Устройство для нанесения покрытий детонационным способом

Чертежи

Описание

со

00

Изобретение относится к технике нанесения покрытий детонационным на- пыпением.

Целью изобретения является повышение надежности работы за счет предотвращения зарастания и перегрева трубки ввода порошкового материала.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - устройство с телескопическим стволом вариант; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг, фиг. 4 - диаграмма взаимодействия продуктов детонации с буферным объемом холодной газовой смеси ,

Устройство для нанесения покрытий детонационным способом содержит ствол

14197372

смесью через мундштук 7, При этом горючая газовая смесь занимает объем в стволе, равный

(L - h),

где d - диаметр ствола,

10 сГ - 1-2d,

Граница газовой смеси смещена относительно оси мундштука 7 в направлении закрытого конца 3 ствола 1 на расстояние f за счет динамического

15 напора газовой смеси.

Таким образом, перед инициированием детонации в стволе имеются два газовых объема различного состава, а именно: упомянутый объем 13 горючей

1, окруженный кожухом 2 для охлаждения водой. Ствол 1 длиной L имеет за- 20 смеси газов длиной (L-h)+ сГ и буфер- крытый конец 3 и открытый конец 4, ный объем 14 газа (воздуха) длиной

К стволу 1 подсоединены система инициирования детонации (не показана-) со свечой 5 зажигания, система подачи газов горючей смеси, содержащая смеси- тель 6, подсоединенный к стволу 1

h - сГ у закрытого конца 3 (буферный объем газа). Затем инициируется детонация свечой 5, в конечном счете детонаг ионные волны D и D распространяются в противоположных направлениях: первая D по направлению к откры I ,

fyндщтyкoм 7. Ось мундщтука 7 расположена на расстоянии h .от закрытого конца 3 ствола. Свеча 5 может быть смещена относительно оси мундштука на 3-4 диаметра в направлении конца

4ствола 1 и на 1-2 диаметра в направлении конца 3 ствола 1, Ствол 1 соединен также с дозатором 8 порошкового материала через трубку 9 ввода порошкового материала. Трубка 9 размещена между закрытым концом 3 водо- охлаждаемого ствола 1 и мундштуком 7 ввода смеси горючих газов, вблизи

от конца 3, на расстоянии бот него . Ствол 1 может быть выполнен в виде трубы постоянного сечения (фиг, 1) или из двух ступеней (см, фиг. 2,3), при этом ступень 10 Ствола 1 с закрытым к;рнцом 3 имеет меньший диаметр, чем другая ступень 11. Ступень 10 ствола 1 меньшего диаметра имеет открытый конец 12, размещенный внутри ступени 11 ниже мундштука 7 и свечи

5зажигания. В этом случае предпочтительно мундштук 7 расположить тангенциально к цилиндрической поверхности ступени 10 ствола 1,

Устройство работает следуюсцим образом .

Кожух 2 ствола 1 подсоединяется к системе водоснабжения для постоянного охлаждения во время работы. Затем ствол 1 заполняется горючей газовой

(L - h),

где d - диаметр ствола,

сГ - 1-2d,

Граница газовой смеси смещена относительно оси мундштука 7 в направлении закрытого конца 3 ствола 1 на расстояние f за счет динамического

напора газовой смеси.

Таким образом, перед инициированием детонации в стволе имеются два газовых объема различного состава, а именно: упомянутый объем 13 горючей

смеси газов длиной (L-h)+ сГ и буфер- ный объем 14 газа (воздуха) длиной

h - сГ у закрытого конца 3 (буферный объем газа). Затем инициируется детонация свечой 5, в конечном счете детонаг ионные волны D и D распространяются в противоположных направлениях: первая D по направлению к откры- I ,

тому концу 4 ствола 1 и D по направ- летшю к закрытому концу 3 ствола 1,

0 После прохождения детонационной волной D расстояния (Г происходит ее взаимодействие с буферным объемом 14 газа и по буферному объему 14 начинает распространяться ударная волна S,

5 сжимающая газ, а продукты детонации продолжают движение в направлении к закрытому концу 3 ствола с увеличенной скачком скоростью.

Одновременно при достижении волной

0 D открытого конца 4 ствола 1 начинается истечение продуктов детонации в окружающую атмосферу, сопровождающееся распространением волны R разрежения в направлении закрытого конца

5 3 ствола 1,

После прохождения ударной волной S уровня трубки 9 ввода порошкового материала, через последнюю в дозатор

8входит часть сжатого газа буферно- Q го объема 14. После взаимодействия

ударной волны S с закрытым концом 3 ствола 1 в буферном объеме 14 возникает отраженная волна s , которая останавливает продукты детонации, препят- 5 ствуя достижению ими уровня трубки

9ввода, и дополнительно заполняет дозатор 8 через трубку 9 ввода сжатым газом. В результате прохождения волны R разрежения по стволу 1 и взаимо- .

действия ее с волной S в стволе уменьшается давление, сопровождающееся истечением сжатого газа и порошка из дозатора 8 через трубку 9 ввода в

ствол 1 и к открытому концу 4.

В это же время в ствол 1 непрерывно подается из смесителя 6 через мундштук 7 смесь горючих газов и в тот момент, когда порошок оказывается в объеме 13i ствола 1, но ниже уровня ввода смеси газов, происходит следующее инициирование детонации свечой 5.

Продукты детонации нагревают порошок и через открытый конец 4 направ- ляют его на напыляемую поверхность, образуя на ней покрытие. Далее цикл повторяется.

При указанном взаимном расположении элементов устройства расстояния между ними играют решающую роль для обеспечения поставленной цели. Расстояние h-b от места присоединения мувдштука смесителя 6 к стволу 1 до оси трубки 9 ввода дозатора 8 зави- сят от ряда факторов: расстояния h от места присоединения смесителя 2 до закрытого конца 3, выбранной скорострельности напыления п и скорости движения порошка V из дозатора. Перечисленные параметры должны удовлетворять условиям, следующим из анализа работы устройства и x-t диаграммы взаимодействия продуктов детонации с буферным объемом 14 ХФиг. 3).

:Ь -1. ь.:-ь

VпV

h - b X

п-сГ bS

X . -I. -i

иV,

де L - длина ствола 1;

и - скорость границы продуктов JQ

детонации i

Vj, Vji - скорость падающей и отраженной от закрытого конца 3 ударных волн в буферном объеме 14,ее

X - место встречи отраженной

волны с границей продуктов в детонации;

S - расстояние, проходимое детонационной волной (D ) в направлении закрытого конца 3.

Соотношения (1а, 16) имеют следующий очевидный смысл: 1а - порошок перед инициированием находится в стволе 1 ниже уровня ввода газа и счечи 5 зажигания; 16 - продукты детонации не достигают трубки 9 ввода. Значения Vj, U и Vj- определяются из соотношений

Р .SL.

n.(u-u,)j

2)/f -1;

2Г2

Vi.---(1 - ---) Ч И 4.Л U2

S К-Ц

V

f Щ+тур;;+()р,т

хГ(к-1)р« + PJ ,

20 25 зо

35

)

40

45

JQ

ее

где Р, Р - давления во фронте ударных волн в буферном объеме 14 и в продуктах детонации в точке Чепмена- Жуге;

Uy - массовая скорость продуктов детонации

С С - скорости звука в продуктах детонации и буферном объеме 14;

/, К - отношения удельных теп- лбемкостей продуктов детонации и смеси воздуха с остывшими продуктами, f - плотность газа в буферном объеме;

Р, - атмосферное давление. Устройство по фиг. 2,3 работает аналогично вьш1еизложенному. Геометрические соотношения должны соблюдаться также. Однако, поскольку порошок выносится холодным буферным газовым объемом 14 в объем 13, то в данном случае мундштук 7 оказывается экранированным от воздействия частиц порошка, что предотвращает зарастание выходного отверстия мундштука 7. Вьшолнение места ввода газов тангенциальным объясняется стремлением уменьшить динамическое сопротивление на выходе из смесителя, чтобы исключить обратные удары.