专利名称：超音速火焰喷涂喷枪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热喷涂技术领域，特别是涉及一种超音速火焰喷 涂喷枪。
背景技术：
自1982年超音速火焰喷涂(HV0F)技术开发成功并于1985年在工
业中得到应用以来，由于其涂层结合强度高，孔隙率低，涂层硬度高， 残余应力低，在工业中得到广泛应用，已成为热喷涂中一种非常重要 的喷涂工艺。在HVOF喷涂系统中，最重要的设备是喷枪，喷枪的设计 水平决定整个系统的性能。目前的HVOF喷涂装置，在设备组成上主要 包括喷枪、控制柜、冷水机组、送粉器。由于喷枪工作在高温状态， 必需有冷却水的循环冷却，所以一般均配备功率较大的冷水机组。而 所有的HVOF喷涂装置，设备均很庞大，控制柜和冷水机组体积都很大， 且冷水机组的致冷量在45KW左右，整个系统占用场地大，电网负荷大， 且因系统庞大复杂而限制其应用范围。随着技术的进步，尤其是喷枪 技术的发展，焰流温度、粒子速度、喷涂效率等都越来越高，喷枪内 部的燃烧环境更为残酷，冷却问题一定程度上制约了喷枪的发展。现
有喷枪所用的冷却结构多为内壁光滑的双层的冷却套结构，如专利 200420086360. X所用方案即为典型代表。在该冷却通道内，冷却水的
流动为典型的轴流，传热效率低，随着喷枪的发展，喷枪所承受的温 度越来越高，尤其火焰喷涂时所承受的燃烧室压强也越来越大，应用 新的高效的冷却结构势在必行。
实用新型内容
为克服现有喷枪冷却系统的不足，本实用新型提供一种超音速火 焰喷涂喷枪，特别是超音速火焰喷涂喷枪中采用的独特的冷却结构， 从而提高对流放热系数，增强换热量、降低喷枪壁温、延长喷枪寿命。
本实用新型采用的技术方案是超音速火焰喷涂喷枪，包括燃烧 室和喷管，燃烧室一端通过呈陡然缩扩形的拉伐尔喷管与喷管连接，
燃烧室和燃烧室壳体之间、喷管和喷管壳体之间的冷却通道内设有螺 旋状导流叶片，喷管的一端设有冷却液入口，燃烧室壳体外壁端头和 /或燃烧室内壁端头设有冷却液出口，螺旋状导流叶片的初始螺旋方 向与冷却液出入口方向一致。
所述的螺旋状导流叶片为连续或者间隔排列，其螺距为喷管壳体
或燃烧室壳体直径的0. 9 ~ 1. 2倍。
本实用新型的有益效果是，可用燃料或者氧化剂本身做冷却液； 同现有超音速喷涂喷枪冷却结构相比，可以简化冷却系统，强化冷却 液扰动，提高对流放热系数，达到增强换热量、降低喷枪壁温、延长 喷枪寿命的目的。而且在提高喷枪冷却效果的同时完成了燃料或氧化 剂的预热,增强雾化效果，使燃烧更为稳定、充分。实验证明，合理运 用本实用新型可使传热量达到普通轴流冷却的两倍以上。本实用新型 成功解决了超音速喷涂喷枪的冷却问题，使喷枪及喷涂系统小型化和 便携性能提高，也可用在其他管道冷却场合。本实用新型方便生产、 加工，易于实施。
图l为本实用新型实施例l结构示意图。 图2为本实用新型实施例2结构示意图。
具体实施方式实施例1:
超音速火焰喷涂喷枪，包括燃烧室l、喷管2，燃烧室壳体l一 端通过呈陡然缩扩形的拉伐尔喷管3与喷管2连接，燃烧室1和燃烧 室壳体4之间、喷管2和喷管壳体5之间设有螺旋状导流叶片或者螺 紋6,螺旋状叶片或螺紋6可以连续也可以是间隔排列长细比小的 喷枪，宜釆用连续的螺旋状导流叶片6;长细比大的喷枪，宜采用间 隔排列的短螺旋状导流叶片6;螺旋状导流叶片6的螺距为喷管壳体 5或燃烧室壳体4直径的0.9~1.2倍。喷管壳体5的一端设有冷却 液入口 7,冷却液入口 7通过调节阀D1连接冷却液容器10，燃烧室 1内壁端头设有呈对称雾化喷嘴设计的冷却液出口 8，燃烧室壳体4 外壁端头设有另一冷却液出口 9，冷却液出口 9通过调节阀D2连接冷 却液容器10,螺旋状导流叶片6初始螺旋方向与冷却液出入口方向 一致，冷却液采用喷枪用燃料或氧化剂。通过对调节阀Dl的调节满
足不同工况的冷却需要,通过对调节阀D2的调节满足不同工况的燃 料或氧化剂供应.以煤油燃料为例，煤油从油箱(冷却液容器)10经 电机油泵R、调节阀D1、压力表P1、流量计F1、温度计tl进入喷管 壳体5—端的冷却液入口 7，通过螺旋冷却通道后， 一部分从燃烧室 1内壁端头的呈对称雾化喷嘴设计的冷却液出口 8呈雾化液滴进入燃 烧室参与燃烧,另一部分从燃烧室壳体4外壁端头的出口 9流出喷枪， 经调节阀D2、压力表P2、流量计F2、温度计t2流回油箱(冷却液 容器)10。流量计F1、 F2读数之差即为供应燃烧的煤油量。本实用 新型喷枪直接利用液体煤油燃料做冷却剂，这样即可省去体积庞大的 大功率冷水机组，真正实现喷涂设备的便携性。而且在提高喷枪冷却 效果的同时完成了燃料或氧化剂的预热，增强雾化效果,使燃烧更为 稳定、充分。 实施例2:
本实用新型的另 一种实施方式是燃烧室壳体4外壁端头设有冷 却液出口 9,冷却液釆用通用的水等冷却剂，冷却液入口 7通过温度 计tl、压力表连接高压自来水源(冷却液容器)10，冷却液从出口 9 接温度计t2排出。本实施例中的冷却水可以换作煤油等其他冷却液， 而不改变喷枪的结构。本实施例在工程应用中更易于实施，更具通用 性。
本实用新型显著强化传热的机理是1，在相同的流量下，旋流 流体流过的距离比轴流流体要长，故冷却通道内壁附近的局部流体速 度增加，对流传热系数也相应增加；2,提高流体紊流度，从而增加 通过流体的紊流传热量；3，旋流中建立的离心力场加强分子的扩散 作用、有利于对流传热。
本实用新型方便生产、加工，易于实施，也可在不改变喷枪原有 结构的基础上，在原有冷却通道内加入螺旋状导流叶片或螺紋6。
前面已详述了本实用新型，阅读和理解本说明之后，本专业技术 人员显然可做出各种修改和变化而并不超出本实用新型范围。
权利要求1、超音速火焰喷涂喷枪，包括燃烧室(1)和喷管(2)，燃烧室(1)一端通过呈陡然缩扩形的拉伐尔喷管(3)与喷管(2)连接，其特征在于燃烧室(1)和燃烧室壳体(4)之间、喷管(2)和喷管壳体(5)之间的冷却通道内设有螺旋状导流叶片(6)，喷管(2)的一端设有冷却液入口(7)，燃烧室壳体(4)外壁端头和/或燃烧室(1)内壁端头设有冷却液出口(8、9)，螺旋状导流叶片(6)的初始螺旋方向与冷却液出入口方向一致。
2、 如权利要求l所述的超音速火焰喷涂喷枪，其特征在于所 述的螺旋状导流叶片(6)为连续或者间隔排列，其螺距为喷管壳体(5)或燃烧室壳体(4)直径的0.9~1.2倍。
专利摘要本实用新型涉及一种超音速火焰喷涂喷枪，包括燃烧室和喷管，燃烧室和燃烧室壳体之间、喷管和喷管壳体之间的冷却通道内设有螺旋状导流叶片。本实用新型可用燃料或者氧化剂本身做冷却液，可以简化冷却系统，强化冷却液扰动，提高对流放热系数，达到增强换热量、降低喷枪壁温、延长喷枪寿命的目的。而且在提高喷枪冷却效果的同时完成燃料或氧化剂的预热，增强雾化效果，使燃烧更为稳定、充分。实验证明，合理运用本实用新型可使传热量达到普通轴流冷却的两倍以上。本实用新型成功解决了超音速喷涂喷枪的冷却问题，使喷枪及喷涂系统小型化和便携性能提高，也可用在其他管道冷却场合。本实用新型方便生产、加工，易于实施。
文档编号B05B7/16GK201064747SQ20072003225
公开日2008年5月28日 申请日期2007年7月13日 优先权日2007年7月13日
发明者韦江利, 黄伟伟 申请人:黄伟伟;韦江利