×
10.02.2013
216.012.2509

УЗЕЛ КОЛЬЦЕВОГО ВВОДА ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОДУГОВОГО ПЛАЗМОТРОНА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области плазменной техники, а именно обработки порошковых материалов (напыление и наплавка покрытий; сфероидизация, испарение и плазмохимическая обработка частиц порошковых материалов) и может найти применение в металлургии, плазмохимии и машиностроительной промышленности. Технический результат - расширение функциональных возможностей плазмотрона, обеспечивающих равномерный ввод в плазменную струю обрабатываемого материала и фокусирующего газа с минимальными возмущениями плазменной струи. Узел дополнительно содержит многоступенчатый делитель газопорошкового потока, выполненный в виде набора коллекторов, расположенных последовательно друг за другом в направлении кольцевого щелевого канала ввода газопорошкового потока. Коллекторы делителя связаны между собой каналами перепуска газопорошкового потока, причем количество выходных каналов каждого коллектора делителя больше количества входных. 4 ил.
Основные результаты: Узел кольцевого ввода порошкового материала электродугового плазмотрона, содержащий установленные соосно один за другим сопла и кольцевые щелевые каналы, расположенные между ними, для подачи газопорошкового потока и фокусирующего газа под углом к оси плазмотрона, отличающийся тем, что дополнительно содержит многоступенчатый делитель газопорошкового потока, выполненный в виде набора коллекторов, расположенных последовательно друг за другом в направлении кольцевого щелевого канала ввода газопорошкового потока, при этом коллекторы делителя связаны между собой каналами перепуска газопорошкового потока, причем количество выходных каналов каждого коллектора делителя больше количества входных.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области плазменной техники, а именно обработки порошковых материалов (напыление и наплавка покрытий; сфероидизация, испарение и плазмохимическая обработка частиц порошковых материалов) и может найти применение в металлургии, плазмохимии и машиностроительной промышленности.

Известен плазмотрон, патент RU №2276840 (опубл. 20.12.2005), который содержит соосно и последовательно установленные катодный и анодные узлы, систему подачи плазмообразующего газа и систему ввода обрабатываемого материала, обеспечивающую фокусирование последнего в прикатодной области. В анодном узле выполнены системы транспортирования технологического и защитного материалов. Системы транспортирования выходят кольцевыми каналами на торец анодного узла под углом к оси плазмотрона.

Обрабатываемый материал вводится в дуговой разряд прикатодной области. В этом случае сам порошок и его пары существенно влияют на характеристики и устойчивость дугового разряда. Кроме того, в этом случае избежать осаждения обрабатываемого материала в канале плазмотрона очень сложно. Технологический и защитный материалы вводятся практически за срез выходного сопла. Известно, что в случае ввода материала за срез сопла эффективность его обработки существенно ниже, чем при вводе в плазменный канал плазмотрона.

Известно изобретение по патенту ЕР №0423370, (опубл. 18.10.1990), взятое за прототип, которое содержит два сопла, кольцевую щель для подачи обрабатываемого компонента и кольцевую щель для подачи фокусирующего газа. Поверхности первого сопла, обращенные соответственно к электроду и второму соплу, расположены под углом, вершина которого находится между выходным отверстием электрода и входным отверстием второго сопла.

Недостатком данного изобретения является отсутствие гарантированного равномерного распределения обрабатываемого компонента по периметру кольцевой щели.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей плазмотрона за счет создания условий, обеспечивающих равномерный ввод в плазменную струю обрабатываемого материала и фокусирующего газа с минимальными возмущениями плазменной струи.

Для достижения указанного технического результата узел кольцевого ввода порошкового материала электродугового плазмотрона содержит установленные соосно один за другим сопла и кольцевые щелевые каналы, расположенные между ними, для подачи газопорошкового потока и фокусирующего газа под углом к оси плазмотрона, новым является то, что дополнительно содержит многоступенчатый делитель газопорошкового потока, выполненный в виде набора коллекторов, расположенных последовательно друг за другом в направлении кольцевого щелевого канала ввода газопорошкового потока, при этом коллекторы делителя связаны между собой каналами перепуска газопорошкового потока, причем количество выходных каналов каждого коллектора больше количества входных.

В данном техническом решении узла кольцевого ввода порошкового материала с газодинамической фокусировкой до ввода порошка в кольцевую щель гетерогенный поток проходит многократное последовательное деление, чем обеспечивается высокая равномерность распределения порошка по кольцевому щелевому каналу. Многократное деление осуществляется в многоступенчатом делителе до попадания порошка с транспортирующим газом в коллектор кольцевого щелевого канала. Многоступенчатый делитель является составной частью конструкции узла кольцевого ввода порошкового материала с газодинамической фокусировкой. Коллекторы делителя связаны между собой каналами перепуска порошка с транспортирующим газом. Причем количество выходных каналов каждого коллектора делителя больше количества входных, чем обеспечивается высокая равномерность распределения порошка на входе в щель при выходе из коллектора.

На фиг.1 приведена схема узла кольцевого ввода порошкового материала с газодинамической фокусировкой электродугового плазмотрона; на фиг.2 - показана микроструктура основного слоя покрытия; на фиг.3 - представлен элемент сопла высокотемпературной аэродинамической трубы «Мах-4» с термобарьерным покрытием АL2O3; на фиг.4 - износостойкие покрытия системы Ni-Сr-В-Si-С-Fe, напыленные на штоки гидроцилиндров при помощи узла кольцевого ввода с газодинамической фокусировкой.

На фиг.1 показаны плазмотрон 1 и его анод 2, из которого истекает гомогенная струя плазмы и попадает в узел кольцевого ввода порошковых материалов.

Узел кольцевого ввода содержит установленные соосно один за другим сопла (входное 3, промежуточное 4 и выходное 5), кольцевой щелевой канал 6, образованный конусными поверхностями входного 3 и промежуточного 4 сопел, и кольцевой щелевой канал 7, образованный конусными поверхностями промежуточного 4 и выходного 5 сопел узла кольцевого ввода. Через канал 8 вводят порошковый материал вместе с транспортирующим газом, затем газопорошковый поток проходит многократное деление в многоступенчатом делителе 9. Многоступенчатый делитель выполнен в виде последовательного набора коллекторов 10, связанных каналами перепуска 11 и коллектора 12 кольцевого щелевого канала 6. Канал подачи фокусирующего газа 13 связан с распределительным коллектором 14 и кольцевым щелевым каналом 7.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

После запуска плазмотрона 1 гомогенная плазменная струя, истекающая из анода 2, попадает во входное сопло 3 узла кольцевого ввода. Далее через кольцевой щелевой канал 6, образованный конусными поверхностями входного 3 и промежуточного 4 сопел, обрабатываемый порошковый материал при помощи транспортирующего газа входит в поток плазмы, где подвергается нагреву и ускорению. Чуть ниже по течению находится еще один кольцевой щелевой канал 7, образованный конусными поверхностями промежуточного 4 и выходного 5 сопел узла кольцевого ввода. Данный кольцевой щелевой канал служит для ввода фокусирующего газа, который повышает концентрацию порошка в приосевой области и, соответственно, повышает степень обработки порошкового материала.

Прежде чем порошковый материал попадет в коллектор 12 кольцевого щелевого канала ввода порошкового материала 6, он, вместе с потоком транспортирующего газа 8, проходит многократное деление в многоступенчатом делителе 9, чем обеспечивается высокая равномерность распределения порошка по кольцевому щелевому каналу 6. Многоступенчатый делитель 9 является составной частью конструкции узла кольцевого ввода и представляет собой последовательный набор коллекторов 10, связанных между собой каналами перепуска 11 порошка с транспортирующим газом. Причем количество выходных каналов каждого коллектора делителя больше количества входных, чем и обеспечивается высокая равномерность распределения порошка на входе в кольцевой щелевой канал 6 при выходе из коллектора 12. Для равномерного распределения потока фокусирующего газа по кольцевому щелевому каналу 7 служит распределительный коллектор 14.

Конструктивно узел кольцевого ввода порошкового материала выполнен таким образом, что угол наклона кольцевого щелевого канала фокусирующего газа α2 больше угла наклона кольцевого щелевого канала ввода газопорошкового потока α1. Его значение оптимизировано с целью максимальной фокусировки потока порошкового материала при минимальном возмущении несущей плазменной струи.

Проведенные эксперименты показали, что кольцевой ввод с газодинамической фокусировкой обеспечивает плотный, осесимметричный гетерогенный поток, в котором практически все частицы порошка проходят через высокотемпературную и высокоскоростную приосевую область плазменной струи.

Измерения распределения температуры по сечению плазменного потока показали, что центральная часть струи остается невозмущенной, а это свидетельствует о незначительной глубине проникновения в струю плазмы холодных транспортирующего и фокусирующего газов при использовании узла кольцевого ввода порошковых материалов. Таким образом, узел кольцевого ввода порошковых материалов незначительно возмущает свободно истекающую струю плазмы.

Примеры реализации предлагаемого изобретения

На оптимальном режиме, установленном соответствующими расчетами и экспериментами, на стальные образцы, при использовании узла кольцевого ввода порошкового материала с газодинамической фокусировкой, было нанесено керамическое покрытие Аl2O3 толщиной 500 мкм. Исходная фракция порошка составляла 40 мкм. Для напыления подслоя использовался никель - алюминиевый порошок (Ni-85%; Al-15%). Толщина подслоя составляла ~100 мкм (исходная фракция порошка 40-100 мкм). Металлографическими исследованиями структуры основного слоя покрытий установлено, что это плотные (с пористостью менее 2%), имеющие композиционное строение, слои (фиг.2).

Таким образом, разработанный узел ввода порошковых материалов позволяет получать высококачественные покрытия с высокими эксплуатационными характеристиками (обычно, по данным разных авторов, пористость плазменных керамических покрытий Аl2O3 составляет 10-15%).

Так же, с использованием разработанного узла, было нанесено термобарьерное покрытие Аl2O3 на элемент сопла высокотемпературной аэродинамической трубы «Мах-4» (фиг.3). Длительная работа аэродинамической трубы подтвердила высокие эксплуатационные характеристики покрытия.

Разработанный узел ввода позволяет с высокой эффективностью напылять не только керамические, но и металлические покрытия. Так, износостойкие покрытия системы Ni-Сr-В-Si-С-Fe, напыленные на штоки гидроцилиндров (фиг.4), также показали высокие эксплуатационные характеристики.

Узел кольцевого ввода порошкового материала электродугового плазмотрона, содержащий установленные соосно один за другим сопла и кольцевые щелевые каналы, расположенные между ними, для подачи газопорошкового потока и фокусирующего газа под углом к оси плазмотрона, отличающийся тем, что дополнительно содержит многоступенчатый делитель газопорошкового потока, выполненный в виде набора коллекторов, расположенных последовательно друг за другом в направлении кольцевого щелевого канала ввода газопорошкового потока, при этом коллекторы делителя связаны между собой каналами перепуска газопорошкового потока, причем количество выходных каналов каждого коллектора делителя больше количества входных.
УЗЕЛ КОЛЬЦЕВОГО ВВОДА ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОДУГОВОГО ПЛАЗМОТРОНА
УЗЕЛ КОЛЬЦЕВОГО ВВОДА ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОДУГОВОГО ПЛАЗМОТРОНА
УЗЕЛ КОЛЬЦЕВОГО ВВОДА ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОДУГОВОГО ПЛАЗМОТРОНА
УЗЕЛ КОЛЬЦЕВОГО ВВОДА ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОДУГОВОГО ПЛАЗМОТРОНА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 21-30 из 41.
29.12.2017
№217.015.fbd8

Способ измерения пульсаций сверхзвукового потока и устройство для его реализации (варианты)

Изобретения относятся к авиационной технике, а именно к измерительной технике для диагностики параметров потока, в частности к способам и устройствам для разделения суммарного поля пульсаций сверхзвукового потока на вихревую, энтропийную и акустическую моды (модовой декомпозиции). Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638086
Дата охранного документа: 11.12.2017
29.12.2017
№217.015.fdd4

Импульсная аэродинамическая труба с электродуговым или комбинированным подогревом рабочего газа

Импульсная аэродинамическая труба с электродуговым или комбинированным подогревом рабочего газа относится к области экспериментальной аэродинамики. Аэродинамическая труба содержит форкамеру с электродами, отделенную от газодинамического тракта трубы диафрагмой, и двуступенчатый поршень,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638087
Дата охранного документа: 11.12.2017
20.01.2018
№218.016.1bcb

Способ выделения растворенных газов из перекачиваемой жидкости и устройство для его реализации (варианты)

Изобретение относится к насосостроению и предназначено для перекачки различных сред, например, для выделения воздуха, растворенного в воде. Выделение растворенных газов из перекачиваемой жидкости методом понижения давления в потоке газа с использованием явления кавитации выполняется благодаря...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636732
Дата охранного документа: 27.11.2017
10.05.2018
№218.016.4846

Сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель с пульсирующим режимом запуска (спврд с прз) и способ его работы

Изобретение относится к области гиперзвуковых летательных аппаратов, а именно к высокоскоростным прямоточным воздушно-реактивным двигателям. Сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель с пульсирующим режимом запуска содержит сверхзвуковой воздухозаборник, изолятор, сверхзвуковую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651016
Дата охранного документа: 18.04.2018
20.06.2018
№218.016.655d

Установка для моделирования течения типа куэтта и способ тарировки датчика термоанемометра в установке для моделирования течения куэтта

Изобретение относится к экспериментальной технике в области механики жидкостей и газов и может быть использовано для изучения структур течений типа Куэтта и для тарировки датчиков термоанемометра в структурах типа Куэтта. Установка для моделирования течения типа Куэтта включает герметичный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657513
Дата охранного документа: 19.06.2018
04.09.2018
№218.016.82b9

Способ плазменного напыления износостойких покрытий толщиной более 2мм

Изобретение относится к способу плазменного напыления износостойких порошковых покрытий на детали различных механизмов, используемых в машиностроении, металлургии, энергетике, авиации, судостроении, оборонной промышленности и других сферах производства. Способ включает предварительную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665647
Дата охранного документа: 03.09.2018
26.10.2018
№218.016.961f

Способ ультразвуковой газолазерной резки листового металла и устройство ультразвуковой газолазерной резки листового металла (варианты)

Изобретение относится к способу комбинированной газолазерно-ультразвуковой резки листового металла и устройству для его осуществления (варианты). Технический результат состоит в повышении качества лазерного реза за счет уменьшения шероховатости при увеличении толщины листа и скорости резки....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002670629
Дата охранного документа: 24.10.2018
21.11.2018
№218.016.9f55

Сверхзвуковой воздухозаборник (варианты)

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям воздухозаборников реактивных двигателей. Сверхзвуковой воздухозаборник включает внутренний канал, образованный поверхностью сжатия и противолежащей ей обечайкой, которая при сверхзвуковом течении на входе формирует скачок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672825
Дата охранного документа: 19.11.2018
18.01.2019
№219.016.b14f

Способ стабилизации диффузионного горения водорода в газовой микрогорелке (варианты)

Изобретение относится к области энергетики. Способ стабилизации диффузионного горения водорода в газовой микрогорелке включает генерацию микроструи водорода в коническом сопле горелки с дозвуковой скоростью истечения, струю водорода генерируют в сопле с диаметром на срезе от 0,02 до 0,06 мм,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677322
Дата охранного документа: 16.01.2019
23.02.2019
№219.016.c6d4

Способ стабилизации диффузионного горения водорода в газовой микрогорелке

Изобретение относится к области энергетики. Изобретение может быть использовано для термообработки металлов, ремонта и изготовления ювелирных изделий, стоматологических протезов, пайки проводов, декоративного обжига столярных изделий, отжига старой краски. Способ стабилизации диффузионного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680534
Дата охранного документа: 22.02.2019
Показаны записи 21-24 из 24.
29.12.2017
№217.015.fbd8

Способ измерения пульсаций сверхзвукового потока и устройство для его реализации (варианты)

Изобретения относятся к авиационной технике, а именно к измерительной технике для диагностики параметров потока, в частности к способам и устройствам для разделения суммарного поля пульсаций сверхзвукового потока на вихревую, энтропийную и акустическую моды (модовой декомпозиции). Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638086
Дата охранного документа: 11.12.2017
29.12.2017
№217.015.fdd4

Импульсная аэродинамическая труба с электродуговым или комбинированным подогревом рабочего газа

Импульсная аэродинамическая труба с электродуговым или комбинированным подогревом рабочего газа относится к области экспериментальной аэродинамики. Аэродинамическая труба содержит форкамеру с электродами, отделенную от газодинамического тракта трубы диафрагмой, и двуступенчатый поршень,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638087
Дата охранного документа: 11.12.2017
20.01.2018
№218.016.1bcb

Способ выделения растворенных газов из перекачиваемой жидкости и устройство для его реализации (варианты)

Изобретение относится к насосостроению и предназначено для перекачки различных сред, например, для выделения воздуха, растворенного в воде. Выделение растворенных газов из перекачиваемой жидкости методом понижения давления в потоке газа с использованием явления кавитации выполняется благодаря...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636732
Дата охранного документа: 27.11.2017
04.09.2018
№218.016.82b9

Способ плазменного напыления износостойких покрытий толщиной более 2мм

Изобретение относится к способу плазменного напыления износостойких порошковых покрытий на детали различных механизмов, используемых в машиностроении, металлургии, энергетике, авиации, судостроении, оборонной промышленности и других сферах производства. Способ включает предварительную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665647
Дата охранного документа: 03.09.2018
+ добавить свой РИД