CN112827690B - 一种喷嘴装置及喷涂设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种喷嘴装置及喷涂设备，涉及喷涂技术领域。该喷嘴装置包括喷嘴，喷嘴具有内壁，内壁的一端形成供喷涂材料进入的喷涂入口，内壁的另一端形成供喷涂材料喷出的喷涂出口。同时，该喷嘴内还设有流道，流道具有入口端以及出口端，入口端用于供气体保护介质进入，出口端朝向内壁设置，以使从出口端喷出的气体保护介质在朝向喷涂出口流动的过程中覆盖在内壁上形成气体介质保护层。上述喷涂出口可以实现喷涂材料的喷出，通过设置流道，可在喷嘴内壁形成气体介质保护层，从而能够有效的防止喷嘴堵塞的情况发生。

Description

一种喷嘴装置及喷涂设备

技术领域

本发明涉及喷涂技术领域，具体而言，涉及一种喷嘴装置及喷涂设备。

背景技术

冷喷涂属于一种快速成型技术，其主要原理为将固态粉末加温(低于融化温度)并加速到超音速下与基体碰撞，经过强烈的塑性变形而发生沉积形成涂层。与传统的热喷涂相比，该技术不需要将喷涂的金属粉末粒子融化，因此整个过程中没有涉及到物理化学反应，同时可以喷涂多种材料，包括金属和非金属，涂层厚度不受限制。该技术已经广泛应用于航空修复，可制备抗腐蚀、耐摩擦、强化、绝缘、导电和导磁涂层。

现有技术中，冷喷涂通常所使用的金属粉末在流经喷嘴时，长时间的喷涂容易粘连在喷嘴上，使得喷嘴堵塞，无法继续工作。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本申请的目的之一包括提供了一种喷嘴装置以解决上述技术问题。

本申请的目的之二包括提供一种包括上述喷嘴装置的喷涂设备。

本申请可以这样实现：

第一方面，本申请提供一种喷嘴装置，其包括喷嘴，喷嘴具有内壁，该内壁的一端形成供喷涂材料进入的喷涂入口，该内壁的另一端形成供喷涂材料喷出的喷涂出口。

喷嘴内还设有流道，流道具有入口端以及出口端，入口端用于供气体保护介质进入，出口端朝向内壁设置，以使从出口端喷出的气体保护介质在朝向喷涂出口流动的过程中覆盖在内壁上且形成气体介质保护层。

在可选的实施方式中，喷嘴装置还包括内环套，内环套安装在喷嘴内。

内环套的内壁之间形成供喷涂材料流通的通道。

喷嘴具有通孔，内环套的至少部分外壁与喷嘴的部分内壁之间形成空隙，空隙与通孔连通以共同构成流道。通孔远离空隙的一端形成入口端，空隙远离通孔的一端形成出口端。

在可选的实施方式中，喷嘴包括依次设置的收敛部分、咽喉部分以及扩张部分，喷嘴的内壁包括收敛部分具有的收敛内壁、咽喉部分具有的咽喉内壁以及扩张部分具有的扩张内壁。

内环套的外壁包括依次设置的安装壁以及流道壁。

安装壁与收敛内壁、咽喉内壁以及扩张内壁中的至少一者密封连接。流道壁与喷嘴中位于与安装壁连接的喷嘴内壁下游端的剩余喷嘴内壁之间形成空隙。

出口端朝向扩张内壁，以使从出口端喷出的气体保护介质在朝向喷涂出口流动的过程中，覆盖在扩张内壁上形成气体介质保护层。

在可选的实施方式中，密封连接为焊接密封或螺纹密封。

在可选的实施方式中，内环套的内壁包括依次设置的与咽喉内壁对应设置的咽喉壁以及与扩张内壁对应设置的扩张壁。

或，内环套的内壁包括依次设置的与收敛内壁对应设置的收敛壁、与咽喉内壁对应设置的咽喉壁以及与扩张内壁对应设置的扩张壁。

在可选的实施方式中，流道壁靠近出口端的至少部分壁面与扩张内壁成锐角。

在可选的实施方式中，锐角的角度不超过20°。

在可选的实施方式中，内环套的中心轴与喷嘴同轴。

在可选的实施方式中，空隙靠近通孔的部分的截面面积大于空隙靠近出口端的部分的截面面积。

第二方面，本申请还提供了一种含有上述喷嘴装置的喷涂设备。

本申请的有益效果包括：

喷嘴装置的喷涂出口可以实现喷涂材料的喷出。该喷嘴内还设有流道，该流道的入口端用于供气体保护介质进入，出口端朝向喷嘴内壁，以使从出口端喷出的气体保护介质在朝向喷涂出口流动的过程中，覆盖在内壁上且形成气体介质保护层。通过在喷嘴内壁形成气体介质保护层，当喷涂材料即将撞击到喷嘴的内壁上时，该气体介质保护层或起到缓冲作用甚至会偏转改变喷涂材料的移动方向，避免喷涂材料直接撞击到喷嘴的内壁，在长时间的喷涂工作中，由于能降低喷涂材料与喷嘴内壁的碰撞几率，因此，能够有效的防止喷嘴堵塞的情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实施例提供的喷嘴装置在第一视角下的结构示意图；

图2为本实施例提供的喷嘴装置在第二视角下的结构示意图；

图3为本实施例提供的喷嘴装置在第三视角下的结构示意图；

图4为本实施例提供的喷嘴装置在第四视角下的结构示意图；

图5为本实施例提供的喷嘴装置在第五视角下的结构示意图；

图6为图5中A处的局部放大图；

图7为本实施例提供的另一种喷嘴装置的结构示意图。

图标：100-喷嘴装置；1-喷嘴；1a-内壁；2-内环套；21-通道；22-收敛壁；23-咽喉壁；24-扩张壁；25-安装壁；26-流道壁；3-空隙；4-喷涂入口；5-喷涂出口；6-气体介质保护层；7-喷涂材料；8-通孔；9-咽喉部分；91-咽喉内壁；10-收敛部分；101-收敛内壁；11-扩张部分；111-扩张内壁；12-流道；121-入口端；122-出口端。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

实施例1

发明人经研究发现，目前常用的解决冷喷涂过程中喷嘴堵塞的方法主要有以下几种：

(1)通过使用不易粘连的材料制备喷嘴；(2)往喷涂原材料中添加防粘连的材料；(3)降低喷涂参数。

但以上方法都或多或少地降低了喷涂的涂层性能。

鉴于此，发明人创造性地提出了一种喷嘴装置100，其主要是在喷嘴1的内壁1a形成气体介质保护层6，当喷涂材料7即将撞击到喷嘴1的内壁1a上时，该气体介质保护层6可起到缓冲作用甚至会偏转改变喷涂材料7的移动方向，避免喷涂材料7直接撞击到喷嘴1的内壁1a，在长时间的喷涂工作中，由于能降低喷涂材料7与喷嘴1内壁1a的碰撞几率，因此，能够有效的防止喷嘴1堵塞的情况发生。

具体的，请参照图1至图6，本实施例提供的喷嘴装置100，其包括喷嘴1，喷嘴1具有内壁1a，喷嘴1内壁1a的一端形成供喷涂材料7喷出的喷涂出口5。内壁1a的另一端形成供喷涂材料7进入的喷涂入口4。

该喷嘴1内还设有流道12，流道12具备入口端121以及出口端122，入口端121用于供保护气体介质进入，出口端122位于喷嘴1内且朝向喷嘴1的内壁1a设置，以使从出口端122喷出的保护气体介质在朝向喷涂出口5流动的过程中覆盖在喷嘴1的内壁1a上且形成气体介质保护层6。

鉴于上述结构的设置，在喷涂前，先通入气体保护介质，稳定一段时间后，气体保护介质在喷嘴1的内壁1a上形成气体介质保护层6，此时，再进行喷涂，高速流动的喷涂材料7与喷嘴1的内壁1a之间可通过气体介质保护层6起到缓冲和隔离的作用，当喷涂材料7即将撞击到喷嘴1的内壁1a时，该气体介质保护层6会偏转改变喷涂材料7的移动方向，避免喷涂材料7直接撞击到喷嘴1的内壁1a，在长时间的喷涂工作中，可降低喷涂材料7与喷嘴1的内壁1a碰撞的几率，进而有效地防止喷嘴1堵塞的情况发生。

在可选的实施方式中，上述喷涂材料7为金属粉末粒子，气体保护介质可以为氮气、氦气、空气或惰性气体。

进一步地，喷嘴装置100还包括内环套2，内环套2安装在喷嘴1内。内环套2的内壁1a之间形成供喷涂材料7流通的通道21。喷嘴1具有通孔8，该通孔8可垂直于喷嘴1的轴向设置，也可以是以与喷嘴1的轴向倾斜的方向设置。该通孔8可由喷嘴1的外壁向内壁1a贯穿。

内环套2的至少部分外壁与喷嘴1的部分内壁1a之间形成有空隙3，空隙3与通孔8连通以共同构成流道12。通孔8远离空隙3的一端形成用于供保护气体介质进入的入口端121，空隙3远离通孔8的一端形成用于供保护气体介质输出的出口端122。

可参考地，该内环套2可以与喷嘴1固定连接，也可以为可拆卸连接，或者两者一体成型。该通孔8的数量可以为一个，也可以为两个、三个或者更多个。当通孔8的数量大于或等于2时，这些通孔8可沿喷嘴1的长度方向间隔设置。

在可选的实施方式中，喷嘴1包括沿喷涂材料7喷射方向依次设置的收敛部分10、咽喉部分9以及扩张部分11，相应的，喷嘴1的内壁1a包括沿喷涂材料7喷射方向依次设置的收敛部分10所具有的收敛内壁101、咽喉部分9所具有的咽喉内壁91以及扩张部分11所具有的扩张内壁111。

内环套2的外壁包括沿喷涂材料7喷射方向依次设置的安装壁25以及流道壁26。安装壁25与收敛内壁101、咽喉内壁91以及扩张内壁111中的至少一者密封连接。具体的，安装壁25可仅与收敛内壁101连接，也可仅与咽喉内壁91连接，也可仅与扩张内壁111连接，此外还可同时与收敛内壁101及咽喉内壁91连接，也可同时与咽喉内壁91和扩张内壁111连接(不与收敛内壁101连接)，也可同时与收敛内壁101、咽喉内壁91以及扩张内壁111(此时，安装壁25只与扩张内壁111的与咽喉内壁91连接的部分内壁1a连接而非与所有的扩张内壁111连接)。

流道壁26与喷嘴1中位于与安装壁25连接的喷嘴1内壁1a下游端的剩余喷嘴1内壁1a之间形成空隙3。以安装壁25与全部的收敛内壁101连接为例，流道壁26则与咽喉内壁91及扩张内壁111之间形成空隙3；以安装壁25与部分咽喉内壁91连接为例，流道壁26则与剩余的咽喉内壁91及扩张内壁111之间形成空隙3。

本实施例中，出口端122朝向扩张内壁111设置，结合图5中，此类型的喷嘴1可以理解为收敛扩张型喷嘴1。可使从出口端122喷出的气体保护介质在朝向喷涂出口5流动的过程中，覆盖在扩张内壁111上且形成气体介质保护层6。

可选地，本申请中所称的“密封连接”可以为焊接密封，也可以为螺纹密封。通过密封，使得气体保护介质只能沿喷涂材料7的喷涂方向向下游端流通，避免保护层气体不能从喷嘴1的收敛部分10泄露。

本实施例中，内环套2的内壁1a包括依次设置的咽喉壁23以及扩张壁24。咽喉壁23与咽喉内壁91对应设置，扩张壁24与扩张内壁111对应设置。

可选地，内环套2的至少部分与喷嘴1的至少部分同轴设置。可以理解的，本实施例中，咽喉壁23与咽喉内壁91同轴设置。此外，也可以是内环套2的中心轴与喷嘴1同轴。

结合图5，空隙3靠近通孔8的部分的截面面积大于空隙3靠近出口端122的部分的截面面积。此设置可使出口端122的截面面积较小，气体保护介质由出口端122喷出时，流速较高，形成的气体介质保护层6较为稳定。

结合图6，本实施例中，流道壁26靠近出口端122的至少部分壁面与扩张内壁111成锐角，锐角的角度不超过20°。结合图5和图6，可理解为：流道壁26在靠近出口端122的部分壁面朝靠近扩张内壁111的方向倾斜，从而形成锐角b，该锐角b可以为2°、5°、10°、15°或20°等。该锐角b可使出口端122的截面面积较小，提高气体保护介质的流速。同时，还可使得气体保护介质沿着贴合扩张内壁111的方向流入，避免干扰喷涂材料7的流动。

此外，在其它实施例中，流道壁26靠近出口端122的至少部分壁面与扩张内壁111也可以平行设置。具体的，请参考图7，图7示出了本实施例提供的另一种喷嘴装置100，其与图1至图6示出的喷嘴装置100大部分相同，不同之处在于：

内环套2的内壁1a包括依次设置的收敛壁22、咽喉壁23以及扩张壁24。收敛壁22与收敛内壁101对应设置，咽喉壁23与咽喉内壁91对应设置。扩张壁24与扩张内壁111对应设置。可以理解的，该内环套2的结构和喷嘴1的结构类似，均为两端大、中间小的设计。

同时，图5中，通孔8是竖直的，而图7中，通孔8是倾斜的。此外，图5中，流道壁26对应咽喉内壁91和扩张内壁111是两段壁面，而图7中，流道壁26对应咽喉内壁91和扩张内壁111是一段壁面。

实施例2

本实施例提供了一种喷涂设备(图未示)，其包括上述的喷嘴装置100。同时，其还包括与喷涂入口4对接的管道，以及与通孔8对接的管道，分别对应提供喷涂材料7以及气体保护介质。

此外，其还可包括更多其它零部件，上述零部件均可采用现有技术中的相应零部件，在此不做赘述。

喷嘴装置100的喷涂出口5可以实现喷涂材料7的喷出。该喷嘴1内还设有流道12，该流道12的入口端121用于供气体保护介质进入，出口端122朝向喷嘴1的内壁1a，以使从出口端122喷出的气体保护介质在朝向喷涂出口5流动的过程中，覆盖在内壁1a上且形成气体介质保护层6。在喷涂前，先通入气体保护介质，稳定一段时间后，气体保护介质在喷嘴1的内壁1a上形成气体介质保护层6，此时，再进行喷涂，高速流动的喷涂材料7与喷嘴1的内壁1a之间可通过气体介质保护层6起到缓冲和隔离的作用，当喷涂材料7即将撞击到喷嘴1的内壁1a时，该气体介质保护层6会偏转改变喷涂材料7的移动方向，避免喷涂材料7直接撞击到喷嘴1的内壁1a，在长时间的喷涂工作中，可降低喷涂材料7与喷嘴1的内壁1a碰撞的几率，进而有效地防止喷嘴1堵塞的情况发生。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种喷嘴装置，其特征在于，包括喷嘴，所述喷嘴具有内壁，所述内壁的一端形成供喷涂材料进入的喷涂入口，所述内壁的另一端形成供喷涂材料喷出的喷涂出口；

所述喷嘴内还设有流道，所述流道具有入口端以及出口端，所述入口端用于供气体保护介质进入，所述出口端朝向所述内壁设置以使从所述出口端喷出的气体保护介质在朝向所述喷涂出口流动的过程中覆盖在所述内壁上形成气体介质保护层；

所述喷嘴装置还包括内环套，所述内环套安装在所述喷嘴内；

所述内环套的内壁之间形成供所述喷涂材料流通的通道；

所述喷嘴具有通孔，所述内环套的至少部分外壁与所述喷嘴的部分内壁之间形成空隙，所述空隙与所述通孔连通以共同构成所述流道；所述通孔远离所述空隙的一端形成所述入口端，所述空隙远离所述通孔的一端形成所述出口端；

所述喷嘴包括依次设置的收敛部分、咽喉部分以及扩张部分，所述喷嘴的内壁包括所述收敛部分具有的收敛内壁、所述咽喉部分具有的咽喉内壁以及所述扩张部分具有的扩张内壁；

所述内环套的外壁包括依次设置的安装壁以及流道壁；

所述安装壁与所述收敛内壁、所述咽喉内壁以及所述扩张内壁中的至少一者密封连接；所述流道壁与喷嘴中位于与所述安装壁连接的喷嘴内壁下游端的剩余喷嘴内壁之间形成所述空隙；

所述出口端朝向所述扩张内壁，以使从所述出口端喷出的气体保护介质在朝向所述喷涂出口流动的过程中覆盖在所述扩张内壁上形成所述气体介质保护层；

所述流道壁靠近所述出口端的至少部分壁面与所述扩张内壁成锐角；锐角的角度不超过20°。

2.根据权利要求1所述的喷嘴装置，其特征在于，所述密封连接为焊接密封或螺纹密封。

3.根据权利要求1所述的喷嘴装置，其特征在于，所述内环套的内壁包括依次设置的与所述咽喉内壁对应设置的咽喉壁以及与所述扩张内壁对应设置的扩张壁；

或，所述内环套的内壁包括依次设置的与所述收敛内壁对应设置的收敛壁、与所述咽喉内壁对应设置的咽喉壁以及与所述扩张内壁对应设置的扩张壁。

4.根据权利要求2-3任一项所述的喷嘴装置，其特征在于，所述内环套的中心轴与所述喷嘴同轴。

5.根据权利要求2-3任一项所述的喷嘴装置，其特征在于，所述空隙靠近所述通孔的部分的截面面积大于所述空隙靠近所述出口端的部分的截面面积。

6.一种喷涂设备，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的喷嘴装置。

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