SU548177A1 - Arrangement for detonation application of coatings - Google Patents

Abstract

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕТОНАЦИОННОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ, содержаща  рабочую камеру в виде ствола со свечой зажигани , смесительную камеру с обратным клапаном, соединенную с источником взрывчатой смеси, и соединенные с рабочей камерой дозирующее устройство и предохранительную трубку, отличающа с  тем, что, с целью повьшени  надежности, она снабжена формокамерой, в которой установлена свеча зажигани , при | этом форкамера соединена с рабочей камерой посредством сквозных отверстий, вьшолненных в стенках рабочей камеры.2. Установка по п.!, о т л и - чающа с  тем, что сквозные отверсти  вьтолнены радиально и направлены под одним углом к оси рабочей камеры.с S(Лел4^00^ ^1. INSTALLATION FOR DETONATION COATING, containing a working chamber in the form of a barrel with a spark plug, a mixing chamber with a non-return valve, connected to a source of explosive mixture, and a dosing device and a safety tube that is connected to the working chamber, so that reliability, it is equipped with a format camera, in which a spark plug is installed, with | By this, the prechamber is connected to the working chamber by means of through holes drilled in the walls of the working chamber. The installation according to p., Lt is that with the fact that the through holes are radially directed and directed at one angle to the axis of the working chamber. S (Lel4 ^ 00 ^ ^

Description

15 Изобретение относитс  к области нанесени  покрытий распылением материала покрыти  продуктами сгорани  и может быть использовано дл  нанесени  неорганических покрытий на любые металлы, сплавы и неметаллы, В качестве материалов дл  покрытий могут быть использованы металлы, металлокерамические твердые сплавы, тугоплавкие соединени , керметы и р д комплексных современных материалов. Известна установка, использующа   вление детонации в газах дл  нанемени  тугоплавких, износостойких, коррозионно- и жаростойких покрытий на металлы и неметаллы, содержаща  рабочую камеру, вьшолненную в виде закрытого с одной стороны цилиндрического калиброванного ствола со свечой зажигани , причем отношение длины ствола к диаметру имеет параметры , достаточные дл  возбуждени  и распространени  в нем детонационной волны, устройство дл  дозированной подачи в эту камеру напыл емого материала и смесительную камеру, в которой перемешиваютс  компоненты взрывчатой смеси. Смесительна  камера имеет клапаны дл  подачи компонентов взрывчатой смеси, горючего газа (ацетилена) и окислител  (кислорода), и клапан дл  подачи продувочного газа (азота) Все клапаны управл ютс  от электронного блока управлени . Опыт работы известной установки показал, что особое внимание дл  повышени  надежности и четкости работы всех элементов и узлов необходимо удел ть мерам и средствам, обеспечивающим стационарное циклическое зажи гание взрывчатой смеси. Это  вл етс  одним из основных факторов, вли ющих на однородность и качество покрытий. Обычно считают, что наличие обыкновенной автомобильной свечи, установленной непосредственно в рабочей камере, аналогично тому, как это кон структивно вьтолнено в двигателе внутреннего сгорани , достаточно надежно и гарантирует безотказную рабо ту. Однако, как было установлено экспериментально в процессе подрыва смеси, образовавша с  детонационна  волна имеет специфические особенности и представл ет собой сложный комп . лекс, состо щий из зоны горени , ударной волны и ретонационных (обрат ных) волн. Причем ретонационные волны в силу специфики процесса расростран ютс  противоположно основному потоку газов. Здесь необходимо. учесть и тот факт, что после подрыва смеси в рабочей камере возникает разрежение, за счет чего происходит частичный подсос порошка к закрытому концу ствола. Таким образом ретонационные (обратные) волны и естественное разрежение увлекают к закрытому концу ствола рабочей камеры частицы напыл емого порошка, которые, попада  в межэлектродное пространство свечи зажигани , могут привести к преждевременному и нежелательному выходу ее из стро . Кроме того, это  вление и такое конструктивное исполнение весьма отрицательно отражаетс  на качестве получаемых покрытий. Бьши предприн ты попытки устранить этот эффект путем установлени  высоковольтных электродов в противоположных стенках ствола рабочей камеры , однако при этом значительно возрастают габариты камеры сгорани  и что самое важное увеличиваетс  мощность источника высокого напр жени . Нар ду с установкой высоковольтных электродов были использованы способы зажигани  смеси с помощью высокоскоростных ударных волн. Однако дл  такой системы необходим генератор ударных волн большой мощности и поэтому этот способ не  вл етс  экономически целесообразным. Целью изобретени   вл етс  создание такой установки дл  детонационного нанесени  покрытий, котора  обеспечивала бы стационарное циклическое зажигание взрывчатой смеси и гарантировала высокую надежность и четкость работы всех узлов, а также обеспечивала получение однородных и качественных покрытий. Это достигаетс  тем, что установка снабжена форкамерой, образующей со стенкой рабочей камеры форкамерную полость, соедин ющуюс  с рабочей камерой посредством сквозных отверстий , выполненных в станках рабочей камеры, при этом свеча зажигани  установлена в форкамерной полости. Это позвол ет при относительно небольших размерах разделить рабочую камеру и создать предварительное факельное зажигание, а также предохранить электроды свечи от попадани  на них15 The invention relates to the field of spray coating of a coating material with combustion products and can be used to apply inorganic coatings on any metals, alloys and nonmetals. Metals, metal-ceramic hard alloys, refractory compounds, cermet grades and a number of complex materials can be used as coating materials. modern materials. A known installation that uses the phenomenon of detonation in gases for the use of refractory, wear-resistant, corrosion-resistant and heat-resistant coatings on metals and non-metals, containing a working chamber made in the form of a cylindrical calibrated barrel with a closed on one side and the ratio of barrel length to diameter has parameters sufficient to excite and propagate a detonation wave in it, a device for dosing the sprayed material into this chamber and a mixing chamber in which components of the explosive mixture. The mixing chamber has valves for supplying components of the explosive mixture, combustible gas (acetylene) and oxidant (oxygen), and a valve for supplying purge gas (nitrogen). All valves are controlled by an electronic control unit. The experience of the well-known installation showed that special attention should be paid to measures and means ensuring stationary cyclic ignition of the explosive mixture in order to increase the reliability and clarity of operation of all elements and components. This is one of the main factors affecting the uniformity and quality of coatings. It is usually considered that the presence of an ordinary automobile spark plug, installed directly in the working chamber, is similar to how it is constructively implemented in an internal combustion engine, reliably enough and guarantees trouble-free operation. However, as established experimentally in the process of blasting a mixture, the detonation wave that forms with the wave has specific features and is a complex comp. Lex consisting of a combustion zone, a shock wave, and retonation (reverse) waves. Moreover, due to the specifics of the process, the retonation waves propagate opposite to the main flow of gases. Here it is necessary. take into account the fact that after the explosion of the mixture in the working chamber there is a vacuum, due to which a partial suction of the powder to the closed end of the barrel occurs. Thus, retonation (backward) waves and natural rarefaction bring particles of sprayed powder to the closed end of the barrel of the working chamber, which, falling into the interelectrode space of the spark plug, can lead to its premature and undesirable breakdown. In addition, this phenomenon and such a design very negatively affects the quality of the coatings produced. Attempts have been made to eliminate this effect by installing high-voltage electrodes in the opposite walls of the barrel of the working chamber, however, the dimensions of the combustion chamber increase significantly and most importantly the power of the high-voltage source increases. Along with the installation of high-voltage electrodes, methods were used to ignite the mixture using high-speed shock waves. However, such a system requires a high-power shock wave generator and therefore this method is not economically viable. The aim of the invention is to create such a detonation coating system, which would ensure stationary cyclical ignition of the explosive mixture and guarantee high reliability and clarity of operation of all components, as well as ensure uniform and high-quality coatings. This is achieved in that the installation is provided with a pre-chamber, which forms a prechamber cavity with the wall of the working chamber, which is connected to the working chamber by means of through holes made in the machines of the working chamber, while the spark plug is installed in the pre-chamber cavity. This allows for relatively small sizes to divide the working chamber and create a preliminary flare ignition, as well as to protect the candle electrodes from falling on them.

3535

порошка напыл емого материала и тем самым обеспечить высокую надежность и четкость работы установки и, как результат, получение однородных покрытий с высокими эксплуатационньЕми свойствами.powder of the sprayed material and thus ensure high reliability and clarity of the installation and, as a result, obtaining homogeneous coatings with high performance properties.

Целесообразно, чтобы сквозные крлиброванные отверсти  были вьтолнены радиально и были направлены под одним углом к оси рабочей камеры. Это позвол ет создать равномерное зажигание взрывчатой смеси по всему профилю сечени  ствола рабочей камеры, что  вл етс  основным фактором дл  возникновени  и распространени  стационарной детонационной волны и способствует гащению обратных (ретонационных ) волн.It is advisable that the through-milled holes are radially directed and directed at one angle to the working chamber axis. This makes it possible to create a uniform ignition of the explosive mixture over the entire sectional profile of the barrel of the working chamber, which is the main factor for the occurrence and propagation of a stationary detonation wave and contributes to the suppression of back (retonation) waves.

На фиг.1 изображена предлагаема  установка, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.Figure 1 shows the proposed installation, the overall look; figure 2 - section aa in figure 1.

Установка содержит рабочую камеру 1 в виде удлиненного закрытого с одного конца калиброванного ствола определенной длины и диаметра, достаточных дл  возбуждени  и распространени  в нем детонационных волн. Посредством предохранительной трубки 2 рабоча  камера соедин етс  с обратным клапаном 3 и со смесительной камерой 4. Дл  дозированной подачи порошка материала покрыти  в торце рабочей камеры установлено дозирующее устройство 5, соединенное с ней посредством патрубка 6.The installation includes a working chamber 1 in the form of an elongated, calibrated barrel of a certain length and diameter closed at one end, sufficient to excite and propagate detonation waves in it. Through the safety tube 2, the working chamber is connected to the check valve 3 and to the mixing chamber 4. For metering the powder supply of the coating material, a metering device 5 is installed at the end of the working chamber, connected to it by means of a nipple 6.

Рабоча  камера 1 представл ет собой корпус, на котором установлена кольцева  форкамера 7, образующа  со стенкой 8 рабочей камеры форкамерную полость 9, в которой установлена иск рова  свеча зажигани  10. Форкамерна  полость 9 сообщаетс  посредством подвод щего канала 11 с источником взрывчатой смеси, а посредством сквозных калиброванных отверстий 12, выполненных в стенке 8, сообщаетс  непосредственно с рабочей полостью 13 камеры 1. Сквозные калиброванные отверсти  12 размещены радиально (см. фиг.2) и направлены под одним углом к оси рабочей камеры, обеспечивающим равномерное факельное зажигание по всему профилю сечени  ствола рабочей камеры 1.The working chamber 1 is a housing on which an annular chamber 7, which forms a prechamber cavity 9 with the working chamber wall 8, in which a spark plug 10 is installed. The prechamber cavity 9 is connected via an inlet channel 11 to the source of the explosive mixture, and through-calibrated holes 12, made in the wall 8, communicate directly with the working cavity 13 of the chamber 1. The through-calibrated holes 12 are placed radially (see Fig. 2) and directed at one angle to the axis of the working chamber s, providing uniform flare ignition throughout the profile of the barrel section of the working chamber 1.

Смесительна  камера 4 посредством электромагнитных клапанов 14, 15 и 16, фильтра 17 и подвод щих трубопроводов 18, 19 и 20 сообщаетс  с источником (не показан) одного из компо774The mixing chamber 4 is connected to a source (not shown) of one of the components via electromagnetic valves 14, 15 and 16, filter 17 and supply lines 18, 19 and 20.

нентов взрывчатой смеси, В данной утановке клапан 14 сообщаетс  с истоником окислител  (кислорода), клапа 15 - с источником нейтрального газа (азота), а через клапан 16 подаетс  горючее (ацетилен).In this setup, valve 14 communicates with the source of oxidizer (oxygen), valve 15 with a source of neutral gas (nitrogen), and fuel valve (acetylene) is supplied through valve 16.

Кроме указанных исполнительных органов, установка содержит генератор 21 импульсов высокого,напр жени  который посылает сигнал на искровую свечу .зажигани  10 дл  зажигани  взрывчатой смеси.In addition to these actuators, the installation contains a high-voltage impulse generator 21, which sends a signal to a spark plug. 10 is ignited to ignite the explosive mixture.

Работа установки дл  детонационного нанесени  покрытий на металлы и неметаллы заключаетс  в следующем.The operation of the detonation coating system for metals and non-metals is as follows.

Блок управлени  22 в соответствии с заданной циклограммой управлени  выдает строго кодированные импульсы (направление которых показано на фиг.1 стрелками) на управл ющие электромагнитные клапаны 14, 15 и 16 Блок управлени  выдает также сигнал на генератор импульсов 21 высокого напр жени , который посыпает сигнал на искровую свечу 10 дл  зажигани  взрывчатой смеси в рабочей камере 1. В начальный момент по команде с блока управлени  22 открываютс  электромагнитные клапаны 14, 15 и 16 (окгслител , нейтрального газа и горючего ), причем клапан 15 нейтрального газа может находитьс  в двух положени х Открыто или Закрыто в зависимости от того, кака  необходима в процентном соотношении компонентов взрывчата  смесь.The control unit 22, in accordance with a predetermined control pattern, provides strictly coded pulses (the direction of which is shown in Fig.1 with arrows) to control solenoid valves 14, 15 and 16 The control unit also outputs a signal to a high voltage pulse generator 21, which sprinkles the signal on spark plug 10 for igniting the explosive mixture in the working chamber 1. At the initial moment, at the command of the control unit 22, solenoid valves 14, 15 and 16 (oxygen, neutral gas and fuel) are opened, and the valve 15 is neutral Gas ceiling elements may be in two positions opening or closing, depending on whether cocoa required percentage explosive mixture components.

С помощью клапана 15 путем добавки к взрывчатой смеси различных доз нейтрального газа можно регулировать в широких пределах температуру, давление и скорость детонационной волны и тем самым быстро подбирать необходимый режим работы установки дл  различных материалов покрытий.Using valve 15, by adding various doses of neutral gas to the explosive mixture, the temperature, pressure and velocity of the detonation wave can be regulated over a wide range and, thus, quickly select the required operating mode of the installation for various coating materials.

При открытии электромагнитных клапанов 14,15 и 16 окислитель, нейтральный газ и горючее поступают в смесительную камеру 4, где они перемешиваютс , образу  однородную взрывчатую смесь, котора , проход  обратный клапан 3, предохранительную трубку 2 по подвод щему каналу II, заполн ет рабочую камеру 1. Количество напыл емого порошка определ етс  дозирующим устройством 5.When the solenoid valves 14, 15 and 16 are opened, the oxidant, neutral gas and fuel enter the mixing chamber 4, where they are mixed, forming a uniform explosive mixture, which, through the non-return valve 3, the safety tube 2 through the inlet channel II, fills the working chamber 1. The amount of powder sprayed is determined by the dosing device 5.

После заполнени  рабочей камеры взрывчатой смесью все клапаны закрываютс  и блок управлени  22 вьщает сигнал на открытие клапана 15 нейтрального газа и на генератор импулбсов 21 высокого напр жени , который в свою очередь посылает сигнал на искровую (1вечу зажигани  10 дл  подрыва смеси. После того как Нейтральный газ вытеснит остатки взрывчатойAfter the working chamber is filled with an explosive mixture, all the valves are closed and the control unit 22 delivers a signal to open the neutral gas valve 15 and a high voltage impulse generator 21, which in turn sends a signal to the spark (1 ignition signal 10 to detonate the mixture. After Neutral gas will force out explosive remnants

смеси из смесительной камеры 4, смесь подрываетс , а по окончании процесса рабоча  камера 1 продуваетсй нейтральным газом от того же клапана 15. Затем весь цикл повтор етс .the mixture from the mixing chamber 4, the mixture is undermined, and at the end of the process, the working chamber 1 is blown with neutral gas from the same valve 15. Then the whole cycle is repeated.

11eleven

Claims (2)

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕТОНАЦИ' ОННОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ, содержащая рабочую камеру в виде ствола со свечой зажигания, смесительную камеру с обратным клапаном, соединенную с источником взрывчатой смеси, и соединенные с рабочей камерой дозирующее устройство и предохранительную трубку, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, она снабжена формокамерой, в которой установлена свеча зажигания, при ι этом форкамера соединена с рабочей камерой посредством сквозных отверстий, выполненных в стенках рабочей камеры.1. INSTALLATION FOR DETONATI 'ONLY COATING, containing a working chamber in the form of a barrel with a spark plug, a mixing chamber with a non-return valve, connected to a source of explosive mixture, and a metering device and safety tube connected to the working chamber, characterized in that increase reliability, it is equipped with a format camera in which a spark plug is installed, while ι this prechamber is connected to the working chamber by means of through holes made in the walls of the working chamber. 2. Установка по π.1, отличающаяся тем, что сквозные отверстия выполнены радиально и направлены под одним углом к оси рабочей камеры.2. Installation according to π.1, characterized in that the through holes are made radially and directed at one angle to the axis of the working chamber. !! 31) „„ 54817731) „„ 548177 548177548177