高能內孔等離子噴塗槍的製作方法

2023-12-06 14:35:51

專利名稱：高能內孔等離子噴塗槍的製作方法
技術領域：
本實用新型所屬技術領域為熱噴塗裝置。
本實用新型的引文為1.瑞士 Plasma－Technic AGRigackerstrasse 21CH－S610 WohlenTelex 57246 Plate ch2.美國 Metco a division of Perkin－Elmer 7MT Plasma gun。
熱等離子噴塗技術是五十年代末期發展起來的一種新型技術，同時出現了結構可靠的等離子噴塗槍，從而使這一技術在工業中得到推廣和應用。近年來隨著等離子噴塗技術的發展，對塗層質量及噴塗效率提出更高的要求，人們開始對高能等離子噴塗技術進行研究，出現了高焓高速大功率等離子噴塗槍。例美國Metco公司相繼研究出7MB，9MB，10MB，11MB噴槍，它們雖然對提高塗層質量及噴塗效率有明顯的效果，但這些噴塗槍，軸向尺寸大，均為外圓噴槍。到目前為止國內外尚未見到與上述外圓噴槍相比美的高能大功率的內孔噴槍。目前國內外的內孔噴槍最大功率僅有40千瓦，對噴塗難熔陶瓷粉末其塗層質量及噴塗效率均滿足不了要求，尤其對陶瓷厚塗層噴塗更有困難，而且當前40千瓦大內孔噴槍的體積較大，只能噴塗內徑為φ150mm以上的工件。
本實用新型發明創造的目的是為了解決現有等離子噴塗槍的不足，從而更好的滿足工業上對噴塗槍的要求，而發明創造一種體積小，大功率，高電壓，小電流能噴塗內徑105毫米工件的高能內孔等離子噴塗槍。
本發明創造的基本點是，高能內孔等離子噴塗槍，其冷卻水系統採用強化換熱冷卻水結構，由節流小孔與均流室，環形通道交錯按排，陽極噴嘴的鉤形陽極冷卻水環形通道(14)和鈰鎢陰極頭前、後設有環形均流室(12)，(33)和環形均流室(25)，(31)(見


圖1)。這樣可使冷卻水在均流室內得到均勻和穩定，使冷卻均勻。環形均流室(12)底一周和環形均流室(33)一周有均布節流小孔(13)和(8)與陽極噴嘴的鉤形陽極冷卻水環形通道(14)連通。環形均流室(25)的一周設有均勻分布節流小孔(26)與陰極導水管(27)連通環型均流室(31)的一周設有均勻分布節流小孔(30)與狹縫(29)連通(見
圖1)。其節流小孔(13)總截面積及沿著陽極噴嘴(5)和鈰鎢陰極頭(4)周圍均勻分布的由陽極通往陰極的冷卻水通道小孔截面積均小於冷卻水進水管(9)的截面積，這樣冷卻水通過節流小孔流速加快，湍流度高，因此更好達到強化對流換熱的目的。其他冷卻水通道截面均不小於冷卻水進水管(9)截面，而保證水路流暢，避免不必要的壓力損失。氣路通道，由進氣管(11)和均氣室(15)，氣體分配環(16)組成。氣體分配環(16)一周有4－6個切向槽(17)(見圖3)。氣體分配環(16)與陽極噴嘴壓縮角圓滑過渡。上槍體(1)，下槍體(2)採用螺栓(19)連接。中間絕緣體(3)採用聚四氟乙稀製成，而代替了價格昂貴的聚稀亞胺。中間絕緣體(3)其內部靠高溫孤區採用葉臘石作氣體分配環(16)，其外部用上、下槍體止口保護。
附圖
圖1.高能內孔等離子噴塗槍結構示意圖。
圖2.高能內孔等離子噴塗槍C－C斷面示意圖。
圖3.氣體分配環示意圖。
以下結合附圖詳細說明本實用新型的結構。
高能內孔等離子噴塗槍，它由槍把手和槍體兩大部分組成。其槍體包括上槍體(1)，下槍體(2)，由四氟乙稀製成的中間絕緣體(3)，鈰鎢陰極頭(4)，陽極噴嘴(5)，水路冷卻通道，氣路通道，送粉管(6)，陽極冷卻水分配器(7)，氣體分配環(16)組成。冷卻水進水管(9)，冷卻水出水管(10)和進氣管(11)，送粉管(6)的進口端都包藏在槍的把手裡。
冷卻水系統採用節流小孔與均流室，環形通道交錯按排，是強化換熱冷卻水結構。冷卻水通道入口的環形均流室(12)下底一周，有數個斜向節流小孔(13)與環抱著陽極噴嘴的鉤形陽極冷卻水環形通道(14)連通，接著與沿著陽極噴嘴(5)和鈰鎢陰極頭(4)周圍均勻分布通往陰極節流小孔(8)，環形均流室(33)，均勻分布節流小孔(20)，環形通道(21)，均勻分布節流小孔(22)，環形通道(23)，均勻分布節流小孔(24)，環形均流室(25)，均勻分布節流小孔(26)與陰極導水管(27)連通，並通過鈰鎢陰極頭(4)與陰極冷卻水分配蓋(28)所構成的環形狹縫(29)和在狹縫周圍徑向均勻分布的節流小孔(30)，環形均流室(31)與冷卻水出水管(10)連接。
氣路通道由進氣管(11)，均氣室(15)和一周有4－6個切向槽(17)的氣體分配環(16)及狹縫(32)機構組成。均氣室(15)壁面圓滑過渡。
該高能內孔等離子噴塗槍採用內送粉系統，其送粉管(6)對稱設置在陽極噴嘴(5)兩側。上槍體(1)，下槍體(2)採用螺栓(19)連接。中間絕緣體(3)採用聚四氟乙稀製成。絕緣體(3)靠高溫孤區採用葉臘石作氣體分配環(16)，其外部上、下槍體止口保護。
當高能內孔等離子噴塗槍運行噴塗時，冷卻水系統，氣路系統和送粉系統同時進行。冷卻水由進水管(9)流入噴槍，充滿環形均流室(12)，然後通過環形均流室(12)底均勻分布節流小孔(13)高速射入環抱著陽極噴嘴的鉤形陽極冷卻水環形通道(14)後，噴射到陽極噴嘴(5)前端孤點區，再沿鉤形陽極冷卻水環形通道(14)緊貼陽極噴嘴(5)的柱表面流過，強迫對流換熱，其後馬上又進入陽極噴嘴和鈰鎢陰極頭周圍均勻分布的由陽極通往陰極的冷卻水通道節流小孔(8)，環形均流室(33)，均布節流小孔(20)，環形通道(21)，均布節流小孔(22)，環形通道(23)，均布節流小孔(24)流入環形均流室(25)，這樣對陽極噴嘴(5)，鈰鎢陰極頭(4)軸向進行均勻冷卻，無死水區，並把部分熱量散於上、下槍體中，水溫只稍有升高，然後冷卻水通過節流小孔(26)高速進入陰極導水管(27)噴射到鈰鎢陰極頭(4)上，進行強迫對流換熱，再返回到鈰鎢陰極頭(4)與陰極冷卻水分配蓋(28)所構成的狹縫(29)，再沿著鈰鎢陰極頭(4)的內表面流過，通過徑向分布的節流小孔(30)，環形均流室(31)由冷卻水出水管(10)流出。整個冷卻水在槍體中的流通截面除為了增加流速採取小孔的結構而有意縮小流道截面外，其他流道截面均不小於進水管(9)截面，而保證水路流暢，避免不必要的壓力損失。
在冷卻水運行工作的同時，氣路系統同時工作，本氣路系統採用強烈地旋流進氣方式。工作氣體一般為氫氣，氬氣，氮氣，由進氣管(11)流入噴槍後，在氣體分配環(16)均流後沿切向槽(17)旋轉進入陰極頭(4)上端均氣室(15)，然後沿氣室壁面穩定地流入陽極噴嘴(5)與陰極頭(4)之間的狹縫(32)增加流速後進入孤區。使陽極噴嘴電孤通道(18)中心部位和壁面形成壓力差，電孤通道(18)中心壓力低，有利於電孤穩定在電孤通道(18)中心，且對電孤增強壓縮，使孤電壓提高，在相同電流下的得到較大的功率。同時在陽極噴嘴(5)壁形成了一層良好的壓力較高的冷氣膜，對陽極噴嘴起到保護作用。並能阻止電孤能量向外傳遞，提高噴槍能量的利用率。而旋轉氣流使陽極班點沿陽極噴嘴電孤通道(18)壁一周運動，使陽極噴嘴(5)熱負荷均勻，延長了陽極噴嘴(5)的使用壽命。該旋轉氣體高速通過狹縫(32)使鈰鎢陰極頭(4)得到進一步的冷卻，在其內部由高速冷卻水射流直接衝刷鈰鎢陰極頭高熱負荷區內表面，外部從狹縫(32)來的氣流以強迫對流的冷卻方式，使鈰鎢陰極頭(4)得到雙重冷卻，延長其使用壽命。
送粉系統，採用對稱內送粉管路。
本實用新型的高能大功率內孔等離子噴塗槍，即能噴塗內孔又適用噴塗外孔，本實用新型採用強迫對流換熱方式，換熱效果好，使噴塗槍的陽極噴嘴(5)和鈰鎢陰極頭(4)使用壽命延長，結構緊湊，造價低。噴槍額定功率達到70kW，噴槍性能參數┉等離子射流平均焓值，噴槍熱效率，等離子射流溫度均具有先進性能。運用高能等離子噴塗槍，可以製備出金屬，陶瓷，金屬－陶瓷等單一材料或複合材料的優質塗層，獲得耐蝕，耐磨，耐高溫，抗氣化，隔熱，絕熱等特殊性能。強化工作表面，達到提高機件效能和延長使用壽命。
權利要求1.一種高能內孔等離子噴塗槍，它由槍把手和槍體兩大部分組成，其槍體包括，上槍體(1)，下槍體(2)，中間絕緣體(3)，鈰鎢陰極頭(4)，陽極噴嘴(5)，水路冷卻通道，氣路通道，送粉管(6)，陽極冷卻水分配器(7)，氣體分配環(16)組成，其特徵在於所說的高能內孔等離子噴塗槍的冷卻水通道都是由節流小孔，與均流室，環形通道交錯按排，冷卻水通道入口的環形均流室(12)下底一周設有數個斜向節流小孔(13)與環抱著陽極噴嘴的鉤形陽極冷卻水環形通道(14)連通，接著與沿著陽極噴嘴(5)，鈰鎢陰極頭(4)周圍均勻分布的由陽極通往陰極頭的節流小孔(8)，環形均流室(33)，均勻分布節流小孔(20)，環形通道(21)，均勻分布節流小孔(22)，環形通道(23)，均勻分布節流小孔(24)，環形均流室(25)，均勻分布節流小孔(26)與陰極導水管(27)連通，並通過鈰鎢陰極頭(4)與陰極冷卻水分配蓋(28)構成的狹縫(29)和在狹縫(29)周圍徑向均勻分布的節流小孔(30)，環形均流室(31)與冷卻水出水管(10)連接。
2.按照權利要求1所說的高能內孔等離子噴塗槍，其特徵在於所說的噴塗槍的氣路通道是由進氣管(11)，均氣室(15)，氣體分配環(16)組成，氣體分配環(16)一周設有4－6個切向槽(17)，均氣室(15)壁面圓滑過渡，並設有狹縫(32)機構。
3.按照權利要求1所說的高能內孔等離子噴塗槍，其特徵在於所說的噴塗槍的中間絕緣體(3)是由聚四氟乙稀製成，其內部有葉臘石製成的氣體分配環(16)，外部上、下槍體止口保護。
專利摘要高能內孔等離子噴塗槍，它由槍把手和槍體兩大部分組成，其槍體包括上槍體，下槍體，中間絕緣體，鈰鎢陰極頭，陽極噴嘴，水路冷卻通道，氣路通道，送粉管，陽極冷卻水分配器，氣體分配環組成。本實用新型採用強迫換熱冷卻水結構及穩定旋轉氣流狹縫機構。使噴槍易損部件使用壽命長，結構緊湊，體積小，在70kW功率下能噴塗105毫米的內孔工件。
文檔編號B05D7/22GK2038814SQ8821347
公開日1989年6月7日 申請日期1988年9月22日 優先權日1988年9月22日
發明者張冠忠, 王海軍, 趙文華 申請人:清華大學, 北京裝甲兵52883部隊