一种新型空气燃气型超音速火焰喷枪及喷涂装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种新型空气燃气型超音速火焰喷枪及喷涂装置。该新型空气燃气型超音速火焰喷枪包括燃烧室、及同轴设于燃烧室前、后端的枪管和同轴尾座；燃烧室和同轴尾座外设有燃烧室壳体；枪管外设有枪管壳体，枪管壳体与燃烧室壳体连通；燃烧室壳体上设有高压空气进口和点火针；同轴尾座上分布有高压空气分配孔；枪管壳体上分布有冷却空气出口；所述同轴尾座与燃烧室之间设有催化铜板。本实用新型专利技术的新型空气燃气型超音速火焰喷枪实现了火焰温度的大幅降低，粒子速度的大幅提高，喷枪出口火焰温度实现低于1600℃，粒子速度达到1200m/s，可实现高性能非晶涂层的制备。本实用新型专利技术获得的WC

【技术实现步骤摘要】
一种新型空气燃气型超音速火焰喷枪及喷涂装置


[0001]本技术属于超音速火焰喷涂
，具体涉及一种新型空气燃气型超音速火焰喷枪及喷涂装置。

技术介绍

[0002]传统的燃气氧气超音速热喷涂技术通过燃气与氧气燃烧提供粉末加热及加速的能量，其喷枪出口火焰温度为2800℃以上，粉末粒子速度700
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900m/s，存在加热温度高，粉末粒子在焰流中停留时间长等缺点，会导致粉末颗粒严重氧化降低涂层性能，并且较低的粒子速度也会造成涂层致密度、结合强度低等不足。针对非晶等粉末，该技术由于火焰温度太高而无法保留涂层的非晶态，无法满足使用需求。
[0003]常规的大气空气超音速火焰喷涂技术通过燃气与氧气燃烧提供粉末加热及加速的能量，其喷枪出口火焰温度可以降低至1800℃，粉末粒子速度800
‑
1000m/s，但温度还不够低，速度还不够快，因此在喷涂非晶材料时容易造成晶化，失去非晶材料特性；且喷涂WC类材料仍然存在氧化脱碳，会对其性能造成不利影响。因此需要进一步降低火焰温度，提高粒子速度，以改善涂层的性能。同时，常规大气空气超音速火焰喷枪采用多孔陶瓷片对燃气和空气进行混合及活化，并且没有对其进行有效的冷却，在使用过程中，容易导致该陶瓷片破碎及烧蚀堵孔等情况，影响喷涂的稳定性，成为安全隐患。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种适用范围更广、粒子速度更高、稳定性更好地新型空气燃气型超音速火焰喷枪、及喷涂装置。
[0005]一种新型空气燃气型超音速火焰喷枪，包括燃烧室、及同轴设于燃烧室前、后端的枪管和同轴尾座；所述的燃烧室和同轴尾座外设有燃烧室壳体，所述的燃烧室壳体后端与同轴尾座后端固定连接；所述的枪管外设有枪管壳体，所述的枪管壳体与燃烧室壳体连通，形成高压空气运动的腔体；所述的燃烧室壳体上设有高压空气进口和点火针，所述点火针端部位于燃烧室内，方便更换以及易于点火；所述的同轴尾座上分布有高压空气分配孔；所述的枪管壳体上分布有冷却空气出口；
[0006]所述的同轴尾座与燃烧室之间设有催化铜板；所述的同轴尾座与催化铜板之间形成腔体，所述的同轴尾座后端设有用于向该腔体输送高压燃气的高压燃气进口；所述的同轴尾座后端还设有送粉针，所述的送粉针通过送粉载气将粉体送入燃烧室中；
[0007]所述的催化铜板上分布有若干催化混合孔和冷却水通道；所述的燃烧室壳体上还设有冷却水分配器，所述的冷却水分配器通过金属螺套锁紧于燃烧室壳体上；所述的冷却水分配器与催化铜板的冷却水通道连通。高压燃气及高压空气同时通过催化铜板上的催化混合孔进入燃烧室中。
[0008]上述技术方案中，进一步地，所述的催化铜板为环形，其前端位于燃烧室中；所述的催化混合孔和冷却水通道均围绕催化铜板的轴心呈环形分布。
[0009]更进一步地，所述的送粉针前端位于催化铜板的中空部分，但并未穿过催化铜板靠近燃烧室的端面，防止送粉针前端被烧蚀，轴向送粉可以使送粉及熔融更加的稳定均匀。
[0010]进一步地，所述的冷却水分配器与催化铜板的接触面为圆弧形且二者相互贴合；冷却水分配器与燃烧室壳体和催化铜板的接触部位采用O型圈及橡胶垫进行密封。
[0011]进一步地，所述的冷却水通道包括深入铜板部分及环形部分，所述冷却水通道的进出水口与冷却水分配器的进出水口连通，形成循环冷却回路。
[0012]进一步地，所述的送粉针后端设有辅助燃气进气口，用于向喷枪内输送辅助燃气。
[0013]进一步地，所述的高压燃气可以是甲烷、丙烷、丙烯、天然气等。辅助燃气可以是氢气等。通过高压燃气、辅助燃气及高压空气共同燃烧，以及高压空气本身的冲击力，形成高速低温的射流，实现火焰温度低于1600℃，粒子速度高于1200m/s，高速粒子束流冲击到工件表面形成高性能涂层。
[0014]本技术还提供一种新型空气燃气型超音速火焰喷涂装置，该装置包括上述的新型空气燃气型超音速火焰喷枪。
[0015]上述的新型空气燃气型超音速火焰喷涂装置可用于制备WC
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10Co4Cr金属陶瓷涂层。应用上述的新型空气燃气型超音速火焰喷涂装置制备WC
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10Co4Cr金属陶瓷涂层的方法，喷涂工艺参数为：粉末粒径为5
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30μm，高压燃气压力为0.7～1.3MPa；高压空气压力为0.9～1.2MPa；送粉载气压力为1.0～1.5MPa；辅助燃气压力为0.8
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1.1MPa；喷涂距离为160～250mm。
[0016]本技术装置制备获得的WC
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10Co4Cr金属陶瓷涂层的结合强度超过85MPa，可以有效避免涂层剥落，涂层的孔隙率降低到0.5％以下，可以获得致密的涂层结构，有效防止腐蚀介质从孔隙进入并腐蚀基体，提高涂层的耐腐蚀性能。涂层的平均显微硬度达到 1300
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1400HV
0.2
，可以大幅提高涂层的耐磨性能。涂层的氧化率降低40％以上，可以保持良好的粉末性能。通过本技术的新型空气燃气型超音速火焰喷涂装置制备的WC
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10Co4Cr 金属陶瓷涂层，具有传统涂层所无法实现的高强高韧及耐空蚀等性能，可以被广泛应用于水轮机、水泵等水利机械表面。
[0017]本技术的有益效果在于：
[0018](1)与燃气氧气超音速热喷枪相比，本技术的新型空气燃气型超音速火焰喷枪实现了火焰温度的大幅降低，粒子速度的大幅提高，喷枪出口火焰温度实现低于1600℃，粒子速度达到1200m/s。大幅度提高涂层的性能，实现高性能非晶涂层的制备。
[0019](2)将常规的催化陶瓷片替换成催化铜板，并进一步采用高压空气及循环冷却水共同对其进行冷却，解决催化陶瓷片易碎、易烧损等问题，大幅提高设备使用寿命及稳定性。
[0020](3)增加了辅助燃气，使得在喷涂WC等高熔点金属陶瓷时获得更高的燃烧能量，以及更好地射流速度，提高涂层性能。并且辅助燃气的使用与否可以根据粉末的材质进行选择，在很大程度上扩大了喷枪的适用范围。
[0021](4)辅助燃气通过送粉针进入燃烧室，利用送粉载气的压力确保辅助燃气的输送及防止因燃烧室压力而出现的回流，并且利用送粉载气是惰性气体对辅助燃气起到保护作用，确保使用安全。
附图说明：
[0022]图1为新型空气燃气型超音速火焰喷枪剖面结构示意图；
[0023]图2(1)为催化铜板结构示意图，图2(2)为其A
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A剖面示意图，图2(3)为其B
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B 剖面示意图；
[0024]图3(1)为冷却水分配器结构示意图，图3(2)为其C
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C剖面示意图；
[0025]图4为本技术制备的WC
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10Co4Cr金属陶瓷涂层的截面扫描电镜照片；
[0026]其中，送粉针1，辅助燃气进口2，同轴尾座3，高压空气分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型空气燃气型超音速火焰喷枪，其特征在于，包括燃烧室(8)、及同轴设于燃烧室(8)前、后端的枪管(10)和同轴尾座(3)；所述的燃烧室(8)和同轴尾座(3)外设有燃烧室壳体(5)，所述的燃烧室壳体(5)后端与同轴尾座(3)后端固定连接；所述的枪管(10)外设有枪管壳体(11)，所述的枪管壳体(11)与燃烧室壳体(5)连通，形成高压空气运动的腔体；所述的燃烧室壳体(5)上设有高压空气进口(9)和点火针(7)，所述点火针(7)端部位于燃烧室(8)内；所述的同轴尾座(3)上分布有高压空气分配孔(4)；所述的枪管壳体(11)上分布有冷却空气出口(12)；所述的同轴尾座(3)与燃烧室(8)之间设有催化铜板(14)；所述的同轴尾座(3)与催化铜板(14)之间形成腔体，所述的同轴尾座(3)后端设有用于向该腔体输送高压燃气的高压燃气进口(13)；所述的同轴尾座(3)后端还设有送粉针(1)，所述的送粉针(1)通过送粉载气将粉体送入燃烧室(8)中；所述的催化铜板(14)上分布有若干催化混合孔(15)和冷却水通道(16)；所述的燃烧室壳体(5)上还设有冷却水分配器(6)，所述的冷却水分配器(6)通过金属螺套(17)锁紧于燃烧室壳体(5)上；所述的冷却水分配器(6)与催化铜板(14)的冷却水通道(16)连通。2.根据权利要求1所述的新型空气燃气型超音速火焰喷枪，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小明，赵坚，刘伟，毛鹏展，刘德有，方勇，伏利，张凯，张磊，
申请(专利权)人：水利部杭州机械设计研究所，
类型：新型
国别省市：