本发明专利技术公开了一种液态燃料爆炸喷涂的装置，特点是，产生爆炸波的燃料是一种液态燃料，如汽油等，携带方便，安全；氧化剂使用空气，价格低廉，容易获取；空气以切向进气方式进入爆炸腔，燃料的掺混和雾化效果好；控制进气和喷油的方法是通过两个单向阀的两侧压力差的变化来实现的，这种方法称为自适应产生脉冲爆炸波技术，简化了装置；在爆炸腔中形成的高温高压环境的作用下，颗粒粉末快速融化，加速之后喷射到温度较低的工件表面形成涂层。由于脉冲爆炸的工作特性，喷涂工作时间长，连续性高，颗粒粉末的材料选择种类多，可用于多种材质的物件的表面处理，颗粒粉末与工件的结合强度高，工件涂层表面均匀致密，气孔率低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于表面处理领域，涉及一类颗粒粉末材料的液态燃料爆炸喷涂方法和装置。
技术介绍
工业上和生活中的许多高温，高腐蚀，高磨损等恶劣环境需要在工件表面覆盖一层保护材料膜。爆炸喷涂技术是一种利用爆炸的能量将高质量的保护材料的固体粉末颗粒加热融化之后喷射到需要做表面处理的工件上。目前有三种方法：电爆炸，高压气体冲击和脉冲爆炸。脉冲爆炸方法相对前两种同时具有工作时间长，连续性高，颗粒粉末的材料选择种类多，物件需要的温度低，可用于多种材质的物件的表面处理，颗粒粉末与工件的结合强度高，工件涂层表面均匀致密，气孔率低，携带方便，价格低廉等优点。近年来，包括我国在内很多国家都在对其进行研究。目前，国际和国内对脉冲爆炸喷涂的工艺研究绝大多数都是使用气态燃料乙炔和氧气，并且需要使用电磁阀和旋转阀来工作的，原因是气态燃料与氧气易于掺混均匀，另外气态燃料和氧气混合易于起爆。而液态燃料能量密度高，而且存储与携带方便，价格相对便宜，容易获得，存储安全，工作压力较低，在实际应用中相对于气态燃料具有更大的优势，同时空气相对于氧气也更容易获得，存储上更加安全，甚至可以即用即压缩制取，最后，通过一种新探索的自适应爆炸，可以去掉电磁阀或旋转阀，只需要两个单向阀就可以工作使用，大大简化了设备的复杂度。目前为止，还未见到使用液态燃料和空气与自适应技术相结合产生脉冲爆炸波的爆炸喷涂工艺和装置的详细方案的报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提出一种使用材料广泛，应用领域广，工作效率高，质量好的液态燃料和空气的爆炸喷涂的装置。这种装置利用液态燃料和空气燃烧产生的爆炸波来加热融化粉末颗粒并喷射到需要表面处理的工件表面。技术方案一种液态燃料爆炸喷涂的装置：包括爆炸腔(1)，冷却腔(2)，粉末储备箱(3)，阀门(4)，火花塞点火器(5)，空气进气口(6)，空气分管道(71)，空气总管道(72)， 喷油嘴(8)，第一单向阀(91)，高压油箱(10)，第二单向阀(92)，空气压缩机(11)，冷却水进口(12)，粉末喷口(13)，冷却水出口(14)，工件(15)。爆炸腔(1)是一根空心圆环管，内径变化范围为10-100mm，长度变化范围200-2000mm，一端头部是封闭的，另一端尾部是开口的。爆炸腔(1)的封闭头部中心线位置安装有一个燃油喷嘴(8)，燃油喷嘴(8)的出口在爆炸腔(1)内，燃油喷嘴(8)的进口在爆炸腔(1)外。高压油箱(10)中充满加压的液态燃料，如汽油、煤油或其他可爆液态燃料等。燃油喷嘴(8)的进口与高压油箱(10)连接。燃油喷嘴(8)的进口与高压油箱(10)之间安装有第一单向阀(91)。第一单向阀(91)是一种单向流动阀门，安装方向要求在高压油箱(10)侧的压力大于燃油喷嘴(8)侧压力时，液态燃油可以由高压油箱(10)侧流入到燃油喷嘴(8)侧，而在任何情况都不允许燃油喷嘴(8)侧流向高压油箱(10)侧。在燃油喷嘴(8)下游0-50mm的距离范围，爆炸腔(1)上开有一定数量的空气进气口(6)，与空气进气口(6)相连接的空气分管道(71)切向进入到爆炸腔中。空气分管道(71)的中心线不与爆炸腔(1)的中心线相交，进入的空气呈切向旋转状态，空气进气口(6)与空气分管道(71)的数目并不仅限于四根，其可以在爆炸腔(1)的圆周方向上均匀布置1-8根，而且其进入的切向角可以在0-90度的范围变化，旋转方向有左旋或右旋两种选择。所有的空气分管道(71)以并联方式与空气总管道(72)相连。空气压缩机(11)压缩的空气直接取自大气环境，用做在爆炸腔(1)中爆炸燃烧的氧化剂。空气总管道(72)与空气压缩机(11)相连，空气总管道(72)与空气压缩机(11)之间安装有第二单向阀(92)。第二单向阀(92)也是一种单向流动阀门，安装方向要求在空气压缩机(11)侧的压力大于空气总管道(72)侧压力时，空气可以由空气压缩机(11)侧流入到空气总管道(7)侧，而在任何情况都不允许空气总管道(7)侧流向空气压缩机(11)侧。火花塞点火器(5)的位置爆炸腔(1)上，在空气进气口的下游0-50mm位置处。在火花塞点火器(5)的下游位置处，爆炸腔上安装有一个粉末喷口(13)，粉末喷口(13)在阀门(4)的作用下可以在适当的时间释放粉末颗粒涂料，其他时间则停止释放粉末颗粒涂料。冷却腔(2)是一个与爆炸腔(1)隔离的空腔，中间充满了冷却水，只有两个开口，冷却水进口(12)和冷却水出口(14)。粉末储备箱(3)和粉末喷口(13)中使用的粉末材料种类主要包括5种：金属类： (Al，Zn，Cu，Fe，Ti，V，Co，Ni)；氧化物：(Al2O3，Cr2O3，MgAl2O4，TiO2)碳化物：(WC，Cr3C2，TiC，SiC，91WC-9Co，85Cr3C2-15[Ni-Cr])；合金：(20Cr-80Ni，30Al-0.2Fe-69.8NI，53Nb-47Ti)；其他：(TiB2，ZrB2)。装置工作时，启动阶段，空气进气口(6)进气，燃油喷嘴(8)喷油雾化，火花塞点火器(5)点火，粉末喷口(13)释放粉末颗粒涂料，油气混合物燃烧，向出口方向传播发展为高温高压超音速激波，第一和第二单向阀关闭，停止进气。粉末在高温高压的超音速激波中熔化加速，从爆炸腔(1)出口出去打在工件(15)表面，冷却凝固完成喷涂。激波从爆炸腔(1)中出去之后的压力降低，于是空气进口(6)可以重新进气，将爆炸腔中的燃烧废气吹除干净，并且重新喷油，进入下一个点火过程或循环，这种方式称为自适应进气和排气，不用电磁阀或者旋转阀控制进气和排气，也称作无阀进气和排气。火花塞点火器(5)工作点火频率与释放喷涂颗粒的频率一致，点火频率与自适应的进气和排气的频率要相互匹配，就目前的研究情况该稳定频率可以在2-200赫兹之间。有益效果与现有技术相比，本专利技术的优点是采用本专利技术装置之后，空气压缩机直接从空气中吸取空气，通过管道将空气压送到爆炸腔的空气进气口，在爆炸腔的头部形成旋流，液态燃料油箱中加压燃料通过燃油喷嘴在爆炸腔头部与旋转空气掺混雾化后形成可燃油气混合物，点火器工作，燃气形成高温高压超音速激波，高压的燃气将空气阀门和燃料单向阀顶住，停止供应空气，将粉末涂料熔化加速之后从爆炸腔出口喷出到工件表面。之后压力降低，重新进气和供油，新进入的供气将爆炸腔中的废气吹除，并完成充气过程，自动进入下一个工作循环。由于使用携带方便安全的液态燃料和廉价易取的空气进行爆炸，而且由于进气和排气都是不采用电磁阀和旋转阀的自适应技术，大大简化了装置的复杂程度。同时，粉末喷涂的效果具有连续性高，颗粒粉末的选择性高，物件需要的温度低，可用于更多种类材料的物件，颗粒粉末与工件的结合强度高，工件涂层表面均匀致密，气孔率低，携带方便，价格低廉，安全可靠等优点。附图说明图1：本专利技术半剖图图2：空气进气口处的半剖图图中(1)爆炸腔，(2)冷却腔，(3)粉末储备箱，(4)阀门，(5)火花塞点火器，(6)空气进气口，(71)空气分管道，(72)空气总管道，(8)喷油嘴，(91)第一单向阀，(10)高压油箱，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种液态燃料爆炸喷涂的装置，其特征在于：包括爆炸腔(1)，冷却腔(2)，粉末储备箱(3)，阀门(4)，火花塞点火器(5)，空气进气口(6)，空气分管道(71)，空气总管道(72)，喷油嘴(8)，第一单向阀(91)，高压油箱(10)，第二单向阀(92)，空气压缩机(11)，冷却水进口(12)，粉末喷口(13)，冷却水出口(14)，工件(15)。
【技术特征摘要】
1.一种液态燃料爆炸喷涂的装置，其特征在于：包括爆炸腔(1)，冷却腔(2)，粉末储备箱(3)，阀门(4)，火花塞点火器(5)，空气进气口(6)，空气分管道(71)，空气总管道(72)，喷油嘴(8)，第一单向阀(91)，高压油箱(10)，第二单向阀(92)，空气压缩机(11)，冷却水进口(12)，粉末喷口(13)，冷却水出口(14)，工件(15)。
2.根据权利要求1所述的一种液态燃料爆炸喷涂的装置，其特征在于：爆炸腔(1)是一根空心圆环管，内径变化范围为10-100mm，长度变化范围为200-2000mm，一端头部是封闭的，另一端尾部是开口的。爆炸腔(1)的封闭头部中心线位置安装有一个燃油喷嘴(8)，燃油喷嘴(8)的出口在爆炸腔(1)内，燃油喷嘴(8)的进口在爆炸腔(1)外。燃油喷嘴(8)的进口与高压油箱(10)连接。燃油喷嘴(8)的进口与高压油箱(10)之间安装有第一单向阀(91)。在燃油喷嘴(8)下游0-50mm的距离范围，爆炸腔(1)上开有一定数量的空气进气口(6)，与空气进气口(6)相连接的空气分管道(71)切向进入到爆炸腔中。所有的空气分管道(71)以并联方式与空气总管道(72)相连。空气总管道(72)与空气压缩机(11)相连，空气总管道(72)与空气压缩机(11)之间安装有第二单向阀(92)。火花塞点火器(5)的位置爆炸腔(1)上，在空气进气口的下游0-50mm位置处。在火花塞点火器(5)的下游位置处，爆炸腔上安装有一个粉末喷口(13)，粉末喷口(13)在阀门(4)的作用下可以在适当的时间释放粉末颗粒涂料，其他时间则停止释放粉末颗粒涂料。冷却腔(2)是一个与爆炸腔(1)隔离的空腔，中间充满了冷却水，只有两个开口，冷却水进口(12)和冷却水出口(14)。
3.根据权利要求1或2所述的一种液态燃料爆炸喷涂的装置，其特征在于：高压油箱(10)中充满加压的液态燃料，如汽油、煤油或其他可爆液态燃料等。空气压缩机(11)压缩的空气直接取自大气环境，用做在爆炸腔(1)中爆炸燃烧的氧化剂。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种液态燃料爆炸喷涂的装置，其特征在于：空气分管道(71)的中心线不与爆炸腔(1)的中心线相交，进入的空气呈切向旋转状态，空气进气口(6)与空气分管道(71)的数目并不仅限于四根，其可以在爆炸腔(1)的圆周方向上均匀布置1-8根...
【专利技术属性】
技术研发人员：张群，闫东博，范玮，李江红，孙顺利，武越，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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