SU1291215A1 - Устройство дл термокинетического напылени покрытий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к напылению металлизационных защитно-декоративных покрытий на твердые материалы, например бетон. Целью изобретени   вл етс  повьшение плотности и адгезии покрытий, увеличение ресурса деталей и повышение надежности запуска устройства . Дл  этого устройство, содержащее кожух с трубопроводами подачи горючего и окислител , жаровую трубу, сверхзвуковое сопло и материальный трубопровод, снабжено составным наконечником , соосным сверхзвуковому соплу, и насадком, размещенным с кольцевым зазором переменного сечени  относительно наконечника, причем в насадке выполнены торообразные кольцевые камеры дл  горючего, между которыми в зоне торца наконечника равномерно расположены радиальные отверсти  дп  сообщени  кольцевого зазора с атмосферой. При работе порци  горючего (бензина) заливаетс  в жаровую трубу и торообразные камеры и, воспламен  сь, прогревает насадок и. наконечник, что повышает надежность запуска устройства. После прогрева деталей в жаровую трубу подаетс  горючее и сжатый воздух. Образовавша - , с  при горении смесь истекайт через сверхзвуковое сопло. Напьт емые частицы нагреваютс , ускор ютс  струей смеси и образуют защитное покрытие. Наконечник, защища  струю от холодного воздуха, удлин ет участок разгона напыл емых частиц, повыша  эф- 4 ективность напылени , плотность и адгезию покрыти  за счет сообщени  напыл емым частицам более высоких значений скорости и температуры и сокраща  потери напыл емого материала за счет обжати  струи гор чим воздухом . 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. § сл ю о ю F

Description

Изобретение относитс  к напылению металлизационных защитно-декоративных покрытий на различные твердые материалы , особенно на бетон.

Цель изобретени  - повьипение плотности и адгезии покрытий, увеличение ресурса деталей и повьшзение надежности запуска устройства.

На чертеже изображено предлагае- мое устройство, продольный разрез.

Устройство содержит кожух 1 с трубопроводами 2 и 3 дл  подачи соответственно окислител  и горючего, Канал 4 в трубопроводе 3 расположен соосно и с зазором отверстию 5 в распределительной головке 6, по центральной оси которой пропущен материальный трубопровод 7 с зазором 8.

8кожухе 1 расположена жарова  труба

9с радиальными отверсти ми 10, соединенна  одним концом со сверхзвуковым соплом 11, имеющим горловину 12, а вторым - с форкамерой 13 через за- вихритель 14. Регенеративна  труба 1 расположена коаксиально жаровой трубе 9 и материальному трубопроводу 7, При этом регенеративна  труба 15 размещена с зазором 16 между кожухом 1

и жаровой трубой 9, а материальный трубопровод 7 заходит в жаровую трубу 9. С кожухом 1 посредством резьбы 17 соединен насадок 18 с торообраз- ными кольцевыми камерами 19 дл  горюОдна порци  бензина заливаетс  жаровую трубу 9, а втора  - в торо разные кольцевые камеры 19. Первон чально бензин воспламен етс  через радиальные отверсти  20 в торообра ных кольцевых камерах 19, а затем жаровой трубе 9. Разогрев наконечн ка и насадка 18 тем вьше, чем с

чего , между которыми равномерно рас- 35 «г

„ больщеи поверхностью контактирует положены радиальные отверсти  20 дл 

сообщени  кольцевого зазора 21 с атмосферой . Насадок 18 своим фланцем 22 прижимает к соплу 1 1 втулку 23.j к которой посредством резьбы 24 присое- 40 дин етс  удлинитель 25. Между втул- кой 23 и удлинителем 25 установлен набор регулировочных колец 26,, играющих роль уплотнител  стыка за счет более высокого коэффициента линейно- 45 го расширени , чем у деталей 23 и 25. Детали 23, 25 и 26 образуют составной наконечник. Торообразные кольцевые камеры 19 и радиальные отверсти  20 выполнены в теле насадка 18 вбли- 50 зи фланца 22 дл  того, чтобы эжекти руемый через радиальные отверсти  20 воздух охлаждал всю поверхность составного наконечника. Внутренн   поверхность насадка 18 выполнена с ко- ническим участком с переходом в цилиндрический участок дл  образовани  сужающегос  и цилиндрического участков кольцевого зазора 21,

плам , по вл ющеес  при горении бе зина в торообразных камерах 19. По ледние  вл ютс  как бы полузакрыты и поэтому более эффективны, чем на пример р цилиндриче ские.

После прогрева деталей подаетс  горючее (керосин) и сжатый воздух по трубопроводам 3 и 2. Горючее, р пьт  сь в завихрителе 14, проходит вместе с потоком воздуха вдоль жар вой трубы 9j испар етс  в ней и по падает во внутренний объем жаровой трубы 9 - зону горени . Образовавша с  после горени  топлива газбво душна  смесь истекает через сверхзвуковое сопло 11 3 виде сверхзвук вой высокотемпературной струи.

После выхода на рабочий режим п материальному трубопроводу 7 сжаты воздухом подают напыл емые частицы в виде порошка, который нагреваетс и ускор етс  струей в основном пос выхода из сверхзвукового сопла 11.

Площадь кольцевого зазора 21 между насадком 8 и наконечником в 3,0- 3,5 раза меньше суммарной площади радиальных отверстий 20 в насадке 18, котора  составл ет 6,0-8,0 площади горловины 12 сверхзвукового сопла 11 что обеспечивает необходимый уровень охлаждени  наконечника потоком атмосферного воздуха.

Наконечник выполнен составным с целью регулировани  его длины дл  создани  оптимальных условий напылени  покрыти  в зависимости от физических свойств напыл емого и покрываемого материалов и условий теплообмена между высокотемпературной струей и покрываемой конструкцией, при этом максимальна  длина его составл ет 5,5-6,5 диаметра горловины 12 сверхзвукового сопла 11. Длина насадка 18 выполнена больше максимальной длит.1 наконечника на 4,0-5,0 диаметра горловины 12 сверхзвукового сопла 11.

Устройство работает следующим образом .

Одна порци  бензина заливаетс  в жаровую трубу 9, а втора  - в торооб разные кольцевые камеры 19. Первоначально бензин воспламен етс  через радиальные отверсти  20 в торообраз- ных кольцевых камерах 19, а затем в жаровой трубе 9. Разогрев наконечника и насадка 18 тем вьше, чем с

«г

больщеи поверхностью контактирует

плам , по вл ющеес  при горении бензина в торообразных камерах 19. Последние  вл ютс  как бы полузакрытыми и поэтому более эффективны, чем например р цилиндриче ские.

После прогрева деталей подаетс  горючее (керосин) и сжатый воздух по трубопроводам 3 и 2. Горючее, рас- пьт  сь в завихрителе 14, проходит вместе с потоком воздуха вдоль жаровой трубы 9j испар етс  в ней и попадает во внутренний объем жаровой трубы 9 - зону горени . Образовавша с  после горени  топлива газбвоз- душна  смесь истекает через сверхзвуковое сопло 11 3 виде сверхзвуковой высокотемпературной струи.

После выхода на рабочий режим по материальному трубопроводу 7 сжатым воздухом подают напыл емые частицы в виде порошка, который нагреваетс  и ускор етс  струей в основном после выхода из сверхзвукового сопла 11.

31

Соудар  сь с преградой, капли жидкого металла растекаютс  и образуют за щитное покрытие. Составной наконечник 23, 25 и 26, защища  струю от воздействи  холодного воздуха, удлин ет участок разгона напьш емого материала и этим способствует повьше- нию эффективности напылени . Атмосферный воздух, поступа  через радиальные отверсти  20 в насадке 18 (суммарна  площадь которых составл ет от 6,0 до 8,0 плодащи горловины 12 сверхзвукового сопла П) в кольцевой зазор 21 с площадью сечени  в 3,0-3,5 раза меньшей, чем суммарна  площадь радиальных отверстий 20, охлаждает детали 23 и 25 наконечника. При этом химическа  энерги  топлива не затрачиваетс  на подогрев охлаждающего воздуха. Сужение поперечного сечени  кольцевого зазора 21 между наконечником и насадком 18 вдоль направлени  движени  потока необходимо дл  обеспечени  его разгона и улучшени  теплосъема с наконечника без наличи  значительных сопротивлений дви- дению воздуха на поверхности насадка 18 с переходом его в цилиндрический участок на рассто нии около 60-70% длины насадка 18 (в месте наибольшего разогрева наконечника). Дальнейшее сужение площади сечени  дозвукового потока воздуха нецелесообразно, так как это удлин ет контакт уже подогретого воздуха с поверхностью наконечника . Путем смещени  втулки 23 по удлинителю 25 с помощью резьбы 24 и установки необходимого числа регулировочных колец 26 измен ют длину составного наконечника, добива сь оптимального процесса напылени  при переходе от одного напьш емого материала к другому, смене материала защи- щаемой основы, изменении ее тол1Т1 1ны. При этом максимальна  длина наконечника составл ет от 5,5 до 6,5 диаметра горловины сопла, а длина насадка 18 превьшгает максимальную длину наконечника на 4,0-5,0 диаметра горловины сопла.

Т&ыбор оптимальных конструктивных параметров насадка и составного наконечника подтверждаетс  опытами, результаты которых приведены в таблице (в качестве напыл емых материалов используют бронзу, цинк, алюминий).

Из таблицы видно, что оптимальные параметры конструкции соответствуют

91215-

указанным в формуле изобретени . Дл  исследованных легкоплавких материалов (цинк, алкминий) при выбранных оптимальных размерах наконечника и 5 насадка процесс выполнени  также находитс  в оптимальных пределах.

Таким образом, предлагаемое устройство повьппает плотность и адгезию покрыти  за счет сообщени  частицам

fO напыл емого материала более высоких значений скорости и температуры, по- вьшает ресурс деталей за счет введени  в конструкцию наконечника с неограниченным сроком службы в св зи с

15 его интенсивным охлаждением эжектк- , руемым атмосферным воздухом. Кроме того, повьшает надежность запуска за счет дополнительного нагрева деталей устройства при горении бензина в то20 рообразных камерах насадка и повышает степень пожарной безопасности при работе с устройством, повьш1ает экономичность процесса напылени  за счет сокращени  потерь напыл емого мате риала в св зи с обжатием струи гор чим воздухом, исход щим из зазора между насадком и наконечником, а также за счет отсутстви  затрат химической энергии горени  топлива на по30 догрев воздуха, используемого дл  охлаждени , снижает уровень шума за счет- уменьшени  длины открытого участка струи, истекающей из сопла, на котором происходит ее взаимодействие

35 с окружающим воздухом.

Claims (4)

1. Устройство дл  термокинетичес- 40 кого напьшени  покрытий, содержащее ложух с трубопроводами дл  подачи горючего и окислител , жаровую трубу , соединенную со сверхз%уковым соплом , и материальный трубопровод, о т- 45 личающеес  тем, что, с целью повьш1ени  плотности и адгезии покрытий, увеличени  ресурса деталей и повьшени  надежности запуска устройства , оно снабжено наконечником и 0 насадком, причем наконечник выполнен составным из р да элементов и установлен соосно сверхзвуковому соплу, а насадок размещен с кольцевым зазором относительно наконечника, при 5 этом.внутренн   поверхность насадка вьтолнена с коническим участком с переходом в цилиндрический участок дл  образовани  сужающегос  коничес кого и цилиндрического участков коль5 2

цевого aasopaj а в насадке вьтолнентз торообразные кольцевые камеры дл  горючего, между которыми равномерно в зоне торца наконечника со стороны сверхзвукового сопла расположены радиальные отверсти  дл  сообщени  кольцевого зазора с атмосферой,

2. Устройство по п. 1S о т rt и- ча юще е с  тем, что площадь кольцевого зазора в 3,0-3,5 раза меньше суммарной площади радиальных отверстий в насадке, котора  составл ет от 0,6 до 8,0 площади горловины сверхзвукового сопла.

е суммарной иальных отнасадке к пловины сопла;

Отсутствие охлаждени  наконечника

Неудовлетворительное охдаждение ввиду недостаточности объема эжек- тируемого воздуха

То же

Удовлетворительное охлаждение

То же

Неудовлетворительное охлаждение ввиду понижени  скорости эжектируемого воздуха

Неудовлетворительное охлаждение ввиду малой скорости эжектируемого воздуха

3,0 . 1,0

Удовлетворительное охлаждение

156

3,Устройство по п, 1, о т л и - чающеес  тем, что составной наконечник вьшолнен с возможностью регулировани  его длины посредством резьбового соединени  его злементов при этом максимальна  длина выбрана в пределах от 5,5 до 6,7 диаметра горловины сверхзвукового сопла,

4.Устройство по п. 1, о т л и - чаю.щеес  тем, что дпина насадка выбрана больше максимальной дпины наконечника на величину от 4,0 до 5,0 диаметра горловины сверхзвукового сопла.

1 1алиновь й цвет участка наконечника

Покраснение участка наконечника

То же

Изменение цвета отсутствует

То же

По вление следов окалины на внешней поверхности наконечника

Покраснение кольцевой зоны на наконечнике на рассто нии 2-3 диаметров горловины сопла от свободного торца наконечника

Покраснение отсутствует

: 1,0 : 1,0

То же

Неудовлетворительное охлаждение ввиду увеличени  потерь на трение

3. Качество напьшени  (адгези  МПа/плотность покрыти , г/см ) при соотношении максимальной длины наконечника и диаметра горловины сопла: 5,0 : 1,0

5,5:1,0

6,0:1,0

6,5:1,0

7,0:1,0

4, Качество напылени  (адгези , МПа/плотность покрыти , . Г/см j при повьшении длины насадка больше максимальной длины наконечника на величину диаметра горловины сопла: 3,0

4,0 5,0 6,0

То же

По вление следов потерь на окалине

Данные приведены дл  бронзы, как наиболее тугоплавкого материала из испытанных

Снижение дальнобойности струи за счет потерь на трение в наконечнике

Данные дл  бронзы

Недостаточное обжатие струи, распыление и потери материала напыл емого

Неравномерность процесса напылени  из-за пульсации струи за счет неустойчивого горени 

5-

Редактор Н, Тупица

Составитель И, Скопинцев Техред Л. Олейник

Заказ 68/10Тираж 646 .Подписное

ВНШПИ Государственного комитета СССР.

по делам изобретений и открытий 113035, MocKsas №.-35 Раушска  наб,. д, 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г Ужгород, ул. Проектна , 4

Корректор Н, Король