[發明專利]一種狹小空間超音速火焰熱噴涂自動噴槍及其熱噴涂裝置

有效

• 申請號: 202111287414.3
• 申請日: 2021-11-02
• 公開（公告）號: CN113909015B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 陳小明;張凱;方勇;惠希東;劉偉;趙堅;霍嘉翔;伏利;張磊;毛鵬展;蘇建灝;吳一棟
• 申請（專利權）人: 水利部杭州機械設計研究所;北京科技大學
• 主分類號: B05B7/20
• 分類號: B05B7/20;B05B13/04;B05B12/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種狹小空間超音速火焰熱噴涂自動噴槍及其熱噴涂裝置，所述噴槍從內向外包括由依次連接的燃料霧化器、燃燒室、燃燒室喉部、擴張連接器、噴槍管、槍管調整器構成的核心單元、水冷套以及噴槍外套，在燃燒室內設置有陶瓷片，煤油和高壓氧氣經燃料霧化器混合霧化后經陶瓷片進入燃燒室，送粉針及點火針經陶瓷片將粉末送入燃燒室并點火實現超音速火焰熱噴涂，所述核心單元中燃燒室喉部、擴張連接器、噴槍管、槍管調整器固連為一體，可由傳動裝置調控自由轉動從而控制噴涂方向。本發明通過創新的結構設計，可以有效縮減整個裝置所占空間，增加裝置可活動范圍，且實現噴槍焰流角度可自動調節的功能，可以應用于極為狹小的空間。

技術領域

本發明涉及表面處理和再制造涂層領域，尤其涉及一種適合在復雜狹小空間進行超音速火焰熱噴涂的噴槍及其熱噴涂裝置，可自動調整火焰方向，極大提升復雜狹小空間可噴涂的面積。

背景技術

超音速火焰噴涂技術經過四十年的發展，現已成為表面工程領域最重要的表面處理和再制造技術之一。常規的超音速火焰噴涂噴槍一般適用于零件的外表面噴涂，或者大零件有著足夠大空間的零件內表面噴涂。對于狹小空間，特別是有著復雜多變的零件內孔面的噴涂，常規的超音速火焰噴槍不能完成。因為要得到結合強度高質量優的涂層，噴槍火焰與零件表面的角度一般90°左右，而噴槍槍體和尾部的管路嚴重限制了噴槍在狹小空間內姿態的變換，所以傳統的超音速火焰噴涂噴槍不適合應用于復雜狹小空間零件噴涂工程中。

針對零件內孔超音速噴涂的問題，中國發明專利(CN 106591764 B)液體燃料內孔超音速火焰噴槍，通過采用液體燃料代替氣體燃料提升燃燒壓力，通過一個彎頭連接器延長加速長度，對焰流進行多一次加速，來提升整體焰流速度，從而提高內孔涂層的結合強度。但是此發明與傳統內孔超音速火焰熱噴涂噴槍相比，噴槍的實際長度是增加了，只是通過犧牲了最佳噴涂角度來彌補了增加的噴槍長度，這種方式對于更小的內孔噴涂優化實在有限，并且該發明適用于規則的軸類內孔噴涂，不能適用于更復雜的狹小空間。中國實用新型(CN 205020271 U)一種槍口角度可控的超音速火焰噴涂噴槍，通過工具手動調整一種球形噴嘴的角度來改變槍口角度，從而適應小空間不同位置零件表面的噴涂角度。但是焰流在經過拉瓦爾噴嘴喉部后，速度提升到超音速，根據跨音速流體運動原理，球形噴嘴的小出口會降低出口焰流速度，并且球形噴嘴內壁也會阻礙焰流，降低焰流速度，從而影響涂層質量。如果噴涂粉末是一些硬質粉末，球形噴嘴的磨損會很嚴重。另外噴涂一個內表面，槍撤出來，調整一個槍口角度，再進槍噴涂另一個內表面，這樣工作效率不太符合高效率工程要求。因此該實用新型不能解決實際復雜狹小空間的超音速火焰熱噴涂工程問題。目前對復雜狹小空間的高效、穩定的超音速火焰熱噴涂問題解決方案還處于空缺狀態，并且亟需解決。

發明內容

本發明要解決的實際問題是：復雜狹小空間表面超音速火焰熱噴涂制備涂層的問題。提供一種狹小空間超音速火焰熱噴涂自動噴槍及其熱噴涂裝置，通過創新的噴槍結構設計，縮小噴槍長度，并設計氣體和液體的傳輸管路走向，縮減整個裝置所占的空間，增加裝置可活動范圍。通過對噴槍燃燒室到噴嘴結構的全新設計，實現噴槍焰流角度可自動調節的功能。

本發明通過以下技術方案實現：

一種狹小空間超音速火焰熱噴涂自動噴槍，從內向外包括由依次連接的燃料霧化器、燃燒室、燃燒室喉部、擴張連接器、噴槍管、槍管調整器構成的基于拉瓦爾噴嘴原理的核心單元、水冷套以及噴槍外套，在燃燒室內設置有陶瓷片，煤油和高壓氧氣經燃料霧化器混合霧化后經陶瓷片進入燃燒室，送粉針及點火針經陶瓷片將粉末送入燃燒室并點火實現超音速火焰熱噴涂，所述核心單元中燃燒室喉部、擴張連接器、噴槍管、槍管調整器固連為一體，可由傳動裝置調控相對于燃燒室自由轉動從而控制噴涂方向。

所述的燃料霧化器整體是一個圓環形結構，內部有兩個通道，一個通道通入高壓氧氣，一個通道通入燃料，然后兩通道匯聚在一起，高壓氧氣氣流會使燃料霧化，從內環噴出。進一步地，燃料霧化器與燃燒室側面螺紋密封連接。