JP2003512172A - 高周波パルス・レートおよび高生産性デトネーション・スプレー・ガン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 燃料入口（５）および燃焼ガス入口（４）、燃料−燃焼剤の混合物を爆発させるための１または複数の点火プラグ（６）、およびバレルに製品を注入するための１または複数のインジェクタ（７）を有する、バレル（２）ならびに燃焼チャンバー（１）から成る熱射出のためのデトネーション・ガンである。本発明のガンは、燃料ガスおよび燃焼剤ガスを爆発チャンバーに注入するための直接的な注入システムが組み込まれ、それにより爆発チャンバーの異なるゾーンに従って異なる組成を有する爆発性混合物を生成することを特徴とする。爆発チャンバーは、もっぱら燃料注入を意図した閉じ込められた空間を有し、その結果、ガンの周期的な操作を維持しつつ高いエネルギーの爆発が生成され得る。ガンはまた、バレル（２，２’）において、１または複数の環状インジェクタ（７）を具備し、このインジェクタは、種々の製品および特に大量のコーティング用粉体を供給し、それにより単位時間あたりに基体に付着する粉体のキログラムを増加させ、その結果、ガンの生産性を向上させることを可能にするためのものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の目的） 本発明は、コーティングを得るための工業的な熱スプレーの分野、特にデトネ
ーション（または爆轟；detonation）・スプレー技術で用いられる類のスプレー
・ガン（もしくは銃）に関する。

【０００２】 本発明の目的は、各点火サイクルにおいて安定かつ継続した最適のスプレー条
件を維持しつつ、既存のものよりもより大きい生産性を有する新しいデトネーシ
ョン・ガンを得ることである。従来のデトネーション・デバイスに関して、この
ガンは、点火（または燃焼）周波数（または頻度）を増加させるとともに、粉体
およびフィーダ・ガス（または供給路ガス；feeder gas）の量を、ひいては単位
時間あたりに付着するコーティング用粉体の量を増加させ、デトネーション技術
によって生成されるコーティングの特性である質の最適なレベルを維持する。

【０００３】 この目的のために、新しい爆発チャンバーおよびバレルに製品を供給する新し
いシステムにおいて、新しいガス供給システムが、注入ポイントを選択し得るこ
とにより優れた操作多様性とともに提案される。新しい爆発チャンバーは、ガン
の操作周波数が増加することを許容し、周波数が高いときでさえも各爆発の最適
化された特性を安定かつ一定に維持することを可能にし、また、バレルに製品を
供給する新しいシステムは、製品の分散した（または分配された）注入をバレル
内のいずれのポイントに対しても許容し、バレル内に注入される粉体の量の増加
を達成し、また、フィーダ・ダクトの閉塞に関連する制限を減らす。

【０００４】 バレル供給システムはまた、操作パラメータを変更するときに、生成される爆
発の特性を改変し、またこの方法で得られるコーティングを改良し且つ最適化し
得ることによって、大きなフレキシビリティを許容する方式で、コーティング用
粉体に加えて、熱スプレー・プロセスを整え得る他の製品を導入するのに有用で
ある。

【０００５】 本発明の目的はまた、爆発プロセスで生成されたガスを冷却されたバレル壁に
関して熱的に絶縁し、もって、これらのガスによりもたらされるエネルギーをよ
り有効に使用し、ガンの性能と効率を結果的に向上させることに基づいて、ガン
からより良い性能を得ることである。

【０００６】 （発明の背景） 現行のデトネーション・スプレーの技術は、磨耗、熱または腐食という苛酷な
条件に付されるパーツ（または部品）へのコーティングの塗布のために主として
使用され、基本的には、ガス混合物の爆発により生じる熱および運動エネルギー
の使用に基づいて、コーティング材料粉体をこれらのパーツに付着させる。

【０００７】 デトネーション・スプレー・プロセスで通常用いられるコーティング材料には
、金属粉体、金属−セラミックおよびセラミック等が含まれ、磨耗、侵食、腐食
に対する耐性を向上させるために、また、文献で示されている用途の中でも特に
断熱材または電気絶縁材もしくは導電体として、塗布される。

【０００８】 デトネーション・スプレーはスプレー・ガンで実施される。スプレー・ガンは
、一方の端部が閉じられ、他方が開放している管状の爆発チャンバーであって、
管状のバレルが接続されている爆発チャンバーから基本的に成る。爆発性ガスは
爆発チャンバー内に注入され、ガス混合物の点火は点火プラグによって生じさせ
られ、点火プラグは、爆発、ひいては、衝撃または圧力波を誘発する。衝撃また
は圧力波は、それが開放端部から出て行くまで、バレル内部で伝播している間に
、超音速に達する。

【０００９】 コーティング材料粉体は、通常、バレル内部に注入されて爆発性混合物と接触
し、その結果、粉体は、伝播する衝撃波および爆発に由来するガス生成物の組に
よって引っ張られ、バレルの端部にて噴射され、バレルの前に配置された基体ま
たはパーツに付着させられる。コーティング用粉体の基体への衝突は、高いレベ
ルの内部凝集および基体への密着性を有する高密度のコーティングを生成する。
このプロセスはパーツが適切にコートされるまで、サイクル式で繰り返される。

【００１０】 従来のデトネーション・スプレー装置において、爆発プロセスの間に使用され
るガスは爆発チャンバーの前の独立したチャンバーで混合され、それから、爆発
チャンバーに、均質なガス混合物が各爆発サイクルで供給される。従来のやり方
では、この予備混合チャンバーは、安全上の理由から、爆発段階の間、１または
複数のガスラインにおいてバルブを使用することによって爆発チャンバーから隔
離され、２つの連続する爆発の間に不活性ガスが導入され、また導入されない。

【００１１】 本出願人がＰＣＴ ＵＳ９６／２０１６０で示している、より進歩したタイプ
の別のデトネーション装置においては、ダイナミックバルブを使用することによ
って、予備混合チャンバーと爆発チャンバーとの間の、この隔離を得ている。こ
れは、それらがいずれの動く部品も有しないことを意味し、先に述べた機械的な
システムに固有の欠点を克服する。尤も、これらのデバイスは、爆発チャンバー
に流入するガス組成物を混合して均質化するために、予備混合チャンバーを引き
続き採用する。

【００１２】 最近、本出願人は、ＰＣＴ ＥＳ９７／０００２２３で説明されているタイプ
のデトネーション・スプレー装置を開発した。その装置は、ガス供給を遮断する
ための機械的なバルブまたはシステムを採用しないガス注入システムを備え、更
に、ガス供給が一連の独立した通路を介して爆発チャンバーに直接的に且つ独立
して行われることを許容し、各通路は、膨張チャンバー、ならびに小さい断面積
および／または長い長さを有する多くの分配ダクトから成る。これは、動く機械
的な部品および／または予備混合チャンバーのいずれをも有しないシステムをも
たらす。このデバイスにおいて、各通路の膨張チャンバーは対応する供給ライン
と直接的に連絡しているとともに、分配ダクトは複数のガス注入ポイントが爆発
チャンバーの内側表面にて開くように適切に配置されて、複数のポイントにて連
続且つ独立した供給を生じさせ、そのことは可燃性混合物が、各点火の前に爆発
チャンバー全体を通じて、また、各デトネーション・サイクルで十分なフローが
チャンバーを満たして、直接的かつ均質に生成されることを確保している。

【００１３】 次に、本出願人のＰＣＴ ＥＳ９８／０００１５の出願において、デトネーシ
ョン・スプレー・ガンのための、投与チャンバーから成る粉体注入システムが説
明されている。投与チャンバーには、直結ダクトによってバレルと連絡している
常套のタイプの連続粉体供給装置によって粉体が供給される。この方式において
、爆発によって生成され、バレルに沿って進行する圧力は、連通ダクトを経由し
て通過し、急激な膨張に付されて投与チャンバーに到達し、それは連続供給装置
からの粉体供給を中断させ、投与チャンバーにおいて粉体の完全な流体化をもた
らす。流体化された粉体は吸引によってバレルに運ばれ、ここで、新しい爆発サ
イクルにおいて生じた圧力波は、それを引っ張り、コートされるべき表面に付着
させる。

【００１４】 説明したタイプのデトネーション・ガンは、優れた質のコーティングを生成す
るが、それらは、単位時間あたりに付着し得る粉体の量の範囲において制限を有
する。これは、所与のサイズのデトネーション・ガンに関して、各爆発において
処理され、また実際の爆発プロセス自体の適当な特性をもたらし得る最適化され
たガス混合物の最大体積の存在によって、各爆発の間に処理され得る粉体の最適
な量が制限されるという事実に起因する。最適化された混合物の最大体積に基づ
いて各爆発に伴うガスの体積を増加させることは、各サイクルの爆発プロセスの
向上を直接的には導かず、その結果、単位時間当たりに付着する粉体の量は、各
爆発において処理される粉体の量を増加させたことに起因して、それほど増加し
ないが、点火周波数（または頻度）を増加させたことの結果として、すべての場
合において各サイクルの最適な爆発特性を保証する。

【００１５】 他方において、高い周波数にて爆発サイクルを繰り返すこと、ならびにより低
い周波数にて得られる爆発に等しい特性を有する爆発を生成することはまた、各
爆発に伴う一定のガス体積を確保するために、より大きいガスのフローを必要と
する。ガスのフローおよび点火周波数をこのように増加させることを先に説明し
た装置に適用すると、ガンの出力定格の増加、および爆発チャンバー内部での注
入およびガス混合プロセスの加速のためにガス供給圧力の上昇をもたらし、それ
は実際の周期的なデトネーションプロセス自体のメンテナンスを非常に困難にし
、その結果、連続燃焼プロセスを招き、また、その装置を用いたスプレー・プロ
セスを不可能にする。特に、ガンの出力定格の増加、ひいてはガス注入システム
の温度の上昇は、爆発サイクルで生成されるガスの冷却をより困難にする。ガス
は、注入システムダクトを介して戻って、チャンバーへの酸化剤および燃料の供
給の周期的な阻害を許容するものである。

【００１６】 ＰＣＴ ＥＳ９７／００２２３で説明された装置において、爆発チャンバーに
戻る途中のガスは、先の爆発サイクルで生成したガスと爆発チャンバーで形成さ
れた新しいガス混合物との間で断熱バリアとして作用し、自己点火を防止する。
しかしながら、この機構を高い周波数にて操作することは、供給ラインで圧力が
より高くなることの結果として、断熱バリアとして作用する戻りガスが爆発チャ
ンバーに速く戻ること、爆発チャンバーの温度が上昇すること、ならびに戻りガ
スの体積が減少することによって困難となる。先に説明したデトネーション・デ
バイスにおいて、これは、可燃性混合物の自己点火および連続燃焼プロセスの生
成を招く。

【００１７】 このセクションで説明した、既存のデトネーション・ガンにおいては、使用さ
れる粉体供給装置の種類に由来する別の制限がある。それは、それらが高い供給
速度にて粉体の適正な流動性を確保し得ないことによる。この意味において、現
在の構成は、閉塞（または障害物）ならびにある量以上の注入粉体の供給ダクト
の壁への付着という主な問題に付されていること、ならびにこれが連続的かつ安
定した操作を非常に困難にしていることが理解され得る。これは主に粉体注入デ
バイスの幾何学的な側面および／または爆発プロセスに関する熱的な側面に起因
する。本出願人のＰＣＴ ＥＳ９８／０００１５で説明される注入システムにお
いて、粉体は単一のオリフィスを介してバレルに導入され、それから爆発サイク
ルで生成される熱いガスによって運ばれる。スプレー・プロセスの生産性を向上
させるために、粉体、ガスの量および操作周波数（または頻度）を増加させるこ
とは、先に述べたように、供給デバイスの制約にほどなく直面するであろう。そ
れは、局所的なエリアにおいて材料が堆積する結果として、また注入器において
粉体と相互作用するガスの温度の上昇した状態にて、先に述べたような閉塞およ
び付着の問題が生じるためである。

【００１８】 他方において、ＨＶＯＦとして知られているスプレー技術がある。それは、周
期的な爆発を生じさせないが、熱スプレー・プロセスにおいて実際に用いられる
熱いガスの超音速フローの形成において使用される連続燃焼を生じさせる。この
場合には、良好な技術上の質を有するコーティングを得るのに必要とされる、こ
の超音速フローの速度を維持するために、非常に高いガス流速を必要とする。

【００１９】 ＨＶＯＦプロセスの連続的な性質に起因して、ＨＶＯＦガンのより進んだ構成
は、従来のデトネーション・スプレーシステムで達成される単位時間あたりの粉
体処理能力を超える能力を有するが、それはなお、粉体の注入に関して同様の問
題、即ちスプレーノズル内部の閉塞および付着の問題を有する。

【００２０】 しかしながら、（パルス化された又は周期的な燃焼）爆発プロセスに対して、
連続燃焼プロセスの熱力学的な効率がより低いということは、同じ量の粉体を付
着させるのに必要とされるガスおよび出力の量が、ＨＶＯＦシステムではより大
きいという事実を導き、それは、資源利用に関してより低い性能に帰着し、また
、高い処理能力を有するＨＶＯＦシステムで高い操作出力が用いられる結果とし
て、更なる操作上の問題を招くことに帰着する。

【００２１】 したがって、ガスおよび前駆体材料の使用において高い熱力学的効率を有する
パルス化された爆発プロセスを採用するスプレー・ガンが、単位時間あたりに処
理される粉体の量を有意に増加させ、また、デトネーション技術によって生成さ
れるコーティングの典型的な特性を維持するようにすることが望ましいであろう
。

【００２２】 （発明の開示） 本発明のデトネーション・スプレー・ガンは、既存のデバイスで採用されてい
る周波数よりもより高い周波数での作動を許容し、大きい体積の粉体を供給しな
がら、現行のＨＶＯＦ連続燃焼装置で達成される付着速度と比較した場合でも、
より大きい付着速度を達成するが、ガスおよび前駆体の使用において爆発プロセ
スのより高い熱力学的効率を維持し、より高い生産性をもたらす。

【００２３】 このデトネーション・スプレーシステムは、ガス・インジェクタ（またはガス
注入装置）および爆発チャンバーの特定のデザインに起因して、チャンバー・ゾ
ーンの異なるゾーンにおいて、異なる組成の爆発性ガス混合物を生成することに
基づいており、ダイナミック・バルブ、および燃料および酸化剤の直接的な独立
した注入を採用し、爆発チャンバー自体の前に両者を予備混合しない。

【００２４】 第１に、ガンを、爆発１回あたりのガスの体積を大きくして高い周波数にて操
作することを可能にするために、爆発チャンバーへのガス供給が、幾つかのポイ
ントを介して生じさせられ、爆発チャンバーの至るところで空間的に分散される
ようにし、その結果、このチャンバー内部の種々のゾーンで組成が局所的に異な
るガス混合物が生成され、より高いエネルギーの爆発がより高い周波数で生成さ
れることを許容し、且つ安定した周期的な操作を維持することを案出した。

【００２５】 爆発チャンバー内部では、酸化剤供給のために用いられるオリフィスの直前に
、爆発チャンバーの内径の狭小化（または狭まり）を決定する隆起または内側周
縁リブが存在し、爆発チャンバーの最後尾のゾーンに配置される複数の分配器を
介して、燃料が排他的に供給される環状の空間（または体積もしくは容積）を規
定する。この閉じ込められた空間は、爆発で生成したガスと冷却されるチャンバ
ー壁の熱交換に有利に作用し、また、２つの連続する爆発サイクルに関与するガ
スの間の断熱バリアとして作用するガスの体積を増加させ、このようにして、本
特許の目的である高いガス流速および高い周波数によって課される環境下でパル
ス化されるプロセスのメンテナンスを簡単にする。

【００２６】 この操作スキームに従って、点火プラグの各点火の後に、爆発プロセスによっ
て生成する衝撃および温度波の伝播が、前記閉じ込められた環状の空間に戻り、
この空間に存在する燃料の燃焼および分解を、過圧とともに生じさせる。過圧は
、燃料供給の中断を生じさせ、分配ダクトを経由する燃焼の生成物の侵入をも生
じさせる。高い周波数にて操作するために必要とされる高いガスの流速は、この
後者の要素が減じられることを引き起こし、その結果、新しい燃料が分配ダクト
を介して爆発チャンバーに急速に侵入し得るが、この影響は、この閉じ込められ
た環状の空間が爆発チャンバーに存在することによって埋めあわされ、燃焼生成
物において、その容量は、先の爆発に由来する熱いガスと爆発チャンバーに供給
される新しいガスとの間で断熱バリアとして作用するのに十分な量のガスを生じ
させる。

【００２７】 点火ポイント（点火プラグ）に近いゾーンで、酸化剤の供給が開始し、爆発チ
ャンバーに供給される燃料全体が局所的に注入されるとともに、各サイクルに供
給される酸化剤の全体積の最大２５％がこのゾーン中に注入されて、酸素の少な
い局所的な混合物を生成する。

【００２８】 酸化剤の残りは、管状バレルにより近い、より進行した位置において爆発チャ
ンバー中に導入され、その結果、各点火プラグの点火装置にて生成される燃焼フ
ロントは、爆発チャンバーに沿って進行するにつれて、酸化剤がより多くなって
いる混合物に遭遇し、その速度およびエネルギーを増加させ、高い質のコーティ
ングを生成するのに適した非常に強力な爆発を生じさせる。

【００２９】 このようにして、同じチャンバー体積（または空間）内で、また同じ爆発サイ
クルに関してより大きく、またより小さいエネルギーのゾーンを生成することが
可能である。特に、爆発チャンバーおよびガス注入システムの新しいデザインは
、酸化剤の注入により近いゾーンへのエネルギーの供給に有利に作用し、また同
時に、爆発チャンバーの最後尾のゾーンにおける爆発のエネルギーを減少させ、
したがって後退する圧力波を伴うガスの冷却に関して注入システムの効率を増大
させ、従来のデバイスを使用する場合よりも、より高い周波数の周期的なデトネ
ーションプロセスの継続性に有利に作用する。

【００３０】 好ましい構成によれば、酸化剤のインジェクタは、爆発チャンバーの内側に同
心に配置され、１つの端部にてガンのバレルに実際に延在する延長部を有し、こ
の延長部は、爆発チャンバーにおいて、この進んだ位置に酸化剤を注入するため
に、ガンのバレルに関して斜めに配置されたオリフィスの組（またはシリーズ）
を組み込んでいる。

【００３１】 本発明の目的物であるガンの第２の特徴は、バレルのいずれかのポイントにて
製品（product）を供給するシステムを組み込むことに関し、システムはそれが
コーティング用粉体を注入するために使用される場合、単位時間あたりのガンへ
の粉体供給量の増加を可能にし、したがって、単位時間あたりに基体に付着する
粉体の量の増加を可能にし、またガンの生産性をも向上させる。

【００３２】 この理由のために、バレルは、バレルの中間ポイントにて、１または複数の材
料供給入口によって補助された（またはアシストされた）環状チャンバーを含み
、それにより、それらを介して導入される製品は、環状に分散（または分配）さ
れてバレルの内側に達し、バレルに存在するガスとの良好な混合物をもたらし、
従来の放射状のオリフィスから成るインジェクタを用いたときに生じるように、
特定のゾーンで材料の濃度が高くなることを回避する。

【００３３】 コーティング用粉体を注入するために、このタイプの供給ダクトを採用するこ
とは、粉体の良好な分配を可能にする。それは、単一のポイントを介してバレル
に入る代わりに、環状のチャンバーを介して、結果的により均一に分配されるよ
うにバレルに入って、単位面積あたりに注入される粉体の体積密度を減少させ、
閉塞の問題を減少させるが、より多くの量の粉体がガンに導入されることを更に
許容するためである。

【００３４】 本発明の別の特徴によれば、上述の環状チャンバーが、チャンバーを２つのセ
グメントに分割するフランジの形態をとり、フランジが、注入ダクトのメンテナ
ンスのために、また、出口に対応するバレルのフロント部分を異なる特徴を有す
るものと取り替えるために分解されるようにし、それによって、同じガンが、よ
り大きい又はより小さい熱および/もしくは運動エネルギーを必要とする種々の
材料によるコーティングを許容する種々の長さを含む、従って、より長いまたは
短いバレルを含む幾つかの構成を有し得るようにすることが案出された。

【００３５】 同様の方式において、使用されるコーティング用粉体の種類、又は現在のプロ
セスもしくは用途の特別な特性に従って、種々の直径を有するバレルのセグメン
トを接続することもまた可能である。

【００３６】 環状インジェクタを具備するフランジを、フランジとバレルとの間の分離が変
化して当該２つのパーツの間で外気の入口が形成されること、ならびに一方のパ
ーツを他方から独立させることを可能にするデバイスを用いてガンに連結し、そ
れによって、ある場合にはガンの性能および成果が改良され得るようにすること
もまた案出された。

【００３７】 本発明の別の特徴によれば、フランジが第２の環状チャンバーであって、材料
を供給するための対応する入口を有し、バレルおよびチャンバーの内側に開いて
いて、メイン・チャンバーを介して導入されるものと同じまたは異なる特性の製
品の注入を許容するチャンバーを含むこともまた案出された。具体的には、種々
のタイプの粉体を導入すること、またはバレルの長さに沿って供給粉体を分配す
ることが可能であり、それは、得られるコーティングの組成に関して、より大き
な多様性を得ることを可能にするであろう。

【００３８】 上述の環状供給システムは、爆発プロセスを整える混合物の性質を局所的に変
更することを可能にするであろう方法において、活性ガスの注入のために使用す
ることもまた可能であり、その結果、例えば、これらの活性ガスは、実際のスプ
レー・プロセス自体のエネルギー特性を変え、スプレーされる粒子に適用される
温度および速度を変えることができ、あるいは、それらは、これらのガスと付着
させる粒子との間の反応性の相互作用を整える熱化学的な環境をも提供し得、あ
るいはスプレー・プロセスの間に付着される材料の合成さえをも生じさせ得る。

【００３９】 当然のことながら、上述の環状インジェクタは、１または複数の製品供給入口
を含む、単一、二重、または多重であってよく、また、このタイプの１または複
数のインジェクタは、バレルに沿って配分され得る。

【００４０】 したがって、提案される供給システムによって、ガンの操作条件を任意に変更
することが可能である。それは、スプレー・プロセス条件およびコーティング組
成の両方を変え得る、あらゆるタイプの製品を注入することが可能であること、
また、この注入はバレルの任意のポイントで行ってもよく、ゆえに、既に述べた
ように、バレルの寸法を速く且つ簡単に変化させて、ガンの操作において大きな
フレキシビリティを得、したがって広い範囲の材料を処理する能力において大き
なフレキシビリティを得ることができることによる。

【００４１】 上述の環状インジェクタを不活性ガスの導入のために使用して、爆発で生成さ
れるガスとバレルの冷却される壁との間の熱移動を減少させ、したがって、これ
らのガスを有利に使用することもまた可能である。

【００４２】 この構造によれば、爆発で生成されるガスは、そのアウトプット・セクターに
おいてバレルの中央ゾーンに沿って進行し、一方、上述の環状チャンバーによっ
て注入されるガスは、バレルの壁と接触して流れ、一種の移動する円筒形フィル
ムを形成する。このフィルムは、バレルを形成する冷却される管との接触による
、爆発で生成したガスの熱損失を減らし、ガンのより大きな性能を決定づける。

【００４３】 加えて、取り囲むガスのフィルムはバレルの口にて、仮想バレルと称され得る
ものを形成する。それは、実際のバレルそれ自体の寸法を軸方向に長くし、爆発
プロセス生成物と周囲（または環境）のガスとの混合を減らし且つ遅らせ、それ
はより短い、より軽いバレルを用いて、粉体粒子がより良好に溶融され、これが
より良好な特性を有するコーティングを生成するという事実を導く。

【００４４】 容易に酸化される粉体を使用する場合、不活性ガスを用いた注入を実施するこ
とが可能であり、それにより粉体は、このガスによって囲まれることにより周囲
の空気から保護され、したがって、生成される層またはコーティングの質が向上
する。

【００４５】 （発明を実施するための最良の形態） これらの図面を考慮すると、本発明の目的物であるガンが、適当な長さを有し
一方の端部（３）で開き、他方で閉じているバレル（２）であって、製品の入口
を具備し得るフランジ（７）（７’）で接続されている１または複数のセグメン
ト（２）（２’）で構成されているバレル（２）、および爆発チャンバー（１）
をどのように含んでいるかを見ることができる。

【００４６】 爆発チャンバー（１）は、燃料インジェクタ（５）、酸化剤インジェクタ（４
）および爆発チャンバーで得られる燃料−酸化剤混合物の点火のための点火プラ
グ（６）を含む。更に、それは、例えば水を使用するガン冷却回路（図示せず）
に対応するコネクタを具えている。

【００４７】 図２から見ることができるように、爆発チャンバー（１）は、最後尾のゾーン
において、酸化剤の供給のために使用されるオリフィス（１７）の直前に、環状
空間（または体積）（１１）を規定する狭小化を決定する隆起または内側周縁リ
ブを含む。環状空間（１１）中には燃料が排他的に導入され、燃料は爆発チャン
バーと同心であるブッシング（または入れ子）または実際の壁（actual wall）
（５）に配置されたオリフィス（１６）を介して供給され、オリフィス（１６）
は最も後方の位置（１１）にてリブ（１４）の前でこのチャンバー中に通じてい
る。

【００４８】 本発明のガンの主たる特徴の１つは、それが、爆発チャンバー（１）内にそれ
と同心に配置された酸化剤（例えば酸素）フィーダ（４）を具備しているという
事実に関する。酸化剤フィーダは、一方の端部にて、ガンのバレル（１３）と連
絡しているゾーンに実際に延在する延長部を具え、酸化剤（例えば酸素）を供給
するための複数（または多数）のオリフィス（１７）（１８）を具備しており、
爆発チャンバーの至るところに分布された種々の位置に、この酸化剤を供給する
ことを可能にする。

【００４９】 具体的には、第１の組（またはシリーズ）の酸化剤（例えば酸素）供給オリフ
ィス（１７）は、点火ゾーン（１２）に近い第１の位置に設けられ、ここでは、
フィーダ（４）の延長部（１５）は他の酸化剤供給ダクト（１８）をその長さに
沿って具備しており、ダクト（１８）は混合物を、それがバレル（１３）と連絡
しているチャンバーゾーンに向かって進む間に徐々に濃厚にするために用いられ
る。

【００５０】 本発明の別の重要な特徴は、ガンのバレル（２）が、対応する製品供給入口（
８）を有する１または複数の膨張および分配環状チャンバー（９）を具備してい
るという事実に関する。チャンバー（９）は、バレルの出口の方に向いた環状出
口（１０）を介してバレル（２）の内部に開いている。

【００５１】 環状チャンバー（９）はフランジ（７）の内部に、バレル（２）とは関係なく
設けられ、何らかの方法によってそれに固定されることができ、その結果、これ
らのフランジ（７）はバレルの１または複数のセグメント（２）（２’）ととも
に、置換または取り替えることができ、１つのガンについて幾つかのバレルが種
々の長さまたは直径を有するようにし、それは、さらに注入ダクトのメンテナン
ス作業をより容易にし、それは、各場合について最も適当な配置を使用して、１
つのガンの操作上の特徴が実質的に変更されることを許容する。図１および６は
、第１のセクション（２）と同じ直径の末端セグメント（２’）を有するバレル
を示し、一方、図３〜５は末端セグメント（２’）が第１のセクション（２）よ
りも大きい直径を有するバレルを示す。

【００５２】 本発明の別の特徴によれば、図５においてちょうど見ることができるように、
フランジ（７）は、フランジ（７）とバレルの最初のセクター（２）との間の分
離を変えることを可能にするセパレータ・デバイス（１９）を具備することがで
き、その結果、それらの間で調節可能な分離（または間隔）が形成され、外気が
入ることを許容する。

【００５３】 供給ダクト（８）は、コーティング用粉体の注入のために用いてよく、それに
より、粉体の良好な分散（または分布）を達成し、単位面積あたりに導入される
粉体の体積密度を最小限にする。それは、粉体が、１つのポイントでバレルに入
る代わりに、チャンバー（９）および環状出口（１０）を経由し、その結果、よ
り均一で且つ分散された形態で入ることによる。

【００５４】 環状供給ダクトはまた、実際の熱スプレー・プロセスそのものの条件を変更し
、また、バレル内部の種々のポイントで様々な製品の注入に基づいてパラメータ
を変更することを可能にする方式で、活性、反応性または中性の物質（例えば、
燃料、酸素、空気または窒素等）を注入するために用いることができる。

【００５５】 この基本構造から、また図３および４によれば、補助の製品インジェクタを構
成するように設計された、対応する入口（２１）および出口（２２）ダクトを有
する第２の環状チャンバー（２０）を、既に述べた環状チャンバー（９）に加え
て、同じフランジ（７）に組み込むことが可能である。製品は、メインの供給チ
ャンバー（９）を介して注入されるものと同じ又は異なるものであってよく、し
たがって、例えば、２またはそれ以上の異なる材料でコーティングを形成するた
めに、異なるパウダーを注入することが可能である。

【００５６】 更に、引用した図３および４から完全に理解され得るように、バレル・セグメ
ント（２’）の直径は、第１のセグメント（２）のそれよりも大きく、より具体
的には第２のセグメント（２’）の直径は、チャンバーの出口の環状出口（１０
’）の外径または最大径と一致し、同時に、環（９）もまた前記バレルの第１の
セグメント（２）の内径よりも大きく、それによって、既に述べたように、また
発明の目的によれば、入口（８）を経由するガスの注入が、環状出口（１０）か
ら生じて一種のフィルムを形成する。このフィルムもまた環状であり、実際のバ
レルの壁自体（２’）と爆発で生成した熱いガスとの間に形成され、それらと冷
却されたバレルとが接触することを困難にし、その結果、エネルギーロスを減少
させる。

【００５７】 図１において、フランジ（７）は、同じ直径を有するバレル（２，２’）の２
つのセグメントの接続を許容し、その場合、この接続を、図６に示すようなレイ
アウトで形成することもまた可能である。このレイアウトでは、同じ直径を有す
るバレルの２つのセクター（２，２’）は、バレルの第１のセクション（２）の
末端ゾーンで徐々に直径を減少させ、後方で徐々に拡張させて環状チャンバー（
９）のアウトプット出口（１０）と一致させることによって、接続している。

【００５８】 図４において見ることができるように、バレルのアクセス出口（２２’）の１
つを、連続的な環状スロットとする代わりに、ほぼリング状に配置される一連の
オリフィスによって形成できる。図１および６にも示されるように、長手方向の
スロット（２３）が出口（１０）に存在し、このスロットは、当該要素によって
処理され得る粉体の量を増加させる機能を有する。これらの形態は、ガンに組み
込まれるいずれの材料インジェクタのいずれの出口にも用いられ得る。

【００５９】 図７において、出口（１０）は、バレルと環状の軸方向の連絡を有することに
加えて、その長さに沿って複数のオリフィス（２４）を含む。オリフィス（２４
）は、バレルの内側で半径方向に開いており、製品供給がより分散されるように
実施されることを許容している。この形態は、ガンに組み込まれるいずれの材料
インジェクタのいずれの出口にも用いられ得る。

【００６０】 環状チャンバー（９）をバレル（２）の内側と通じさせている出口（１０）は
、バレルの内壁によって、またフランジ（７）における軸方向のリブ（２５）に
よって形成されるダクトとして構成され、それは、一方において、バレル内部で
材料の適切な分散を可能にし、他方において、爆発により生成されるガスと環状
チャンバー（９）に供給される材料との間の相互作用を規制する。出口は、オリ
フィス（２４）で示されるタイプの半径方向のダクトおよびスロット（２３）と
組み合わされて、あるいは組み合わされずに、長さおよび断面が不定である環状
ダクトに構成してよい。結局のところ、出口（１０）のジオメトリー（または形
態）は、バレルに注入される製品の特徴によって、また実現すべきコーティング
の性質によって決定される。例えば、バレルに供給される材料がガスであり、そ
れが爆発で生成されるガスをバレルの冷却される壁から断熱するために使用され
る場合、最も適当な出口は、図６で符号（１０）を付したものに類する構造を有
するであろう。他方において、パウダーの形態で材料を供給するためには、図７
で示すような出口の形状構成がより適当である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の目的物であるガンの断面の模式図を示すととも
に、バレルに組み込まれる環状材料インジェクタの１つの横断面を示す。

【図２】 図２は、本発明のデトネーション・ガンの爆発チャンバーの断面
を示し、チャンバーの種々のゾーンにて組成が異なる混合物を生成する新しいガ
ス注入システムを示す。

【図３】 図３は、環状インジェクタが補助的な製品入口をも具備する変形
態様に対応する、バレルに組み込まれた材料インジェクタの部分図を示し、加え
て、当該インジェクタタが組み込まれたフランジであって、異なる直径を有する
２つのバレルセグメントの接続を可能にするフランジの変形態様を示す。

【図４】 図４は、図３に示す図の変形態様であって、材料出口がバレルの
内側に向って開いている複数のオリフィスである態様を示す。

【図５】 図５は、フランジとバレルのセグメントとの間の距離を変化させ
得るセパレータ手段を含む環状インジェクタを収容するフランジであって、外気
の進入のために二つのパーツの間で調節可能な分離を与えるフランジを示す。

【図６】 図６は、直径が減少−拡大している環状インジェクタの変形態様
を示し、長手方向の溝を有するこのインジェクタの変形態様をも示す。

【図７】 図７は、バレルと連絡している出口が複数の放射状のオリフィス
および軸の回りのフィーダ・リングと適合している環状インジェクタの変形態様
を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 イニャーキ・ファゴアガ・アルトゥーナ スペイン、エ−20305イルン（ギプスコ ア）、ポリゴノ・デ・ベンタス、ガビリア 82−84番 Ｆターム(参考） 4F033 QA01 QB05 QB12X QB14X QB19 QB20 QC06 QD02 QD15 QE09 QG11 4K031 DA05 EA01

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 爆発チャンバー（１）およびバレル（２）を具備し、燃料お
   よび酸化剤が直接的に且つ独立して供給され、点火システム（６）と共同して、
   爆発プロセスで生じるガスであって、バレル（２）に供給されてからコートされ
   るべきピースに向ってスプレーされるコーティング用材料を運ぶガスを生成する
   タイプの、高周波パルス・レートおよび高生産性のデトネーション・スプレー・
   ガンであって、 （ａ）同じチャンバー空間（１）内で同じ爆発サイクルについて、より大きい又
   はより小さいエネルギーを有するゾーンを形成するために、爆発チャンバーの種
   々のゾーンで種々の組成の爆発性混合物を生成するための燃料および酸化剤を供
   給する手段、および （ｂ）高い供給体積およびバレルに存在するガスの適当な混合物を得るための、
   バレル内への製品の分散供給手段 を含み、バレルで任意のポイントに製品を注入し、以ってより大きな操作上の多
   様性を与えるように、製品の分散供給手段の位置が使用者によってバレル（２）
   の長さに沿って選択および変更され得る、ガン。
2. 【請求項２】 酸化剤を供給する手段（４）が複数の注入ポイント（１７，
   １８）を有し、当該ポイントは爆発チャンバー（１）の長さに沿って空間的に分
   配されており、燃料を供給する手段（５）が複数の注入ポイント（１６）を有し
   、それらは全て爆発チャンバー（１）の最後尾のゾーン（１１）に配置され、こ
   のことはすべて、点火ゾーン（１２）に近いゾーンでは燃料濃度が高い混合物を
   生成するが、バレル（２）との接続部に近いゾーン（１３）において酸化剤のパ
   ーセンテージを徐々に増加させるためのものであることを特徴とする請求項１に
   記載の高周波パルス・レートおよび高生産性のデトネーション・スプレー・ガン
   。
3. 【請求項３】 点火ゾーン（１２）で生成される爆発性混合物が、各サイク
   ルで爆発チャンバーに供給される酸化剤の最大２５％および燃料の１００％をこ
   のゾーン（１２）に局所的に注入した結果得られたものであることを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の高周波パルス・レートおよび高生産性のデトネ
   ーション・スプレー・ガン。
4. 【請求項４】 爆発チャンバー（１）が、爆発チャンバー（１）の狭小化を
   決定し、インジェクタ（５）のオリフィス（１６）を介して燃料が排他的に供給
   される閉じ込められた空間（１１）を形成する内部隆起または周縁リブ（１４）
   を、第１の酸化剤供給オリフィス（１７）と燃料供給オリフィス（１６）との間
   に具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波パルス
   ・レートおよび高生産性のデトネーション・スプレー・ガン。
5. 【請求項５】 酸化剤を供給する手段が、爆発チャンバー（１）内部にそれ
   と同心に配置された軸方向のインジェクタ（４）であって、空間（１１）の外側
   において周縁のリブ（１４）の直後に配置された半径方向のオリフィス（１７）
   の組を備えたインジェクタを含み、当該軸方向のインジェクタが、半径方向のオ
   リフィス（１８）を備えた、バレル（２）の先頭に向かって実際に延在する延長
   部（１５）を一方の端部にて有し、これらのオリフィスが、爆発チャンバー（１
   ）の長さに沿って配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項
   に記載の高周波パルス・レートおよび高生産性のデトネーション・スプレー・ガ
   ン。
6. 【請求項６】 酸化剤フィーダの半径方向のオリフィス（１７）および（１
   ８）がバレル（２）の軸に関して斜めに配置されていることを特徴とする請求項
   １〜５のいずれか１項に記載の高周波パルス・レートおよび高生産性のデトネー
   ション・スプレー・ガン。
7. 【請求項７】 バレル（２）内への製品の分散供給手段が、１または複数の
   製品フィーダ入口（８）で補助された、バレルの任意の位置に形成された１また
   は複数の環状チャンバー（９）から成り、１または複数の環状チャンバー（９）
   が出口（１０）または出口ダクトを有し、これを介して製品は分散してバレル（
   ２）に入ることができ、それにより、これらの供給手段がコーティング用粉体の
   注入のために使用されると、それらはバレルに供給される粉体の量を増加させる
   ことができ、起こり得る注入ダクトの閉塞を減少させ、一方、それらが燃焼にお
   いて活性な製品を注入するために使用されると、混合物の性質を局所的に変え、
   ならびに／または任意にスプレー・プロセスを整えることが可能になることを特
   徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の高周波パルス・レートおよび高生
   産性のデトネーション・スプレー・ガン。
8. 【請求項８】 出口（１０）が、可変の長さ、断面および方向を有する環状
   のダクトに形成されることを特徴とする、請求項１または７に記載の高周波パル
   ス・レートおよび高生産性のデトネーション・スプレー・ガン。
9. 【請求項９】 １または複数の環状チャンバー（９）が、バレルで任意の位
   置に取り付けられた１または複数の可動フランジ（７）に形成され、前記１また
   は複数のフランジ（７）が、ガンのメンテナンスの間、インジェクタへのアクセ
   スを容易にし、また、ガンに関して種々の機能的な特性を決定するために１つの
   ガンが種々の交換可能なセグメントを有することを可能にするように、物理的に
   独立したバレルのセグメントを規定することを特徴とする、請求項１、７および
   ８のいずれか１項に記載の高周波パルス・レートおよび高生産性のデトネーショ
   ン・スプレー・ガン。
10. 【請求項１０】 出口（１０）がバレル（２）の内壁とフランジ（７）の軸
    方向のリブ（２５）との間で規定されるダクトに形成されていることを特徴とす
    る、請求項１、７、８および９のいずれか１項に記載の高周波パルス・レートお
    よび高生産性のデトネーション・スプレー・ガン。
11. 【請求項１１】 環状チャンバー（９）の出口（１０）が、特にコーティン
    グ用粉体に関して、注入される材料の量を増加させるために長手方向の溝（２３
    ）を含むことを特徴とする、請求項１、７、８、９および１０のいずれか１項に
    記載の高周波パルス・レートおよび高生産性のデトネーション・スプレー・ガン
    。
12. 【請求項１２】 環状チャンバー（９）の出口（１０）が、バレルと連絡す
    る軸方向の環状通路に加えて、バレルに対して半径方向で開いている複数のオリ
    フィス（２４）を有しており、その場合には環状チャンバーが特にコーティング
    用粉体の注入に適していて、ガンの大きな生産性を達成し、注入ダクトで閉塞を
    減らすことを特徴とする、請求項１、７、８、９、１０および１１のいずれか１
    項に記載の高周波パルス・レートおよび高生産性のデトネーション・スプレー・
    ガン。
13. 【請求項１３】 環状チャンバー（９）がバレル（２）の内部に、環状ダク
    ト（１０）および／または円周上に配列したオリフィス（２２’）を介して開い
    ていることを特徴とする、請求項１、７、８、９、１０、１１および１２のいず
    れか１項に記載の高周波パルス・レートおよび高生産性のデトネーション・スプ
    レー・ガン。
14. 【請求項１４】 軸方向のリブ（２５）が延長された長さ部分を有し、当該
    長さ部分はバレル（２）の内部に重ねられていて、インジェクタが不活性ガスの
    導入に使用される場合に、爆発ガスがバレル（２）の中央ゾーンに沿って進行す
    るとともに、不活性ガスがバレルの壁と接触して流れて一種の移動可能な円筒形
    のフィルムを形成し、当該フィルムがバレル（２）の壁を介する熱損失を減少さ
    せ、それの出口にて保護フィルムを規定し、保護フィルムが爆発プロセスからの
    製品と環境のガスとの混合を減少させ且つ遅らせるようになっていることを特徴
    とする、請求項１、７、８、９、１０、１１、１２および１３のいずれか１項に
    記載の高周波パルス・レートおよび高生産性のデトネーション・スプレー・ガン
    。
15. 【請求項１５】 前記フランジ（７）が、環状チャンバー（９）の前に配置
    された第２の環状チャンバー（２０）であって、それ自身の入口ダクト（２１）
    が設けられ、当該ダクトはバレル（２）の内部で環状チャンバー（９）の出口（
    １０）の直前で開いており、第１の入口を介して導入される製品と同じ又は異な
    る特性を有する製品を、ガンのバレルへ供給するための第２の供給ポイントを与
    えるように設計されている、環状チャンバーを含むことを特徴とする、請求項１
    、７、８、９、１０、１１、１２、１３および１４のいずれか１項に記載の高周
    波パルス・レートおよび高生産性のデトネーション・スプレー・ガン。
16. 【請求項１６】 フランジ（７）が、各フランジ（７）とそれが接続される
    バレルセグメントとの間の分離を変更して、調節可能な分離を当該２つの部品の
    間で形成し、外気が入ることを許容するセパレータ・デバイス（１９）を具備し
    ていることを特徴とする、請求項１、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１
    ４および１５のいずれか１項に記載の高周波パルス・レートおよび高生産性のデ
    トネーション・スプレー・ガン。
17. 【請求項１７】 フランジ（７）が、第１の収束セクションを有し、その後
    に出口（１０）と一致する広がりセクションが続いて、２つのバレルセクション
    （２）（２’）が接続されるようにすることを特徴とする、請求項１、７、８、
    ９、１０、１１、１２、１３、１４、１５および１６のいずれか１項に記載の高
    周波パルス・レートおよび高生産性のデトネーション・スプレー・ガン。