一種液態燃料爆炸噴涂的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于表面處理領域，涉及一類顆粒粉末材料的液態燃料爆炸噴涂方法和裝置。
【背景技術】
[0002]工業上和生活中的許多高溫，高腐蝕，高磨損等惡劣環境需要在工件表面覆蓋一層保護材料膜。爆炸噴涂技術是一種利用爆炸的能量將高質量的保護材料的固體粉末顆粒加熱融化之后噴射到需要做表面處理的工件上。目前有三種方法:電爆炸，高壓氣體沖擊和脈沖爆炸。脈沖爆炸方法相對前兩種同時具有工作時間長，連續性高，顆粒粉末的材料選擇種類多，物件需要的溫度低，可用于多種材質的物件的表面處理，顆粒粉末與工件的結合強度高，工件涂層表面均勻致密，氣孔率低，攜帶方便，價格低廉等優點。近年來，包括我國在內很多國家都在對其進行研宄。
[0003]目前，國際和國內對脈沖爆炸噴涂的工藝研宄絕大多數都是使用氣態燃料乙炔和氧氣，并且需要使用電磁閥和旋轉閥來工作的，原因是氣態燃料與氧氣易于摻混均勻，另外氣態燃料和氧氣混合易于起爆。而液態燃料能量密度高，而且存儲與攜帶方便，價格相對便宜，容易獲得，存儲安全，工作壓力較低，在實際應用中相對于氣態燃料具有更大的優勢，同時空氣相對于氧氣也更容易獲得，存儲上更加安全，甚至可以即用即壓縮制取，最后，通過一種新探索的自適應爆炸，可以去掉電磁閥或旋轉閥，只需要兩個單向閥就可以工作使用，大大簡化了設備的復雜度。目前為止，還未見到使用液態燃料和空氣與自適應技術相結合產生脈沖爆炸波的爆炸噴涂工藝和裝置的詳細方案的報道。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提出一種使用材料廣泛，應用領域廣，工作效率高，質量好的液態燃料和空氣的爆炸噴涂的裝置。這種裝置利用液態燃料和空氣燃燒產生的爆炸波來加熱融化粉末顆粒并噴射到需要表面處理的工件表面。
[0005]技術方案
[0006]一種液態燃料爆炸噴涂的裝置:包括爆炸腔(I)，冷卻腔(2)，粉末儲備箱(3)，閥門(4)，火花塞點火器(5)，空氣進氣口(6)，空氣分管道(71)，空氣總管道(72)，噴油嘴(8)，第一單向閥(91)，高壓油箱(10)，第二單向閥(92)，空氣壓縮機(11)，冷卻水進口
(12)，粉末噴口(13)，冷卻水出口(14)，工件(15)。
[0007]爆炸腔⑴是一根空心圓環管，內徑變化范圍為lO-lOOmm，長度變化范圍200-2000mm，一端頭部是封閉的，另一端尾部是開口的。爆炸腔(I)的封閉頭部中心線位置安裝有一個燃油噴嘴(8)，燃油噴嘴(8)的出口在爆炸腔(I)內，燃油噴嘴(8)的進口在爆炸腔(I)外。高壓油箱(10)中充滿加壓的液態燃料，如汽油、煤油或其他可爆液態燃料等。燃油噴嘴⑶的進口與高壓油箱(10)連接。燃油噴嘴⑶的進口與高壓油箱(10)之間安裝有第一單向閥(91)。第一單向閥(91)是一種單向流動閥門，安裝方向要求在高壓油箱(10)側的壓力大于燃油噴嘴⑶側壓力時，液態燃油可以由高壓油箱(10)側流入到燃油噴嘴(8)側，而在任何情況都不允許燃油噴嘴(8)側流向高壓油箱(10)側。在燃油噴嘴(8)下游0-50mm的距離范圍，爆炸腔(I)上開有一定數量的空氣進氣口(6)，與空氣進氣口(6)相連接的空氣分管道(71)切向進入到爆炸腔中。空氣分管道(71)的中心線不與爆炸腔(I)的中心線相交，進入的空氣呈切向旋轉狀態，空氣進氣口(6)與空氣分管道(71)的數目并不僅限于四根，其可以在爆炸腔(I)的圓周方向上均勻布置1-8根，而且其進入的切向角可以在0-90度的范圍變化，旋轉方向有左旋或右旋兩種選擇。所有的空氣分管道(71)以并聯方式與空氣總管道(72)相連。空氣壓縮機(11)壓縮的空氣直接取自大氣環境，用做在爆炸腔(I)中爆炸燃燒的氧化劑。空氣總管道(72)與空氣壓縮機(11)相連，空氣總管道
(72)與空氣壓縮機(11)之間安裝有第二單向閥(92)。第二單向閥(92)也是一種單向流動閥門，安裝方向要求在空氣壓縮機(11)側的壓力大于空氣總管道(72)側壓力時，空氣可以由空氣壓縮機(11)側流入到空氣總管道(7)側，而在任何情況都不允許空氣總管道(7)側流向空氣壓縮機(11)側。火花塞點火器(5)的位置爆炸腔(I)上，在空氣進氣口的下游0-50mm位置處。在火花塞點火器(5)的下游位置處，爆炸腔上安裝有一個粉末噴口(13)，粉末噴口(13)在閥門(4)的作用下可以在適當的時間釋放粉末顆粒涂料，其他時間則停止釋放粉末顆粒涂料。冷卻腔(2)是一個與爆炸腔(I)隔離的空腔，中間充滿了冷卻水，只有兩個開口，冷卻水進口(12)和冷卻水出口(14)。
[0008]粉末儲備箱(3)和粉末噴口(13)中使用的粉末材料種類主要包括5種:金屬類:(Al，Zn，Cu，Fe，Ti，V，Co，Ni);氧化物:(Al2O3, Cr2O3, MgAl2O4, T12)碳化物:(WC，Cr3C2, TiC，SiC，91WC-9Co，85Cr3C2-15 [N1-Cr]);合金:(20Cr_80Ni，30A1-0.2Fe_69.8NI，53Nb_47Ti)；其他:(TiB2，ZrB2)。
[0009]裝置工作時，啟動階段，空氣進氣口(6)進氣，燃油噴嘴(8)噴油霧化，火花塞點火器(5)點火，粉末噴口(13)釋放粉末顆粒涂料，油氣混合物燃燒，向出口方向傳播發展為高溫高壓超音速激波，第一和第二單向閥關閉，停止進氣。粉末在高溫高壓的超音速激波中熔化加速，從爆炸腔(I)出口出去打在工件(15)表面，冷卻凝固完成噴涂。激波從爆炸腔
(I)中出去之后的壓力降低，于是空氣進口(6)可以重新進氣，將爆炸腔中的燃燒廢氣吹除干凈，并且重新噴油，進入下一個點火過程或循環，這種方式稱為自適應進氣和排氣，不用電磁閥或者旋轉閥控制進氣和排氣，也稱作無閥進氣和排氣。
[0010]火花塞點火器(5)工作點火頻率與釋放噴涂顆粒的頻率一致，點火頻率與自適應的進氣和排氣的頻率要相互匹配，就目前的研宄情況該穩定頻率可以在2-200赫茲之間。
[0011]有益效果
[0012]與現有技術相比，本發明的優點是采用本發明裝置之后，空氣壓縮機直接從空氣中吸取空氣，通過管道將空氣壓送到爆炸腔的空氣進氣口，在爆炸腔的頭部形成旋流，液態燃料油箱中加壓燃料通過燃油噴嘴在爆炸腔頭部與旋轉空氣摻混霧化后形成可燃油氣混合物，點火器工作，燃氣形成高溫高壓超音速激波，高壓的燃氣將空氣閥門和燃料單向閥頂住，停止供應空氣，將粉末涂料熔化加速之后從爆炸腔出口噴出到工件表面。之后壓力降低，重新進氣和供油，新進入的供氣將爆炸腔中的廢氣吹除，并完成充氣過程，自動進入下一個工作循環。由于使用攜帶方便安全的液態燃料和廉價易取的空氣進行爆炸，而且由于進氣和排氣都是不采用電磁閥和旋轉閥的自適應技術，大大簡化了裝置的復雜程度。同時，粉末噴涂的效果具有連續性高，顆粒粉末的選擇性高，物件需要的溫度低，可用于更多種類材料的物件，顆粒粉末與工件的結合強度高，工件涂層表面均勻致密，氣孔率低，攜帶方便，價格低廉，安全可靠等優點。
【附圖說明】
[0013]圖1:本發明半剖圖
[0014]圖2:空氣進氣口處的半剖圖
[0015]圖中⑴爆炸腔，⑵冷卻腔，(3)粉末儲備箱，⑷閥門，(5)火花塞點火器，(6)空氣進氣口，(71)空氣分管道，(72)空氣總管道，(8)噴油嘴，(91)第一單向閥，(10)高壓油箱，(92)第二單向閥，(11)空氣壓縮機，(12)冷卻水進口，(13)粉末噴口，(14)冷卻水出口，(15)工件。
【具體實施方式】
[0016]現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述:
[0017]如圖1所示，本發明提供了一種液態燃油爆炸噴