СТВОЛ УСТАНОВКИ ДЕТОНАЦИОННОГО НАПЫЛЕНИЯ
DETONATION DEPOSITION UNIT BARREL

Изобретение относится к газодетонационным устройствам и предназначено для использования в установках детонационного напыления (детонационных пушках).
Известны различные устройства для детонационного напыления. Одной из основных частей установки детонационного напыления является ее ствол, который в сборе с камерой зажигания иногда называют взрывной камерой. В ствол подается детонирующая газовая смесь и напыляемый порошок. При детонации газовой смеси формируется высокоскоростной газопорошковый поток, истекающий из открытой части ствола в направлении обрабатываемой детали. Установка работает в импульсном (циклическом) режиме с частотой несколько выстрелов (циклов) в секунду. При длительной работе установки возможен перегрев ствола и, как следствие этого, самопроизвольное возгорание детонирующей газовой смеси при ее впуске в ствол. Чтобы избежать самопроизвольного возгорания смеси, ствол обычно делают водоохлаждаемым. Ствол при этом состоит из ствольной трубы, где происходит детонация газовой смеси и формирование газопорошкового потока, и внешней трубы - кожуха охлаждения. В зазоре между кожухом охлаждения и ствольной трубой циркулирует охлаждающая жидкость, как правило, вода.
Известны стволы (взрывные камеры) установок детонационного напыления, см., например, патенты США №5542606 (1996 г.) [1], №4669658 (1987 г.) [2], №4004735 (1977 г.) [3], а.с. СССР №700977 (1977 г.) [4]. Для охлаждения ствола по всей его длине, места подвода и отвода охлаждающей жидкости установлены в крайних точках - у дульного среза и закрытого конца (казенной части) ствола. Такая схема позволяет эффективно охлаждать ствол. Однако закрепление у дульного конца (среза) ствола трубки подвода охлаждающей жидкости (наличие штуцера) или размещение (наличие) трубы, подводящей воду к дульному срезу внутри кожуха, увеличивает поперечный размер дульной части ствола, что мешает вдвигать его во внутренние полости деталей. Это ограничивает возможности технологии детонационного напыления покрытий. Между тем, достаточно часто требуется наносить покрытия на внутренние части деталей, например, на внутренние поверхности трубчатых деталей относительно малого диаметра.
1
1
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является ствол (взрывная камера), см. А.И.Зверев, С.Ю.Шаривкер, Е.А.Астахов. Детонационное напыление покрытий. - Л.: Судостроение, 1979 [5], стр.171-174, с поперечной подачей порошка, выбранный в качестве прототипа. Известный ствол состоит из двух частей, разделенных инжектирующим узлом (узел ввода порошка в ствол), удаленным от свечи зажигания на расстояние 15-80 d (d - внутренний диаметр ствола взрывной камеры) и образующим внутреннюю полость смешения порошка с газом. Обе части ствола заключены в цилиндрический кожух водяного охлаждения. Каналы подвода воды расположены в крайних точках ствола - в казенной части в районе свечи зажигания и у дульного среза.
К недостаткам прототипа, так же, как и аналогов, относится наличие штуцера подвода воды у дульного среза и, вследствие этого, невозможность обработки внутренних полостей малого размера в деталях, в частности внутренней поверхности трубчатых изделий малого диаметра, поскольку штуцер с присоединенным к нему шлангом не позволяет вдвигать ствол во внутренние полости обрабатываемых деталей.
Таким образом, недостатком известного устройства является ограничение типоразмеров обрабатываемых деталей, что ограничивает его технологические возможности.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение типоразмеров обрабатываемых деталей и расширение технологических возможностей устройства.
Сущность изобретения состоит в том, что, в отличие от известного ствола установки детонационного напыления, включающего содержащие ствольные трубы казенную и дульную части, разделенные между собой в средней части (ствола) ствольной проставкой, а также кожух, имеющий средство подвода (а также средство отвода) охлаждающей жидкости, например, штуцер с подсоединенным к нему шлангом, согласно изобретению, упомянутое средство для подвода охлаждающей жидкости, т.е. данный штуцер, расположено в средней части ствола, у основания дульной части. При этом ствол снабжен средством для создания прямого-возвратного потока охлаждающей жидкости в зазоре между кожухом охлаждения и ствольной трубой, которое выполнено в виде двух герметизирующих (эластичных) перегородок, установленных в дульной части ствола в зазоре между кожухом охлаждения и ствольной трубой вдоль оси ствола и не доходящих до дульного среза, так, что имеются зазоры между торцевой частью ствола (кожуха) и упомянутыми перегородками.
Данные герметизирующие перегородки, выполненные, например, из эластичного уплотнительного материала, разделяют объем охлаждающей жидкости на две части, в которых (этих частях) жидкость движется вдоль оси ствола в противоположных направлениях (в сторону дульного среза и обратно). При этом перетекание жидкости из одной части в другую происходит через упомянутые выше зазоры. Таким образом обеспечивается ток охлаждающей воды сначала в сторону дульного среза и затем обратно, в сторону казенной части ствола.
Технический результат, который может быть получен в результате использования изобретения, заключается в расширении типоразмеров обрабатываемых деталей и расширении технологических возможностей устройства.
Изобретение поясняется чертежами:
На фиг.1 показана казенная секция заявляемого ствола и проставка; на фиг.2 - дульная секция ствола; на фиг.3 - схема циркуляции воды в стволе в сборе с камерой зажигания; на фиг.4 - сечение по А-А дульной части ствола.
Заявляемый ствол установки детонационного напыления, в разобранном виде показанный на фиг.1 и 2, состоит из двух секций - казенной (фиг.1), присоединяемой к камере зажигания, и дульной (фиг.2). Казенная секция ствола представляет собой внешнюю трубу 1, являющуюся кожухом системы охлаждения и имеющую фланец 2 для присоединения к камере зажигания и фланец 3 для соединения с дульной частью. Внутри кожуха 1 соосно с ним расположена ствольная труба 4, т.е. собственно ствол, в котором происходит детонация газовой смеси, выполненная из материала с высокой теплопроводностью. Для герметизации сборки казенной секции на обоих фланцах имеются уплотнения (на чертеже не показаны). Для подачи охлаждающей жидкости (например, воды) имеется штуцер 5, к которому подсоединен шланг для подачи воды из охлаждающего устройства - кулера (на чертеже не показан).
Казенная секция соединена с дульной секцией через ствольную проставку 6, на которой установлены один или несколько дозаторов порошка (на чертеже не показаны), для осуществления возможности периодической подачи напыляемого порошка в ствол установки в месте стыка казенной и дульной частей. Для подачи воды от штуцера 5 в дульную часть ствола и вывод ее из дульной части в ствольной проставке 6 имеются отверстия 7.
Дульная секция имеет внешнюю трубу 8, являющуюся кожухом системы охлаждения, с фланцем 9, и ствольную трубу 10, на внешней поверхности которой размещены эластичные разделительные герметизирующие перегородки 11, разделяющие зазор между кожухом и ствольной трубой на две секции для обеспечения возвратно-поступательного потока воды. Герметичность сборки дульной секции обеспечивают резиновые уплотнения 12 на обоих концах кожуха.
К стволу со стороны казенной части присоединена камера зажигания 13 (фиг.3) (которая также должна охлаждаться во время работы установки). Охлаждение организовано таким образом, чтобы обеспечить возможность перетекания воды сначала через дульную часть ствола, затем через казенную часть и далее через камеру зажигания. В казенной части находится кожух 1, а в дульной - 8. Под кожухом 1 находится ствольная труба 4, а под кожухом 8 - ствольная труба 10. К кожуху 1 и ствольной трубе 4 примыкают фланцы 2 и 3, а к кожуху 8 и ствольной трубе 10 присоединен фланец 9. Между фланцами 3 и 9 расположена ствольная проставка 6, через которую от штуцера 5 охлаждающая вода подается в ствол через канал (отверстие) 14.
Между кожухом 8 и ствольной трубой 10 расположены (установлены) две разделительные герметизирующие перегородки 11, таким образом, что между ними и торцевой частью кожуха 15 имеются два зазора для обеспечения возвратно-поступательного движения воды. В стенке камеры зажигания 13 имеется канал 16 для вывода воды через штуцер 17 обратно в охлаждающее воду устройство - кулер (не показан).
Свеча зажигания 18 служит для поджига детонирующей газовой смеси. Разделительные перегородки 11 делят зазор между кожухом 8 и ствольной трубой 10 на две секции 19, 20 (см. фиг.4).
Эластичные перегородки выполнены таким образом (длина герметизирующих перегородок такова), что они не доходят до конца ствола (кожуха), что обусловливает возможность перетекания воды у дульного среза из нижней части 19 в верхнюю часть 20 водоохлаждающего зазора.
Заявляемое устройство работает следующим образом:
Вода подается в ствол через штуцер 5, к которому подсоединяется шланг, подающий воду из охлаждающего устройства - кулера (не показан). Во время работы установки вода проходит в зазоре между кожухом 1 и ствольной трубкой 4 (фиг.1).
Дозаторы осуществляют периодическую подачу напыляемого порошка в ствол установки в месте стыка казенной и дульной частей.
Система охлаждения организована таким образом, что вода сначала проходит через дульную часть ствола, затем через казенную часть и далее через камеру зажигания, где установлен выводной штуцер. Схема циркуляции воды в стволе в сборе с камерой зажигания 13 показана на фиг.3.
Направление течения воды в зазоре между кожухами 1, 8 и ствольными трубками 4, 10 казенной и дульной секций, а также в каналах фланцев 2, 3, 9, ствольной проставки 6 и камеры зажигания 13 показано стрелками. Охлажденная вода из кулера (не показан) сначала поступает во фланец 3 через штуцер 5. Далее, через нижнее водяное отверстие 14 в ствольной проставке вода проходит в дульную секцию ствола, где по сформированным разделительными перегородками 11 каналам идет сначала вперед, в сторону дульного среза 15, затем назад, к ствольной проставке 6, и через верхние отверстия фланцев 3, 9 и ствольной проставки 6 попадает в зазор между кожухом 1 и ствольной трубкой 4 казенной секции. Затем вода через каналы во фланце 2 попадает в охлаждающий контур 16 камеры зажигания 13 и через штуцер 17 уходит обратно в охлаждающее воду устройство - кулер (не показан). Свеча зажигания 18 служит для поджига детонирующей газовой смеси, компоненты которой подаются в камеру зажигания 13 и далее в виде смеси в ствольную трубу 4 по газовым каналам в камере зажигания (не показаны). На показанном на фиг.4 сечении А-А дульной части ствола вода в нижней части 19 зазора между кожухом 8 и ствольной трубкой 10 движется в сторону дульного среза, а верхней части 20 указанного зазора в сторону казенной части ствола. Эластичные перегородки 11 выполнены таким образом, что они не доходят до конца ствола (кожуха) и вода перетекает из нижней части 19 в верхнюю часть 20 водоохлаждающего зазора (см. фиг.4).
Применение заявляемого изобретения позволит значительно расширить технологические возможности детонационного напыления по сравнению с известными устройствами. Уменьшение диаметра ствола за счет организации прямого-возвратного потока охлаждающей жидкости в дульной части ствола дает (обусловливает) возможность свободного манипулирования стволом установки детонационного напыления при напылении покрытий на внутренние поверхности деталей, в том числе относительно малого размера.
Источники информации
6
1. E.Kadyrov, V. Kadyrov. Gas Detonation Spraying Apparatus. US Patent No. 5542606, Aug. 6,1996. Int. Cl B05B 1/24.
4
2. V.A.Nevgod, V.K.Kadyrov, A.M.Khairutdinov. Gas Detonation Coating Apparatus. US Patent No. 4669658, Jun.2, 1987. Int. Cl B05B 1/24, B05B 7/12, F23D 11/10.
2
3. A.I.Zverev, A.S.Bondarenko, M.A.Pudzinsky, V.M.Sopryazhinsky, N.A.Yakshin. Apparatus for Detonating Application of Coatings. US Patent No. 4004735, Jan. 25, 1977. Int. C1 B05B 1/24.
4. А.И.Григоров, Ю.П.Федько. Устройство для нанесения покрытий. А.с. СССР №700977 от 16.12.77 г. М. Кл. B05B 7/20, G05D 21/00.
5. А.И.Зверев, С.Ю.Шаривкер, Е.А.Астахов. Детонационное напыление покрытий. - Л.: Судостроение, 1979.