RU2523214C1 - Device for feed of powder mix fur plasma surfacing - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: device comprises chamber, powder feed system composed of two bins secured at chamber top section by powder ducts, two discs with loading channels rigidly secured at DC motor armatures. Angle between disc rotation plane and mirror axis of powder feeder makes 30-45 degrees to allow good fluidity and quality of fed powder mix. Chamber accommodates the union for feed transfer gas and powder mix and transfer gas feed nozzle.

EFFECT: mixing of two powders for surfacing at adequate ratio.

1 dwg

Description

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к устройствам для смешивания порошков для наплавки, и может быть использовано при восстановлении и упрочнении деталей плазменной наплавкой и другими способами восстановления, в которых применяются наплавочные порошки.The invention relates to welding production, in particular to devices for mixing powders for surfacing, and can be used in the restoration and hardening of parts by plasma surfacing and other recovery methods in which surfacing powders are used.

Известен порошковый питатель, включающий корпус-камеру, в верхней части которой размещен бункер для порошка, выходное отверстие которого совмещено с кольцевой загрузочной канавкой вращающегося диска, размещенного в корпус-камере [1].Known powder feeder, comprising a housing-chamber, in the upper part of which is placed a hopper for powder, the outlet of which is combined with an annular loading groove of a rotating disk placed in the housing-chamber [1].

Недостатком этого питателя является то, что в нем предусмотрен только один бункер для порошка, следовательно, нет возможности смешивания различных порошков в требуемой пропорции. Использование смеси порошков приводит к сегрегации и неоднородности подаваемой порошковой смеси. Также в известном устройстве не определена частота вращения вращающегося диска с загрузочной канавкой.The disadvantage of this feeder is that it provides only one hopper for the powder, therefore, it is not possible to mix different powders in the required proportion. The use of a mixture of powders leads to segregation and heterogeneity of the supplied powder mixture. Also in the known device, the rotation frequency of a rotating disk with a loading groove is not determined.

Предлагаемое техническое решение позволяет смешивать два вида порошков для наплавки в различной пропорции в зависимости от требуемых физико-механических свойств наплавляемого покрытия, а также определять частоту вращения вращающегося диска с загрузочной канавкой.The proposed technical solution allows you to mix two types of surfacing powders in different proportions depending on the required physical and mechanical properties of the deposited coating, as well as to determine the rotational speed of a rotating disk with a loading groove.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве система подачи порошка состоит из двух бункеров, подающих порошок на два наклонных диска, вращающихся независимо друг от друга.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed device, the powder supply system consists of two bins, supplying powder to two inclined discs, rotating independently of each other.

На чертеже представлена схема порошкового питателя.The drawing shows a diagram of a powder feeder.

Устройство для смешивания и подачи порошковой смеси для плазменной наплавки включает корпус-камеру, состоящую из крышки 1 и основания 17, соединенных между собой винтами 10, систему подачи порошка, состоящую из двух бункеров 2. Бункеры 2 устанавливаются в порошкопроводы 8 с помощью наконечников 21, которые жестко закреплены на крышке 1 корпус-камеры с помощью винтов 9. Между бункером 2 и порошкопроводом 8 установлены шайбы 19. В корпус-камере установлены два диска 4, размеры которых задаются конструктивно и зависят от размеров устройства. Они имеют загрузочные канавки и жестко закреплены на якорях электродвигателей постоянного тока 3 с помощью винтов 12. На боковой поверхности дисков 4 нанесена насечка 20 вдоль образующей. Электродвигатели 3 зафиксированы в обойме 18, жестко закрепленной на основании 17 с помощью винтов 11. Угол между плоскостью вращения дисков 4 и осью симметрии порошкового питателя лежит в диапазоне 30-45°, данный диапазон обеспечивает хорошую текучесть и качество подаваемой порошковой смеси [2]. В корпус-камере установлены штуцер 5, к которому присоединяется трубка 16, для подачи через нее транспортирующего газа и штуцер 6 с присоединенной к ней трубкой 15 для подачи смеси порошков и транспортирующего газа в зону наплавки. С передней части корпус-камеры прикреплено стекло 7 с помощью винтов 14 для осуществления визуального контроля за процессом смешивания и подачи смеси порошков в зону наплавки. Для предотвращения утечки транспортирующего газа через неплотности между валом электродвигателя 3 и основанием 17 корпус-камеры в обойму 18 установлены манжеты 13.A device for mixing and supplying a powder mixture for plasma surfacing includes a housing-chamber, consisting of a cover 1 and a base 17, interconnected by screws 10, a powder supply system, consisting of two hoppers 2. The hoppers 2 are installed in the powder ducts 8 using tips 21, which are rigidly fixed to the cover 1 of the camera body with screws 9. Between the hopper 2 and the powder line 8 washers 19 are installed. Two disks 4 are installed in the camera body, the dimensions of which are set structurally and depend on the size of the device. They have loading grooves and are rigidly fixed to the anchors of DC motors 3 using screws 12. On the side surface of the disks 4, a notch 20 is applied along the generatrix. Electric motors 3 are fixed in a ferrule 18, rigidly fixed to the base 17 with screws 11. The angle between the plane of rotation of the disks 4 and the axis of symmetry of the powder feeder lies in the range of 30-45 °, this range provides good fluidity and the quality of the supplied powder mixture [2]. A nozzle 5, to which a tube 16 is connected, is installed in the camera body for supplying a conveying gas through it and a nozzle 6 with a tube 15 connected to it to supply a mixture of powders and a transporting gas to the surfacing zone. A glass 7 is attached from the front of the camera body with screws 14 to visually control the mixing process and supply the powder mixture to the surfacing zone. To prevent leakage of the transporting gas through leaks between the shaft of the electric motor 3 and the base 17 of the camera body, cuffs 13 are installed in the ferrule 18.

Устройство для смешивания и подачи порошковой смеси для плазменной наплавки работает следующим образом.A device for mixing and supplying a powder mixture for plasma surfacing works as follows.

Порошки для наплавки, обеспечивающие требуемые физико-механические свойства, засыпаются в бункеры 2 и по порошкопроводам 8 подаются на кольцевые загрузочные канавки вращающихся дисков 4. Диски 4, вращаясь, снимают определенное количество порошка и подают его в нижнюю часть корпус-камеры в место установки штуцера 6, где они под действием силы тяжести ссыпаются с загрузочных канавок, перемешиваются и, увлекаясь потоком транспортирующего газа, подаваемого по штуцеру 5, через штуцер 6, подаются в зону наплавки. В зависимости от требуемой пропорции и количества подаваемой порошковой смеси, с помощью блока управления (не показан), устанавливаются необходимые частоты вращения дисков 4, путем изменения сопротивления якорей электродвигателей постоянного тока 3. Стекло 7 позволяет обеспечить визуальный контроль за процессом дозирования, смешивания и транспортировки порошковой смеси. Насечка 20, нанесенная на боковую поверхность дисков 4, позволяет контролировать равномерность их вращения. Количество подаваемого порошка можно регулировать не только изменением частот вращения дисков 4, но и изменением количества шайб 20. Например, увеличение их количества приведет к увеличению расстояния между наконечником 21 и загрузочной канавкой диска 4, вследствие чего на них будет подаваться большее количество порошка.Powders for surfacing, providing the required physical and mechanical properties, are poured into the bins 2 and through the powder lines 8 are fed to the annular loading grooves of the rotating disks 4. Disks 4, rotating, remove a certain amount of powder and feed it into the lower part of the camera body at the fitting 6, where they are poured from the loading grooves under the action of gravity, mixed, and carried away by the flow of transporting gas supplied through the nozzle 5, through the nozzle 6, are fed into the surfacing zone. Depending on the required proportion and quantity of the supplied powder mixture, using the control unit (not shown), the required rotational speeds of the disks 4 are set by changing the resistance of the anchors of the DC motors 3. Glass 7 allows visual control of the process of dosing, mixing and transporting the powder mixtures. A notch 20, deposited on the side surface of the discs 4, allows you to control the uniformity of their rotation. The amount of powder supplied can be controlled not only by changing the rotational speeds of the disks 4, but also by changing the number of washers 20. For example, increasing their number will increase the distance between the tip 21 and the loading groove of the disk 4, as a result of which more powder will be supplied to them.

Для регулировки количества подаваемого порошка в зону наплавки необходимо вывести формулу зависимости частоты вращения дисков 4 и количества подаваемого порошка. На фиг.2 представлена расчетная схема для определения частоты вращения диска. Расчет будем проводить из условия наклона плоскости вращения диска к оси симметрии устройства под углом 45°, а выходное отверстие наконечника и загрузочная канавка образуют равнобедренный прямоугольный треугольник А, гипотенуза которого равна диаметру отверстия наконечника.To adjust the amount of powder supplied to the surfacing zone, it is necessary to derive a formula for the dependence of the rotational speed of the disks 4 and the amount of powder supplied. Figure 2 presents the design scheme for determining the frequency of rotation of the disk. The calculation will be carried out from the condition of the inclination of the plane of rotation of the disk to the axis of symmetry of the device at an angle of 45 °, and the outlet of the tip and the loading groove form an isosceles right triangle A, the hypotenuse of which is equal to the diameter of the tip opening.

Так как прямоугольный треугольник равнобедренный, то, выражая из формулы Пифагора длину катета а через гипотенузу с, получимSince the right-angled triangle is isosceles, expressing from the Pythagorean formula the length of the leg a through the hypotenuse c, we obtain

$$a=\sqrt{\frac{c^2}{2}}$$

. $$a=\sqrt{\frac{c^2}{2}}$$

.

Зная длины катетов а и b прямоугольного треугольника, можем определить его площадьKnowing the lengths of the legs a and b of a right triangle, we can determine its area

$$S=\frac{1}{2}*a*b$$

. $$S=\frac{\mathrm{one}}{2}*a*b$$

.

При условии, что катеты прямоугольного треугольника равны, тогдаProvided that the legs of the right triangle are equal, then

$$S=\frac{c^2}{4}$$

. $$S=\frac{c^2}{\mathrm{four}}$$

.

В нашем случае с является диаметром отверстия наконечника. Подставляя площадь полученного треугольника в формулу расхода жидкости Q через сечение площадью S, получимIn our case, c is the diameter of the tip hole. Substituting the area of the obtained triangle in the formula of fluid flow Q through a section of area S, we obtain

$$Q=S*V_c=\frac{c^2}{4}*V_c$$

. $$Q=S*V_c=\frac{c^2}{\mathrm{four}}*V_c$$

.

Необходимо определить скорость центра тяжести сечения V_c, для этого воспользуемся формулой определения скорости точки, через радиус вращения центра тяжести треугольника r (так как площадь треугольника мала, по сравнению с размерами диска, то примем радиус вращения центра тяжести сечения равным радиусу загрузочной канавки) и частоту вращения nIt is necessary to determine the velocity of the center of gravity of the cross section V _c , for this we use the formula for determining the speed of a point through the radius of rotation of the center of gravity of the triangle r (since the area of the triangle is small compared to the dimensions of the disk, then we assume the radius of rotation of the center of gravity of the cross section to be equal to the radius of the loading groove) and speed n

$$V_c=\frac{\pi *r*n}{30}$$

. $$V_c=\frac{\pi *r*n}{\mathrm{thirty}}$$

.

Подставляя значения в формулу, получимSubstituting the values in the formula, we obtain

$$Q=\frac{c^2*\pi *r*n}{120}$$

. $$Q=\frac{c^2*\pi *r*n}{120}$$

.

Умножив обе части формулы на насыпную плотность порошка ρ, получим формулу для массового расхода Q_M порошка в зависимости от частоты вращения диска, диаметра отверстия порошкопровода и радиуса загрузочной канавкиMultiplying both parts of the formula by the bulk density of the powder ρ, we obtain the formula for the mass flow rate Q _{M of the} powder depending on the frequency of rotation of the disk, the diameter of the opening of the powder line and the radius of the loading groove

$$Q_{м.}=\frac{\rho *c^2*\pi *r*n}{120}$$

, $$Q_{m.}=\frac{\rho *c^2*\pi *r*n}{120}$$

,

Выражая из этой формулы частоту вращения диска, получим формулу зависимость частоты вращения диска от конструктивных особенностей устройства, массового расхода порошка и его свойствExpressing the rotational speed of the disk from this formula, we obtain the formula for the dependence of the rotational speed of the disk on the design features of the device, the mass flow rate of the powder and its properties

$$n=\frac{120*Q_{M.}}{\rho *c^2*\pi *r}$$

. $$n=\frac{120*Q_{M.}}{\rho *c^2*\pi *r}$$

.

Источники информацииInformation sources

1. Патент 2263725 МПК С23С 24/04, В05В 7/14, В23К 9/18, 2004 г.1. Patent 2263725 IPC С23С 24/04, В05В 7/14, В23К 9/18, 2004

2. Патент 2248866 МПК В23К 9/18, G01F 13/00, 2003 г.2. Patent 2248866 IPC V23K 9/18, G01F 13/00, 2003

Claims (1)

Устройство для подачи порошковой смеси для плазменной наплавки, содержащее корпус в виде камеры, в верхней части которой размещен бункер для порошка с наконечником, выходное отверстие которого совмещено с кольцевой загрузочной канавкой вращающегося диска, размещенного в камере, отличающееся тем, что оно снабжено вторым бункером для порошка с наконечником, вторым вращающимся диском с кольцевой загрузочной канавкой и блоком управления частотой вращения дисков, при этом оба диска установлены в камере под углом к оси симметрии порошкового питателя с возможностью вращения независимо друг от друга и с возможностью изменения расстояния между загрузочной канавкой соответствующего вращающегося диска и соответствующим отверстием наконечника бункера для порошка. A device for supplying a powder mixture for plasma surfacing, comprising a housing in the form of a chamber, in the upper part of which there is a powder hopper with a tip, the outlet of which is combined with an annular loading groove of a rotating disk located in the chamber, characterized in that it is equipped with a second hopper for powder with a tip, a second rotating disk with an annular loading groove and a disk speed control unit, while both disks are mounted in the chamber at an angle to the axis of symmetry of the powder the feeder with the possibility of rotation independently of each other and with the possibility of changing the distance between the loading groove of the corresponding rotating disk and the corresponding hole of the tip of the powder hopper.

Images