[發(fā)明專利]一種軸向虹吸送粉式冷噴涂用的噴嘴

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210273519.8
• 申請(qǐng)日: 2012-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN102814248A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃國(guó)勝;李相波;邢路闊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所
• 主分類號(hào): B05B7/14
• 分類號(hào): B05B7/14
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所 37104
• 代理人: 張世功

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于表面處理工程的冷噴涂技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高壓和低壓兩用式冷噴涂用的超音速噴嘴的新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，特別是一種軸向虹吸送粉式冷噴涂用的噴嘴。

背景技術(shù)：

冷噴涂作為一種新興的表面處理工程新技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)的熱噴涂技術(shù)的改進(jìn)提高與發(fā)展，冷噴涂工藝技術(shù)的原理是在低溫固態(tài)下，用高速?zèng)_擊使顆粒和底層表面的金屬破碎實(shí)現(xiàn)原子結(jié)構(gòu)結(jié)合，通過較大的塑性變形而沉積于基體表面上形成致密、結(jié)合牢固的涂層，具有許多傳統(tǒng)熱噴涂無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前使用的冷噴涂設(shè)備的具體工作原理為：高壓源使氣體產(chǎn)生高壓，推動(dòng)工作氣及送粉氣體加速；其加熱器通常設(shè)有兩套，分別使載粉氣及工作氣預(yù)熱到一定的溫度；送粉器是在帶壓的狀態(tài)下將粉末送入噴槍內(nèi)，噴槍后部是腔膛，在此處粉末與工作氣混合，經(jīng)喉管進(jìn)入噴嘴；工作氣是產(chǎn)生高速的介質(zhì)，進(jìn)入槍膛前先在加熱器內(nèi)預(yù)熱到100-1000℃的高溫，以加速金屬顆粒（1～50um）流速至300～1200m/s；載氣在另一加熱器受熱后，經(jīng)送粉器成軸向?qū)⒎勰┧腿雵姌專褂玫膰娮旖Y(jié)構(gòu)為收斂—擴(kuò)散型laval噴嘴，以使氣體達(dá)到超音速；噴嘴有不同的幾何形式，噴涂氣流隨噴嘴的不同而呈現(xiàn)不同的流動(dòng)狀態(tài)，決定金屬顆粒的速度和分布等參數(shù)，噴嘴是冷噴涂設(shè)備及其噴涂工藝過程中相當(dāng)重要的部件。

目前，在冷噴涂過程中，最重要的是沉積材料粉末顆粒的最終撞擊速度，只有高于臨界速度，粉末材料才能沉積形成涂層，而顆粒的最終撞擊速度與噴嘴的結(jié)構(gòu)、工藝溫度、工藝壓力、基體形狀和粉末特征等因素有關(guān)；現(xiàn)有的技術(shù)表明，噴嘴的結(jié)構(gòu)不但影響到顆粒的最終撞擊速度，還可以影響涂層的形狀，甚至進(jìn)而影響到整個(gè)設(shè)備的部件數(shù)量和構(gòu)造，因此，噴嘴和噴槍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)向來受到工程技術(shù)人員高度重視。美國(guó)專利2007022174620040191449《cold?spray?nozzle?design》6722584《cold?spray?nozzle?system》6502767《advanced?cold?spray?system》和6759085《methods?and?apparatus?for?low?pressure?cold?spraying》；中國(guó)專利200253384.7、96211942.3和200510083138.3；俄羅斯專利1674585；以及中國(guó)專利200410034941.3《具有粉末預(yù)熱裝置的冷噴涂設(shè)備》和ZL00253384.7《超音速冷噴涂裝置》等公開的技術(shù)，都涉及到關(guān)于用于冷噴涂的噴槍的參數(shù)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其共同特征在于下游送粉可以不必使用額外的高壓送粉器，大大降低設(shè)備的復(fù)雜度，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工，同時(shí)也能改善噴嘴易粘著堵塞的缺點(diǎn)。但是現(xiàn)有的這些技術(shù)涉及到的噴嘴普遍存在噴涂效率低和噴嘴壁面磨損快等共同缺點(diǎn)，通過中空型方式改善送粉特征，可以避免對(duì)壁面造成的損失，但是由于氣流的特征，中心流速較低，不利于整體粉末加速；而且現(xiàn)有噴嘴結(jié)構(gòu)的送粉流量控制范圍有限，要達(dá)到所需求的送粉量，喉部的面積過大，對(duì)空壓機(jī)或者氣體管路的要求過高，施工時(shí)很多情況下難以適用這種條件。此外，由于高壓、低壓兩種冷噴涂的膨脹比和對(duì)氣體流量的要求差異較大，通常現(xiàn)有的噴嘴只能采用單獨(dú)的噴嘴結(jié)構(gòu)及其配合低壓或高壓噴涂方式；每一種工況都必須更換相應(yīng)的噴槍和與其適用的噴嘴結(jié)構(gòu)，非常不利于加工的靈活性，導(dǎo)致生產(chǎn)效率過低，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不如意。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種高壓和低壓兩用的軸向虹吸送粉式冷噴涂用的噴嘴，通過變換延長(zhǎng)管長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)，滿足噴嘴在各種壓力條件下的操作需求；采用收斂-擴(kuò)散-延長(zhǎng)管結(jié)構(gòu)方式，將噴嘴的送粉口壓力降低并保持穩(wěn)定，其虹吸流量大，保證不堵塞送粉管路；擴(kuò)散段送粉冷噴涂用的噴嘴使其在噴嘴下游噴嘴界面上各個(gè)部位（包括中心）的氣流速度與理論出口速度相差較小，噴嘴能將粒子流約束在軸向附近，使噴涂軟質(zhì)材料時(shí)粉體對(duì)噴嘴喉部的堵塞減小，在噴涂硬材料時(shí)噴嘴不易磨損。