[发明专利]一种适用于氢气预混燃烧的爆炸喷涂装置

说明书

本发明公开了一种适用于氢气预混燃烧的爆炸喷涂装置，包括氢气供给管、氧气供给管、预混腔、连接管和喷枪。喷枪为一端封闭、另一端开口的密封直圆管，并设有点火器、送粉管及水冷套管。连接管与喷枪封闭端同轴相连，并设有阻火器及惰性气体吹扫管。该装置工作时，氢气和氧气在预混腔内混合均匀后进入喷枪，由点火器引燃产生爆轰波及高温燃气，使喷涂粉末熔融并高速轰击到工件表面形成涂层，随即惰性气体吹扫管立刻向连接管及喷枪内吹入惰性气体，配合阻火器防止回火，并吹除残留燃气和喷涂粉末。本发明采用氢气/氧气预混燃烧方式，相较于扩散燃烧可显著提高起爆稳定性。此外，使用氢气为燃料可提升喷涂粉末的飞行速度并显著降低二氧化碳排放。

技术领域

本发明涉及爆炸喷涂技术领域，具体涉及一种适用于氢气预混燃烧的爆炸喷涂装置。

背景技术

爆炸喷涂是将燃料(一般为乙炔)和氧化剂(一般为氧气)预混后送入一端封闭、另一端开口的密封圆管内，由点火器引燃混气爆炸产生爆轰波及高温高压气流，使喷涂粉末升温、加速后轰击到待喷涂工件表面形成涂层的工艺。

公开研究表明，通过爆炸喷涂技术制备的涂层性能优异，尤其适用于能源工业及航空航天领域。其中，燃料燃烧时起爆成功将产生爆轰波及高温、高速燃气，未起爆则产生普通爆炸波甚至缓燃燃烧波，相应的燃气速度及温度也大幅降低，两种不同情况对喷涂粉末的加速效果相差甚远。理想情况下，每个喷涂循环中燃料燃烧后都应产生爆轰波及高温高速燃气，使喷涂粉末的飞行速度达到较高水平。由此可见，起爆成功率显著影响着涂层质量。燃料掺混效果是影响起爆成功率的重要参数之一。在喷涂频率较低时，良好的掺混效果能够达到100％的起爆率。通常情况下，采用扩散燃烧方式易使燃料掺混不均，起爆稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于氢气预混燃烧的爆炸喷涂装置。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种适用于氢气预混燃烧的爆炸喷涂装置，包括氢气供给管、氧气供给管、预混腔、连接管和喷枪；

所述氢气供给管和氧气供给管与预混腔连通，用于供给燃烧所需氢气、氧气，所述预混腔为一圆柱形空腔，作为氢气和氧气的混合场所，确保氢气与氧气快速掺混均匀；所述连接管用于将混气由所述预混腔输送至所述喷枪；所述连接管设有阻火器和惰性气体吹扫管，所述阻火器用于防止回火，所述惰性气体吹扫管用于向所述连接管及所述喷枪吹入惰性气体，用于降低回火时的火焰温度，同时吹除残留燃气和喷涂粉末。

本发明进一步的改进在于，所述喷枪为一端封闭、另一端开口的密封直圆管。

本发明进一步的改进在于，氢气与氧气在喷枪内部燃烧产生爆轰波及高温燃气使喷涂粉末升温、加速。

本发明进一步的改进在于，所述喷枪上设有点火器、送粉管及水冷套管，所述点火器用于引燃氢气与氧气的混气，所述送粉管用于向所述喷枪内供给喷涂粉末，所述水冷套管用于冷却所述喷枪。

本发明进一步的改进在于，所述氢气供给管与氧气供给管沿所述预混腔的同一截面周向排列，且两者轴线之间的夹角为60-120度。

本发明进一步的改进在于，所述惰性气体吹扫管包括第一惰性气体吹扫管与第二惰性气体吹扫管，位置靠近所述喷枪的封闭端并沿所述连接管的表面周向排列。

本发明进一步的改进在于，第一惰性气体吹扫管与第二惰性气体吹扫管之间的轴向距离为0-20毫米，轴线间的夹角为90度，提高回火时惰性气体分子与燃料自由基碰撞的几率，阻止燃烧进行，降低火焰温度。

本发明进一步的改进在于，所述连接管与所述预混腔及所述喷枪的内壁连接处均进行倒圆角处理，减少局部流动损失。

本发明至少具有如下有益的技术效果：