CN104955582B - 用于热涂覆表面的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于热涂覆表面的装置，其具有至少一个壳体(6)、阴极(9)、主要气体分配器(11)、次级气体分配器(12)、电和热绝缘作用元件(13、14、16)，和阳极，阳极设计为可消耗金属丝并且通过金属丝导引装置(18)引导到喷嘴(19、21)中，其中喷嘴(19、21)以居中的方式安装并且具有径向设置在它的侧面(22)中的一个上的一个平面上的开口(23)。

Description

用于热涂覆表面的装置
说明书
本发明涉及一种具有权利要求1的特征的用于热涂覆表面的装置。
例如，在专利文献US 6,372,298 B1、US 6,706,993 B1、US 5,808,270 A和WO2010/112567 A1中描述用于热涂覆表面的装置。那里提到的装置具有以下共同之处：用于进给可消耗金属丝的金属丝进料装置，其中金属丝用作电极；用于产生等离子气体流的等离子气体源；具有喷嘴口的喷嘴主体，等离子气体流通过喷嘴口在一个金属丝端引导为等离子气体射流；以及第二电极，其在等离子气体流进入喷嘴口之前设置在等离子气体流中。专利文献US 6,610,959 B2和WO2012/95371 A1也涉及这种类型的装置。
电弧通过喷嘴口在两个电极之间形成。从喷嘴口出现的等离子射流冲击金属丝端并且在那里通过电弧引起金属丝熔化，并且在要涂覆的表面的方向上运走熔化的金属丝材料。二次空气喷嘴围绕喷嘴口以环形形状设置，其产生次级气体射流，次级气体射流冲击已经从金属丝端熔化掉的材料，因此引起熔化的金属丝材料在要涂覆的表面的方向上的转移的加速和二次原子化。
专利文献WO2010/112567 A1公开了电弧可以在阳极和阴极之间直接引燃，消除对导引电弧的需要。然而，根据专利文献US 5,808,270A(＝DE 697 29 805 T2)的教导，导引电弧是等离子气体喷嘴和阴极之间的首先引燃。一俟这个电弧已经引燃，电弧可以转移到金属丝。此外，专利文献US 5,808,270 A公开了阴极单元，其是由具有敷钍钨的插入物的铜壳体组成。阴极单元拧紧到阴极夹座。阴极夹座然后以传统的方式插入到壳体中。
专利文献DE 10 2009 004 581 A1公开了用于金属丝电弧喷涂的喷涂装置，包含自耗金属丝电极、非自耗电极、用于产生和维持两个电极之间的电弧的能量源和用于供应自耗金属丝电极的金属丝进料装置。指出可以通过控制单元监控能量源的电压和/或电流强度。控制单元按照能量源的电流强度和/或电压自动地控制金属丝进给速率。通过金属丝矫直装置，当自耗电极送入焊炬时，自耗电极变直，以便确保自耗金属丝电极与非自耗电极的轴向对准和自耗金属丝电极到非自耗电极的精确进给。
专利文献WO97/14527 A1涉及特别用于电弧工艺的金属丝进料装置。专利文献WO97/14527 A1描述具有再循环滚珠螺杆的进给装置，其滚珠围绕金属丝在螺旋路径上移动。这里，装置的旋转运动转换成金属丝电极的直线运动。
现代的内燃发动机或其发动机缸体——尤其具有在其汽缸孔上的铁或金属层——可以由金属或例如铝、铝块这样的轻合金铸造。金属层可以通过热工艺喷涂。除双金属丝电弧喷涂方法(TWA)、HVOF(高速氧燃料)喷涂方法和等离子粉末喷涂方法以外，已知的热喷涂方法包括等离子金属丝喷涂方法或PTWA(等离子转移金属丝电弧)方法。通过等离子金属丝喷涂方法即通过PTWA涂覆汽缸孔，是有利的，因为以这种方式产生涂层是可能的，与由灰铸铁制成的铸造衬垫提供的传统衬里相比，涂层在降低磨损因子和具有降低油耗的发动机的较长使用寿命方面具有积极效果。
然而，用于热涂覆的已知装置和利用该装置实施的方法具有一些缺点。例如，已知装置送入要涂覆的汽缸孔中，并且在操作中，旋转自身同时进行线性上下运动。这里明显的是，在装置的旋转期间，流入汽缸孔的工艺气体以与叶片相似的方式由装置上的平坦表面——尤其壳体上的平坦表面——携带，引起附加湍流。
对于较高的金属丝进给速率，需要相应较高的电流，并且这些同时引起装置上较高的热应力。来自等离子体和来自液体喷涂微粒的热量输入，引起孔的表面的剧烈加热，并且出现非常高的表面温度。流出孔的加热的工艺气体，导致装置的附加加热。除高工作温度以外，喷涂粉末和过度喷涂微粒也代表关于焊炬的可靠的长期操作的问题。
不是所有的液体喷涂微粒粘附到表面，孔中的施加效率大约87％，因此伴随例如10kg/h这样的相应较高的金属丝进给速率，生成非常大量的粉末。这些喷涂粉末是热的面糊状的微粒，其通过孔中的流动的工艺气体从(铝)表面或从已经形成的喷涂层偏转。这些微粒然后可以导致在装置表面上——特别是在其壳体上——的沉积物，并且这些可以随着喷涂时间增加而成长为厚层，并且接着可以作为大块以不受控制的方式剥落，大块然后可以使自身嵌入到功能涂层中或导致装置上的短路。一俟在装置的外表面上形成封闭的导电层，可以发生这种短路。
此外，已知装置以这样的方式形成尺寸，它们可以不再按照成功所需的参数涂覆汽缸孔，归因于所述孔不断减少的直径。
在这种情况下，本发明的根本目的是表明用于热涂覆表面的改进的装置，通过该装置，伴随围绕内轴的旋转同时进行线性运动，可以实现甚至小于60mm的相对小的孔直径的内涂层，提供高的施加速率和增加的使用寿命，同时使维护减少到最低程度。
这个目的是通过具有权利要求1的特征的装置实现。在从属权利要求中公开本发明的更多特别有利的实施例。
应该指出的是，在下面的说明中单独详细说明的特征可以以任何所需的技术上有意义的方式彼此结合并且公开本发明的更多改进。说明书——尤其连同附图——进一步描述并且详细说明本发明。
根据本发明，用于热涂覆表面的装置包含至少一个壳体、阴极、主要气体分配器、次级气体分配器、电和热作用绝缘元件和阳极，阳极设计为可消耗金属丝并且通过金属丝导引装置引导到喷嘴中，其中喷嘴以居中的方式安装并且具有径向设置在其侧面中的一个上的一个平面上的开口。
壳体可以是单部件或多部件设计，优选是具有至少一个主要元件和至少一盖元件的两部件设计，其中喷嘴具有主要气体喷嘴和次级气体喷嘴，其中主要气体喷嘴以居中的方式安装在与次级气体分配器并联连接的主要气体分配器上，并且具有径向设置在朝着次级气体喷嘴定向的它的侧面上的一个平面上的开口。开口可以具体体现为槽或孔。
在有利的实施例中，可以为由两种材料制成的主要气体喷嘴作好准备，其中优选的钨合金芯优选地用铜包封(铜被称为根据本发明意义上的金属)。因此，尽管高的热负荷，但通过钨合金芯，实现在电弧附近伴随小膨胀和高耐磨性的优化的热传递是可能的。也可以实现在喷嘴壁区域中的电弧的冷却以及因此的收缩。主要气体喷嘴也可以由陶瓷材料形成。
主要气体喷嘴绝缘也是有利的，以便无电位，确保电弧在阴极和阳极之间直接引燃，阳极具体体现为金属丝。因此，主要气体喷嘴由陶瓷材料形成也是可能的，确保它是电中性的。主要气体喷嘴也用于捆绑主要气体。如果主要气体喷嘴具有圆柱形的外部形状，这是有利的，其中用于接合在主要气体分配器的相应凹部中的接合元件设置在朝着主要气体分配器定向的侧面上，因此在所有情况下确保两个组件相对于彼此的居中安装。主要气体喷嘴可以具有或者圆柱形或发散的内部形状或者拉瓦尔轮廓。
在共同的径向平面中的开口，即孔或槽的布置与二此气体喷嘴结合，导致次级气体迷宫的形成，因此使次级气体能够使用以冷却主要气体喷嘴。同时，考虑在电弧附近存在最大热应力的事实。
为了能够用次级气体实现主要气体喷嘴的有利冷却，有利地建议的是，径向开口，即孔/槽的数目对称地大于次级气体喷嘴中的次级气体孔的次级气体孔数目。例如，在一个平面上设置的12个径向槽可以提供在主要气体喷嘴中，因此在次级气体喷嘴中将可能仅设置八个次级气体孔。例如，如果提供了10个槽，则六个次级气体孔将是可能的。对于从开口，即从主要气体喷嘴的孔/槽到次级气体喷嘴中的孔的气流的分布，环形槽——其内径和外径有利地对应于开口平面，即槽平面中的次级气体孔的产生的直径——可以结合到主要和/或次级气体喷嘴中以作为迷宫的另一部分。基本上，主要气体喷嘴居中在主要气体分配器中并且定次级气体喷嘴的中心。
根据本发明，如果阴极是由两种材料形成，这也是有利的，其中优选的钨合金芯是优选地用铜包封。这个实施例在优化功率和热传递方面具有有利效果，同时伴随钨合金芯的高温稳定性和耐磨性，同时需要低的电子功函数。
在有利的实施例中，阴极在它的优选钨合金芯具体体现为手指形状，并且这结合主要气体喷嘴的收敛入口区域，导致轻微的电弧收缩，从而允许在电弧起点的有用的温度分布，这相应地对阴极的使用寿命是有利的。同样，在阴极的边缘没有湍流流动。如果主要气体喷嘴具有用于主要气体的入口区域，这是有益的，其相对于阴极以居中的方式收敛或发散地收敛，因此确保主要气体中的湍流的减少，以便实现较小湍流的主要气体流。
在有利的实施例中，包封的铜套是帽子形设计，例如，具有套筒部分和整体形成在其上的凸缘。手指形——优选钨合金——芯容纳在套筒部分中。手指形芯的特征在于它越过套筒部分通过它的优选圆形的顶端突出。在手指形芯的顶端区域中形成至少一个圆形槽，也是可能的。外螺纹，其与壳体的——优选地盖元件中的——相应内螺纹相互作用，其设置在套筒部分的外周上。这里有本发明的另一优点，其中阴极可以拧紧到壳体中，优选地拧紧到盖元件中。阴极因此通过螺纹部分并且通过凸缘以居中的方式有利地设置在壳体里面，并且也保持在这个中心位置，尽管在操作期间有明显的热作用。阴极因此可以摩擦地并且刚性地有利地连接到壳体，避免在壳体里面对阴极的简单的非刚性支撑，确保热作用在螺钉接头的不需要的松动方面不具有有害效应，并且有害的热应力在阴极的可能位移方面也不再有任何影响。在已经描述组件和在下面将要给出更多细节的仍要描述的组件中，这个优点也是显而易见的。如果键表面外部地设置在铜套的凸缘部分上，即从壳体的外部可接近，这是有利的。以这种方式，在不需要打开整个壳体的情况下，可以仅通过拧松阴极来检查和/或更换阴极。
在优选实施例中，壳体(在下面将给出其更多细节)是由黄铜制成，因此允许热应力以及因此螺纹接头的强度，归因于钨合金/铜/黄铜的不同的热膨胀系数。通过凸缘和壳体之间的O型环，可以实现相对于壳体的阴极的密封，也就是说，例如，相对于盖元件的阴极的密封。如果壳体是多部件结构，也就是说，例如是两部件结构，主要元件和盖元件当然是由黄铜形成。
在另一有利的实施例中，主要气体分配器是由陶瓷材料形成，并且除它的实际气体分配功能以外，因此也用作壳体、阴极和主要气体喷嘴之间的热和电绝缘体。在优选实施例中，主要气体分配器具有收敛地和/或同中心地设置的孔，孔从下侧延伸到朝着主要气体喷嘴定向的侧面。因此，均匀的气体分布和通过主要气体的同时阴极冷却，是可能的。利用孔的有利布置和实施例，主要气体中的湍流是可避免的，并且这相应地在相对于湍流主要气体的降低的阴极温度方面具有积极效果。如果大量的孔设置在主要气体分配器上，这是有利的，提供这么多的孔是可能的，使得主要气体分配器可以实际上具体体现为膜。通过这些措施，可以进一步改善均匀的气体分布同时避免了湍流。与主要气体的传统的涡流流动相比，在截面减少的区域——特别是在阴极顶端的区域和/或电弧起点的区域——中的主要气体的较少湍流流动，确保主要气体的较高流速。主要气体不尽可能多地加热，并且热量通过主要气体更迅速地消散。利用通过收敛孔到阴极的均匀流动，实现阴极——特别是下部区域——的冷却，目的是降低到壳体的热传递。为了这个原因，用于分配主要气体的大的环形通道设置在壳体中，在阴极的紧固螺纹的附近。在有利的实施例中，通过在主要气体的流动方向上的槽，可以增加在阴极的相关圆柱部分中的阴极的表面区域。在特别有利的实施例中，主要气体分配器以适合于陶瓷的方式设计并且定主要气体喷嘴的中心，同时自身居中在壳体的盖元件中。
根据本发明，如果次级气体分配器具有有不同孔横截面的收敛地和/或同中心地设置的孔，其因此可以导致壳体里面的次级气体流的均衡，这是有利的。孔确保次级气体的有利分布。优选地选择孔的数目，以便它大于主要气体喷嘴中的开口(孔/槽)的数目。在与主要气体喷嘴的交互中，另一次级气体迷宫因此如同它所形成的，并且以这种方式，主要气体喷嘴也在外部充分地冷却。在更优选的实施例中，次级气体分配器具有装配辅件，因此允许孔的直径有选择地并且按照所需效果地定向(参照上面)。当然，次级气体分配器的功能也可以具体体现为次级气体喷嘴、主要气体分配器或主要绝缘体的附加部分。
如果次级气体喷嘴是由陶瓷材料形成并且热和/或电绝缘壳体、阴极、金属丝导引装置以及甚至金属丝，以及如果需要的话，主要气体喷嘴，这是有利的。次级气体喷嘴具有朝着主要气体喷嘴设置的侧面和与所述侧面相对的围绕中心开口的壁部分，用于金属丝的单个凹部形成在壁部分中。次级气体喷嘴优选地具有收敛地和同中心地设置的孔，其结果是，次级气体形成压力锥。这里，孔的布置是关于金属丝进给轴有利地对称。在有利的实施例中，孔轴形成理论原子化点，虽然产生了上述压力锥。这意味着通过各自孔流出的次级气体柱不相对孔轴的理论原子化点相交，但是如同它形成包络压力锥。在面对主要气体喷嘴的侧面的区域中，次级气体喷嘴的内部形状代表主要气体喷嘴的内部轮廓的扩展。因此压力锥的形成附加地由中心流动的主要气体辅助。从次级气体孔区域到次级气体喷嘴端，通过用于辅助压力锥形成的内部次级气体喷嘴轮廓避免湍流。次级气体孔刻意以这样的方式具体体现，凭借孔布置、孔角度和孔直径，通过单独孔的次级气体流被引导通过送入的金属丝，因此在送入的金属丝后面，压力锥围绕金属丝的熔化点以均匀的方式形成。此外，在送入的金属丝区域因此形成真空地带，其结果是，在来自面对喷嘴的侧面的金属丝上形成的熔化微粒围绕金属丝被带入次级气体流。已知装置的效果，也就是，围绕在电弧起点形成的短金属丝侧翼，通过发生在金属丝的电弧起点和主要气体流中的矢量力，熔化物作为熔融熔滴带入次级气体流，并且这些分成更小的熔融熔滴，是由根据本发明的压力锥的均匀布置和形成附加辅助的。此外，确保了围绕金属丝侧翼携带更相对小的熔融熔滴，甚至在相对长的金属丝侧翼的情况下，即避免相对大的熔融熔滴并且确保微粒的恒定流。这考虑了喷涂间隙，即旋转轴和要涂覆的表面之间的间隙特别在相对小孔直径的情况下更小的事实。通过刻意避免在送入金属丝的区域中逆着金属丝的流动，此外避免在面对喷嘴的侧面上送入的金属丝的方向上，在金属丝上携带熔融熔滴的可能性。在有利的实施例中，孔的数目和孔的整体横截面与次级气体通过量匹配，以便以这样的方式设置流动速度，也就是说在要涂覆表面的方向上携带的熔融熔滴的微粒速度。
如果次级气体喷嘴——尤其其壁部分——在传送方向上仅具有单个入口，但是与所述口相对的部分关闭，因此防止金属丝运送到装置外面，与已知装置的过程相反。除促进压力锥的均匀形成以外，这使用于金属丝进给的控制和监控装置能够根据金属丝进给速率中的不规则检测工艺中的任何干扰，例如在不完全熔化的金属丝的情况下。到这个程度，必须提供装配和移除的简单装置。例如，装置通过锁紧中心螺钉紧固件固定到旋转轴。次级气体喷嘴通过适当的装置由主要气体喷嘴定中心，其中次级气体喷嘴可以这样的方式具体体现：通过附加绝缘元件，例如通过主要绝缘体或单独的喷嘴绝缘体，避免热应力。
总体上，获得指定的装配顺序，其中阴极通过拧入居中在壳体中，优选地在壳体的盖元件中，并且其中壳体，优选地其盖元件，定主要气体分配器的中心。主要气体喷嘴居中在主要气体分配器并且定次级气体喷嘴的中心。在这种情况下，如在已知的装置中，组件有利地互相连接并且不连接到壳体。这是有利的，因为形成共同的中心轴，虽有相当大的热效应，但其中组件由于热应力不移动。
如果绝缘元件是由例如喷嘴环、喷嘴绝缘体和主要绝缘体形式的多个组件具体体现，这是有利的。
喷嘴环是由陶瓷材料形成，优选地是由高性能陶瓷材料形成，并且具有在壳体和金属丝导引装置之间的电和热绝缘效应。喷嘴环是整个装置或壳体的其他方式的金属外部形式的唯一外部绝缘体。喷嘴环的功能也可以具体体现为次级气体喷嘴的延长部分。在一个可能的实施例中，喷嘴环是漏斗形设计并且在中心开口的方向上从外环延伸。以具有远离底部凸缘延伸的壁部分的套筒方式具体体现喷嘴环也是可能的。提供漏斗形部分也是可能的，远离后者延伸的壁部分设置在漏斗形部分上。在优选的实施例中，喷嘴环是抛光的，优选地是镜面抛光，至少在背对着阴极的其表面上，以便避免粘附。喷嘴环可以是单部件或多部件结构，其中陶瓷或比如氮化硅、氮化铝、氮化硼、氧化锆、氧化铝、ATZ(纳米A1203颗粒增韧Zr02陶瓷)或ZTA(氧化锆增韧的氧化铝陶瓷)这样的材料可以优选地用于制造喷嘴环。令人惊讶的是，已经观察到，特别是通过使用氮化铝，可以实现避免反射和/或偏转微粒和/或使它们能够移除的好的结果。凭借氮化铝的特别高的热导率和相对高的温度稳定性，热量非常迅速地从冲击抛光的喷嘴环表面的反射和/或偏转微粒移除，其结果是在没有引起氮化铝中局部缺陷的情况下微粒凝固。通过表面抛光避免微粒的机械联锁。复合陶瓷ShapalTM是用于喷嘴环的另一陶瓷材料，具有非常高的热导率和高耐电强度。在相对小的飞溅物的情况下，通过本发明，在这些飞溅物破坏陶瓷材料的表面抛光之前，通过微粒的局部过热和局部联锁实现更好的散热效果以及因此飞溅物的更快速凝固，因此成为可能。
为了避免在喷嘴环上的粘附，可以另外提供多种措施：
喷嘴环是多部件设计并且具有在内部的局部抗粘附和/或绝缘层。
喷嘴环是单部件设计并且具有在内部和在外部的局部抗粘附和/或绝缘层。
喷嘴环是多部件结构并且具有扩展配置。
喷嘴环是单部件结构并且具有扩展配置。
喷嘴环是单部件结构，具体体现为具有中心地在一个平面上的孔的保护气体喷嘴。
喷嘴环是单部件结构，具体体现为具有切向地在一个平面上的孔的保护气体喷嘴。
喷嘴环是单部件结构，具体体现为具有切向地在多个平面上的孔的保护气体喷嘴。
喷嘴环是单部件结构，具体体现为具有切向地在多个平面上的槽和孔的保护气体喷嘴。
喷嘴环是多部件结构，具体体现为具有槽和切向迷宫孔的保护气体喷嘴。
如果引入保护气体流以便避免和/或移除反射和/或偏转微粒，这是有利的，其中连续地和/或围绕喷涂射流以脉冲的方式产生保护气体流。为了产生保护气体流，可以使用工艺气体，尤其次级气体可以供应为保护气体。供应例如空气、氩气或其他气体作为工艺气体，也是可能的。保护气体可以流过在喷嘴环的一个或多个平面上中心地设置的孔和/或切向地设置的孔。此外，流动可以通过开槽喷嘴和/或具有在喷嘴环的一个或多个平面上中心地和/或切向地设置的孔的开槽喷嘴发生，以便稳定保护气体流。此外，保护气体流可以通过具有包含中心地设置的孔/槽和/或切向地设置的孔/槽的迷宫的开槽喷嘴发生，以便稳定保护所述气体流。
喷嘴绝缘体优选地由陶瓷材料形成，并且，虽然省却高性能陶瓷材料是可能的，但当然可以使用在壳体/阴极和次级气体喷嘴之间施加电和热绝缘效应这样的材料。通过喷嘴绝缘体，可以避免主要绝缘体和陶瓷次级气体喷嘴之间的热应力。喷嘴绝缘体是单独的组件，然而如果它的功能集成到主要绝缘体中，可以省略它。作为单独的组件，喷嘴绝缘体在其设计方面类似弹簧环。喷嘴绝缘体优选地安装到主要绝缘体中，因此相应的圆形部分在金属丝导引装置的区域中处于打开。
在有利的实施例中，主要绝缘体是由高温塑料形成或由陶瓷材料形成，并且提供壳体/阴极和金属丝导引装置/金属丝之间的热和电绝缘。主要绝缘体容纳金属丝导引装置，即其组件，并且定它们的中心。
金属丝导引装置优选地具有包含金属丝导向块、金属丝导向管和金属丝导向螺杆的组件。通常，这些组件对应于专利文献WO2012/95371中的那些组件，专利文献WO2012/95371在此通过引用关于调整或拉直金属丝到阴极/主要气体喷嘴/次级气体喷嘴的轴的能力的全部内容的方式合并于此。然而，金属丝导向块对金属丝在它的内周上有多点支撑，优选地三点支撑。这意味着，如在金属丝的圆周方向上所看到的，在金属丝导向块里面，金属丝与金属丝导向块的内部在多个接触点——优选在三个接触点——接触以用于引导。邻接每个接触点，有自由空间引入金属丝导向块中，通过自由空间粘附到金属丝的杂质微粒可以运走。这是可能的，因为产生的旋转和进给如同它是相反的螺旋形传送。当它是相反传送螺旋时产生旋转和金属丝进给。在多部件金属丝导引装置中，通过相对于金属丝导向螺杆在阴极喷嘴轴的方向上偏移金属丝导向块，固定或调整相对于阴极喷嘴轴的金属丝导向轴的角度，是可能的。然后，金属丝导向轴不再相对于旋转轴轴向，装置围绕着旋转轴旋转并且金属丝导向螺杆位于旋转轴上。为了固定或调整微粒射流角度，此外有改变相对于旋转轴的阴极喷嘴轴的角度的可能性。
如已经提到的，通过示例，壳体是具有主要元件和盖元件的两部件设计，并且这有利于易于维护。壳体可以是由铜、铜合金、尤其黄铜组成，或者由铝或铝合金组成，其中材料当然不旨在限制。在优选实施例中，壳体是由黄铜形成，由于比如热膨胀、热容量、热导率和表面抛光这样的它的性能，这在装置的操作期间是非常有利的。关于要避免的过度喷涂和/或喷涂粉末的粘附，尤其表面抛光是决定性的，因为这个原因，优选地抛光表面以便降低粗糙度、这抵制在壳体上的沉积。如果材料仍然沉积在壳体上，这些可以容易地移除，为此目的，当装置不运转时，空气射流可能是足够的。当然，机械驱动刷也可以用于移除沉淀物。通过适当的涂层可以提高表面抛光。在优选实施例中，壳体主要是圆形设计。如在放弃的横截面中所看到的，仅在喷嘴口的区域，即仅在喷嘴环的侧面并且仅在喷嘴环的区域中，是壳体的圆形配置。这里，壳体是压扁的，同时有到平面的倾斜过渡，喷嘴环或喷嘴口设置在平面上。如在横截面中所看到的圆形壳体的一致保持，避免叶片效应，即，将携带汽缸孔中的工艺气体或空气，从而大大减少了对在要涂覆表面的方向上要运送的微粒的叶片效应的负面影响。这种流动优化的表面配置也在减少壳体上的沉积物方面具有效果。
盖元件可以拧紧到主要元件以形成壳体，其中次级气体管道仅设置在主要元件上并且因此在面对工艺的侧面冷却壳体(次级气体的双重功能)。
在根据本发明的意义上，等离子体是离子化气体。主要气体是用于通过例如通过电压放电这样的各种工艺产生等离子体的气体或气体混合物。主要气体可以是氩气、氮气、惰性气体混合物或通过示例用氢气和/或氦气提到的气体的混合物。次级气体可以是空气或压缩空气。使用氩气、氮气或其他惰性气体作为次级气体也是可能的。当然，提到的气体理解为纯粹说明性的。然而，如果至少主要气体可以电离，允许电弧在阴极和金属丝端(阳极)之间引燃，这是有利的。
通过本发明，装置可用于涂覆表面，尤其可用于内燃发动机的具有小直径(<60mm)的汽缸衬里的内涂层，装置可以围绕它的轴旋转，并且在可消耗单个金属丝系统具体体现为阳极的情况下，可以稳定工艺、以高的施加速率并且具有长的使用寿命和相应减少的维护费用内部地涂覆更小的孔直径(旋转单个金属丝电弧喷涂)。当然，不仅消耗固体金属丝，而且消耗填充金属丝是可能的。以可靠工艺操作所需的电和热绝缘体位于整体装置的其他方式的金属外部壳体里面(优选材料、黄铜也被称为根据本发明的意义上的金属)。电和热绝缘体仅在微粒喷射出口孔区域中使用。电弧在不需要导引电弧的存在的情况下在阴极和金属丝之间直接引燃，金属丝方便地连接为阳极。主要气体喷嘴绝缘以便无电位并且不连接作为阳极，因此也没有要预期的电弧起点，有利于主要气体喷嘴的较长使用寿命。此外，有利地产生高电压电弧，其直接打击到金属丝或其端。甚至当受到最高温度影响时，阴极、喷嘴孔和金属丝一直保持在位置稳定的轴上，因为组件固定并且定中心自身，因此在很大程度上消除归因于热应力的从壳体到组件的位移。主要气体喷嘴由次级气体冷却，同时阴极由主要气体冷却，也是有利的。例如，仅为了列举几种陶瓷或适当材料的名称，氮化硅、氮化铝、ShapalTM或可以用作陶瓷材料。
凭借主要气体喷嘴是无电位的事实，即归因于电弧在阴极和金属丝之间直接引燃，在发动机缸体的涂覆之后但尤其在几个孔中的每一个的相应涂覆之后，完全地关掉焊炬，即用于涂覆的装置，也是可能的。如果焊炬继续操作，即如果保持电弧，则将会消耗能量、工艺气体以及附加材料，即金属丝，在转移到下一个孔或下一个发动机缸体的期间，这实际上完全没有必要。通过本发明，假如在转移到下一个涂覆任务的过程中关掉焊炬，实现关于工艺气体、能量和附加材料的节约效果也是可能的。这是可能的，因为可以省却导引电弧，确保主要气体喷嘴受到的应力小于如果导引电弧停留在所述喷嘴上时受到的应力。因此可以减少材料的消耗、气体的消耗和能量的消耗。代替完全关掉焊炬，部分关闭也是可能的，伴随金属丝进给和能量供应的中断，然而工艺气体可以继续流动。这里如果减少工艺气体的流量，是有利的，虽然在所有情况下，甚至当工艺气体流量保持在降低的水平时，这允许要避免的外来物质和/或外来媒质的进入。
根据本发明用于涂覆的装置围绕其自身的轴旋转，同时以线性的方式沿着要涂覆的表面——也就是说在孔，即汽缸衬里中——移动，在这个工艺期间，逐层施加材料。如果多个层是一层施加在另一层上，每一层非常薄，即例如具有仅5μm的厚度，这是有利的。用以高速度旋转的装置是可能的，根据本发明的装置的实施例允许700rpm到1000rpm的速度。以这种方式，产生多层涂层，其每一层非常迅速地冷却，归因于在每种情况下薄层的厚度。因此，在涂层中形成纳米结构。
如果给要涂覆的组件分配提取装置，在涂覆工艺期间，通过在要涂覆的汽缸孔中产生抽气气流，提取装置例如移除即提取过度喷涂和粉末，这是可能的。为了尽可能少地影响提取横截面，如果插入孔中的焊炬连同其连接器占据恒定的横截面，因此也允许均匀的提取，这是有利的，有时例如如果连接器在横截面和/或纵截面上比壳体大，这将是不可能的。
在本发明中，如果壳体的自由端和喷嘴口之间的间距尽可能小，这也是有利的，喷涂射流通过间距出现。这使装置能够完全涂覆甚至具有在它们低端的例如轴承槽或相似元件这样的电阻元件的孔。凭借装置具有在它的自由端的尽可能短的扩展区的事实，即使装置的线性运动实际上受到阻碍，孔实际上可以被涂覆远到电阻元件。
喷涂射流不仅平行于阴极轴而且与其倾斜地出现，这也是可能的。因此，通过设置关于主要气体分配器中的孔和次级气体分配器中的孔的工艺气体中的压力差，喷涂射流可以相对于阴极轴偏转。因此，通过与流动工程有关的措施，喷涂射流也可以朝着要涂覆的孔的下边缘偏转，以便确保涂覆，即使涂覆由于电阻元件而实际上根本不可能。如果在要涂覆的汽缸衬里内的选择性嵌入区域(选择性孔面积喷涂：SBAS)之间转变，喷涂射流的斜率也是有用的。
根据在附图中说明的各种示例性实施例，在下面更详细地解释本发明的更多有利细节和效果。在附图中：
图1表明用于热涂覆表面的装置的分解图；
图2表明通过装置的局部纵截面；
图3表明通过装置的局部横截面；
图4表明作为细节的主要气体喷嘴；
图5表明作为细节的阴极；
图6表明作为细节的主要气体分配器；
图7表明作为细节的次级气体分配器；
图8表明作为细节的次级气体喷嘴；
图9表明在第一实施例中作为细节的喷嘴环；
图9a表明在第二实施例中作为细节的喷嘴环；
图10表明作为细节的喷嘴绝缘体；
图11表明作为细节的主要绝缘体；
图12表明出自图2的纵截面的平面图；
图13表明作为细节的金属丝导向块，一方面以透视图，另一方面以截面图示出；
图14表明次级气体迷宫的平面图；
图15-17表明抗粘附涂层的可能实施例，以及
图18-22表明保护气体流的可能实施例。
在不同的附图中，相同部件总是配备有相同的附图标记，因此所述部件通常也仅描述一次，在图4到11中，组件各自从两侧即从下侧和上侧以透视的方式显示。在图8到22，在每种情况下显示剖面和平面图。
图1表明用于热涂覆表面的装置1。装置1可以称为焊炬1，其适合于热涂覆汽缸孔，甚至小于60mm的相对小直径中的一个。为了这个目的，电弧在装置1中引燃，所述电弧熔化喷涂填充材料，其中熔融的材料运送到要涂覆的表面。为了这个目的，使用两种气体，也就是主要气体和次要气体。主要气体的目的是维持或支持电弧，并且主要气体附加地具有冷却功能，同时次级气体也具有双重功能。一方面，次级气体旨在帮助熔融微粒的转移并且进一步原子化和加速微粒。另一方面，次级气体具有冷却功能，在下面将给出更多细节。主要气体可以是氩气、氮气、惰性气体混合物或通过示例用氢气和/或氦气给出的气体的混合物。次级气体可以是空气或压缩空气。使用氩气、氮气或其他惰性气体作为次级气体也是可能的。当然，通过示例提到的气体不旨在限制。
装置1可以具有头部部件2，例如作为中间部件的连接器3和作为连接部件的适配器4，同时主要气体连接件、次级气体连接件、电源连接件、控制和监控装置和金属丝未在图1中示出。为了涂覆汽缸孔，装置旋转自身并且同时线性地向后和向前移动。当然，也可以执行要涂覆的组件的线性运动，而不是装置的线性运动。当然，同样也适用于旋转运动，在此情况下是有利的。
如通过示例所说明的，用于热涂覆表面的装置1包含具有主要元件7和盖元件8的两部件壳体6、阴极9、主要气体分配器11、次级气体分配器12、电和热作用绝缘元件13、14和16、以及阳极，阳极设计为可消耗金属丝并且通过金属丝导引装置18(图2和12)引导到次级气体喷嘴19中，其中主要气体喷嘴21以居中的方式安装在与次级气体分配器12并联连接的主要气体分配器11上并且具有径向设置在朝着次级气体喷嘴19定向的它的侧面22上的一个平面中的开口，即孔或槽23(图4)。
通过示例，主要气体喷嘴21(图4)具有圆柱形外部形状，其中用于接合在主要气体分配器11的相应凹部27中的接合元件26设置在朝着主要气体分配器11定向的侧面24上，因此在所有情况下确保两个组件相对于彼此的居中安装。通过示例，接合元件24设计为环形腹板，其中凹部27可以以环形形式具体体现以对应到那。主要气体喷嘴21的接合元件26通过它的内周达到搁置在主要气体分配器11中的凹部27的外周上。以这种方式，创造适合于陶瓷的设计，在设计中具有较高热膨胀系数的元件(在这种情况下，金属(铜套)主要气体喷嘴21)围绕具有较低热膨胀系数的元件(在这种情况下，陶瓷主要气体分配器11)设置。结果，仅是在陶瓷材料中出现的曾经的压缩应力。内部环形凸起部分专门用于主要气体分配器11的UV(紫外)和辐射热保护。中心元件28同样提供在朝着次级气体喷嘴19定向的主要气体喷嘴21的侧面22上，所述元件与次级气体喷嘴19上的相应反向元件29相互作用，其设置在朝着主要气体喷嘴21定向的侧面31上。次级气体喷嘴19上的反向元件29具体体现为环形凸起部分，其达到搁置在主要气体喷嘴21上的中心元件28之间，其具体体现为环形腹板。主要气体喷嘴21上的外部中心元件28通过它的内周达到搁置在次级气体喷嘴上的反向元件29的外周上。当然，主要气体喷嘴21也可以由陶瓷材料制成，实施例如已经描述的。
共同径向平面上的开口，即槽23连同次级气体喷嘴19的布置，导致次级气体迷宫33(图14)的形成，因此允许次级气体用于冷却主要气体喷嘴21。
为了能够用次级气体实现主要气体喷嘴21的有利冷却，有利地建议的是，径向开槽口，即槽23的数目对称地大于次级气体喷嘴19中的次级气体孔34的次级气体孔数目(图8)。例如，在一个平面上设置的12个径向槽23可以提供在主要气体喷嘴21中，因此仅允许在次级气体喷嘴19中设置八个次级气体孔34。例如，如果提供了10个槽23，六个次级气体孔34将是可能的。对于从开口，即从主要气体喷嘴21的槽23到次级气体喷嘴19的孔的流动的分布，环形槽——其内径和外径有利地对应于开口平面，即槽平面中的次级气体孔的产生的直径——可以结合到主要和/或次级气体喷嘴中以作为迷宫的另一部分。基本上，主要气体喷嘴21居中在主要气体分配器11中并且定次级气体喷嘴19的中心。
通过示例，阴极9(图5)是由两种材料形成，其中优选地钨合金芯36优选地用铜包封，因此形成铜套37。
阴极9在它的优选钨合金芯36具体体现为手指形状，并且这结合主要气体喷嘴21的收敛入口区域，导致轻微的电弧收缩，从而允许在电弧起点的有用的温度分布，这相应地对阴极9的使用寿命有利。如果主要气体喷嘴21具有用于主要气体的入口区域，这是有益的，其相对于阴极以居中的方式的收敛或发散地收敛，因此确保主要气体中的湍流的减少，以便实现较小湍流的主要气体流。
包封的铜套37是例如具有套筒部分38和整体形成在其上的凸缘39这样的帽子形设计。手指形芯36——其优选地是钨合金——容纳在套筒部分38中。手指形芯36的特征在于它越过套筒部分38通过它的优选圆形的顶端突出。在手指形芯36的顶端区域中形成至少一个圆形槽，也是可能的。外螺纹——其与壳体6的盖元件8中的相应内螺纹相互作用——设置在套筒部分38的外周上。在此存在本发明的另一优点，其中阴极9可以拧紧到壳体6中，即拧紧到盖元件8中。阴极9因此通过螺纹部分并且通过凸缘39以居中的方式有利地设置在壳体6里面，并且也保持在这个中心位置，尽管在操作期间有明显的热作用。阴极9因此可以摩擦地并且刚性地有利地连接到壳体6，避免在壳体6里面对阴极9的简单的非刚性支撑，确保热作用在螺钉接头的不需要的松动方面不具有害效应，并且有害的热应力在阴极9的可能移动方面也不再有任何影响。凸缘部分39可以具有外部键表面41以便将阴极9拧紧到壳体6中，并且再次释放它。如图所示，键表面可以具体体现为用于单个螺丝刀的槽。然而，将键表面具体体现为用于梅花螺丝刀工具或类似的螺丝刀工具的双狭缝，也是可能的。提供六边形形式的周边键表面以用于在凸缘部分39上的钳式或环型工具的接合，也是可能的。如果键表面41设置在外部，即从壳体6的外部可接近，这是有利的。以这种方式，在不需要打开整个壳体的情况下，可以仅通过拧松阴极9来检查和/或更换阴极9。
通过凸缘39和盖元件8之间的O型环42(图1)，可以实现相对于外部壳体6的阴极9的密封。
通过示例，主要气体分配器11(图6)是由陶瓷材料形成，并且除它的实际气体分配功能以外，因此也用作壳体6、阴极9和主要气体喷嘴21之间的热和电绝缘体。在优选实施例中，主要气体分配器11具有收敛地和/或同中心地设置的孔43，孔从下侧44延伸到朝着主要气体喷嘴21定向的侧面46。因此，均匀的气体分布和通过主要气体的同时阴极冷却，是可能的。在孔的有利布置和实施例中，主要气体中的湍流是可避免的，并且这相应地在相对于湍流主要气体的降低的阴极温度和减少的阴极磨损方面具有积极效果。如果大量的孔43设置在主要气体分配器11上，这是有利的，提供这么多的孔43是可能的，使得主要气体分配器11可以实际上具体体现为膜。
通过示例，次级气体分配器12(图7)具有有不同孔直径的收敛地和/或同中心地设置的孔48，其因此可以导致在壳体6里面的次级气体流的均衡。明显的是，次级气体分配器12中的孔48具有不同的直径，即如在圆周方向上可以看到的增加和减少直径，其中，通过示例，提供两个不同的孔直径，即较小的48a和较大的孔直径48b，因此形成孔的排，每个有相同的直径，其中各自排中的最后孔——其具有大的孔直径，邻接相应另一排的最后孔——其具有较小的孔直径。孔48确保次级气体的有利分布。优选地选择孔的数目，以便它大于主要气体喷嘴21中的槽23的数目。在与主要气体喷嘴21的交互时，另一次级气体迷宫33(图14)因此如同它所形成的，并且以这种方式，主要气体喷嘴21也在外部充分地冷却。如通过示例明显的是，次级气体分配器12具有装配辅件51，因此允许孔48的直径有选择地并且按照所需效果地定向(参照上面)。通过示例，装配辅件51具体体现为延长部分，并且次级气体分配器12因此如它以与具有帽舌的帽子相似的方式具体体现，虽然这当然仅通过示例预期。
次级气体喷嘴19(图8)也是由陶瓷材料形成并且热和电绝缘壳体6、阴极9、金属丝导引装置18以及甚至金属丝。次级气体喷嘴19具有朝着主要气体喷嘴21设置的侧面31和与该侧面相对的围绕中心孔52的壁部分53，用于金属丝的单个凹部54形成在壁部分53中。次级气体喷嘴19优选地具有收敛地和同中心地设置的孔34，其结果是，次级气体形成压力锥。这里，孔的布置是关于金属丝进给轴Y有利地对称，通过示例其垂直于阴极轴X(图2)，虽然当然其他布置也是可能的。在有利的实施例中，孔轴形成理论原子化点，虽然产生了上述压力锥。这意味着通过各自孔34流出的次级气体柱不相对孔轴的理论原子化点相交，但是如同它形成包络主要气体的压力锥。在面对主要气体喷嘴21的侧面的区域中，次级气体喷嘴19的内部形状代表主要气体喷嘴21的内部轮廓的扩展。因此压力锥的形成附加地由中心流动的主要气体辅助。
更加明显的是，次级气体喷嘴19，尤其其壁部分53，在传送方向上仅具有单个入口(凹部54)，但是与该口相对的部分关闭，因此防止金属丝运送到装置1外面。除促进压力锥的均匀形成以外，这使用于金属丝进给的控制和监控装置能够根据金属丝进给速率的不规则检测工艺中的任何干扰，例如在不完全熔化的金属丝的情况下。次级气体喷嘴19通过适当的装置29和28由主要气体喷嘴21定中心，其中次级气体喷嘴19可以这样的方式具体体现：通过附加绝缘元件13、14、16，例如，通过主要绝缘体或单独的喷嘴绝缘体14，避免热应力。
总体上，获得指定的装配顺序(图1到3)，其中阴极9通过拧入居中在壳体6中，优选地在壳体6的盖元件8中，并且其中壳体6，例如其盖元件8，定主要气体分配器11的中心。主要气体喷嘴21居中在主要气体分配器11上并且定次级气体喷嘴19的中心。这是有利的，因为形成共同中心轴X(阴极轴X)，虽有相当大的热效应，但其中至少组件9、11、12、21和19由于热应力不移动。
如果绝缘元件是由例如喷嘴环13、喷嘴绝缘体14和主要绝缘体16形式的多个组件具体体现，这是有利的。
喷嘴环13(图9)是由陶瓷材料形成，优选地是由高性能陶瓷材料形成，并且具有在壳体6和金属丝导引装置18之间的电和热绝缘效应。喷嘴环13是整个装置或壳体6的其他方式的金属外部形式的唯一外部绝缘体。在一个可能的实施例中，喷嘴环13是漏斗形设计并且在中心开口57的方向上从外环56延伸(图9)。以具有远离底部凸缘58延伸的壁部分59的套筒(图9a)方式具体体现喷嘴环13是可能的，因此形成喷嘴环13的扩展版本。在优选实施例中，喷嘴环是抛光的，优选地是镜面抛光，至少在背对着阴极9的其外表面61上，以便避免粘附。喷嘴环13可以是单个部件或多部件结构，其中陶瓷或比如氮化硅、氮化铝、氮化硼、氧化锆、氧化铝、ATZ或ZTA这样的材料可以优选地用于制造喷嘴环。
为了避免在喷嘴环13上的粘附，可以提供多种措施：
喷嘴环13是多部件设计并且具有在内部的局部抗粘附和/或在内部的绝缘层62(图15)。
喷嘴环13是单部件设计并且具有在内部和在外部的局部抗粘附和/或绝缘表层62。
喷嘴环13是多部件结构并且具有扩展配置(图16)。
喷嘴环13是单部件结构并且具有扩展配置(图17)。
喷嘴环13是单部件结构，具体体现为具有中心地在一个平面上的孔63的保护气体喷嘴(图18)。
喷嘴环13是单部件结构，具体体现具有切向地在一个平面上的孔63的保护气体喷嘴(图19)。
喷嘴环13是单部件结构，具体体现为具有切向地在多个平面上的孔63的保护气体喷嘴(图20)。
喷嘴13是单部件结构，具体体现为具有切向地在多个平面上的槽64和孔63的保护气体喷嘴(图21)。
喷嘴环13是多部件结构，具体体现为具有槽64和切向迷宫孔66的保护气体喷嘴(图22)。
如果保护气体流引入喷嘴口77中以便避免和/或移除反射和/或偏转微粒，这是有利的，其中连续地和/或围绕喷涂射流以脉冲的方式产生保护气体流。喷嘴口77设置在壳体6的压扁部分，即其主要元件7上，并且也是由喷嘴环13的表面61限定。从喷嘴口77出现涌出的射流。为了产生保护气体流，可以使用工艺气体，所有那些是转移它们所必要的，并且尤其供应次级气体作为保护气体是可能的。供应例如空气、氩气或其他气体作为工艺气体，也是可能的。保护气体可以流过在一个或多个平面上中心地设置的孔63和/或切向地设置的孔63。此外，流动可以通过开槽喷嘴64和/或具有在一个或多个平面上中心地和/或切向地设置的孔63的开槽喷嘴64发生，以便稳定气流。此外，保护气体流可以通过具有包含中心地设置的孔/槽63/64和/或切向地设置的孔/槽63/64的迷宫66的开槽喷嘴64发生，以便稳定保护气体流。保护气体形成为它是保护表面61的防护屏，保护喷嘴环13即喷嘴口77的表面61免受微粒的沉积。
喷嘴绝缘体14(图10)优选地由陶瓷材料形成，并且，虽然省却高性能陶瓷材料是可能的，但是当然可以使用在壳体6/阴极9和次级气体喷嘴19之间施加电和热绝缘效应这样的材料。喷嘴绝缘体14是单独的组件，然而如果它的功能集成到主要绝缘体16中，可以省略它。作为单独的组件，喷嘴绝缘体14在其设计方面类似弹簧环。喷嘴绝缘体14安装到主要绝缘体16中(图12)，并且相应的圆形部分在金属丝导引装置18的区域中处于打开。
在有利的实施例中，主要绝缘体16(图11)是由高温塑料形成或由陶瓷材料形成并且提供壳体6/阴极9和金属丝导引装置18/金属丝19之间的热和电绝缘。主要绝缘体16容纳金属丝导引装置18，即其组件，并且定它们的中心。喷嘴绝缘体14可以放置在主要绝缘体中，如图12通过示例所示。
金属丝导引装置18优选地具有包含金属丝导向块68、金属丝导向管69和金属丝导向螺杆71(图12)的组件。通常，这些组件对应于专利文献WO2012/95371中的那些组件，专利文献WO2012/95371在此通过引用关于调整或拉直金属丝到阴极/主要气体喷嘴/次级气体喷嘴的轴的能力的全部内容的方式合并于此。然而，金属丝导向块68(图13)具有——通过示例在图3中可见的——三点支撑73以用于在它的内周73上的金属丝17。这意味着，如在金属丝17的圆周方向上所看到的，在金属丝导向块68里面，金属丝17与金属丝导向块68的内部在三个接触点74接触以用于引导。邻接每个接触点74，有自由空间76引入金属丝导向块68中，通过自由空间76粘附到金属丝的杂质微粒可以运走。这是可能的，因为产生的旋转和进给如同它是相反的螺旋形传送。在多部件金属丝导引装置18中，通过相对于金属丝导向螺杆71在阴极喷嘴轴的方向(X)上偏移金属丝导向块68，固定或调整相对于阴极喷嘴轴的金属丝导向轴的角度，是可能的。然后，金属丝导向轴不再相对于旋转轴(Y)轴向，装置围绕旋转轴(Y)旋转并且金属丝导向螺杆71位于旋转轴(Y)的方向上。在所示的说明性实施例中，金属丝导向轴与旋转轴(Y)一致，即不相对于后者偏移。为了固定或调整微粒射流角度，此外有改变相对于旋转轴(Y)的阴极喷嘴轴(X)的角度的可能性。
如已经提到的，通过示例，壳体6是具有主要元件7和盖元件8的两部件设计，并且这有利于易于维护。明显的是，壳体6主要是圆形设计。如在放弃的横截面中所看到的，仅在喷嘴口77的区域是壳体6的圆形配置，即主要元件7。这里，壳体6是压扁的，其中有到平面79的倾斜过渡，喷嘴环13或喷嘴口77设置在平面79上(图2)。如在横截面中所看到的圆形壳体6的一致保持，避免叶片效应，即，将携带汽缸孔中的工艺气体或空气，从而大大减少了对在要涂覆的表面的方向上要运送的微粒的叶片效应的负面影响。这种流动优化的表面配置也在减少壳体上的沉积物方面具有效果。
盖元件8可以拧紧到主要元件7以通过螺钉81形成壳体6，其中次级气体管道仅设置在主要元件7上并且因此在面对工艺的侧面冷却壳体6(次级气体的双重作用，其中如所提到的，主要气体也具有冷却功能)。
本发明提供单金属丝喷涂装置1，其旋转自身，甚至相对小直径的汽缸孔可以通过其涂覆。要点燃的电弧在阴极和阳极之间直接点燃，即在金属丝上，但是不在阴极和作为已知装置中迄今已知的等离子气体喷嘴之间，由于电弧效应缩短使用寿命，尤其在相对高的电流密度下。在本发明中，主要气体喷嘴21是通过次级气体冷却，由于这个原因，提供开口，即槽23。通过包含喷嘴绝缘体14、喷嘴环13、次级气体喷嘴19、主要气体分配器11和次级气体分配器12的组件，其优选是由陶瓷材料制成的，内部热和电绝缘是如它有利地形成的。喷嘴环13实际上是以整个装置或壳体的其他方式的金属外部形式的唯一外部绝缘体。具有其组件的金属丝导引装置18完全地容纳在壳体6里面，即在主要元件7里面，使省略外部保护措施成为可能。密封元件83也可以在图1中看到。
附图标记列表
1 用于热涂覆的装置
2 头部部件
3 连接器
4 适配器
6 壳体
7 主要元件
8 盖元件
9 阴极
11 主要气体分配器
12 次级气体分配器
13 喷嘴环
14 喷嘴绝缘体
16 主要绝缘体
18 金属丝导引装置
19 次级气体喷嘴
21 主要气体喷嘴
22 朝着19定向的21的侧面
23 槽
24 朝着11定向的21的侧面
26 12上的接合元件
27 11中的凹部
28 21的在22上的中心元件
29 19上的反向中心元件
31 朝着21定向的19的侧面
32 入口区域
33 次级气体迷宫
34 19中的次级气体孔
36 9的芯
37 9的外罩
38 套筒部分
39 凸缘部分
41 键表面
42 O型环
43 11中的孔
44 11的下侧
46 朝着21定向的11的侧面
48 12中的孔
49 槽壁
51 12上的装配辅件
52 19中的中心开口
53 壁部分
54 凹部
56 13的外环
57 13中的中心开口
58 底部凸缘
59 壁部分
61 外表面
62 抗粘附和绝缘层
63 13中的孔
64 13中的槽
66 迷宫孔
67 圆形部分
68 金属丝导向块
69 金属丝导向管
71 金属丝导向螺杆
72 68的内圆
73 三点支撑
74 接触点
76 自由空间
77 喷嘴口
78 倾斜过渡
79 平面
81 螺钉
83 密封元件

Claims (15)

1.一种用于热涂覆表面的装置，其具有至少一个壳体(6)、阴极(9)、主要气体分配器(11)、次级气体分配器(12)、电和热作用绝缘元件(13、14、16)和阳极，所述阳极设计为可消耗金属丝并且通过金属丝导引装置(18)引导到喷嘴(19、21)中，其中所述喷嘴(19、21)以居中方式安装并且具有在它的侧面(22)中的一个上的一个平面上径向设置的开口(23)，其中所述喷嘴(19、21)具有主要气体喷嘴(21)和次级气体喷嘴(19)，并且所述开口(23)设置在所述主要气体喷嘴(21)上以使次级气体冷却所述主要气体喷嘴。
2.如权利要求1所述的装置，
其特征在于
所述壳体是具有至少一个主要元件(7)和至少一个盖元件(8)的两部件设计，
其中所述主要气体喷嘴(21)以居中的方式安装在与所述次级气体分配器(12)并联连接的所述主要气体分配器(11)上，并且具有在朝着所述次级气体喷嘴(19)定向的它的所述侧面(22)上的一个平面上径向设置的开口(23)。
3.如权利要求1或2所述的装置，
其特征在于
所述主要气体喷嘴(21)具有用于接合在所述主要气体分配器(11)的凹部(27)中的接合元件(26)，其中所述主要气体喷嘴(21)形成用于主要气体的以相对于阴极(9)居中的方式收敛的入口区域(32)。
4.如权利要求1所述的装置，
其特征在于
所述主要气体喷嘴(21)具有比所述次级气体喷嘴(19)中的次级气体孔(34)的次级气体孔数目对称大的多个开口。
5.如权利要求1所述的装置，
其特征在于
所述阴极(9)具有钨合金芯(36)，其由铜包封，因此形成铜套(37)。
6.如权利要求5所述的装置，
其特征在于
所述铜套(37)是具有套筒部分(38)和凸缘部分(39)的帽子形设计，其中手指形芯(36)容纳在所述套筒部分(38)中，并且其中所述套筒部分(38)具有用于拧进所述壳体(6)的相应内螺纹中的外螺纹，并且其中所述凸缘部分(39)具有键表面(41)。
7.如权利要求1所述的装置，
其特征在于
所述主要气体分配器(11)具有收敛地和/或同中心地设置的孔(43)，其从下侧(44)延伸到朝着所述主要气体喷嘴(21)定向的侧面(46)。
8.如权利要求1所述的装置，
其特征在于
所述次级气体分配器(12)具有收敛地和/或同中心地设置的孔(48)，其优选地具有不同的孔直径，其中所述次级气体分配器(12)具有装配辅件(51)。
9.如权利要求1所述的装置，
其特征在于
所述次级气体喷嘴(19)具有壁部分(53)，其围绕中心开口(52)并且用于金属丝的凹部(54)设置在其中，其中所述次级气体喷嘴(19)在金属丝的传送方向上与所述凹部(54)相对的部分关闭。
10.如权利要求1所述的装置，
其特征在于
所述次级气体喷嘴(19)具有同中心地设置的次级气体孔(34)，其中流出的次级气体柱形成压力锥。
11.如权利要求1所述的装置，
其特征在于
所述绝缘元件(13)具体体现为喷嘴环(13)，其由高于80W/mK热导率的材料制成，和/或其特征在于所述绝缘元件(13)具体体现为其他金属装置的唯一外部绝缘体。
12.如权利要求1所述的装置，
其特征在于
作为喷嘴环(13)的所述绝缘元件(13)至少在其外表面(61)上抛光，和/或具有抗粘附和/或绝缘层(62)。
13.如权利要求1所述的装置，
其特征在于
保护气体流引入到喷嘴口(77)中。
14.如权利要求1所述的装置，
其特征在于
所述金属丝导引装置(18)具有金属丝导向块(68)，其具有在它的内圆上用于所述金属丝(17)的三点支撑(73)，其中，在所述金属丝导向块(68)里面，如在所述金属丝(17)的圆周方向上所看到的，所述金属丝(17)在接触点(74)与所述金属丝导向块(68)的内部接触以用于引导，其中各自自由空间(76)引入到所述金属丝导向块(68)中邻接所述接触点(74)的位置中。
15.如权利要求13所述的装置，
其特征在于
所述壳体(6)具体体现为圆形横截面并且具有到仅在所述壳体的头部部件(2)上的平面(79)的倾斜延伸过渡(78)，所述喷嘴口(77) 设置在所述平面(79)的凹口中，并且仅在此处不存在所述壳体(6)的圆形横截面。
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