CN111621734B - 一种等离子喷枪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等离子喷枪，包括枪体，枪体内设有冷却水通道，所述冷却水通道包括阴极冷却水通道和阳极冷却水通道，所述阴极冷却水通道和阳极冷却水通道的入水口和出水口分别汇合，入水口和出水口均位于枪底座伸出密封盖的端部处；所述阳极冷却水通道穿过枪底座、连接套、绝缘套的凸出环、阳极护套和阳极喷嘴的壁体；所述阴极冷却水通道位于枪底座和铜套内；阳极喷嘴远离阴极头一端的壁体上还设有粉末注入口。本发明中把传统两级串联冷却方式，改为一级并联冷却方式。也就是，把冷却水进入喷枪后，马上分为两路管路，分别流经阳极和阴极，使得阳极和阴极都能得到充分的冷却；还把传统枪外喷涂粉末方式改成粉末直接注入到喷嘴内部。
Description
技术领域
本发明涉及等离子喷涂设备领域，尤其涉及一种等离子喷枪。
背景技术
在喷枪中，阳极和阴极中间被陶瓷绝缘体和狭窄的间隙隔开。当两极间加载适当的直流电压，两级间很快产生电弧。在电弧的作用下，阳极和阴极之间的等离子气体，如：氩气、氮气、氢气或者其混合气体很快被电离。气体中的原子被电离后产生带正电的离子和带负电的电子。离子和电子的产生，加快了电流的移动，并产生大量的热量，其温度可达到20000k左右。被受热膨胀后的气流通过阳极的开口喷出。在喷孔处注入喷涂粉末。粉末在高温气流下给熔化或者进入半熔融状态。高速气流夹带这粉末颗粒，并将其喷涂在待加工的工件上形成致密的涂层。然而传统的等离子喷枪由于机构上存在着严重的缺陷，其冷却水经过阳极后又直接流入阴极。在流经阳极时已被加热后的冷却水，大大的降低了其冷却效应，使得位于喷枪中心的阴极无法得到充分的冷却。该现象导致喷枪的功率严重受到限制。其功率一般被限制在60千瓦以内。此外在枪口外部径向注入粉末，导致等离子喷涂时粉末受热和加速不均匀，以及喷涂火焰非常分散等特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种等离子喷枪。
本发明的创新点在于本发明中把传统两级串联冷却方式，改为一级并联冷却方式。也就是，把冷却水进入喷枪后，马上分为两路管路，分别流经阳极和阴极，使得阳极和阴极都能得到充分的冷却。在同样条件下，提高喷枪的限定功率。把粉末直接注入到喷嘴内部，使得粉末更加充分及平均地受热的同时，更加充分地在气流作用下得以加速，并产生更加聚焦的喷涂火焰及颗粒粒子流。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种等离子喷枪，包括枪体，所述枪体包括铜套、位于铜套一端部的阴极头，铜套上套设有阴极护套，阴极护套远离阴极头的一端设有枪底座，所述枪底座包括依次设置的前座、中座和后座，所述前座和阴极护套连接，所述前座外壁套设有气体喷射环，所述气体喷射环外壁套设有陶瓷套，所述陶瓷套外壁设有绝缘套，绝缘套内壁设有凸出环和陶瓷套卡接；阴极头远离铜套一端设有阳极喷嘴，所述阳极喷嘴通过阳极护套固定在绝缘套一端，阳极护套通过一号锁紧套锁紧在绝缘套上，所述阳极喷嘴为柱状体，柱状体内设有沿柱状体轴向方向布置的喷射通道，阴极头插入喷射通道的一端，阴极头和喷射通道内壁形成环形喷道，阳极喷嘴通过二号锁紧环和阳极护套锁紧连接；绝缘套远离阳极喷嘴一端设有密封盖，密封盖上设有伸出枪底座后座的通孔，所述绝缘套内设有连接套，所述连接套两端分别抵接密封盖和凸出环，所述密封盖上设有等离子气体入口，所述连接套和枪底座之间形成和等离子气体入口连通的空腔，所述陶瓷套和阴极护套之间形成和环形喷道连通的环形通道，所述气体喷射环上设有将空腔和环形通道连通的若干孔洞；所述枪体内设有冷却水通道，所述冷却水通道包括阴极冷却水通道和阳极冷却水通道，所述阴极冷却水通道和阳极冷却水通道的入水口和出水口分别汇合，入水口和出水口均位于枪底座伸出密封盖的端部处；所述阳极冷却水通道穿过枪底座、连接套、绝缘套的凸出环、阳极护套和阳极喷嘴的壁体；所述阴极冷却水通道位于枪底座和铜套内；所述阳极喷嘴远离阴极头一端的壁体上还设有粉末注入口。把传统两级串联冷却方式，改为一级并联冷却方式。也就是，把冷却水进入喷枪后，马上分为两路管路，分别流经阳极和阴极，使得阳极和阴极都能得到充分的冷却。在同样条件下，提高喷枪的限定功率。把粉末直接注入到喷嘴内部，使得粉末更加充分及平均地受热的同时，更加充分地在气流作用下得以加速，并产生更加聚焦的喷涂火焰及颗粒粒子流。
进一步地，所述阳极冷却水通道位于阳极喷嘴壁体内的部分包括若干阳极冷却水入水通道和若干阳极冷却水出水通道，阳极冷却水入水通道和阳极冷却水出水通道均和喷射通道轴向方向平行，阳极冷却水入水通道和阳极冷却水出水通道在远离阴极头一端水连通，阳极冷却水出水通道位于近喷射通道处。阳极喷嘴处的冷却效果更优。
进一步地，所述阳极冷却水出水通道沿喷射通道环形方向等间距布置。阳极喷嘴处的冷却更均匀。
进一步地，所述枪底座内设有间隔套，间隔套插设在铜套内，所述间隔套为环形结构，间隔套将阴极冷却水通道分隔为阴极冷却水入水通道和阴极冷却水出水通道，阴极冷却水入水通道位于间隔套外部，阴极冷却水出水通道位于间隔套内，所述间隔套和铜套位于阴极头的端部处存在间距使得阴极冷却水入水通道和阴极冷却水出水通道水连通。阴极头处的冷却效率更高。
进一步地，所述阳极喷嘴壁体上还设有保护气体注入口，所述保护气体注入口通过气体管道和粉末注入口连通，气体管道和粉末注入口连通的连通点位于近喷射通道处；所述粉末注入口位于保护气体注入口和喷射通道喷射出口之间。在保护气体的作用下，防止颗粒在喷嘴内壁的注入口对面形成沉积，导致喷嘴堵塞。在保护气体的作用下，进一步保护喷涂颗粒，特别是金属颗粒在离开喷嘴后在空气中不被氧化，进一步提高涂层的结合强度。
进一步地，所述阴极头材质为金属钨。进一步提高阴极头放入耐热能力，从而可以进一步的提高两级间的电流，最终提高喷枪的功率。
进一步地，所述阳极喷嘴的长度≥70mm。在加长后的阳极喷嘴末端注入喷涂粉末。相对于常规的喷枪阳极，本发明为加长阳极喷嘴，喷枪产生的等离子弧分布在阴极与阳极之间，而弧根分布在阴极前端和阳极表面，阴极前端和阳极表面的表面空间的尺寸和外形决定了等离子电弧的密度与波动稳定性，所以本发明的喷枪能使弧根更均匀分布在较长的光滑圆筒内壁的阳极喷嘴表面，从而使得电弧更加分散，这样即延缓因电弧密度分布不均引起的阳极表面电弧烧蚀，又保证了等离子电弧本身的稳定性，极其有利于提高工艺的稳定性，同时在加长喷嘴中，受热膨胀后的等离子流束比传统的喷枪更加充分得到加速。
本发明的有益效果是 ：
1、本发明中把传统两级串联冷却方式，改为一级并联冷却方式。也就是，把冷却水进入喷枪后，马上分为两路管路，分别流经阳极和阴极，使得阳极和阴极都能得到充分的冷却。在同样条件下，提高喷枪的限定功率。把粉末直接注入到喷嘴内部，使得粉末更加充分及平均地受热的同时，更加充分地在气流作用下得以加速，并产生更加聚焦的喷涂火焰及颗粒粒子流。
2、本发明中阴极头使用金属钨材质，进一步提高在阴极头耐热能力，从而可以进一步的提高两级间的电流，最终提高喷枪的功率。
3、本发明中相对于常规的喷枪阳极，本发明为加长阳极喷嘴，喷枪产生的等离子弧分布在阴极与阳极之间，而弧根分布在阴极前端和阳极表面，阴极前端和阳极表面的表面空间的尺寸和外形决定了等离子电弧的密度与波动稳定性，所以本发明的喷枪能使弧根更均匀分布在较长的光滑圆筒内壁的阳极喷嘴表面，从而使得电弧更加分散，这样即延缓因电弧密度分布不均引起的阳极表面电弧烧蚀，又保证了等离子电弧本身的稳定性，极其有利于提高工艺的稳定性，同时在加长喷嘴中，受热膨胀后的等离子流束比传统的喷枪更加充分得到加速。
4、本发明中在粉末注入口除加保护气体注入口，在保护气体的作用下，可以防止颗粒在喷嘴内壁的注入口对面形成沉积，导致喷嘴堵塞；在保护气体的作用下，进一步保护喷涂颗粒，特别是金属颗粒在离开喷嘴后在空气中不被氧化，进一步提高涂层的结合强度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为阳极喷嘴的截面图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：如图1、2所示，一种等离子喷枪，包括枪体1，枪体1包括铜套2、位于铜套2一端部的阴极头3，阴极头3材质为金属钨。铜套2上套设有阴极护套4，阴极护套4远离阴极头3的一端设有枪底座5，枪底座5包括依次设置的前座5.1、中座5.2和后座5.3，前座5.1和阴极护套4连接，前座5.1外壁套设有气体喷射环6，气体喷射环6外壁套设有陶瓷套7，陶瓷套7外壁设有绝缘套8，绝缘套8内壁设有凸出环8.1和陶瓷套7卡接；阴极头3远离铜套3一端设有阳极喷嘴9，阳极喷嘴9通过阳极护套10固定在绝缘套8一端，阳极护套10通过一号锁紧套锁紧11在绝缘套8上，阳极喷嘴9为柱状体，柱状体内设有沿柱状体轴向方向布置的喷射通道12，阳极喷嘴9的长度≥70mm，阴极头3插入喷射通道12的一端，阴极头3和喷射通道12内壁形成环形喷道13。阳极喷嘴9通过二号锁紧环14和阳极护套10锁紧连接；绝缘套8远离阳极喷嘴9一端设有密封盖15，密封盖15上设有伸出枪底座后座5.3的通孔，绝缘套8内设有连接套16，连接套16两端分别抵接密封盖15和凸出环8.1，密封盖15上设有等离子气体入口17，连接套16和枪底座5之间形成和等离子气体入口连通的空腔18，陶瓷套7和阴极护套4之间形成和环形喷道13连通的环形通道19，所述气体喷射环6上设有将空腔18和环形通道19连通的若干孔洞6.1；枪体1内设有冷却水通道，冷却水通道包括阴极冷却水通道20和阳极冷却水通道21，所述阴极冷却水通道20和阳极冷却水通道21的入水口22和出水口23分别汇合，入水口22和出水口23均位于枪底5座伸出密封盖15的端部处；阳极冷却水通道21穿过枪底座5、连接套16、绝缘套8的凸出环8.1、阳极护套10和阳极喷嘴9的壁体；阳极冷却水通道21位于阳极喷嘴9壁体内的部分包括若干阳极冷却水入水通道21.1和若干阳极冷却水出水通道21.2，阳极冷却水入水通道21.1和阳极冷却水出水通道21.2均和喷射通道12轴向方向平行，阳极冷却水入水通道21.1和阳极冷却水出水通道21.2在远离阴极头3一端水连通，阳极冷却水出水通道21.2位于近喷射通道12处，阳极冷却水出水通道21.2沿喷射通道12环形方向等间距布置。阴极冷却水通道20位于枪底座5和铜套2内，枪底座5内设有间隔套25，间隔套25插设在铜套2内，间隔套25为环形结构，间隔套25将阴极冷却水通道20分隔为阴极冷却水入水通道20.1和阴极冷却水出水通道20.2，阴极冷却水入水通道20.1位于间隔套25外部，阴极冷却水出水通道20.2位于间隔套25内，间隔套25和铜套位于阴极头3的端部处存在间距使得阴极冷却水入水通道20.1和阴极冷却水出水通道20.2水连通。阳极喷嘴9远离阴极头3一端的壁体上还设有粉末注入口24，阳极喷嘴9壁体上还设有保护气体注入口26，保护气体注入口26通过气体管道27和粉末注入口24连通，气体管道27和粉末注入口24连通的连通点位于近喷射通道12处；所述粉末注入口24位于保护气体注入口26和喷射通道12喷射出口之间。枪体1的各个部件之间卡扣连接，连接处可设置密封圈。
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。
Claims (7)
1.一种等离子喷枪，其特征在于，包括枪体，所述枪体包括铜套、位于铜套一端部的阴极头，铜套上套设有阴极护套，阴极护套远离阴极头的一端设有枪底座，所述枪底座包括依次设置的前座、中座和后座，所述前座和阴极护套连接，所述前座外壁套设有气体喷射环，所述气体喷射环外壁套设有陶瓷套，所述陶瓷套外壁设有绝缘套，绝缘套内壁设有凸出环和陶瓷套卡接；阴极头远离铜套一端设有阳极喷嘴，所述阳极喷嘴通过阳极护套固定在绝缘套一端，阳极护套通过一号锁紧套锁紧在绝缘套上，所述阳极喷嘴为柱状体，柱状体内设有沿柱状体轴向方向布置的喷射通道，阴极头插入喷射通道的一端，阴极头和喷射通道内壁形成环形喷道，阳极喷嘴通过二号锁紧环和阳极护套锁紧连接；绝缘套远离阳极喷嘴一端设有密封盖，密封盖上设有伸出枪底座后座的通孔，所述绝缘套内设有连接套，所述连接套两端分别抵接密封盖和凸出环，所述密封盖上设有等离子气体入口，所述连接套和枪底座之间形成和等离子气体入口连通的空腔，所述陶瓷套和阴极护套之间形成和环形喷道连通的环形通道，所述气体喷射环上设有将空腔和环形通道连通的若干孔洞；所述枪体内设有冷却水通道，所述冷却水通道包括阴极冷却水通道和阳极冷却水通道，所述阴极冷却水通道和阳极冷却水通道的入水口和出水口分别汇合，入水口和出水口均位于枪底座伸出密封盖的端部处；所述阳极冷却水通道穿过枪底座、连接套、绝缘套的凸出环、阳极护套和阳极喷嘴的壁体；所述阴极冷却水通道位于枪底座和铜套内；所述阳极喷嘴远离阴极头一端的壁体上还设有粉末注入口。
2.根据权利要求1所述的等离子喷枪，其特征在于，所述阳极冷却水通道位于阳极喷嘴壁体内的部分包括若干阳极冷却水入水通道和若干阳极冷却水出水通道，阳极冷却水入水通道和阳极冷却水出水通道均和喷射通道轴向方向平行，阳极冷却水入水通道和阳极冷却水出水通道在远离阴极头一端水连通，阳极冷却水出水通道位于近喷射通道处。
3.根据权利要求2所述的等离子喷枪，其特征在于，所述阳极冷却水出水通道沿喷射通道环形方向等间距布置。
4.根据权利要求1所述的等离子喷枪，其特征在于，所述枪底座内设有间隔套，间隔套插设在铜套内，所述间隔套为环形结构，间隔套将阴极冷却水通道分隔为阴极冷却水入水通道和阴极冷却水出水通道，阴极冷却水入水通道位于间隔套外部，阴极冷却水出水通道位于间隔套内，所述间隔套和铜套位于阴极头的端部处存在间距使得阴极冷却水入水通道和阴极冷却水出水通道水连通。
5.根据权利要求1所述的等离子喷枪，其特征在于，所述阳极喷嘴壁体上还设有保护气体注入口，所述保护气体注入口通过气体管道和粉末注入口连通，气体管道和粉末注入口连通的连通点位于近喷射通道处；所述粉末注入口位于保护气体注入口和喷射通道喷射出口之间。
6.根据权利要求1所述的等离子喷枪，其特征在于，所述阴极头材质为金属钨。
7.根据权利要求1所述的等离子喷枪，其特征在于，所述阳极喷嘴的长度≥70mm。
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