[发明专利]一种狭小空间超音速火焰热喷涂自动喷枪及其热喷涂装置

说明书

本发明公开了一种狭小空间超音速火焰热喷涂自动喷枪及其热喷涂装置，所述喷枪从内向外包括由依次连接的燃料雾化器、燃烧室、燃烧室喉部、扩张连接器、喷枪管、枪管调整器构成的核心单元、水冷套以及喷枪外套，在燃烧室内设置有陶瓷片，煤油和高压氧气经燃料雾化器混合雾化后经陶瓷片进入燃烧室，送粉针及点火针经陶瓷片将粉末送入燃烧室并点火实现超音速火焰热喷涂，所述核心单元中燃烧室喉部、扩张连接器、喷枪管、枪管调整器固连为一体，可由传动装置调控自由转动从而控制喷涂方向。本发明通过创新的结构设计，可以有效缩减整个装置所占空间，增加装置可活动范围，且实现喷枪焰流角度可自动调节的功能，可以应用于极为狭小的空间。

技术领域

本发明涉及表面处理和再制造涂层领域，尤其涉及一种适合在复杂狭小空间进行超音速火焰热喷涂的喷枪及其热喷涂装置，可自动调整火焰方向，极大提升复杂狭小空间可喷涂的面积。

背景技术

超音速火焰喷涂技术经过四十年的发展，现已成为表面工程领域最重要的表面处理和再制造技术之一。常规的超音速火焰喷涂喷枪一般适用于零件的外表面喷涂，或者大零件有着足够大空间的零件内表面喷涂。对于狭小空间，特别是有着复杂多变的零件内孔面的喷涂，常规的超音速火焰喷枪不能完成。因为要得到结合强度高质量优的涂层，喷枪火焰与零件表面的角度一般90°左右，而喷枪枪体和尾部的管路严重限制了喷枪在狭小空间内姿态的变换，所以传统的超音速火焰喷涂喷枪不适合应用于复杂狭小空间零件喷涂工程中。

针对零件内孔超音速喷涂的问题，中国发明专利(CN 106591764 B)液体燃料内孔超音速火焰喷枪，通过采用液体燃料代替气体燃料提升燃烧压力，通过一个弯头连接器延长加速长度，对焰流进行多一次加速，来提升整体焰流速度，从而提高内孔涂层的结合强度。但是此发明与传统内孔超音速火焰热喷涂喷枪相比，喷枪的实际长度是增加了，只是通过牺牲了最佳喷涂角度来弥补了增加的喷枪长度，这种方式对于更小的内孔喷涂优化实在有限，并且该发明适用于规则的轴类内孔喷涂，不能适用于更复杂的狭小空间。中国实用新型(CN 205020271 U)一种枪口角度可控的超音速火焰喷涂喷枪，通过工具手动调整一种球形喷嘴的角度来改变枪口角度，从而适应小空间不同位置零件表面的喷涂角度。但是焰流在经过拉瓦尔喷嘴喉部后，速度提升到超音速，根据跨音速流体运动原理，球形喷嘴的小出口会降低出口焰流速度，并且球形喷嘴内壁也会阻碍焰流，降低焰流速度，从而影响涂层质量。如果喷涂粉末是一些硬质粉末，球形喷嘴的磨损会很严重。另外喷涂一个内表面，枪撤出来，调整一个枪口角度，再进枪喷涂另一个内表面，这样工作效率不太符合高效率工程要求。因此该实用新型不能解决实际复杂狭小空间的超音速火焰热喷涂工程问题。目前对复杂狭小空间的高效、稳定的超音速火焰热喷涂问题解决方案还处于空缺状态，并且亟需解决。

发明内容

本发明要解决的实际问题是：复杂狭小空间表面超音速火焰热喷涂制备涂层的问题。提供一种狭小空间超音速火焰热喷涂自动喷枪及其热喷涂装置，通过创新的喷枪结构设计，缩小喷枪长度，并设计气体和液体的传输管路走向，缩减整个装置所占的空间，增加装置可活动范围。通过对喷枪燃烧室到喷嘴结构的全新设计，实现喷枪焰流角度可自动调节的功能。

本发明通过以下技术方案实现：

一种狭小空间超音速火焰热喷涂自动喷枪，从内向外包括由依次连接的燃料雾化器、燃烧室、燃烧室喉部、扩张连接器、喷枪管、枪管调整器构成的基于拉瓦尔喷嘴原理的核心单元、水冷套以及喷枪外套，在燃烧室内设置有陶瓷片，煤油和高压氧气经燃料雾化器混合雾化后经陶瓷片进入燃烧室，送粉针及点火针经陶瓷片将粉末送入燃烧室并点火实现超音速火焰热喷涂，所述核心单元中燃烧室喉部、扩张连接器、喷枪管、枪管调整器固连为一体，可由传动装置调控相对于燃烧室自由转动从而控制喷涂方向。

所述的燃料雾化器整体是一个圆环形结构，内部有两个通道，一个通道通入高压氧气，一个通道通入燃料，然后两通道汇聚在一起，高压氧气气流会使燃料雾化，从内环喷出。进一步地，燃料雾化器与燃烧室侧面螺纹密封连接。