Горелка для напыления порошковых материалов

 

»18870I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.02.80 (21) 2882405/23-05 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 07,12.81. Бюллетень № 45 (45) Дата опубликования описания 07.12.81 (51) Al. Ka.

В 05В 7/20

Государственный комитет (53) УДК 621.793 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы 1 . -. 1 изобретения Е. В. Говорин, М. Е. Морозов, В. И. Зубков 10; П; Свержевский и Н. П. Тетюхин 1, )

3 (71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский и! конструкторский институт автогенного машиностраенйя (54) ГОРЕЛКА ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к технике нанесения газотермических покрытий из порошковых материалов, в частности к горелкам для напыления порошковых материалов, применяемых преимущественно для напыления покрытий из легкоплавких порошков (цинк, полимеры).

Известная горелка, которая включает корпус с каналами подачи воздуха, горючего газа и порошка и мундштук с порош- 1О ковым соплом, вокруг которого концентрично расположены газовые сопла (11.

Основной недостаток этой горелки состоит в невысокой производительности напыления и относительно низком коэффициен- 15 те использования напыляемого материала, который составляет 55% при производительности распыления 3 — 5 кг/ч. Поэтому производительность по напыляемому материалу составляет (3 — 5) Q 0,55 = 1,65 — 2О

2,75 кг/ч.

Другим недостатком известной горелки является относительно высокий удельный расход ацетилена. Он достигает 0,3 м /ч на килограмм напыленного цинка. 25

Более близкой к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является горелка для напыления порошковых материалов, содержащая корпус с каналами подачи воздуха, 30 горючего газа и порошка и мундштук с порошковыми соплами и концентрично расположенными вокруг каждого из них газовыми соплами (2), Такая горелка имеет более высокую производительность, чем указанная выше, и более высокий коэффициент использования порошка. При производительности распыления цинка 10 кг, ч этот коэффициент составляет 70%.

Недостатком этого решения является довольно высокий расход ацетилена. При указанной производительности он составляет 1,5 м /ч. Таким образом, удельный расход ацетилена, т. е. расход на килограмм напыленного цинка составляет

0,210 м /ч.

Целью изобретения является повышение коэффициента использования порошка и снижение удельного расхода горючего газа.

Указанная цель достигается тем, что вокруг каждого из порошковых сопл в корпусе мундштука выполнена цилиндрическая полость, имеющая сужение на выходе и сообщающаяся с каналом подачи воздуха, причем ширина кольцевой щели, образованной порошковым соплом и боковой стенкой цилиндрической полости на выходе, составляет 0,05 — 0,14 внутреннего диа887015 метра порошкового сопла, а ее глубина превышает в 2 — 3 раза ширину, при этом диаметр средней линии кольцевой щели равен 1,2 — 1,6 внутреннего диаметра порошкового сопла.

Повышение коэффициента использования напыляемого материала обеспечивается за счет подачи воздуха в кольцевые щели между порошковыми соплами и полостями вокруг этих сопл на выходе, Вследствие подачи воздуха через эти щели в пламя горелки происходит удлинение факела, обогащение пламени окислителем, исключение горения порошка и повышение устойчивости горения пламени. В результате удлинения факела возрастает время пребывания частиц напыляемого порошка в зоне эффективного теплового действия пламени, что значительно увеличивает термическую эффективность. Это обеспечивает не только повышение коэффициента использования напыляемого материала, но и приводит к снижению удельного расхода горючего газа при нанесении газотермических покрытий, как из порошкового цинка, так и из полимерных порошков.

Указанное соотношение ширины кольцевой щели и диаметра порошковых сопл обеспечивает максимальное снижение удельного расхода горючего газа.

При большей ширине щели снижается скорость истечения воздуха в пламя, вследствие чего факел не имеет достаточного удлинения и эффективность пламени снижается. Для обеспечения более высокой скорости истечения воздуха необходимо увеличивать расход воздуха, а это приводит к необходимости увеличения расхода горючего газа, поскольку в противном случае имеет место захолаживание пламени и снижение коэффициента использования распыляемого порошка. Таким образом, удельный расход горючего газа значительно возрастает.

При меньшей ширине щели возрастают потери и уменьшается расход воздуха и из-за этого не достигается достаточного удлинения факела и обогащения горючей смеси окислителем.

То же явление имеет место и при большей глубине кольцевой щели по сравнению с предельными пределами. При меньшей глубине щели наблюдается распыление порошка струей воздуха за пределы пламени горелки, в результате чего коэффициент использования напыляемого материала уменьшается. Выход порошка за пределы пламени имеет место и в случае увеличения диаметра средней линии кольцевой щели более 1,6 внутреннего диаметра порошкового сопла. При диаметре средней линии кольцевой щели менее

1,2 диаметра порошкового сопла возрастает сложность изготовления последнего, 5

GO б5 поскольку снижается тол1пина стенки порошкового сопла.

Кроме того, подача воздуха в кольцевые щели создает инжектирующий эффект на срезе порошковых сопл. В результате из конструкции горелки был исключен порошковый инжектор, что привело к снижению веса горелки и уменьшению ее габаритов.

Последнее желательно, поскольку горелка предназначена для ручных процессов напыления.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема горелки; на фиг. 2 — вид по стрелке

А фиг. 1; на фиг. 3 — участок мундштука с цилиндрической полостью (в увеличенном масштабе).

Горелка состоит из корпуса 1 с центральным порошковым каналом 2, ацетиленовым каналом 3 и воздушным каналом 4 и мундштука 5 с порошковыми каналами 6 и соплами 7 и газовыми соплами 8. Порошковые каналы 6 в мундштуке расположены с наклоном к центральному порошковому каналу 2. Вокруг каждого порошкового сопла имеется цилиндрическая полость 9, на выходе которой запрессованной втулкой

10 создается сужение. Каждая втулка выполнена внутри с выступом 11. Для крепления мундштука к корпусу горелки имеется накидная гайка 12. Воздух в цилиндрические полости 9 поступает из каналов 4 через отверстия 13 и каналы 14, выполненные в корпусе горелки, и через боковые отверстия 15 в корпусе мундштука. Кроме того, горелка содержит газовые инжекторы 16, воздух в которые подается по каналам 17. Кольцевая щель 18, образованная порошковым соплом 7 и боковой стенкой цилиндрической полости 9 на выходе, имеет ширину б, равную 0,05 — 0,14 внутреннего диаметра d порошкового сопла 7. Глубина

h щели в 2 — 3 раза превышает ее ширину, а диаметр D средней линии кольцевой щели равен 1,2 — 1,6 внутреннего диаметра d порошкового сопла.

Горелка работает следующим образом.

Порошок транспортируется из питателя (на чертеже не показан) в центральный порошковый канал 2 горелки. Далее порошок поступает в порошковые каналы 6 мундштука 5 и через порошковые сопла 7 попадает в пламя. В пламени горелки частицы прогреваются до пластичного состояния и под действием кинетической энергии газовой струи ударяются о поверхность изделия, сцепляются с ней и образуют покрытие. Поступающий в корпус воздух разделяется на три канала, По одному каналу— центральному — воздух через два отверстия 13 в нем (второе отверстие не показано) поступает в каналы 14, а через них в в полость под накидную гайку 12.

По двум другим — боковым каналам 17— воздух подается в газовые инжекторы 16.

Проходя через последние, воздух создает

5 в ацетиленовом канале разрежение. Ацетилен поступает в газовые смесительные камеры (на чертеже не обозначены), где, смешиваясь с воздухом, образует ацетиленовоздушную смесь. Далее эта смесь, поступая в мундштук, обеспечивает непрерывное горение на срезе мундштука. Подача воздуха в упомянутые цилиндрические полости осуществляется из полости под накидной гайкой через боковые отверстия

l5, расположенные радиально в передней части мундштука под этой накидной гайкой.

II р и м е р. Горелкой для напыления порошковых материалов наносят покрытия из цинка и полимерного порошка. Мундштук имеет четыре порошковых сопла диаметром 3,6 мм, вокруг каждого из которых концентрично расположено по восемь газовых сопл диаметром 1,4 мм. Поскольку сменные порошковые сопла имеют общие газовые сопла, то число газовых сопл составляет 24. Отношение суммарных площадей порошковых и газовых сопл:

24Х1е4 Х314 09.

4 Х 3,6 Х 3,14

Ширина кольцевой щели б (фиг. 3) составляет 0,4 мм, т. е. 0,4/3,6=0,11 диаметра порошкового сопла. Диаметр D средней линии (фиг. 3) кольцевой щели составляет

4,9 мм, т. е. 4,9/3,6=1,36 диаметра d порошкового сопла. Глубина кольцевой щели равна 1,0 мм, т. е. составляет 2,5 ширины этой щели.

Испытания этой горелки показали, что расход ацетилена составил 1,0 м /ч при производительности напыления цинка

9,9 кг/ч, т. е. удельный расход ацетилена (на 1 кг напыленного металла) снизился до 0,1 м /кг. Коэффициент использования распыленного цинка составляет 81%.

При напылении полимерного порошка явление налипания порошка на кромки сопл не имело места. Расход ацетилена

887015 составляет 0,8 мз/ч при производительности напыления 12 кг/ч с коэффициентом использования распыляемого полимера 84%.

Удельный расход ацетилена 0,07 м /кг, Проведенный расчет годового экономического эффекта от внедрения предложенной конструкции горелки в народное хозяйство при серийном выпуске 600 шт/год показал, что он составит около 8 млн. руб.

Формула изобретения

Горелка для напыления порошковых материалов, содержащая корпус с канала15 ми подачи воздуха, горючего газа и порошка и мундштук с порошковыми соплами и концентрично расположенными вокруг каждого из них газовыми соплами, отл ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения

20 коэффициента использования порошка и снижения удельного расхода горючего газа, вокруг каждого из порошковых сопл в корпусе мундштука выполнена цилиндрическая полость, имеющая сужение на выходе и сообщающаяся с каналом подачи воздуха, причем ширина кольцевой щели, образованной порошковым соплом и боковой стенкой цилиндрической полости на выходе, составляет 0,05 — 0,14 внутреннего диаметра порошкового сопла, а ее глубина превышает в 2 — 3 раза ширину, при этом диаметр средней линии кольцевой щели равен 1,2 — 1,6 внутреннего диаметра порошкового сопла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Антошин Е. В. и др. Нанесение покры40 тий из полимерных материалов способом газопламенного напыления. М., Цинтихимнефтемаш, 1967, с. 38.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2749572/23-05, кл. В 05В 7/20, 45 1979 (прототип).

Ф 1Рgg

887015

Фиг. 2

Составитель Л. Янковская

Техред А, Камышникова Корректор О. Силуянова

Редактор Е. Дайч

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2504/3 Изд. № 616 Тираж 784 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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