Processing

Please wait...

Settings

Settings

Goto Application

1. WO1990007386 - DEVICE FOR FEEDING POWDER INTO THE BARREL OF A DETONATION INSTALLATION

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ RU ]

УСТРОЙСТВО да ПОДАЧИ ПОРОШКА В СТВОЛ

ДЕТОНАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

Область техники

Изобретение относится к устройствам для нанесения порошковых покрытий детонационным методом, а именно - к устройству для подачи порошка в ствол детонационной установки.

Предшествующий уровень техники Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано в детонационных установках для на- несения жаропрочных, коррозионноетойких и износостой- ких покрытий на изделия и узлы механизмов, работающих в условиях абразивного износа в агрессивной среде.

Устройство для подачи порошка в ствол является од- ним из основных узлов детонационной установки, кото- рый дожен обеспечивать подачу в заданное сечение ство-ла, в заданный момент времени определенной порции порош-ка и выполнение этих условий, в конечном счете, оп- ределяет качество получаемых покрытий, например, ста- бильность свойств покрытий, прочность связи покрытия с поверхностью обрабатываемой детали, пористость и так далее.

Порошок вводят в открытый с одного конца ствол детонационной установки, заполненный взрывчатой газовой смесью, и производят инициирование детонации. Высоко-температурный поток продуктов детонации разгоняет и на-гревает частицы порошка, которые, взаимодейс вуя с по-верхностью обрабатываемой детали, расположенной перед открытым концом ствола, образуют покрытие. Дозаторы, применяемые в детонационных установках, должны обладать быстродействием, длительным ресурсом работы, точностью дозирования, а также защито от проникающих в корпус до-затора из ствола продуктов детонации (обратных ударов) и взрывчатой газовой смеси.

Используемые в установках детонационного напыления дозаторы по способу подачи порошка разделяются на пнев-матические и механические. В пневматических дозаторах подача порошка осуществляется импульсом сжатого газа.

Однако эти дозаторы не позволяют ввести порошок в за-данное сечение ствола в связи с тем, что объем транспор-тирующего газа значительно превышает объем дозы порош-ка и при поступлении в ствол частицы порошка будут рас-пределяться в виде протяженного облака вдоль оси ство-ла. Кроме того, в качестве транспортирующего газа обыч-но применяются негорючие газы, например, азот, которые разбавляют взрывчатую газовую смесь в стволе в зоне ввода порошка, приводя к нестабильности процесса и к ухудше-нию характеристик продуктов детонации. Вместе с тем, в детонационных процессах существуют режимы, в которых недопустимо даже незначительное разбавление рабочих взрывчатых смесей негорючими газами. В таких режимах подачу порошка необходимо производить с помощью механи-ческих устройств, в которых порошок подается, например, с помощью шнекового, ленточного или ковшового транспор-тера, или червячного механизма. Такие дозаторы позволяют ввести порошок в заданное сечение ствола, однако они под-верже ны сильному износу, заклиниванию и имеют небольшой ресурс работы.

Для получения качественных покрытий необходимо обес-печить минимальную протяженность облака частиц вдоль оси ствола, то есть необходимо локализовать ввод частиц порошка в ствол на заданном расстоянии от среза ствола, при этом начальное положение всех частиц по оси ствола до взрыва должно быть, по возможности, одинаковым. В лро- тяженном облаке начальное положение частиц по оси ствола различно, что из-за различной длительности взаимодейст-вия частиц с продуктами детонации приводит к различию в скоростях и температурах нагрева частиц и, в конечном счете , приводит к нестабильности свойств получаемых по-крытий.

Кроме того, дозатор должен обеспечивать равномерное распределение частиц в облаке. При неравномерном распре-делении нарушается однородность толщины покрытия по об- рабатываемой поверхности, при этом на покрытии появляют- ся пятна, свойства которых (толщина, адгезия, когезия, пористость) существенно отличаются от свойств всего по-крытия.

Эти дозаторы не обеспечивают также быстрого ввода порошка в ствол, что снижает производительнос ь устано-вок детонационного напыления.

Наиболее близким по своей сущности к настоящему изо- бретению является устройство для подачи порошка в ствол детонационной установки ( su, А, 582004) . В одном из ва-риантов выполнения устройства оно включает корпус , ус- тановленный непосредственно на стволе детонационной ус- тановки, и накопитель-дозатор с размещенным в нем што-ком с дозирующей полостью и клапаном, расположенными в нижней части накопителя. Перемещение штока осуществляв т-ся импульсом сжатого газа, действующим на поршень, свя- занный со штоком, а под поршнем расположена втулка, огра-ничивающая его ход. При перемещении штока клапан входит в полость ствола и при ударе поршня о втулку порошок раз-брасывается в ней.

В данном устройстве частицы порошка при их подаче в ствол также образует облако, вытянутое вдоль оси ство-ла, что, как указывалось ранее , приводит к нестабильно-с ти свойств покрытий. Кроме того, дозатор вводит порцию порошка в виде сгустка, который за время взаимодействия с потоком продуктов детонации не успевает трансформиро-ваться в облако частиц, равномерно распределенных по се-чению ствола, что приводит к неоднородности покрытий по толщине.

Недостатком данного устройства является также его инерционность, так как длительность операции подачи по-рошка в ствол определяется временем движения штока вниз и наполнения дозирующей полости.

Кроме того, существенным недостатком данной конструк-ции устройства являе ся возможность заполнения полости накопителя взрывчатой газовой смесью через неплотно за-крытый канал, соединяющий полость накопителя с полостью ствола, что может привести к взрыву устройства.

Еаскрытие изобретения

Б основу настоящего изобретения положена задача создания такого устройства для подачи порошка в ствол детонационной установки, конструкция которого обеспечи-вала бы при вводе порошка в ствол минимальную протяжен-ность облака частиц, заполняющего все сечение ствола, при равномерном распределении частиц в облаке и умень-шении времени подачи порошка в ствол.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для подачи порошка в ствол детонационной установки, сс-держащем корпус с проходящим через него стволом детона-ционной установки и накопителем-дозатором напыляемого порошка, согласно изобретению, устройство включает три секции, образующие часть ствола, при этом крайние секции соединены жестко с корпусом, средняя - снабжена приводом для ее возвратно-поступательного перемещения вдоль оси ствола, а накопитель-дозатор расположен в одной из зон стыковки подвижной и неподвижных секций, причем нижняя часть корпуса под накопителем-дозатором и стволом обра- зует камеру для сбора порошка, снабженную механизмом для возврата порошка в накопитель-дозатор.

Такое выполнение конструкции позволяет обеспечить локальный ввод порошка в ствол, то есть одинаковое на- чальное положение частиц порошка в стволе и равномерное их распределение по сечению ствола за счет того, что в момент расстыковки подвижно и неподвижной секций пеле- на порошка, непрерывно поступающая из бункера к месту стыка, проникает через образовавшийся зазор и заполняет сечение ствола.

Время заполнения всего сечения ствола порошком оп- ределяется скоростью падения частиц в потоке , которая зависит от высоты падения и определяется расстоянием от выходного отверстия накопителя до входа в канал ствола. Изменяя это расстояние , можно регулировать время запол- нения ствола порошком, а значит, и производительность установки.

В данном устройстве непрерывный, равномерный поток порошка, поступающий из накопителя в место стыка сек- ций, обеспечивается за счет механизма возврата порош- ка.

В предпочтительном варианте выполнения настояще- го изобретения привод подвижной секции расположен в другой зоне стыковки подвижной и неподвижных секций и содержит пружину сжатия, закрепленную на торцах подвижной и неподвижно секций, и герметичную кольце- вую соосную стволу камеру, соединенную с источником избыточного давления и образованную стенками корпуса и подвижной секции, а также гибкой мембраной, один край которой закреплен на корпусе, а другой - на подвиж- ной секции.

Преимуществом такой конструкции привода является размещение привода непосредственно в стволе установки на торцах секций, что позволяет осуществить возвратно-поступательное перемещение секции ствола, не увеличивая габариты установки.

В соответствии с одним из вариантов конструкции изобретения в зоне привода подвижной секции в месте стыка подвижной и неподвижной секций установлено ла-биринтное уплотнение, выполненное в виде кольцевых ка-навок на внешней цилиндрической поверхности стыковоч-ного участка неподвижной секции, сопрягаемой с внутрен-ней поверхностью подвижной секции.

Такая конструкция предотвращает утечку взрывчатой смеси и продуктов детонации из ствола в полость кор-пуса.

В одном из вариантов изобретения одна из боковых стенок накопителя-дозатора шарнирно закреплена на кор-пусе с возможностью регулирования ширины выходной щели накопителя-дозатора.

Такое выполнение позволяет регулировать количество поступающего в ствол порошка и равномерно распределять частицы порошка в потоке.

Целесообразно, чтобы в стенке корпуса был выпол-нен канал, сообщающий полость корпуса с источником избыточного давления. Такое выполнение позволяет в мо- мент заполнения канала ствола взрывчатой смесью и ини- ирования детонации полость корпуса заполнить проду- вочный газом под избыточным давлением, что исключает попадание взрывчатой смеси в полость корпуса и разру- 5 шение устройства.

Краткое описание чертежей

Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут понятны из следующего детального описания при- мера его осуществления и прилагаемых чертежах, на ко- Ю торых:

фиг.1 - изображает общий вид устройства (продоль- ное сечение);

фиг. - разрез Д-П на фиг.1;

фиг.З - узел А на фиг.1.

J5 Лучший вариант выполнения изобретения

Устройство для подачи порошка в ствол детонапион- ной установки содержит корпус I (фиг.1) с проходящим через .него стволом 2 (на фиг. показана часть ствола) детонационной установки. К корпусу I присоединены не-20 подвижные секции 3 и 4, между которыми расположена под- вижная секция 5. Секции 3,4 и 5 установлены коаксиально со стволом 2 и образуют часть ствола 2 с каналом 6. В корпусе I над каналом 6 ствола 2 расположен накопи- тель-дозатор 7 напыляемого порошка с вибратором 8.

5 Нижняя часть корпуса I, расположенная под накопителем- дозатором 7 и каналом 6 ствола 2, образует камеру 9 для сбора порошка, из которой он поступает в накопи- тель-дозатор 7 с помощью механизма 10 (фиг.2) , выпол- ненного, например, в виде ковшового конвейера с приво-30 дом 10' (фиг.1).

Подвижная секция 5 имеет привод II для ее возврат- но-поступательного перемещения, содержащий пружину 12 сжатия, закрепленную на торцах неподвижной 3 и подвиж- ной 5 секций, и герметичную кольцевую соосную стволу 2 35 камеру 13, стенки которой образованы наружной поверх- ностью подвижной секции 5, внутренней поверхностью корпуса I и гибкой мембраной 14, один край которой за- креплен в корпусе I, а другой - в подвижной секции 5.

Камера 13 соединена посредством патрубка 15 с источ- ником повышенного давления (На фиг. не показан) через канал 16 и клапан 17 управления, например, электро-магнитного типа. Клапан 17 периодически закрывает входной канал 16 камеры 13 и, таким образом, соединя- ет внутренний объем камеры 13 с источником избыточно- го давления или с атмосферой через патрубок 17'.

Стык "А" (фиг.1,3) неподвижной секции 3 и подвиж- ной секции 5 уплотнен с помощью лабиринтного уплотне-ния 18, выполненного в виде кольцевых канавок 19 на внешней цилиндрической поверхности неподвижной секции 3, сопрягаемой с внутренней поверхностью подвижной секции 5 с зазором 0,1-0,2 мм. Уплотнение 18 предо- твращает утечку взрывчатой смеси и продуктов детона-ции из канала 6 ствола 2, обеспечивая при этом свобод-ное перемещение подвижной секции 5 относительно не-подБИЖной секции 3.

Накопитель-дозатор 7 образован в углублении кор-пуса I тремя стенками 20 (фиг. ) и четвертой подвиж-ной стенкой 21, шарнирно закрепленной на корпусе I с помощью оси 22 и образующей со стенками 20 корпуса I регулируемую выходную щель 23 (фигЛ) для подачи по-рошка в ствол 2.

Кроме того, в стенке корпуса I под стволом 2 име-ется канал 24, сообщающий полость корпуса I с источ-ником избыточного давления, предотврапрющий проник-новение взрывчатой газовой смеси в полость корпуса I через стык "А" , а над накопителем-дозатором 7 уста- . новлена камера 25 для улавливания порошка, сообщенная посредством каналов 26, 27 соответственно с полостью накопителя 7 и с атмосферой.

На корпусе I установлено регулировочное кольцо 28, ограничивающее перемещение подвижной секции 5 и за-дающее размер зазора между секциягли 4,5.

Устройство для подачи порошка в ствол детонацион-ной установки работает следующим образом.

В соответствии со скорострельностью установки задается время х полного заполнения ствола 2 рав- номерным потоком порошка, которое, практически рав-но d/Vo , где d - внутренний диаметр ствола 2, а

Vo - скорость частиц порошка на входе в ствол 2. Эта скорость определяется расстоянием ъ. от верхнего края внутренней поверхности ствола 2 до выходного отверстия - щели 23 накопителя 7 и равна Vo =
, где

g - ускорение свободного падения.

В предлагаемой конструкции привод обеспечивает пе-ремещение секции 5 за 5-7 мс. Например, при =

= 50 мм, Т = 20 мс скорострельность установки может быть увеличена до 20 выстрелов в секунду, что позволя-ет в несколько раз увеличить производительность обору-дования.

Затем напротив среза ствола 2 устанавливается под-ложка (на фиг. не показан) , на которую наносится по-крытие.

В исходном положении подвижная секция 5 прижата пружиной 12 к неподвижной секции 4 и порошок непрерыв-ной струей вытекает из накопителя-дозатора 7 через Щель 23, обтекая место стыка секций 4 и 5 и ссыпается в камеру 9, откуда приспособлением 10 возвращается в накопитель-дозатор 7. Так создается непрерывный равно-мерный поток порошка. При подаче электрического импуль-са на управляющий клапан 17 давление в камере 13 уве-личивается и посредством гибкой мембраны 14 передается подвижной секции 5, которая приходит в движение и пере-мещает подвижную секцию 5, образуя зазор между секция-ми 4,5 и открывая доступ порошка в канал 6 ствола 2. Секция 5 при этом отходит от секции 4 до регулировоч-ного кольца- 28 и порошок из щели 23 накопителя-дозато-ра 7 проходит в образовавшийся зазор через все сечение канала 6 однородной пеленой. Когда напряжение с элект-ромагнитного клапана 17 снимают, пружина 12 возвращает секцию 5 в исходное положение, замыкая ствол 2 и отсе^-кая внутри канала 6 ствола 2 порцию порошка, однородно распределенную по сечению ствола 2. В момент замыкания ствола 2 производится поджиг находящейся в канале 6 ствола 2 взрывчатой смеси, продукты детонации которой захватывают частицы порошка, нагревают их и наносят на подложку. Выброс продуктов детонации из ствола 2 в момент выстрела через стык "А" между секциями 3 и 5 предотвращается лабиринтным уплотнением 18. Проникно-вение взрывчатой смеси в полость корпуса I через стык секций 4 и 5 предотвращается за счет поддержания в полости корпуса I избыточного давления. Унос порошка из полости корпуса I предотвращается с помощью каме-ры 25 для улавливания порошка.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение может быть использовано в детонационных установках для нанесения жаропрочных, корозионностойких и износостойких покрытий на изде-лия и узлы механизмов, работающих в условиях абразив-ного износа в агрессивной среде.