[发明专利]可互换的等离子体喷嘴接口

说明书

对相关申请的交叉参考

本申请要求作为参考加入这里的2005年4月29日提交的美国专利申请NO.60/675,910和2006年3月30日提交的美国专利申请NO.11/392,650的35U.S.CSS119(e)的优先权。

技术领域

本发明一般地涉及用于粉末材料的热喷射的装备。更特定地，本发明涉及用于与热喷射等离子体枪一起使用的可互换的喷嘴接口。

背景技术

多种热喷射涂层已经被用于保护不同类型的部件。涂层可以提供不同的好处，诸如抵抗磨损、延缓腐蚀、控制间隙、补救磨损的部件、抵抗高温和/或增强电性质。这些好处可以基于涂层材料类型和这些材料如何施加不同。本发明的主题属于的一组喷射涂层特别地为那些经由等离子体喷射过程施加的。此过程已经在许多工业中用于施加许多不同类型的涂层。

每种材料涂层规格需要传递到粉粒以实现在零件上的需要的材料性质的特定的范围的速度和温度。改进在热喷射涂层的输送中的一致性和效率仍然是工业内普遍的目标。

由于用等离子体枪能够实现宽范围的参数，此基本的工具已经被用作喷射涂层工业中的处理工具。任何等离子体枪的关键元素为喷嘴几何结构。喷嘴几何结构的变化能够允许等离子体枪从相同的基础的装备提供不同温度和速度的涂层性质。当操作者需要施加不同类型的喷射涂层时，他们经常必须使用不同的喷嘴。从而，具有可互换的喷嘴的单一的等离子体枪能够适应多种用途并且潜在地提供对于具有固定的喷嘴几何结构的枪的重大的装备成本节约。一般地，现有技术的喷射枪和喷嘴构造的设计通常没有考虑喷嘴可互换性。现有技术的构造还使得操作者可能经常需要改变喷射枪自身。

然而，存在许多能够证明替换等离子体枪喷嘴的挑战性的因素。等离子体喷射枪必须执行数个不同的功能，以便实现成功的涂层过程。那些功能包括正确地对准喷射喷嘴以及密封等离子气体流动通过的通道。而且，需要在喷射过程期间冷却枪喷嘴以防止过热。所以，围绕喷嘴区域密封的冷却剂的正确的流动和冷却路径的足够的密封是重要的。还需要喷嘴和等离子体枪之间的电连接以用作等离子体电弧电流的返回路径。必须实现机械位置、电连接和水腔室密封装置的精确的定向以获得希望的喷射特性。

将确保全部等离子体枪部件与每个可互换的喷嘴的正确的定向同时最小化人为误差的风险的用于每个喷嘴的标准接口对于喷射涂层工业是有利的。最佳的定向能够扩展单一的热喷射等离子体枪的性能的范围。从而，本技术领域中还需要提供用于宽范围的喷嘴几何结构的最佳的、有效的和可重复的喷嘴连接的热喷射等离子体枪的标准喷嘴接口。

发明内容

本发明通过提供用于提供用于交换每个与特定的等离子体羽状物特性关联的多种等离子体形成喷嘴的机械位置、机械定向、电连接、和水腔室密封装置的标准接口满足前面提到的需求。通过提供标准的外部喷嘴构造和等离子体枪上的喷嘴夹紧组件，使得多种喷嘴构造(给出不同的等离子体流的性质)能够容易地与相同的装置一起使用，对于现有的设计改进了喷嘴接附的灵活性。

接口用作将可互换的喷嘴配合到热喷射等离子体枪主体的通用的机械方法。喷嘴可以定位为使得运载等离子体流的枪主体和喷嘴的配合的孔腔对直以形成连续地对准的腔室。在装配好的构造中，可以从枪主体运载水流通过喷嘴并且返回到返回水流通道。而且，接口提供充足的容量以在枪主体和喷嘴之间通过高达300伏特的高达800安培的电流。通过接口的实际功率将根据要喷射的特定的材料和希望的涂层特性变化。

在本发明的一个实施例中，提供了用于热喷射等离子体枪和可互换的喷嘴插头的接口。接口包括等离子体枪上的插座，插座至少部分地由导电材料制造并且具有面区段和从所述等离子体枪内延伸到面区段的第一圆柱形孔腔。喷嘴插头由导电材料制造并且具有配合的端区段、远端区段、和从配合的端区段延伸到远端区段的第二圆柱形孔腔。接口还包括用于将配合的端区段机械地固定到面区段的等离子体枪上的夹紧组件。当结合时，配合的端区段和面区段对准第一圆柱形孔腔和第二圆柱形孔腔，以便形成用于等离子体气体从第一圆柱形孔腔流动通过第二圆柱形孔腔的连续的通路，形成用于冷却液体从等离子体枪流动通过喷嘴插头并且到达等离子体枪内的返回路径的通道，并且形成等离子体枪和喷嘴插头之间的电接触。