[發明專利]一種噴嘴裝置、噴槍及其應用

在審

• 申請號: 202010180477.8
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111185316A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 劉敏;吳洪鍵;廖漢林;鄧春明;牛少鵬
• 申請（專利權）人: 廣東省新材料研究所
• 主分類號: B05B7/16
• 分類號: B05B7/16
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 覃蛟

本發明提供了一種噴嘴裝置、噴槍及其應用，屬于噴槍配件技術領域。該噴嘴裝置包括拉瓦爾噴嘴和冷卻水路。拉瓦爾噴嘴包括依次連通的收縮段、喉部以及擴張段，冷卻水路從收縮段的靠近喉部的部位開始套設于拉瓦爾噴嘴的外壁并向擴張段延伸。該噴嘴裝置結構簡單，操作容易，可提高噴嘴的冷卻效果，特別是噴嘴喉嚨部位得到很好的散熱，降低了發生粉末粘嘴的風險。此外，由于不需要外加冷卻裝置，減少了對持槍機器人的負荷。具有上述噴嘴裝置的噴槍實用性強，應用前景廣。將上述噴嘴裝置或如噴槍在冷噴涂涂層或冷噴涂修復或冷噴涂增材制造中應用，可有效改善冷噴涂效果。

技術領域

本發明屬于噴槍配件技術領域，且特別涉及一種噴嘴裝置、噴槍及其應用。

背景技術

冷噴涂是熱噴涂技術的延伸，其原理是利用壓縮氣體加速噴涂材料以達到臨界速度(超音速)并沖擊于基體表面，實現原子結構結合，形成致密牢固的涂層，整個過程中噴涂材料沒有發生融化。

冷噴涂的核心裝置是超音速噴槍，而噴槍噴嘴部分屬于噴槍的關鍵部位。為了使粒子在噴槍內被加速成超音速粒子，噴嘴的設計一般采用拉瓦爾噴嘴結構。噴涂過程中，工作氣體事先在加熱器中預熱到100-1000℃的高溫后進入噴嘴，此時，粒子經過送粉管道也進入噴嘴中，形成雙相流。壓縮氣體對粒子有一個拖拽的力，使其到達300-1200m/s的速度，最終沖擊到基材表面形成涂層。

拉瓦爾噴槍通常有圓形，橢圓形和方型的三種，它們均能實現雙相流的超音速加速過程。但是雙相流中顆粒的分布是不均勻的，而且在噴嘴出口處顆粒會發生分散，使得堆積形成的涂層是不均勻的。例如對于圓形的噴嘴，其單點涂層形貌是近似一個三維的高斯分布輪廓。這種情況會導致在同個位置持續噴涂時涂層收斂成一個“尖尖”形貌，這是非常不利的，特別是在冷噴增材制造和修復的過程中。

目前常用的冷噴涂噴嘴材料一般為金屬，主要有不銹鋼、工具鋼和超硬合金金屬等，其在噴涂過程中容易在噴嘴中發生粘結。

鑒于此，特提出本申請。

發明內容

本發明的目的包括提供一種噴嘴裝置，該噴嘴裝置結構簡單，操作容易，可提高噴嘴的冷卻效果，特別是噴嘴喉嚨部位得到很好的散熱，降低了發生粉末粘嘴的風險。

本發明的另一目的包括提供一種噴槍，該噴槍實用性強，應用前景廣。

本發明的另一目的包括提供上述噴嘴裝置或如噴槍在冷噴涂涂層或冷噴涂修復或冷噴涂增材制造中應用，可有效改善冷噴涂效果。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的：

本申請提出了一種噴嘴裝置，其包括拉瓦爾噴嘴和冷卻水路。

拉瓦爾噴嘴包括依次連通的收縮段、喉部以及擴張段，冷卻水路從收縮段的靠近喉部的部位開始套設于拉瓦爾噴嘴的外壁并向擴張段延伸。

進一步地，冷卻水路包括進水口、出水口以及流通管路，進水口和出水口沿垂直于收縮段的延伸方向對稱設置于收縮段的兩側表面，流通管路的兩端分別與進水口以及出水口連通且流通管路套設于拉瓦爾噴嘴的外壁。

進一步地，進水口和出水口設置在收縮段的靠近喉部的位置。

進一步地，流通管路呈螺旋狀盤旋于拉瓦爾噴嘴的外壁。

進一步地，流通管路呈直紋式套設于拉瓦爾噴嘴的外壁。

進一步地，冷卻水路與拉瓦爾噴嘴一體成型。

進一步地，收縮段以四棱錐的形式減縮至喉部，喉部的截面呈矩形，擴張段的截面呈矩形且整個擴張段的矩形截面的寬度保持不變并與喉部的矩形截面的寬度相等。

進一步地，噴嘴裝置還包括沿送粉方向的軸線對稱設置于擴張段的擴張側的第一補粉氣路和第二補粉氣路且第一補粉氣路與第二補粉氣路均與喉部連通。