Дозатор порошковых материалов для нанесения детонационных покрытий

Изобретение относится к средствам дозированной подачи порошка в установках детонационно-газового напыления для получения защитных покрытий. Изобретение направлено на возможность использования различных порошков, в том числе с ультрадисперсной и наноструктурой, повышение надежности работы, упрощение конструкции, предотвращение увлажнения порошка продуктами горения газовой смеси. Этот результат обеспечивается за счет того, что дозатор содержит бункер с порошком, элемент дозирования порошка, устройство для подачи транспортируемого газа и отвода газопорошковой смеси. Устройство для подачи транспортируемого газа и отвода газопорошковой смеси выполнено в виде канала, сообщенного со стволом детонационной установки, а элемент дозирования порошка выполнен в виде наклонной площадки, обеспечивающей изменение величины конуса сыпучести порошка, и снабжен камерой для отвода газопорошковой смеси, имеющей сопротивление движению газа ниже, чем по другим каналам, и разнесенной с бункером. Дозатор дополнительно снабжен сменным жиклером, установленным в основании бункера перед элементом дозирования порошка. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для дозированной подачи порошка в установках детонационно-газового напыления для получения защитных покрытий.

Известен дозатор порошковых материалов для нанесения детонационных покрытий (а.с.№945661 от 09.03.78, МПК G01F 11/00, опубликовано 23.07.82), содержащий бункер с газонепроницаемой крышкой, в бункере расположены соосно и с зазором сопла для подачи транспортирующего газа и взвешенного в газе порошка, причем сопла смещены с вертикальной оси симметрии бункера и заключены в кожух, который совместно с внутренней стенкой бункера образует колпак, открытый торец которого расположен ниже уровня сопл. В бункер соосно с его вертикальной осью симметрии через подвижное дно проходит вал с лопастями, связанный с приводом вращательного движения.

Причем лопасти образуют зазор с открытым торцом кожуха, который имеет возможность вертикального перемещения относительно сопл, жестко связанных с корпусом бункера, и фиксируется винтом.

В стенке бункера под колпаком, но выше сопл выполнено сквозное отверстие для выхода в атмосферу аэрирующего газа.

Недостатками данной конструкции являются:

- наличие подвижных частей, что при попадании порошка в подвижные узлы приведет к их износу и ограничению срока работы устройства;

- наличие внешнего привода вращения лопастей усложняет конструкцию и снижает ее надежность.

Известен объемный дозатор порошковых материалов для нанесения детонационных покрытий (а.с.№1276912 от 27.03.85, МПК G01F 11/18, опубликовано 15.12.86), содержащий корпус, к которому прикреплены штанги со скобами, которые в момент загрузки дозатора пережимают гибкий дугообразный патрубок. Мерная камера, совмещенная с выходным патрубком бункера, заполняется дозируемым материалом. При перемещении золотника мерная камера совмещается с патрубком вывода доз, через который порошок выдувается сжатым газом. Соединение торца патрубков с пластиной, между которой и корпусом установлена параллельная пластина с втулкой, исключает проникновение порошка между корпусом и золотником, предотвращая заклинивание золотника.

Недостатками данной конструкции являются:

- наличие подвижных частей, что при попадании порошка в подвижные узлы приведет к их износу, заклиниванию при использовании порошков с ультрадисперсной и наноструктурой и ограничению срока работы устройства;

- наличие внешней системы управления усложняет конструкцию и снижает ее надежность.

Вышеописанное техническое решение принято за прототип.

Технической задачей является разработка универсального дозатора порошковых материалов для нанесения детонационных покрытий, надежного и простого в изготовлении и эксплуатации.

Техническим результатом является возможность использования различных порошков, в том числе с ультрадисперсной и наноструктурой, повышение надежности работы, упрощение конструкции, предотвращение увлажнения порошка продуктами горения газовой смеси.

Технический результат достигается тем, что дозатор порошковых материалов для нанесения детонационных покрытий, содержащий бункер с порошком, элемент дозирования порошка, устройство для подачи транспортируемого газа и отвода газопорошковой смеси отличается тем, что устройство для подачи транспортируемого газа и отвода газопорошковой смеси выполнено в виде канала, сообщенного со стволом детонационной установки, а элемент дозирования порошка выполнен в виде наклонной площадки с возможностью изменения величины конуса сыпучести порошка, при этом дополнительно снабжен камерой для отвода газопорошковой смеси, разнесенной с бункером.

Дозатор дополнительно снабжен сменным жиклером, установленным в основании бункера перед элементом дозирования порошка. Элемент, изменяющий величину конуса сыпучести порошка, может быть объединен с элементом дозирования порошка в виде наклонной плоскости и конструктивно выполнен в виде регулировочного винта.

Выполнение устройства для подачи транспортируемого газа и отвода газопорошковой смеси в виде канала, сообщенного со стволом детонационной установки, упрощает конструкцию, повышает надежность и увеличивает срок работы дозатора.

Выполнение в виде наклонной площадки элемента дозирования порошка позволяет порошкам с малой сыпучестью свободно ссыпаться в ствол детонационно-газовой установки.

Снабжение дозатора камерой для отвода газопорошковой смеси, имеющей сопротивление движению газа ниже, чем по другим каналам, которая разнесена с бункером, и они имеют собственные оси симметрии, находящиеся под углом друг к другу и пересекающиеся в канале ствола, что позволяет избежать попадания в бункер с порошком продуктов горения, содержащих Н₂О в виде газа, и увлажнения порошка, снижая его сыпучесть практически до нуля.

Сменный жиклер, установленный в основании бункера перед элементом дозирования порошка, также позволяет менять конус сыпучести порошка.

Выполнение элемента, изменяющего величину конуса сыпучести порошка, в виде регулировочного винта, объединенного с элементом дозирования порошка в единую конструкцию, позволяет менять положение элемента дозирования порошка, что в свою очередь меняет конус сыпучести порошка и дает возможность использовать порошки из разных материалов и с разной дисперсностью и уменьшает количество деталей.

Отсутствие подвижных частей в дозаторе упрощает конструкцию, повышает надежность и увеличивает срок работы дозатора.

На чертеже представлен пример конкретного выполнения дозатора, где

1 - корпус дозатора;

2 - бункер с порошком;

3 - сменный жиклер;

4 - камера;

5 - гайка;

6 - элемент дозирования порошка, объединенный с регулировочным винтом;

7 - переходник;

8 - ствол детонационно-газовой установки;

9 - канал ствола.

Дозатор состоит из корпуса 1, на котором вертикально находится бункер с порошком 2, имеющий сменный жиклер 3. На корпусе также находится камера 4 для отвода газопорошковой смеси, которая разнесена с бункером, и они имеют собственные оси симметрии, находящиеся под углом друг к другу и пересекающиеся в канале ствола 9. Под бункером находится элемент дозирования порошка, объединенный с регулировочным винтом 6, который фиксируется гайкой 5. Конструкция крепится на переходнике 7, который соединяется с каналом 9 ствола детонационно-газовой установки 8.

Дозатор работает следующим образом.

Порошок, подлежащий напылению, засыпают в бункер 2, который через жиклер 3 подается на элемент дозирования порошка в виде наклонной площадки, объединенный с регулировочным винтом 6. Образуется конус из порошка с наклонным основанием (зависящий от типа порошка и его дисперсности), что характеризует конус как неустойчивый. Вибрация от микровзрыва при работе детонационно-газовой установки приводит к тому, что конус из порошка легко ссыпается с элемента дозирования порошка в виде наклонной площадки, и попадает в канал ствола 9.

При микровзрыве в стволе детонационно-газовой установки 8 через канал ствола 9 в дозатор с большой скоростью поступают продукты детонации, увлекая за собой частицы порошка, находящиеся в канале 9 ствола 8, которые ссыпались туда под действием вибрации при взрыве с элемента дозирования 6 и частично с элемента дозирования 6 в камеру 4. Смешиваясь с продуктами детонации, порошок образует в камере 4 взвесь в газе.

После микровзрыва, когда давление внутри детонационно-газовой установки понижается (за счет поступления от открытого торца ствола волны разрежения), через канал 9 возобновляется движение транспортирующего газа, который и увлекает за собой газопорошковую смесь из камеры 4 и с элемента дозирования 6. Этому также способствует обратный поток продуктов детонации из камеры 4, который поддерживается до выравнивания давления в этих полостях с давлением в стволе детонационно-газовой установки 8.

Затем цикл повторяется.

Таким образом, заявленная совокупность признаков дозатора позволяет получить новый технический результат в виде возможности использования различных порошков, в том числе с ультрадисперсной и наноструктурой, повышения надежности работы, упрощения конструкции, предотвращения увлажнения порошка продуктами горения газовой смеси.

Данный дозатор изготовлен и установлен на установке детонационно-газового напыления, экспериментально опробован.

Проводилось напыление следующих наноструктурированных порошков:

- Аl₂O₃ (оксид алюминия);

- ZrO₂ (оксид циркония);

- SiO₂ (оксид кремния).

Конгломераты из наночастиц ~0,5÷5 мкм.

Описанное выше подтверждает технический результат и промышленную применяемость заявляемого дозатора.

1. Дозатор порошковых материалов для нанесения детонационных покрытий, содержащий бункер с порошком, элемент дозирования порошка, устройство для подачи транспортируемого газа и отвода газопорошковой смеси, отличающийся тем, что устройство для подачи транспортируемого газа и отвода газопорошковой смеси выполнено в виде канала, сообщенного со стволом детонационной установки, а элемент дозирования порошка выполнен в виде наклонной площадки с возможностью изменения величины конуса сыпучести порошка, при этом дополнительно снабжен камерой для отвода газопорошковой смеси, имеющей сопротивление движению газа ниже, чем по другим каналам, и разнесенной с бункером.

2. Дозатор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен сменным жиклером, установленным в основании бункера перед элементом дозирования порошка.

3. Дозатор по п.1, отличающийся тем, что элемент, изменяющий величину конуса сыпучести порошка, выполнен в виде регулировочного винта.

4. Дозатор по п.1 или 3, отличающийся тем, что элемент дозирования порошка в виде наклонной плоскости объединен с регулировочным винтом в единую конструкцию.