<Desc/Clms Page number 1>
Procédé de recouvrement de surfaces.
Cette invention se rapporte à un procédé pour re- couvrir des surfaces et concerne plus particulièrement le recouvrement de surfaces au moyen d'un pistolet vaporiseur .
Si l'on recouvre des surfaces en utilisant un pisto- let dit "chori" (le mot Schori étant une marque de fabrique déposée) en utilisant par exemple un pistolet du type dé - crit dans le brevet du Royaume - Uni N 432831. on remarque que, lorsqu'on vapor is e certains métaux ou d'autres s ubs tan- ces oxydables, il se produit une oxydation.
<Desc/Clms Page number 2>
Des expériences et recherches ont montré que cette oxydation est provoquée par le courant d'air intérieur qui est utilisé pour convoyer la poudre à vaporiser. Cette dif- ficulté peut êre surmontée en utilisant un gaz non oxydant pour convoyer la poudre, il a été' trouvé en outre que la poudre ne doit pas passer trop rapidement à travers la flamme car sinon, on ne disposera pas d'un temps suffisant pour fondre la poudre ou pour la rendre plastique.
D'un autre côté, les particules quittant la flamme doivent avoir une vitesse de projection suffisante pour leur permettre de frapper la surface à recouvrir.
Si le courant de gaz utilisé pour convoyer les par- ticules a une vitesse suffisante pour permettre aux particu- les de frapper la surface à recouvrir, dans ce cas, les particules traversent la flamme sans chauffage adéquat, et en outre, la flamme peut s'Pteindre, Pour cette raison, il a été nécessaire de prévoir un courant de gaz externe, de vitesse suffisante pour donner aux particules quittant la flamme, la vitesse nécessaire pour qu'elles frappent la sur- face à recouvrir. En pratique, ce courant de gaz extérieur est de préférence de l'air, car, étant donné le grand volume requis, l'emploi de n'importe quel autre gaz entrai:ne des filais accrus.
Contrairement à tout ce que l'on pourrait croire, cependant, on a trouvé que l'usage d'air, pour le courant de gaz externe ne produit pas les résultats nuisibles auxquels on se serait attendu, probablement parce que les particules chauffées sont encore protégées par la zone des gaz de com- bus tion, et par le courant interne de gaz non oxydant qui est accéléré par induction, par le courant d'air extérieur de vitesse élevée.
<Desc/Clms Page number 3>
Toutefois, si on le désire, on peut utiliser d'au- tres gaz peu coûteux , tels que les produits de combustion du gaz de houille,du.gaz de gazogène, du gaz de charbon de , du gaz de foyers soufflés boi&,/du gaz de four à coke, du propane, du butane ou de 1 'ammoniaque.
Conformément à ce qui précède, la présente invention fournit un procédé, de recouvrement de surfaces au moyen d'un pistolet vaporiseur dans lequel une poudre de la matière couvrante est convoyée par un courant de gaz non-oxydant à travers ou à proximité d'une flamme qui est produite en brûlant un mélange de gaz combustibles, la température de la flamme et la vitesse des particules de la poudre étant telles que elle a- provoquent la fusion des particules ou qu'elle les rendent plastiques, les particules fondues ou plastiques étant mues par un courant de gaz se déplaçant à une vitesse suffisamment élevée pour projeter les particules fondues ou plastiques sur la surface à recouvrir.
Le courant de gaz se déplaçant à grande vitesse a , de préférence, la forme d'un cône convergent.
En pratique le procédé de l'invention est réalisé convenablement en faisant passer le courant de gaz non-oxydant convoyant la poudre à vaporiser, à travers- un passage inté- rieur dans le pistolet; en faisant passer le mélange de gaz combustibles, par un passage intermédiaire entourant le pas- sage intérieur mentionné précédemment, et en faisant passer un courant d'air à grande vitesse à travers un passage exté- rieur entourant le passage intermédiaire mentionné précédemment le courant à grande vitesse peut être rendu convergent de n'importe quelle façon convenable, par exemple par des orifices inclinés intérieurement vers le passage extérieur.
Le mélange de gaz combustibles peut être réalisé de façon convenable par un mélange d'oxygène, de l'air, ou un
<Desc/Clms Page number 4>
autre gaz contenant de l'oxygène, et un gaz carburant tel que du gaz de houille, de l'acétylène;, du propane du butane ou ou un mélange de ces gaz/contenant ces gaz, et ce mélange peut être produit par un mélange préalable avant la tête du pistolet.
Le gaz non oxydant utilisé pour convoyer la poudre à vaporiser est de préférence un gaz combustible tel que du gaz de houille, puisque ceci augmente la chaleur disponible, mais on peut utiliser, si on le désire, un gaz inerte non combustible tel que de l'azote, dà l'hélum ou de l'argon.
Le gaz de houille convient parfaitement, du fait de son bas prix et de ce que l'on peut en disposer facilement.
Le gaz non-oxydant est également de préférence un gaz réduc- teur et le gaz de houille est aussi très convenable à ce point de vue, bien que d'autres gaz réducteurs puissent être utilisés tels que du gaz de houille partiellement con- sumé, ou du gaz de gazogène.
Le procédé de cette invention peut être utilisé pour vaporiser n'importe quelle poudre qui fond ou devient plastique à la température de la flamme, mais le procédé est évidemment très avantageux pour vaporiser des métaux le zinc sensibles à l'oxydation, tels que le cuivre,/l'aluminium et le magnésium, et les alliages de ces métaux, bien qu'il puisse également être utilisé pour vaporiser des matières non métalliques telles que le soufre, les résines synthétiques et les résines naturelles, par exemple, le "shelleac" ou le polythène.
En ce qui concerne la vaporisation de matières non- métalliques, telles que le polythène, on a trouvé qu'il se produit une oxydation de la matière. En protégeant les parti- cules de poudre de l'oxydation par le procédé de la présente invention, on réduit cette oxydation, ce qui entra!ne une amélioration de la couche vaporisée.
<Desc/Clms Page number 5>
La pression sous laquelle le gaz combustible est fourni au pistolet peut être réglée conformément aux mélanges de gaz utilisés mais en générai, si l'oxygène est employé avec un gaz tel que le propane ou l'acétylène, l'oxygène peut être fourni à une pression comprise entre 20 et 70 li- vres/pouce carré, et le propane ou acétylène a une pression comprise entre 5 et 12 livres par pouce carré, l'oxygène ayant un effet inducteur durant le mélange et le mélange de gaz fourni au pistolet aura alors une pression comprise entre la pression de l'oxygène et celle du propane ou de l'acé- tylène et dont la valeur exacte dépend des proportions utili- sées.
Le courant de gaz non oxydant contenant la poudre en suspension est obtenu de façon convenable en utilisant un mécanisme d'alimentation comprenant un récipient pour la poudre, un vibrateur pour faire vibrer le récipient , un petit tuyau de sortie foré à la partie inférieure du réci- pient qui relie le récipient à une chambre dans laquelle, il fait saillie pour y maintenir constante l'épaisseur de poudre, et une entrée et une sortie dans la chambre à travers laquelle peut passer un courant de gaz non oxydant, pour en- traîner la poudre.
En faisant varier la quantité dont le tuyau fait sailli: dans la chambre, on peut faire varier l'épaisseur de poudre dans la chambre. Le gaz non-oxydant est fourni de façon convenable à l'orifice d'entrée du mécanisme d'alimentation, à une pression de 6 à 12 livres/pouce carré, et par- exemple à 9 livres/pouce carré.
Le gaz pour le courant extérieur à grande vitesse est de préférence fourni à une pression de 15 à 60 livres/pou- ce carré, donnant des vitesses d'air de 150 à 900 pieds/eec. à la sortie du bec.
<Desc/Clms Page number 6>
Le procédé de la présente invention est capable, par exemple, de déposer 8,4 livres par heure d'aluminium (à com- parer à 5 livres par heure pour le pistolet standard "Schori") 24 livres par heure de zinc (à comparer à 18 livres par heure avec le pistolet standard "Schori") et 10 livres de cuivre par heure (à comparer à 2,8 livres par heure pour le pisto- let standard "Scgori"), et elle a un certain nombre d'avan- tages, si on la compare à la vaporisation au moyen du pistolet standard "Schori".
Par exemple, elle a une efficacité de dépôt plus éle- vée, et produit des recouvrements de plus grande densité, c' es t-à-dire de plus faible porosité, et des recouvrements de meilleure adhérence, et ayant de meilleures propriétés appoint de vue de l'usinage.
De nombreuses valeurs pour illustrer ces avantages et pour d'autres sont données dans les tableaux suivants :
TABLEAU I.
Comparaison des porosités.
EMI6.1
<tb>
Métal <SEP> " <SEP> Solidité <SEP> en <SEP> %.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
"
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pistolet <SEP> Standard <SEP> Pistolet <SEP> de <SEP> la
<tb>
<tb>
<tb> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Schori" <SEP> " <SEP> présente <SEP> invention.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Zinc <SEP> " <SEP> 54,5 <SEP> " <SEP> 88,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> " <SEP> 82,2 <SEP> 89,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> " <SEP> 81,7 <SEP> " <SEP> 84,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> n
<tb>
<tb>
<tb>
<Desc/Clms Page number 7>
TABLEAU LI/ @ Efficacité de dépôt.
EMI7.1
<tb>
M tal <SEP> Efficacité <SEP> de <SEP> dépôt <SEP> en
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> " <SEP> Pistolet <SEP> Standard <SEP> " <SEP> Pistolet <SEP> de <SEP> la
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Schori" <SEP> présente <SEP> invention.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Zinc <SEP> fin <SEP> " <SEP> 60,0 <SEP> 70,-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> 66,0 <SEP> 82,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> " <SEP> 30,0 <SEP> 70,0
<tb>
<tb>
<tb> Sine <SEP> brut. <SEP> 32.- <SEP> 65,0.
<tb>
TABLEAU III.
Effet d'un gaz inerte comme agent de propulsion dans la vaporisaton de cuivre.
EMI7.2
#.#-.,.#.#.########.########################.#########.########
EMI7.3
<tb> "
<tb> "
<tb>
<tb> Gaz <SEP> propulsif <SEP> Poids <SEP> spécifique <SEP> solidité <SEP> Pores <SEP> d'in <SEP> Pores
<tb>
<tb> " <SEP> " <SEP> "
<tb>
EMI7.4
de la masse en % ter-connexion isolés 11 vaporisée ' en % en tt tt -, ..-#=# . !i. # -, # -#- ... #
EMI7.5
<tb> Gaz <SEP> de <SEP> houille <SEP> " <SEP> 7,71 <SEP> " <SEP> 86,1 <SEP> " <SEP> 2,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> brûlé <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> "
<tb>
EMI7.6
Air. " 7,49 # 8336 # 4,6 11,ë
EMI7.7
<tb> " <SEP> tt <SEP> " <SEP> tt
<tb>
<Desc/Clms Page number 8>
TABLEAU I V.
@ Poids spécifique du métal vaporisé.
EMI8.1
¯..wr¯¯¯¯..,¯¯¯¯¯¯¯r¯¯..,¯¯¯..r.¯¯¯..¯¯rr¯>¯..¯¯¯ w>¯¯..¯¯r...¯.r¯>..¯¯w¯¯r>¯r>¯..¯¯..¯¯¯¯r¯r Pistolet Poids spécifique. nr¯¯¯fto.vr¯¯rr¯.¯¯r¯¯a¯w¯wrr¯¯¯¯ ¯rr¯¯¯r ¯¯¯¯¯¯¯ Il inc" Aluminium Il Cuivre " .Acier.
------,¯.risw,r>,¯,r- -- --¯a wssrrn-,-- w¯¯r¯-wtt ¯-ar¯-wr¯¯-r¯r-rrsr--.r¯------.r----,-- n,chori" 4 si, " 2j2g Il 7,21 fi 84
EMI8.2
<tb> standard <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb> La <SEP> présente <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb>
EMI8.3
6,.35 2,42 7, 6,01
EMI8.4
<tb> invention <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb> "
<tb> Fil <SEP> américain <SEP> 6,15 <SEP> 2,35 <SEP> 7,32 <SEP> il
<tb> "
<tb>
EMI8.5
Fil anglais Il , 2 Il # Il Turner e t tt 6,40" 2,40 U Il
EMI8.6
<tb>
<tb> Ballard <SEP> (x) <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> n
<tb>
<tb>
EMI8.7
Metallisation (x) 6,35 aIS35 z Il Il tt " Métal pur " 7,133 Il 2,699 It 8,96 fi ?, 8?
EMI8.8
<tb> coulé
<tb> " <SEP> " <SEP> tt
<tb>
(x) Diaprés Métal Spraying" (Vaporisation de Métaux) de Ballard.
Un pistolet convenant pour réaliser le procédé de l'invention, et un mécanisme d'alimentation convenable pour la poudre sont représentés à titre d'exemple dans les dessins ci-annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale du pistolet.
La figure 3 représente le mélangeur de gaz,à plus grande échelle.
<Desc/Clms Page number 9>
La figure 3 représente, à une plus grande échelle, le réglage de l'aire qui règle aussi le flux de poudre.
La figure 4 est une vue, partiellement en coupe, du mécanisme d'.alimentation dé la poudre.
La figure 5 montre le mécanisme de réglage du gaz non-oxydant et de la poudre entraînée.
'En se référant à la figure l.des dessins, le pistolet comporte un bottier 1, dans lequel se trouvent deux portées coniques 2 et 3 formant des joints étanches au gaz, avec des cylindres 4 et 5 qui peuvent être rapprochés l'un de l'au tre par la partie filetée du cylindre 5 et 6 en serrant la tête hexagonale 7 de ce cylindre 5. Un bec 8 avec des tuyè- res extérieures 9 se visse dans le- cylindre 4 au moyen du filet 10.
Entourant le bec 8 se trouve un autre bec 11, avec des tuyères extérieures 12, qui se vissent également dans le cylindre 4, au moyen du filet 13. On obtient un joint étanche au gaz à la partie conique 14, au moyen d'un chapeau 15 vissé sur le cylindre 4 au moyen d'un filet 16 et appuyait contre un anneau libre 17, qui, à son tour, comprime un cône en fibre 18, Un chapeau 19 s'adapte sur le chapeau 15 au moyen du filet 20, et forme les tuyères 12.
En fonctionnement, un gaz non-oxydant convoyant la poudre à vaporiser est fourni par le mécanisme à l'orifice d'admission 21, (représenté à la figure 4) et passe directeme. travers l'axe du pistolet, et sort à une vitesse relative- ment lente dans l'orifice central de sortie 22 du canal 23.
Un gaz combustible tel que le propane est fourni à travers le conduit 24, disposé dans la poignée 25 du pistolet, et l'oxygène est fourni à travers le conduit 6.
L'oxygène et le gaz combustible sont mélangés dans la chambre de mélange 27, et ils passent alors par l'inter-
<Desc/Clms Page number 10>
médiaire du conduit 28 dans l'espace annulaire 29, et de là, à travers un certain nombre de passages étroits 30, vers une chambre 31, et vers les tuyères 9 à la sortie desquelles le mélange brûle avec une flamme annulaire.
L'air comprimé est fourni à travers le conduit 32, et passe par l'intermédiaire d'une ch-ambre annulaire 33, et un certain nombre de passages étroits 34, à un autre es- pace annulaire 35, duquel il sort à grande vitesse à travers les tuyères 12. En faisant varier la section droite des tuyères 12 on peut obtenir n'importe quelle forme de flamme depuis une flamme circulaire jusqu'à une flamme largement elliptique.
La poignée 25 du pistolet est composée de 2 sections creuses 36 fixées l'une à l'autre par des vis 37, les con- démontables duits d'limenation de gaz étant /aux points 38 et 39, ornais la tête peut être coulée entièrement avec la poignée et les conduits 26 et 32, obtenus en forant des trous convenables dans la poignée solide. Le procédé de construction décrit a toutefois les avantages de légèreté, d'accessibilité et de facilité de fabrication.
Si l'on se réfère à la figure 2 des dessins, qui représente la -construction du mélangeur de gaz 27, l'oxygène du conduit 24 entre dans le mélangeur en 40 et traverse le bec 41 fixé au siège 42 par la douille 43. venant
Le gaz combus tible/du conduit 26 entre dans le mé- langeur en 44 et est introduit dans le courant d'oxygène par l'intermédiaire du passage 45 et des tuyères 46, dans la pièce du bec 41; le mélange commence et continue dans le conduit 28.
En se référant à la figure 3 des dessins, celle-ci représente le réglage de l'air 47, qui règle également le flux de poudre.
<Desc/Clms Page number 11>
En appuyant sur le bouton 48, sur lequel on peut agir par un bras à déclic,la vanne cylindrique 49 est poussée contre le ressort 50 et permet le libre passage de l'air venant du conduit d'alimentation 32 vers la chambre annulaire 33.
Le ressort 50, lorsqu'il est libéré, ferme la soupape 49.
Le flux d'air non-oxydant contenant la poudre est produit de façon convenable en utilisant le mécanisme d'ali- mentation représenté à la figure 4 des dessins. La matière en poudre est contenue dans un récipient conique 51, ayant un organe amovible 52, pour permettre le remplissage; cet organe est maintenu en position par des vis 53 dont le sup- lorsqu' on travaille port est à charnière, qui empêchent toute fuite de gaz/à la pression requise. On soumet le récipient à un générateur de vibrations 54 qui fait couler la poudre à travers le ca- nal foré étroit 55,dans la chambre 56, où il maintient une profondeur constante dépendant de la position du tuyau de sortie 55.
Celle-ci détermine le débit de poudre,et elle peut être modifiée en faisant tourner l'écrou 57 agissant respec- tivement sur les fileta levogyre et dextrogyre 58 et 59.
Le gaz non-oxydant est envoyé à travers le conduit 60, dans l'espace annulaire 61, à travers les trous inclinés 62 et de là, à travers la couche de poudre.
De cette façon, la poudre est. mise en suspension, et la quantité requise est entraînée par le tuyau de sortie 63 qui est relié par le tuyau flexible en caoutchouc au raccord 21 du pistolet (voir figure 1) .
Pour maintenir un flux constant, le conduit 64 est prolongé jusqu'en un point situé au-dessus du niveau de la poudre, dans le récipient 51, et égalise la pression sur la poudre.
<Desc/Clms Page number 12>
Le flux de gaz convoyeur non oxydant et de poudre entraînée est réglé par le mécanisme représenté à la-figure 5 des dessins, lequel se trouve normalement à proximité immédiate du récipient à poudre 51 auquel il est raccordé, le conduit 65 étant raccordé au conduit 60.
En fonctionnement, l'alimentation en gaz convoyeur non oxydant est reliée au mécanisme par le tuyau 66 et passe dans la chambre 67.
Le flux venant de la chambre 67 est réglé par la vanne 68 fonctionnant sur le siège 69. La vanne 68 est re- liée par l'aiguille 70 à un diagramme 71 qui est actionné par la pression de l'air venant par le conduit 72.
En fonctionnement, le conduit 72 est relié à la source d'alimentation d'air reliée au conduit 32 du-pistolet.
(voir figure 1).
Le contrôle de la pression requise sur le diaphragme 71 s'effectue par le ressort 72 et la comresinpeut être réglée par la position du couvercle amovible 73 qui forme avec le bottier 74, la chambre à gaz 67.
Un contre-écrou bloque le couvercle 73 dans la position désirée.
Durant l'opération de recouvrement, le réglage agit de la façon suivante :
Le diaphragme 71 est tout d'abord ajusté pour fonc- tionner à la pression de recouvrement maximum qui sera em- ployée, le bouton 48 étant enfoncé et la vanne 49 grande ouverte ; ceci permet au gaz convoyeur de s'écouler à traverse- la vanne 68 d'entraîner la poudre hors de la chambre 56 du dispositif d'alimentation et de la conduire au pistolet par l'intermédiaire des conduits 63 et 21-pour sortir en 22.
Lorsque le contrôle par bouton 48 est libéré, la pression d'air dans le conduit 32 (voir figure 1) qui est en communication avec 72 (voir figure 5) monte jusqu'à la pres- sion princ ipale , abaisse le diaphragme 71 qui est sous l'ac- tion du ressort antagoniste 72 et ferme la vanne 68, coupait
<Desc/Clms Page number 13>
instantanément le gaz convoyeur et la poudre.
On notera que le mécanisme, tel qu'il est représenté à la figure 5 n'est que l'une des formes seulement de diffé- rents types pouvant convenir pour réaliser l'opération.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de recouvrement de surfaces au moyen d'un pistolet vaporiseur dans lequel une poudre de la matière formant le recouvrement est convoyée par un courant de gaz non-oxydant à travers ou à proximité d'une flamme qui est produite en brûlant un mélange de gaz combustibles, la tem- pérature de la flamme, et la vitesse des particules de la poudre étant telles qu'elles provoquent la fusion des parti- cules, ou qu'elles les rendent plastiques, les particules fondues ou plastiques étant entraînées par un courant de gaz se déplaçant à une vitesse suffisamment élevée pour projeter les particules fondues ou plastiques sur la surface à re- couvrir.
<Desc / Clms Page number 1>
Surface covering process.
This invention relates to a method for coating surfaces and more particularly relates to the coating of surfaces by means of a spray gun.
If surfaces are coated using a so-called "chori" gun (the word Schori being a registered trade mark) using, for example, a gun of the type described in United Kingdom Patent No. 432831. Note that when certain metals or other oxidizable substances are vaporized, oxidation occurs.
<Desc / Clms Page number 2>
Experiments and research have shown that this oxidation is caused by the internal air current which is used to convey the powder to be vaporized. This difficulty can be overcome by using a non-oxidizing gas to convey the powder, it has further been found that the powder should not pass too quickly through the flame, otherwise sufficient time will not be available. to melt the powder or to make it plastic.
On the other hand, the particles leaving the flame must have a sufficient projection speed to allow them to strike the surface to be covered.
If the gas stream used to convey the particles has a sufficient velocity to allow the particles to strike the surface to be covered, in this case the particles pass through the flame without adequate heating, and furthermore, the flame may s For this reason, it has been necessary to provide an external gas stream of sufficient speed to give the particles leaving the flame the speed necessary for them to strike the surface to be covered. In practice, this external gas stream is preferably air, since, due to the large volume required, the use of any other gas will result in increased threads.
Contrary to popular belief, however, it has been found that the use of air, for the external gas stream does not produce the detrimental results one would expect, probably because the heated particles are still protected by the combustion gas zone, and by the internal current of non-oxidizing gas which is accelerated by induction, by the external air current at high speed.
<Desc / Clms Page number 3>
However, if desired, other inexpensive gases can be used, such as the combustion products of coal gas, gasifier gas, coal gas, gas from boiled blown furnaces, / coke oven gas, propane, butane or ammonia.
In accordance with the foregoing, the present invention provides a method of covering surfaces by means of a spray gun in which a powder of the covering material is conveyed by a stream of non-oxidizing gas through or near a. flame which is produced by burning a mixture of combustible gases, the temperature of the flame and the speed of the particles of the powder being such as to cause the particles to merge or to make them plastic, the molten or plastic particles being driven by a current of gas moving at a sufficiently high speed to project the molten or plastic particles onto the surface to be coated.
The gas stream moving at high speed is preferably in the shape of a converging cone.
In practice, the process of the invention is suitably carried out by passing the stream of non-oxidizing gas conveying the powder to be vaporized, through an internal passage in the gun; by passing the mixture of combustible gases through an intermediate passage surrounding the aforementioned interior passage, and passing a high velocity air stream through an exterior passage surrounding the aforementioned intermediate passage the stream at high speed can be made to converge in any suitable way, for example through orifices inclined inwardly towards the outer passage.
The mixture of combustible gases can conveniently be achieved by a mixture of oxygen, air, or a
<Desc / Clms Page number 4>
other gas containing oxygen, and a fuel gas such as coal gas, acetylene ;, propane butane or or a mixture of these gases / containing these gases, and this mixture can be produced by a mixture prior to the gun head.
The non-oxidizing gas used to convey the vaporizing powder is preferably a combustible gas such as coal gas, since this increases the available heat, but a non-combustible inert gas such as coal can be used, if desired. nitrogen, helum or argon.
Coal gas is ideal because of its low price and its easy disposal.
The non-oxidizing gas is also preferably a reducing gas and coal gas is also very suitable from this point of view, although other reducing gases can be used such as partially smoked coal gas. or gasifier gas.
The process of this invention can be used to vaporize any powder which melts or becomes plastic at flame temperature, but the process is obviously very advantageous for vaporizing oxidation-sensitive zinc metals, such as copper. , / aluminum and magnesium, and alloys of these metals, although it can also be used to vaporize non-metallic materials such as sulfur, synthetic resins and natural resins, for example, "shelleac" or polythene.
With respect to the vaporization of non-metallic materials, such as polythene, it has been found that oxidation of the material occurs. By protecting the powder particles from oxidation by the process of the present invention, this oxidation is reduced, resulting in an improvement in the vaporized layer.
<Desc / Clms Page number 5>
The pressure under which the combustible gas is supplied to the gun can be adjusted according to the gas mixtures used but in general, if oxygen is used with a gas such as propane or acetylene, oxygen can be supplied at a pressure between 20 and 70 lbs / square inch, and the propane or acetylene has a pressure between 5 and 12 pounds per square inch, the oxygen having an inducing effect during mixing and the mixture of gas supplied to the gun will have then a pressure between the pressure of oxygen and that of propane or acetylene, the exact value of which depends on the proportions used.
The stream of non-oxidizing gas containing the powder in suspension is conveniently obtained by using a feed mechanism comprising a container for the powder, a vibrator for vibrating the container, a small outlet pipe drilled at the bottom of the container. - pole which connects the receptacle to a chamber in which it protrudes to keep the powder thickness constant, and an inlet and an outlet in the chamber through which a stream of non-oxidizing gas can pass, to entrain the powder.
By varying the amount by which the pipe protrudes: in the chamber, the thickness of powder in the chamber can be varied. The non-oxidizing gas is suitably supplied to the inlet of the feed mechanism, at a pressure of 6 to 12 pounds per square inch, and for example 9 pounds per square inch.
The gas for the high velocity external stream is preferably supplied at a pressure of 15 to 60 pounds / square inch, giving air speeds of 150 to 900 feet / eec. at the outlet of the spout.
<Desc / Clms Page number 6>
The process of the present invention is capable, for example, of depositing 8.4 pounds per hour of aluminum (compare to 5 pounds per hour for the standard "Schori" gun) 24 pounds per hour of zinc (compare at 18 pounds per hour with the standard "Schori" pistol) and 10 pounds of copper per hour (compared to 2.8 pounds per hour for the standard "Scgori" pistol), and it has a number of advancements. - stages, if we compare it to the vaporization by means of the standard "Schori" gun.
For example, it has a higher deposition efficiency, and produces higher density coatings, that is, lower porosity, and better adhesion coatings, and having better coating properties. machining view.
Many values to illustrate these advantages and others are given in the following tables:
TABLE I.
Comparison of porosities.
EMI6.1
<tb>
Metal <SEP> "<SEP> Solidity <SEP> in <SEP>%.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
"
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pistol <SEP> Standard <SEP> Pistol <SEP> of <SEP> the
<tb>
<tb>
<tb> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Schori" <SEP> "<SEP> presents <SEP> invention.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Zinc <SEP> "<SEP> 54.5 <SEP>" <SEP> 88.7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Aluminum <SEP> "<SEP> 82.2 <SEP> 89.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Copper <SEP> "<SEP> 81.7 <SEP>" <SEP> 84.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> n
<tb>
<tb>
<tb>
<Desc / Clms Page number 7>
TABLE LI / @ Deposit efficiency.
EMI7.1
<tb>
M tal <SEP> Efficiency <SEP> of <SEP> deposit <SEP> in
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "<SEP> Pistol <SEP> Standard <SEP>" <SEP> Pistol <SEP> of <SEP> the
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Schori" <SEP> presents <SEP> invention.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Zinc <SEP> fine <SEP> "<SEP> 60,0 <SEP> 70, -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Aluminum <SEP> 66.0 <SEP> 82.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Copper <SEP> "<SEP> 30.0 <SEP> 70.0
<tb>
<tb>
<tb> Sine <SEP> raw. <SEP> 32.- <SEP> 65.0.
<tb>
TABLE III.
Effect of an inert gas as a propellant in copper vaporization.
EMI7.2
#. # -.,. #. #. ########. #######################. ##### ####. ########
EMI7.3
<tb> "
<tb> "
<tb>
<tb> Propellant <SEP> gas <SEP> Specific <SEP> weight <SEP> solidity <SEP> Pores <SEP> in <SEP> Pores
<tb>
<tb> "<SEP>" <SEP> "
<tb>
EMI7.4
of the mass in% ter-connection isolated 11 vaporized 'in% in tt tt -, ..- # = #. ! i. # -, # - # - ... #
EMI7.5
<tb> Gas <SEP> from <SEP> coal <SEP> "<SEP> 7.71 <SEP>" <SEP> 86.1 <SEP> "<SEP> 2.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb> burnt <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> "
<tb>
EMI7.6
Air. "7.49 # 8336 # 4.6 11, ë
EMI7.7
<tb> "<SEP> tt <SEP>" <SEP> tt
<tb>
<Desc / Clms Page number 8>
TABLE I V.
@ Specific weight of the vaporized metal.
EMI8.1
¯..wr¯¯¯¯ .., ¯¯¯¯¯¯¯r¯¯ .., ¯¯¯..r.¯¯¯..¯¯rr¯> ¯..¯¯¯ w> ¯ ¯..¯¯r ... ¯.r¯> .. ¯¯w¯¯r> ¯r> ¯..¯¯..¯¯¯¯r¯r Gun Specific gravity. nr¯¯¯fto.vr¯¯rr¯.¯¯r¯¯āw¯wrr¯¯¯¯ ¯rr¯¯¯r ¯¯¯¯¯¯¯ He inc "Aluminum He Copper". Steel.
------, ¯.risw, r>, ¯, r- - --¯a wssrrn -, - w¯¯r¯-wtt ¯-ar¯-wr¯¯-r¯r-rrsr -. r¯ ------. r ----, - n, chori "4 si," 2j2g Il 7,21 fi 84
EMI8.2
<tb> standard <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb> The <SEP> presents <SEP> "<SEP>" <SEP> "<SEP>"
<tb>
EMI8.3
6, .35 2.42 7, 6.01
EMI8.4
<tb> invention <SEP> "<SEP>" <SEP> "
<tb>
<tb> "
<tb> Wire <SEP> American <SEP> 6.15 <SEP> 2.35 <SEP> 7.32 <SEP> il
<tb> "
<tb>
EMI8.5
English thread Il, 2 Il # Il Turner e t tt 6.40 "2.40 U Il
EMI8.6
<tb>
<tb> Ballard <SEP> (x) <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb> n
<tb>
<tb>
EMI8.7
Metallization (x) 6.35 aIS35 z Il Il tt "Pure metal" 7.133 Il 2.699 It 8.96 fi?, 8?
EMI8.8
<tb> sunk
<tb> "<SEP>" <SEP> tt
<tb>
(x) Diaprés Metal Spraying "by Ballard.
A gun suitable for carrying out the process of the invention, and a suitable feed mechanism for the powder are shown by way of example in the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a longitudinal sectional view of the gun.
Figure 3 shows the gas mixer, on a larger scale.
<Desc / Clms Page number 9>
FIG. 3 represents, on a larger scale, the adjustment of the area which also regulates the flow of powder.
Figure 4 is a view, partially in section, of the powder feed mechanism.
Figure 5 shows the mechanism for adjusting the non-oxidizing gas and the entrained powder.
'Referring to figure 1 of the drawings, the gun comprises a housing 1, in which there are two conical bearing surfaces 2 and 3 forming gas-tight seals, with cylinders 4 and 5 which can be brought together. the other by the threaded part of the cylinder 5 and 6 by tightening the hexagonal head 7 of this cylinder 5. A spout 8 with external nozzles 9 is screwed into the cylinder 4 by means of the thread 10.
Surrounding the nozzle 8 is another nozzle 11, with outer nozzles 12, which are also screwed into the cylinder 4, by means of the thread 13. A gas-tight seal is obtained at the conical part 14, by means of a cap 15 screwed onto cylinder 4 by means of a thread 16 and pressed against a free ring 17, which in turn compresses a fiber cone 18, A cap 19 fits on the cap 15 by means of the thread 20 , and forms the nozzles 12.
In operation, a non-oxidizing gas conveying the powder to be vaporized is supplied by the mechanism to the inlet port 21, (shown in FIG. 4) and passes directly. through the gun shaft, and exits at a relatively slow rate into the central outlet 22 of channel 23.
A combustible gas such as propane is supplied through line 24, disposed in the handle 25 of the gun, and oxygen is supplied through line 6.
The oxygen and the fuel gas are mixed in the mixing chamber 27, and they then pass through the inter-
<Desc / Clms Page number 10>
medial of the duct 28 in the annular space 29, and from there, through a number of narrow passages 30, to a chamber 31, and to the nozzles 9 at the exit of which the mixture burns with an annular flame.
Compressed air is supplied through duct 32, and passes through an annular chamber 33, and a number of narrow passages 34, to another annular space 35, from which it exits widely. velocity through the nozzles 12. By varying the cross section of the nozzles 12 any shape of flame can be obtained from a circular flame to a largely elliptical flame.
The pistol grip 25 is made up of 2 hollow sections 36 fixed to each other by screws 37, the gas removal assemblies being / at points 38 and 39, but the head can be completely cast. with the handle and the conduits 26 and 32, obtained by drilling suitable holes in the solid handle. However, the described construction method has the advantages of lightness, accessibility and ease of manufacture.
Referring to Figure 2 of the drawings, which shows the construction of the gas mixer 27, the oxygen from the conduit 24 enters the mixer at 40 and passes through the spout 41 attached to the seat 42 by the socket 43. from
Combustible gas / from conduit 26 enters the mixer at 44 and is introduced into the oxygen stream through passage 45 and nozzles 46 in the nozzle part 41; mixing begins and continues in line 28.
Referring to Figure 3 of the drawings, this shows the air control 47, which also regulates the powder flow.
<Desc / Clms Page number 11>
By pressing the button 48, which can be operated by a click arm, the cylindrical valve 49 is pushed against the spring 50 and allows the free passage of the air coming from the supply duct 32 to the annular chamber 33.
Spring 50, when released, closes valve 49.
The non-oxidizing air stream containing the powder is suitably produced using the feed mechanism shown in Figure 4 of the drawings. The powder material is contained in a conical container 51, having a removable member 52, to allow filling; this member is held in position by screws 53, the support of which is hinged when working, which prevents any escape of gas / at the required pressure. The container is subjected to a vibration generator 54 which causes the powder to flow through the narrow drilled channel 55, into the chamber 56, where it maintains a constant depth depending on the position of the outlet pipe 55.
This determines the powder flow rate, and it can be modified by turning the nut 57 acting on the levorotatory and dextrorotatory threads 58 and 59 respectively.
The non-oxidizing gas is sent through the conduit 60, into the annular space 61, through the inclined holes 62 and thence through the powder layer.
This way the powder is. suspension, and the required quantity is drawn through the outlet hose 63 which is connected by the flexible rubber hose to the fitting 21 of the gun (see figure 1).
To maintain a constant flow, the conduit 64 is extended to a point located above the level of the powder, in the container 51, and equalizes the pressure on the powder.
<Desc / Clms Page number 12>
The flow of non-oxidizing conveyor gas and entrained powder is regulated by the mechanism shown in FIG. 5 of the drawings, which is normally located in the immediate vicinity of the powder container 51 to which it is connected, the conduit 65 being connected to the conduit 60 .
In operation, the supply of non-oxidizing conveyor gas is connected to the mechanism through pipe 66 and passes into chamber 67.
The flow from chamber 67 is controlled by valve 68 operating on seat 69. Valve 68 is connected by needle 70 to a diagram 71 which is actuated by the pressure of air coming through conduit 72 .
In operation, the duct 72 is connected to the air supply source connected to the duct 32 of the gun.
(see figure 1).
The pressure required on the diaphragm 71 is controlled by the spring 72 and the pressure can be adjusted by the position of the removable cover 73 which forms with the housing 74, the gas chamber 67.
A lock nut locks the cover 73 in the desired position.
During the recovery operation, the adjustment acts as follows:
The diaphragm 71 is first adjusted to operate at the maximum recovery pressure which will be employed, the button 48 being depressed and the valve 49 wide open; this allows the conveyor gas to flow through the valve 68 to drive the powder out of the chamber 56 of the feed device and to lead it to the gun through the conduits 63 and 21-to exit at 22 .
When the button control 48 is released, the air pressure in the duct 32 (see figure 1) which is in communication with 72 (see figure 5) rises to the main pressure, lowers the diaphragm 71 which is under the action of the antagonist spring 72 and closes the valve 68, cut
<Desc / Clms Page number 13>
instantly the conveyor gas and powder.
It will be noted that the mechanism as shown in FIG. 5 is only one of only forms of different types which may be suitable for carrying out the operation.
CLAIMS.
1.- A method of covering surfaces by means of a spray gun in which a powder of the material forming the covering is conveyed by a stream of non-oxidizing gas through or near a flame which is produced by burning a mixture of combustible gases, the temperature of the flame, and the speed of the particles of the powder being such as to cause the particles to melt, or to make them plastic, the molten or plastic particles being entrained by a stream of gas moving at a speed high enough to project the molten or plastic particles onto the surface to be covered.