CN111570119A - 一种螺旋波等离子枪头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺旋波等离子枪头，包括喷枪主体，主体包括外壳、夹腔、内腔、螺旋波放电系统、水冷系统以及出粉系统，外壳设有喷口、外壳主体及喷枪顶盖，外壳与内腔腔壁通过喷口连接，内腔腔壁与外壳内壁间设有夹腔，夹腔内设有水冷系统以及螺旋波放电装置。本发明的有益效果是：使用Helmholtz线圈构成的等离子加速线圈，置于螺旋波天线外圈，并于喷嘴部分设置了动态磁场线圈，使得螺旋波天线来产生高温等离子体，节省了很大的轴向空间来进行轴向送粉，粉末从喷嘴内部送入等离子焰流，克服“边界效应”，使沿喷涂截面粒子的温度与速度分布更均匀，使涂层的质量受到影响大大减小，且喷涂时不易发生涂料堵塞现象。
Description
技术领域
本发明涉及喷涂技术领域，具体为一种螺旋波等离子枪头。
背景技术
传统的喷涂枪头使用的是外侧送粉的方式，这样的结构非常不合理，电极占据了腔体很大的一部分空间使轴向送粉容易堵塞，而径向送粉使沿喷涂截面粒子的温度与速度分布不均匀，使涂层的质量受到影响。其次，抛开使用效果而言，本身枪头的结构也使得内部的电极材料在使用过程中损耗极大，使用寿命大幅缩短，现有枪头的等离子体弧不稳定，喷涂效果差。
所以，现设计公开一种螺旋波等离子枪头，其目的在于解决上述问题，使枪头喷涂后涂层均匀，径向送粉效果更好，延长喷涂枪头的使用寿命，最终使得产品质量提升。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种螺旋波等离子枪头。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种螺旋波等离子枪头，包括喷枪主体，所述主体包括外壳、夹腔、内腔、枪底、螺旋波放电系统、水冷系统以及出粉系统，所述外壳设有喷口、外壳主体及喷枪顶盖，所述外壳与所述内腔腔壁通过所述喷口连接，所述内腔腔壁与所述外壳内壁间设有夹腔，所述夹腔内设有水冷系统以及螺旋波放电装置，所述内腔腔壁设有出粉夹块，所述夹块靠近所述喷口一侧连接钨合金加强壁，所述钨合金加强壁一端连接所述卡块，一端连接所述喷口。
进一步的，所述水冷系统包括分流外壳、分流内壳、进水环以及出水环，所述分流外壳与所述分流内壳间隔处设有所述进水环，所述分流内壳与所述内腔外侧相对处为所述。
进一步的，所述分流内壳一端设有电磁限位壳，所述电磁限位壳设有前端板、后端板连接板以及喷头磁圈缠绕板，所述后端板中部垂直连接于所述分流内壳一端，所述后端底部垂直连接所述连接板，所述前端板与所述后端板平行且底部垂直连接所述连接板，所述连接板外侧缠绕螺旋天线，所述螺旋天线外侧缠有电磁线圈，所述前端板一侧贴合所述电磁线圈另一侧连接所述喷头磁圈缠绕板。
进一步的，所述出粉系统包括所述出粉夹块以及送粉管，所述夹块与所述送粉管截面相同，所述送粉管分为粉管、气管，所述粉管设于所述气管内，所述夹块分为夹块内环及夹块外环，所述粉管与所述夹块通过螺纹部连接，所述内环一侧设有沉孔，所述沉孔外侧设有螺纹，所述螺纹部与所述沉孔旋接，所述夹块外环内设有倾斜弧度相同的螺旋气体喷嘴。
进一步的，所述喷头磁圈缠绕板分有锥面与限位板，所述锥面底部与所述前端板一侧连接另一侧与限位板连接，所述喷头磁圈缠绕板外侧缠绕喷头电磁线圈。
进一步的，所述枪底设于所述喷枪主体的底部，所述枪底设有一对进水孔以及一对出水孔，所述进水孔连通所述进水环，所述出水孔连通所述出水环，所述进水孔及所述出水孔内均设有水电缆，所述螺旋波放电系统连接所述水电缆。
进一步的，所述螺旋天线、电磁线圈以及喷头电磁线圈外均涂有防水漆。
进一步的，所述喷头电磁线圈为定子三相绕组且每项有两组。
本发明的有益效果是：本发明在结构上主要由射频电源和匹配网络、螺旋波天线、水冷系统、磁路系统、喷嘴和工质供应系统构成，螺旋波天线与磁路系统通电后于腔内产生等离子体，该等离子体具有更高的温度和稳定性，使用Helmholtz线圈构成的等离子加速线圈，置于螺旋波天线外圈并与喷嘴部分设置了动态磁场线圈，使得螺旋波天线来产生高温等离子体，因此节省了很大的轴向空间来进行轴向送粉，粉末从喷嘴内部送入等离子焰流，很好的克服“边界效应”，使沿喷涂截面粒子的温度与速度分布更均匀，使涂层的质量受到影响大大减小，且喷涂时不易发生涂料堵塞现象，工作气体在腔内受到螺旋气体喷嘴的影响于腔内旋转，使产生的等离子体具有更快的速度与密集度，大大提高了等离子体弧的稳定性，而多组动态磁场线圈进行等离子体的加速与约束，使喷出的螺旋等离子体束流的长度、发光强度和热流密度都相应提高。
附图说明
图1是本发明的喷枪枪头剖视图；
图2是本发明电磁限位壳结构示意图；
图3是本发明送粉管处结构示意图；
图4是喷头电磁线圈结构示意图；
图5是本发明枪底俯视图。
图中标记：1-主体、2-外壳、3-夹腔、4-内腔、5-枪底、6-螺旋波放电装置、7-水冷系统、8-出粉系统、9-喷口、10-电磁限位壳、51-进水孔、52-出水孔、53-通孔、61-螺旋天线、62-电磁线圈、63-喷头电磁线圈、71-分流外壳、72-分流内壳、73-进水环、74-出水环、81-出粉夹块、82-送粉管、821-粉管、822-气管、811-夹块内环、812-夹块外环、813-螺纹部、8211-沉孔、101-前端板、102-后端板、103-连接板、104-喷头磁圈缠绕板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
结合图1-图5所示的一种螺旋波等离子枪头，包括喷枪主体1，主体1包括外壳2、夹腔3、内腔4、枪底5、螺旋波放电装置6、水冷系统7以及出粉系统8，外壳2为柱状金属外壳，外壳2与内腔4腔壁通过喷口9连接，内腔4腔壁与外壳2内壁间设有夹腔3，夹腔3内设有水冷系统7以及螺旋波放电装置6，内腔4腔壁连接出粉夹块81，夹块81靠近喷口9一侧连接钨合金加强壁91。
水冷系统7包括分流外壳71、分流内壳72、进水环73以及出水环74，分流外壳71与分流内壳72间隔处设有进水环73，分流内壳72与内腔4外侧相对处为出水环74。
分流内壳72一端设有电磁限位壳10，电磁限位壳10设有前端板101、后端板102、连接板103以及喷头磁圈缠绕板104，后端板102中部垂直连接于分流内壳72一端，后端底部垂直连接连接板103，前端板101与后端板102平行且底部垂直连接连接板103，连接板103外侧缠绕螺旋天线61，螺旋天线61外侧缠有电磁线圈62，前端板101一侧贴合电磁线圈62另一侧连接喷头磁圈缠绕板104。
出粉系统8包括出粉夹块81以及送粉管82，夹块81与送粉管82截面相同，送粉管82分为粉管821、气管822，粉管821设于气管822内，出粉夹块81设有夹块内环811及夹块外环812，粉管821与夹块81通过螺纹部813连接，粉管821一端设有沉孔8211，沉孔821表面设有螺纹，螺纹部813与沉孔8211旋接，夹块外环812内设有倾斜弧度相同的螺旋气体喷嘴。
枪底5设于喷枪主体1的底部，枪底5设有一对进水孔51以及一对出水孔52，进水孔51连通进水环73，出水孔52连通出水环74，进水孔51及出水孔52内均设有水电缆，螺旋波放电装置6连接水电缆，进水孔51、出水孔52应至少设有两组，每组两孔。
螺旋天线61、电磁线圈62以及喷头电磁线圈63外均涂有防水漆。
喷头电磁线圈63为定子三(多)相绕组且每项至少有三组。
其中喷头电磁线圈为动态磁场线圈，当等离子体弧梢旋转，旋转频率随磁场的增强而加快。弧梢的这种旋转，特别有利于混合等离子体中的化学成分，使得用化学气相沉积法制备出的薄膜成分均匀，动态磁场存在时，喷出的等离子体束流的长度、发光强度和热流密度都相应提高。
图中黑色矩形方块为密封垫示意标记，在实际工作时送粉管内的粉尘与工作气体被吹入枪头内腔，电离后于内部膨胀通入一定压力和流量的氩气或氮气，冷气流均匀地包围着电弧，使电弧外围受到强烈冷却，迫使带电粒子流往弧柱中心集中，弧柱被进一步压缩，定向运动的电离子流就是相互平行的载流导体，在弧柱电流本身产生的磁场作用下，产生的电磁力使孤柱进一步收缩，最后再从喷口处喷出，达到喷涂目的，上文中各类电磁线圈均通过水电缆接入电源，在实际应用时也可根据实施环境，在枪身开设电源接口用来引入电源。
工作原理：.电流流过螺旋天线激发了随时间变化的磁场，进而产生电场，电场加速气体中的自由电子直至发生电离，形成螺旋波等离子体，基于螺旋波等离子体在膨胀磁场中存在的无电流双层效应加速离子形成高速离子束喷出，产生的等离子体顺着磁力线作螺旋运动，而后进入出口处的磁场中，由电双层加速为高速离子束流，经动态磁场线圈约束后从枪口喷出，因枪体为空心结构，喷涂粉体可从轴向与等离子体一起喷出。在等离子体炬的设计中，总是希望通过提高等离子体炬中电弧的弧压来提高等离子体炬的放电功率，以避免等离子体炬中电弧电流强的过大而造成的对等离子体炬阴极和阳极的烧蚀和增加水冷难度。加入外磁场约束不但可以实现这一目的，而且放电时电弧状态比较稳定。实验中还发现，外磁场存在时，喷出的等离子体束流的长度、发光强度和热流密度都相应提高。更重要的是，在外磁场存在使喷出的等离子体弧梢旋转，旋转频率随磁场的增强而加快。弧梢的这种旋转，特别有利于混合等离子体中的化学成分，使得用化学气相沉积法制备出的薄膜成分均匀。另外，弧梢的旋转，说明电弧的弧根也在旋转。弧根旋转可以避免电极斑点的形成，使电极受热更均匀，有利于延长电极的使用寿命。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种螺旋波等离子枪头，其特征在于：包括喷枪主体(1)，所述主体(1)包括外壳(2)、夹腔(3)、内腔(4)、枪底(5)、螺旋波放电装置(6)、水冷系统(7)以及出粉系统(8)，所述外壳(2)为柱状金属外壳，所述外壳(2)与所述内腔(4)腔壁通过所述喷口(9)连接，所述内腔(4)腔壁与所述外壳(2)内壁间设有夹腔(3)，所述夹腔(3)内设有水冷系统(7)以及螺旋波放电装置(6)，所述内腔(4)腔壁连接出粉夹块(81)，所述夹块(81)靠近所述喷口(9)一侧连接钨合金加强壁(91)。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋波等离子枪头，其特征在于：所述水冷系统(7)包括分流外壳(71)、分流内壳(72)、进水环(73)以及出水环(74)，所述分流外壳(71)与所述分流内壳(72)间隔处设有所述进水环(73)，所述分流内壳(72)与所述内腔(4)外侧相对处为所述出水环(74)。
3.根据权利要求2所述的一种螺旋波等离子枪头，其特征在于：所述分流内壳(72)一端设有电磁限位壳(10)，所述电磁限位壳(10)设有前端板(101)、后端板(102)、连接板(103)以及喷头磁圈缠绕板(104)，所述后端板(102)中部垂直连接于所述分流内壳(72)一端，所述后端底部垂直连接所述连接板(103)，所述前端板(101)与所述后端板(102)平行且底部垂直连接所述连接板(103)，所述连接板(103)外侧缠绕螺旋天线(61)，所述螺旋天线(61)外侧缠有电磁线圈(62)，所述前端板(101)一侧贴合所述电磁线圈(62)另一侧连接所述喷头磁圈缠绕板(104)。
4.根据权利要求3所述的一种螺旋波等离子枪头，其特征在于：所述出粉系统(8)包括所述出粉夹块(81)以及送粉管(82)，所述夹块(81)与所述送粉管(82)截面相同，所述送粉管(82)分为粉管(821)、气管(822)，所述粉管(821)设于所述气管(822)内，所述出粉夹块(81)设有夹块内环(811)及夹块外环(812)，所述粉管(821)与所述夹块(81)通过螺纹部(813)连接，所述粉管(821)一端设有沉孔(8211)，所述沉孔(8211)表面设有螺纹，所述螺纹部(813)与所述沉孔(8211)旋接，所述夹块外环(812)内设有倾斜弧度相同的螺旋气体喷嘴。
5.根据权利要求5所述的一种螺旋波等离子枪头，其特征在于：所述枪底(5)设于所述喷枪主体(1)的底部，所述枪底(5)设有一对进水孔(51)以及一对出水孔(52)，所述进水孔(51)连通所述进水环(73)，所述出水孔(52)连通所述出水环(74)，所述进水孔(51)及所述出水孔(52)内均设有水电缆，所述螺旋波放电装置(6)连接所述水电缆，所述枪底(5)中部设有通孔(53)，所述通孔(53)内穿有送粉管(82)。
6.根据权利要求6所述的一种螺旋波等离子枪头，其特征在于：所述螺旋天线(61)、电磁线圈(62)以及喷头电磁线圈(63)外均涂有防水漆。
7.根据权利要求5所述的一种螺旋波等离子枪头，其特征在于：所述喷头电磁线圈(63)为定子多相绕组且每项至少有两组。
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