12。密封元件224的材料成分可包括熱傳導(dǎo)金屬(如鎳、銅、銀和/或銦)。通過連接至噴嘴插入物212的外表面216，密封元件224可防止任何放電在噴嘴12與噴嘴插入物212之間流動(dòng)，以便改變或削弱軸向通道218的效果。此外，密封元件224可由熱傳導(dǎo)材料構(gòu)成，從而允許累積熱量從噴嘴插入物212轉(zhuǎn)移至噴嘴12，這進(jìn)而由冷卻劑套筒212中的冷卻介質(zhì)來冷卻。
[0035]在實(shí)施例中，來自熱噴涂槍裝置10(圖1、2)的放電性能可通過使用由幾個(gè)噴嘴插入物212組成的“噴嘴組”來調(diào)整。“噴嘴組”中的每個(gè)軸向通道218可具有被構(gòu)造成調(diào)整放電的速度、溫度和羽流形狀的大小和形狀的具體對應(yīng)組合。例如，每個(gè)噴嘴插入物212的放電端的內(nèi)徑可變化以便形成擴(kuò)散軸向通道218。此外，噴嘴插入物212的內(nèi)部可被修改，如在本說明書中別處相對于圖5所示，以便形成軸向通道218的復(fù)雜或復(fù)合的幾何形狀。從而，幾個(gè)噴嘴插入物212(各自被構(gòu)造成傳送不同的等離子體放電)可放置在噴嘴12內(nèi)。熱噴涂槍系統(tǒng)5(圖1)的使用者可根據(jù)需要安裝或移除組中的每個(gè)噴嘴插件212，而不拆卸熱噴涂槍主體20(圖1)。噴嘴插入物212 (或幾個(gè)噴嘴插入物212，假如是組的一部分)可由熱噴涂槍裝置10 (圖1、2)放電制備特定類型的涂層。例如，一個(gè)噴嘴插入物212可放電制備粘結(jié)涂層、熱障涂層(TBC)、可磨損涂層、環(huán)境屏障涂層(EBC)或放電制備本說明書所述涂層的任何單獨(dú)層。例如，環(huán)境屏障涂層(EBC)(其實(shí)例在美國專利8，273，470中詳細(xì)描述)由幾個(gè)單獨(dú)應(yīng)用的層組成。在本發(fā)明的實(shí)施例中，熱噴涂槍裝置10(圖1、2)可放電制備EBC的幾個(gè)層中的一個(gè)，而剩余層中的一些或全部可通過與熱噴涂槍裝置10(圖1、2)一起使用其他噴嘴插入物212來放電制備。
[0036]在實(shí)施例中，噴嘴插入物212的軸向通道218可用襯套材料226來涂布。在不同環(huán)境因素如增加的熱量下，可提供襯套材料226來增大噴嘴插入物212 (包括軸向通道218)的熱阻。襯套材料226可能至少部分由(例如)氮化硅(Si3N4)、耐熔金屬(如鎢(W))、陶瓷材料或具有與噴嘴插入物212的材料成分相比更高熔點(diǎn)的其他材料構(gòu)成。在具體實(shí)例中，由銅構(gòu)成的噴嘴插入物212可襯有具有與銅相比更高熔點(diǎn)的任何材料。
[0037]如圖4所示，熱噴涂槍裝置10可以以位于噴嘴12內(nèi)的噴嘴插入物212的實(shí)施例為特征。噴嘴插入物212可導(dǎo)致熱噴涂槍裝置10形成不同于只從噴嘴12傳送的等離子體放電。噴嘴插入物212可通過出口環(huán)帶14插入至噴涂槍噴嘴12中，以便在噴嘴12的內(nèi)面與噴嘴插入物212的外表面216之間提供周向接觸。噴嘴插入物212可具有在噴嘴12內(nèi)從前(放電)端延伸至后端的軸向通道218。軸向通道218可允許等離子體噴涂槍主體20(圖1)內(nèi)的放電經(jīng)過噴嘴插入物212并且離開噴涂槍裝置10。軸向通道218可在噴嘴插入物212的每個(gè)實(shí)施例中自定義，以便調(diào)整來自熱噴涂槍裝置10的等離子體放電的速度、溫度和羽流形狀。
[0038]噴嘴插入物212可從噴嘴12移除，而不用拆卸熱噴涂槍主體20 (圖1)。噴嘴插入物212可以是從熱噴涂槍裝置10的前(放電)端可移除的，例如通過具有與噴嘴12的內(nèi)面結(jié)合的外表面216。在實(shí)施例中，噴嘴插入物212的前端可具有與噴嘴插入物212的后端相比更大的截面積，從而使得噴嘴插入物212能夠穿過噴嘴12軸向移動(dòng)一直到弧根附件13。噴嘴插入物212由此可被移除而不用拆卸熱噴涂槍主體20 (圖1)以及采用其他昂貴或花費(fèi)時(shí)間的步驟，如使水管與端口 24、44(圖1、2、4)和冷卻劑套筒124(圖1、2、4)斷開連接。
[0039]如本說明書別處所描述的，冷卻劑套筒124可將冷卻介質(zhì)(例如，水)遞送至噴嘴12的外部。當(dāng)?shù)入x子體放電行進(jìn)穿過噴嘴12時(shí)，它的材料成分在溫度上迅速增加。具有與噴嘴12的熱表面相比更低溫度的冷卻介質(zhì)可經(jīng)過冷卻劑套筒124以便從噴嘴12吸收熱量。在一些實(shí)施例中，盡管冷卻劑套筒124可能不在噴嘴插入物212的旁邊行進(jìn)，噴嘴12在冷卻時(shí)可從噴嘴插入物212吸收熱量，從而允許噴嘴插入物212的熱量散發(fā)至噴嘴12中，并且隨后散發(fā)至冷卻劑套筒124中。熱噴涂槍裝置10的噴嘴插入物212還可包括插入在噴嘴插入物212與噴嘴12之間的密封元件224。如本說明書別處所描述的，密封元件224可防止放電通過經(jīng)過噴嘴12與噴嘴插入物212之間而離開熱噴涂槍主體20(圖1)。
[0040]當(dāng)熱噴涂槍裝置10操作時(shí)，電極主體40的電弧可進(jìn)入噴嘴插入物212內(nèi)的電傳導(dǎo)材料。如本領(lǐng)域中已知，電弧可在兩種材料之間的接觸面積較小的情況下從一種金屬結(jié)構(gòu)越到另一種金屬結(jié)構(gòu)。這甚至可導(dǎo)致兩種材料在稱為“微型焊接”的過程中彼此焊接或粘結(jié)。為減少噴嘴插入物212微型焊接至噴嘴12表面的風(fēng)險(xiǎn)，噴嘴插入物212和/或噴嘴12的區(qū)域可用電傳導(dǎo)材料來鍍覆或涂布，所述電傳導(dǎo)材料以與噴嘴插入物212的材料成分相比更高的熔點(diǎn)為特征。在一些實(shí)施例中，噴嘴插入物212可用外部襯套236來涂布，所述外部襯套236由例如耐熔金屬(如鉭或鑰)或具有與噴嘴插入物212的材料成分相比更高融化溫度的其他材料構(gòu)成。以這種方式用外部襯套236涂布或鍍覆噴嘴插入物212可抑制微型焊接，所述微型焊接否則可能由噴嘴插入物212與噴嘴12之間的電遷移(電子轉(zhuǎn)移)導(dǎo)致。
[0041]轉(zhuǎn)向圖5，為清楚起見，示出噴嘴12和噴嘴插入物212的另一視圖。如圖5演示的，噴嘴12的前(放電端)可具有與后(主體)端相比更大的截面積，從而允許噴嘴插入物212從噴嘴12的前端移除。噴嘴插入物212的每個(gè)端之間的尺寸差異還形成與噴嘴12表面的錐形接觸區(qū)域，以便增加來自噴嘴插入物212的熱轉(zhuǎn)移。
[0042]類似于噴嘴插入物212，一個(gè)或多個(gè)緊固件222可連接至噴嘴12以便防止噴嘴插入物212脫離噴嘴12。在實(shí)施例中，每個(gè)緊固件222可為安裝在熱噴涂槍主體20 (圖1)內(nèi)的螺紋螺釘?shù)男问?，其中每個(gè)緊固件222的螺釘頭阻止噴嘴插入物212沿噴嘴12的方向移動(dòng)。噴嘴插入物212可插入至熱噴涂槍裝置10的出口環(huán)帶14(圖2)中，并且通過應(yīng)用緊固件222來固持在適當(dāng)位置。為移除噴嘴插入物212，可移除每個(gè)緊固件222 (例如，通過擰出)，從而允許噴嘴插入物212經(jīng)過出口環(huán)帶14(圖2)。
[0043]盡管在本說明書中示出和描述為噴嘴插入物和熱噴涂槍裝置，但應(yīng)理解，本發(fā)明進(jìn)一步提供各種替代實(shí)施例。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供具有本說明書相對于噴嘴插入物212和熱噴涂槍裝置10所描述的特征的熱噴涂槍系統(tǒng)(例如，熱噴涂槍系統(tǒng)5 (圖1))。根據(jù)本發(fā)明的熱噴涂槍系統(tǒng)的實(shí)施例可包括(參考圖1):熱噴涂槍主體20內(nèi)的電極主體40 ；以及噴嘴12，所述噴嘴12允許放電45從熱噴涂槍主體20轉(zhuǎn)到熱噴涂槍系統(tǒng)5的外部?？梢瞥龂娮觳迦胛?如圖2至圖5的噴嘴插入物212)可位于噴嘴12內(nèi)。噴嘴插入物212(圖2至圖5)可調(diào)整離開熱噴涂槍裝置10的放電45的一種或多種性能以及通過維持與噴嘴12的周向接觸將熱量轉(zhuǎn)移至噴嘴12。結(jié)果，冷卻劑套筒124的設(shè)計(jì)不需要修改來容納噴嘴插入物212。類似于本說明書別處討論的其他實(shí)施例，熱噴涂槍系統(tǒng)5可允許噴嘴插入物212插入出口環(huán)帶14或直接從出口環(huán)帶14移除，而不用拆卸熱噴涂槍主體20。
[0044]轉(zhuǎn)向圖6至圖7，示出說明本發(fā)明的性能相關(guān)方面的兩個(gè)表格300、302。特別地，圖6至圖7的每個(gè)表格示出標(biāo)準(zhǔn)噴嘴與設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的噴嘴插入物的噴嘴之間的熱噴涂槍的功率輸出。表格300示出針對具有非擴(kuò)散(擴(kuò)散直徑IDd小于或基本等于弧直徑IDa)噴嘴的熱噴涂槍的這個(gè)比較。表格302示出針對具有擴(kuò)散(擴(kuò)散直徑IDd大于弧直徑IDa)噴嘴的相同比較。在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中，熱噴涂槍設(shè)置有不同數(shù)量的等離子體氣體流(以標(biāo)準(zhǔn)立方英尺每小時(shí)(SPCH)示出)。如所示，無論是否設(shè)置有噴嘴插入物，每個(gè)熱噴涂槍都可輸出相同數(shù)量的功率。如測試數(shù)據(jù)所建議，熱噴涂槍的類似功率輸出水平(具有或不具有噴