[發明專利]優化的熱噴嘴及使用其的方法

有效

• 申請號: 201380070793.8
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN105027684B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: R.J.莫茲
• 申請（專利權）人: 歐瑞康美科（美國）公司
• 主分類號: H05H1/28
• 分類號: H05H1/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李晨;譚祐祥

用于熱噴涂槍的噴嘴、熱噴涂槍和優化熱噴涂槍的噴嘴的方法。該噴嘴包括中心孔，其包括錐形孔和圓柱形孔。錐形孔由在錐形孔部段中的錐形壁表面界定，圓柱形孔由圓柱形孔部段中的圓柱形壁表面界定，并且錐形孔部段和圓柱形孔部段構造成使得熱量從錐形壁去比從圓柱形壁移除的更快。

相關申請的交叉引用

本申請是要求2013年1月31日提交的美國臨時申請號61/759,071的優先權的國際申請，通過整體引用的方式將該臨時申請的公開內容明確地并入本文。

關于聯邦資助研究或開發的聲明

不適用。

對光盤附件的引用

不適用。

背景技術

用于熱噴涂應用中的常規等離子體槍噴嘴（陽極）壽命有限。只要等離子體電壓維持在用于適當操作的預定范圍內，噴嘴即可運轉。然而，由于暴露于等離子體電弧使噴嘴壁退化，等離子體電壓會下降，噴嘴的壽命也會縮短。通常地，噴嘴壽命在40小時以下。另外，在槍操作過程中噴嘴壁經受導致電壓衰減和電弧不穩定的許多其他狀況，例如用于某些噴嘴設計中的鎢內襯的破裂。

需要的是使導致電壓衰減和電弧不穩定的狀況的影響最小化的噴嘴和生產這樣的噴嘴的方法。

通常，存在用于控制等離子電弧到噴嘴壁的附著的兩個關鍵特性。例如在美國專利號7,030,336和4,841,114中描述的電荷集中（charge concentration）可用于驅動等離子體電弧到特定位置的附著，所述兩個專利的公開內容通過整體引用的方式明確地并入本文。然而，以該方式控制等離子體的附著需要改變槍的幾何形狀，這會影響用于噴涂多種既有應用的既有等離子體槍的操作條件。

用于控制等離子體電弧附著點的第二特性是噴嘴壁的熱狀態。經發現，較熱的表面和邊界狀況更能吸引等離子體電弧，而較涼的表面和邊界狀況對于等離子體電弧吸引較小，例如參見國際公開號PCT/US2012/022897，通過整體引用的方式將該國際公開的公開內容明確地并入本文。如此，以該方式，能夠通過應用熱管理技術以提供對于等離子體電弧附著的優選壁狀況來在電壓穩定性和控制電壓衰減方面改善槍性能。

迄今為止，對等離子體槍噴嘴的設計主要通過經驗數據、特別是關于冷卻的經驗數據而實現。這些設計已集中于在沿著整個等離子體噴嘴孔的等離子體電弧附著的區域中均勻地提供最大的冷卻效果。

發明內容

本發明的實施方式涉及用于熱噴涂槍的噴嘴。該噴嘴包括中心孔，其包括錐形孔和圓柱形孔。錐形孔由錐形孔部段中的錐形壁表面界定，圓柱形孔由圓柱形孔部段中的圓柱形壁表面界定，并且錐形孔部段和圓柱形孔部段構造成使得熱量從錐形壁移除得比從圓柱形壁更快。

根據實施方式，錐形孔部段和圓柱形孔部段可包括銅。

根據發明的實施方式，圓柱形壁表面和錐形壁表面的至少部分由鎢、鉬、銀或銥中的一種制成。

根據其他實施方式，錐形孔部段的徑向厚度可以大于圓柱形孔部段的徑向厚度。

另外，噴嘴還可包括多個徑向延伸的鰭片（fin），所述鰭片圍繞圓柱形孔部段和錐形孔部段的至少部分。鰭片可布置成形成冷卻水通道。此外，冷卻水通道的基部可以是圓柱形孔部段的外壁表面的徑向外側。替代地或此外地，冷卻水通道的基部可以是錐形孔部段的外壁表面的徑向外側。另外，錐形孔部段的外壁表面的至少一部分和圓柱形孔部段的外壁表面的至少一部分可以彼此平行。在實施方式中，圍繞至少錐形孔部段的每個鰭片的至少共同部段可以被移除，并且噴嘴還可包括連續的水套，其布置在移除的共同部段中以在至少錐形孔部段上方形成封閉的水通道。連續的水套可包括銅、黃銅、鋼或陶瓷中的至少一者。

在另外的實施方式中，錐形孔部段可構造和布置成使得冷卻水以比冷卻水通過圓柱形孔部段的速率大的速率通過錐形孔部段。