一种电磁喷丸装置

专利查询2022-05-21  6



1.本实用新型属于材料表面喷涂加工技术领域,涉及一种电磁喷丸装置。


背景技术:

2.喷丸处理是工厂广泛采用的一种表面强化工艺,表面工程是材料表面经过预处理后,通过表面涂敷、表面改性或多种表面技术复合处理,改变金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状况,以获得表面所需性能的系统工程。表面喷丸强化技术是目前最常用的表面工程技术,其特点是无需改变材料整体材质,就能获得本体材料所不具备的某些特殊性能,且其工艺成本较低,表面喷丸强化技术多获得的表面覆盖层厚度一般从几十微米到几毫米。因此,材料表面喷丸技术广泛应用于航空、航天、汽车、体育生活及机械制造等领域。
3.现有的喷丸技术虽然效率较高,但缺点也较为明显;如热喷丸过程需要较高的温度,高温过程产生的气体及其他有害物质不利于人的身体健康,且生产环境恶劣,生产排放不利于国家环保政策;冷喷丸过程一般需要在材料表面进行预处理,需要将涂料粒子加速到较高的速度,一般采用高速气流,才能使涂料与材料表面结合良好。无论是热喷涂技术还是冷喷涂技术,都需要将涂料粒子加速到较高的速度,目前常用的喷丸技术喷涂速度较低,容易造成涂料浪费、结合强度不足、环境污染等,超音速喷涂技术可使使粒子的喷涂速度较高,可有效解决上述问题,但超音速喷涂成本较高,且设备复杂。
4.综上所述,目前常用的表面喷丸设备体积庞大、结构复杂、不适用于单人作业,主要适用大型工厂生产,且功能单一,喷完速度调节困难。


技术实现要素:

5.本实用新型的目的在于克服上述现有技术中,喷丸设备体积庞大、结构复杂、不适于单人作业的缺点,提供一种电磁喷丸装置。
6.为了达到上述目的,本实用新型采用以下技术方案予以实现:
7.一种电磁喷丸装置,包括电磁线圈、矩形支架、喷头、加速管道、线圈控制器及储料室;
8.储料室开设有投料口和出料口,储料室上还开设有进气口,储料室的进气口与外接的惰性气源连接,储料室的出料口与加速管道的进口端连接,加速管道的出口端与喷头连接;
9.矩形支架设有两个,分别安装在加速管道的两侧,矩形支架的一端固定在储料室的侧壁上,另一端固定通过连接杆固定在加速管道的外侧壁上,线圈控制器安装在矩形支架上;
10.电磁线圈设有若干组,若干组电磁线圈分组均匀缠绕在加速管道的外侧壁上,每组电磁线圈的缠绕匝数不同,从加速管道的进口端至出口端方向,每组电磁线圈的匝数依次增加,在加速管道的内部形成若干个磁场区,若干组电磁线圈分别与线圈控制器电连接。
11.优选地,还包括散流盘,散流盘设置在储料室与加速管道之间;散流盘上均匀开设有若干个散流孔。
12.优选地,电磁线圈设有三组,从加速管道的进口端至出口端方向依次设有第一级线圈、第二级线圈和第三级线圈;
13.第一级线圈的匝数为200-400,第二级线圈的匝数为400-650,第三级线圈的匝数为650-1000。
14.优选地,装置外部还设有控制器,控制器与线圈控制器电连接。
15.优选地,储料室的进气口处设有电磁阀,电磁阀与控制器电连接。
16.优选地,喷头的喷口形状为矩形结构。
17.优选地,储料室的顶部安装有储料罐,储料罐开设有投料口和出料口,储料罐的出料口与储料室的进料口连接。
18.优选地,储料罐的进料口处安装有手动阀;
19.储料罐采用无碱耐高温玻璃纤维制作。
20.优选地,加速管道的外侧壁上还套接有环形支架,环形支架固定在矩形支架上。
21.优选地,加速管道的材质为硅钢。
22.与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
23.本实用新型提供了一种电磁喷丸装置,通过将喷涂室与外部的惰性气源连接,在惰性气体的作用下将待喷丸材料吹入加速管道中;电磁线圈设有若干组,若干组电磁线圈分组均匀缠绕在加速管道的外侧壁上,每组电磁线圈的缠绕匝数不同,从加速管道的进口端至出口端方向,每组电磁线圈的匝数依次增加,在加速管道的内部形成若干个磁场区,若干组电磁线圈分别与线圈控制器电连接。利用若干组电磁线圈在加速管道中形成磁场环境,使喷丸材料颗粒在磁场的作用下,从加速管道的进口端至出口端加速流动,并通过喷头喷出;利用喷丸材料颗粒在磁场中运动产生感应电流,其在磁场中受到洛伦兹力,提高了喷丸材料颗粒在加速管道中的流动速度,驱使喷丸材料颗粒高速喷出,避免了喷丸材料浪费及环境污染,有效提高了喷丸材料与基体的结合强度,装置结构简单,成本低。
24.进一步地,通过在储料室与加速管道之间设置散流盘,散流盘上开设散流孔,在惰性气流的作用下,能够将待喷丸材料均匀分散为喷丸材料颗粒,并以预设初速度进入加速管道中,确保了喷丸材料颗粒加速和喷丸的均匀性。
25.进一步地,设有三组电磁线圈,相邻电磁线圈与加速管道同轴心匝数不同,匝数依次增加,即通以相同大小电流时,磁场强度依次增加,喷丸材料颗粒所受洛伦兹力呈指数增加。
26.进一步地,喷头安装在加速管道的出口端处,作为高速喷丸材料的出口,其喷口形状为矩形,使喷出的喷丸材料为面状,可有效增大喷丸面积,提高喷丸效率。
27.进一步地,通过在装置外部设置起主控作用的控制器,控制器通过线圈控制器分别与每一级电磁线圈连接,控制器控制线圈控制器向每一级电磁线圈通电的电流大小,以此控制每一组电磁线圈产生的磁场大小。
28.进一步地,通过在储料室的进气口处设置电磁阀,利用电磁阀可控制惰性气体进入储料室的流速,通过控制器控制,与线圈控制器配合协同作用实现喷丸材料颗粒的周期性加速。
29.进一步地,储料罐采用耐高温材料制作,其上有注料口及手动阀;手动阀作用是注料时打开,注料完成后关闭,通过气压作用使喷丸材料进入储料室;同时,保证喷丸材料为高温熔融状态金属时,装置的可靠性及液态喷丸材料流动的顺畅性。
30.进一步地,加速管道的材质为硅钢,硅钢可较好地将磁场屏蔽在管道内,减少磁场流失。
31.进一步地,加速管道的外侧壁上还套接有环形支架,环形支架固定在矩形支架上,环形支架用于固定线圈控制器及保护线圈。
附图说明
32.图1为实施例中的电磁喷丸装置的整体结构示意图;
33.图2为实施例中的电磁喷丸装置的结构示意图;
34.图3为实施例中的电磁喷丸装置中的电磁线圈结构示意图;
35.图4为实施例中的电磁喷丸装置中的喷头立体结构示意图;
36.图5为实施例中的电磁喷丸装置中的喷头侧视图;
37.图6为实施例中的电磁喷丸装置中的散流盘结构示意图;
38.图7为实施例中的电磁喷丸装置的电气原理框图;
39.图8为实施例中的电磁喷丸装置的工作原理示意图。
40.其中:1-电磁阀,2-储料罐,3-第一级电磁线圈,4-第二级电磁线圈,5-第三级电磁线圈,6-矩形支架,7-喷头,8-加速管道,9-线圈控制器,10-环形支架, 11-电源线,12-控制器,13-散流盘,14-储料室,15-开关,16-手柄,17-惰性气体罐,18-进气软管;301-第一级加速线圈正极,302-第一级加速线圈,303-第一级加速线圈负极;401-第二级加速线圈正极,402-第二级加速线圈,403-第二级加速线圈负极;501-第二级加速线圈正极,502-第二级加速线圈,503-第二级加速线圈负极。
具体实施方式
41.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
42.需要说明的是,本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
43.下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述:
44.实施例1
45.参见图1和图2,一种电磁喷丸装置,包括电磁线圈、矩形支架6、喷头7、加速管道8、线圈控制器9及储料室14;
46.储料室14开设有投料口和出料口,储料室14上还开设有进气口,储料室14 的进气口与外接的惰性气源连接,储料室14的出料口与加速管道8的进口端连接,加速管道8的出口端与喷头7连接;
47.矩形支架6设有两个,分别安装在加速管道8的两侧,矩形支架6的一端固定在储料室14的侧壁上,另一端固定通过连接杆固定在加速管道8的外侧壁上,线圈控制器9安装在矩形支架6上;
48.如图3所示,电磁线圈设有三组,三组电磁线圈分组均匀缠绕在加速管道8 的外侧壁上,每组电磁线圈的缠绕匝数不同,从加速管道8的进口端至出口端方向依次设有第一级线圈302、第二级线圈402和第三级线圈502,第一级线圈302 的匝数为200,第二级线圈402的匝数为400,第三级线圈502的匝数为650,在加速管道8的内部形成若干个磁场区,若干组电磁线圈分别与线圈控制器9电连接。
49.实施例2
50.除以下内容外,其余内容均与实施例1相同。
51.储料室14的顶部安装有储料罐2,储料罐2开设有投料口和出料口,储料罐 2的出料口与储料室14的进料口连接。储料罐2的进料口处安装有手动阀。如图 6所示,还设有散流盘13,散流盘13设置在储料室14与加速管道8之间;散流盘13上均匀开设有若干个散流孔。储料室14的进气口处设有电磁阀1,电磁阀 1与控制器12电连接。
52.实施例3
53.除以下内容外,其余内容均与实施例1相同。
54.加速管道8的外侧壁上还套接有环形支架10,环形支架10固定在矩形支架 6上。装置外部还设有控制器12,控制器12通过电源线11与外接电源连接,控制器12与线圈控制器9电连接。如图4和图5所示,喷头7的喷口形状为矩形结构。
55.实施例4
56.一种电磁喷丸装置,包括电磁阀1、储料罐2、第一级电磁线圈3、第二级电磁线圈4、第三级电磁线圈5、矩形支架6、喷头7、加速管道8、线圈控制器9、环形支架10、电源线11、控制器12、散流盘13、储料室14、开关15、手柄16、惰性气体罐17及进气软管18。
57.电磁阀1及线圈控制器9分别通信连接至控制器12,第一级电磁线圈3、第二级电磁线圈4及第三级电磁线圈5分别通信连接至线圈控制器9;惰性气体罐17用于储存惰性气体,惰性气体罐17通过进气软管18与储料室17的进气口连接;电磁阀1设置在储料室14的进气口处,电磁阀1通过数据线与控制器12连接,利用控制器12控制电磁阀1的开度;储料室14的顶部设置进料口,储料罐 2设置在储料室14的上方;储料罐2用于储存待喷涂涂料,储料罐2的底部设置出料口,储料罐2的出料口与储料室14的进料口连接,储料室14是惰性气流吹散喷丸材料的部位。
58.储料罐2采用耐高温材料制作,储料罐2的上端设置注料口,注料口处安装有手动阀,手动阀具有良好的密封作用;手动阀作用是注料时打开,注料完成后关闭,通过惰性气体的气压作用使喷丸材料进入储料室14;储料罐2为恒温罐,保证喷丸材料为高温熔融状态金属时装置的可靠性及喷丸材料流动的顺畅性。
59.储料室14上设置有喷料口,喷料口与进气口正对设置;喷料口与加速管道8 的进口端连接,加速管道8的出口端与喷头7连接;第一级电磁线圈3、第二级电磁线圈4及第三级电磁线圈5均设置在加速管道8的外侧,且沿加速管道8的轴线依次设置,第一级电磁线圈3、第二级电磁线圈4及第三级电磁线圈5分别用于在加速管道8中形成磁场环境。
60.加速管道8的外侧均匀设置有若干环形支架10,主控中心6通过环形支架 10固定设置在加速管道8的上方,线圈控制器9通过环形支架10固定设置在加速管道8的下方;主控中心6为整个喷涂装置的控制中心,主控中心6通过电源线11与电源连接,由电源供电,电源采用220v家用电网供电,具有较好的可操作性及便利性。本实施例中,控制器12为整个喷涂装置的大脑,通过电源线11 连接家用电网给主控中心6供电,主要控制电磁阀1的开度,通过控制线圈控制器9控制第一级电磁线圈3、第二级电磁线圈4及第三级电磁线圈5的通电次序。
61.手柄16设置在储料室14的下方,开关15位于手柄15的上方;开关15与控制器12通信连接,通过操作人员手指掰动开关15给控制器12发送开关控制信息,控制器12接收到开关控制信号后,分别给电磁阀1及线圈控制器9发出指令,控制电磁阀1的开度及电磁线圈的通电次序,实现涂料粒子的周期性三级加速;优选的,电磁阀1可控制惰性气体通过进气软管18进入储料室14的流速,安装在储料室14的进气口处。
62.喷头7安装在加速管道8的出口端处,喷头7的喷口形状为矩形结构,使高速喷射出的喷丸颗粒呈面状,可有效增大喷丸面积,提高喷丸效率;喷头7作为高速喷丸材料的出口,其由耐磨材料制成。
63.散流盘13设置在储料室14与加速管道8之间,散流盘13上均匀设置有若干散流孔,喷丸材料被惰性气流吹散后,通过散流孔变成喷丸颗粒,以一定初速度进入电磁加速区;散流孔主要作用是将惰性气流送来的涂料分散为喷丸颗粒,并以初速度进入加速管道8中。
64.第一级电磁线圈3包括第一级加速线圈302,第一级加速线圈302均匀缠绕在加速管道8的外侧,且靠近加速管道8的进口端一侧设置;第一级加速线圈302 的一端为第一级加速线圈正极301,另一端为第一级加速线圈负极303,第一级加速线圈正极301及第一级加速线圈负极303分别与线圈控制器9连接。
65.第二级电磁线圈4包括第二级加速线圈402,第二级加速线圈402均匀缠绕在加速管道8的外侧,且位于加速管道8的中部;第二级加速线圈402的一端为第二级加速线圈正极401,另一端为第二级加速线圈负极403,第二级加速线圈正极401及第二级加速线圈负极303分别与线圈控制器9连接。
66.第三级电磁线圈5包括第三级加速线圈502,第三级加速线圈502均匀缠绕在加速管道8的外侧,且靠近加速管道8的出口端一侧设置;第三级加速线圈502 的一端为第三级加速线圈正极501,另一端为第三级加速线圈负极503,第三级加速线圈正极501及第三级加速线圈负极503分别与线圈控制器9连接。
67.第一级加速线圈302、第二级加速线圈402及第三级加速线圈502与加速管道8同轴线设置,且沿加速管道8的进口端至出口端方向,第一级加速线圈302、第二级加速线圈402及第三级加速线圈502的匝数依次增加,即通以相同大小电流时,第一级加速线圈302、第二级加速线圈402及第三级加速线圈502在加速管道8中形成的磁场强度依次增加,喷丸材料颗粒所受洛伦兹力逐渐增加,使喷丸速度达到1000m/s以上。
68.线圈控制器9分别与第一级加速线圈302、第二级加速线圈402及第三级加速线圈502连接,通过控制器12的信号控制各级线圈的通电次序;本实施例的每个加速周期中,在0-0.1s中,第一级加速线圈302通电,且第二级加速线圈402 及第三级加速线圈502不通电;在0.1-0.2s中,第二级加速线圈402通电,且第一级加速线圈302及第三级加速线圈502不通电;在0.2-0.3s中,第三级加速线圈502通电,且第一级加速线圈302及第二级加速线圈402不通电;即当涂料粒子到达加速线圈的对应位置区域后,对应的该级加速线圈通电,其余两级线圈不通电。
69.本实施例中,通过向三级加速线圈的通电,调节电流方向,使加速管道8中的磁场方向与加速管道8中喷丸材料颗粒的流动方向一致,满足使喷丸材料颗粒受到的洛伦兹力而加速;相邻级加速线圈与加速管道同轴心匝数不同,匝数依次增加,即通以相同大小电流时,磁场强度依次增加,喷丸材料颗粒所受洛伦兹力呈指数增加,速度很快达到1000m/s以上。
70.需要说明的是,线圈控制器9的具体型号为960u serise。储料罐2采用无碱耐高温玻璃纤维制作。加速管道8的材质为硅钢。
71.控制每级电磁线圈的通电电流大小为10a以下,依次调节磁场大小,使喷丸速度可控;第一级线圈302通电电流大小范围为0-3.5a,第二级线圈402通电电流大小范围为3.5-7a,第三级线圈502通电电流大小范围为7-10a。
72.本实用新型的工作原理
73.如附图8所示,本实施例中,各级加速线圈依次周期性通电,通电周期为0.3s;以下以某一通电周期为例进行说明:
74.电磁阀1打开0.1s,此时通入的0.1s惰性气体将液态导电喷丸材料或熔融金属喷丸材料吹散以初速度v0进入加速管道8中的三级磁场加速区;此后关闭电磁阀0.3s,在电磁阀1关闭的0.3s内,当喷丸材料颗粒进入到第一级电磁线圈3 时,给第一级加速线圈302通电,其余两级线圈不通电,通电时长为0.1s;同理,喷丸材料颗粒到达其他级电磁线圈时,对应的加速线圈通电,其他加速线圈不通电;通过三级磁场加速区的喷丸材料颗粒速度从v0加速至v从喷头7上的的矩形出口以面状喷射在基体上,完成整个喷丸过程。三组电磁线圈在加速管道中的磁场强度依次增大;在相邻级电磁线圈区域中,使喷丸材料的喷丸颗粒受到的洛伦兹力逐渐增加,因为f=bqv,匝数增加,b增大;从上一级出来的速度v增大,故受力f增大。
75.综上所述,利用喷丸材料颗粒在磁场中运动会产生感应电流,在磁场中会受到洛伦兹力,通过通电线圈使磁场方向沿喷丸方向,较传统喷丸设备结构紧凑,操作简单;采用三级电磁加速,可使喷丸材料颗粒速度呈指数增加,最终使得喷涂速度达到1000m/s以上;又增加了喷丸过程中喷丸材料的利用,减少了喷丸材料在喷射过程的浪费,对环境污染较低,且高速的喷丸速度喷射在基体表面使得喷丸材料与基体的结合强度更高。使得基体的喷丸质量得到提高,且采用电磁场,使得喷丸速度可控,即使得喷丸质量可轻易控制。且装置具有结构简单、成本较低、操作简单等优点。
76.以上内容仅为说明本实用新型的技术思想,不能以此限定本实用新型的保护范围,凡是按照本实用新型提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

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