專(zhuān)利名稱(chēng)：用于熱噴槍的噴嘴和熱噴涂的方法
用于熱噴槍的噴嘴和熱噴涂的方法本發(fā)明涉及用于熱噴槍的噴嘴和熱噴涂的方法，并且特別而非排它性地涉及用于高速氧燃料(HVOF)熱噴槍的噴嘴以及HVOF熱噴涂的方法。將加熱或熔化材料的涂料噴涂到表面上的熱噴涂技術(shù)是公知的。一種這樣的技術(shù)是高速氧燃料熱噴涂，其中將粉末狀材料如碳化鎢鈷(WC-Co)進(jìn)料至由噴槍產(chǎn)生的燃?xì)饬髦?，并將加熱的顆粒朝待涂覆的基材加速。粉末通過(guò)燃料與氧混合物的燃燒加熱，并通過(guò)斂散型(Laval)噴嘴加速。HVOF 熱噴槍的例子在 G. D. Power, Ε. B. Smith, Τ. J. Barber, LM. Chiapetta UTRC Report No. 91-8, UTRC, East Hartford, CT,1991, Kamnis S 禾口 Gu S Chem. Eng.Sci.61 5427-5439，2006 以及 S. Kamnis 和 S. Gu Chem. Eng. Processing. 45 246-253，2006 中公開(kāi)。 來(lái)自?xún)煞N這樣的噴槍的噴嘴示于

圖1中。HVOF噴槍的噴嘴10具有燃燒室12，氧和燃料的混合物通過(guò)入口 14與要涂覆至基材(未示出)的粉末一起被注入到燃燒室12中。燃料在燃燒室中燃燒，并且燃燒氣體膨脹并穿過(guò)斂散節(jié)流部16，繼續(xù)穿過(guò)筒18，然后通過(guò)排氣口 20離開(kāi)。類(lèi)似地，噴嘴22具有包括用于燃料和氧的多個(gè)入口沈的燃燒室M和包括延伸發(fā)散部分的斂散型噴嘴觀(guān)，所述延伸發(fā)散部分形成包含排氣口 30的筒。粉末涂料隨著發(fā)散開(kāi)始而被引入筒中。為了避免粉末狀材料的氧化，加熱必須在不超過(guò)臨界值的溫度范圍內(nèi)平滑地進(jìn)行。對(duì)于大多數(shù)噴涂材料而言，氧化開(kāi)始的溫度遠(yuǎn)低于約3300K的最高火焰溫度。例如，碳化鎢鈷在約1500K的表面溫度開(kāi)始氧化。因此，將粉末注射到燃燒室中心不適合該材料，而是一般適于非陶瓷材料，并因必須將粉末狀材料注射到超音速氣體流中。然而，這產(chǎn)生徑向的顆粒動(dòng)量，使顆?？赡茉跊_擊待涂覆物品之前離開(kāi)氣體流。而且，與較小且較輕的顆粒相比，較大且較重的顆粒沿循不同的軌跡。在實(shí)踐中，由于顆粒的沖擊不垂直于待涂覆的表面，所以顆粒鋪散減小噴涂精確度并降低沉積效率。另外，將粉末注射到噴嘴中導(dǎo)致噴嘴受損，尤其是筒壁腐蝕，結(jié)果噴嘴或至少筒部分通常每隔數(shù)十操作小時(shí)就必須進(jìn)行更換。當(dāng)燃燒的氣體和粉末顆粒的流速加速到超音速時(shí)，在筒內(nèi)發(fā)生一系列的膨脹和收縮。內(nèi)部的氣體流在穿過(guò)鉆石型激波(shock diamond)時(shí)膨脹和冷卻并被壓縮和發(fā)熱。鉆石型激波導(dǎo)致溫度損失，并且離開(kāi)該筒時(shí)的膨脹加劇溫度損失。在斂散型噴嘴區(qū)中壓縮和膨脹之后，靜態(tài)溫度的總體降低(從約3000K到約2000K)和速度的總體增加(從約200m/ s到約1800m/s)產(chǎn)生筒內(nèi)行為。當(dāng)粉末被注入高速氣流中時(shí)，其駐留時(shí)間因加速度的增加而減少。因此為了確保足夠的顆粒加熱，需要長(zhǎng)的管筒來(lái)維持高的氣體溫度。該長(zhǎng)筒(通常為350mm)限制了可以使用熱噴涂器的應(yīng)用，例如，甚至不可能?chē)娡糠浅４蟮牟考膬?nèi)表 實(shí)踐中不能使用低于10 μ m的小顆粒，因?yàn)檫@樣的小粉末狀材料分散在氣體場(chǎng)中，并因此從被噴涂的物品彈回或絕不會(huì)到達(dá)被噴涂的物品。結(jié)果，小顆粒絕不會(huì)到達(dá)流動(dòng)中心線(xiàn)，因此不能受益于高速/溫度流動(dòng)區(qū)。它們不沿循自由射流邊界上的路線(xiàn)，而是在開(kāi)始與筒外部的環(huán)境氣體的混合時(shí)，它們向所有方向擴(kuò)散。因此，輕質(zhì)顆粒追逐流動(dòng)方向，并因此被吹離基材。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案力圖克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于熱噴槍的噴嘴，所述噴嘴包括至少一個(gè)燃燒室，所述燃燒室具有至少一個(gè)燃料入口、至少一個(gè)燃燒區(qū)和至少一個(gè)排氣口，所述至少一個(gè)燃料入口用于接收至少一種燃料，所述至少一種燃料的燃燒在所述至少一個(gè)燃燒區(qū)內(nèi)進(jìn)行以產(chǎn)生燃燒氣體的流，所述至少一個(gè)排氣口用于排出所述燃燒氣體的流；和發(fā)散裝置，其至少部分位于所述燃燒室內(nèi)，用于在所述燃燒氣體的流中產(chǎn)生發(fā)散， 由此產(chǎn)生多個(gè)流或環(huán)形流，所述多個(gè)流或環(huán)形流隨后收斂成單個(gè)流。通過(guò)在燃燒氣體的流中產(chǎn)生發(fā)散并隨后再次合并為單個(gè)流，提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，與相同的氧/燃料混合物和質(zhì)量流率條件下的現(xiàn)有技術(shù)裝置相比，本發(fā)明的噴嘴生成更穩(wěn)定的超音速射流，所述超音速射流達(dá)到更高的軸向速度(約2馬赫)并維持更久。本發(fā)明的裝置還減少拖尾激波(現(xiàn)有技術(shù)射流中所見(jiàn)的鉆石型激波)，由此減少粉末顆粒的能量/溫度損失。這導(dǎo)致所述流在發(fā)散裝置的尖端之后就發(fā)生單次膨脹，減少能量的損失。 結(jié)果，射流的穩(wěn)定性增加，噴嘴的筒部分不再需要，而是可以去除。噴嘴的總體長(zhǎng)度因此得以減小，從而允許噴涂先前不可觸及的表面，例如部件的內(nèi)表面。而且，因?yàn)榘l(fā)散是在燃燒氣體流中產(chǎn)生的，其或者利用燃燒氣體流之間的發(fā)散裝置產(chǎn)生兩個(gè)或更多線(xiàn)形氣體流，或者利用中心的發(fā)散裝置產(chǎn)生環(huán)形流，所以涂料可以在由發(fā)散裝置在流中產(chǎn)生的間隙或發(fā)散中引入。結(jié)果，涂料絕不會(huì)與燃料和氧混合物接觸，并且僅在燃燒完成時(shí)與燃燒的氣體接觸。結(jié)果，涂料氧化的風(fēng)險(xiǎn)降低。該氧化風(fēng)險(xiǎn)通過(guò)火焰的穩(wěn)定性得以進(jìn)一步降低，火焰的穩(wěn)定性增加來(lái)自周?chē)諝獾难跖c燃燒的氣體和涂料的流混合的可能性。允許去除筒的另一因素在于，在發(fā)散裝置的下游立即引入粉末導(dǎo)致涂料被引入相對(duì)慢地移動(dòng)但是熱的氣體流部分。結(jié)果，涂料顆粒經(jīng)歷的飛行時(shí)間，即從引入氣體流中到沉積在涂覆的產(chǎn)品上的時(shí)間增加，從而確保每個(gè)顆粒均被恰當(dāng)加熱。在一些現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴中，在將顆粒引入到快速流動(dòng)的氣體流中的情況下，顆粒幾乎沒(méi)有時(shí)間變得足夠受熱，并且在顆粒開(kāi)始與環(huán)境空氣混合之前使用筒來(lái)來(lái)維持氣體流中的熱，以確保顆粒充分受熱。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，發(fā)散裝置還包括至少一個(gè)涂料入口，用于將至少一種涂料引入所述燃燒氣體的所述流中。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，涂料入口包括在所述流中所述發(fā)散裝置的最下游點(diǎn)處所述發(fā)散裝置中的至少一個(gè)孔。通過(guò)在發(fā)散裝置的下游側(cè)引入涂料，提供了如下優(yōu)點(diǎn)涂料顆粒不穿過(guò)噴嘴，因此不與噴嘴的任何部分(例如筒)接觸。結(jié)果，被加熱的顆粒不損壞噴嘴，由此延長(zhǎng)了噴嘴的使用期限。而且，由于涂料顆粒被引入燃燒氣體的穩(wěn)定流的中部，所以顆粒不遭受太多的徑向偏轉(zhuǎn)，這意味著它們更可能保留在氣體流內(nèi)。這進(jìn)而意味著可以使用較小的涂料顆粒 (< IOym)來(lái)進(jìn)行涂覆。而且，將涂料引入穩(wěn)定且收斂性射流的中部減少了較大顆粒沿徑向運(yùn)動(dòng)并錯(cuò)過(guò)其目標(biāo)的浪費(fèi)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述排氣口包括在所述燃燒室和所述發(fā)散裝置之間延伸的基本環(huán)形的孔。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，所述排氣口包括在所述燃燒室和所述發(fā)散裝置之間延伸的多個(gè)基本線(xiàn)形的孔。在又一優(yōu)選實(shí)施方案中，所述發(fā)散裝置通過(guò)所述排氣口至少部分地延伸到所述燃燒室外部。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種熱噴槍?zhuān)ㄈ缟衔年U述的至少一個(gè)噴嘴；用于將燃料供應(yīng)到至少一個(gè)所述燃料入口的燃料供應(yīng)裝置；和用于將涂料供應(yīng)到所述涂料入口的涂料供應(yīng)裝置。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，噴槍是高速氧燃料噴槍。根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種在物體上施用涂料的方法，包括如下步驟將至少一種燃料引入熱噴槍的噴嘴的燃燒室中并使所述燃料燃燒以產(chǎn)生燃燒氣體，所述燃燒氣體在所述燃燒室內(nèi)形成朝向排氣口的氣體流；使所述流在至少一個(gè)發(fā)散裝置周?chē)l(fā)散，由此將多個(gè)流變成多個(gè)流或環(huán)形流，然后使所述流收斂成單個(gè)流；將至少一種涂料引入到所述流中并將所述材料噴涂到物體上。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在多個(gè)發(fā)散的流之間的空間中或所述環(huán)形流的中心將所述至少一種涂料引入所述流中。另一優(yōu)選實(shí)施方案中，所述燃料是氧和至少一種流體燃料。下面將參考附圖，僅以實(shí)施例的方式而沒(méi)有任何限制性意義地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的兩種噴嘴的透視圖；圖2是本發(fā)明的噴嘴的透視剖面視圖；圖3是圖2噴嘴的前端部分的透視剖面視圖；圖4是圖3噴嘴的前端部分的示意性圖示；圖5是本發(fā)明的噴槍的示意性圖示；圖6是本發(fā)明另一實(shí)施方案的噴嘴前端部分的示意性圖示；圖7是本發(fā)明又一實(shí)施方案的噴嘴前端部分的示意性圖示；圖8是顯示本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)例子的氣體速度流動(dòng)場(chǎng)之間比較的圖；圖9是顯示本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)例子的溫度流動(dòng)場(chǎng)之間比較的圖；圖10是顯示本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)例子之間顆粒速度比較的圖；圖11是顯示本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)例子之間顆粒溫度比較的圖；圖12是顯示2D比較本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)例子的顆粒路線(xiàn)的圖；圖13是顯示本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)例子之間表面氧化比較的圖；和圖14是比較本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)例子外部域的氧摩爾分?jǐn)?shù)輪廓圖。參考圖2至5，用于熱噴槍102的噴嘴100具有燃燒室104。入口 106將燃料從燃料供應(yīng)管108引入燃燒室內(nèi)。燃料在燃燒區(qū)110中燃燒，并且燃燒氣體的流通過(guò)排氣口 114 離開(kāi)燃燒室104。噴嘴100還包括發(fā)散裝置，其為氣塞(aer0Spike)116的形式，部分地位于燃燒室內(nèi)。氣塞116與彎曲的頂壁和底壁120和122的邊緣118以及具有邊緣126的側(cè)壁IM組合形成排氣口 114。應(yīng)注意，與圖2中示出的側(cè)壁IM相對(duì)的側(cè)壁在圖2或圖5中均未示出，但是在圖3中部分存在。排氣口 114之間的氣塞116的存在使燃燒氣體的流112發(fā)散(如1 處所示)，并且收斂(如130處所示)。噴嘴100在涂料進(jìn)料管134的末端處還具有為孔形式的涂料入口 132。入口 132 優(yōu)選位于氣塞116的最下游邊緣136處，并且在垂直于流112方向的短平表面上。現(xiàn)在將繼續(xù)參考圖2至5來(lái)描述熱噴槍102的操作。燃料通過(guò)燃料入口 106從燃料供應(yīng)管108泵入熱噴槍102的燃燒室104中。典型的燃料是氣態(tài)燃料如丙烷和氧的混合物。燃料以68升/分鐘的速率供應(yīng)，氧以220升/分鐘的速率供應(yīng)。該丙烷和氧與空氣 (流量為471升/分鐘)和載氣(例如流量為14. 5升/分鐘的氮或氬)混合。然而，該噴嘴也可以使用其它燃料，包括但不限于煤油、丙烷、丙烯和氫。在使用液體燃料如煤油的情況下，需要霧化器以確保有效的燃燒，但是這會(huì)增加噴嘴的長(zhǎng)度。在丙烷的情況下，燃料利用槍主體外部并且在噴嘴前端的火花來(lái)點(diǎn)火。最初，混合物流量設(shè)定為非常低，以便混合物在槍體外部點(diǎn)火，并且火焰在室內(nèi)向后移動(dòng)。通過(guò)以小的增量緩慢增加流量，使得湍流火焰在室內(nèi)穩(wěn)定。針對(duì)諸如煤油的液體燃料，需要來(lái)自室內(nèi)部的火花點(diǎn)火系統(tǒng)。燃燒在燃燒區(qū)110內(nèi)進(jìn)行，并且產(chǎn)生高壓(通常超過(guò)5巴)和高溫(通常為3300K) 的燃燒氣體的流。高壓燃燒氣體流112必須通過(guò)排氣口 114離開(kāi)燃燒室，并且在這樣做時(shí)， 所述流被氣塞116發(fā)散成一對(duì)流。氣塞116形成形成該氣塞的所述一對(duì)發(fā)散流的圓錐形狀 (具有至少2個(gè)拐點(diǎn))的虛擬鐘形物的一側(cè)，另一側(cè)由外側(cè)空氣形成。楔形氣塞116的上彎曲表面和下彎曲表面使兩個(gè)流收斂，如130處所示。在收斂點(diǎn)處，涂料如粉末狀碳化鎢鈷以50g/分鐘的速率被添加到收斂氣體流 112。在粉末注入點(diǎn)處，氣體溫度為約1500K，并且氣體的軸向速度為約30m/s。該溫度和速度在粉末顆粒沖擊被涂覆的表面之前分別快速增加到2500K和1700m/s。然而，與現(xiàn)有技術(shù)中所見(jiàn)的相比，顆粒在氣體流中的駐留時(shí)間足以允許平滑且更佳的顆粒加熱。線(xiàn)形排氣口 114是燃燒室中的細(xì)長(zhǎng)窄孔，并且源自所用的線(xiàn)形氣塞?？椎倪@種形狀具有產(chǎn)生細(xì)長(zhǎng)形涂料噴涂的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)果，涂料以類(lèi)似于使用寬漆刷的噴涂筆劃非常有效且均勻地施用到表面。然而，其他形狀的氣塞同樣可適用于該類(lèi)型的噴嘴。當(dāng)圖中所示噴嘴沿垂直于由箭頭112所示的氣體軸向流動(dòng)的橫截面切開(kāi)時(shí)，切開(kāi)的邊緣形成一系列矩形。 也可以使用環(huán)形氣塞引擎，其中相同的橫截面將產(chǎn)生一系列環(huán)形邊緣。在該情況下，排氣口將是圍繞位于中心的氣塞延伸的單個(gè)圓環(huán)形排氣口。而且，可以使用非圓環(huán)形氣塞，例如方形、橢圓形或矩形。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，上述實(shí)施方案僅以實(shí)施例的方式而無(wú)任何限制性意義地進(jìn)行描述，并且可有各種變更和修改，而不脫離由所附權(quán)利要求書(shū)限定的保護(hù)范圍。例如， 所用的涂料可以是除粉末外的形式，如被進(jìn)料到火焰中的絲和由絲熔化的涂料。而且，本發(fā)明的噴嘴可以用于需要?dú)怏w加速的其它熱噴涂技術(shù)，例如火焰、電弧、等離子體或者甚至是冷噴涂。例如，圖6示出適合用于絲火焰噴槍的噴嘴100。該實(shí)施例中，絲140通過(guò)加熱的陶瓷氣塞116進(jìn)料至130處的收斂氣體流112中，并在該處的霧化區(qū)142中霧化。所得噴霧144沖擊在待涂覆的表面(未示出)上。
在另一實(shí)施例中，圖7示出適合于用作等離子體槍的噴嘴100。電弧氣體以流112 的形式通過(guò)噴嘴，氣塞116形成一對(duì)鎢陰極144，并且頂壁和底壁120和122的表面146形成水冷卻的陽(yáng)極。粉末通過(guò)入口管148引入收斂氣體流中。本發(fā)明的噴嘴也可以用在冷噴涂中。在該情況下，氧-燃料燃燒氣體用典型的冷噴涂氣體如以較高流速使用的氦或氮載氣代替。參考圖8至14，下文闡述了與現(xiàn)有技術(shù)例子比較時(shí)圖2至5中示出的本發(fā)明實(shí)施方案的性能建模分析的實(shí)施例。本發(fā)明的噴嘴生成強(qiáng)力指向噴涂線(xiàn)的穩(wěn)定超音速射流。與使用收斂噴嘴(CDN)的現(xiàn)有技術(shù)例子相比，本發(fā)明的噴嘴達(dá)到更高的軸向速度(參見(jiàn)圖8)， 該速度比在現(xiàn)有技術(shù)中維持更久。這種速度上的增加是因更窄的射流散布造成的射流擴(kuò)展錐與環(huán)境空氣的混合延遲的結(jié)果。盡管結(jié)果清楚地證明本發(fā)明的噴嘴在與現(xiàn)有技術(shù)相同的操作條件下(例如相同的氧-燃料混合物質(zhì)量流速)生成了更強(qiáng)力且軸向受限的射流，但是不可能完全消除由截短的噴嘴體造成的拖尾激流。必須指出，較高的速度值不是在噴嘴前端底座上，而是在離其一定的距離處。短的低速度區(qū)域有利于粉末加熱。特別地，在溫度積累明顯的同時(shí)，顆粒的駐留時(shí)間增加。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴的氣體溫度之間的比較(圖9)清楚地證明了本發(fā)明生成更高溫度流動(dòng)場(chǎng)的能力。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴之間這樣大的溫度差異的原因在于如下事實(shí)在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)氣體在整個(gè)過(guò)程中被壓縮并隨后多次膨脹時(shí)靜態(tài)溫度下降。在現(xiàn)有技術(shù)中，氣體在通向斂散型噴嘴的出口中沿筒壓縮并加速，導(dǎo)致氣體溫度直接降低超過(guò) IOOOK0然后所述流在筒出口再次膨脹，導(dǎo)致溫度進(jìn)一步下降。與之相反，本發(fā)明的噴嘴設(shè)計(jì)使所述流僅在噴嘴尖端膨脹一次。頂部和底部噴射流在下游合并，通過(guò)對(duì)流和輻射傳送足夠的能量，用于將粉末加熱到期望的水平。而且，本發(fā)明的噴嘴防止粉末與火焰之間直接接觸，消除了粉末表面上不期望的反應(yīng)。由本發(fā)明的噴嘴生成的氣體溫度流場(chǎng)具有對(duì)于低表面反應(yīng)顆粒加熱而言理想的構(gòu)造。氣體流動(dòng)特性的改進(jìn)在顆粒加熱和加速方面得以反映。用于模擬的粉末材料是碳化鎢鈷(WC-12CO)本發(fā)明的噴嘴設(shè)計(jì)使得氣塞通過(guò)減少氣體動(dòng)力學(xué)損失并因此減少可傳遞能量的損失來(lái)提供一種堅(jiān)固的構(gòu)造，用于向粉末傳遞最大的動(dòng)能和熱能。所述模擬示于圖10和11中，速度和溫度這兩種關(guān)鍵參數(shù)均遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)中可能的那些參數(shù)。對(duì)于 20 μ m顆粒，表面溫度達(dá)到1200K的值，并且速度達(dá)到650m/s的值。在此更高的溫度下，材料開(kāi)始軟化，并且預(yù)計(jì)與更高的動(dòng)能相結(jié)合導(dǎo)致沉積速率和涂料品質(zhì)增加。當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)的工業(yè)中使用的典型粉末尺寸不低于10 μ m。原因在于粉末材料分散在氣體場(chǎng)中，因此彈回或絕不會(huì)到達(dá)基材。在圖11中示出顆粒在徑向上的路線(xiàn)。對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造來(lái)說(shuō)，小顆粒(直徑5μπι) 絕不會(huì)到達(dá)流動(dòng)中心線(xiàn)。這意味著它們不能得益于高的速度-溫度流動(dòng)區(qū)域，而是沿循自由射流邊界上的路徑。當(dāng)與環(huán)境空氣混合的湍流開(kāi)始生長(zhǎng)時(shí)，所述流朝所有方向擴(kuò)散。輕質(zhì)顆粒追逐流動(dòng)方向，因此被吹離基材。然而，本發(fā)明的噴嘴設(shè)計(jì)為使該噴嘴甚至更適合于噴涂小顆粒。氣塞噴嘴設(shè)計(jì)允許顆粒分散受限的軸向粉末注射，如圖12中所示。所得顆粒在徑向方向上的速度向量與現(xiàn)有技術(shù)相比相當(dāng)?shù)匦?，因此可以精確控制基材上的噴涂位置。噴涂顆粒的容許高熱曲線(xiàn)在粉末的表面上產(chǎn)生氧化，其已經(jīng)利用顯微成像技術(shù)在噴涂的金屬涂料中發(fā)現(xiàn)。金屬氧化物是脆性的，并且與周?chē)饘傧啾染哂胁煌臒崤蛎浵禂?shù)。因此，涂料中的氧化物對(duì)涂料的機(jī)械性質(zhì)有負(fù)面影響，其損害經(jīng)涂覆產(chǎn)品的性能。這引發(fā)熱噴涂期間減少氧化物生成的重要性，以獲得更高品質(zhì)的涂料。顆粒表面上的氧化將在可在周?chē)鷼怏w流動(dòng)中獲得足夠氧的時(shí)候發(fā)生。基于Mott-Cabrera理論，氧化受通過(guò)氧化物膜的離子運(yùn)送控制，因此氧化物層的生長(zhǎng)可以通過(guò)減少?lài)@顆粒的氧的分?jǐn)?shù)來(lái)限制。當(dāng)與環(huán)境空氣的混合發(fā)生時(shí)，射流中的氧摩爾分?jǐn)?shù)增加。圖14中的氧曲線(xiàn)圖顯示，由本發(fā)明的噴嘴生成的超音速氣體射流可以比過(guò)量氧滲透到射流擴(kuò)展錐中的現(xiàn)有技術(shù)保護(hù)得更多。結(jié)果，在本發(fā)明中，可用的氧量非常少，并且預(yù)計(jì)氧化較少。氧化物膜厚度是現(xiàn)有技術(shù)中形成的厚度的五分之一。
權(quán)利要求
1.一種用于熱噴槍的噴嘴，所述噴嘴包括至少一個(gè)燃燒室，所述燃燒室具有至少一個(gè)燃料入口、至少一個(gè)燃燒區(qū)和至少一個(gè)排氣口，所述至少一個(gè)燃料入口用于接收至少一種燃料，所述至少一種燃料的燃燒在所述至少一個(gè)燃燒區(qū)內(nèi)進(jìn)行以產(chǎn)生燃燒氣體的流，所述至少一個(gè)排氣口用于排出所述燃燒氣體的流；和發(fā)散裝置，其至少部分位于所述燃燒室內(nèi)，用于在所述燃燒氣體的流中產(chǎn)生發(fā)散，由此產(chǎn)生多個(gè)流或環(huán)形流，所述多個(gè)流或環(huán)形流隨后收斂成單個(gè)流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的噴嘴，其中所述發(fā)散裝置還包括至少一個(gè)涂料入口，用于將至少一種涂料引入到所述燃燒氣體的所述流中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的噴嘴，其中所述發(fā)散裝置中的所述涂料入口包括在所述流中所述發(fā)散裝置的最下游點(diǎn)處的至少一個(gè)孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的噴嘴，其中所述排氣口包括在所述燃燒室和所述發(fā)散裝置之間延伸的基本環(huán)形的孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的噴嘴，其中所述排氣口包括在所述燃燒室和所述發(fā)散裝置之間延伸的多個(gè)基本線(xiàn)形的孔。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的噴嘴，其中所述發(fā)散裝置通過(guò)所述排氣口至少部分地延伸到所述燃燒室外部。
7.一種用于熱噴槍的噴嘴，其基本上如前文參考附圖的圖2至14所描述的。
8.一種熱噴槍?zhuān)ǜ鶕?jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的至少一個(gè)噴嘴；用于將燃料供應(yīng)到至少一個(gè)所述燃料入口的燃料供應(yīng)裝置；和用于將涂料供應(yīng)到所述涂料入口的涂料供應(yīng)裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的噴槍?zhuān)渲兴鰢姌屖歉咚傺跞剂蠂姌尅?br> 10.一種熱噴槍?zhuān)浠旧先缜拔膮⒖几綀D的圖2至14所描述的。
11.一種在物體上施用涂料的方法，包括如下步驟將至少一種燃料引入熱噴槍的噴嘴的燃燒室中并使所述燃料燃燒以產(chǎn)生燃燒氣體，所述燃燒氣體在所述燃燒室內(nèi)形成朝向排氣口的氣體流；使所述流在至少一個(gè)發(fā)散裝置周?chē)l(fā)散，由此將多個(gè)流變成多個(gè)流或環(huán)形流，然后使所述多個(gè)流或環(huán)形流收斂成單個(gè)流；將至少一種涂料引入到所述流中并將所述涂料噴涂到物體上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中在多個(gè)發(fā)散的流之間的空間中或所述環(huán)形流的中心處將所述至少一種涂料引入所述流中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11的方法，其中所述燃料為氧和至少一種流體燃料。
14.一種在物體上施用涂料的方法，其基本上如前文參考附圖的圖2至14所描述的。
15.一種用于噴槍的噴嘴，所述噴嘴包括至少一個(gè)室，所述至少一個(gè)室具有用于接收至少一種載氣的流的至少一個(gè)入口和用于排出所述氣體的流的至少一個(gè)排氣口 ；和發(fā)散裝置，其至少部分地位于所述室內(nèi)，用于在所述氣體的流中產(chǎn)生發(fā)散，由此產(chǎn)生多個(gè)流或環(huán)形流，所述多個(gè)流或環(huán)形流隨后收斂成單個(gè)流。
16. 一種用于噴槍的噴嘴，所述噴嘴包括至少一個(gè)室，所述至少一個(gè)室具有用于接收至少一種載氣的至少一個(gè)入口和用于排出所述氣體的至少一個(gè)排氣口，其中所述排氣口還包括至少一個(gè)氣塞。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于熱噴槍的噴嘴和熱噴涂的方法。所述噴嘴具有燃燒室，燃料在所述燃燒室內(nèi)燃燒以產(chǎn)生燃燒氣體的流。被加熱氣體的流通過(guò)位于氣塞兩側(cè)的一對(duì)線(xiàn)形排氣口離開(kāi)。所述流在噴嘴外部收斂并且粉末狀涂料在所述氣塞的下游立即被引入到收斂流中。所述涂料被加熱和加速，然后沖擊待涂覆的基材。
文檔編號(hào)B05B7/20GK102428203SQ201080018554
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者布賴(lài)恩·奧爾科克, 斯皮羅斯·坎尼斯, 顧賽 申請(qǐng)人:領(lǐng)先涂層有限公司