[發明專利]用于噴涂內表面的高速噴涂噴槍

有效

• 申請號: 201780062842.1
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN109843451B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 艾倫·W·伯吉斯
• 申請（專利權）人: 艾倫·W·伯吉斯
• 主分類號: B05D1/08
• 分類號: B05D1/08;B05D7/20
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 秦振

提供一種用來將涂層施加至受限區域中的外表面和內表面的熱噴涂設備。所述設備包含：燃料輸入線；氧化氣體輸入線；冷卻劑入口和出口；促進初級燃燒的燃燒室；分支部分，其將初級燃燒流分成兩個或更多個流；彎頭部分，其重新引導多個燃燒流；收縮/擴張噴嘴；會聚部分，其將多個燃燒流重新結合成收縮/擴張噴嘴的噴射區域內的單個燃燒流；以及原料噴射器，其用于將形成涂層的原料材料噴射至所述收縮/擴張噴嘴的所述噴射區域中；其中所述收縮/擴張噴嘴在所述噴射區域的下游具有噴嘴喉部，由此在操作中，所述噴嘴喉部的上游的原料材料的噴射壓力接近所述噴射區域內的燃燒流的壓力。所述設備還可包含對加速氣體的使用。

相關申請的交叉引用

本申請根據U.S.C§119(e)要求于2016年9月7日提交的名稱為“High VelocitySpray Torch with Liquid or Gas Coolant and Accelerant(具有液體或氣體冷卻劑和加速劑的高速噴涂噴槍)”的美國臨時申請序列號為No.62/384,272的權益，所述美國臨時申請被通過援引被并入本文中。

技術領域

本發明涉及熱噴涂裝置和用于涂層沉積的工藝，更特別地涉及用于為商業應用來涂覆耐磨和耐腐蝕的涂層的高速氧氣燃料(HVOF)或高速空氣燃料(HVAF)噴涂工藝。

背景技術

熱噴涂設備和方法被用來將金屬或陶瓷涂層施加至不同的基材。HVOF工藝首先被引入作為火焰噴涂工藝的進一步發展。該HVOF工藝通過將燃燒壓力增加至3-5巴來實現該進一步發展，并且現在大多數第三代HVOF噴槍在8-12巴(其中有些超過20巴)的范圍內運行。在HVOF工藝中，燃料和氧氣在室中燃燒。燃燒產物在排氣噴嘴中膨脹，達到聲速和超聲速。

在James Browning所開發的第一個商用HVOF系統Jet Kote^TM中，顆粒速度從用于火焰噴涂工藝的大約50m/s增加至大約450m/s。增加的顆粒速度在密度、附著力和結合強度方面改進涂層特性，形成優異的耐磨損和腐蝕特性。在過去的三十年中，已經引入了該工藝的許多變形。具有de Laval收縮-擴張噴嘴的現代的第三代HVOF槍形成大約1000m/s的平均顆粒速度。由于使用與氧氣相對的較低成本的空氣可能具有更好的經濟性，高速空氣燃料(HVAF)噴涂工藝已經變得更流行。由于加熱空氣中的氮氣(氮氣不以任何重要的方式參與燃燒過程)所需的能量，HVAF噴槍與相同燃料流速下的HVOF噴槍相比在較低的溫度下運行。

高速噴槍和工藝的關鍵的設計特征在很大程度上取決于所使用的燃料的類型。所使用的燃料可為氣態的，比如丙烷、甲烷、丙烯、MAPP-氣體、天然氣和氫氣，或為液態烴，比如煤油和柴油。其它考慮因素包含：a)燃燒室設計；b)噴槍冷卻介質；c)噴嘴設計；d)粉末噴射；以及e)輔助空氣。可燃燃料的選擇決定以下火焰參數：a)火焰溫度；b)化學計量需氧量；以及c)反應產物。這些燃燒特征連同固定的高速噴槍內部幾何形狀決定顆粒加速度和速度以及顆粒溫度。

對于當前系統，噴槍的噴嘴出口必須距離待涂覆的表面大約6英寸，以便使顆粒在所述顆粒到達目標表面時達到足夠的速度和溫度，以便提供合適的涂層。這使得對受限區域中的表面(例如小管道的內表面)的涂覆變得困難或不可能。因此需要一種熱噴涂噴槍，其中在距離噴嘴較短的距離中達到顆粒溫度和速度，以允許在較小的受限區域中進行涂覆。

相關技術的上述示例以及與其相關的限制為示例說明性的而非排他性的。在閱讀說明書和研究附圖時，相關技術的其它限制對于本領域的技術人員而言將變得顯而易見。

發明內容

結合系統、工具和方法描述和說明以下實施例和以下實施例的方面，所述系統、工具以及方法為示例性的和說明性的，而不限制范圍。在各種實施例中，已經減少或消除上述問題中的一個或多個，而其它實施例涉及其它改進。