, что недостаточно для обеспечения высоких скоростей порошка.The disadvantages of this method include the fact that it cannot be performed with a higher frequency due to the inertia of the electromechanical systems for supplying gases and powders. The use of acetylene limits the capabilities of the device when the initiation of detonation is carried out with a high frequency, as it complicates the design of the system for supplying gases to devices for accelerating powders and limits the performance of coatings. The disadvantages of this method include the fact that it carries out a stationary detonation mode, and the energy transfer to the sprayed powder is carried out with low efficiency from a single pulse of detonation combustion products, which is insufficient to ensure high speeds of the powder.
Известен способ ускорения порошков для детонационного напыления покрытий и устройство для его осуществления [2] (Гавриленко Т.П., Николаев Ю.А., Ульяницкий В.Ю. Использование пересжатой детонации для нанесения покрытий. Физика горения и взрыва, 2010, т.46, №3), который включает такой признак как формирование пересжатой детонационной волны, что позволяет повысить плотность, температуру, давление, скорость продуктов сгорания и скорость порошка. К недостаткам этого способа относится низкий коэффициент использования энергии продуктов сгорания, так как зона пересжатой детонации существует на участках ствола длиной не более трех калибров ствола, а затем быстро затухает. Продукты сгорания совершают работу по разгону порошка на коротком участке ствола устройства. Способ обеспечивает формирование мощных импульсов продуктов сгорания, которые в «жестком» режиме разгоняют и разогревают порошок, что приводит к дроблению и перегреву порошка и снижению качества покрытий. В устройствах, использующих данный способ разгона порошка, сложно реализовать режим с высокой частотой следования импульсов пересжатой детонации. Рабочая частота установки «Обь» при использовании данного способа разгона порошка - 6 Гц.A known method of accelerating powders for detonation spraying of coatings and a device for its implementation [2] (Gavrilenko TP, Nikolaev Yu.A., Ulyanitsky V.Yu. Use of overcompressed detonation for coating. Physics of Combustion and Explosion, 2010, vol. 46, No. 3), which includes such a feature as the formation of a squeezed detonation wave, which allows to increase the density, temperature, pressure, speed of the combustion products and the speed of the powder. The disadvantages of this method include the low coefficient of energy use of the combustion products, since the zone of overloaded detonation exists in sections of the barrel with a length of not more than three calibers of the barrel, and then quickly fades. The combustion products perform the work of dispersing the powder in a short section of the barrel of the device. The method provides the formation of powerful pulses of combustion products, which in the "hard" mode accelerate and heat the powder, which leads to crushing and overheating of the powder and lower quality coatings. In devices using this method of accelerating the powder, it is difficult to implement a mode with a high repetition rate of pulses of overdriven detonation. The operating frequency of the Ob installation when using this method of dispersing powder is 6 Hz.
Известно устройство для газодинамического ускорения порошков для детонационного напыления покрытий [1] (патент США №2714563), содержащее камеру сгорания (пушку), клапанную систему управления газами, систему импульсной подачи порошкового материала и свечу зажигания. Это устройство работает с частотой до 8 раз в секунду, в качестве компонентов горючей смеси используется кислород, ацетилен и азот. Детонация горючей газовой смеси осуществляется при атмосферном давлении.A device for gas-dynamic acceleration of powders for detonation spraying of coatings [1] (US patent No. 2714563), containing a combustion chamber (gun), valve gas control system, a pulsed powder material supply system and a spark plug. This device operates at a frequency of up to 8 times per second; oxygen, acetylene and nitrogen are used as components of the combustible mixture. The detonation of a combustible gas mixture is carried out at atmospheric pressure.
В данном устройстве имеет место большие потери энергии на нагрев стенок камеры сгорания, неполное сгорание и подмешивание инертного газа. Данное известное устройство не обеспечивает точной локализации газопорошковой смеси в камере сгорания и синхронизации между ее подачей и инициированием детонации. Производительность устройства ограничена энергоемкостью камеры сгорания и частотой ее срабатывания. В качестве горючего газа используют ацетилен, который не позволяет увеличивать частоту инициирования детонации и исключает возможность сжимать горючие смеси.In this device, there is a large loss of energy for heating the walls of the combustion chamber, incomplete combustion and mixing of inert gas. This known device does not provide accurate localization of the gas-powder mixture in the combustion chamber and synchronization between its supply and the initiation of detonation. The performance of the device is limited by the energy intensity of the combustion chamber and the frequency of its operation. Acetylene is used as a combustible gas, which does not allow increasing the frequency of detonation initiation and excludes the possibility of compressing combustible mixtures.
Наиболее близким к изобретению является устройство для нанесения покрытий [3](Patent US: US 2002/0130201 A1), [4] (Патент РФ: RU 2236910 C2), которое содержит цилиндрический ствол, дозаторы порошкового материала, систему зажигания и кольцевую камеру с жиклерами для раздельной подачи окислителя, горючего газа и инертного газа. Чтобы обеспечить работу устройства на высоких частотах с большими объемами газов, приходящимися на один импульс, в конструкции предусмотрено осуществление подачи газов в одну камеру сгорания в нескольких точках, пространственно распределенных по одной камере сгорания. Эта конструкция детонационной установки обеспечивает устойчивую генерацию продуктов сгорания с частотой до 30 Гц. Однако данная конструкция не решает проблемы охлаждения свечи зажигания при высокой частоте, так как инициирование детонации осуществляется непосредственно в основной камере сгорания. Установка свечи зажигания в камере сгорания, где высокая плотность энергии, ограничивает частоту инициирование детонации. Использование одной камеры сгорания ограничивает возможности устройства для разгона порошка до высоких скоростей, так как разгон осуществляется одним импульсом продуктов сгорания на один процесс инициирования детонации.Closest to the invention is a coating device [3] (Patent US: US 2002/0130201 A1), [4] (RF Patent: RU 2236910 C2), which contains a cylindrical barrel, powder material dispensers, an ignition system and an annular chamber with jets for separate supply of oxidizing agent, combustible gas and inert gas. In order to ensure the operation of the device at high frequencies with large volumes of gases per pulse, the design provides for the supply of gases to one combustion chamber at several points spatially distributed over one combustion chamber. This design of the detonation installation provides stable generation of combustion products with a frequency of up to 30 Hz. However, this design does not solve the problem of cooling the spark plug at a high frequency, since the initiation of detonation is carried out directly in the main combustion chamber. Installing a spark plug in a combustion chamber, where a high energy density, limits the frequency of initiation of detonation. The use of a single combustion chamber limits the capabilities of the device for accelerating the powder to high speeds, since acceleration is carried out by a single pulse of combustion products per one process of initiation of detonation.
Одним из существенных недостатков известных способов и устройств является форма выходной части ствола. В процессе напыления покрытий перед газопорошковой струей из ствола выходят ударные волны. Они идут от обреза ствола (камеры сгорания), впереди напыляемого порошка, и отражаются от поверхности изделия. Отраженная ударная волна при встрече с газопорошковой струей снижает ее кинетическую энергию. Это отрицательно влияет на качество покрытия и производительность. Вследствие этого, в технологии детонационного напыления покрытий используют дистанцию 150…200 мм. Применение таких дистанций для напыления позволяет уменьшить энергию взаимодействия порошка и отраженной волны, но при этом теряется и энергия напыляемого порошка.One of the significant disadvantages of the known methods and devices is the shape of the output of the barrel. In the process of spraying coatings in front of a gas-powder jet, shock waves exit the barrel. They come from the edge of the barrel (combustion chamber), in front of the sprayed powder, and are reflected from the surface of the product. A reflected shock wave upon meeting with a gas-powder jet reduces its kinetic energy. This adversely affects coating quality and performance. As a result, a distance of 150 ... 200 mm is used in the technology of detonation spraying of coatings. The use of such distances for spraying can reduce the energy of interaction between the powder and the reflected wave, but the energy of the sprayed powder is also lost.
Устранение выше приведенных недостатков позволит, даже при использовании горючей газовой смеси на основе метана и(или) пропан-бутана, существенно повысить скорость порошка и, соответственно, качество покрытия и производительность технологии. Кроме того, можно упростить конструкции установок и повысить их работоспособность, а также повысить точность дозирования порошков и обеспечить стабильность качественных характеристик покрытия.Elimination of the above disadvantages will allow, even when using a combustible gas mixture based on methane and (or) propane-butane, to significantly increase the speed of the powder and, accordingly, the quality of the coating and the performance of the technology. In addition, it is possible to simplify the design of plants and increase their performance, as well as improve the accuracy of dosing of powders and ensure the stability of the qualitative characteristics of the coating.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Поставленная задача решается тем, что способ газодинамического детонационного ускорения порошков для детонационного напыления покрытий включает в себя следующие известные по прототипу отличительные признаки: заполнение камеры сгорания компонентами горючей газовой смеси и ускоряемым порошком, инициирование детонационного режима сгорания в камере и ускорение порошка, использование разных видов горючего газа, осуществление подачи и смешивания компонентов горючей смеси в нескольких точках камеры сгорания.The problem is solved in that the method of gas-dynamic detonation acceleration of powders for detonation spraying of coatings includes the following distinguishing features known by the prototype: filling the combustion chamber with components of the combustible gas mixture and accelerated powder, initiating the detonation regime of combustion in the chamber and accelerating the powder, using different types of fuel gas, the implementation of the supply and mixing of the components of the combustible mixture at several points of the combustion chamber.
Целью изобретения является повышение скорости порошков и, соответственно, производительности и качественных характеристик покрытия, расширение технологических возможностей устройства. Достигается это тем, что в способ газодинамического ускорения порошков для детонационного напыления покрытий включены также и неизвестные существенные признаки. Это осуществление одновременной подачи и смешивание компонентов горючей смеси в двух и более камерах сгорания, причем инициирование детонации осуществляют последовательно. В форкамере инициирование осуществляется устройством для зажигания. В основной камере сгорания инициирование детонации осуществляется потоком продуктов детонации, истекающих из форкамеры. В кольцевых камерах инициирование детонации осуществляется ударными или детонационными волнами, следующими от места схождения этих камер с основной камерой. Ввод порошка осуществляют в цилиндрическую камеру (ствол) за местом схождения последней кольцевой камеры с основной камерой сгорания. Ускорение и нагрев порошка осуществляют в стволе ударными волнами и продуктами сгорания, последовательно следующими из основной и дополнительных боковых камер сгорания.The aim of the invention is to increase the speed of the powders and, accordingly, the performance and quality characteristics of the coating, expanding the technological capabilities of the device. This is achieved by the fact that unknown significant features are also included in the method of gas-dynamic acceleration of powders for detonation spraying of coatings. This is the implementation of the simultaneous supply and mixing of the components of the combustible mixture in two or more combustion chambers, and the initiation of detonation is carried out sequentially. In the prechamber, initiation is carried out by the ignition device. In the main combustion chamber, the initiation of detonation is carried out by the flow of detonation products flowing out of the prechamber. In annular chambers, the initiation of detonation is carried out by shock or detonation waves following from the point of convergence of these chambers with the main chamber. The input powder is carried out in a cylindrical chamber (barrel) behind the convergence of the last annular chamber with the main combustion chamber. The acceleration and heating of the powder is carried out in the barrel by shock waves and combustion products, sequentially following from the main and additional side combustion chambers.
В результате, напыление покрытий осуществляется порошком, который нагревается и ускоряется многократно ударными волнами и импульсами продуктов сгорания из основной и дополнительных боковых камер сгорания, где реализуется режим детонационного сгорания. Для исключения влияния ударных волн и продуктов сгорания на качество покрытия, по способу осуществляется их отклонение от пути следования порошка, путем создания газодинамического разряжения на конечной части сопла.As a result, the coating is sprayed with a powder that is heated and accelerated many times by shock waves and pulses of combustion products from the main and additional side combustion chambers, where the detonation combustion mode is implemented. To exclude the effect of shock waves and combustion products on the quality of the coating, the method deviates them from the path of the powder by creating a gas-dynamic vacuum on the final part of the nozzle.
Полное использование энергии компонентов горючей смеси обеспечивается также тем, что при осуществлении способа их смешивание осуществляют при одновременном возбуждение акустическими колебаниями, генерируемыми в струях окислителя, имеющих тангенциальное направление к оси камер. Формирование зон повышенного давления в угловых отражателях боковых камер препятствует образованию участков с недогоранием газовой смеси. Это обеспечивает полное сгорание, высокое качество и равномерность горючей газовой смеси, а в конечном итоге, полное ее сгорание.The full use of the energy of the components of the combustible mixture is also ensured by the fact that during the implementation of the method their mixing is carried out while excitation by acoustic vibrations generated in the jets of the oxidizer having a tangential direction to the axis of the chambers. The formation of high pressure zones in the corner reflectors of the side chambers prevents the formation of areas with incomplete combustion of the gas mixture. This ensures complete combustion, high quality and uniformity of the combustible gas mixture, and ultimately, its complete combustion.
Для синхронизации, инициирование детонации в боковых камерах сгорания осуществляют детонационными или ударными волнами, следующими из основной камеры сгорания от места их сопряжения. Это обеспечивает двойное прохождение детонационной волны по газовой среде в боковых камерах, инициирование детонационного режима сгорания в угловых отражателях камеры и более полное сгорание горючей газовой смеси. Сходящиеся ударные волны и потоки продуктов сгорания, двигающиеся от периферийных участков кольцевых боковых камер в область их сопряжения с основной камерой, создают в основной камере зону с высокими значениями давления продуктов сгорания и большими амплитудами ударных волн, которые распространяются к открытой части цилиндрической камеры в ствол, где и осуществляют работу по ускорению порошка.For synchronization, the initiation of detonation in the side combustion chambers is carried out by detonation or shock waves following from the main combustion chamber from the place of their conjugation. This ensures a double passage of the detonation wave through the gas medium in the side chambers, initiation of the detonation mode of combustion in the corner reflectors of the chamber, and more complete combustion of the combustible gas mixture. Converging shock waves and flows of combustion products moving from the peripheral sections of the annular side chambers to their interface with the main chamber create a zone in the main chamber with high pressure of the combustion products and large amplitudes of shock waves that propagate to the open part of the cylindrical chamber in the barrel, where they carry out work to accelerate the powder.
Заполнение камер сгорания, независимо от частоты инициирования детонации, обеспечивается выполнением следующего технологического принципа. Суммарный расход компонентов горючей смеси, разделенный на частоту инициирования детонации, должен быть равен суммарному объему форкамеры, основной и боковых кольцевых камер сгорания.The filling of the combustion chambers, regardless of the frequency of initiation of detonation, is ensured by the following technological principle. The total consumption of the components of the combustible mixture, divided by the frequency of initiation of detonation, should be equal to the total volume of the prechamber, the main and side annular combustion chambers.
Газопорошковую смесь подают в ствол, сопрягаемый с основной цилиндрической камерой сгорания после места сопряжения с боковой кольцевой камерой, чтобы передний фронт газопорошковой смеси был на расстоянии 150…300 мм от выхода из ствола. Это позволяет использовать, для ускорения порошка, несколько импульсов ударных волн и продуктов сгорания от основной и затем от боковых кольцевых камер сгорания.The gas-powder mixture is fed into the barrel, mating with the main cylindrical combustion chamber after the place of pairing with the side annular chamber, so that the leading edge of the gas-powder mixture is at a distance of 150 ... 300 mm from the exit from the barrel. This allows you to use, to accelerate the powder, several pulses of shock waves and combustion products from the main and then from the side annular combustion chambers.
Известно, что ударные волны опережают продукты сгорания и ускоренный порошковый напыляемый материал. Ударные волны отражаются от поверхности изделия и встречаются с материалом в сопле или на дистанции между соплом и поверхностью изделия. Это препятствует формированию качественных покрытий. В предлагаемом нами способе, ударные волны и продукты сгорания отклоняют от пути следования напыляемого материала до поверхности изделия. Это осуществляют боковым подпором или созданием бокового разряжения газа по периферии конца открытой части цилиндрического сопла.It is known that shock waves are ahead of combustion products and accelerated powder spray material. Shock waves are reflected from the surface of the product and meet with the material in the nozzle or at a distance between the nozzle and the surface of the product. This prevents the formation of quality coatings. In our proposed method, shock waves and combustion products deviate from the path of the sprayed material to the surface of the product. This is accomplished by lateral support or by creating a lateral gas discharge along the periphery of the end of the open part of the cylindrical nozzle.
В изобретении, высокие скорости порошка и качество нанесения покрытия обеспечиваются тем, что к известным признакам добавлены следующие неизвестные существенные признаки. Осуществляют одновременное заполнение компонентами горючей смеси форкамеры, основной и боковых дополнительных кольцевых камер сгорания и смешивание компонентов в затопленных струях окислителя с вводом акустических колебаний с частотой 200-20000 Гц, которые создают газодинамическими резонаторами в каналах ввода смеси кислорода и инертного газа.In the invention, high powder speeds and coating quality are ensured by adding the following unknown essential features to the known features. The components of the combustible mixture are simultaneously filled with the prechamber, the main and lateral additional annular combustion chambers and the components are mixed in the flooded jets of the oxidizer with the input of acoustic vibrations with a frequency of 200-20000 Hz, which are created by gas-dynamic resonators in the channels of the mixture of oxygen and inert gas.
Для расширения технологических возможностей устройства и рационального использования горючей газовой смеси заполнение горючей смесью основной цилиндрической камеры осуществляют до места ввода порошка, а кольцевых камер до места схождения с основной камерой, по аналогии с предложением, сделанным для однокамерной установки [5] (Патент РФ: RU 2329104 C2).To expand the technological capabilities of the device and the rational use of the combustible gas mixture, the main cylindrical chamber is filled with the mixture of combustible mixture to the place of powder input, and the annular chambers to the point of convergence with the main chamber, by analogy with the proposal made for a single-chamber installation [5] (RF Patent: RU 2329104 C2).
Инициирование детонации в форкамере осуществляется устройством для зажигания, а в основной и боковых кольцевых камерах ударными или детонационными волнами.The initiation of detonation in the prechamber is carried out by a device for ignition, and in the main and side annular chambers by shock or detonation waves.
С целью эффективного использования порошкового материала в способе газодинамического детонационного ускорения порошков подача порошка осуществляется порциями в ствол перед инициированием детонации, а дозирование порошка под импульс осуществляется продуктами сгорания от предыдущего импульса всасыванием из закрученного порошкового слоя за счет разряжения от выходящей газодинамической струи продуктов сгорания.In order to effectively use the powder material in the method of gas-dynamic detonation acceleration of the powders, the powder is supplied in portions to the barrel before detonation is initiated, and the powder is dosed under the pulse by the combustion products from the previous pulse by suction from the swirling powder layer due to the discharge from the exhaust gas-dynamic jet of combustion products.
Эффективная передача энергии порошку осуществляется тем, что порция порошка приобретает первый импульс скорости от ударных или детонационных волн и продуктов сгорания, следующих из основной камеры и последующие от ударных или детонационных волн и продуктов сгорания из боковых кольцевых камер. При этом количество и мощность импульсов воздействия на порцию порошка пропорционально количеству и объему камер сгорания. Для обеспечения экономичности работы камер и рационального расхода газовой смеси, суммарный расход компонентов горючей смеси, разделенный на частоту инициирования детонации, равен суммарному объему всех камер сгорания.Efficient energy transfer to the powder is achieved by the fact that a portion of the powder acquires a first velocity impulse from shock or detonation waves and combustion products from the main chamber and subsequent from shock or detonation waves and combustion products from the side annular chambers. Moreover, the number and power of pulses of exposure to a portion of the powder is proportional to the number and volume of combustion chambers. To ensure the economy of the operation of the chambers and the rational consumption of the gas mixture, the total consumption of components of the combustible mixture, divided by the frequency of initiation of detonation, is equal to the total volume of all combustion chambers.
Для уменьшения участка перехода горения в детонацию в камерах сгорания и повышения эффективности сгорания, инициирование детонации осуществляется в форкамере электрической свечой зажигания так, чтобы отраженные от ее торцовых отражателей ударные волны охлопывались, причем вне области размещения свечи, ударные или детонационные волны, следующие из форкамеры в основную, образовывали участки высокого давления в основной камере, а ударные или детонационные волны, следующие из основной камеры, образовывали участки высокого давления в боковых кольцевых камерах. Это обеспечивает полное детонационное сгорание горючих смесей в камерах.To reduce the section of the transition of combustion to detonation in the combustion chambers and to increase the efficiency of combustion, detonation is initiated in the prechamber by an electric spark plug so that shock waves reflected from its end reflectors cools off, and outside the spark plug area, shock or detonation waves following from the prechamber the main, formed high pressure areas in the main chamber, and the shock or detonation waves following from the main chamber formed high pressure areas to the side new ring chambers. This ensures complete detonation combustion of combustible mixtures in the chambers.
Для более полного использования скорости порошковой струи, в способе газодинамического детонационного ускорения порошков, используется новый существенный признак - отклонение ударных волн и продуктов сгорания от пути следования струи порошка на выходе из сопла за счет неоднородного давления на его стенках, которое возможно обеспечить подпором или разряжением газа по периферии конца открытой части сопла.To make fuller use of the speed of the powder jet, in the method of gas-dynamic detonation acceleration of powders, a new significant feature is used - the deviation of shock waves and combustion products from the path of the powder jet at the exit of the nozzle due to non-uniform pressure on its walls, which can be provided by gas back-pressure or discharge on the periphery of the end of the open part of the nozzle.
Энергия продуктов сгорания в форкамере существенно ниже, чем в основной и боковых кольцевых камерах сгорания, поэтому тепловое воздействие на свечу зажигания умеренное даже при высокой (~50 Гц) частоте инициирования детонации. Энергетический импульс из боковых кольцевых камер сгорания зависит от их объема и конфигурации, а инициирование детонационного сгорания смеси ударными или детонационными волнами исключает затраты энергии на разгон детонации и синхронизацию, что обеспечивает полное сгорание горючей смеси. Схлопывание отраженных волн в кольцевых камерах от периферии к оси повышает скорость и температуру продуктов сгорания, которые следуют в ствол. В стволе последовательно проходят ударные волны и скоростные струи продуктов сгорания от основной и боковых кольцевых камер, которые разгоняют порошок и передают ему свою кинетическую и тепловую энергию.The energy of the combustion products in the prechamber is significantly lower than in the main and lateral annular combustion chambers; therefore, the thermal effect on the spark plug is moderate even at a high (~ 50 Hz) detonation initiation frequency. The energy impulse from the lateral annular combustion chambers depends on their volume and configuration, and the initiation of detonation combustion of a mixture by shock or detonation waves eliminates the energy consumption for accelerating detonation and synchronization, which ensures complete combustion of the combustible mixture. The collapse of the reflected waves in the annular chambers from the periphery to the axis increases the speed and temperature of the combustion products that follow into the barrel. Shock waves and high-speed jets of combustion products from the main and side annular chambers pass sequentially in the barrel, which accelerate the powder and transfer its kinetic and thermal energy to it.
Для ускорения процессов детонационного сгорания осуществляется смешивание компонентов горючей смеси в затопленных струях окислителя, оси которых скрещиваются с осью камеры сгорания под углом 15…30 град. Горючий газ вводят в затопленные струи окислителя в необходимой пропорции. Активацию смеси осуществляют вводом акустических колебаний, которые генерируются газодинамическими резонаторами в каналах ввода окислителя и инертного газа.To accelerate the processes of detonation combustion, the components of the combustible mixture are mixed in the flooded jets of the oxidizer, the axes of which are crossed with the axis of the combustion chamber at an angle of 15 ... 30 degrees. Combustible gas is introduced into the flooded stream of the oxidizing agent in the required proportion. The activation of the mixture is carried out by introducing acoustic vibrations that are generated by gas-dynamic resonators in the inlet channels of the oxidizer and inert gas.
Способ инициирования детонации в кольцевой камере от ее осевой области обеспечивает многократное прохождение детонационной или ударной волны по горючей смеси и ее полное сгорание в кольцевых камерах. Многократное прохождение детонации по горючей смеси и продуктам сгорания осуществляет вторичное их окисление и нагрев. Физический смысл этого отличительного признака - вторичное догорание горючей смеси, которая не успела прореагировать при первичном прохождении ударной волны.The method of initiating detonation in the annular chamber from its axial region provides multiple passage of the detonation or shock wave through the combustible mixture and its complete combustion in the annular chambers. Multiple detonation passage through a combustible mixture and combustion products provides their secondary oxidation and heating. The physical meaning of this distinguishing feature is the secondary combustion of the combustible mixture, which did not have time to react during the initial passage of the shock wave.
Было выполнено численное моделирование сходящейся ударной волны в кольцевой камере, показанной на рис.1. Размеры камеры: сферическая стенка имела радиус 150 мм и имела зазор с плоской стенкой, равный 3 мм. В радиальном направлении полость ограничивалась цилиндрической стенкой с радиусом Rmax=50 мм. Компоненты газовой смеси, заполняющие камеру, имели начальное давление 0,1 МПа и показатель адиабаты γ=7/5. Источником энергии инициирования детонации являлась ударная волна от цилиндрической камеры сгорания. После инициирования, в боковой камере двигалась сильная ударная волна, которая расходилась, а затем сходилась к оси симметрии.A numerical simulation of the converging shock wave in the annular chamber shown in Fig. 1 was performed. Chamber dimensions: the spherical wall had a radius of 150 mm and had a gap with a flat wall equal to 3 mm. In the radial direction, the cavity was limited by a cylindrical wall with a radius R max = 50 mm. The components of the gas mixture filling the chamber had an initial pressure of 0.1 MPa and an adiabatic index of γ = 7/5. The source of detonation initiation energy was a shock wave from a cylindrical combustion chamber. After initiation, a strong shock wave moved in the side chamber, which diverged, and then converged to the axis of symmetry.
Расчет проводился до достижения сходящейся ударной волны радиуса 5 мм. На начальной стадии сходящаяся ударная волна испытывала последовательное нерегулярное взаимодействие поочередно с плоской и сферической стенкой. Как результат, процесс усиления ударной волны происходил скачкообразно и сопровождался появлением газодинамических возмущений, распространяющихся в направлении, поперечном фронту сходящейся ударной волны, от стенки к стенке.The calculation was carried out until a converging shock wave with a radius of 5 mm was reached. At the initial stage, the converging shock wave experienced a sequential irregular interaction alternately with a flat and spherical wall. As a result, the process of amplification of the shock wave occurred stepwise and was accompanied by the appearance of gas-dynamic perturbations propagating in the direction transverse to the front of the converging shock wave from wall to wall.
По мере схождения ударной волны скачки давления относительно ослабевают. Это приводит к тому, что зависимость давления от радиуса степенная (прямая в логарифмическом масштабе). Численное моделирование демонстрирует быстрый рост давления при схлопывании ударной волны.As the shock wave converges, the pressure jumps relatively weaken. This leads to the fact that the dependence of pressure on the radius is power-law (straight line on a logarithmic scale). Numerical simulation demonstrates a rapid increase in pressure during the collapse of a shock wave.
Полученный при численном расчете закон роста давления является более резким, чем для сферической ударной волны в газе с тем же показателем адиабаты.The law of pressure growth obtained by numerical calculation is sharper than for a spherical shock wave in a gas with the same adiabatic exponent.
Передача энергии от продуктов сгорания в боковой кольцевой камере обеспечивает многократное повышение скорости и плотности продуктов сгорания, которые участвуют в нагреве и ускорение порошка.The transfer of energy from the combustion products in the side annular chamber provides a multiple increase in the speed and density of the combustion products that are involved in the heating and acceleration of the powder.
Это, а также увеличение давления в камере сгорания, повышает энергоемкость горючей газовой смеси. Размещение свечи зажигания вне кольцевых камер сгорания снижает тепловую нагрузку на нее. Это позволяет осуществлять инициирование детонации с частотой более 30 раз в секунду.This, as well as an increase in pressure in the combustion chamber, increases the energy intensity of the combustible gas mixture. Placing the spark plug outside the annular combustion chambers reduces the heat load on it. This allows the initiation of detonation with a frequency of more than 30 times per second.
С целью оптимизации технологического режима, газопорошковую смесь подают в ствол в зону после выхода из кольцевой камеры в основную камеру сгорания. Выполняется следующее условие, чтобы в момент инициирования детонации передний фронт газопорошковой смеси был на расстояние 150…300 мм от обреза открытой части ствола. Это обеспечивает полное использование энергии продуктов сгорания.In order to optimize the technological regime, the gas-powder mixture is fed into the barrel into the zone after exiting the annular chamber into the main combustion chamber. The following condition is fulfilled so that at the moment of initiation of detonation, the leading edge of the gas-powder mixture is at a distance of 150 ... 300 mm from the edge of the open part of the barrel. This ensures the full use of the energy of the combustion products.
При высокой частоте инициирования детонации (>10), возможность применения импульсных систем подачи порошков затруднена. В способе подачу газопорошковой смеси осуществляют непрерывно в специальный сосуд, соединенный со стволом. Периодическое повышение и понижение давления в этом сосуде дозирует и выдает порцию порошка под энергетический импульс продуктов сгорания и ударных волн.At a high detonation initiation frequency (> 10), the possibility of using pulsed powder feed systems is difficult. In the method, the supply of the gas-powder mixture is carried out continuously in a special vessel connected to the barrel. Periodic increase and decrease in pressure in this vessel doses and gives a portion of the powder under the energy impulse of combustion products and shock waves.
С целью исключения загрязнения покрытия и для сохранения высокой энергии дисперсных материалов, ударные волны и продукты сгорания отклоняют от пути следования порошков. Осуществляется это созданием разницы давления на стенках открытой части ствола. Этот отличительный признак позволяет отклонять отраженную от поверхности изделия ударную волну от пути следования газопорошковой струи и, как следствие, снизить дистанцию напыления до 15…40 мм.In order to eliminate contamination of the coating and to preserve the high energy of dispersed materials, shock waves and combustion products deviate from the path of the powders. This is done by creating a pressure difference on the walls of the open part of the barrel. This distinctive feature allows you to deflect the shock wave reflected from the surface of the product from the path of the gas-powder jet and, as a result, reduce the spraying distance to 15 ... 40 mm.
Для реализации способа создано устройство для детонационного напыления покрытий.To implement the method created a device for detonation spraying of coatings.
Устройство для газодинамического ускорения порошков содержит такие известные признаки. Это цилиндрический ствол для ускорения и нагрева порошка, несколько камер сгорания горючей смеси, устройства для ввода и смешивания компонентов горючей смеси, устройства для дозирования и ввода порошка, устройство для инициирования детонационного режима сгорания горючей смеси, автоматизированные пульты управления газами, порошками и зажиганием.A device for gas-dynamic acceleration of powders contains such well-known features. This is a cylindrical barrel for accelerating and heating the powder, several combustors of the combustible mixture, devices for introducing and mixing the components of the combustible mixture, devices for dispensing and introducing the powder, a device for initiating the detonation mode of combustion of the combustible mixture, automated control panels for gases, powders and ignition.
К неизвестным существенным признакам, которые повышают скорость порошка, относится следующее: устройство состоит из последовательно сопряженных форкамеры для инициирования детонации, основной и боковых камер так, чтобы их оси совпадали или скрещивались, а результирующая ось совпадала с камерой для ускорения порошка - стволом. Форкамера выполнена в виде замкнутой цилиндрической полости с угловыми отражателями на торцах и выходных каналов, оси которых направлены под углом к стенкам цилиндрической камеры сгорания. Боковые камеры имеют индивидуальные устройства для смешивания компонентов горючей смеси. Устройство для ввода порошка состоит из кольцевой камеры, имеющей два и более канала, соединяющие ее с камерой для ускорения порошков - соплом. Устройства для смешивания компонентов горючей смеси содержат в каналах для подачи окислителя микрокамеры для генерирования звуковых колебаний и жиклеры для подачи горючего газа, а плоскость среза открытого конца камеры для ускорения порошка (ствола) выполнена под острым углом к ее оси.Unknown significant features that increase the speed of the powder include the following: the device consists of sequentially conjugated prechambers for initiating detonation, the main and side chambers so that their axes coincide or cross, and the resulting axis coincides with the chamber for accelerating the powder - the barrel. The prechamber is made in the form of a closed cylindrical cavity with angular reflectors at the ends and output channels, the axes of which are directed at an angle to the walls of the cylindrical combustion chamber. The side chambers have individual devices for mixing the components of the combustible mixture. The device for introducing the powder consists of an annular chamber having two or more channels connecting it to the chamber for accelerating powders - a nozzle. Devices for mixing the components of the combustible mixture contain microchambers for generating sound vibrations and nozzles for supplying combustible gas in the channels for supplying the oxidizing agent, and the cut-off plane of the open end of the chamber for accelerating the powder (barrel) is made at an acute angle to its axis.
Устройство содержит основную и боковые камеры сгорания. Эти камеры закреплены так, чтобы выход из детонационной камеры и вход в сопло совпадали с выходом из крайней к соплу боковой камеры. Кроме того, существенным признаком является то, что боковая камера выполнена в виде коноида с криволинейными образующими, а периферийная ее стенка выполнена в виде цилиндрической поверхности, ось которой совпадает с осью устройства. Эффективная боковая камера выполнена с плоской и сферической стенками, а радиус сферической стенки пересекается с осью устройства.The device contains a main and side combustion chambers. These chambers are fixed so that the exit from the detonation chamber and the entrance to the nozzle coincide with the exit from the side chamber that is extreme to the nozzle. In addition, an essential feature is that the side chamber is made in the form of a conoid with curvilinear generators, and its peripheral wall is made in the form of a cylindrical surface, the axis of which coincides with the axis of the device. The effective side chamber is made with flat and spherical walls, and the radius of the spherical wall intersects with the axis of the device.
Возможно расширение технологических возможностей газодинамического устройства для ускорения порошков. Для этого периферийная стенка боковой камеры может быть выполнена в форме цилиндрической поверхности, ось которой не совпадает с осью детонационной камеры. Этот конструктивный прием увеличивает длительность взаимодействия продуктов сгорания из боковой камеры с порошковым материалом.It is possible to expand the technological capabilities of a gas-dynamic device for accelerating powders. For this, the peripheral wall of the side chamber can be made in the form of a cylindrical surface whose axis does not coincide with the axis of the detonation chamber. This design technique increases the duration of the interaction of the combustion products from the side chamber with the powder material.
Для увеличения эффективности смешивания компонентов горючей смеси узел смешивания газов в форкамере выполнен в виде щели, в стенках которой выполнены тангенциальные каналы для ввода окислителя, также микрокамеры газодинамических возбудителей колебаний и радиальные жиклеры для подачи горючей смеси. Для ускорения перехода горения в детонацию по концам форкамеры выполнены угловые отражатели, а в отражателе, сопрягаемым с детонационной камерой, выполнены три и более канала, оси которых направлены к цилиндрической поверхности основной камеры сгорания под углом 30-45 градусов. Для защиты свечи зажигания от перегрева, она установлена в конце форкамеры, в месте размещения углового отражателя, который сопрягается с детонационной камерой.To increase the mixing efficiency of the components of the combustible mixture, the gas mixing unit in the prechamber is made in the form of a gap, in the walls of which there are tangential channels for introducing the oxidizing agent, as well as microchambers of gas-dynamic vibration exciters and radial nozzles for supplying the combustible mixture. To accelerate the transition of combustion to detonation, angular reflectors are made at the ends of the prechamber, and three or more channels are made in the reflector mating with the detonation chamber, the axes of which are directed to the cylindrical surface of the main combustion chamber at an angle of 30-45 degrees. To protect the spark plug from overheating, it is installed at the end of the prechamber, at the location of the angular reflector, which mates with the detonation chamber.
Для увеличения объема и энергии горючих газовых смесей в устройстве имеются одна или более боковых камер, которые выполнены в виде диска, имеющего криволинейные торцевые стенки. Камеры расширяются от оси к периферии и сопрягаются с цилиндрической основной камерой сгорания кольцеобразной щелью. Для увеличения эффективности генерирования ударных волн и детонационного режима сгорания, периферийные стенки боковых камер имеют форму цилиндрической поверхности, ось которой совпадает с осью цилиндрической детонационной камеры сгорания, а стенки могут быть плоскими и(или) полусферическими. Для ввода и перемешивания компонентов горючей смеси в периферийной части боковых камер выполнено сопряжение с щелевым устройством, имеющим каналы для ввода окислителя и жиклеры для ввода горючего газа. В каналах для ввода окислителя выполнены микрокамеры-резонаторы для генерирования звуковых колебаний. Газы, подаваемые в камеру, разбиваются острым краем резонатора на два потока. Один выходит в камеру, а второй попадает в камеру резонатора, повышая в ней давление. Через определенные промежутки времени, зависящие от размеров камеры и свойств газа, давление в микрокамере превышает некоторое критическое, и среда из нее прорывается наружу, возмущая поток подаваемого газа. В результате возникают периодические сжатия и разрежения, распространяющиеся в горючую смесь в виде акустических волн.To increase the volume and energy of combustible gas mixtures, the device has one or more side chambers, which are made in the form of a disk having curved end walls. The chambers expand from the axis to the periphery and mate with a cylindrical main combustion chamber with an annular gap. To increase the efficiency of generating shock waves and detonation of combustion, the peripheral walls of the side chambers have the shape of a cylindrical surface, the axis of which coincides with the axis of the cylindrical detonation of the combustion chamber, and the walls can be flat and (or) hemispherical. In order to introduce and mix the components of the combustible mixture in the peripheral part of the side chambers, a slot device has been mated with channels for introducing an oxidizing agent and nozzles for introducing combustible gas. In the channels for introducing the oxidizing agent, microchambers-resonators are made for generating sound vibrations. The gases supplied to the chamber are divided by the sharp edge of the resonator into two streams. One enters the chamber, and the second enters the cavity chamber, increasing the pressure in it. At certain time intervals, depending on the size of the chamber and the properties of the gas, the pressure in the microchamber exceeds some critical pressure, and the medium from it breaks out, disturbing the flow of the supplied gas. As a result, periodic compression and rarefaction occur, propagating into the combustible mixture in the form of acoustic waves.
Энергия продуктов сгорания горючей смеси от двух и более камер суммируется на входе в ствол в виде пакета чередующихся ударных волн и потоков продуктов сгорания. При детонации и движении газа в боковых камерах генерируются волны, сходящиеся к оси основной камеры, что многократно повышает давление и скорость продуктов сгорания, истекающих в ствол.The energy of the combustion products of a combustible mixture from two or more chambers is summed up at the entrance to the barrel in the form of a packet of alternating shock waves and flows of combustion products. During detonation and gas movement in the side chambers, waves converging to the axis of the main chamber are generated, which greatly increases the pressure and velocity of the combustion products flowing into the barrel.
Для повышения эффективности использования энергии сгорания горючей смеси, в боковых стенках ствола выполнены каналы, которые соединяют его с устройством для ввода порошка. Для выдачи дозы порошка точно под энергетический импульс, каналы, соединяющие сопло и кольцевую камеру - дозатор порошка, выполнены так, чтобы их оси скрещивались с осью сопла и были ориентированы относительно радиуса сопла под углом 30-75 градусов. Точное дозирование порции порошка осуществляется за счет точной подачи ее от порошкового питателя и специальной конструкции камеры дозирования. Эта камера имеет кольцевой вид с тангенциальным вводом порошка от порошкового питателя.To increase the efficiency of using the energy of combustion of the combustible mixture, channels are made in the side walls of the barrel that connect it to the powder input device. To issue a dose of powder exactly under the energy impulse, the channels connecting the nozzle and the annular chamber - powder dispenser are made so that their axes intersect with the axis of the nozzle and are oriented relative to the radius of the nozzle at an angle of 30-75 degrees. Accurate dosing of a portion of the powder is carried out by accurately feeding it from the powder feeder and the special design of the dosing chamber. This chamber has an annular view with tangential powder inlet from a powder feeder.
Существенна также правильная организация движения порошкового потока от среза открытой части ствола к подложке. Для исключения встречных ударных волн от подложки, которые снижают скорость порошка, в устройстве выполнено специальный ствол. Этот ствол имеет плоскость среза конца под углом к оси 30-75 градусов. При истечение скоростных газовых струй и прохождения ударных волн, они отклоняются от оси сопла за счет создания разницы газодинамического давления на срезе сопла и ударяются о подложку под углом. Более тяжелая, порошковая струя отклоняется много меньше из-за своей инерционности. Имея разные углы падения на подложку, отраженные ударные волны и струи продуктов сгорания не встретятся с истекающей из сопла порошковой струей.The correct organization of the movement of the powder flow from the cut of the open part of the barrel to the substrate is also essential. To exclude counter shock waves from the substrate, which reduce the speed of the powder, a special barrel is made in the device. This barrel has a cut plane of the end at an angle to the axis of 30-75 degrees. With the expiration of high-speed gas jets and the passage of shock waves, they deviate from the nozzle axis by creating a difference in gas-dynamic pressure at the nozzle exit and hit the substrate at an angle. A heavier, powder jet deflects much less due to its inertia. Having different angles of incidence on the substrate, reflected shock waves and jets of combustion products will not meet with a powder jet flowing out of the nozzle.
С целью снижения потерь энергии в устройстве применяют также и такие существенные признаки, как обеспечение совпадения осей камер сгорания и плавное сопряжение основной камеры сгорания камеры со стволом для ускорения порошков.In order to reduce energy losses, the device also uses such essential features as ensuring the coincidence of the axes of the combustion chambers and smooth conjugation of the main combustion chamber of the chamber with the barrel to accelerate the powders.
Особенностью устройства является наличие в щелевых смесителях винтовых каналов для формирования затопленных струй окислителя, а в стенках каналов, перпендикулярно их оси, выполняются жиклеры для подачи горючего газа.A feature of the device is the presence of screw channels in slotted mixers to form flooded oxidizer jets, and nozzles for supplying combustible gas are carried out in the channel walls perpendicular to their axis.
Стабильный тепловой режим свечи зажигания в устройстве обеспечивается тем, что свеча зажигания установлена в форкамере, которая имеет многократно меньший объем, чем основная и боковые камеры. Кроме того, место размещения свечи не совпадает с областью схлопывания ударных волн от боковых отражателей в форкамере. Особенностью устройства является также то, что для защиты поперечных каналов для подачи газопорошковой смеси от действия ударной волны они размещены в цилиндрической части ствола за кольцевым уступом, который расширяет сечение сопла. Кольцевой уступ, расширяющий сечение сопла, имеет величину не более 10% от радиуса сопрягаемой со стволом цилиндрической камеры сгорания.Stable thermal regime of the spark plug in the device is ensured by the fact that the spark plug is installed in the prechamber, which has many times less volume than the main and side chambers. In addition, the location of the candle does not coincide with the collapse region of the shock waves from the side reflectors in the prechamber. A feature of the device is also that to protect the transverse channels for supplying the gas-powder mixture from the action of the shock wave, they are placed in the cylindrical part of the barrel behind the annular ledge, which extends the nozzle section. An annular step extending the nozzle section has a value of not more than 10% of the radius of the cylindrical combustion chamber mating with the barrel.
Для обеспечения полного сгорания горючей смеси и защиты свечи зажигания от перегрева в форкамере имеются угловые отражатели, которые обеспечивают схлопывание ударных волн вне области размещения свечи зажигания. Инициирование детонации горючей газовой смеси осуществляется в форкамере, а затем через каналы в угловом отражателе в основной камере сгорания, затем в местах сопряжения основной камеры и боковых камер.To ensure complete combustion of the combustible mixture and to protect the spark plug from overheating, there are angle reflectors in the prechamber that provide collapse of shock waves outside the area of the spark plug. The initiation of detonation of the combustible gas mixture is carried out in the prechamber, and then through the channels in the corner reflector in the main combustion chamber, then at the junctions of the main chamber and side chambers.
Детонационный режим сгорания инициируется в форкамере, затем ударные волны через каналы в угловом отражателе распространяется в основную камеру сгорания, где отражаются от ее стенок и охлопываются по оси камеры. В результате схлопывания, повышается давление и инициируется детонационный режим сгорания в основной камере, который распространяется к местам сопряжения с боковыми камерами сгорания. Ударные волны в боковых камерах, после многократного отражения и суммирования в угловых отражателях, инициируют детонационный режим сгорания на периферийной цилиндрической стенке камеры. Ударные волны и продукты сгорания следуют от периферии к центру камеры, где они сходятся и повышают давление и скорость истечения.The detonation mode of combustion is initiated in the prechamber, then the shock waves propagate through the channels in the angular reflector into the main combustion chamber, where they are reflected from its walls and slam along the axis of the chamber. As a result of collapse, the pressure rises and the detonation mode of combustion in the main chamber is initiated, which extends to the interface with the side combustion chambers. Shock waves in the side chambers, after repeated reflection and summation in the corner reflectors, initiate the detonation mode of combustion on the peripheral cylindrical wall of the chamber. Shock waves and combustion products follow from the periphery to the center of the chamber, where they converge and increase the pressure and flow rate.
Положительный эффект от распространения ударных волн к периферийной закрытой части боковой части камеры, где они многократно отражаются от стенок камеры, в осуществлении перемешивания, активации, вторичного окисления и ускорения компонентов продуктов сгорания. Результирующая составляющая энергии от продуктов сгорания в нескольких камерах передается порошковому материалу в цилиндрическом стволе.The positive effect of the propagation of shock waves to the peripheral closed part of the side of the chamber, where they are repeatedly reflected from the walls of the chamber, in the implementation of mixing, activation, secondary oxidation and acceleration of the components of the combustion products. The resulting component of energy from the combustion products in several chambers is transferred to the powder material in a cylindrical barrel.
Волна разрежения, следующая по продуктам сгорания, облегчает заполнение камер сгорания компонентами горючей газовой смеси со стороны закрытой части камер и воздухом со стороны открытой части. Газопорошковая смесь периодически подается в сопло со стороны боковых стенок ствола. После заполнения камер горючей смесью и подачи в сопло дозы порошка осуществляется инициирование детонации в форкамере и процесс повторяется с частотой 20-40 Гц.The rarefaction wave following the combustion products facilitates filling the combustion chambers with components of the combustible gas mixture from the closed part of the chambers and air from the open part. The gas-powder mixture is periodically fed into the nozzle from the side of the side walls of the barrel. After filling the chambers with a combustible mixture and feeding a dose of powder into the nozzle, detonation is initiated in the prechamber and the process is repeated at a frequency of 20-40 Hz.
Порошок и газы подаются в устройство непрерывно. Это позволяет их дозировать с применением современных приборов и устройств, используемых для газопламенного напыления. После инициирования детонации давление продуктов сгорания в камерах повышается, и противодавление автоматически запирает каналы для подачи компонентов горючей и газопорошковой смеси.Powder and gases are fed into the device continuously. This allows them to be dosed using modern instruments and devices used for flame spraying. After the initiation of detonation, the pressure of the combustion products in the chambers rises, and the back pressure automatically closes the channels for supplying the components of the combustible and gas-powder mixture.
Газодинамическая отсечка компонентов горючей смеси и газопорошковой струи позволяет разделять непрерывные потоки и делать их импульсными. Увеличение частоты инициирования детонации повышает точность разделения непрерывных потоков. При падении давления, в камеры вновь начинают подаваться газы и порошки. Чем выше частота инициирования детонации, тем более точно дозируются порции газов и порошка на каждый импульс.The gas-dynamic cut-off of the components of the combustible mixture and the gas-powder jet makes it possible to separate continuous flows and make them pulsed. An increase in the frequency of initiation of detonation increases the accuracy of separation of continuous flows. When pressure drops, gases and powders begin to flow into the chambers again. The higher the frequency of initiation of detonation, the more accurately doses of gases and powder are dispensed per pulse.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Изобретение поясняется описанием примеров его выполнения и прилагаемыми чертежами:The invention is illustrated by a description of examples of its implementation and the accompanying drawings:
Рис.1. Схема газодинамического ускорителя порошков с двумя боковыми камерами (продольный разрез).Fig. 1. Scheme of a gas-dynamic accelerator of powders with two side chambers (longitudinal section).
Рис.2. Схема форкамеры и сопряжения с основной камерой сгорания (продольный разрез).Fig. 2. Scheme of the prechamber and interface with the main combustion chamber (longitudinal section).
Рис.3. Схема боковой камеры сгорания с полусферической и плоской стенками (продольный разрез).Fig. 3. Scheme of the side combustion chamber with hemispherical and flat walls (longitudinal section).
Рис.4. Схема узла создания горючей газовой смеси и генерирование волновых (акустических) колебаний в смеси (продольный разрез).Fig. 4. The scheme of the node for creating a combustible gas mixture and the generation of wave (acoustic) vibrations in the mixture (longitudinal section).
Рис.5. Схема узла для дозирования и подачи навески порошка под энергетический импульс (продольный разрез).Fig.5. Scheme of the unit for dosing and feeding a sample of powder under an energy impulse (longitudinal section).
Рис.6. Схема отклонений ударных волн и продуктов сгорания от пути следования порошка до подложки (продольный разрез).Fig. 6. Scheme of deviations of shock waves and combustion products from the path of the powder to the substrate (longitudinal section).
Лучшие варианты осуществления изобретенияThe best embodiments of the invention
Для газодинамического ускорения порошков, реализующих способ, разработано многокамерное детонационное устройство, имеющее симметричную геометрию и дополнительные боковые камеры в виде кольца, рис.1. Устройство содержит узлы для подачи, смешивания и активирования горючей газовой смеси - 1, которые сопрягаются с форкамерой, имеющей угловые отражатели - 2 и свечу зажигания - 3, угловой отражатель с каналами - 4, соединяющими форкамеру с основной камерой сгорания - 5. С основной камерой посредством кольцевого переходника - 6 сопрягаются кольцевые боковые камеры - 7. Компоненты горючей смеси подаются, смешиваются и активируются в специальном устройстве - 8, которое соединено с кольцевой камерой на цилиндрической периферийной стенке. Боковая камера может иметь вид правильного и неправильного коноида. Ускоряемый порошок подается в ствол в зону, расположенную после места сопряжения боковых камер с основной камерой - 10, через устройство 11 в ствол - 12. Ударные волны и продукты сгорания отклоняются от пути следования порошка за счет среза ствола - 13. Ствол имеет кожух - 14 для водяного охлаждения. Кожухи для водяного охлаждения имеют основную и боковые камеры - 15 и форкамеру - 16.For gas-dynamic acceleration of powders implementing the method, a multi-chamber detonation device has been developed, which has a symmetric geometry and additional side chambers in the form of a ring, Fig. 1. The device contains units for supplying, mixing and activating a combustible gas mixture - 1, which are interfaced with a prechamber having angular reflectors - 2 and a spark plug - 3, an angular reflector with channels - 4, connecting the prechamber with the main combustion chamber - 5. With the main chamber through the annular adapter - 6, the annular side chambers - 7 are interfaced. The components of the combustible mixture are fed, mixed and activated in a special device - 8, which is connected to the annular chamber on a cylindrical peripheral wall. The side chamber may take the form of a right and wrong conoid. Accelerated powder is fed into the barrel into the zone located after the interface between the side chambers and the main camera - 10, through the
Форкамера и сопряжение ее с основной камерой, рис.2, имеет следующие конструктивные признаки. На торце форкамеры выполнены щелевые устройства для смешивания компонентов горючей смеси - 1 и угловые отражатели - 2 и 4. Свеча зажигания - 3 установлена смещенной к угловому отражателю - 4, что обеспечивает схлопывание ударных волн в области - 17, вне места, где размещена свеча зажигания. Ударные или детонационные волны через каналы - 18 следуют в цилиндрическую камеру сгорания - 5, отражаются от ее стенок - 19 и схлопываются в области - 20. В этой же области инициируется детонационный режим сгорания, который распространяется в область размещения боковых камер сгорания, рис.3.The prechamber and its conjugation with the main camera, Fig. 2, has the following design features. At the end of the prechamber, slotted devices for mixing the components of the combustible mixture — 1 and angular reflectors — 2 and 4 are made. The spark plug — 3 is mounted offset to the corner reflector — 4, which ensures the collapse of shock waves in region — 17, outside the place where the spark plug is located . Shock or detonation waves through channels - 18 follow into a cylindrical combustion chamber - 5, are reflected from its walls - 19 and collapse in area - 20. In the same area, a detonation combustion mode is initiated, which propagates to the area of lateral combustion chambers, Fig. 3 .
Боковая камера ограничена боковыми стенками - полусферической - 21 и плоской - 22. Ударные волны, которые следуют по основной камере - 5, достигают место кольцевого сопряжения камер - 6 и через него распространяются внутрь боковой камеры, отражаясь от ее стенок и схлопываясь в кольцевом боковом отражателе - 23. В месте схлопывания ударных волн инициируется детонационный режим сгорания, который распространяется к месту схождения - 6 с основной камерой.The lateral chamber is bounded by the side walls — hemispherical — 21 and flat — 22. The shock waves that follow the main chamber — 5 reach the place of the annular conjugation of the chambers — 6 and propagate through it into the side chamber, reflected from its walls and collapse in an annular side reflector - 23. At the point of collapse of the shock waves, a detonation mode of combustion is initiated, which propagates to the convergence point - 6 with the main chamber.
Устройства для создания горючей газовой смеси и генерирования волновых (акустических) колебаний в смеси расположены на входе в форкамеру и боковые камеры, рис.4. В устройстве имеется щель - 24 для подачи смеси окислителя с инертным газом, в этой щели выполнены микрокамеры - 25, выполняющие роль резонаторов, возбуждающих в газовом потоке акустические колебания. На входной щели выполнены жиклеры - 26 для подачи горючего газа. Образованная горючая смесь подается в форкамеру - 16 или боковую камеру.Devices for creating a combustible gas mixture and generating wave (acoustic) vibrations in the mixture are located at the entrance to the prechamber and side chambers, Fig. 4. The device has a slot - 24 for supplying a mixture of an oxidizing agent with an inert gas; microchambers - 25 are made in this slot, which act as resonators that excite acoustic vibrations in the gas stream. At the entrance slit, jets - 26 are made for supplying combustible gas. Formed combustible mixture is fed into the prechamber - 16 or the side chamber.
Схема узла для дозирования и подачи навески порошка в ствол приведена на рис.5. На входе в разгонный участок ствола - 13 встроено устройство для дозирования и подачи дозы порошка - 11. Это устройство имеет кольцевой канал - 27. В этот канал входит трубопровод - 28 от порошкового питателя. Порошок периодически подсасывается из кольцевого канала 27 через каналы - 29 в ствол - 13.The layout of the unit for dispensing and feeding a sample of powder into the barrel is shown in Fig. 5. At the entrance to the booster section of the barrel - 13, a device for dispensing and delivering a dose of powder - 11 is built-in. This device has an annular channel - 27. A pipe - 28 from the powder feeder enters this channel. The powder is periodically sucked from the
Ускоренная в стволе - 13 порошковая струя - 30 (рис.6) устремляется - 31 к подложке - 32 практически без отклонения. Ударные волны и более легкие составляющие струи - 33 (продукты сгорания) отклоняются за счет разницы давления, создаваемой срезом - 34 ствола.Accelerated in the barrel - 13 powder jet - 30 (Fig. 6) rushes - 31 to the substrate - 32 with almost no deviation. Shock waves and lighter components of the jet - 33 (combustion products) are deflected due to the pressure difference created by the cut - 34 barrel.
Для ускорения порошков возможно также не симметричное устройство, которое имеет несоосные камеры сгорания и(или) несимметричную геометрию. Ось боковых камер смещена относительно оси цилиндрической детонационной камеры. Такая конструкция устройства обеспечивает асимметрию отражения ударных волн и формирует растянутую область схлопывания энергии ударных волн и продуктов детонационного сгорания от боковых камер. Изменение смещения оси боковой камеры от оси основной камеры обеспечивает управление плотностью суммарной энергии от камер.To accelerate the powders, a non-symmetrical device is also possible, which has non-coaxial combustion chambers and / or asymmetric geometry. The axis of the side chambers is offset relative to the axis of the cylindrical detonation chamber. This design of the device provides an asymmetry in the reflection of shock waves and forms an extended region of collapse of the energy of shock waves and detonation combustion products from the side chambers. Changing the offset of the axis of the side camera from the axis of the main camera provides control of the density of the total energy from the cameras.
Существенные признаки изобретения обеспечивают следующий режим работы устройства. Окислитель поступает в камеры сгорания через щель - 24, рис.4, где осуществляется смешивание с горючим газом, поступающим через жиклеры - 26. В горючую смесь вводятся акустические колебания, генерируемые резонатором - 25. В результате, в камере сгорания - 16 образуется возбужденная горючая смесь, которая легко детонирует при создании локальных объемов повышенного давления в форкамере, а затем в основной камере и в боковых камерах - 23. Инициирование первичных ударных волн осуществляется высоковольтным электрическим разрядом - свечой зажигания.The essential features of the invention provide the following mode of operation of the device. The oxidizing agent enters the combustion chambers through the slot - 24, Fig. 4, where it is mixed with the combustible gas entering through the jets - 26. Acoustic vibrations generated by the resonator - 25 are introduced into the combustible mixture. As a result, excited fuel is formed in the combustion chamber - 16. a mixture that easily detonates when creating local volumes of increased pressure in the prechamber, and then in the main chamber and in the side chambers - 23. Initiation of the primary shock waves is carried out by a high-voltage electric discharge - spark plug.
Ударные или детонационные волны распространяются в основную камеру сгорания, а затем и в боковые камеры, где последовательно, вследствие схлопывания при отражении в уголковых отражателях, образуют области высокого давления и инициируют детонационный режим сгорания горючих газовых смесей. В области схождения цилиндрической и боковых камер многократно повышается давление продуктов сгорания и амплитуда ударных волн. В результате в стволе генерируется пакет высокоамплитудных ударных волн и скоростная плотная струя продуктов сгорания, которые последовательно проходят через облако газопорошковой смеси и отдают ей свою энергию. Срез ствола - 34 служит для отклонения ударных волн и продуктов сгорания - 33 от траектории движения порошка - 31, который напрессовывается на подложку - 32.Shock or detonation waves propagate into the main combustion chamber, and then into the side chambers, where in succession, due to collapse upon reflection in corner reflectors, they form high pressure regions and initiate the detonation regime of combustion of combustible gas mixtures. In the area of convergence of the cylindrical and side chambers, the pressure of the combustion products and the amplitude of the shock waves increase many times. As a result, a package of high-amplitude shock waves and a high-speed dense jet of combustion products are generated in the barrel, which sequentially pass through a cloud of a gas-powder mixture and give it their energy. The trunk slice - 34 serves to deflect shock waves and combustion products - 33 from the powder path - 31, which is pressed onto the substrate - 32.
В паузе между энергетическими импульсами детонационного сгорания и истечения идет заполнение форкамеры, основной и боковых камер компонентами горючей смеси, смешивание компонентов, генерирование в горючей смеси акустических волн, заполнение сопла газопорошковой смесью и газом противодавления. Выполнение условия, где суммарный расход компонентов горючей смеси, разделенный на частоту инициирования детонации, будет равен объему камер сгорания до места ввода порошка, позволяет сформировать встречную струю газа - воздух в стволе от открытой его части. Это обеспечивает локализацию газопорошковой смеси в начале ствола. В конечном итоге, это условие обеспечивает равномерный нагрев и ускорение порошкового материала.In the pause between the energy pulses of detonation combustion and expiration, the prechamber, the main and side chambers are filled with components of the combustible mixture, the components are mixed, acoustic waves generated in the combustible mixture, the nozzle is filled with a gas-powder mixture and a backpressure gas. Fulfillment of the condition where the total flow rate of the components of the combustible mixture, divided by the frequency of initiation of detonation, will be equal to the volume of the combustion chambers to the place of powder injection, allows you to form a counter stream of gas - air in the barrel from its open part. This ensures the localization of the gas-powder mixture at the beginning of the barrel. Ultimately, this condition ensures uniform heating and acceleration of the powder material.
Горючая газовая смесь в боковых камерах возбуждается акустическими колебаниями и ударными волнами со стороны места схождения с основной камерой. Осуществляется многократное отражение ударных волн о стенки камеры и схождение их в уголковом отражателе боковой камеры, где резко повышается давление горючей смеси и инициируется ее детонация. Ударные волны и продукты сгорания распространяются к месту схождения камер и образуют область с высокой плотностью энергии.The combustible gas mixture in the side chambers is excited by acoustic vibrations and shock waves from the side of convergence with the main chamber. Shock waves are repeatedly reflected on the chamber walls and converge in the corner reflector of the side chamber, where the pressure of the combustible mixture rises sharply and its detonation is initiated. Shock waves and combustion products propagate to the convergence of the chambers and form an area with a high energy density.
Косой срез ствола создают отклоняющее давление, которое эффективно отклоняет газовую составляющую импульсной струи и ударную волну. Порошковый материал, практически без отклонения, напрессовывается на подложку.An oblique section of the barrel creates a deflecting pressure, which effectively deflects the gas component of the impulse jet and the shock wave. Powder material, practically without deviation, is pressed onto the substrate.
Ударные волны и продукты сгорания отдают свою энергию порошковому материалу в стволе. За волной продуктов сгорания следует волна разряжения, которая управляет процессом заполнение камер сгорания горючей смесью и подачей порошка в ствол. На момент заполнения камеры сгорания горючей смесью, порошком и газом противодавления осуществляется инициирование детонации. Процесс ускорения и напрессовывания порошка циклически повторяется.Shock waves and combustion products give their energy to the powder material in the barrel. A wave of combustion products is followed by a rarefaction wave, which controls the process of filling the combustion chambers with a combustible mixture and feeding the powder into the barrel. At the time of filling the combustion chamber with a combustible mixture, powder and backpressure gas, detonation is initiated. The process of accelerating and pressing the powder is cyclically repeated.
Пример 1Example 1
Для реализации способа использовали устройство, имеющее форкамеру, основную и симметричную боковую камеру сгорания с полусферической и плоской стенкой, ограниченной цилиндрической поверхностью. Размеры камеры: сферическая стенка имела радиус 150 мм и касалась плоской стенки с зазором 3 мм. В радиальном направлении полость ограничивалась цилиндрической стенкой с радиусом Rmax=60 мм. Компоненты горючей смеси, заполняющие камеру, имели начальное давление 1 атмосфера. Выходной ствол имел диаметр 16 мм.To implement the method, a device was used that has a prechamber, a main and symmetric side combustion chamber with a hemispherical and flat wall bounded by a cylindrical surface. Chamber dimensions: the spherical wall had a radius of 150 mm and touched a flat wall with a gap of 3 mm. In the radial direction, the cavity was limited by a cylindrical wall with a radius R max = 60 mm. The components of the combustible mixture filling the chamber had an initial pressure of 1 atmosphere. The output barrel had a diameter of 16 mm.
Основную и боковую заполняли компонентами горючей смеси: пропан-бутаном, кислородом и воздухом. Газы подавали в стехиометрическом соотношении так, чтобы на момент инициирования детонации весь объем камер был заполнен горючей газовой смесью.The main and side were filled with components of a combustible mixture: propane-butane, oxygen and air. Gases were supplied in a stoichiometric ratio so that at the time of initiation of detonation the entire volume of the chambers was filled with a combustible gas mixture.
Инициирование детонации осуществляют свечой зажигания в форкамере. Сжатие горючей газовой смеси осуществляет поток газа от открытого конца ствола. Расходы горючего газа, кислорода, воздуха и порошка устанавливают в зависимости от частоты инициирования детонации и требований технологии так, чтобы заполнение камер горючей смесью осуществлялось до места ввода порошка.The initiation of detonation is carried out by a spark plug in the prechamber. Compression of the combustible gas mixture provides a gas stream from the open end of the barrel. The flow rates of combustible gas, oxygen, air and powder are set depending on the frequency of initiation of detonation and the requirements of the technology so that the chambers are filled with a combustible mixture to the place of powder input.
Проводилось напрессовывание порошка из сплава на основе никеля ПГ-СР4, который содержит 16,5% Cr, 3,3% В, 3,70% Si, до 5,0% Fe, 0,8% С. При напылении использовали порошки, дисперсностью 50-63 мкм. В качестве подложки использовали образцы, изготовленные из стали 45. Твердость покрытия определяли на твердомере ТП-7Р. Пористость покрытия определяли металлографическим методом на приборе "ОМНИМЕТ".Powder was pressed from an alloy based on PG-CP4 nickel, which contains 16.5% Cr, 3.3% B, 3.70% Si, up to 5.0% Fe, 0.8% C. Powders were used for sputtering dispersion of 50-63 microns. Samples made of steel 45 were used as the substrate. The hardness of the coating was determined on a TP-7R hardness tester. The porosity of the coating was determined by metallographic method on the device "OMNIMET".
Скорость определяли фиксированием и расшифровкой характерных всплесков струи посредством использования оптического кабеля, высокочастотных диодов и специальной компьютерной программы.The speed was determined by fixing and decoding the characteristic bursts of the jet through the use of an optical cable, high-frequency diodes and a special computer program.
На первом этапе апробации способа проводилось измерение скорости порошковой струи и определение коэффициента использования порошкового материала. Использовали ствол со срезанным концом открытой части под 45 град. Компоненты горючей газовой смеси подавались в пропорции 1:5. Частота инициирования детонации изменялась от 10 до 40 Гц. Соответственно, изменялся расход компонентов горючей смеси. Коэффициент использования порошка определялся методами взвешивания. При частоте инициирования детонации 20 Гц расход пропана составлял 0,6 м3/час, кислорода 3 м3/час, воздуха 1 м3/час, а порошка 1 г/с или 3,6 кг/час. Измерения показали, что максимальное значение коэффициента использования материала получается в диапазоне частот 20…30 Гц и достигает 90…92% (см. пп.1…4 таблицы). Измеренное значение скорости порошка на выходе из ствола достигало величины 1000-1100 м/с.At the first stage of testing the method, the speed of the powder jet was measured and the coefficient of use of the powder material was determined. Used the trunk with the cut end of the open part at 45 degrees. The components of the combustible gas mixture were supplied in a ratio of 1: 5. The frequency of initiation of detonation varied from 10 to 40 Hz. Accordingly, the flow rate of the components of the combustible mixture changed. The utilization of the powder was determined by weighing methods. At a detonation initiation frequency of 20 Hz, the propane consumption was 0.6 m 3 / h, oxygen 3 m 3 / h, air 1 m 3 / h, and the powder 1 g / s or 3.6 kg / h. Measurements showed that the maximum value of the material utilization coefficient is obtained in the frequency range of 20 ... 30 Hz and reaches 90 ... 92% (see
Пример 2Example 2
Второй вариант выполнения способа осуществляли аналогично первому варианту.The second embodiment of the method was carried out similarly to the first embodiment.
Отличие заключается в том, что напрессовывание порошка на подложку проводилось при частоте инициирования детонации 30 Гц и постоянных расходах компонентов горючей газовой смеси. Расход пропана составлял 0,9 м3/час, кислорода - 4,5 м3/час, воздуха - 1,5 м3/час, а расход порошка напыляемого материала - 5,4 кг/час.The difference lies in the fact that the powder was pressed onto the substrate at a detonation initiation frequency of 30 Hz and constant expenses of the components of the combustible gas mixture. Propane consumption was 0.9 m 3 / h, oxygen was 4.5 m 3 / h, air was 1.5 m 3 / h, and the powder consumption of the sprayed material was 5.4 kg / h.
Изменялся угол среза открытой части ствола от 75° до 0°. Дистанция напыления была равна 30 мм и 100 мм. Результаты выполнения способа оценивались измерением коэффициента использования напыляемого материала. Также определялась скорость порошка и пористость напрессованного материала. Результаты выполнения способа приведены в таблице (см. пп.5…16 таблицы).The cutting angle of the open part of the trunk was varied from 75 ° to 0 °. The spraying distance was 30 mm and 100 mm. The results of the method were evaluated by measuring the utilization rate of the sprayed material. The speed of the powder and the porosity of the pressed material were also determined. The results of the method are shown in the table (see
Анализ результатов показал, что при срезе открытой части камеры сгорания под углом 45° напрессованный материал имеет наилучшие характеристики. С увеличением дистанции скорость порошка вблизи подложки уменьшается и, соответственно, увеличивается пористость полученного материала.An analysis of the results showed that when cutting the open part of the combustion chamber at an angle of 45 °, the pressed material has the best characteristics. With increasing distance, the speed of the powder near the substrate decreases and, accordingly, the porosity of the obtained material increases.
Коэффициент использования порошка при дистанции напыления 30 мм достигает 92%. При дистанции 30 мм характеристики покрытия и коэффициент использования порошка зависят от угла среза конца сопла и при углах 0 и 15 град материал имеет пористость до 5% и твердость до 600 МПа. При дистанции напыления 100 мм, характеристики покрытия не зависят от угла среза ствола, но коэффициент использования напыляемого материала ниже на 20…40%, чем при напылении на дистанции 30 мм и срезанным под 45 град стволом. Скорость порошка измерялась на срезе сопла и она при проведении этого эксперимента не изменялась.The coefficient of powder utilization at a spraying distance of 30 mm reaches 92%. At a distance of 30 mm, the coating characteristics and the coefficient of powder utilization depend on the cutting angle of the nozzle end and at angles of 0 and 15 degrees the material has a porosity of up to 5% and a hardness of up to 600 MPa. At a spraying distance of 100 mm, the characteristics of the coating are independent of the angle of cut of the barrel, but the utilization rate of the sprayed material is 20 ... 40% lower than when spraying at a distance of 30 mm and a barrel cut at 45 degrees. The speed of the powder was measured at the nozzle exit and it did not change during this experiment.
Пример 3Example 3
Третий вариант выполнения способа осуществляется аналогично первому. Отличие заключается в том, что напрессовывание порошка осуществлялось при частоте 30 Гц. Расход компонентов горючей газовой смеси составлял: пропана - 1,0 м3/час, кислорода - 5,5 м3/час, воздуха - 6 м3/час, порошка - 2 г/с или 7,2 кГ/час. Срез открытой части камеры сгорания - 45°. Дистанция до подложки - 30 мм.The third embodiment of the method is carried out similarly to the first. The difference lies in the fact that the pressing of the powder was carried out at a frequency of 30 Hz. The flow rate of the components of the combustible gas mixture was: propane - 1.0 m 3 / h, oxygen - 5.5 m 3 / h, air - 6 m 3 / h, powder - 2 g / s or 7.2 kg / h. The slice of the open part of the combustion chamber is 45 °. The distance to the substrate is 30 mm.
Напрессовывание порошка на подложку осуществлялось устройством, имеющим основную и боковую камеру сгорания, имеющую симметрию и одну плоскую стенку. Для сравнения, напрессовывание порошка осуществлялось устройством с основной камерой с цилиндрической вставкой, равной по объему боковой камере (п.18* таблица).The powder was pressed onto the substrate by a device having a main and side combustion chamber having symmetry and one flat wall. For comparison, the powder was pressed in by a device with a main chamber with a cylindrical insert equal in volume to the side chamber (p. 18 * table).
Результаты исследования показали, что использование для напыления боковой детонационной камеры, имеющей симметрию и одну плоскую стенку (п.17* таблица) на 50% повышает эффективность напрессовывания. Этот результат объясняется эффектом схлопывания и увеличения амплитуды давления сходящихся ударных волн и продуктов сгорания за счет схождения их от периферии боковой камеры к центру - месту схождения с основной камерой. Кроме того, возбуждение горючей смеси обеспечивает более полное ее сгорание в боковой камере и снижение времени детонационного сгорания. Пористость материала зависит от скорости дисперсных частиц - порошка. В эксперименте использовали крупные порошки (50-63 мкм), см. пример №1, которые не успевают прогреться и их деформация зависит от кинетической энергии (скорости порошка). Использование устройства по изобретению обеспечивает высокую скорость порошка (1100 м/с) и, соответственно, условия для деформирования. Это обуславливает низкую пористость (0.6%) и высокую твердость материала (880 МПа). Применение того же устройства, но с цилиндрической вставкой, заменяющей боковую камеру, резко снижает эффективность. Скорость порошка 600 м/с, пористость 5,0%, твердость 520 МПа и коэффициент полезного использования порошков 40%. По-видимому, при низкой скорости частицы порошка не деформируются на подложке и отскакивают. Увеличение скорости до 1000 м/с, увеличивает деформацию частиц порошка и их сцепление с подложкой, что существенно увеличивает коэффициент использования до 92%.The results of the study showed that the use of a lateral detonation chamber for spraying, which has symmetry and one flat wall (p. 17 * table), increases the pressing efficiency by 50%. This result is explained by the effect of collapse and increase in pressure amplitude of converging shock waves and combustion products due to their convergence from the periphery of the side chamber to the center — the point of convergence with the main chamber. In addition, the excitation of the combustible mixture provides a more complete combustion in the side chamber and a decrease in the time of detonation combustion. The porosity of the material depends on the speed of the dispersed particles - the powder. In the experiment used large powders (50-63 microns), see example No. 1, which do not have time to warm up and their deformation depends on the kinetic energy (speed of the powder). Using the device according to the invention provides a high speed of the powder (1100 m / s) and, accordingly, the conditions for deformation. This leads to low porosity (0.6%) and high hardness of the material (880 MPa). The use of the same device, but with a cylindrical insert that replaces the side chamber, dramatically reduces efficiency. The speed of the powder is 600 m / s, the porosity is 5.0%, the hardness is 520 MPa and the efficiency of the powders is 40%. Apparently, at a low speed, the powder particles do not deform on the substrate and bounce off. Increasing the speed to 1000 m / s, increases the deformation of the powder particles and their adhesion to the substrate, which significantly increases the utilization rate to 92%.
Результаты исследования показали, что использование для напыления боковой детонационной камеры, имеющей симметрию и одну плоскую стенку (п.17* таблицы) на 50% повышает эффективность напрессовывания, что объясняется эффектом схлопывания и увеличения энергии ударных волн и продуктов сгорания за счет схождения и более полного сгорания горючей газовой смеси в боковой камере.The results of the study showed that the use of a lateral detonation chamber for spraying, having symmetry and one flat wall (
Пример 4Example 4
Четвертый вариант выполнения способа осуществляется аналогично первому и третьему вариантам.The fourth embodiment of the method is carried out similarly to the first and third options.
Отличие заключается в том, что нанесение покрытий осуществлялось при различных расходах сжимающего горючую смесь газа. Пропорционально увеличению расхода сжимающего газа увеличивали подачу компонентов горючей смеси и порошка. В результате, с увеличением расхода сжимающего газа, давление и, соответственно, плотность пакета ударных волн и горючей газовой смеси возрастает. Для полного заполнения камеры сгорания и соответствия объема горючей смеси и объема напыляемого порошка их расход был увеличен вплоть до двухкратного, но качество покрытия при этом ухудшилось, хотя производительность напыления увеличилась (см. таблицу пп.19…23). Увеличение расхода компонентов горючей смеси и пропорциональное увеличение подачи порошка не дает должного эффекта. Резко снижается скорость порошка и качество получаемого материала. Это обусловлено тем, что объемы камер устройства ограничены и при увеличении скорости подачи горючей смеси смесь используется менее эффективно.The difference lies in the fact that the coating was carried out at different costs compressing the combustible mixture of gas. In proportion to the increase in the flow rate of the compressing gas, the supply of components of the combustible mixture and powder was increased. As a result, with an increase in the flow rate of the compression gas, the pressure and, accordingly, the density of the shock wave packet and the combustible gas mixture increase. To completely fill the combustion chamber and to match the volume of the combustible mixture and the volume of the sprayed powder, their consumption was increased up to two times, but the coating quality deteriorated, although the spraying performance increased (see table pp. 19 ... 23). An increase in the consumption of components of the combustible mixture and a proportional increase in the supply of powder does not give the desired effect. The speed of the powder and the quality of the resulting material sharply decreases. This is due to the fact that the volumes of the chambers of the device are limited and when the feed rate of the combustible mixture increases, the mixture is used less efficiently.
Пример 5Example 5
При неизменной (оптимальной) подаче компонентов горючей смеси снижалась подача порошка. Увеличение удельного расхода компонентов горючей газовой смеси на единицу ускоренного порошка повысило качество покрытия (см. таблицу пп.24…27).With a constant (optimal) supply of components of the combustible mixture, the supply of powder decreased. An increase in the specific consumption of components of the combustible gas mixture per unit of accelerated powder increased the quality of the coating (see table,
Снижение подачи порошкового материала на один импульс ведет к повышению скорости порошкового материала, соответственно повышается твердость материала до 920 МПа и снижается пористость до 0%. Коэффициент использования материалов улучшается до 94%. Увеличение твердости обусловлено образованием нанокристаллических материалов [6]. Производительность прессования порошка снижается почти в три раза.Reducing the supply of powder material per pulse leads to an increase in the speed of the powder material, respectively, the hardness of the material increases to 920 MPa and the porosity decreases to 0%. The utilization rate of materials improves to 94%. The increase in hardness is due to the formation of nanocrystalline materials [6]. Powder pressing performance is reduced by almost three times.
Пример 6Example 6
Шестой вариант выполнения способа осуществляется аналогично второму варианту выполнения способа. В этом примере увеличена частота инициирования детонации до 40 Гц, при оптимальном заполнение камер сгорания и подачи порошкового материала.The sixth embodiment of the method is carried out similarly to the second embodiment of the method. In this example, the frequency of initiation of detonation is increased to 40 Hz, with optimal filling of the combustion chambers and the supply of powder material.
Высокая частота - аналогия работы непрерывной скоростной горелки для ускорения порошков. Отличие заключается в том, что при неизменном угле среза конца ствола в 45° изменялась дистанция от сопла до подложки.High frequency is the analogy of a continuous high speed burner to accelerate powders. The difference lies in the fact that at a constant angle of cut of the barrel end at 45 °, the distance from the nozzle to the substrate changed.
Измерение скорости порошка показали, что скорость на обрезе сопла также неизменна и составляет 1000 м/с. Эксперимент показал, что с увеличением дистанции снижается качество покрытия (твердость от 890 до 580 МПа), увеличивается пористость до 9,2%. Соответственно и ухудшается коэффициент использования порошка. Наилучшее качество покрытия было при дистанции 30…50 мм.Measurements of the powder velocity showed that the velocity at the nozzle edge is also unchanged at 1000 m / s. The experiment showed that with increasing distance the coating quality decreases (hardness from 890 to 580 MPa), porosity increases to 9.2%. Accordingly, the coefficient of use of the powder is deteriorating. The best coating quality was at a distance of 30 ... 50 mm.
Это объясняется тем, что с увеличением дистанции снижается скорость порошкового материала и увеличивается подмешивание воздуха, который охлаждает и окисляет материалы порошка и подложки.This is because with increasing distance, the speed of the powder material decreases and the mixing of air, which cools and oxidizes the powder and substrate materials, increases.
Наилучшее качество покрытия было при дистанции 30…50 мм. С уменьшением дистанции и увеличением угла среза качество покрытия ухудшилось (см. пример 2), (см. таблицу пп.28…35).The best coating quality was at a distance of 30 ... 50 mm. With a decrease in the distance and an increase in the cutting angle, the quality of the coating deteriorated (see example 2), (see the table of
Пример 7Example 7
Для сравнения брался ближайший прототип детонационного однокамерного устройства для ускорения порошков, который используется в технологии газотермического напыления покрытий. На этом устройстве реализовывались режимы сгорания и подачи порошков, близкие к исследуемому по изобретению. Результаты исследования показали, что устройство-прототип обеспечивает максимальную скорость крупнодисперсного порошка на основе никеля (см. пример 1) 800 м/с. Пористость материала составляет 3,6-5,6%, коэффициент использования материала 38-43%. Эти результаты ниже, чем у худшего варианта использования устройства по изобретению.For comparison, we took the closest prototype of a detonation single-chamber device for accelerating powders, which is used in the technology of thermal spraying of coatings. On this device, the combustion and feeding of powders, close to the studied according to the invention, were implemented. The results of the study showed that the prototype device provides a maximum speed of coarse nickel-based powder (see example 1) 800 m / s. The porosity of the material is 3.6-5.6%, the utilization of the material is 38-43%. These results are lower than those of the worst use case of the device according to the invention.
Описание работы устройстваDevice Description
Ниже приводится описание работы патентуемого газодинамического устройства для ускорения порошкового материала.The following is a description of the operation of a patented gas dynamic device for accelerating a powder material.
Порошок и газы подаются в камеры сгорания непрерывно, что позволяет их точно дозировать с применением современных известных методов и устройств регулировки и стабилизации расходов газов и порошков. После сгорания горючей газовой смеси давление продуктов сгорания повышается, что обеспечивает запирание каналов для подачи компонентов горючей смеси и газопорошковой смеси.Powder and gases are fed into the combustion chambers continuously, which allows them to be accurately dosed using modern known methods and devices for regulating and stabilizing the flow of gases and powders. After combustion of the combustible gas mixture, the pressure of the combustion products rises, which ensures the locking of the channels for supplying the components of the combustible mixture and the gas-powder mixture.
После истечения продуктов сгорания и падения давления в камеру сгорания вновь начинают поступать газы и порошки. Чем выше частота воспламенения горючей смеси, тем более точно дозируется расход порошка на каждый импульс, тем точнее локализуется напыляемый материал в цилиндрической камере, где осуществляется нагрев и ускорение порошка.After the expiration of the combustion products and the pressure drop in the combustion chamber, gases and powders again begin to flow. The higher the ignition frequency of the combustible mixture, the more accurately the powder flow rate is dosed for each pulse, the more accurately the sprayed material is localized in a cylindrical chamber, where the powder is heated and accelerated.
Отклонение ударной волны от направления следования порошкового материала позволяет снизить дистанцию от среза ствола до подложки до 30…40 мм, что снижает возможности окисления материала воздухом и потери энергии порошка. Срез ствола под острым углом к его оси обеспечивает отклонение ударной волны и продуктов сгорания относительно плоскости среза. Ускоренный порошок сохраняет свою траекторию полета параллельно оси ствола. При встрече с подложкой ударная волна и продукты сгорания отражаются от нее под углом падения, что даже при небольших изменениях угла падения практически исключает встречу напыляемого порошка с ударной волной.The deviation of the shock wave from the direction of the powder material can reduce the distance from the cut of the barrel to the substrate to 30 ... 40 mm, which reduces the possibility of oxidation of the material by air and the loss of powder energy. A section of the barrel at an acute angle to its axis provides a deflection of the shock wave and combustion products relative to the plane of the cut. Accelerated powder maintains its flight path parallel to the axis of the barrel. When meeting with the substrate, the shock wave and combustion products are reflected from it at an angle of incidence, which even with small changes in the angle of incidence virtually eliminates the meeting of the sprayed powder with the shock wave.
Данный отличительный признак позволяет осуществлять технологию напрессовывания порошков при малых дистанциях, исключив при этом потери на преодоление энергии встречной (отраженной) ударной волны.This distinguishing feature allows the technology of pressing powders at short distances, eliminating the loss of overcoming the energy of the oncoming (reflected) shock wave.
В зависимости от требований технологии и состава горючей смеси давление в камере может изменяться за счет изменения расхода газа противодавления. Непрерывная подача компонентов упрощает конструкцию устройства и обеспечивает его надежную работу в диапазоне частот до 40 Гц. При этом точно дозируются составляющие смеси, приходящейся на каждый импульс, независимо от частоты инициирования детонации.Depending on the requirements of the technology and the composition of the combustible mixture, the pressure in the chamber may vary due to a change in the backpressure gas flow. Continuous supply of components simplifies the design of the device and ensures its reliable operation in the frequency range up to 40 Hz. In this case, the components of the mixture per each pulse are precisely dosed, regardless of the frequency of initiation of detonation.
Инициирование детонации в форкамере позволяет решать несколько задач: первая - это уменьшение в детонационной камере участка перехода горения в детонацию и инициирование детонации с высокой частотой, вторая - сохранение теплового режима свечи зажигания. Непрерывная подача порошка, при высокой частоте инициирования детонации, обеспечивает точное дозирование его на 1 импульс и компактное размещение в стволе.Initiation of detonation in the prechamber allows solving several problems: the first is the reduction in the detonation chamber of the section of the transition of combustion to detonation and the initiation of detonation with a high frequency, the second is the preservation of the thermal regime of the spark plug. A continuous supply of powder, at a high frequency of initiation of detonation, ensures accurate dosing of it per 1 pulse and compact placement in the barrel.
Косой срез сопла обеспечивает отклонение ударной волны и позволяет осуществлять напыление при дистанциях до 30 мм, что повышает как качество покрытия, так и коэффициент использования порошка до 90%.An oblique section of the nozzle provides deflection of the shock wave and allows spraying at distances up to 30 mm, which increases both the quality of the coating and the coefficient of powder utilization up to 90%.
Испытание устройства с различным количеством щелевых каналов для смешивания газов в форкамере и боковой камере показало, что при 4 каналах наблюдаются пропуски инициирования детонации. Увеличение количества каналов до 8 и более обеспечило ритмичное инициирование детонации в соответствии с частотой коммутации энергии в свече зажигания. Пропуски инициирования детонации не наблюдались даже при частоте коммутации энергии 40 Гц.Testing of a device with a different number of slit channels for mixing gases in the prechamber and the side chamber showed that with 4 channels, detonation initiation gaps are observed. An increase in the number of channels to 8 or more ensured the rhythmic initiation of detonation in accordance with the frequency of switching energy in the spark plug. No gaps in detonation initiation were observed even at an energy switching frequency of 40 Hz.
Активирование горючей смеси акустическими колебаниями повышает надежность инициирования детонации обедненных горючих смесей даже при соотношении 1/4. Эксперименты показали, что без активации горючей смеси звуковым резонатором инициирование детонации в использованной конструкции осуществляется только при стехиометрическом составе смеси. Ввод колебаний повышает надежность работы системы инициирования детонации при любом составе смеси.Activation of the combustible mixture by acoustic vibrations increases the reliability of the initiation of detonation of lean fuel mixtures even with a ratio of 1/4. The experiments showed that without activating the combustible mixture with a sound resonator, the initiation of detonation in the used structure is carried out only with the stoichiometric composition of the mixture. Entering oscillations increases the reliability of the detonation initiation system for any mixture composition.
Испытывали вариант устройства с различными каналами для смешивания компонентов горючей смеси. Изменяли соотношение сечения отверстий для ввода горючего газа и окислителя. Увеличение соотношения сечения каналов (отверстий) для ввода газов до 5 обеспечивает стабильное инициирование детонации во всем исследуемом диапазоне частот (2…40 Гц).A variant of the device with various channels for mixing the components of the combustible mixture was tested. Changed the ratio of the cross section of the holes for introducing combustible gas and oxidizing agent. An increase in the ratio of the cross section of the channels (openings) for introducing gases to 5 ensures stable initiation of detonation in the entire studied frequency range (2 ... 40 Hz).
Далее приводится таблица с результатами исследования при реализации способа и устройства для газодинамического ускорения порошков.The following is a table with the results of the study when implementing the method and device for gas-dynamic acceleration of powders.
Патентуемое устройство значительно повышает качество материала покрытия, снижает расход порошка, экономит компоненты горючей смеси, повышает производительность, что наглядно видно из таблицы. Наиболее оптимальными являются варианты способа №№4, 5, 20, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 (см. табл.). Отмечено, что качество напрессованного на подложку материала и производительность выше, чем по способу-прототипу.The patented device significantly improves the quality of the coating material, reduces powder consumption, saves the components of the combustible mixture, increases productivity, which is clearly seen from the table. The most optimal are the process options Nos. 4, 5, 20, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 (see table). It is noted that the quality of the material pressed onto the substrate and the performance are higher than by the prototype method.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Устройство, осуществляющее способ газодинамического ускорения порошков, может быть использовано в различных отраслях промышленности. В металлургии для создания дифференцированных по толщине и качеству защитных материалов на поверхности плит кристаллизаторов. В машиностроении, при получении заготовок, а также при ремонте и восстановлении деталей машин. В авиастроении и судостроении - создание защитных покрытий на поверхности корпуса и другие.A device implementing the method of gas-dynamic acceleration of powders can be used in various industries. In metallurgy, to create protective materials differentiated by thickness and quality on the surface of crystallizer plates. In mechanical engineering, upon receipt of blanks, as well as in the repair and restoration of machine parts. In aircraft and shipbuilding - the creation of protective coatings on the surface of the hull and others.
Список литературыBibliography
1. Способ детонационного напыления покрытий и устройство для его осуществления (Патент США №2714563. Кл3 B05B 7/20).1. The method of detonation spraying of coatings and a device for its implementation (US Patent No. 2714563. Cl 3 B05B 7/20).
2. Гавриленко Т.П., Николаев Ю.А., Ульяницкий В.Ю. Использование пересжатой детонации для нанесения покрытий // Физика горения и взрыва, 2010, т.46, №3, с.125.2. Gavrilenko TP, Nikolaev Yu.A., Ulyanitsky V.Yu. The use of compressed detonation for coating // Physics of Combustion and Explosion, 2010, v. 46, No. 3, p.125.
3. Устройство для детонационного нанесения покрытий (US Patent, Pub. №: US 2002/0130201 A1. Int. C1.7 B05B 7/06).3. Device for detonation coating (US Patent, Pub. No: US 2002/0130201 A1. Int. C1. 7
4. Высокопроизводительный детонационный пистолет распылитель с высокой частотой повторения импульсов (Патент RU № 2236910 С2. МПК7 B05B 7/20).4. High-performance detonation gun spray with a high pulse repetition rate (Patent RU No. 2236910 C2. IPC 7 B05B 7/20).
5. Способ детонационного нанесения покрытий и устройство для его осуществления (Патент RU № 2329104 С2. МПК7 B05B 7/20).5. Method of detonation coating and device for its implementation (Patent RU No. 2329104 C2. IPC 7 B05B 7/20).
6. Тюрин Ю.Н., Василик Н.Я., Колисниченко О.В., Ковалева М.Г., Прозорова М.С. Использование многокамерного ускорителя порошков для формирования нанокристаллических покрытий // Труды межд. научн.-техн. конференции «Нанотехнологии функциональных материалов». С.-Петербург, с.557, 20.6. Tyurin Yu.N., Vasilik N.Ya., Kolisnichenko OV, Kovaleva MG, Prozorova MS The use of a multi-chamber accelerator of powders for the formation of nanocrystalline coatings // Transactions of Int. scientific and technical Conference "Nanotechnology of Functional Materials". St. Petersburg, p. 557, 20.
Claims (27)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012129061/02A RU2506341C1 (en) | 2012-07-11 | 2012-07-11 | Method for gas-dynamic detonating speedup of powders and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012129061/02A RU2506341C1 (en) | 2012-07-11 | 2012-07-11 | Method for gas-dynamic detonating speedup of powders and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012129061A RU2012129061A (en) | 2014-01-20 |
| RU2506341C1 true RU2506341C1 (en) | 2014-02-10 |
Family
ID=49944811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012129061/02A RU2506341C1 (en) | 2012-07-11 | 2012-07-11 | Method for gas-dynamic detonating speedup of powders and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2506341C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2641767C1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чеченский государственный университет (ФГБОУ ВПО ЧГУ) | Device for gas-thermal detonation spraying of coating layer with pulse dosing of powder feed |
| RU2656316C2 (en) * | 2015-12-25 | 2018-06-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Ballistic installation for creation of high-temperature high-speed particle flows |
| US11255538B2 (en) | 2015-02-09 | 2022-02-22 | Gas Technology Institute | Radiant infrared gas burner |
| RU214008U1 (en) * | 2022-02-21 | 2022-10-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Installation for detonation-gas spraying of highly oxidizable powder materials in a protective atmosphere |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10488039B2 (en) | 2015-02-09 | 2019-11-26 | Gas Technology Institute | Method for surface stabilized combustion (SSC) of gaseous fuel/oxidant mixtures and a burner design thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5855827A (en) * | 1993-04-14 | 1999-01-05 | Adroit Systems, Inc. | Pulse detonation synthesis |
| RU2201293C2 (en) * | 1996-12-28 | 2003-03-27 | Аэростар Коатингс, С.Л. | Detonation self-sustauining device |
| RU2236910C2 (en) * | 1999-10-28 | 2004-09-27 | Аэростар Коатингс, С.Л. | Explosion spraying gun providing high frequency impulse operation |
| UA83831C2 (en) * | 2005-11-09 | 2008-08-26 | Юрий Николаевич Тюрин | Method for detonation spraying of coatings and device for implementation thereof |
| EP2386359A1 (en) * | 2009-02-13 | 2011-11-16 | TAMA-TLO Co., Ltd. | Detonation flame spraying device |
-
2012
- 2012-07-11 RU RU2012129061/02A patent/RU2506341C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5855827A (en) * | 1993-04-14 | 1999-01-05 | Adroit Systems, Inc. | Pulse detonation synthesis |
| RU2201293C2 (en) * | 1996-12-28 | 2003-03-27 | Аэростар Коатингс, С.Л. | Detonation self-sustauining device |
| RU2236910C2 (en) * | 1999-10-28 | 2004-09-27 | Аэростар Коатингс, С.Л. | Explosion spraying gun providing high frequency impulse operation |
| UA83831C2 (en) * | 2005-11-09 | 2008-08-26 | Юрий Николаевич Тюрин | Method for detonation spraying of coatings and device for implementation thereof |
| EP2386359A1 (en) * | 2009-02-13 | 2011-11-16 | TAMA-TLO Co., Ltd. | Detonation flame spraying device |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11255538B2 (en) | 2015-02-09 | 2022-02-22 | Gas Technology Institute | Radiant infrared gas burner |
| RU2656316C2 (en) * | 2015-12-25 | 2018-06-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Ballistic installation for creation of high-temperature high-speed particle flows |
| RU2641767C1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чеченский государственный университет (ФГБОУ ВПО ЧГУ) | Device for gas-thermal detonation spraying of coating layer with pulse dosing of powder feed |
| RU214008U1 (en) * | 2022-02-21 | 2022-10-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Installation for detonation-gas spraying of highly oxidizable powder materials in a protective atmosphere |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012129061A (en) | 2014-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bykovskii et al. | Continuous detonation of a subsonic flow of a propellant | |
| RU2506341C1 (en) | Method for gas-dynamic detonating speedup of powders and device for its implementation | |
| US7739867B2 (en) | Compact, low pressure-drop shock-driven combustor | |
| US6212988B1 (en) | Self sustained detonation apparatus | |
| JP2006046332A (en) | Propulsion system and propulsive force generating method | |
| US9834844B2 (en) | Nozzle for a thermal spray gun and method of thermal spraying | |
| Arefyev et al. | Computational and experimental study of the two-phase mixing in gas-dynamic ignition system | |
| RU172777U1 (en) | Supersonic ramjet engine | |
| CN113122793A (en) | Explosion spraying device | |
| EP4194079A1 (en) | Methods and systems for mixing fluids | |
| US8839738B2 (en) | Method and apparatus for thermal spraying of metal coatings using pulsejet resonant pulsed combustion | |
| US6000627A (en) | Detonation gun apparatus and method | |
| CN107653429B (en) | Accumulative pressure high frequency detonation-gun | |
| RU2650471C1 (en) | Method of sputtering gas-thermal coatings on inner surfaces and its implementation device | |
| CA2247146C (en) | Self sustained detonation apparatus | |
| RU2750125C1 (en) | Multi-nozzle gas ejector | |
| Ryazanov et al. | Peculiarities of mixture formation and ignition of the fuel mixture in the metal sprayer chamber | |
| SU671089A1 (en) | Apparatus for explosion application of coatings | |
| US11994090B2 (en) | Pulse detonation jet engine | |
| RU2490498C1 (en) | Intermittent detonation engine | |
| CN117568734A (en) | Electric field assisted explosion spraying equipment and method | |
| US20170335441A1 (en) | Nozzle for thermal spray gun and method of thermal spraying | |
| Моисеева et al. | Combustion of aluminum powder-air suspension in a swirl flow | |
| Zamuraev et al. | Control of the formation of a transonic region in an axisymmetric supersonic flow with the use of a jet and a near-wall energy supply | |
| Tate | Investigation of Pulse Detonation Engines: the Effect of Variable Blockage Ratio on the Deflagration to Detonation Transition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190712 |