12. Живильник

Винахід відноситься до галузі порошкової металургії, зокрема до пристроїв для дозування порошків з механічних сумішей композиційних металокерамічних і металевих матеріалів, і може бути використане в комплекті з плазмовими установками, призначеними для плазмового напилення захисних покриттів на вогневі стінки камер згоряння рідинних ракетних двигунів.

Відомий вібраційний дозатор, що містить бункер, на кришці якого змонтований вібратор, що повідомляє вертикальну вібрацію встановленої в бункері допомогою амортизаторів трубці з каліброваними щілинами і ребрами. Площа перетину каліброваних щілин регулюється за допомогою рухомого штока, пов'язаного з мікрогвинтом. У верхній частині бункера встановлена ​​завантажувальна трубка, а в нижній - розвантажувальна.

У результаті аналізу виконання відомого дозатора необхідно відзначити обмеженість його можливостей стосовно до дозування композиційних металокерамічних сумішей порошків внаслідок їх розшарування при дозуванні.

Відомий живильник для дозування порошку, що містить порожнистий герметичний корпус, на якому розміщені накопичувач для порошку, з'єднаний каналом з порожниною корпусу, канали для подачі стисненого газу в порожнину корпусу і відводу дозованого порошку з порожнини корпусу. Пристрій оснащений дозуючим елементом, виконаним у вигляді склянки з радіальними отворами на його бічних стінках. Дозуючий елемент має вісь, пов'язану з приводом обертання дозуючого елемента.

У процесі роботи живильника дозується порошок з накопичувача по каналу подається в порожнину корпусу, зсипається на внутрішню поверхню дозуючого елемента і, проходячи через радіальні отвори, заповнює порожнину корпусу. При обертанні дозуючого елемента його вільні отвори заповнюються порошковим матеріалом і при повороті переміщаються у верхнє положення, де відбувається їх перекидання, внаслідок чого порошок потрапляє у вихідний канал, захоплюється потоком газу і через вихідний канал подається на плазмову установку.

У результаті аналізу відомого пристрою необхідно відзначити те, що воно, як і заявлене, призначене для дозування порошку і подачі його до плазмових установкам, як і заявлене, виконано у вигляді герметичного корпусу, в якому розміщений дозуючий елемент, при цьому транспортування дозованого порошку здійснюється в потоці газу. Проте відоме пристрій не забезпечує регламентовану подачу порошку в широкому діапазоні тимчасового дозування подаваного порошку за робочий цикл.

Технічний результат винаходу полягає в підвищенні точності дозування сумішей подаються порошків і розширення діапазону регулювання їх подачі за робочий цикл шляхом регламентації в часі подачі разових доз порошку.

Зазначений технічний результат забезпечується за рахунок того, що в дозаторі порошкових матеріалів, що містить порожнистий корпус з каналами для подачі стисненого газу і порошку в порожнину корпусу, а також канал для відведення з порожнини корпусу дозованого порошку, в порожнині корпуса є виступ, і розміщений з можливістю обертання допомогою приводу дозуючий елемент, виконаний у вигляді склянки, утворює якого охоплює виступ, новим є те, що на утворюючої дозуючого елемента навкруг виконані зуби, кожен другий з яких зміщений в радіальному напрямку до осі обертання дозатора на однакову відстань, і кожен зуб забезпечений ребрами, при цьому на виступі корпусу з можливістю регулювального повороту встановлено кільце, на бічній поверхні якого навпроти випускного і впускного каналів виконані отвори, а ребра на зубах дозуючого елемента розташовані під кутом 4-8 ° до площини дна дозуючого елемента, причому ребра на сусідніх рівновіддалених від осі обертання дозуючого елемента зубів спрямовані назустріч один одному.

У корпусі 1 виконаний канал 4 для підведення в порожнину корпусу стисненого газу. У порожнині корпусу є виступ 5, розміщений в порожнині дозуючого елемента. З порожниною 2 корпусу 1 за допомогою каналу 6 пов'язаний накопичувач 7 порошку, встановлений на корпусі. На виступі 5 з можливістю повороту розміщено кільце 8. Поворот кільця 8 здійснюється через вісь 9, встановлену в корпусі 1 в Радісно пазу (не показаний).

У виступі 5 корпусу 1 виконані канали 10 (впускний) і 11 (випускний) відповідно для підведення порошків з накопичувача і виведення дозованої газопорошковим суміші.

Дозуючий елемент 3 виконаний у вигляді склянки, з дном якого скріплена вісь, кінематично пов'язана з приводом обертання дозуючого елемента, а на бічній поверхні навкруг виконані зуби 12 і 13, причому кожен другий зуб (фиг.2) зміщений в радіальному напрямку до осі обертання дозатора на однакову відстань.

Внутрішня і зовнішня поверхні зубів 12 і 13 дозуючого елемента 3 забезпечені ребрами 14, розташованими під кутом 4-8 ° до площини дна дозуючого елемента 3, причому ребра на сусідніх рівновіддалених від осі обертання зубах спрямовані назустріч один одному.

У бічній поверхні розташованого на виступі 5 кільця 8 навпроти вихідного отвору впускного каналу 10 виконаний отвір 15, а навпроти вхідного отвору випускного каналу 11 - отвір 16.

Дозатор порошкових матеріалів працює таким чином. Для забезпечення роботи дозатора канал 4 під'єднують до системи подачі стисненого газу, а вихідний канал - до плазмового розпилювача плазмової установки. Дозуючий елемент 3 з'єднують з приводом його обертання. Найбільш переважно, щоб даний привід був виконаний регульованим по частоті обертання.

Поворотом за вісь 9 встановлюють кільце 8 на виступі 5 в положення, при якому забезпечується заданий прохідний перетин отворів впускного 10 і випускного 11 каналів.

Дозуюча порошкова суміш з накопичувача 7 по каналу 10 через отвір 15 кільця 8 зсипається в нижню частину порожнини 2 корпусу 1 і заповнює простір між зубами 12 і 13 дозуючого елемента 3. При обертанні дозуючого елемента порошковий матеріал заповнює вільний простір між зубами, які перемішують його наверх і засипають через отвір 16 кільця 8 у випускний канал 11. Порошок підхоплюється газом, що надходить в корпусі живильника через канал 4, і по трубопроводу газопорошкова суміш подається в плазмовий розпилювач плазмової установки.

Рис.12.1 Живильник для плазмового напилення

Витрата порошку регулюють зміною швидкості обертання дозуючого елемента 3 і поворотом кільця 8 щодо виступу 5. При дозуванні розшарованих механічних сумішей зуби дозуючого елемента 12 і 13, забезпечені ребрами 14, не тільки переміщують суміш наверх і зсипають її в випускний канал 11, але й інтенсивно перемішують , відновлюючи її до вихідної однорідності, що, у свою чергу, дозволяє практично повністю відтворювати в плазмовому струмені вихідний фазовий склад суміші.

Оптимальний нахил ребер по відношенню до дна дозуючого елемента, їхнє взаємне розташування у зубах, а також зсув частини зубів відносно осі обертання обрані експериментально з умови якості перемішування і точності дозування сумішей типу ZrO 2 - NiCr, ZrO2 - NiAl з різним гранулометричним складом компонентів.

Розроблений дозатор був випробуваний при роботі з порошками: Cu, NiAl, NiCr, ZrO2 і механічними сумішами: ZrO2 - NiCr, ZrO2 - NiAl дисперсністю часток від 10 до 100 мкм.

При точності дозування ± 1,5% вдалося забезпечити плавне і технологічне регулювання витрати в залежності від виду порошку аж до 2,7-7,5 г / хв. Живильник, описаний в найбільш близькому аналогу, на тих же порошках без заміни дозуючого елемента дозволяє плавно зменшити витрату тільки до 35-82 г / хв; подальше зниження витрати можливо тільки за умови установки дозуючого елемента з меншим числом отворів в бокових стінках.

У разі дозування розшарування порошкової суміші ZrO 2 - NiCr з розмірами частинок ZrO2 і Ni Cr відповідно 10 ÷ 40 мкм і 40 ÷ 100 мкм запропонований живильник забезпечує відповідність фазового складу покриттів складу вихідної механічній суміші з точністю ± 2 ÷ 3%, у відомому ж живильнику аналогічна величина складає ~ 15 ÷ 17%.

Таким чином, експериментальні дослідження заявленого дозатора у складі плазмової установки УПУ-8М з плазмовим розпилювачем УПР-1 показали, що в порівнянні з найбільш близьким аналогом запропоноване, пристрій забезпечує технологічне регулювання витрати порошку в значно ширшому (~ 10 разів) діапазоні дозування і забезпечує більш точне (~ 5-7 разів) дозування.