[發明專利]一種漩渦引導型超音速火焰噴涂噴槍裝置

在審

• 申請號: 202011499108.1
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112676054A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 潘家敬;肖浚藝;何燕
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B05B7/20
• 分類號: B05B7/20
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 袁曉玲

本發明設計了一種漩渦引導型超音速火焰噴涂噴槍裝置，包括燃燒室部分，拉伐爾噴管部分和噴槍槍管部分。燃燒室部分包括燃燒室主體、點火器、煤油輸送通路接口、氧氣輸送通路接口和氮氣輸送通路接口，采用更加可控的氮氣冷卻方式，簡化了噴槍結構，改善了焰流的均勻性。在拉伐爾噴管部分的壓縮段內壁，本發明設計有漩渦狀凸起，用以引導火焰在壓縮的同時形成漩渦，并利用漩渦的特性使送粉時避免粉末與槍管內壁接觸且均勻分布于焰流中。在噴槍槍管部分，本發明采用四個環形等距分布的送粉口進行送粉，使粉末更均勻地進入焰流中。本發明解決了現有技術存在的幾個問題，提高了超音速焰流及送粉方式的均勻性，改進了噴涂效果與涂層質量。

技術領域

本發明屬于熱噴涂技術領域，具體涉及一種漩渦引導型超音速火焰噴涂噴槍裝置的設計方案。

背景技術

超音速火焰噴涂是熱噴涂技術中的一種，是指利用氫、乙炔、丙烯、煤油等作為燃料，以氧氣或空氣作為助燃劑，通過在燃燒室中燃燒形成高壓，經拉伐爾噴嘴產生超音速焰流；同時向焰流中送入粉末，使粉末粒子被加熱加速，從而以熔化或半熔化的狀態高速撞擊基體表面，最終形成高質量涂層的一種表面強化技術。該技術具有涂層與基體結合強度高，涂層孔隙率低，涂層耐磨性優越等優點。

現今，已知的超音速火焰噴槍構造是將噴槍殼體內槍管、拉伐爾噴管和燃燒室等結構依次連接，同時噴槍殼體內含有水冷通路、送粉通路和燃料輸送通路。而實踐得出，上述構造在燃燒室結構方面、送粉方面和冷卻方式方面都具有明顯缺點，具體如下。

在燃燒室結構方面，傳統結構是于燃燒室軸向設置單管燃料輸送通路，此種結構的單管輸送容易導致燃燒室內溫度及壓力場不均，所產生的超音速焰流同樣具有不均勻性，從而對粉末的加熱加速效果不均勻，最終導致涂層不均勻，影響噴涂效果。

在送粉方面，目前常見的送粉方式為徑向送粉法，即在槍管內壁開設徑向送粉口，用以連接氣動送粉系統，這種單送粉口的設置易使粉末進入焰流后分布不均勻，影響涂層質量；而且徑向送粉方向與焰流方向垂直，故對運載氣體的氣壓要求嚴格，過高或過低均易使粉末觸及槍管內壁，既損傷槍管內壁又影響涂層質量。而相對少見的軸向送粉方式，指送粉方向與焰流方向平行的送粉法，雖改善了粉末在焰流中的分布均勻性，但也未能完全改善加熱加速后的粉末觸及槍管內壁的缺點。

在冷卻方式方面，因為水冷方式對液體控制的需求，導致對噴槍結構的要求更高，使其結構更加復雜，不利于噴槍的制造，故而并非最佳的冷卻方式。

發明內容

本發明的目的在于提供一種漩渦引導型超音速火焰噴涂噴槍裝置的設計方案，以此解決上述相關問題，提高超音速焰流及送粉方式的均勻性，改善冷卻方式與噴槍結構，進而改進噴涂效果與涂層質量。

為實現上述目的，本發明提供如下設計方案：一種漩渦引導型超音速火焰噴涂噴槍裝置，包括燃燒室部分，拉伐爾噴管部分和噴槍槍管部分，以下為各部分結構與安裝的具體設計方案。

在燃燒室部分，本發明裝置取消水冷方式，采用在燃燒室內注入氮氣的冷卻方式，且采用煤油等作為燃料，以氧氣作為助燃劑。所以，燃燒室部分的結構包括燃燒室主體、點火器、煤油輸送通路接口、氧氣輸送通路接口和氮氣輸送通路接口。整個燃燒室主體為圓柱罐體結構，一端用以與拉伐爾噴管的壓縮段相連接，另一端為圓形平底，設有上述三個接口，以環形等距分布，并在平底圓心位置安裝點火器。由于氮氣是一種比水更可控、不可燃且能夠吸收火焰熱量的降溫介質，故在保證較高注入壓力的情況下，向燃燒室內注入氮氣，有利于在降溫的同時也使得火焰與氮氣在燃燒室內充分摻混，能夠產生更均勻的低溫射流，既保護了噴槍也改善了超音速焰流的均勻性。