Порошковый питатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 22735 А 1 19) 5 Ц. БРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ венноеобьединение тизации труда и сонтного обеспечения й. металлургии "Чероздеев, М.Г.РозенС.Рехтер и Я.И.Ко)льство СССР Ь 4464186/27-27, кл.00, 21.07.86,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И(71) Научно-производстпо механизации, робовершенствованию ремона предприятиях чернометмеханизация"(57) Изобретение относится к сварочному производству, а именно к устройствам для плазменно-порошковой наплавки и напыления. Цельизобретения - повышение каче-, ства сварки или наплавки за счет улучшения равномерности подачи газопорошковой смеси из трудносыпучих дисперсных материалов и несфероидизированных порошков различного. гранулометрического состава. Питатель содержит бункер (Б) 1 с коническим основанием и выпускным отверстием 2, втулку (В) 3, смесительную.камеру 4, дозирующий диск (Д) 5 и патрубок (П) 7 подачи транспортирующего газа. П снабжен выходным соплом (С) 8 и размещен под Д вне1722735 20 30 сектора, образованного радиусом окружности, проведенной из центра Д через ось В 3, с длиной дуги по этой окружности, равной 3 - 5 внутренним диаметрам В, при этом биссектриса угла сектора размещена в одной плоскости с осью В, а С ориентировано по радиусу Д в сторону его периферии и размещено в пределах указанной окружности на расстоянии от нее, равном 1 - 3 внутренним диаметрам В. Порошок из Б через В высыпается на Д, При вращении Д порошок расИзобретение относится к сварочномупроизводству, а именно к устройствам для плазменно-порошковой наплавки и напыления.Известен порошковый питатель для дозирования дисперсных порошковых материалов при плазменном напылении фирмы"Плазма-Техник",Питатель состоит из бункера для порошка с коническим основанием и выпускным отверстием, втулки, размещенной в выпускном отверстии, смесительной камеры, установленной под выпускным отверстием бункера, размещенного в смесительной камере вращающегося дозирующегося диска, установленного с зазором относительно торца втулки выпускного отверстия и привода вращения дозирующего диска. Дозирующий диск имеет загрузочную канавку, расположенную под выпускным отверстием бункера. С противоположной. от бункера стороны диска над загрузочной канавкой расположен патрубок отвода газопорошковой смеси, из которого порошок инжектируется к плазмотрону.Основным недостатком известного порошкового питателя при использовании,его для плазменной наплавки является неравномерная подача при использовании порошка различного гранулометрического состава, а также практическая невозможность дозировать несфероидизированные порошки,Наиболее близким по технической сущности предлагаемому изобретению является порошковый питатель, включающий бункер для порошка с коническим основанием и выпускным отверстием, втулку, размещенную в выпускном отверстии,смесительную камеру, установленную под выпускным отверстием бункера, вращающийся в смесительной камере дозирующий диек, размещенный с зазором относительно торца втулки выпускного отверстия, привод вращения доэирующего диска и полагается на его поверхности и выносится в зону действия ., через которое подается транспортирующий газ. Транспортирующий газ сдувает с поверхности Д несфероидизированные порошки различного гранулометрического состава. Питатель позволяет в два раза повысить равномерность дозирования, в 2,5 - 3,5 раза снизить пульсацию расхода порошка, в 1,7 - 2,5 раза снизить высоту микронеровностей наплавленной поверхности. 2 ил., 1 табл. патрубок подачи транспортирующего газа, установленный в смесительной камере.Основным недостатком известного питателя является низкое качество наплавленного слоя .при использовании несфероидизированного порошка различного гранулометрического состава, вызванного низкой равномерностью подачи газопорошковой смеси.Цель изобретения - повышение качества нэплавленного слоя и расширение технологических возможностей наплавки за счет улучшения равномерности подачи газопорошковой смеси и возможности дозирования несфероидизированных порошков различного гранулометрического состава,Поставленная цель достигается тем, что в порошковом питателе для дозирования трудносыпучих материалов при нэплавке и напылении, содержащем бункер для порошка с коническим основанием и выпускным отверстием, втулку, размещенную в выпускном отверстии, смесительную камеру, установленную под выпускным отверстием бункера, размещенный в смесительной камере вращающийся диск, установленный с зазором относительно торца втулки выпускного отверстия, привод вращения дозирую- щего диска и патрубок подачи транспортирующего газа, последний снабжен выходным соплом и размещен под дозирующим диском вне сектора, образованного радиусом окружности, проведенной из центра дозирующего диска через ось выпускной втулки бункера, с длиной дуги по этой окружности, равной 3 - 5 внутренним диаметром втулки, при этом биссектриса угла сектора размещена в одной плоскости с осью выпускной втулки бункера, а выходное соплом патрубка ориентировано.по радиусу дозирующегодискав сторону его периферии и размещено в пределах упомянутой окружности на расстоянии от нее, равном 1 - 3 внутренним диаметрам выпускной втулки бункера,50 10 15 20 25 3, образуя в сечении равнобочную трапецию с высотой, равной зазору между втул.кой 3 и поверхностью диска 5 и верхним 30 35 40 стью диска 5,45 ными деталями в порошке, что способствует их минимальному износу, увеличению срока По сравнению с прототипом предлагаемому решению присущи новые свойства;высокое качество йаплавленного слоя засчет повышения на 10 - 25 О равномерностиподачи газопорошковой смеси; расширенйетехнологических возможностей процессанаплавки из-за возможности дозированиянесфероидизированных порошков различного гранулометрического состава; сокращение транспортирующего газа на 15 -30%.Сравнивая указанные свойства совокупности со свойствами отличительных признаков можно установить, что свойствасовокупности проявляются лишь тогда, когда все признаки вступят во взаимодействие,и поэтому новые свойства предлагаемогорешения не равны сумме свойств прототипаи отличительных признаков. Действительно, высокое качество наплавленного слоя,расширение технологических возможностей процесса, а также другие свойства совокупности не проявляются у питателя попрототипу, так как размещение каждого вотдельности из приведенных элементов(выполнение патрубка подачи транспортирующего газа, оканчивающего соплом, расположение сопла под дозирующим дискомвне сектора, биссектриса угла которогомежду ограничивающимися радиусами проходит через ось втулки, ориентация соплавыпускным отверстием к ближайшему краюдиска) не позволяет достичь поставленнуюцель.Поэтому только такая совокупность взаимосвязанных признаков позволяет улучшить эксплуатационные характеристикипитателя,Новые свойства совокупности не равнысвойствам отличительных признаков, таккак ни изменение места расположения сопла по отношению к диску, ни изменениерасстояния от выпускного отверстия сопладо окружности, проходящей через ось диска, не проявляют новых свойств предлагаемого решения.На фиг.1 изображен питатель, осевойразрез; на фиг,2 - сечение А - А на фиг.1.Питатель содержит бункер 1 с коническим основанием и выпускным отверстием2, втулку 3, размещенную в выпускном отверстии 2, смесительную камеру 4, установленную под выпускным отверстием 2бункера 1, размещенный в смесительнойкамере 4 дозирующий диск 5, установленный с зазором относительно торца втулки 3выпускного отверстия 2, привод б дозирующего диска 5 и патрубок 7 подачи транспортирующего газа, смонтированный всмесительной камере 4, Патрубок 7 подачиГ транспортирующего газа снабжен выходным.соплом 8 и размещен под дозирующим диском 5 вне сектора, образованного ради. усами окружности, проведенной из центра дозирующего диска 5 через ось выпускной втулки 3 бункера 1, с длиной дуги по этой окружности, равной 3 - 5 внутренним диаметрам втулки 3. При этом биссектриса угла сектора размещена в одной плоскости с осью выпускной втулки 3 бункера 1, а выходное соплом патрубка 7 ориентировано по радиусу доэирующего диска 5 в сторону его периферии и размещено в пределах упомянутой окружности на расстоянии от нее, равном 1 - 3 внутренним диаметрам выпускной втулки 3 бункера 1,Питатель работает следующим образом.В бункер 1 засыпают порошок, который заполняет коническое основание через втулку 3 выпускного отверстия 2 и ссыпается на дозирующий диск 5, Благодаря. зазору между нижней частью втулки 3 и поверхностью дозирующего диска 5 порошок располагается на диске 5 в виде усеченного конуса с верхним диаметром, равным внутреннему диаметру втулки 3 и образующими, расположенными к поверхности дозирую- щего диска 5 под углом, равным углу естественного дозирующего диска 5 под углом, равным углу естественного ссыпания порошка, Через патрубок 7 подается транспортирующий газ.При включении привода б дозирующий диск 5 приходит во вращение. Порошок под действием силы тяжести ссыпается на поверхность диска 5 из бункера 1 по окружности с радиусом от оси диска 5 до оси втулки основанием, равным внутреннему диаметру втулки 3,По мере вращения диска 5 порошок непрерывно вносится в зону действия выходного сопла 8 патрубка 7 подачи транспортирующего газа, где сдувается с его поверхности и далее попадает в магистраль подачи газопорошковой смеси.Регулировка производительности питателя осуществляется изменением скорости вращения диска 5 и изменением зазора" между нижним торцом втулки 3 и поверхноНеобходимо отметить, что в питателе по предлагаемому изобретению отсутствует непосредственный контакт между подвижслужбы питателя и постоянству его эксплуатационных характеристик.Кроме того, под одним диском 5 можно расположить несколько втулок 3, расположенных в соответствующих выпускных отверстиях 2 бункеров 1, и равное им количество выходных сопел 8, В этом случае, загружая в бункера 1 различные дисперсные материалы и изменяя зазоры между втулками 3 и диском 5, можно наплавить смеси порошков, используя только один дозирующий элемент.Максимальная скорость вращения диска 5 выбирается из тех соображений, чтобы порошок во время работы питателя удерживался на диске 5 благодаря силам трения, а не сбрасывался с диска 5 центробежными силами, так как порошок несфероидизированной формы склонен к сцеплению между частицами и конгломерированию, что приводит к ссыпанию порошка порциями,Максимальный зазор между втулкой 3 и диском 5 выбирают таким, чтобы порошок, ссыпающийся из бункера 1 через втулку 3 с учетом угла естественного ссыпания, располагался на.поверхности диска 5.Расположение выходного сопла 8 в секторе, биссектриса угла которого пересекает ось втулки 3 с длиной дуги, меньшей 3 - 5 диаметров внутреннего отверстия втулки 3, приводит к тому, что порошок выдувается из-под втулки независимо от скорости вращения диска 5, Расстояние между выходным соплом 8 до окружности, проходящей через ось втулки 3, выбирается таким, чтобы сдуть весьпорошок с диска минимальным количеством транспортирующего газа.П р и м е р, В идентичных условиях испытывали питатели по предлагаемому изобретению и по прототипу. Питатель по предлагаемому изобретению содержал цилиндрический бункер с выпускным отверстием в виде цилиндрической втулки и смесительную камеру, в которой размещался дозирующий диск, На крышке смесительной камеры был закреплен двигатель с редуктором, связанным валом с дозирующим диском.Дозирующий диск был выполнен с диаметром 100 мм, Втулку внутренним диаметром 6 мм располагали на расстоянии 40 мм от оси диска с зазором 4 мм (порошок с максимальным углом естественного ссыпа. ния 28 - 30 - СНГН, при большем зазоре порошок этой марки ссыпается с края диска),Частота вращения диска измерялась о 0,1 до 10 об/мин и фиксировалась цифровы ми дисплеями тахометров в процента(100 - 10 об/мин) в виде целых чисел сточностью 1 ,Сопло размещали на различном расстоянии от окружности, проходящей через ось5 втулки и длйне дуги, измеряемой от осивтулки до радиуса окружности, проходящего через выпускное отверстие,Питатель испытывали на установкеплазменной наплавки УПНпроизводст 10 ва Ленинградского завода "Электрик".При помощи карусельного пробоотборника по известной методике определяли основные параметры питателя. Испытывалипорошки нержавеющей стали Х 18 Н 9 Т про 15 изводства НПО "Тулачермет" и отходы распиловки сплава ЭП 109 меткомбината. Порошки нержавеющей стали имели несфероидизированную форму, а сплава ЭП20 109 - игольчатую, Гранулометрический состав порошков 40 - 300 мкм, Оценку качества дозирования производили путемопределения среднего квадратического отклонения замеренных пробоотборником25 доз по выражению тво проб; а = 50 задано отборника);шка 1-й пробы;начение расхода.ти подачи порошка (зания текущего значения у во времени) принято енту вариации 30 где констру 6 -Оср О ра 35 расхода судить игп - количес кцией пробо масса поро - среднее звномернос ть отноше к среднем о коэффици Ц (2)40ОсрРезультаты измерений приведены втаблице 6 (в числителе - результаты испытаний с порошком Х 18 Н 9 Т, в знаменателе -с порошком ЭП 109).После обработки результатов измерений питатель был собран так, чтобы средне-квадратичное отклонение и коэффициентвариации были минимальными: расстояниеот окружности, проходящей через ось втулки, до выпускного отверстия 10 мм, расстояние от оси втулки до радиуса окружности,проходящей через выпускное отверстие сопла - 12 мм,После этого на.стандартном режиметок 220- 240 А, скорость на плавки 3 -4 м/ч,амплитуда колебаний - 30 мм, частота колебаний 40 мин, дистанция наплавки 8 - 12мм) производили наплавку порошковХ 18 НОТ и ЭП 109 на плоские образцы изстали 45, Затем определяли наличие микротрещин и газовых включений в наплавленном слое, раэнотолщинность наплавленного слоя после одного часа работы установки и микронеровностей. Оказалось, что при расходе порошков, равном 2,5 - 3,5 кг 7 ч, 5 площадь газовых включений и трещин в наплавленном слое не превышает 0,01 - 0,02 мм в 1 см длясталиХ 18 Н 9 Ти 0,03-0,06 для ЭП 109, Разнотолщинность наплавленных слоев составила соответственно 2 и 3, мик ронеровности - соотвегственно 0,4 и 0,.1 мм.Для проведения сопоставительного анализа в том же питателе вместо сопла ставят подпружиненный скребок.В смесительную камеру газ подавали: 15 через специальный инжектор. Такая схема питателя полностью соответствовала устройству по прототипу. Условия испытаний питателя не изменились. При помощи того же пробоотборника были проведены заме ры расхода порошков Х 18 Н 9 Т и ЭП 109. Затем по выражениям (1) и (2) определены средние квадратические отклонения и коэф-. фициенты вариации. Оказалось, что величина оесоставляет 0,28 для Х 18 Н 9 Т и 0,52 25 для ЭП 109,Резко возрос также коэффициент вариации: для Х 18 Н 9 Т,и =- 0,05, для ЭП 109 р = =0,09. Сопоставление величин стаи,и свидетельствует о том, что питатель по предла гаемому изобретению обладает не только большей стабильностью, но и равномернее дозирует наплавляемый материал.Питатель по прототйпу практически не позволяет длительно дозировать порошок 35 ЭП 109. Наплавка покрытий с использованием питателя по прототипу подтверждает следующий вывод. Качество наплавленного слоя существенно снижается: площад 2 ь пор и трещин составляет 0,2 - 0,5 мм для 40 Х 18 Н 9 Т и 0,1 - 0,4 мм для ЭП 109; разнотолщинность наплавленных слоев через. один час работы составила соответственно 5 и 20, микронероаности - 0,7 и 0,5 мм. Кроме того, при напаавке порошка ЭП 109 в тече ние часа прихбдилось прерывать наплавку вследствие прекращения дозирования питателя, вызываемого износом и заклиниванием подпружиненного скребка. Таким образом, выполнение порошкового питателя по предлагаемому изобретению позволяет более чем в два раза повысить равномерность дозирования трудносыпучих порошков, снизить в 2,5 - 3,5 раза пульсации расхода порошка, в 1,5 - 2,0 раза уменьшить равнотолщинность при продолжительной наплавке и в 1,7-2,5 раза уменьшить высоту микронеровностей, позволяет дозировать порошки игольчатой формы, что значительно расширяет его технологические возможности. Формула изобретения Порошковый питатель, содержащий бункер для порошка с коническим основанием и выпускным отверстием, втулку, размещенную в выпускном отверстии, смесительную камеру, установленную под выпускным отверстием бункера, размещенный в смесительной камере вращающийся дозирующий диск, установленный с зазором относительно торца втулки выпускного отверстия, привод вращения доэирующего диска и патрубок подачи транспортирующего газа, смонтированный в смеситедьной.камере, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварки или наплавки эа счет улучшения равномерности подачи газопорошковой смеси из трудносыпучих дисперсных материалов и несфероидиэированных порошков различного гранулометрического состава, патрубок подачи транспортирующего газа снабжен выходным соплом и размещен над дозирующим диском вне сектора, образованного радиусами окружности, проведенной из центра дозирующего диска через ось выпускной втулки бункера, с длиной дуги. по этой окружности, равной 3 - 5 внутренним диаметрам втулки, при этом биссектриса угла сектора размещена в одной плоскости с осью выпускной втулки бункера, а выходное соплом патрубка ориентировано по радиусу доэирующего диска в сторону его периферии и размещено в пределах упомянутой окружности на расстоянии от нее, равном 1 - 3 внутренним диаметрам выпускной втулки бункера.с 1 аммО 1 ОнО 1 О а 1 м.О мм оо ОЭЬО1722735Составитель. А.Ханкинедактор М.Кобылянская Техред М,Моргентал Корректзр Э.Лончэкова Заказ 1023 Тираж Подписнсе ВНИИПИ Государственгого комитета по изобретениям и открытиям.при ГКНТ СС113035, Москва, Ж-Зб; Раушская наб., 4/5зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10