Установка для детонационного нанесения покрытий

 

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕТОНАЦИОННОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ, содержащая закрытую с одного конца детонационную трубу, дозатор порошкаи смесительное устройство, соединенное через клапаны с источниками подачи ингредиентов взрывчатой смеси и нейтрального газа, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества покрытия за ^чет однородности подаваемой в детонационную трубу газовой смеси, смесительное устройство выполнено с двумя сообщающимися между собой камерами, при этом первая по ходу движения газов камера сообщена посредством выполненных в корпусе устройства каналов с источниками подачи одного из ингредиентов взрывчатой смеси и нейтрального газа, а вторая - с источником подачи второго ингредиента взрывчатой смеси.iСЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) g(5D В 05 В 7 20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

r1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° ° (21) 2513168/23-05 (22) 20.07.77 (46) 30.03.84. Бюл. ¹ 12 (72) А.И. Зверев, Г.Г. Пуляевский, М.А. Тимошин, 10.Ф. Очеретько, Е.А. Астахов и А.И. Карпезо (71) Центральное конструкторское бюро "Ленинская кузница" (53) 621.793 (088.8) (56) 1. Патент США № 2714563, кл. 117-105, опублик. 1956.

2. Авторское свидетельство СССР № 438215, кл. В 05 В 7/20, 1972. (54) (57) 1. УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕТОНАЦИОННОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ, содержащая закрытую с одного конца детонационную трубу, дозатор порошка и смесительное устройство, соединенное через клапаны с источниками подачи ингредиентов взрывчатой смеси и нейтрального газа, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества покрытия за рчет однородности подаваемой в детонационную трубу газовой смеси, смесительное устройство выполнено с двумя сообщающимися между собой камерами, при этом первая по ходу движения газов камера сообщена посредством выполненных в корпусе устройства каналов с источниками подачи одного из ингредиентов взрывчатой смеси и нейтрального газа, а вторая — с источником подачи второго ингредиента взрывчатой смеси.

67

2 ° Установка по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что первая камера смесительного устройства pas" делена на две полости отражательным диском со сквозными каналами.

3. Установка по п.2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что сквозные каналы отражательного диска выполнены наклонными в тангенциальном направлении, а их входные отверстия смещены по окружности относительно противолежащих выходных отверстий каналов, сообщающих первую камеру с источниками подачи одного из ингредиентов взрывчатой смеси и нейтрального газа..

4. Установка по п.3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что корпус

1089 смесительного устройства выполнен из трех разъемно соединенных частей: распределительной пниты, промежуточной плиты и крышки, при этом на распределительной плите смонтированы клапаны и в ней выполнены каналы для подвода ингредиентов взрывчатой смеси и нейтрального газа в камеры, выполненные в промежуточной плите и крышке, а промежуточная ппита выполнена с входным каналом и отверстиями в ее центральной части, сообщающими входной канал с камерой в крышке, в которой выполнен выходной канал, причем на крышке смонтирован обратный клапан.

Изобретение относится к технике нанесения покрытий и может быть использовано для нанесения покрытий на детали, которые в процессе эксплуатации. подвергаются значительным коррозионному, эрозионному и тепловому разрушениям.

Основные области применения: самолето- и судостроение, космическая техника, машиностроение, газотурбинная техника, текстильная и бумажная промышленность, производство измерительного инструмента, химическое аппаратостроение и т.д.

Известна установка для детонационного нанесения покрытий 51), содержащая взрывную камеру в форме трубы, закрытой с одного конца, соединенный с ней дозатор для подачи порошкообразного материала покрытия и смесительное устройство для приготовления и подачи во взрывную камеру газовой смеси, при воспламенении которой образуется детонационная волна, выбрасывающая распыленный материал покрытия на поверхность напыляемой детали, расположенной напротив открытого конца взрывной камеры.

Смесительное устройство указанной установки имеет смесительную камеру, которая сначала заполняется

2 взрывчатой смесью газов, состоящей из горючего и окислителя, поступающих через одновременно открываемые в полость камеры клапаны, а

5 затем, после закрытия этих клапанов, нейтральным газом, который, омывая указанные клапаны, вытесняет взрывчатую смесь во взрывную камеру с

10 тем, чтобы исключить детонацию в смесительной камере и защитить ее от воздействия горячих продуктов детонации при обратном ударе.

Недостатком установки является неоднородность заряда взрывчатой смеси, обусловленная отсутствием средств, турбулизующих движение газовых струй, поступающих в смесительную камеру, и кратковременностью смешивания в пространстве камеры.

Известно, что от соотношения объемов горючего и окислителя в этой смеси зависит скорость распространения детонационной волны. Следовательно, неодинаковое расцределе25

; ние .ингредиентов в микрообъемах смеси ведет к неустойчивости детонационной волны, неравномерности прогрева порошка покрытия и неодинаковой прочности сцепления его частиц с поверхностью детали.

Кроме того, к недостаткам установки относится возможность возник20

3 новения взрыва в момент смешивания ингредиентов взрывчатой смеси, обладающих в чистом виде высокой активностью а также низкая эффективность газовой защиты смесительной камеры

5 от действия обратного удара.

Более близкой к изобретению является установка для детонационного нанесения покрытий 2), содержащая закрытую с одного конца детонационную трубу, дозатор порошка и смесительное устройство, соединенное через клапаны с источниками подачи ингредиентов взрывчатой смеси и нейтрального газа.

В указанной установке опасность разрушительного воздействия обратного удара на смесительное устройство устраняется наличием предохранительного устройства с пористой перегородкой и рассекателем пламени.

Конструкция смесительного устройства с внутренними перегородками и отверстиями, рассекающими струи подаваемых в него газов, обеспечивает более интенсивное их перемешивание, чем в установке, описанной выше. Кроме того, в данной установке нейтральный газ используется не только в защитной функции,но также в функции разбавителя горючего и окислителя, что позволяет сни,зить тепловое воздействие продуктов детонации на частицы напыляемого материала и использовать в качестве последнего не только тугоплавкие металлы, но и материалы с относительно низкой температурой плавления (никель, кадмий и т.п.). Однако перемешивание горючего, окислителя и нейтрального газа происходит в пространстве одной камеры, что не обеспечивает строгого постоянства заданных режимов и не дает возможности получить достаточно однородную смесь. Как уже быпо сказано,это приводит в конечном счете к ухудшению качества покрытия, проявляющегося в неодинаковой прочности сцепления его частиц, что обусловлено раз- 50 личным температурным воздействием продуктов детонации на эти частицы.

Целью изобретения является повышение качества покрытия за счет однородности подаваемой в детона- 55 ционную трубу газовой смеси.

Цель достигается тем, что смесительное устройство выполнено с двумя

89 4 сообщающимися между собой камерами, при этом первая по ходу движения газов камера сообщена посредством выполненных в корпусе устройства каналов с источниками подачи одного из ингредиентов взрывчатой смеси и нейтрального газа, а вторая — с источником подачи второго ингредиента взрывчатой смеси.

Первая камера смесительного устройства разделена на две полости отражательным диском со сквозными каналами. Сквозные каналы отражательного диска выполнены наклонными в тангенциальном направлении, а их входные отверстия смещены по окружности относительно противолежащих выходных отверстий каналов, сообщающих первую камеру с источником подачи одного из ингредиентов взрывчатой смеси и нейтрального газа.

Кроме того, корпус смесительного устройства выполнен из трехразъемно соединенных частей: распределительной плиты, промежуточной плиты и крышки, при этом на распределительной плите смонтированы клапаны и в ней выполнены каналы для подвода ингредиентов, взрывчатой смеси и нейтрального газа в камеры, выполненные в промежуточной плите и крышке, а промежуточная плита выполнена с входным каналом и отверстиями в центральной части, сообщающими входной канал с камерой в крышке, в которой выполнен выходной канал, причем на крышке смонтирован обратный клапан.

Наличие двух камер в смесителе дает возможность в каждой камере получить двухкомпоиентную смесь: в первой камере смешивать нейтральный газ с одним из ингредиентов взрывчатой смеси, например с акислителем, а во второй — смесь, полученную в первой камере, смешивать с другим ингредиентом взрывчатой смеси, например с горючим. Это позволяет в итоге получить более однородную трехкомпонентрую смесь, чем при смешивании трех компонентов в одном замкнутом объеме.

К тому же, конструкция смесителя обеспечивает более высокую,чем в сушествующих установках, взрывобезопасность при смешивании горючего и окислителя, поскольку один из них предварительно разбавляется нейтральным газом. клапанами 9-12 смесительного устройства 4, клапаном 20, регулирующим поступление в дозатор 2 трансйортирующей среды от источника 21.

Смесительное устройство 4 установки для детонационного нанесения покрытий имеет разъемный корпус (см.фиг..2), состоящий из скрепленных между собой распределительной плиты 22, промежуточной плиты 23 и крышки 24.

Первая по ходу движения газов камера, выполненная в промежуточной плите 23, разделена на две кольцевые полости 25, 26 отражательным диском

27, создающим условия для интенсивного перемешивания подаваемых в камеру газов путем многократного отражения их струй. Диск 27 насажен на выступ 28 промежуточной плиты.

Полости 25 и 26 сообщены между собой сквозными каналами 29 (см. фиг.3). Для создания завихрения в полости 26 способствующего интенсивному перемешиванию газов, каналы выполнены наклонными в тангенциальном направлении, как показано на

20 отражательного эффекта их входные отверстия смещены по окружности относительно выходных отверстий каналов 30 и 31 (см.фиг.2 и 3), выполненных в распределительной плите 22.

В крышке 24 имеется вторая камера 32, выполненная в центрирующем отделены друг от друга перегородкой

34 с отверстиями 35, сообщающими

В выступе 28 плиты 23 выполнен входной канал 36, сообщающийся с камерой 32 множеством расходящихся в ее сторону отверстий 37, образующих кольцевой ряд.

Каналы 30, 31 и 36 смесительного устройства сообщены с выходными отверстиями электромагнитных клапанов 9, 10 и 11, смонтированных на распределительной плите 22.

Вьмодной канал 38 смесительного устройства выполнен в крышке 24, на которой смонтирован обратный клапан 39. Вход в канал 37 перекрыт ступицей 40 плиты 23, охватывающей с зазором цилиндрический выступ

4 1 крышки, что создает дополнительные возможности для пересечения и отра671089 а

Конструктивное выполнение первой камеры дает возможность турбулизовать струи подаваемых газов, что способствует их интенсивному перемешиванию.

Конструктивное выполнение корпуса двухкамерного смесительного устройства компактно, менее металлоемко, чем в известных установках, и обеспечивает минимальную длину 10 пути смешения газов.

На фиг.1 схематически изображена установка для детонациоиного нанесения покрытий, общий вид, на фиг.2смесительное устройство установки, разрез, на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг.31 на фиг.5 — вид по стрелке В на фиг.2; на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.5.

Установка для детонационного нанесения покрытий содержит детонационную трубу 1 (см.фиг.1). Длина и диаметр трубы 1 подобраны из условий возможности образования и распространения в ней детонационной волны, с помощью которой на поверхность обрабатываемой детали наносит- фиг.З и 4, при этом для получения ся порошкообразный материал покрытия.

Для порционной подачи порошкообразного материала детонационная труба 1 соединена со стороны закрытого конца с дозатором 2, а через предохранительное устройство 3со смесительным устройством 4,пред35 назначенным для приготовления взрыв- выступе 33. Первая и вторая камеры чатой смеси. Источники 5 и 6 ингредиентов этой смеси, а также источник 7, 8 подачи нейтрального их между собой.

40 газа через электромагнитные. клапаны 9-12 соединены со смесительным устройством 4.

В полости разъемного корпуса предохранительного устройства 3 после45 довательно установлены решетка 13 для рассечения пламени в случае его прорыва через змеевик 14 в полость корпуса при обратном ударе в трубу

1 и перегородка 15 иэ пористого огнеупорного материала, например металлокерамики. Входной полостью 16 предохранительное устройство 3 сообщено со смесительным устройством 4.

Помимо упомянутых узлов,установка содержит генератор 17 импульсов, предназначенный для подачи высокого напряжения на искровую свечу 18 и блок 19 управления электромагнитными

9 8

7 67108 жения струй и тем самым способствует интенсивному перемешиванию газов.

Помимо упоминавшихся уже электромагнитных клапанов 9, 10 и 11, из которых клапан 9 соединен с источ5 ником 5 (фиг.1) подачи окислителя, в частности кислорода, клапан 10— с источником 7 подачи нейтрального rasa, а клапан 11 — с источником

6 подачи горючего, например ацетилена, на распределительной плите

22 (см.фиг.2,5,6) смонтирован также электромагнитный клапан 12, соединенный с источником 8 подачи .нейтрального газа (см.фиг. 1) . Каналом

42 (см.фиг.6) укаэанный клапан 12 связан с полостью 16 (см.фиг.1} предохранительного устройства 3. Укаэанная система предназначена для заполнения нейтральным газом полости

20 предохранительного устройства после подачи газовой смеси во взрывную камеру, а также для продувки предохранительного устройства и взрывной камеры после выброса из нее 25 материала покрытия.

Установка работает следующим образом.

По команде с блока 19 (см.фиг.1) управления открываются электромагнитные клапаны 9,10 и 11.

От источника 5 через клапан 9 и канал 30 (см.фиг.2) в полость 25 первой камеры смесительного устройства

4 поступает кислород, а от источника 7 через клапан 10 и канал 31 нейтральный газ, например азот.

Струи обоих газов ударяются о поверхность отражательного диска 27.

При этом они многократно отражаются

40 от поверхности диска и распределительной плиты 22, в результате чего происходит интенсивное перемещивание поступающих газов в полости

25. Через тангенциально наклонные каналы 29 (см.фиг.3,4) диска 27

45 струи полученной смеси поступают в полость 26, где благодаря пр4даваемому каналами завихрению происходит еще более активное перемешивание газов.

От источника 6 (см.фиг.1) через клапан 11 и входной канал 36 (см. фиг.2) в камеру 32 смесительного устройства 4 подается ацетилен, раздробленный на мелкие струи отверстиями 37. В камере 32 происходит его интенсивное перемешивание с поступающей в нее через отверстия

35 смесью азота с кислородом. При таком двухступенчатом образовании смеси снижается опасность возникновения .взрыва в зоне смешивания, поскольку с ацетиленом встречается не чистый кислород, обладающий высокой активностью, а менее активная! смесь с азотом. К тому же образующаяся при этом смесь трех газов значительно более однородна, чем такая же смесь, получаемая в однокамерном смесительном устройстве.

Через кольцевую полость, образуемую ступицей 40 и выступом 41, выходной канал 38 и обратный клапан 39, смесь проходит во входную полость 16 (см.фиг.1) предохранительного устройства, откуда через поры перегородки l5, калиброванные щели решетки 13 и змеевик 14 поступает в детонационную трубу 1.

После заполнения трубы 1 взрывчатой смесью клапаны 9, 10 и 11 закрываются и одновременно открйваются клапан 20, управляющий дозатором 2, и клапан 12 продувки предохранительного устройства 3.

Через клапан 20 в полость цозатора 2 от источника 21 поступает транспортирующая ср;.да, например азот, который вдувает порошок материала покрытия в трубу 1.

Одновременно открывшийся клапан

12 через канал 42 (см.фиг.6) подает в полость 16 (см.фиг.1) предохранительного устройства азот, который, пройдя сквозь прры перегородки 15 и щели решетки 13, заполнит змеевик

14, вытеснит в трубу 1 остатки взрывчатой смеси.

После этого все клапаны закрываются, генератор 17 импульсов посылает сигнал на искровую свечу

18, которая поджигает в трубе 1 взрывчатую смесь. Образовавшаяся при этом детонационная волна выбрасывает порошок материала покрытия на обрабатываемую деталь, установленную перед открытым концом взрывной камеры 1, Затем блок 19 управления выдает команду на открытие клапана

12 для полной продувки предохранительного устройства 3 и детонационной трубы 1 нейтральньм газом. Азот от источника 8 по каналу 42 поступает в полость 16 предохранительного устройства и далее через перегородку IS, решетку 13 д змеевик 14

9 в трубу 1, выдувая иэ нее все продукты сгорания.

Затем описанный цикл повторяется.

Конструкция смесительного устройства установки позволяет подавать во взрывную камеру более однородную смесь, чем удавалбсь получить

671089 10 на существующих установках. Это дает возможность стабилизировать возбуждение и распространение де 1 тонационной волны, а следовательно ,равномерный прогрев частиц порошка напыпяемого материала, и как результат, получать высококачественные покрытия с постоянными служебными свойствами.

671089

Техред С.11игуноьа

Редактоп О. Юркова т

Корректор А. Тяско

Заказ 2396/3

Тираж 672 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комиТета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4