【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超声速火焰喷涂，尤其涉及一种气固两相超声速火焰发生装置。
技术介绍
1、超声速火焰喷涂是一种利用高速熔融颗粒获得高性能涂层的技术，其中，利用燃料和氧化剂燃烧释热形成高温高压燃气，该燃气经拉法尔喷管膨胀加速，形成超声速高温气流。喷涂材料（一般为15-60微米固体粉末颗粒）经超声速高温气流加热加速后，喷涂至基体表面形成高性能涂层。而对于超声速火焰喷涂，其中基于高温高压高速燃气的加速作用，容易导致粉末颗粒的加热时间短，使得输出的粉末颗粒接触基体前未达到半熔融状态，使得粉末颗粒难以附着在相应的目标位置。目前常规的解决办法有三种：a.提高火焰温度使粉末颗粒快速达到熔点，b.更换拉法尔喷管长度，c.增加额外的加热装置。其中，对于方法a，其容易导致粉末颗粒产生过熔，而使得难以产生相应的喷涂效果；对于方法b，延长拉法尔喷管则会增加发生装置的体积并增加壁面耐冲蚀压力；对于方法c，额外增加的加热装置不可避免的增加了装置的复杂性，例如，中国专利cn214168099u，公开了一种超音速火焰喷枪二次加热装置，该装置在喷枪出口出设置有加热线圈，不与粉末颗粒和喷涂火焰直接接触又可直接对粉末颗粒进行二次加热进而提高粉末融化程度。然而，该装置增加了超音速火焰发生装置的体积，降低了其操作灵活性，使其无法在狭小空间环境中展开作业；其次，额外采用的电加热圈提供颗粒二次加热能量，导致能耗增加，并降低了整体的操作安全性；最后，电加热圈直接暴漏在高温气流中，还需解决其热防护问题，以避免其使用寿命低的弊端。
技术实现思路p>
1、本专利技术的目的在于提供一种气固两相超声速火焰发生装置，用于解决由于传统火焰发生装置中粉末颗粒加热时间短未达到半熔融状态，致使颗粒接触到基体时被弹飞，造成喷涂效率低、粉末消耗量大、喷涂成本高的问题。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，包括：发生器主体，与所述发生器主体相连接的拉法尔喷管；
3、所述发生器主体包括：同轴且依次设置的同轴送料段、燃烧室段和颗粒加热段；
4、所述拉法尔喷管与所述颗粒加热段远离所述燃烧室段的一端相连接；
5、所述同轴送料段设置有燃料输入结构、氧化剂输入结构和粉末输入结构；
6、所述燃烧室段设置有火花塞，且所述火花塞位于所述燃烧室段与所述颗粒加热段相连接的一端；
7、所述颗粒加热段设置有温度传感器和压强传感器。
8、根据本专利技术的一个方面，所述同轴送料段包括：送料段主体、第一管体和第二管体；
9、所述送料段主体设置有中空的容纳腔；其中，所述容纳腔一端为封闭的，另一端为开口的；
10、所述第一管体的直径大于所述第二管体的直径，且所述第一管体和所述第二管体同轴的固定在所述容纳腔的封闭端；
11、所述第一管体与所述容纳腔之间形成第一环形通道；
12、所述第一管体和所述第二管体之间形成第二环形通道；
13、所述第二管体的中空部形成中间通道；
14、所述氧化剂输入结构与所述第一环形通道相连通，所述燃料输入结构与所述第二环形通道相连通，所述粉末输入结构与所述中间通道相连通。
15、根据本专利技术的一个方面，沿靠近所述燃烧室段的方向，所述容纳腔的开口端的直径逐渐减小的设置；
16、所述容纳腔开口端的最小开口面积小于所述中间通道、所述第一环形通道和所述第二环形通道出口面积之和。
17、根据本专利技术的一个方面，所述燃烧室段包括：燃烧段主体；
18、所述燃烧段主体设置有中空的燃烧室；其中，所述燃烧室贯穿所述燃烧段主体的轴向两端；
19、所述燃烧室的入口端与所述容纳腔的开口端相连通的设置；
20、所述火花塞伸入到所述燃烧室内。
21、根据本专利技术的一个方面，沿远离所述同轴送料段的方向，所述燃烧室为径向尺寸逐渐增大的扩张型流道。
22、根据本专利技术的一个方面，所述颗粒加热段包括：加热段主体；
23、所述加热段主体设置有中空的加热腔；其中，所述加热腔贯穿所述加热段主体的轴向两端；
24、所述加热腔的入口端与所述燃烧室的出口端相连通的设置；
25、所述加热腔包括：等截面型流道部分和收缩截面型流道部分；
26、所述温度传感器和压强传感器分别设置在所述等截面型流道部分；
27、所述燃烧室的入口端的开口面积大于所述收缩截面型流道部分出口端的开口面积。
28、根据本专利技术的一个方面，所述发生器主体的侧壁上设置有多个冷却水通道；
29、所述冷却水通道长度方向与所述发生器主体的轴向相平行的设置；
30、沿所述发生器主体的周向，多个所述冷却水通道等间隔的设置；
31、在所述发生器主体的周向方向上，相邻所述冷却水通道首尾连通的设置。
32、根据本专利技术的一个方面，所述拉法尔喷管与所述发生器主体可拆卸的连接，且在所述拉法尔喷管与所述发生器主体之间设置有密封垫。
33、根据本专利技术的一个方面，所述密封垫为铜密封垫。
34、根据本专利技术的一个方面，沿所述发生器主体的轴向，所述燃料输入结构和所述氧化剂输入结构的间隔角度为180°；
35、沿所述发生器主体的轴向，所述燃料输入结构与所述第二环形通道的封闭端相连接，所述氧化剂输入结构与所述第一环形通道的封闭端相连接；
36、所述粉末输入结构与所述发生器主体同轴的设置。
37、根据本专利技术的一种方案，在发生器主体中可实现氧化剂和燃料在充分燃烧过程中对粉末颗粒的充分加热，然后进一步通过所设置的拉法尔喷管可使得所形成的高温气体在此处被加速至超声速气流，被加热熔融的粉末颗粒则经超声速气流被有效加速至所需速度，达到输出速度充分满足所需要求。
38、根据本专利技术的一种方案，本专利技术的容纳腔在开口端收缩型流道设计的方式，有效的实现了三种组分之间的混合与加速，充分的保证了混合效果，以更方便的实现氧化剂和燃料的点燃，并使得均匀混合在其中的粉末被更充分的进行初步加热。
39、根据本专利技术的一种方案，本专利技术利用超声速火焰产生的高温气体，在不额外引入新装置的基础上，有效的延长了粉末颗粒的加热时间，充分的达到了提供熔融态颗粒的目的。
40、根据本专利技术的一种方案，利用氧化剂和燃料燃烧产生的高温燃气加热颗粒，通过在超声速火焰喷枪中设计颗粒加热室，以增加颗粒在高温燃气中的停留时间，从而提供满足喷涂要求的供半熔融态颗粒。
41、根据本专利技术的一种方案，本专利技术通过在容纳腔中设置同轴的第一管体和第二管体，以借助容纳腔侧壁的方式可形成同轴的三个输送通道，从而使得氧化剂、燃料和粉末的同轴输入，极大的提高了三种物料输入方向的统一，从而通过与容纳腔开口端相对的方式，可以更加容易的实现三种物料的混合输入。
42、根据本专利技术的一种方案，本专利技术通过将输送燃料的第二环本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，包括：发生器主体（1），与所述发生器主体（1）相连接的拉法尔喷管（2）；
2.根据权利要求1所述的气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，所述同轴送料段（11）包括：送料段主体（11a）、第一管体（11b）和第二管体（11c）；
3.根据权利要求2所述的气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，沿靠近所述燃烧室段（12）的方向，所述容纳腔（11a1）的开口端的直径逐渐减小的设置；
4.根据权利要求3所述的气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，所述燃烧室段（12）包括：燃烧段主体（12a）；
5.根据权利要求4所述的气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，沿远离所述同轴送料段（11）的方向，所述燃烧室为径向尺寸逐渐增大的扩张型流道。
6.根据权利要求5所述的气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，所述颗粒加热段（13）包括：加热段主体（13a）；
7.根据权利要求6所述的气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，所述发生器主体（1）的侧壁上设置有多个冷却水通道（1a
8.根据权利要求7所述的气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，所述拉法尔喷管（2）与所述发生器主体（1）可拆卸的连接，且在所述拉法尔喷管（2）与所述发生器主体（1）之间设置有密封垫。
9.根据权利要求8所述的气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，所述密封垫为铜密封垫。
10.根据权利要求9所述的气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，沿所述发生器主体（1）的轴向，所述燃料输入结构（111）和所述氧化剂输入结构（112）的间隔角度为180°；
...【技术特征摘要】
1.一种气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，包括：发生器主体（1），与所述发生器主体（1）相连接的拉法尔喷管（2）；
2.根据权利要求1所述的气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，所述同轴送料段（11）包括：送料段主体（11a）、第一管体（11b）和第二管体（11c）；
3.根据权利要求2所述的气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，沿靠近所述燃烧室段（12）的方向，所述容纳腔（11a1）的开口端的直径逐渐减小的设置；
4.根据权利要求3所述的气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，所述燃烧室段（12）包括：燃烧段主体（12a）；
5.根据权利要求4所述的气固两相超声速火焰发生装置，其特征在于，沿远离所述同轴送料段（11）的方向，所述燃烧室为径向尺寸逐渐增大的扩张型流道。
...【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏年，夏智勋，马立坤，冯运超，陈斌斌，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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