專利名稱：便攜式超音速火焰噴涂裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種便攜式超音速火焰噴涂裝置。
背景技術(shù)：
超音速火焰噴涂(HVOF)是一種重要的熱噴涂涂層制備方法，其制備的金屬、合金及陶瓷涂層，特別是碳化物陶瓷涂層，結(jié)合強度高，孔隙率低，耐磨耐蝕性能好，在機械制造、航空航天、水利電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。目前，有多種HVOF裝置，按所采用的燃料分類，可分為氣體燃料HVOF和液體燃料HVOF兩種，氣體燃料主要為乙炔、丙烷、氫氣等，液體燃料為煤油。HVOF裝置發(fā)展至今，已有三代產(chǎn)品。第一代以“Jet-Kote”為代表，屬于氣體燃料HVOF，采用丙烷、丙烯或氫氣為燃?xì)?，氧氣作為助燃劑，手柄式燃燒室，軸向送粉，燃燒室和槍筒都采用水冷，粉末粒子的速度可達(dá)450m/s；第二代HVOF裝置以Dimaond Jet、Top-Gun和CDS為代表，也屬于氣體燃料HVOF，獲得粒子速度約為500m/s左右；第三代HVOF裝置以JP-5000噴涂系統(tǒng)為代表，屬于液體HVOF，這些系統(tǒng)的燃燒室壓力高，可產(chǎn)生比第二代HVOF裝置更高的粒子速度，粒子的速度可達(dá)600-800m/s，有的超過1000m/s，噴涂效率達(dá)到6～8Kg/h?，F(xiàn)有的三代HVOF噴涂裝置中，第三代性能最好，涂層質(zhì)量高，噴涂效率高，在高耐磨領(lǐng)域獲得了重要的應(yīng)用，如冶金行業(yè)中的多種輥類、水輪機和汽輪機的葉片、閥門中的耐磨耐蝕零部件。目前的三代HVOF噴涂裝置，在設(shè)備組成上主要包括噴槍、控制柜、冷水機組、送粉器。噴槍完成燃料燃燒、粉末的加熱加速和噴射；控制柜完成燃料、氧氣、載氣和冷卻水等各種介質(zhì)的流量與壓力的控制；送粉器將噴涂粉末送入噴槍；由于噴槍工作在高溫狀態(tài)，必需有冷卻水的循環(huán)冷卻，所以一般均配備功率較大的冷水機組。所有的HVOF噴涂裝置，設(shè)備均很龐大，控制柜和冷水機組體積都很大，且冷水機組的致冷量在45KW左右，整個系統(tǒng)占用場地大，電網(wǎng)負(fù)荷大，由于搬運安裝很不方便，所以，一般來說，目前的HVOF噴涂裝置比較適宜于在固定場所使用。而在工業(yè)中，在很多情況下，要求HVOF設(shè)備到現(xiàn)場噴涂作業(yè)，如電廠水冷壁噴涂NiCr-Cr3C2進(jìn)行高溫防腐、大型機電設(shè)備主軸的部分拆卸原位噴涂修復(fù)等，目前的HVOF噴涂系統(tǒng)由于系統(tǒng)龐大復(fù)雜，難以滿足這些應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種能夠?qū)⒏鞣N控制功能集于一身，不需體積和耗電量都很大的冷水機組，有效地減小了噴涂裝置的體積和耗電量，搬運和安裝方便，特別適宜于現(xiàn)場作業(yè)的便攜式超音速火焰噴涂裝置。
為達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是包括連為一體的后蓋、殼體和噴管，在后蓋上開設(shè)有煤油接管嘴、氧氣接管嘴和火花塞，殼體的內(nèi)腔套裝有燃燒室，燃燒室的入口與煤油接管嘴、氧氣接管嘴和火花塞相連通，燃燒室的出口通過過渡段與噴管相連接，且在過渡段上還開設(shè)有與燃燒室的出口相連通的送粉嘴，其特點是，在噴管內(nèi)還開設(shè)有相互連通的內(nèi)冷卻套和外冷卻套，內(nèi)、外冷卻套分別通過過渡段的軸向孔與開設(shè)在殼體側(cè)壁上的進(jìn)水口和出水口相連通，所說的煤油接管嘴、氧氣接管嘴、送粉嘴和進(jìn)水口還分別與由電氣單元控制的煤油輸送單元、氧氣輸送單元、送粉單元和自來水輸送單元相連通。
本實用新型的另一特點是煤油輸送單元包括油箱以及與油箱相連通的電機油泵R2和與電機油泵R2串聯(lián)的由煤油點火電磁閥5DT、煤油過渡電磁閥6DT和煤油噴涂電磁閥7DT組成的電磁閥組，電磁閥組的出口通過壓力表P3、流量計F1與煤油接管嘴相連通；氧氣輸送單元包括氣源以及與氣源相連通的減壓器Q1和與減壓器Q1串聯(lián)的由氧氣點火電磁閥2DT、氧氣過渡電磁閥3DT和氧氣噴涂電磁閥4DT組成的電磁閥組，電磁閥組的出口通過調(diào)節(jié)閥D1和壓力表P2與氧氣接管嘴相連通；自來水輸送單元包括高壓自來水源，高壓自來水源通過壓力表P1、溫度計t1和水路電磁閥1DT與冷卻水進(jìn)水口相連通，且在冷卻水出水口上還連接有溫度計t2；送粉單元包括氣源，氣源通過減壓器Q2、調(diào)節(jié)閥D2、氮氣電磁閥8DT、流量計F2和送粉器與送粉嘴相連通；電氣單元的可編程邏輯控制器F1-30MR的輸入端X400～X406分別與供水開關(guān)SQ1、供氣開關(guān)SQ2、供油開關(guān)SQ3、點火開關(guān)SQ4、啟動開關(guān)SQ5、送粉開關(guān)SQ6、停止開關(guān)SQ7相連接，COM輸入端與急停開關(guān)SQ8相連，可編程邏輯控制器F1-30MR的輸出端Y430～Y437、Y530～Y532分別與油泵電機交流接觸器KM1、點火器交流接觸器KM2、送粉器交流接觸器KM3、水路電磁閥線圈1DT、氧氣點火電磁閥2DT、氧氣過渡電磁閥3DT、氧氣噴涂電磁閥4DT、煤油點火電磁閥5DT、煤油過渡電磁閥6DT、煤油噴涂電磁閥7DT和氮氣電磁閥8DT相連。
由于本實用新型的噴槍采用槍內(nèi)回水雙冷卻套結(jié)構(gòu)，簡化了噴槍結(jié)構(gòu)，提高了冷卻效率，減少了噴槍對冷卻系統(tǒng)的負(fù)荷，噴涂裝置不必配備冷水機組，高壓自來水即可滿足冷卻要求；控制集送粉器與控制柜的功能于一身，可對送粉、氧氣煤油輸送、點火等過程進(jìn)行有效的控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，集成度高，減小了噴涂裝置的體積。


圖1是本實用新型控制系統(tǒng)原理圖；圖2是本實用新型噴槍的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型電氣單元21的電氣原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖1，2，本實用新型包括后蓋13，殼體5和噴管11，在后蓋13上開設(shè)有煤油接管嘴1、氧氣接管嘴2和火花塞3，殼體5的內(nèi)腔套裝有燃燒室14，燃燒室14的入口與煤油接管嘴1、氧氣接管嘴2和火花塞3相連通，燃燒室14的出口通過過渡段7與噴管11相連接，且在過渡段7上還開設(shè)有與燃燒室14的出口相連通的送粉嘴6，燃燒室14前端通過凸臺與后蓋13相連，后端通過凸臺與噴管11的過渡段7、12相連，后蓋13和過渡段7、12通過凸臺與噴槍殼體5相連，并通過前壓緊螺帽4和中壓緊螺帽17固定，過渡段7通過凸臺與噴管11內(nèi)冷卻套9、外冷卻套10相連，并通過后壓緊螺帽8固定，相互連通的內(nèi)冷卻套9和外冷卻套10分別通過過渡段7的軸向通孔與開設(shè)在殼體5側(cè)壁上的進(jìn)水口16和出水口15相連通，所說的煤油接管嘴1、氧氣接管嘴2、送粉嘴6和進(jìn)水口16還分別與由電氣單元21控制的煤油輸送單元20、氧氣輸送單元19、送粉單元22和自來水輸送單元18相連通。
本實用新型的氧氣和煤油分別從各自的接管嘴進(jìn)入噴槍的燃燒室14，點火燃燒后，通過噴嘴加速至超音速，粉末從送粉嘴6進(jìn)入噴槍后，在噴管11內(nèi)加熱加速，形成高溫高速的粒子流，噴向工件表面沉積形成涂層。自來水從進(jìn)水口16進(jìn)入噴槍，從出水口15流出噴槍，冷卻噴槍，以防止燒蝕。
參見圖3，本實用新型的煤油輸送單元20包括油箱23以及與油箱23相連通的電機油泵R2和與電機油泵R2串聯(lián)的由煤油點火電磁閥5DT、煤油過渡電磁閥6DT和煤油噴涂電磁閥7DT組成的電磁閥組，電磁閥組的出口通過壓力表P3、流量計F1與煤油接管嘴1相連通；氧氣輸送單元19包括氣源24以及與氣源24相連通的減壓器Q1和與減壓器Q1串聯(lián)的由氧氣點火電磁閥2DT、氧氣過渡電磁閥3DT和氧氣噴涂電磁閥4DT組成的電磁閥組，電磁閥組的出口通過調(diào)節(jié)閥D1和壓力表P2與氧氣接管嘴2相連通；自來水輸送單元18包括高壓自來水源26，高壓自來水源26通過壓力表P1、溫度計t1和水路電磁閥1DT與冷卻水進(jìn)水口16相連通，且在冷卻水出水口15上還連接有溫度計t2；送粉單元22包括氣源25，氣源25通過減壓器Q2、調(diào)節(jié)閥D2、氣體電磁閥8DT、流量計F2和送粉器27與送粉嘴6相連通。
氧氣、煤油輸送單元19、20與噴槍上的接管嘴相連。開機時，氧氣、煤油輸送單元19、20接到電氣單元21的指令后，依據(jù)設(shè)定的三個狀態(tài)，即點火、過渡和噴涂，按時序?qū)⒚河团c氧氣輸送到噴槍，通過各電磁閥保持在相應(yīng)的壓力和流量范圍內(nèi)，以保證噴槍的穩(wěn)定工作。關(guān)機時，氧氣、煤油輸送單元19、20按與開機時相反的時序工作。
送粉單元22與噴槍上的送粉嘴6相連。送粉單元22完成噴涂粉末的輸送與停止。待噴涂焰流穩(wěn)定后，將噴涂粉末輸送到噴槍，通過調(diào)節(jié)閥D2實現(xiàn)粉末輸送量的調(diào)節(jié)；停機時，停止粉末的輸送。
參見圖4，本實用新型的電氣單元21的可編程邏輯控制器采用三菱公司的F1-30MR，F(xiàn)1-30MR有16個輸入點，14個輸出點，能滿足便攜式超音速火焰噴涂系統(tǒng)的要求，可編程邏輯控制器F1-30MR的輸入端X400～X406分別與供水開關(guān)SQ1、供氣開關(guān)SQ2、供油開關(guān)SQ3、點火開關(guān)SQ4、啟動開關(guān)SQ5、送粉開關(guān)SQ6、停止開關(guān)SQ7相連接，COM輸入端與急停開關(guān)SQ8相連，可編程邏輯控制器F1-30MR的輸出端Y430～Y437、Y530～Y532分別與油泵電機交流接觸器KM1、點火器交流接觸器KM2、送粉器交流接觸器KM3、水路電磁閥線圈1DT、氧氣點火電磁閥2DT、氧氣過渡電磁閥3DT、氧氣噴涂電磁閥4DT、煤油點火電磁閥5DT、煤油過渡電磁閥6DT、煤油噴涂電磁閥7DT和氮氣電磁閥8DT相連。在系統(tǒng)噴涂前，首先對系統(tǒng)進(jìn)行檢查。閉合供水開關(guān)SQ1，則F1-30MR通過輸出點Y433使水路電磁閥1DT的線圈通電，水路電磁閥1DT打開，高壓水便進(jìn)入噴槍進(jìn)行冷卻，檢查工作是否正常，如有滲漏，檢查連接是否有松動，排除后，恢復(fù)SQ1的打開位置；閉合供氣開關(guān)SQ2，則F1-30MR按一定的時序通過輸出點Y434、Y435、Y436分別使氧氣點火電磁閥2DT的線圈、氧氣過渡電磁閥3DT的線圈、氧氣噴涂電磁閥4DT的線圈通電，氧氣點火電磁閥2DT、氧氣過渡電磁閥3DT、氧氣噴涂電磁閥4DT分別打開，氧氣氣源中的氧氣便通過送氣管進(jìn)入噴槍，檢查工作是否正常，如有滲漏，檢查連接是否有松動，排除后，恢復(fù)SQ2的打開位置；閉合供油開關(guān)SQ3，則F1-30MR按一定的時序通過輸出點Y430、Y437、Y530、Y531分別使油泵電機交流接觸器KM1、煤油點火電磁閥5DT的線圈、煤油過渡電磁閥6DT的線圈、煤油噴涂電磁閥7DT的線圈通電，油泵R2、煤油點火電磁閥5DT、煤油過渡電磁閥6DT、煤油噴涂電磁閥7DT分別打開，煤油油箱中的煤油便通過送油管進(jìn)入噴槍，檢查工作是否正常，如有滲漏，檢查連接是否有松動，排除后，恢復(fù)SQ3的打開位置；閉合點火開關(guān)SQ4，F(xiàn)1-30MR通過輸出點Y431使點火器交流接觸器KM2通電，點火器啟動，檢查點火器工作是否正常，如出現(xiàn)點火火花，則檢查點火器內(nèi)的點火變壓器、點火電容及連接是否失效，排除故障后，恢復(fù)SQ4的打開位置。
啟動噴槍，閉合啟動開關(guān)SQ5，可編程邏輯控制器F1-30MR按順序通過輸出點Y433、Y434、Y437、Y431使水路電磁閥1DT的線圈、氧氣點火電磁閥4DT的線圈、煤油點火電磁閥5DT的線圈和點火器交流接觸器KM2通電，水路電磁閥1DT、氧氣點火電磁閥4DT、煤油點火電磁閥5DT和點火器依次通電打開，高壓自來水、氧氣、煤油依次通過送水管、送氣管、送油管送入噴槍，霧化混合后形成可燃液霧，點火器通電使火花塞產(chǎn)生火花，將液霧點燃，噴槍工作在點火狀態(tài)。F1-30MR定時2秒鐘后，F(xiàn)1-30MR通過輸出點Y435、Y530使氧氣過渡電磁閥3DT的線圈、煤油過渡電磁閥6DT的線圈通電，氧氣過渡電磁閥3DT、煤油過渡電磁閥6DT打開，通過輸出點Y434、Y437使氧氣點火電磁閥4DT的線圈、煤油點火電磁閥6DT的線圈斷電，氧氣點火電磁閥4DT和煤油點火電磁閥5DT關(guān)閉，將噴槍切換到過渡狀態(tài)。F1-30MR定時2秒鐘后，通過輸出點Y436、Y531使氧氣噴涂電磁閥5DT的線圈、煤油噴涂電磁閥7DT的線圈通電，氧氣噴涂電磁閥5DT、煤油噴涂電磁閥7DT打開，通過輸出點Y435、Y530使氧氣過渡電磁閥3DT的線圈、煤油過渡電磁閥6DT的線圈斷電，氧氣過渡電磁閥3DT、煤油過渡電磁閥6DT關(guān)閉，噴槍切換到噴涂狀態(tài)。
F1-30MR通過Y432使送粉器交流接觸器通電，從而啟動送粉器，噴涂粉末通過粉粉管送入噴槍，經(jīng)焰流加熱加速后噴向工件表面形成涂層。
噴涂完成后，系統(tǒng)按與啟動相反的順序停機，首先停止送粉，然后將噴涂裝置從噴涂狀態(tài)切換至點火狀態(tài)，在點火狀態(tài)，按停油、停氣、停水的順序關(guān)機。
當(dāng)噴涂系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況時，閉合急停開關(guān)SQ8，系統(tǒng)則緊急停機。
本實用新型的噴槍采用槍內(nèi)回水雙冷卻套結(jié)構(gòu)，簡化了噴槍結(jié)構(gòu)，提高了冷卻效率，減少了噴槍對冷卻系統(tǒng)的負(fù)荷，噴涂裝置不必配備冷水機組，高壓自來水即可滿足冷卻要求；控制系統(tǒng)集送粉器與控制柜的功能于一身，可對送粉、氧氣煤油輸送、點火等過程進(jìn)行有效的控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，集成度高，減小了噴涂裝置的體積；整個噴涂裝置體積小，搬運移動方便，滿足工業(yè)中的現(xiàn)場作業(yè)要求。
權(quán)利要求1.一種便攜式超音速火焰噴涂裝置，包括連為一體的后蓋[13]、殼體[5]和噴管[11]，在后蓋[13]上開設(shè)有煤油接管嘴[1]、氧氣接管嘴[2]和火花塞[3]，殼體[5]的內(nèi)腔套裝有燃燒室[14]，燃燒室[14]的入口與煤油接管嘴[1]、氧氣接管嘴[2]和火花塞[3]相連通，燃燒室[14]的出口通過過渡段[7]與噴管[11]相連接，且在過渡段[7]上還開設(shè)有與燃燒室[14]的出口相連通的送粉嘴[6]，其特征在于在噴管[11]內(nèi)還開設(shè)有相互連通的內(nèi)冷卻套[9]和外冷卻套[10]，內(nèi)、外冷卻套[9]和[10]分別通過過渡段[7]的軸向孔與開設(shè)在殼體[5]側(cè)壁上的進(jìn)水口[16]和出水口[15]相連通，所說的煤油接管嘴[1]、氧氣接管嘴[2]、送粉嘴[6]和進(jìn)水口[16]還分別與由電氣單元[21]控制的煤油輸送單元[20]、氧氣輸送單元[19]、送粉單元[22]和自來水輸送單元[18]相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式超音速火焰噴涂裝置，其特征在于所說的煤油輸送單元[20]包括油箱[23]以及與油箱[23]相連通的電機油泵R2和與電機油泵R2串聯(lián)的由煤油點火電磁閥5DT、煤油過渡電磁閥6DT和煤油噴涂電磁閥7DT組成的電磁閥組，電磁閥組的出口通過壓力表P3、流量計F1與煤油接管嘴[1]相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式超音速火焰噴涂裝置，其特征在于所說的氧氣輸送單元[19]包括氣源[24]以及與氣源[24]相連通的減壓器Q1和與減壓器Q1串聯(lián)的由氧氣點火電磁閥2DT、氧氣過渡電磁閥3DT和氧氣噴涂電磁閥4DT組成的電磁閥組，電磁閥組的出口通過調(diào)節(jié)閥D1和壓力表P2與氧氣接管嘴[2]相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式超音速火焰噴涂裝置，其特征在于所說的自來水輸送單元[18]包括高壓自來水源[26]，高壓自來水源[26]通過壓力表P1、溫度計t1和水路電磁閥1DT與冷卻水進(jìn)水口[16]相連通，且在冷卻水出水口[15]上還連接有溫度計t2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式超音速火焰噴涂裝置，其特征在于所說的送粉單元[22]包括氣源[25]，氣源[25]通過減壓器Q2、調(diào)節(jié)閥D2、氮氣電磁閥8DT、流量計F2和送粉器[27]與送粉嘴[6]相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式超音速火焰噴涂裝置，其特征在于所說的電氣單元[21]的可編程邏輯控制器F1-30MR的輸入端X400～X406分別與供水開關(guān)SQ1、供氣開關(guān)SQ2、供油開關(guān)SQ3、點火開關(guān)SQ4、啟動開關(guān)SQ5、送粉開關(guān)SQ6、停止開關(guān)SQ7相連接，COM輸入端與急停開關(guān)SQ8相連，可編程邏輯控制器F1-30MR的輸出端Y430～Y437、Y530～Y532分別與油泵電機交流接觸器KM1、點火器交流接觸器KM2、送粉器交流接觸器KM3、水路電磁閥線圈1DT、氧氣點火電磁閥2DT、氧氣過渡電磁閥3DT、氧氣噴涂電磁閥4DT、煤油點火電磁閥5DT、煤油過渡電磁閥6DT、煤油噴涂電磁閥7DT和氮氣電磁閥8DT相連。
專利摘要一種便攜式超音速火焰噴涂裝置，包括連為一體的后蓋、殼體和噴管，在后蓋上開設(shè)有煤油接管嘴、氧氣接管嘴和火花塞，殼體的內(nèi)腔套裝有與煤油接管嘴、氧氣接管嘴和火花塞相連通的燃燒室，燃燒室的出口通過過渡段與噴管相連接，且在過渡段上還開設(shè)有與燃燒室的出口相連通的送粉嘴，噴管內(nèi)還開設(shè)有相互連通的內(nèi)、外冷卻套，內(nèi)、外冷卻套分別通過過渡段的軸向孔與開設(shè)在殼體側(cè)壁上的進(jìn)、出水口相連通。本實用新型采用槍內(nèi)回水雙冷卻套結(jié)構(gòu)，簡化了噴槍結(jié)構(gòu)，提高了冷卻效率，減少了噴槍對冷卻系統(tǒng)的負(fù)荷，減小了噴涂裝置的體積。
文檔編號C23C4/12GK2753742SQ200420086360
公開日2006年1月25日 申請日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月13日
發(fā)明者查柏林 申請人:查柏林