ГОРЕЛКА ДЛЯ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ
TORCH FOR FLAME SPRAYING

Изобретение относится к аппаратуре газопламенного напыления, работающей на смеси горючего газа-заменителя ацетилена (метана, природного газа, пропана и др.), кислорода и сжатого воздуха.
В качестве прототипа выбрана горелка для газопламенного напыления, содержащая корпус с каналами подачи природного газа, кислорода, сжатого воздуха и с центральным каналом подачи напыляемого порошка, мундштук с полостью и с газовыми соплами, концентрично расположенными вокруг центрального канала, трубчатую насадку, установленную на торце мундштука соосно с центральным каналом и оребренную втулку, прикрепленную к корпусу с образованием кольцевого зазора с трубчатой насадкой (1).
Недостаток данной горелки - неудовлетворительная производительность напыления покрытий.
Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности напыления покрытий.
Поставленная цель достигается тем, что в горелке, содержащей корпус с каналами подачи природного газа, кислорода, сжатого воздуха и с центральным каналом подачи порошкового материала, мундштук с полостью и с газовыми соплами, концентрично расположенными вокруг центрального канала, трубчатую насадку, установленную на торце мундштука соосно с центральным каналом и оребренную втулку, прикрепленную к корпусу с образованием кольцевого зазора с трубчатой насадкой, газовые сопла выполнены с углом наклона к центральному каналу 4-30°, а наружный конус трубчатой насадки выполнен с наклоном к центральному каналу с углом 4-70°, при этом расстояние от среза насадки до среза оребренной втулки составляет 1-10 внутреннего диаметра насадки на ее срезе.
В предлагаемой горелке в полости мундштука может быть установлена шайба соосно с центральным каналом.
Сопла в мундштуке могут быть выполнены в виде пазов.
На наружной поверхности трубчатой насадки могут быть выполнены ребра.
Полость трубчатой насадки может быть выполнена в виде раструба с углом отклонения от оси центрального канала до 12°.
Полость оребренной втулки может быть выполнена в виде конуса с углом наклона к оси центрального канала до 12°.
В полости оребренной втулки могут быть выполнены несколько внутренних конусов с углами наклона к оси центрального канала до 45°.
При напылении покрытий из тугоплавких порошков мощность газового пламени может быть повышена за счет выполнения в газовом мундштуке дополнительного ряда газовых сопел, концентрично расположенных вокруг центрального канала и с наклоном к нему под углом до 12°.
В полости оребренной втулки на выходе может быть выполнен цилиндр, который для некоторых составов порошковых материалов повышает стабильность процесса нанесения покрытий.
Принципиальная конструктивная схема горелки представлена на фиг.1.
Горелка для газопламенного напыления включает в себя рукоятку 1, корпус 2 с каналами подачи метана (природного газа), кислорода (каналы не показаны) и с каналом подачи сжатого воздуха 3, кран 4 для одновременного пуска в горелку метана (природного газа), кислорода и сжатого воздуха, центральный канал 5 подачи порошка, мундштук 6 с полостью 7 и с газовыми соплами 8, шайбу-клапан 9, трубчатую насадку 10 с наружным конусом 11, оребренную втулку 12 с межреберными полостями 13 и внутренним конусом 14, имеющую паз 15 для ввода сжатого воздуха в полости 13, центрирующую втулку 16 с радиально расположенными отверстиями 17, накидную гайку-колпак 18, фиксирующую втулку 19, фиксирующую накидную гайку 20, колпак 21 с полостью 22, второй канал подачи сжатого воздуха 23, воздушные каналы 24, каналы подачи 25 горючей смеси метан (природный газ)-кислород в полость 7 мундштука 6, кран 26 для регулирования подачи сжатого воздуха в каналы 24.
Горелка работает следующим образом.
Краном 4 в каналы корпуса горелки одновременно подаются метан (природный газ), кислород и сжатый воздух. Метан (природный газ) и кислород образуют горючую смесь, которая из каналов 25 поступает в полость 7 мундштука 6 и через узкий кольцевой зазор между полостью 7 и шайбой-клапаном 9 попадает в газовые сопла 8, выполненные под углом а к оси центрального канала 5. По выходе горючей смеси из сопел 8 она поджигается и таким образом возникает газовое пламя. Одновременно в центральный канал 5 подается порошок из порошкового питателя (не показан), который поступает в газовое пламя - в результате образуется газопорошковая струя.
Выполнение газовых сопел 8 под углом 4-30° к оси центрального канала 5 создает концентрацию газового пламени и сжимает порошковую струю - в результате улучшаются условия для теплообмена частиц порошка с газовым пламенем.
Одновременно с горючей смесью и порошком в корпус 2 горелки подается сжатый воздух через канал 3 и выходит из корпуса по каналам 24 в полость накидной гайки-колпака 18 и далее через отверстия 17 центрирующей втулки 16 попадает в кольцевой зазор между оребренной втулкой 12 и наружным конусом 11 трубчатой насадки 10. Здесь этот воздух охлаждает насадку 10 и благодаря наружному конусу 11 трубчатой насадки 10, выполненному под углом γ к оси центрального канала, этот сжатый воздух сильно сжимает газопорошковую струю. В результате значительно возрастает внутригазовое давление, как следствие, существенно повышается температура газового пламени и в итоге заметно повышается теплосодержание частиц напыляемого порошка. Результат - повышение производительности напыления высококачественных покрытий. В зависимости от свойств напыляемого порошка этот угол γ находится в пределах 4-70°. Расход обжимающего воздуха регулируется краном 26.
Далее газопорошковая струя входит в полость оребренной втулки 12, выполненной в виде конуса с с углом наклона θ к оси центрального канала 5. Этот конус дополнительно обжимает газовую струю, повышая тем самым температуру газового пламени.
Теплосодержание частиц напыляемого порошка зависит не только от температуры газового пламени, но и от времени контакта с ним.
Весь спектр порошков, пригодных для напыления, позволяет получать качественные покрытия при условии, что расстояние от среза трубчатой насадки 10 до среза оребренной втулки 12, т.е. L (фиг.1) составляет 1-10 внутреннего диаметра D (фиг.1) насадки 10 на ее срезе.
При проходе газопорошковой струи через конусную полость оребренной втулки 12 происходит ее существенный нагрев. Для охлаждения втулки 12 через канал 23 подается сжатый воздух. Этот воздух не только охлаждает втулку 12, но и создает инжектирующий эффект в полости втулки 12, который повышает скорость истечения газопорошковой струи из полости втулки 12.
Источники информации
1. Авторское свидетельство РФ №2212953 от 30.08.2001 г. (прототип).