[其他]可調節陰極的等離子槍

無效

• 申請號: 87104235
• 申請日: 1987-06-12
• 公開（公告）號: CN87104235A
• 公開（公告）日: 1988-02-24
• 發明（設計）人: 托馬斯·弗·伯尼凱;凱丈·杰·懷爾利;威利姆·帕·拉奇;詹尼士·勞德切克;約翰·弗·克萊茵;強德拉·本薩利
• 申請（專利權）人: 珀金·埃爾默公司
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24;H05H1/34;H05H1/42
• 代理公司: 上海市專利律師事務所
• 代理人: 顧天華

本申請是1986年6月13日提出的序號為874，209的美國專利申請的一個部分繼續，本發明涉及包括軸向可調節陰極的等離子槍，以及為維持預先決定的產生等離子體的電弧電壓而調節陰極的方法。

等離子槍用于這樣的目的，例如熱噴涂，它涉及例如金屬或陶瓷等等熱可熔材料的熱軟化，并將軟化材料以粒子狀推到要涂復的表面，受熱粒子碰擊表面，就粘結在那里。典型地，供給等離子噴涂槍的熱可熔材料是粉末狀的，粉末粒度一般小于每平方英寸100網眼數的美國標準篩篩孔大小至約5微米。

在典型等離子體系統中，電弧產生于水冷噴管（陽極）與位于中央的陰極之間。惰性氣體通過電弧，由此激發至高達15，000℃的溫度，至少部分電離氣體的等離子體，從噴管噴出，類似點燃的氧乙炔焰。

美國專利2，960，594（索帕）（Thorpe）揭示一種基本型的等離子槍。該專利中的圖1表示一棒形陰極28和一陽極噴管32。陰極與陽極噴管置于同軸并離開一個空間，可操作地在陰極頂端和陽極噴管之間維持產生等離子體的電弧。形成等離子體的氣體流進陰極周圍的一個環狀空間40（索帕）（Thorpe專利，圖1）。這個基本結構（沒有下面討論的可調節陰極或極間部分）就是工業上用于例如等離子噴涂等應用的型式。

在該專利的圖1中，索帕（Thorpe）也描述了陰極在電極夾3上的安裝，該電極夾穿進槍體，以便提供陰極位置的調整。如該專利說明書第6欄第17至24行指出，電弧最初激發是通過將電極體擰向噴管和縮回來獲得的。所述的起弧的另一可供選擇的方法是提供一個高頻電流源，在電弧激發后，通過擰旋電極夾3，同樣可能作出合適的調整。該專利也指出，電極的頂端也可位于離噴管入口處一段距離。（第6欄，第64-66行）。然而，這個“距離”被限于相當小的變化，索帕（Thorpe）專利中就陰極適合于什么位置或怎樣決定這樣一個位置，沒有作出敘述和建議。

美國專利3，627，965（隋格）（Zweig）類同地顯示具有帶螺紋陰極夾的等離子槍（圖4），并且建議它可用來變更燃弧隙，但關于螺紋夾的使用，隋格（Zweig）未給予進一步的啟發。

美國專利3，242，305（凱恩等人）（kane????et????al.）揭示一種縮回起動炬，其中由一個彈簧將電極推到噴管來達到起弧。縮回到一個固定運行位置則是由冷卻水的流體壓力來實現的。

隋格（Zweig）也講授到把粉末注進噴射槍內部的過程，在本技術領域中。眾所周知的是這樣內部的注入會造成噴管孔道內熔化粉末的積聚。因此，避免這樣積聚的常規的粉末注入方法是將粉末注入噴管出口附近或外部的火焰內來達到的，正如美國專利3，145，287（西賓等人）（Siebein????et????al.）和4，445，021（艾恩斯等人）（Irons????et????al.）中所說明的那樣。但這個注入位置造成降低加熱粉末時的均勻性和有效性。

多個的電絕緣極間管段部件揭示在美國專利3，953，705（品特）（Painter）中。參閱品特（Painter）專利的附圖，這些管段部件位于噴管組件8和一個管型的的尾部固定電極12之間，該尾部電極要求用作陽極。（第8欄，第47-57行）。起弧由施加20，000伏電壓來達到，該電壓可進一步增加，直至電弧出現。這樣，品特（Painter）的等離子槍的運行方式和索帕（Thorpe）型等離子槍一般是不同的，后者有作為陽極的噴管，運行在高達僅僅約150伏的電壓（索帕Thorpe的表3）。在低電壓方式中，電流是高的，即具有幾百安培的數量級;而諸如電弧長度、氣體類型和氣體流量等因素則確立了運行電弧的電壓。

如以上指出的、在上述專利中說明的，等離子體形成氣體一般在上游電極的鄰區引進。進一步，氣體可在例如品特（Painter）專利中表示的下游的至少一點處注入。顯示注入一個第二氣體流的結構的其他的參考文獻是美國專利Re.25，088（杜凱太（Ducati????et????al.）等人）和4，570，048（波爾）（Poole）。這些參考文獻的每一種都顯示了一個固定的陰極。

等離子槍通常能夠運用例如氬或氮等惰性氣體作為主要等離子體氣體。對于氬，該氣體經過一個或多個進孔以切向分量引入陰極附近的腔內，使等離子體引起渦流。理由是因為沒有渦流，就不會將電弧帶下噴管足夠遠，而造成低電壓和低熱效率。另一方面，對于氮氣一般選擇徑向輸入，因為渦流傾向于把氮電弧在噴管孔道內延伸一個長距離，從而引起起弧的困難。