Детонационный метатель

Детонационный метатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области детонации, а точнее к детонационному метателю для получения износостойких покрытий с помощью детонационного напыления. Изобретение может быть использовано в любой отрасли машиностроения для получения износостойких покрытий, включая космонавтику и судостроение.

Известен способ детонационного нанесения покрытий и устройство для его осуществления (см. патент RU №2329104 С2, МПК: B05D 01/10, В05В 7/20, 2008 г.), в котором для расширения технологических возможностей детонационного напыления в канал метания перед его заполнением детонирующей смесью добавляют еще дополнительный негорючий газ, в который затем впрыскивают метаемый порошок.

Однако известное устройство обладает рядом недостатков, которые препятствуют достижению нижеуказанного технического результата. Так, данное устройство не позволяет получать многослойные покрытия с разными ингредиентами. Производительность данного устройства также невелика, так как она определяется временем срабатывания клапанов и теми паузами, которые необходимы для их нормальной работы. Использование дополнительного газа для транспортировки метаемых порошков также снижает его производительность и очень сильно усложняет процесс метания в целом.

К наиболее близким из известных к предложенному устройству по совокупности признаков следует отнести другое устройство для детонационного метания (см. патент RU №2176162С2, МПК: В05В 7/20, 2000 г.), в котором с целью увеличения производительности и обеспечения возможности нанесения двухкомпонентных покрытий предложено использовать два канала метания, которые параллельно подключены к камере сгорания детонирующей смеси газов и имеют две системы порошкового питателя с независимой работой относительно друг друга.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что оно также обладает рядом недостатков, а именно имеет малую производительность метания и неприемлемо для получения многослойных покрытий с числом ингредиентов больше двух. К недостаткам следует отнести и то, что оно малоэффективно и ненадежно в процессе эксплуатации. Обеспечить равноценность работы обоих каналов метания от одной камеры сгорания весьма сложно, так как продукты детонирующей смеси будут распределяться при такой схеме метания весьма произвольно и непредсказуемо. Следует также отметить, что процедура процесса метания в данном устройстве небезопасна, так как не исключает самопроизвольный подрыв детонирующей смеси газов в любом канале метания и самой камере сгорания ввиду отсутствия в устройстве системы принудительного снятия "паразитного" тепла, выделение которого при высокой производительности метателя просто неизбежно.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков путем создания нового детонационного метателя.

Указанная задача решается за счет достижения технического результата при осуществлении заявленного изобретения, заключающегося в получении детонационного метателя с улучшенными параметрами, включая повышенную производительность и эффективность, в сочетании с низкой стоимостью в реализации и высокой степенью безопасности в процессе эксплуатации.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения по объекту-устройству достигается детонационным метателем, включающим вращающийся барабан с каналами метания, газораспределитель, электровоспламенитель, дозаторы с емкостями для метаемых порошков, устройство ввода и вывода охлаждающей воды и электропривод с блоком управления. Отличием предложенного детонационного метателя является то, что вращающийся барабан его выполнен из двух торцевых и одной центральной секций, герметично соединенных с помощью сквозных каналов метания между собой и подвижно сопряженных с газораспределителем, устройством ввода и вывода охлаждающей воды и дозаторами с емкостями для метаемых порошков, из которых газораспределитель и устройство ввода и вывода охлаждающей воды установлены со стороны закрытого торца вращающегося барабана, а дозаторы с емкостями для метаемых порошков установлены над его центральной секцией, при этом внутри его газораспределителя установлены три плавающих золотника, которые обеспечивают независимое и последовательное прохождение всех этапов детонационного процесса метания в каждом канале метания вращающегося барабана, а именно заполнение каналов метания детонирующим газом с помощью первого золотника, их подрыв с помощью второго золотника и их продувку инертным газом с помощью третьего золотника.

Указанный технический результат достигается также тем, что его вращающийся барабан с каналами метания зафиксирован с помощью двух вращающихся опор, из которых одна установлена внутри корпуса газораспределителя, а другая в корпусе дозатора, при этом количество каналов метания, установленных внутри вращающегося барабана, равно или кратно количеству золотников газораспределителя, например трем, шести или более.

Указанный технический результат достигается также тем, что дозаторы с емкостями для метаемых порошков установлены вдоль оси вращающегося барабана в пределах центральной секции и их количество равно количеству используемых в процессе метания порошков, например одному, двум или более.

Указанный технический результат достигается также тем, что устройство ввода и вывода охлаждающей воды выполнено в нем в виде двухкамерной муфты, жестко соединенной с корпусом газораспределителя и гидравлически связанной с охлаждающими каналами вращающегося барабана.

Указанный технический результат достигается также тем, что электропривод его выполнен в виде шагового электродвигателя, который жестко соединен с корпусом газораспределителя и механически связан с вращающимся барабаном с помощью одноступенчатого редуктора.

При исследовании отличительных признаков описываемого устройства не выявлено каких-либо аналогичных решений, касающихся исполнения его каналов метания и газораспределителя. Не выявлены также аналоги, касающиеся того, что количество каналов метания кратно количеству золотников, установленных в газораспределителе, а также то, что количество дозаторов равно количеству метаемых порошков и не зависит от количества каналов метания вращающегося барабана.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки заявляемого изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный сопоставительный анализ известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявляемого решения. Результаты анализа показывают, что заявляемое изобретение не вытекает явным образом для специалиста из известного уровня техники и могло быть получено только при глубоком и всестороннем изучении данного вопроса. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата состоят в следующем.

На фиг.1 представлен общий вид детонационного метателя (блок управления и баллоны с газами условно не показаны);

на фиг.2 показан вращающийся барабан с каналами метания в разрезе (в одном из вариантов его исполнения);

на фиг.3 показан газораспределитель детонационного метателя в разрезе;

на фиг.4 показано сечение А-А на фиг.3.

Предлагаемый детонационный метатель включает вращающийся барабан 1 (фиг.1) с каналами метания 2, неподвижные опоры 3, 4, газораспределитель 5 с электровоспламенителем 6, дозаторы 7 с емкостями 8 для метаемых порошков, электропривод 9 с ведомой шестерней 10 и устройство для ввода 11 и вывода 12 охлаждающей воды. Конструктивно вращающийся барабан 1 выполнен из одной центральной секции 13 (фиг.2) и двух торцевых секций 14, 15, которые жестко и герметично соединены между собой с помощью каналов метания 2 и защитных цилиндрических обечаек 16. Внутри вращающегося барабана 1 выполнены охлаждающие каналы 17, которые проходят через секции 13, 14 и выходят из вращающегося барабана 1 в секции 15. Вращающийся барабан 1 подвижно и герметично сопряжен с помощью секции 15 с корпусом 18 (фиг.3) газораспределителя 5, внутри которого установлен фиксирующий шарикоподшипник 19 и плавающие золотники 20, 21, 22 (фиг.4). Золотник 20 предназначен для подрыва каналов метания 2, золотник 21 предназначен для продувки каналов метания 2 негорючим газом, а золотник 22 предназначен для заполнения каналов метания 2 детонирующим газом. Следует отметить, что количество каналов метания 2, установленных внутри вращающегося барабана 1, может быть больше трех (как показано на фиг.1), например шести или девяти, что никаким образом не сказывается на конструкции газораспределителя 5 и всех других элементах детонационного метателя, включая устройство ввода и вывода охлаждающей воды. При этом количество дозаторов 7 с емкостями 8 для метаемых порошков также может быть более двух (как показано на фиг.1) и также не влияет на конструкцию вращающегося барабана 1, а зависят только от количества ингредиентов, используемых в процессе метания.

Предложенный детонационный метатель работает следующим образом.

Детонационный метатель может работать как в качестве вспомогательного оборудования в составе любой автоматической линии при выпуске новой продукции, так и в качестве основного оборудования при восстановительных работах в любом сервисном предприятии или ремонтной мастерской. При этом независимо от того, используется он при изготовлении новых деталей или при реставрации старых узлов, весь режим работы на нем можно условно разбить на два этапа: подготовительный и основной. При подготовительном режиме работы оператор вручную или автоматически осуществляет настройку газовой арматуры, которая установлена в блоке управления, на газовых баллонах и непосредственно на подводящих магистралях. После установки необходимых параметров и подключения приборов контроля режим подготовки заканчивается. Далее оператор может включить детонационный метатель в основной режим его работы. Все дальнейшие действия оператора сводятся лишь к наблюдению за процессом метания только по приборам. Основной режим работы детонационного метателя запускается оператором путем включения электропривода 9 (фиг.1) и предварительной прокрутки вращающегося барабана 1 на холостом режиме, т.е. без подачи электрических сигналов на электровоспламенитель 6, дозаторы 7 и запорные клапана газовых магистралей. Далее, убедившись в исправности метателя, оператор нажимает кнопку "пуск" (на блоке управления), в результате нажатия которой автоматически включаются все механизмы детонационного метателя и контрольно-измерительные приборы. При этом, когда один из каналов 2 вращающегося барабана 1 устанавливается напротив золотника 20 (фиг.3) осуществляется впрыск метаемого порошка в этот канал 2 и его подрыв путем выдачи электрических сигналов на электровоспламенитель 6 и дозатор 7 (фиг.1). При этом если в процессе метания используются одновременно несколько метаемых порошков, то электрический сигнал поступает только на один дозатор, а именно на тот дозатор, который связан с данным подрываемым каналом метания 2. Далее этот канал метания 2 входит в соприкосновение со следующим золотником 21 (фиг.4) газораспределителя 5, с помощью которого данный канал метания 2 подсоединяется к продувочной магистрали, в результате чего осуществляется его продувка негорючим газом. После продувки данный канал метания 2 входит в соприкосновение с золотником 22, с помощью которого он заполняется детонирующим газом. В это время другие каналы метания 2 вращающегося барабана 1 в такой же последовательности занимают свои места поочередно перед золотниками 20, 21, 22 газораспределителя 5 (фиг.4). Таким образом, за один оборот вращающегося барабана 1 происходит полный цикл метания порошков во всех трех каналах метания 2 вращающегося барабана 1, а именно каждый из них сначало продувается негорючим газом, затем заполняется детонирующим газом и метаемым порошком, а только уже затем подрывается. Все три канала метания 2 вращающегося барабана 1 проходят свой цикл метания в строгой последовательности относительно друг друга и с постоянной скоростью. При этом следует отметить, что вращающийся барабан 1 может приводиться во вращение как с помощью обычного электродвигателя, так и с помощью шагового электродвигателя. В первом варианте все каналы метания 2 вращающегося барабана 1 проходят все плавающие золотники 20, 21, 22 газораспределителя 5 с постоянной скоростью, в то время как при втором варианте процесс перемещения каналов метания 2 осуществляется в импульсном режиме, а именно через короткий промежуток времени каждый канал метания 2 входит в соприкосновение с соответствующим плавающим золотником и замирает на какой-то промежуток времени, а затем вновь мгновенно перемещается до следующего золотника. Импульсный режим вращения целесообразно применять, когда количество используемых в процессе метания ингредиентов больше одного, а количество установленных во вращающемся барабане 1 каналов метания 2 больше трех. В этом случае очень важна фиксация каналов метания 2 вращающегося барабана 1 относительно плавающих золотников 20, 21, 22 газораспределителя 5. Напротив, при работе по первому варианту (при перемещении вращающегося барабана 1 с постоянной скоростью) каждый канал метания 2 находится в соприкосновении с соответствующим плавающим золотником более продолжительное время, что не требует более точной настройки газовой системы, осуществляющей заполнение и продувку каналов метания 2 вращающегося барабана 1. При этом оба варианта режима работы электропривода 9 равноценны относительно друг друга и полностью исключают самопроизвольный подрыв каналов метания 2 вращающегося барабана 1 и, тем самым, гарантируют полную безопасность в процессе эксплуатации детонационного метателя. Причем эта степень безопасности сохраняется и при установке внутри вращающегося барабана 1 каналов метания 2 больше трех и увеличении производительности процесса метания порошков, как минимум, в три раза. Следует также отметить, что при самопроизвольном отключении электрической энергии в процессе метания или другой нештатной ситуации на нем, все подводящие газовые каналы метателя автоматически запираются, а электропривод мгновенно останавливается, что полностью исключает самопроизвольное заполнение каналов метания 2 вращающегося барабана 1 детонирующим газом и, как следствие, их самопроизвольный подрыв.

Конструкция предлагаемого детонационного метателя проста в изготовлении и безопасна в процессе эксплуатации. Для ее реализации не требуется ни дорогостоящих материалов, ни дорогостоящего и сложного оборудования, включая компьютер, без которого другие аналогичные детонационные метатели просто не смогут нормально работать. Другим преимуществом предлагаемого детонационного метателя является то, что весь процесс метания порошков на нем весьма прост и осуществляется при минимуме средств автоматики, а отказ какой-либо из ее систем не критичен и практически исключен. Предлагаемый детонационный метатель весьма компактен и мобилен, поэтому без больших усилий и затрат он может быть легко установлен перед любой напыляемой поверхностью, что позволяет его использование в особо сложных условиях, например при работе на морских судах и платформах. Высокая производительность предлагаемого детонационного метателя и его низкая стоимость в процессе реализации, а также весьма высокая степень его безопасности и надежности в процессе эксплуатации дают право авторам рекомендовать предлагаемый детонационный метатель как для заводов, выпускающих новую продукцию, так и для любых ремонтных фирм, включая авторемонтные мастерские.

1. Детонационный метатель, включающий вращающийся барабан с каналами метания, газораспределитель, электровоспламенитель, дозаторы с емкостями для метаемых порошков, устройство ввода и вывода охлаждающей воды и электропривод с блоком управления, отличающийся тем, что вращающийся барабан его выполнен из двух торцевых и одной центральной секций, герметично соединенных с помощью сквозных каналов метания между собой и подвижно сопряженных с газораспределителем, устройством ввода и вывода охлаждающей воды и дозаторами с емкостями для метаемых порошков, из которых газораспределитель и устройство ввода и вывода охлаждающей воды установлены со стороны закрытого торца вращающегося барабана, а дозаторы с емкостями для метаемых порошков установлены над его центральной секцией, при этом внутри его газораспределителя установлены три плавающих золотника, которые обеспечивают независимое и последовательное прохождение всех этапов детонационного процесса метания в каждом канале метания вращающегося барабана, а именно заполнение каналов метания детонирующим газом с помощью первого золотника, их подрыв с помощью второго золотника и их продувку инертным газом с помощью третьего золотника.

2. Детонационный метатель по п.1, отличающийся тем, что его вращающийся барабан с каналами метания зафиксирован с помощью двух шариковых опор, из которых одна установлена внутри корпуса газораспределителя, а другая в корпусе дозатора, при этом количество каналов метания, установленных внутри вращающегося барабана, равно или кратно количеству золотников газораспределителя, например трем, шести или более.

3. Детонационный метатель по п.1, отличающийся тем, что дозаторы с емкостями для метаемых порошков установлены вдоль оси вращающегося барабана в пределах его центральной секции, а их количество равно количеству используемых в процессе метания порошков, например одному, двум или более.

4. Детонационный метатель по п.1, отличающийся тем, что устройство ввода и вывода охлаждающей воды выполнено в нем в виде двухкамерной муфты, жестко соединенной с корпусом газораспределителя и гидравлически связанной с охлаждающими каналами вращающегося барабана.

5. Детонационный метатель по п.1, отличающийся тем, что электропривод его выполнен в виде шагового электродвигателя, который жестко соединен с корпусом газораспределителя и механически связан с вращающимся барабаном с помощью одноступенчатого редуктора.