Горелка для газопламенного напыления порошков

 

Использование: изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для нанесения на подложку покрытий газопламенным напылением, и может быть использовано для расширения эксплуатационных возможностей горелки за счет напыления одной и той же горелкой порошков с различными размерными диапазонами частиц. Сущность изобретения: диафрагма выполнена в виде диска, установлена с возможностью вращения. В диафрагме выполнен ряд дополнительных отверстий различного диаметра, каждое из которых по величине соответствует одному из размерных диапазонов частиц напыляемого порошка. Центры всех отверстий расположены на концентричной окружности, радиус которой равен расстоянию от оси канала до оси вращения диафрагмы. Дуговые расстояния между краями любых двух отверстий диафрагмы не меньше диаметра канала подачи порошка. Кроме того, дисковая диафрагма установлена в кольцевом пазу верхней части корпуса. При этом периферийная часть диафрагмы имеет ряд одинаковых выемок, количество которых равно количеству отверстий диафрагмы. Угловые шаги их расположения соответствуют угловым шагам расположений отверстий. На корпусе горелки укреплен подпружиненный фиксатор с возможностью взаимодействия с выемками диафрагмы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для нанесения на подложку покрытий газопламенным напылением, при котором струя несущего или окисляющего газа создает разрежение, высасывающее из бункера порошок пластополимера, металлического сплава или керамики, смешивается со струей горючего газа и в пламени этой смеси порошок материала плавится и прилипает к подложке.

В процессе напыления часто возникает необходимость нанесения на подложку нескольких порошков различных типов, которые имеют различные по размерам частицы. Только по ГОСТ 28377-89 порошки различных типов для напыления имеют размерный диапазон частиц от 5 до 800 мкм. Известны горелки, в которых для осуществления этих процессов, используются съемные устройства для подачи порошка: их меняют в зависимости от требуемого для напыления порошка. Конструкция такого типа горелки подробно описана в патенте СССР швейцарской фирмы Кастолин С.А. N 946391, МКИ В 05 В 7/20.

Недостатком горелки является отсутствие регулировки сечения канала подачи пороша и необходимость использования целого набора съемных устройств, различающихся диаметрами выходных отверстий, каждый из которых соответствует по величине одному из размерных диапазонов частиц напыляемого порошка, т.к. для каждого порошка существуют оптимальные размеры частиц, которые обеспечивают качественное покрытие при напылении.

Это проблема частично решена встраиванием в корпус горелки регулятора подачи порошка, изменяющего природное сечение канала подачи порошка. Так, в конструкции горелки по патенту СССР N 673153 фирмы "Кастолин С.А.", регулятор подачи порошка выполнен в виде подвижной гильзы инжектора, которым заканчивается вмонтированная в корпус горелки магистраль подачи несущего газа.

Но конструкция указанного регулятора оказалась малоэффективной из-за невозможности точной установки необходимого сечения, ограниченной физиологической чувствительностью руки оператора.

Этот недостаток устранен в конструкции горелки с регулятором подачи порошка по а.с. СССР N 1669572. Регулятор подачи порошка встроен в съемное устройство и выполнен в виде заслонки с регулирующим пазом каплевидного профиля, имеющего ширину, которая изменяется от величины диаметра канала подачи порошка до нуля. В том положении заслонки, когда ее паз совпадает с каналом подачи порошка зоной своей максимальной ширины, обеспечивается максимальная подача частиц порошка всех размеров. При плавном повороте заслонки возможно прохождение через канал все более мелких частиц порошка за счет наложения на него монотонно уменьшающегося профиля каплевидного паза.

Подобное управление регулятором подачи порошка эргономически обеспечивает требуемую точность установки необходимого размера сечения.

Недостаток описанной конструкции состоит в малом диапазоне регулировки, который ограничивается конструктивно заданной длиной паза на заслонке. Таким образом, регулировка в данной горелке может осуществляться только для корректировки режима напыления порошка одного типа. Для напыления порошков другого типа также следует менять устройство для подачи порошка с различными диаметрами выходных отверстий в заслонках.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей горелки за счет напыления одной и той же горелкой порошков с различными размерными диапазонами частиц.

Для достижения этой цели в горелке для газопламенного напыления, содержащей корпус с каналом подачи порошка, укрепленное на верхней части корпуса устройство с каналом для подачи порошка в канал горелки, диафрагму с отверстием, установленную между съемным устройством и корпусом с возможностью ее перемещения и фиксации в заданном положении, причем диафрагма выполнена в виде диска, установлена с возможностью вращения, диафрагма имеет ряд отверстий различных диаметров, каждый из которых по величине соответствует одному из размерных диапазонов частиц напыляемого порошка, центры всех отверстий расположены на концентричной окружности, радиус которой равен расстоянию от оси канала до оси вращения диафрагмы, а минимальные дуговые расстояния между краями любых двух отверстий диафрагмы не меньше диаметра канала подачи порошка.

Дисковая диафрагма установлена в кольцевом пазу верхней части корпуса, периферийная часть диафрагмы имеет ряд одинаковых выемок, количество которых равно количеству отверстий диафрагмы, расположенных относительно друг друга с угловыми шагами, соответствующими угловым шагам расположения отверстий диафрагмы, а на корпусе укреплен подпружиненный фиксатор с возможностью взаимодействия с выемками диафрагмы.

На фиг.1 фрагмент горелки, разрез; на фиг.2 вид сверху на тот же фрагмент горелки, но со снятым устройством подачи порошка.

Горелка содержит корпус 1, верхняя часть которого выполнена в виде несущей плиты 2, дисковую диафрагму 3, фиксатор 4 с пружиной 5, съемное устройство 6 подачи порошка (с каналом) и уплотнительное кольцо 7 в канале 8 подачи порошка. Дисковая диафрагма 3 выполнена с отверстиями 9 и перемычками 10.

Верхняя часть корпуса 1 выполнена в виде отдельной, жестко связанной с ним несущей плиты 2 для обеспечения технологичности изготовления и сборки горелки, хотя в общем случае эти элементы могут быть выполнены за одно целое. Дисковая диафрагма 3 опирается на торцевую плоскость 11 цилиндрического участка несущей плиты 2, образованного кольцевым пазом, благодаря чему диафрагма 3 имеет возможность свободного вращения относительно несущей плиты 2 и корпуса 1. При этом выходное отверстие канала 8, а также уплотнительное кольцо 7 оказываются на торцевой плоскости 11, а ось канала 8 лежит на расстоянии Р от геометрической оси вращения диафрагмы 3.

Центры отверстий 9 диафрагмы 3 размещены на концентричной окружности радиуса Р. Максимальное число N отверстий 9 является строго расчетной величиной и равно целой части выражения N , где D диаметр наибольшего из отверстий 9 диафрагмы 3, совпадающий с диаметром канала 8, а d диаметр наименьшего из отверстий 9 диафрагмы 3. При этом разность двух диаметров рядом лежащих отверстий 9 в порядке их убывания будет определяться выражением .

В приведенном на фиг.2 варианте горелки при геометрических параметрах R 8 мм, D 4 мм, и d 0,5 мм максимально можно разместить восемь отверстий с разностью диаметров 0,5 мм. Это оправдывается практическими потребностями, которые диктуются сегодняшним уровнем технологии получения порошков. При этом диаметр каждого отверстия 9 соответствует и предназначен для пропуска порошков с определенными размерными диапазонами частиц. Для удобства эксплуатации горелки все отверстия 9 в диафрагме 3 размещены в порядке убывания их диаметров.

Ширины перемычек 10 определяют кратчайшее дуговое расстояние между краями любых смежных отверстий 9, которое должно быть равным или превышать диаметр канала 8 подачи порошка.

Наружная цилиндрическая поверхность дисковой диафрагмы 3 является периферийной частью по отношению к рабочей зоне, образованной отверстиями 9. На этой поверхности размещены 8 одинаковых выемок 12 по числу отверстий диафрагмы. Геометрические оси выемок 12 и соответствующих отверстий 9 лежат на радиальных осях диафрагмы 3. Благодаря этому соблюдается соответствие угловых шагов размещения выемок 12 относительно отверстий 9.

В кольцевом пазу несущей плиты 2 размещен фиксатор 4, предназначенный для взаимодействия с выемками 12. Пружина 5, установленная между плитой 2 и фиксатором 4, обеспечивает взаимодействие последнего с выемками 12. Несущая плита 2 имеет контур прямоугольника с парой длинных и парой коротких граней. Расстояние между противоположными длинными гранями прямоугольной несущей плиты 2 меньше диаметра наружной цилиндрической поверхности дисковой диафрагмы 3. Цилиндрическая поверхность диафрагмы 3, выступая за длинные грани несущей плиты 2, обеспечивает возможность ручной установки диафрагмы 2 в желаемую позицию.

Две короткие грани прямоугольной несущей плиты 2 выполняют функции замка для фиксации съемного устройства 6 подачи порошка, имеющего резьбовое отверстие 13 для установки бункера с порошковым материалом (на чертеже не показан).

Каналы подачи горючего, окислительного и несущего газов, так же как и элементы, обеспечивающие фиксацию съемного устройства на корпусе и перекрытие канала в съемном устройстве, их расположение на чертеже не показаны, т.к. они не имеют принципиального значения для данного технического решения и могут быть выполнены любым известным образом.

Горелка работает следующим образом.

Канал 8 подачи порошка, проходящий через корпус 1 горелки с несущей плитой 2 перекрывают поворотом дисковой диафрагмы 3 в промежуточную позицию, при которой в канале 8 оказывается перемычка 10 между двумя отверстиями 9.

В резьбовое отверстие 13 съемного устройства 6 подачи порошка ввинчивают бункер с порошком требуемого типа, после чего устройство 6 фиксируют жестко в несущей плите в исходном положении. Если выбран бункер, например с порошком, частицы которого образуют наиболее крупный размерный диапазон, то, вращая вручную диафрагму 3 по цилиндрическому участку несущей плиты 2, устанавливают ее в позицию, при которой с каналом 8 совмещается отверстие 9 наибольшего диаметра, равного диаметру канала 8. При этом фиксатор 4 под воздействием пружины 5 сочленяется с одной из выемок 12, надежно фиксируя положение диафрагмы 3 относительно канала 8 и, соответственно, корпуса 1 горелки и несущей плиты 2, установленной на нем. При прижатии устройства 6 подачи порошка к торцевой плоскости 11 несущей плиты 2 происходит деформация уплотнительного кольца 7, что обеспечивает уплотнение канала 8 подачи порошка и препятствует попаданию порошка в зазор между несущей плитой и диафрагмой 3.

Далее производят напыление порошка известным способом.

Формула изобретения

1. ГОРЕЛКА ДЛЯ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОРОШКОВ, содержащая корпус с каналом подачи порошка, укрепленное на верхней части корпуса съемное устройство с каналом для подачи порошка в канал горелки, диафрагму с отверстием, установленную между съемным устройством и корпусом с возможностью перемещения и фиксации в заданном положении, отличающаяся тем, что диафрагма выполнена в виде диска, установлена с возможностью вращения, в диафрагме выполнен ряд дополнительных отверстий различного диаметра, каждое из которых по величине соответствует одному из размерных диапазонов частиц напыляемого порошка, центры всех отверстий расположены на концентричной окружности, радиус которой равен расстоянию от оси канала до оси вращения диафрагмы, а дуговые расстояния между краями любых двух отверстий диафрагмы меньше диаметра канала подачи порошка.

2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что дисковая диафрагма установлена в кольцевом пазу верхней части корпуса, при этом периферийная часть диафрагмы имеет ряд одинаковых выемок, количество которых равно количеству отверстий диафрагмы, угловые шаги их расположения соответствуют угловым шагам расположений отверстий, а на корпусе горелки укреплен подпружиненный фиксатор с возможностью взаимодействия с выемками диафрагмы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2