Направленная термогазодинамическая обработка сверхзвуковой струей
Е. П. Боженов

© Е. П. Боженов, 2020

ISBN 978-5-0051-3816-3

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Физические, не механические, способы лишены силовых приводов к механическим орудиям труда и используют для направленного воздействия на объекты различные энергетические потоки в качестве инструментов обработки.

Начиная с Х1х века многочисленные попытки применить струйные энергетические газопламенные способы и устройства для направленной обработки различных горных пород, льда, мерзлого грунта; для нанесения защитных, декоративных покрытий на металлические конструкции и на бетонные и иные строительные и дорожные сооружения; для упрочнения грунтовых поверхностей и массивов и т. п, не дали нужного промышленного результата.

Только применение Сверхзвуковой газовой струи, как инструмента обработки с определенными термогазодинамическими свойствами, пробило эту «стену». [1], [2], [3], [4], [5], [6]. [7]. [29]. Эти технологии. в основе которых лежит применение свойств сверхзвуковых направленных газовых струй, составляют группу Термогазодинамических способов, представленных в Таблице «Физические способы направленной обработки», рис.1., где использованы материалы из выше перечисленных работ.

На рис.1, Таблица раздел 1, -даны первые технологии 50годов, (США, СССР); В разделе-2 даны первые патенты новых технологии Лаб. Ленинградского инж. строительного ин-та (ЛИСИ) «Новые физические методы направленной обработки есественных и искусственных минеральных сред». Особенности «Горного дела», «Металлургии», «Строительства» далеки от струйной «Газодинамики», но они стали внедрятся, «пристегиваться» друг к другу. Для новых технологий из раздела 1, возникли «термины» не соответствующие их физической сути. В US: Blowpipe-паяльная горелка; Method for thermal perching-Способ термопрокола; Thermally working-Термообработка. В СССР: Горелка реактивная; Огнеструйная горелка; Огнебур; Термобурение; Огненож, т. п. В них не упоминается С\з-я струя, а она основа этих технологии.

Известно, «Термин должен иметь точное научное определение. Термин, не отражающий физическую суть обозначаемого явления, термином не считается». Путаница в терминах недопустима в научно-технической и учебной литературе, что однако имеет место в ряде публикаций.

НОВЫЕ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ. Таблица, рис.1., раздел-2, [1], [4], [5], [7], [29].

1. НАНЕСЕНИЕ РАСПЛАВОВ, ПОКРЫТИЙ (Сверхзвуковое напыление, нанесение покрытий).

При движении газа в диффузоре сопла Лаваля его температура, давление падают, а скорость растет. Патент а. с.299370 «Струйный термоинструмент» (д.т. н. П. И. Боженов, лауреат Ленинской и Гос. премий; д.т. н. А. В. Бричкин, Член. Кор. АН Каз. ССР; Е. П. Боженов инженерп/я 270.) [8]. Авторы, используя этот закон, первыми предложили применить: 1 Сверхзвуковые струи с компонентами (тех. агентами) для нанесения антикоррозионных, декоративных, иных покрытий. (что было принято с недоверием частью научных кругов); 2. С\з-ое нанесение связывающих грунт покрытий; 3. Термогазодинамическая абразивная зачистка; 4. Отверстия в стенках сверхзвуковой зоны сопла для внесения в тело струи тех. агентов (флюсы, порошки, гранулы, абразивы, проволока, жидкость, газ); 5. Двух и многофазные струи для нанесения покрытий и выполнения иных операций направленной С\з-ой обработки.

В патентах а.с.177804; а.с.390252; а.с.457610, (Заяв: Каз. П и-т; ЛИСИ), впервые, эти же тех. агенты внесены в центр тела С\З-ой струи за критическим сечением в сверхзвуковую зону сопла.

Возникла новая технология «Сверхзвукового (С\З-о) порошкового нанесения покрытий», Таблица, рис..1, раздел-2.

Через десяток лет эта технология радиального и наклонного вода порошков в Сверхзвуковую зону сопла была, вторично зафиксирована в патентах РФ: 210044 (1997г.); 2158197 (2000г.); – 2201472 (03г.); 2190695 (02г); 2407700 (06г.); 2334827 (08г.) и прочих; Нанесение расплавов С\з-ой струей, [4], [5], [29], вторично, в начале ХХ1 века, подтверждено работами «НИИ Высоких Технологий» (г. Барнаул), например [9], [10]; Патенты РФ: 2190695 (02г.), 2334827 (08г.), так же в начале ХХ1 века, повторили ввод порошков в центр тела С\з-ой струи, что ранее предложили Каз. П. и-т и ЛИСИ.

Появление повторных патентов, после работ ЛИСИ и факт успешного развития Сверхзвукового нанесения покрытий и других «Термогазодинамических способов обработки», характеризуют уровень ректората Ленинградского инж.-стр. ин-та (ЛИСИ), закрывшего эти НИР как бесперспективные, [11].

Патент СССР а.с.299370 получен на 14 лет раньше патента US, 416421- (1983г.,Д.-Браунинг). Но почему-то считается, что он первым предложил этот «новый способ нанесения покрытий».. Его патент кроме того имеет фатальный дефект, не преодоленный Д. Браунингом. В нем. порошок, проволока введены в дозвуковую часть устройства, и они налипли на стенки форкамеры и конфузора сопла и объем напыления уменьшается; Во-вторых, порошок и расплав проволоки постепенно «затыкают» критическое сечение сопла и ломают устройство Д. Браунинга. Процесс напыления прекращается. В патентах СССР этого дефекта НЕТ.

На рис.2 даны некоторые устройства ЛИСИ предназначенные для ввода порошка и иных тех. агентов в тело сверхзвуковой газовой струи. На рис.3 дано сравнение схемы ввода порошка в патенте а.с299370 и в патентах РФ, появившихся через десяток лет..

Эта термогазодинамическая технология не имеет ничего общего с «Термическим и Газопламенным» способом М. Шоопа. Он не применил С\з-ю струю при нанесении покрытий. Переход к «сверхзвуку» дал качественный и количественный скачёк технологии нанесения покрытий.

Известно. что существуют термины: «дозвуковая» струя при М <1, «звуковая» при М=1, «сверхзвуковая» при М> 1. Есть свои точно ограниченные диапазоны значений числ Маха. Поэтому понятия «Высокоскоростные и Скоростные струи» оставим для домашнего быта. Так же известно, что строение С\з-ой струи отличается от дозвуковой газопламенной струи, применяемый в способе «Шоопа». Сверхзвуковая струя для нанесения, напыления покрытий состоит или из раскаленных, светящихся продуктов прогоревшего топлива или воздуха, нагретого до 200—800 С и даже выше. «Огнегазопламени» от горящих газов в теле этих С\з-вых струй нет. Есть её тепловая радиация. «Кочерга, вынутая из горящей печи светится, но не горит». На рис 4 показано отличие строения сверхзвуковой струи от газопламенной.

Сверхзвуковая струя, это сложный энергетический газовый поток неоднородных полей скорости, давления, температур с наличием сдвинутых слоев газодинамических характеристик сверхзвуковых и дозвуковых зона, рис.4. Её строение, даже визуально и на звук, в принципе отлично от огнепламенных струй.

Конечный результат С\з-ого комплексного нестационарного воздействия на объекты, [1], [2], [3], [4], [5], [6], так же отличен от огнегазопламенного воздействия.

При встречи С\з-ой струи с преградой образуется отсоединенный скачек уплотнения и за ним резкий скачек температуры и давления, близкие к начальным показателям газа. На преграде возникает сложная трехмерная веерная структура пристеночного газового течения, зависимая от расчетности сопла, расстояния до среза сопла и формы преграды. Строение С\З-ой струи, как инструмента обработки, зависит от значительного числа взаимосвязанных факторов.

Струю создает сверхзвуковой термогазогенератор (С/зТГГ), рис.5. Он состоит из:

1. Генератора (камера сгорания или ресивер), который создает газ с расходом, давлением и температурой необходимой для создания сверхзвуковой струи. Его камера сгорания (топливо: жидкое, газообразное, твердое, как у окислителя, так и у горючего) источник газов сгоревшего топлива. Ресивер создает поток воздуха нагретого обогревателем или газа (азот, смесь азота с водородом, аргоном.) из плазмотрона.

2. Соплового блока, где формируется С\з-я рабочая струя.

Возникающая при этом реактивная сила струи или тяговая сила устройства не нужны, вредны и подавляются, в отличии от ракетных двигателей, например ЖРД. Кроме того в сверхзвуковую зону сопел ЖРД не вносят порошков и проволок.

Поэтому:

Принимать термогазогенераторы (С\зТГГ) за МикроЖРД [12] из группы «Сверхзвукового газопламенного способа», или считать их «МикроЖРД-горелка Гальченко», «Терморезак-реактивная горелка», это «плод заблуждения». Известно, топливо С\зТГГ, не применимо в ЖРД и тем более в «МикроЖРД». Их целевое назначение, вес, габариты, давление газа в камере сгорания, конструктивное оформление и используемые материалы, как и конструкция сопла Лаваля и всего Особого соплового блока и расчётность сверхзвуковых сопел, РАЗЛИЧНЫ.

Непрофессиональное многословие терминов: « Сверхзвуковое газопламенное»; «Газопламенное сверхзвуковое»; «Высокоскоростное газопламенное; «Высокоскоростное (сверхзвуковое) газопламенное напыление»; «Газопламенное сверхзвуковое/сверхзвуковое газовоздушное»; «Сверхзвуковое газопламенное напыление»; «Высокоскоростное газопламенное напыление с использованием кислорода; «Сверхзвуковое газовоздушное напыление с использованием сжатого воздуха»; «Холодное» газодинамическое напыление»; «Холодное газодинамическое напыление высокого давления»; «Холодное газодинамическое напыление низкого давления»; «Сверхзвуковая газопорошковая наплавка». Все это многословие относится к одному и тому же способу Сверхзвукового напыления» и заменяется одним термином «С\з-ое напыление», так как основным действующим элементом в них является Сверхзвуковые газовые струи с числами Маха> 1.

Смогут ли авторы этих многословий пояснить: «Пламя какого горящего газа они обнаружили в С\з-ой струе при напылении покрытий?» Известно, газопламенное сверхзвуковое горение газа может иногда возникнуть при аварийных разрывах труб на высоконапорных газопроводах. Но этот процесс отличен от С\з-ого напыления. Справка: «1.Огонь, подымающийся над горящим предметом. 2. Что то, напоминающее огонь, подымающийся над горящим предметом.». Словарь Ефремовой; 3. «Подымающиеся над горящим предметом огонь» Словарь Ушакова; 4. «Огонь, возвышающийся над чем-то горящим». «Зона горения в газовой фазе с видимым излучением». -Словарь терминов по средствам охранной пожарной защиты; 5. «Пламя это огонь, отделяющийся от горящего тела. Уголь жаром горит, без пламени», Словарь Даля.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.