[发明专利]具有外部粉末加料器的等离子喷射装置

说明书

本发明涉及等离子喷射装置，特别是涉及一种带有外部粉末加料器的等离子喷枪。

热力喷涂，也被认为是火焰喷涂，包括诸如金属或陶瓷制品之类的热熔材料的热软化以及将已软化的颗粒状材料对着待喷涂面喷射。已加热的颗粒撞击到涂面而急冷硬化并粘结在被涂面上。传统的热力喷枪用于加热和喷射颗粒两个目的。有一种型号的热力喷枪，热熔材料是呈粉末状供给喷枪的。此种粉末一般由小颗粒组成，例如：在100筛号美国标准筛孔尺寸（149微米）至约2微米之间。

如美国专利第4，674，683所揭示的等离子喷枪，利用由电弧热分解的等离子火焰产生热量来熔化粉末颗粒。等离子的原初气体一般为氮气或氩气，同时氢气或氦气通常也加到原初的气体中。用于输送粉末的运载气体一般是和等离子的原初气体一样的，虽然某些情况下可以使用其他的气体。等离子喷枪基本上包括与电源及等离子形成气体相连接的棒形阴极和管形喷嘴阳极。高温的等离子气流从喷嘴轴向地流过。为了达到遮蔽和冷却的目的，已揭示了多种用于在等离子气流周围产生辅助环流气体的结构。典型的结构为美国专利第2，922，869;4，389，559;4，558，201和4，777，342所揭示。

粉末注入等离子枪用来喷射涂面必须从等离子流的侧面完成，因为在中心已先设置了阴极。少量的粉末可能粘附于喷嘴面上，产生会妨碍喷射和涂覆的堆积物。比如，一侧的堆积物会引起喷射流歪斜，或一片堆积物可能剥落或成为涂层上的疵点。

如上述的美国专利第4，674，683号中所示，通过一个侧面的粉末加料器将粉末从外注入到射流中，使堆积物大大地减少了。然而，即使这样的加料器有时在靠近加料器的喷嘴面上也会产生有害的堆积物，将加料器从喷嘴移开虽有帮助，但要牺牲粉末的加热效能。

所以，本发明的目的在于提供一种能减少喷嘴表面上粉末堆积物的等离子喷射装置。另一个目的在于提供一种不会引起大量粉末堆积物而能提高加热效能的装置。

前述的和其它的目的是通过一种等离子喷射装置来实现的，它包括一个圆柱形喷嘴部件，其中有一包括有出口端和进口端的轴向通孔，进口端和阴极元件配合产生一种弧光等离子流并从出口端射出。出口端的喷嘴部件表面靠近通孔处有一与之同心的环形凹槽，凹槽由喷嘴部件的延伸部分向内形成。凹槽的深度约等于或小于凹槽的径向厚度。所设置的粉末加料器用来将粉末径向地注入喷嘴外靠近出口端的等离子流中。在操作喷枪过程中，由等离子流引开的周围大气迫使一种环形涡流积聚在凹槽内，涡流在喷嘴面上形成清扫气流以防止粉末堆积在喷嘴面上。

在一个较佳实施例中，凹槽部分地由一个和通孔大致成垂直的内表面形成槽的底部，并且装置还包括一个将弧形分布的气流沿着内表面注入的环形气体装置以致进一步推动涡流和形成清扫气流。环形气体装置可包括一个喷嘴部件的环圈部分形成凹槽的径向外周侧面，环圈内有一定数量弧形均布的小孔，具有径向向内的导向以使气流在内表面上掠过，小孔均匀地接受压缩气体。在还有一个实施例中，交替小孔和一个轴向元件是倾斜的以致分布气体以一定角度撞击在内表面上。

图1为实施本发明的一个等离子喷射装置的局部剖视侧视图。

图2为图1所示装置的部分侧剖视图，显示了有关的气流。

参见图1，它局部剖视地示出了实施本发明的等离子喷射装置或喷枪10。喷枪构造可包括机座（未示出）或部分示出的手柄部分12。在喷射枪内部为一阴极元件14，它一般为棒形的，在其一端（在沿着气流方向的前端）带有锥形顶端16，还有一空心圆柱形的阳极喷嘴部件18，它有一个可改变常规形状和断面尺寸的并和阴极元件同轴的轴向孔20。

喷嘴孔20有相应的向外呈锥形的端部及一个圆柱形中间部分。等离子流射出的那一端将在以下称为中心孔的出口端22，而另一端为进口端24。喷嘴18（一般为铜制的）装入用如黄铜之类导电金属制成的前枪体23，O型圈25用于密封需要，同时喷嘴由定位圈29固定。

阴极14类似地固定在一个导电的后枪体27内。两个枪体夹持一绝缘元件26，这个组合件通过绝缘螺栓连接在一起（图中未示出）。绝缘件同轴地围绕阴极14的中间部分，起到将阴极14和阳极18绝缘的作用，并形成一个环形空隙作为用来使等离子的原初气体通到喷嘴部件进口端的一个内部压力腔28。一种传统配置环（未示）可设在压力腔内。气体从一个至少含有一种等离子原初气体的气源32通过气体软管34经进口30供给到压力腔。传统水冷却通过一个位于喷嘴部件的冷却腔36来实现。