Устройство для газопламенного напыления проволочных материалов

Номер патента: U 7025

Опубликовано: 28.02.2011

Авторы: Белоцерковский Марат Артемович, Чекулаев Андрей Васильевич

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПРОВОЛОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Белоцерковский Марат Артемович Чекулаев Андрей Васильевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для газопламенного напыления проволочных материалов, содержащее корпус с камерой сгорания и установленный в ней огнеупорный перфорированный элемент и мундштук с центральным каналом для подачи напыляемого материала, устройство поджига горючей смеси, выходное сопло, цилиндрический патрубок, соединенный с ним,отличающееся тем, что на патрубке с зазором установлен кожух, в стенке которого имеется отверстие.(56) 1. Патент на изобретение РБ 4365, 2002. 2. Патент на полезную модель РБ 2996, 2006. 70252011.02.28 Полезная модель относится к технологии машиностроения, в частности к устройствам для нанесения покрытий газопламенным распылением проволок, изготовленных преимущественно из термопластичных полимеров и других легкоплавких материалов. Может быть использовано для нанесения коррозионно-стойких защитных покрытий на детали машин и элементы конструкций, а также для формирования антифрикционных покрытий на элементах трибосопряжений. Известно устройство для высокоскоростного напыления покрытий 1, содержащее механизм подачи напыляемого материала, систему поджига горючей смеси, выходное сопло и камеру сгорания, в которой перпендикулярно ее оси установлен огнеупорный перфорированный элемент. Недостатком известной конструкции является низкая производительность распыления при использовании напыляемых материалов с низкой теплопроводностью. Максимальная скорость подачи распыляемого материала при этом не превышает 0,5 м/мин. В качестве ближайшего аналога служит устройство для газопламенного напыления проволочных материалов 2. Данное устройство включает корпус, механизм подачи напыляемого материала, систему поджига горючей смеси, камеру сгорания и выходное сопло, к которому со стороны наружного торца соосно установлен цилиндрический патрубок. Недостатками данного устройства являются низкий коэффициент использования материала при распылении полимерных проволок (не более 0,5) и невозможность непрерывно осуществлять процесс распыления. Установлено, что в процессе работы происходит нагрев цилиндрического патрубка и по истечении 3040 секунд он расплавляется и теряет свою работоспособность. Низкий коэффициент использования материала обусловлен тем, что распыляющая газопламенная струя на выходе из цилиндрического патрубка обладает большим избыточным давлением (до 0,4 П), что, в свою очередь, приводит к большому углу распыления и завихрению (обратному течению) образующихся в результате диспергирования проволоки полимерных частиц. Задачей полезной модели является увеличение коэффициента использования материала и повышение работоспособности устройства. Поставленная задача решена в устройстве для газопламенного напыления проволочных материалов, содержащем корпус с камерой сгорания, установленный в ней огнеупорный перфорированный элемент и мундштук с центральным каналом для подачи напыляемого материала, устройство поджига горючей смеси, выходное сопло, цилиндрический патрубок, соединенный с ним, на котором, согласно техническому решению, с зазором установлен кожух, в стенке которого имеется отверстие. Расположение на цилиндрическом патрубке с зазором кожуха и подача в полость между патрубком и кожухом газа, например сжатого воздуха, позволяют обжимать газопламенную струю, транспортирующую полимерные частицы. Обжим газопламенной струи позволяет уменьшить угол распыления, исключить завихрения и сконцентрировать распыляемые частицы вдоль газопламенной струи. Кроме того, подаваемый в зазор между кожухом и патрубком газ, двигаясь вдоль патрубка, охлаждая его, позволяет осуществлять процесс распыления непрерывно, что повышает работоспособность устройства. Независимо от физических свойств подаваемого газа в зазор между патрубком и кожухом решение поставленной задачи будет, прежде всего, определяться расходом этого газа. Расход газа зависит от проходного сечения на его входе и выходе, а также давления газа на входе и плотности самого газа. Таким образом, с конструктивной точки зрения в данном устройстве расход газа будет определяться радиусом отверстия в кожухе (входное сечение) и величиной зазора (выходное сечение) между кожухом и патрубком. Для оценки влияния радиуса отверстия в кожухе и величины зазора были проведены экспериментальные исследования с использованием проволочного термораспылителя. В 2 70252011.02.28 эксперименте использовались патрубки и кожухи одинаковой длины, равной 0,05 м. Начальное давление газа в отверстии кожуха устанавливалось соответственно давлению в камере сгорания и составляло 0,350,40 П. В таблице приведены результаты экспериментальных исследований процесса распыления с использованием кожухов различного конструктивного исполнения. Результаты экспериментальных исследований показали, что коэффициент использования материала существенно увеличивается лишь при определенных соотношениях радиуса отверстияв кожухе и зазорамежду патрубком и кожухом. Отношение радиуса к зазорубыло условно принято как безразмерный коэффициент . С увели чением зазоракоэффициент К уменьшается. Таким образом, из таблицы видно, что значение коэффициента К должно быть не более 4. При больших значениях коэффициента К экономически нецелесообразно повышается расход обжимающего газа. Зазор ,мм На фигуре представлена принципиальная схема предложенного устройства для газопламенного напыления. Устройство состоит из корпуса 1, выходного сопла 2, цилиндрического патрубка 3,огнеупорного перфорированного элемента 4, установленного в камере сгорания перпендикулярно ее оси и разделяющего объем камеры на полость 5 смешения и полость 6 сжигания рабочей смеси, механизма подачи напыляемого материала (не показано) с мундштуком 7, центральный канал которого служит для подачи напыляемого материала,помещенным в отверстие перфорированного элемента 4, выполненного по его оси, устройства 8 поджига рабочей смеси, электроды (не показано) которого установлены в полости 6 сжигания в непосредственной близости к огневой поверхности 9 перфорированного элемента 4, топливного 10 и воздушного 11 жиклеров, открывающихся непосредственно в полость 5 смешения рабочей смеси, кожуха 12 с отверстием в стенке радиусом 5 мм, установленного с образованием зазора 2 мм относительно внешней поверхности патрубка 3. Устройство работает следующим образом. Окислитель и топливо поступают через воздушный и топливный жиклеры 10 и 11 соответственно в полость 5 смешения, где образуется горючая смесь. Из полости 5 смешения через каналы, выполненные в огнеупорном перфорированном элементе 4, горючая 3 70252011.02.28 смесь, продолжая интенсивно перемешиваться, поступает в полость 6 сжигания рабочей смеси и воспламеняется посредством устройства 8 поджига рабочей смеси, электроды которого установлены в непосредственной близости к огневой поверхности 9 перфорированного элемента 4. Одновременно по центральному каналу мундштука 7 в камеру сгорания подается проволока. В процессе работы, по мере того как нагреваются детали и элементы устройства газопламенного напыления проволочных материалов, скорость горения рабочей смеси увеличивается и в зоне цилиндрического патрубка 3 формируется динамический напор высокотемпературных продуктов сгорания. Продукты сгорания, воздействуя на проволоку, образуют на ее поверхности слой расплава, который под действием касательных напряжений со стороны продуктов сгорания течет по направлению действия динамического напора. Симметричное воздействие касательных напряжений и значительное превышение внутримолекулярных над межмолекулярными связями молекул расплава вызывают его вытягивание в нить. При достижении нитью предельного значения вытягивания, она механически разрывается и уносится газопламенной струей на покрываемую поверхность. Одновременно подаваемый газ через отверстие в кожухе 12, охлаждая цилиндрический патрубок 3, выходит из зазора между патрубком и кожухом, создавая обжимающую газовую струю, которая исключает обратные течения (завихрения) летящих расплавленных нитей, концентрируя их вдоль газопламенной струи. Предложенная конструкция имеет увеличенный ресурс непрерывной работы и обеспечивает качественное напыление полимерной проволоки с коэффициентом использования материала 7090 . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: B05B 7/00

Метки: проволочных, напыления, материалов, газопламенного, устройство

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-u7025-ustrojjstvo-dlya-gazoplamennogo-napyleniya-provolochnyh-materialov.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Устройство для газопламенного напыления проволочных материалов</a>

Похожие патенты