述的以及在附圖中所示出的，本發(fā)明的實(shí)施例可修改熱噴涂槍系統(tǒng)5，例如，通過改變發(fā)出的等離子體羽流或放電的形狀。
[0025]在熱噴涂槍系統(tǒng)5的操作期間，電弧可在電極主體40和熱噴涂槍主體20內(nèi)構(gòu)成，其中電極主體40充當(dāng)陰極電極并且熱噴涂槍主體20充當(dāng)陽極。等離子體氣體通過等離子體氣體端口 42被供給，并且使弧延伸至出口環(huán)帶14，其中噴射器端口 116可在原料材料通過出口環(huán)帶14離開熱噴涂槍主體20和熱噴涂槍噴嘴12時(shí)，將所述原料材料供應(yīng)至等離子體射流或放電45中。噴射器端口 116可允許原料徑向供應(yīng)至放電45中。例如，原料可為夾帶在運(yùn)載氣體和/或懸浮液中的粉末。然而，在本說明書所描述的實(shí)施例中使用的原料可為在等離子體噴涂中使用的任何原料材料。隨后使放電45(包括原料)朝向樣品110推進(jìn)，從而對(duì)它進(jìn)行涂布。相隔距離SD設(shè)計(jì)用于優(yōu)化特定樣品110或原料材料的噴涂情況。
[0026]熱噴涂槍的功率由它的等離子體“弧”的長度(弧長)來部分驅(qū)動(dòng)。所述弧長為熱噴涂槍噴嘴12的總長度的分量。轉(zhuǎn)向圖2，示出無修改的熱噴涂槍噴嘴12(噴嘴)的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖以及電極主體40的一部分。本發(fā)明的實(shí)施例可用于修改本說明書中參照?qǐng)D2至圖5所描述的熱噴涂槍噴嘴。噴嘴12包括它的弧部分15的內(nèi)徑(IDa)以及它的擴(kuò)散部分17的內(nèi)徑(IDd)。在一個(gè)實(shí)施例中，噴嘴12可具有在大約0.50厘米與1.0厘米之間的IDa以及在大約1.20厘米與大約1.70厘米之間的IDcL弧部分的內(nèi)徑(IDa)和擴(kuò)散部分的內(nèi)徑(IDd)將影響等離子體氣體離開出口環(huán)帶14的出口速度并且將影響沖擊在樣品110上的噴涂材料的速度。在一個(gè)實(shí)施例中，為進(jìn)行更高速度的操作，IDa可在大約0.6厘米與0.75厘米之間。
[0027]熱噴涂槍主體20可包括至少部分包圍噴嘴12的冷卻劑套筒124，來自端口 24或端口 44的冷卻劑可通過所述冷卻劑套筒124輸送。當(dāng)熱噴涂槍系統(tǒng)5操作時(shí)，隨著等離子體氣體原料通過來自電極主體40的電力轉(zhuǎn)變成等離子體放電，噴嘴12可增加溫度。為防止與放電過熱關(guān)聯(lián)的材料失效，冷卻劑套筒124可包圍噴嘴12的外部。冷卻劑套筒124可為設(shè)計(jì)用于將冷卻劑從一個(gè)端口(例如，端口 24或端口 44)遞送至另一端口的通道。進(jìn)入冷卻劑套筒124的冷卻劑可從噴嘴12的外部吸收熱量，并且在通過另一端口離開噴嘴12前溫度提高。
[0028]如圖2所示，示出熱噴涂槍裝置10的熱噴涂槍噴嘴12的展開圖。熱噴涂槍噴嘴12可具有總長度(Ln)，所述總長度(Ln)包括弧長(La)和擴(kuò)散長度(Ld)。可在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的一些熱噴涂槍可具有輕微的擴(kuò)散以及因此為O的伴隨的擴(kuò)散長度(Ld)?；￠L(La)為總長度(Ln)(等離子體弧的跨該總長度形成)的一部分并且在電極(在電極主體40內(nèi))與弧根附件13之間延伸。如參考圖1所描述的，等離子體氣體由于電極(在電極主體40)與弧根附件13之間的電位差(或弧電壓)而被加熱。等離子體氣體隨后在從熱噴射槍裝置10釋放并且沖擊樣品110(圖1)前，跨擴(kuò)散長度(Ld)而膨脹和/或冷卻。選擇擴(kuò)散長度(Ld)以便防止弧根延伸超過出口環(huán)帶14。來自熱噴涂槍裝置10的放電是部分取決于如弧電壓、弧長(La)的量以及噴嘴12的總體形狀的。這樣，為了放電制備不同類型的涂層，可能需要不同的噴嘴12。然而，以常規(guī)設(shè)置來修改熱噴涂槍噴嘴12可能需要拆卸熱噴涂槍主體20 (圖1)。
[0029]轉(zhuǎn)向圖3，示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的噴嘴插入物。為修改涂層和/或從熱噴涂槍放電的羽流形狀，具有對(duì)應(yīng)于噴嘴12 (以虛線示出)的幾何形狀的噴嘴插入物212可插入其中，以便在噴嘴12與噴嘴插入物212之間形成周向接觸。與常規(guī)系統(tǒng)對(duì)比，噴嘴插入物212可通過從出口環(huán)帶14(圖1、2)的前(放電)端經(jīng)過而安裝在熱噴涂槍(例如，熱噴涂槍裝置10)內(nèi)或從熱噴涂槍(例如，熱噴涂槍裝置10)移除。結(jié)果，噴嘴插入物212可被移除和插入，而不用拆卸或另外開啟熱噴涂槍系統(tǒng)5(圖1)的熱噴涂槍主體20 (圖1)。在通過圖3中實(shí)例所示出的實(shí)施例中，借助在它的前(放電)端具有與它的后端的外直徑(由線ODa表示)相比更大的外直徑(由線ODf表示)，噴嘴插入物212可為從噴嘴12可移除的。
[0030]噴嘴插入物212可包括具有出口區(qū)域214和外表面216的主體。外表面216可具有類似于噴嘴12的輪廓，以便接合和周向地接觸噴嘴12的內(nèi)面。在一些實(shí)施例中，噴嘴插入物212可直接接合噴嘴12的內(nèi)面，而在其他實(shí)施例中，附加結(jié)構(gòu)可插入在噴嘴插入物212與噴嘴12之間。在任何情況下，噴嘴12與噴嘴插入物212之間的接觸可允許熱量從噴嘴插入物212轉(zhuǎn)移至噴嘴12。噴嘴插入物212與噴嘴12之間的熱接觸允許單個(gè)冷卻介質(zhì)(例如，冷卻劑套筒124中的冷卻劑，圖1，圖2)從噴嘴12吸收熱量。進(jìn)而，噴嘴12可從噴嘴插入物212吸收熱量。為增加從噴嘴插入物212至噴嘴12的熱轉(zhuǎn)移，噴嘴插入物212和/或噴嘴12可由相同材料或類似材料(S卩，共同材料)構(gòu)成，如銅、鎢、銀等。從噴嘴插入物212移除累積熱量允許噴嘴插入物212和噴嘴12對(duì)抗材料缺陷，如無意的粘結(jié)、熱收縮以及其他類型的熱相關(guān)損失。
[0031]為通過噴嘴插入物212傳送熱噴涂槍主體20 (圖1)的放電，軸向通道218可延伸穿過噴嘴插入物212。軸向通道218可從噴嘴插入物212的前(放電)端延展至它的后端。等離子體噴涂槍裝置10(圖1、2)的等離子噴涂槍主體20(圖1)的放電可進(jìn)入噴嘴12，通過軸向通道218行進(jìn)，并且通過出口區(qū)域214和出口環(huán)帶14(圖2)離開。軸向通道218可成形以便改變穿過其中的放電的一種或多種性能。例如，軸向通道218的尺寸可形成來自熱噴涂槍主體20(圖1)的放電的特定速度、溫度或羽流形狀。通過軸向通道218的放電可不同于來自不具有噴嘴插入物212包括在其中的噴嘴12的放電。從而，噴嘴插入物212的存在或缺乏可自定義熱噴涂槍裝置和/系統(tǒng)的放電。
[0032]如果需要，噴嘴插入物212的后端可用電絕緣材料220涂布或鍍覆。如本說明書別處討論的，熱噴涂槍裝置10(圖1、2)的放電由在電極主體40(圖1、2)與熱噴涂槍主體20(圖1)之間產(chǎn)生的電弧形成。為防止電弧到達(dá)噴嘴插入物212而不是熱噴涂槍主體20(圖1)，電絕緣材料220可減少電弧到達(dá)噴嘴插入物212的各種部件的機(jī)會(huì)。從而，電絕緣材料220可減少與電極主體40 (圖1)的電弧不到達(dá)熱噴涂槍主體20 (圖1)關(guān)聯(lián)的故障。在一些實(shí)施例中，噴嘴插入物212的整體或它的一部分可由電絕緣材料構(gòu)成，以便有效地防止電弧到達(dá)噴嘴插入物212。通常用于電絕緣的任何材料或材料組可用于電絕緣材料220，并且可包括例如電介質(zhì)(如二氧化硅(Si02)、氮化硅(Si3N4))等。
[0033]噴嘴12與噴嘴插入物212之間的周向接觸可通過附加部件或機(jī)構(gòu)來幫助。例如，噴嘴插入物212可裝備有設(shè)計(jì)用于將噴嘴插入物212與噴嘴12連接的一個(gè)或多個(gè)緊固件222(以虛線示出)。在實(shí)施例中，緊固件222可為螺紋的形式，所述螺紋設(shè)計(jì)用于與位于外表面216上的對(duì)應(yīng)脊(未示出)聯(lián)鎖。緊固件222可通過它們?cè)趪娮觳迦胛?12與噴嘴12之間的布置來阻礙噴嘴插入物212沿軸向通道218的方向運(yùn)動(dòng)。緊固件222可接觸噴嘴12以便在連接至那里時(shí)，使噴嘴插入物212固持在適當(dāng)位置。緊固件222還可被構(gòu)造成(例如)通過擰入到噴嘴12中或從噴嘴12擰出來接合或脫離噴嘴12，從而允許根據(jù)需要添加或移除噴嘴212。除圖3中通過實(shí)例所示出的緊固件222的螺紋之外，其他現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的機(jī)械連接形式可將噴嘴插入物212固定至噴嘴12。例如，緊固件222可包括插閂、鎖、粘性表面和其他類似裝置。
[0034]為在噴嘴插入物212與噴嘴12之間提供附加熱接觸，密封元件224可附加或連接至噴嘴插入物212的外表面216?？蔀榉ㄌm、密封墊圈或現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的其他密封部件形式的密封元件224通過充當(dāng)連續(xù)阻塞表面來阻止放電繞過噴嘴插入物2