專利名稱：等離子體設(shè)備和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0002本發(fā)明大體上涉及等離子體噴槍和等離子體系統(tǒng)，以及 更具體的涉及用于材料的等離子體處理和等離子噴涂的雙等離子體噴
槍0
背景技術(shù)：
0003用于材料的等離子體處理和等離子噴涂的熱等離子體系統(tǒng) 的效率和穩(wěn)定性可由各種參數(shù)影響。正確地建立等離子流并維持等離子 流的工作參數(shù)可由例如形成與電極有可靠連接的穩(wěn)定電孤的能力所影 響，類似地，電弧的穩(wěn)定性也可為電極腐蝕和/或等離子流輪廓或位置的 穩(wěn)定性的函數(shù)。等離子流的輪廊和位置的改變可導(dǎo)致由等離子體噴槍產(chǎn) 生的等離子流的特性的變化。另外，等離子體的輪廓、位置和特性的這 種變化可影響等離子體系統(tǒng)產(chǎn)生的等離子體處理材料或涂層的質(zhì)量.
0004在如示于圖1的傳統(tǒng)的雙等離子體設(shè)備100中，陰極頭和陽(yáng) 極頭IO、 20通常布置成彼此成90度角.供給管道112，通常布置在頭之間， 可提供待被等離子體處理的材料。部件通常布置成提供封閉的處理區(qū) 110,在該處理區(qū)中發(fā)生電弧耦合。彼此之間相對(duì)緊密的接近以及由其圍 封的小空間，通常會(huì)產(chǎn)生電弧不穩(wěn)定的趨勢(shì)，特別是在高壓和/或低的等 離子體氣體流率時(shí)。在電弧優(yōu)先地將其本身連接到較低電阻通路時(shí)會(huì)發(fā) 生電弧的不穩(wěn)定，通常稱為"側(cè)面起弧(sidearcing)".通常涉及使用 屏蔽氣體來(lái)企圖防止側(cè)面起弧，但是，這種方法通常導(dǎo)致設(shè)計(jì)更加復(fù)雜， 并且導(dǎo)致等離子體的溫度和焓較低。較低的等離子體的溫度和焓從而導(dǎo) 致更低的處理效率。


0005所要求保護(hù)的主題的特征和優(yōu)點(diǎn)將從下文中與其一致的 實(shí)施例的描述中變得明顯，其中描述應(yīng)該結(jié)合附圖來(lái)考慮，其中
0006圖l為傳統(tǒng)的傾斜的雙等離子體設(shè)備的實(shí)施例的詳細(xì)示意
0007圖2為雙等離子體設(shè)備的示意0008圖3a-b分別示意性地描述了與本發(fā)明一致的陰極等離子體 頭和陽(yáng)極等離子體頭的實(shí)施例；
0009圖4為與本發(fā)明的一個(gè)方面一致的等離子體通道的實(shí)施例 的詳細(xì)視圖，其中等離子體通道包括三個(gè)具有不同直徑的圓柱形部分；
0010圖5為與本發(fā)明一致的具有形成模塊的上游和下游部分的 形成模塊的實(shí)施例的詳細(xì)示意圖。
0011圖6示出了設(shè)置為將輔助等離子體氣體輸送到等離子體通 道的實(shí)施例；
.0012圖7a-b描述了與本發(fā)明一致的用于噴射輔助等離子體氣體 的裝置的軸向和徑向橫截面和剖面視0013圖8a-b示出了設(shè)置為軸向噴射材料的單個(gè)雙等離子體噴槍 的視0014圖9a-c示出了設(shè)置為徑向噴射材料的單個(gè)雙等離子體噴
槍；
0015圖10為包括兩個(gè)雙等離子體噴槍的等離子體噴槍組件的 示意0016圖lla-b為等離子體噴槍組件的頂視圖和底視圖，該等離 子體噴槍組件包括設(shè)置為軸向噴射材料的兩個(gè)雙等離子體噴槍；以及
0017圖12a-b示出了噴槍定位成50。時(shí)，等離子體氣體流率和電 流對(duì)電弧電壓的影響，
具體實(shí)施例方式
0018總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可提供雙等離子體噴槍系統(tǒng)，雙等離 子體噴槍系統(tǒng)的模塊和元件，等等，它們可在各種實(shí)施例中顯示以下 的一個(gè)或多個(gè)相對(duì)寬的等離子體參數(shù)工作窗口，更穩(wěn)定和/或更均勻 的等離子流，以及更長(zhǎng)的電極壽命。另外，本發(fā)明可提供可以控制待 被等離子體處理或等離子噴涂的材料噴射進(jìn)等離子流的工具。因?yàn)殡p等離子體設(shè)備相對(duì)高的效率，其可在材料的等離子體處理、粉末球化、 廢物處理、等離子噴涂等等中得到廣泛的應(yīng)用.
0019與本發(fā)明一致的雙等離子體設(shè)備可提供基本上更高效率 的材料等離子體處理。部分地，可由相對(duì)低的等離子體流率和速度和 可為大概或低于大約700-100的相關(guān)雷諾數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的效率.與這種 等離子體流率和速度一致，材料在等離子體流中的停留時(shí)間可足夠長(zhǎng) 以允許等離子能量的有效利用，所期望的等離子體處理期間的材料轉(zhuǎn) 變可以以高的效率和生產(chǎn)率發(fā)生.另外，與本發(fā)明一致的雙等離子體 設(shè)備也可減少，或消除側(cè)面起弧的發(fā)生，側(cè)面起孤通常與高電壓和/或 低的雷諾數(shù)有關(guān)。
0020參看圖2，雙等離子體設(shè)備100可在陽(yáng)極等離子體頭20和 陰極等離子體頭10之間產(chǎn)生電孤7，其中陽(yáng)極等離子體頭20和陰極等離 子體頭IO相應(yīng)地連接到DC電源的正極端子和負(fù)極端子.如圖2所示，等 離子體頭10和20可布置成彼此成a角，軸的會(huì)聚提供等離子體頭10、.20 的耦合區(qū)。
0021參看圖3，本發(fā)明可大體上提供包括描述于圖3a中的陰極 等離子體頭和描述于圖3b中的陽(yáng)極等離子體頭的雙等離子體設(shè)備，如 示出的，陽(yáng)極和陰極等離子體頭可通常有相似的設(shè)計(jì)，陽(yáng)極和陰極等 離子體頭之間的主要不同可在于電極的設(shè)計(jì)，例如，在特定的實(shí)施例 中，陽(yáng)極等離子體頭可包括陽(yáng)極45a，其可由具有相對(duì)高的電導(dǎo)率的材 料制造。示例性的陽(yáng)極可包括銅或銅合金，其它合適的材料和結(jié)構(gòu)也 容易理解。陰極等離子體頭可包括插入物43,其被插進(jìn)陰極夾持器45b。 陰極夾持器45b可由具有高電導(dǎo)率的材料制成。與陽(yáng)極相似，陰極夾持 器45b可為銅或銅合金等等。插入物43的材料可選擇成當(dāng)與特別的等離 子體氣體結(jié)合使用時(shí)，為插入物提供長(zhǎng)的壽命.例如，當(dāng)?shù)驓逵米?等離子體氣體時(shí)，有或沒有附加的氫或氦時(shí)，鑭化鴒(Lanthaneited Tungsten)或Torirated Tungsten可為合適的4吏用材料，類似的，在仗_ 用空氣作為等離子體氣體的實(shí)施例中，鉿或鋯插入物可為合適的材料。 在其它的實(shí)施例中，陽(yáng)極可具有與陰極相似的設(shè)計(jì)，并可包含鎢或鉿 或其它可提高電弧的穩(wěn)定性并可延長(zhǎng)陽(yáng)極的壽命的插入物。
0022等離子體頭可大體上由電極模塊99和等離子體形成組件 97形成。電極模塊99可包括例如以下的主要元件電極殼體23;主等離子體氣體供給通道25，其具有入口零件27;旋流螺母47，其形成等 離子體氣體的旋流部分；以及水冷式電極45a或45b.各種附加部件和/ 或替代部件可容易地理解并有利地與本發(fā)明的電極模塊結(jié)合使用。
0023等離子體形成組件97可包括例如以下的主要元件殼體 11;形成模塊30,其具有上游部分39和出口部分37;冷卻水通道13， 其與進(jìn)水口15連接；絕緣環(huán)35.形成模塊30可大致形成等離子體通道 32。
0024在示出的示例性等離子體頭中，主等離子體氣體通過入 口零件27供給到位于絕緣體51中的通道25中，隨后，等離子體氣體進(jìn) 一步被引導(dǎo)通過制造在旋流螺母47中的一組槽和孔，并通過陽(yáng)極45a或 陰極夾持器45b之間的槽44進(jìn)入等離子體通道32和形成模塊30的上游 部分39中，其中陰極43安裝在陰極夾持器45b中.其它各種結(jié)構(gòu)可可替 代地，或附加地被用于將主等離子體氣體提供給等離子體通道32。
0025與本發(fā)明一致的等離子體通道32可獨(dú)特地便于產(chǎn)生和可 保持這樣的受控電弧，即該電弧在相對(duì)低的主等離子體氣體流率時(shí)顯 出減小或消失的側(cè)面起弧的趨勢(shì)，例如，其可顯示大約800到1000的范 圍內(nèi)的雷諾數(shù)，以及更具體的，顯示低于700的范圍內(nèi)的雷諾數(shù)。
0026等離子體通道32可包括三個(gè)大體上圓柱形的部分，如在 圖4中更詳細(xì)地示出的，等離子體通道32的上游部分38可布置成與電極 例如陰極插入物43和陽(yáng)極45b相鄰，并可具有直徑Dl和長(zhǎng)度Ll.等離子 體通道32的中間部分40可具有直徑D2〉D1和長(zhǎng)度L2.等離子體通道32 的出口部分42可具有直徑D3〉D2和長(zhǎng)度L3。
0027上游圓柱形部分38可產(chǎn)生等離子流的優(yōu)化速度，該速度 提供等離子流向描述在圖2中的耦合區(qū)12所進(jìn)行的可靠擴(kuò)展或傳播。直 徑D1可比陰極直徑D0大，通常，直徑D1的最佳值取決于等離子體氣體 流率和電弧電流，例如，在一個(gè)實(shí)施例中，如果使用氮作為等離子體 氣體，并且等離子體流率在大約0.3-0.6gram/sec的范閨內(nèi)且電弧電流在 大約200-400A的范圍內(nèi)，那么Dl可通常在大約4.5-5.5mm的范圍內(nèi)。在 利用更高等離子體氣體流率和/或更高電弧電流的實(shí)施例中，通?？稍?大第一部分的直徑D1。
0028第一部分的長(zhǎng)度(Ll)可通常被選擇為足夠長(zhǎng)以允許形 成穩(wěn)定的等離子流。但是，在L1〉2D1時(shí)第一部分中側(cè)面起弧的可能性會(huì)增加。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，比值L1/D1的期望值可描述如下
0.5<L1/D1<2 (1)
0029
L1和D1之間的更優(yōu)選的比值可描述如下
0.5<L1/D1<1.5 (la)
0030等離子體通道32的第二部分40和第三部分42可允許提高 等離子體氣體在通道內(nèi)的電離水平，也可以允許進(jìn)一步形成提供所期 望速度的等離子流，等離子體通道32的所述第二部分40和第三部分42 的直徑可通常由關(guān)系D3〉D2〉D1表征。直徑的前述關(guān)系可有助于在等 離子體通道32的所述第二部分40和笫三部分42中避免進(jìn)一步的側(cè)面起 弧，也有助與降低工作電壓。
0031第二部分的附加特征可描述如下
4mm>D2-Dl>2mni (2)
2>D2/D1>1.2 (3)0032第三部分的附加特征可描述如下
6mm>D3-D2>3.5mm (4)
2>L3/(D3-D2)>1 (5)
0033對(duì)由上述關(guān)系和特征確定的鍛造幾何形狀的各種修改和 變更也可在一些實(shí)施例中提供期望的性能。在圖3和4中示出的實(shí)施例 中，等離子體通道32在三個(gè)大體為圓柱形的部分之間顯示了臺(tái)階狀剖 面。除了臺(tái)階結(jié)構(gòu)，也可以適當(dāng)?shù)厥褂脤?duì)連接這三個(gè)圓柱形部分的等 離子體通道的幾何形狀的各種不同選擇.例如，圃柱形部分之間的圃 錐形或相似的過渡，以及臺(tái)階的圓化邊緣，也可以用于同樣的目的。
0034與上文的關(guān)系(1) - (5) —致的具有等離子體通道的雙 等離子體設(shè)備，可提供在相對(duì)寬的工作參數(shù)范圍內(nèi)減少了或消除了側(cè) 面起弧的穩(wěn)定工作。但是，在一些情況下，當(dāng)?shù)入x子體流率和等離子 體速度進(jìn)一步減小時(shí)，仍然會(huì)發(fā)生"側(cè)面起弧".例如，具有尺寸為 Dl=5mm、 Ll=3mm、 D2=8mm、 L2=15mm、 D3=13mm、 L3-6mm的等 離子體通道的雙等離子體噴槍的示例性實(shí)施例可在電弧電流為150-350 安培、使用氮作為主等離子體氣體并設(shè)置在大于0.35grams/sec的流率的 情況下工作而沒有"側(cè)面起弧"。將氮流率降低到低于0.35g/sec，特別 是低于0.3g/sec時(shí)會(huì)導(dǎo)致"側(cè)面起弧"。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步降低等離 子體氣體流率并同時(shí)仍舊最小化或防止側(cè)面起弧，是可以通過在形成模塊30的結(jié)構(gòu)中執(zhí)行電絕緣元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
0035也參看圖5，示出了形成模塊30的實(shí)施例，其中由陶瓷絕 緣環(huán)75將形成模塊30的上游部分39與形成模塊的下游部分37電絕緣， 在這個(gè)示出的實(shí)施例中，密封0形環(huán)55可與絕緣環(huán)75協(xié)同使用.形成模 塊30的上游部分39和下游部分37的電絕緣可導(dǎo)致電弧和等離子流附加 的穩(wěn)定性，即，提供顯示減少了或消除了側(cè)面起弧的等離子流，即使 在很低的等離子體氣體流率以及相關(guān)的低值雷諾數(shù)時(shí).例如，具有與 上述示例性實(shí)施例相同的等離子體通道尺寸并在相同電流水平下工作 的等離子體頭，在對(duì)其示例性實(shí)施例進(jìn)行測(cè)試期間，當(dāng)?shù)髀式档偷?0.25g/sec時(shí)，不會(huì)觀察到側(cè)面起弧?？赡苄枰獙?duì)模塊30的各元件進(jìn)行附 加的電絕緣以允許在最小化或消除側(cè)面起弧的同時(shí)更進(jìn)一步減小等離 子體氣體流率。這種附加絕緣可相應(yīng)地增加雙等離子體設(shè)備的復(fù)雜性。
0036圖3a-b示出了雙等離子體設(shè)備的實(shí)施例，其中等離子體氣 體，或等離子體氣體的混合物，僅通過氣體供給通道27和旋流螺母47 提供。在一些情況下，環(huán)繞著電極提供等離子體氣體可引起電極的過 度腐蝕，特別是如果等離子體氣體混合物包括空氣或另一種活性氣體 時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可通過如上文描述的經(jīng)由旋流螺母47提 供惰性氣體例如氬并在電極周圍通過來(lái)減少或防止電極的腐蝕.活性 的或附加的輔助氣體或氣體混合物，可分別供給到槽44的下游，槽44 在陽(yáng)極45a或陰極43和形成模塊30的上游部分39之間，圖6示出了為陰 極等離子體頭提供等離子體氣體的輔助引入的實(shí)施例.容易理解用于 陽(yáng)極等離子體頭的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，可通過位于分配器41內(nèi)部的氣體入口 81將輔助等離子體氣體供應(yīng)到氣體通道79。自通道79，輔助氣體可通 過位于形成模塊30的上游部分39的槽或孔77供給到等離子體通道32. 也參看圖7，以軸向和徑向橫截面示出了用于輔助等離子體氣體供給的 一個(gè)可能特征的示例性實(shí)施例。在示出的實(shí)施中，四個(gè)槽77可設(shè)置在 上游部分39中以將輔助等離子體氣體供應(yīng)到等離子體管道32。如示出 的，槽77可被布置成將輔助等離子體氣體大致相切地引入等離子體通 道32。也可以合適地^f吏用其它布置.
0037可以有各種可能的布置來(lái)實(shí)施一個(gè)或若干個(gè)根據(jù)本發(fā)明 的雙等離子體設(shè)備以滿足與材料的等離子體處理和等離子噴涂相關(guān)的 不同的技術(shù)要求。在這些布置中，可使用待被等離子體處理的材料的軸向的、徑向的和軸向/徑向相結(jié)合的噴射。圖8-ll示出了與雙等離子 體設(shè)備結(jié)合用于材料噴射的示例性結(jié)構(gòu)。也可以合適地使用各種其它 結(jié)構(gòu)。
0038圖8和9示出了結(jié)合單個(gè)雙等離子體噴槍執(zhí)行噴射的結(jié)構(gòu)， 分別提供了待處理的材料的軸向和徑向的供給。陰極頭10和陽(yáng)極頭20 之間的角ot可為確定耦合區(qū)的位置、電弧長(zhǎng)度、以及從而電弧的工作 電壓的主要參數(shù)之一。較小的角度oc可通常導(dǎo)致較長(zhǎng)的電弧和較高的 工作電壓。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，為了使陶瓷粉末有效地等離子體球化，在 45-80度內(nèi)的角ct可被有利地使用，在大約50?！碼〈6(T范圍內(nèi)的角度特 別有利。
0039圖8a-8b示出了陰極10和陽(yáng)極20等離子體頭，它們定向?yàn)?提供單個(gè)的成角度的雙等離子體噴槍系統(tǒng)126.等離子體頭IO、 20可由 電源130供電。軸向粉末噴射器120可布置在各自的等離子體頭10、 20 之間，并可被定向?yàn)閷娚涑龅牟牧洗篌w上引向耦合區(qū)。軸向粉末噴 射器120可由噴射器夾持器124扭對(duì)于等離子體頭10、 20支撐.在各種 實(shí)施例中，噴射器夾持器可使噴射器120與等離子體噴槍系統(tǒng)126電絕 緣和/或熱絕緣。
0040圖9a-c示出了提供材料徑向供給的等離子體噴槍結(jié)構(gòu)。如 示出的，徑向噴射128可布置成與一個(gè)或兩個(gè)等離子體頭例如陰極等離 子體頭10的端部相鄰，徑向噴射128可被定向?yàn)閷⒉牧蠂娚涞綇牡入x子 體頭以大體徑向的方向射出的等離子體流中.徑向噴射器128可具有環(huán) 形橫截面的材料供給通道140，如圖9c所示。但是，在其它實(shí)施例中， 定向成較長(zhǎng)軸線沿著來(lái)自如圖9b所示的等離子體頭的等離子體流的軸 線定向的橢圓形或相似形狀的管道136，可導(dǎo)致對(duì)等離子能量的更好利 用，以及，從而，導(dǎo)致更高的生產(chǎn)率。
0041圖10-11示出了兩個(gè)雙等離子體噴槍組件132的可能布置。 每對(duì)陰極等離子體頭10a、 10b和相應(yīng)的陽(yáng)極等離子體頭20a、 20b的軸 線可處于各自的平面134a、 134b內(nèi)。平面134a和134b彼此之間可形成 角P。 一些實(shí)驗(yàn)性的結(jié)果已表明，在大約50-90度之間的角P ,更具體 的在大約55°<^<65°范圍內(nèi)的角P ，可提供陶瓷粉末的有效的等離子體 球化。在平面134a、 134b之間的角P減小到低于大約50度時(shí)可開始發(fā) 生側(cè)面起弧.大于大約80-90度的角P可為軸向粉末噴射導(dǎo)致一些不利。0042如上文討論的，用于材料的軸向供給的結(jié)構(gòu)示于圖8和11. 粉末噴射器120可安裝在噴射器夾持器124中以提供噴射器120的位置 的可調(diào)整性，以適合各種處理要求。盡管未示出，但徑向材料噴射器， 例如示于圖9a-c，可類似地相對(duì)于等離子體頭可調(diào)整地安裝，例如，以 允許噴射器和等離子體流之間的間隔被調(diào)整，也允許沿著等離子體流 調(diào)整注入點(diǎn)。軸向噴射器120可具有圓形橫截面140的材料供給通道。 但是，與徑向噴射相似，可以使用橢圃形的或相似形狀的噴射器通道， 例如，開口的較長(zhǎng)軸線定向成如圖llb所示的。這種結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致對(duì)等離 子能量的更好利用，其可轉(zhuǎn)而再導(dǎo)致更高的生產(chǎn)率.在其它實(shí)施例中， 可通過組合的、同時(shí)的徑向和軸向噴射待等離子體處理的材料來(lái)實(shí)現(xiàn) 對(duì)等離子體能量的更好利用.可理解有各種噴射選擇，其可以允許針
對(duì)特定應(yīng)用調(diào)整和優(yōu)化等離子體和噴射參數(shù).
0043盡管定制研發(fā)的電源可適合地與根據(jù)本發(fā)明的等離子體 系統(tǒng)結(jié)合使用，但應(yīng)該理解，可控制和調(diào)整等離子體系統(tǒng)的工作電壓 以適應(yīng)能買到的電源的可用輸出參數(shù)。例如ESAB(佛羅倫薩，南卡羅來(lái) 納，USA)制造電源ESP-400，以及ESP-600,它們廣泛地用于等離子體 切割和其它等離子體技術(shù)，這些能買到的電源也可有效地用于雙等離 子體設(shè)備和系統(tǒng)。但是，該系列等離子體電源的最大工作電壓在100% 的占空系數(shù)時(shí)為大約260-290伏特。從而，可調(diào)整雙等離子體設(shè)備的設(shè) 計(jì)、等離子體氣體類型、以及等離子體氣體的流率以匹配ESP類型電源 的可用電壓?？蓤?zhí)行相似的調(diào)整以將雙等離子體設(shè)備與其它能買到的， 或定制制造的電源匹配，
0044圖12a-b示出了雙等離子體噴槍的示例性實(shí)施例中等離子 體通道尺寸、等離子體氣體流率和電流對(duì)電孤電壓的影響，其中雙等 離子體噴槍在相應(yīng)陰極和陽(yáng)極等離子體頭之間設(shè)置有50°角.氮由于其 有高的焓、便宜及可獲取性，可經(jīng)常成為用于各應(yīng)用的有吸引力的等 離子氣體。但是，僅應(yīng)用氮作為等離子體氣體可需要大約310伏特的高 工作電壓，如由示于圖12a-b中的曲線l示出的，可通過使用例如具有優(yōu) 化流率的氬和氮的混合物來(lái)實(shí)現(xiàn)該工作電壓的降低，例如降低到由能 買到的等離子體電源輸送的電壓輸出范圍內(nèi)，在圖12a中由曲線2-5示 出。也可以通過優(yōu)化等離子體通道32的輪廓和尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)工作電壓的 降低。示于圖12a的數(shù)據(jù)是使用雙等離子體噴槍而獲得的，其中每個(gè)等離子體頭的等離子體通道32具有由Dl=4mm、 D2=7mm以及D3-11限定 的輪廓。與每條曲線l-5相關(guān)的等離子體氣體和流率分別如下曲線l 和la: N2， 0.35g/sec;曲線2: Ar， 0.35g/sec， N2， 0.2g/sec;曲線3: N2， 0.25g/sec;曲線4: Ar， 0.5g/sec，N2, 0.15g/sec;以及曲線5: Ar， 0.5g/sec， N2， 0.05g/sec。圖12b示出了即使直徑D1、 D2、 D3相對(duì)不顯著地從相 應(yīng)的4mm、 7mm和llmm增加到5mm、 8mm和12mm,也可導(dǎo)致工作電 壓從大約310伏特降低到大約270-280伏特，其由圖12b示出。
0045已經(jīng)通過對(duì)與本發(fā)明一致的示例性實(shí)施例的描述闡述了 本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn).應(yīng)該理解，對(duì)描述的實(shí)施例做出各種修改 和變更實(shí)質(zhì)上不偏離本發(fā)明.因此，本發(fā)明不應(yīng)僅限于所描述的實(shí)施 例，而應(yīng)由本文所附的權(quán)利要求的全部范閨提供.
權(quán)利要求
1.一種等離子體設(shè)備，包括第一陽(yáng)極等離子體頭和第一陰極等離子體頭，它們每個(gè)都包括電極、等離子體流動(dòng)通道、以及布置在所述等離子體流動(dòng)通道的至少一部分之間的主氣體入口，所述第一陽(yáng)極等離子體頭和所述第一陰極等離子體頭布置成相對(duì)彼此成一角度；以及第二陽(yáng)極等離子體頭和第二陰極等離子體頭，它們每個(gè)都包括電極、等離子體流動(dòng)通道、以及布置在所述等離子體流動(dòng)通道和所述電極的至少一部分之間的主氣體入口，所述第二陽(yáng)極等離子體頭和所述第二陰極等離子體頭布置為相對(duì)彼此成一角度；所述第一陽(yáng)極等離子體頭和第一陰極等離子體頭布置在第一平面中，所述第二陽(yáng)極等離子體頭和所述第二陰極等離子體頭布置在第二平面中，所述第一和第二平面布置成彼此之間的角度在大約50度到大約90度之間。
2. 權(quán)利要求1的等離子體設(shè)備，真中所述第一平面和所述第二平面 布置為彼此之間的角度在大約55度到大約65度之間.
3. 權(quán)利要求1的等離子體設(shè)備，其中所述每個(gè)等離子體頭的等離子 體流動(dòng)通道包括笫一大體圓柱形部分，與所述電極相鄰，具有直徑 Dl;第二大體圓柱形部分，與所述第一部分相鄰，具有直徑D2;以及 第三大體圃柱形部分，與所述第二部分相鄰，具有直徑D3，其中 D1<D2<D3。
4. 權(quán)利要求1的等離子體設(shè)備，還包括粉末噴射器，其與至少一個(gè) 等離子體頭相聯(lián)，所述噴射器設(shè)置成將粉末材料引入由所述至少一個(gè) 等離子體頭產(chǎn)生的等離子體流中。
5. 權(quán)利要求4的等離子體設(shè)備，其中所述粉末噴射器設(shè)置成相對(duì)于 所述等離子體流大致徑向地噴射粉末，以及其中所述粉末噴射器包括 狹長(zhǎng)的開口橫截面，所述開口的長(zhǎng)軸線定向?yàn)榇笾缕叫杏谒鲋辽僖?個(gè)等離子體頭的所述等離子體流動(dòng)通道的軸線.
6. 權(quán)利要求4的等離子體設(shè)備，其中所述粉末噴射器設(shè)置成將粉末 材料導(dǎo)向位于所述第一陽(yáng)極等離子體頭和所述第一陰極等離子體頭的 耦合區(qū)和所述第二陽(yáng)極等離子體頭和所述第二陰極等離子體頭的耦合 區(qū)之間的區(qū)域。
7. 權(quán)利要求4的等離子體設(shè)備，包括第一粉末噴射器，設(shè)置成相對(duì)于所述等離子體流大致徑向地噴射粉末；以及第二粉末噴射器，設(shè)置成將粉末材料導(dǎo)向位于所述第一陽(yáng)極等離子體頭和所述第一陰極等離 子體頭的輛合區(qū)和所述第二陽(yáng)極等離子體頭和所述第二陰極等離子體頭的耦合區(qū)之間的區(qū)域。
8. 權(quán)利要求1的等離子體設(shè)備，其中至少一個(gè)所述等離子體頭包括 輔助氣體入口，在所述主氣體入口的下游。
全文摘要
一種等離子體設(shè)備，包括第一陽(yáng)極等離子體頭和第一陰極等離子體頭。每個(gè)等離子體頭包括電極、等離子體流動(dòng)通道和布置在所述等離子體流動(dòng)通道的至少一部分之間的主氣體入口。第一陽(yáng)極等離子體頭和第一陰極等離子體頭布置成相對(duì)彼此成一角度。等離子體設(shè)備也包括第二陽(yáng)極等離子體頭和第二陰極等離子體頭。每個(gè)等離子體頭包括電極、等離子體流動(dòng)通道、以及布置在等離子體流動(dòng)通道和電極的至少一部分之間的主氣體入口，第二陽(yáng)極等離子體頭和第二陰極等離子體頭布置成相對(duì)彼此成一角度。
文檔編號(hào)B44C1/22GK101605663SQ200780043771
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者奧列格·P·索洛倫科, 安德里·V·斯米爾諾夫, 弗拉基米爾·E·貝拉斯琴科 申請(qǐng)人:弗拉基米爾·E·貝拉斯琴科;奧列格·P·索洛倫科;安德里·V·斯米爾諾夫