JP2006068736A - 動的噴霧ノズルのための取り替え可能なスロート挿入体 - Google Patents

Abstract

【課題】遙かに長い期間に亘って、より低いコストでノズルを使用することが可能となるようにするため、取り替え可能なスロート領域を有するノズルを提供する。
【解決手段】出口端部６０と反対側の第１の端部５３、及び、該出口端部６０に隣接した膨張領域６１を有する超音速ノズル部５４と、入口円錐部５６及びスロート部５８を有し、取り外し可能なスロート挿入部５５と、を備え、該取り外し可能なスロート挿入部５５は、スロート部５８が膨張領域６１に隣接して配置された状態で前記第１の端部５３に収容される。
【選択図】図２

Description

本発明は、動的噴霧プロセスに係り、より詳しくは、取り外し可能なスロート挿入体を有する改善された動的噴霧ノズルに関する。
「動的噴霧コーティング法」と題された米国特許番号６，１３９，９１３号と、「動的噴霧コーティング装置」と題された米国特許番号６，２８３，３８６号とが、ここで参照したことにより本願に組み込まれる。

動的噴霧又は低温ガス動的噴霧により幅広く様々な基板表面上にコーティングを生成するための新しい技術が、Ｔ．Ｈ．フォン・スティーンキステらにより２つの論文で、最近報告された。第１の論文は、「動的噴霧コーティング」と題され、１９９９年１月１０日に、表面及びコーティング技術、第１１１巻、６２〜７１頁に公開された。第２の論文は、「比較的大きい粉末粒子を用いた動的噴霧によるアルミニウムコーティング」と題され、２００２年、表面及びコーティング技術１５４号の２３７〜２５２頁に公開された。これらの論文は、高い接着性、低い酸化物濃度、及び、低い熱的応力を有する連続層コーティングを生成する工程を議論している。これらの論文は、収縮−膨張式ラバルノズルを通して加速されたガスの流れに金属粉末を捕捉させ、それらを目標基板表面に対して放出することにより、コーティングが生成されることを記載している。これらの粒子は、引きずり効果により高速度のガス流れ内で加速される。使用されたガスは、空気又はヘリウムを含む様々なガスのうち任意のものであってもよい。コーティングを形成した粒子は、基板への照射前に、溶解もしなければ、熱的に柔らかくもないことが見出された。これらの粒子は、それらの運動エネルギーが、基板に当たる際に熱的及び機械的な変形の十分なレベルへと変換されたとき基板に接着するということが理論付けられた。かくして、粒子速度は、粒子が基板に当たるときに粒子が基板に接着することを可能にするため粒子の降伏応力を超えるのに十分高い臨界速度を超えなければならない。与えられた粒子混合物の沈着効率は、入口空気温度が上昇したとき増大することが見出された。入口空気温度が上昇することによりその密度が減少し、かくしてその速度を増大させる。速度は、おおよそ入口空気温度の平方根として変化する。粒子を基板表面上に結合させる実際の機構は、この時点では完全には知られていない。臨界速度は、粒子の材料及び基板の材料に依存している。一旦、粒子の初期層が、基板上に形成されたならば、引き続く粒子は、基板に結合された以前の粒子の間の空洞部のみならず、粒子間の結合部内で係合する。結合プロセスは、主要なガス流れ内の粒子の溶解に起因していない。粒子の温度は、それらの溶解温度より常に低いからである。

全ての従来技術の動的噴霧システムの一つの問題は、収縮−膨張式ラバルノズルのスロート部分の摩耗であった。スロートにより引き起こされる流れに対する制限の故に、噴霧された粒子がスロートを浸食させるとき、磨耗は、使用と共に拡大していく。実際、摩耗率は、ノズルのこの流量計の中よりもスロート内で約１０倍速い。本システムは、噴霧パラメータを変化させることにより一点までの摩耗を補償することができるが、パラメータを変動させることができる量に対して制限が存在する。この制限に到達したとき、全ノズルを廃棄しなければならない。ノズルは、ノズルを形成するため要求される広範囲に亘る機械加工の故に製造するのが高価である。

かくして、遙かに長い期間に亘って、より低いコストでノズルを使用することが可能となるようにするため、取り替え可能なスロート領域を有するノズルを開発することが有利となろう。

本発明は、一実施形態では、動的噴霧システムのための収縮−膨張式超音速ノズルであって、出口端部と反対側の第１の端部、及び、該出口端部に隣接した膨張領域を有する超音速ノズル部と、入口円錐部及びスロート部を有する、取り外し可能なスロート挿入部と、を備え、該取り外し可能なスロート挿入部は、スロート部が膨張領域に隣接して配置された状態で前記第１の端部に収容される。

本発明は、別の実施形態では、動的噴霧システムのための収縮−膨張式超音速ノズルであって、出口端部と反対側の第１の端部、及び、該出口端部に隣接した膨張領域を有する超音速ノズル部と、入口円錐部、膨張領域、及び、該入口円錐部及び該膨張領域の間に配置されたスロート部を有する、取り外し可能なスロート挿入部と、を備え、該取り外し可能なスロート挿入部は、該スロート挿入部の膨張領域がノズル部の膨張領域に隣接して配置された状態で第１の端部に収容される。

本発明は、別の実施形態では、超音速ノズルのための取り替え可能なスロート挿入体であって、入口円錐部と、スロート部と、を備え、該スロート挿入体は、超音速ノズルの第１の端部に取り外し可能に収容することができる。

本発明は、別の実施形態では、超音速ノズルのための取り替え可能なスロート挿入体であって、入口円錐部と、スロート部と、膨張領域と、を備え、該スロート部は、収縮領域と膨張領域との間に配置され、該スロート挿入体は、超音速ノズルの第１の端部に取り外し可能に収容することができる。

先ず、図１を参照すると、本発明に係る動的噴霧システムが全体として１０で示されている。システム１０は、エンクロージャ１２を備え、該エンクロージャでは、支持テーブル１４又は他の支持手段が配置されている。テーブル１４に固定された取り付けパネル１６は、３次元内で移動することができ、被覆されるべき基板材料から形成された適切なワークピースを支持することができるワークホルダー１８を支持している。ワークホルダー１８は、コーティング作業の間に動的噴霧ノズル３４を超えて基板に供給するようにも設計することができる。エンクロージャ１２は、図示しない少なくとも１つの空気入口を有する周囲壁と、適切な排出導管２２により図示しないダストコレクターに接続された空気出口２０と、を備える。コーティング作業の間に、ダストコレクターは、空気をエンクロージャ１２から連続的に引き出し、引き続く処分のための排気空気に含まれているダストも粒子を収集する。

噴霧システム１０は、高圧力ガスバラストタンク２６に、３．４ＭＰａ（５００ｐｓｉ）までのガス圧力を供給することができるガスコンプレッサ２４を更に備えている。ガスバラストタンク２６は、粉末供給部３０及び分離ガスヘッダー３２にライン２８を介して接続されている。粉末供給部３０は、後述されるように、高圧粉末供給部又は低圧供給部のいずれかであってもよい。ガスヘッダー部３２は、高圧で加熱されたガス、即ち、以下で述べる主要ガスを、動的噴霧ノズル３４に供給する。ワークホルダー１８に加えて又は該ホルダーとは異なる３次元での運動能力をノズル３４に提供することが可能となる。主要ガスの圧力は、一般に、６８９乃至３４４７ｋＰａ（１００乃至５００ｐｓｉ）に設定される。粉末供給部３０は、噴霧粉末の粒子を、所望の圧力でガスと混合させ、粒子の混合物をノズル３４に供給する。コンピュータ制御部３５は、粉末供給部３０に供給されるガスの圧力、ガスヒーター３２に供給されるガスの圧力、粉末供給部３０に供給されるガスの温度、ガスヒーター３２から出る加熱された主要ガスの温度を制御するように作動する。有用なガスは、空気、窒素、ヘリウム及びその他のものを含んでいる。

図２は、ノズル３４と、ガスヒーター３２の一実施例及び高圧粉末供給部３０へのその接続態様の断面図である。主要ガス通路６は、ガスヒーター３２をノズル３４に接続する。通路３６は、流れ直線形成部４０を介して主要ガスをチャンバー４２内に差し向ける使用前混合チャンバー３８に接続される。加熱された主要ガスの温度及び圧力は、通路３６内のガス入口温度熱電対４４及びチャンバー４２に接続された圧力センサー４６により監視される。主要ガスは、ノズル３４内での噴霧された粒子の溶解を引き起こすのに常に不十分である温度を有する。主要ガス温度は、３６６乃至１９２２Ｋ（２００乃至３０００°Ｆ）の範囲に亘ることができる。主要ガス温度は、粒子の溶解温度を十分に超えることができる。粒子の溶解温度を５乃至７倍超える主要ガス温度は、本システム１０で使用された。必要とされるものは、主要ガスの温度及び主要ガスへのさらし時間が、粒子がノズル３４内で溶解しないように選択されるということである。ガスの温度は、ガスがノズル３４を通って移動するとき急激に低下する。実際、ガスがノズル３４から出るとき測定されるガスの温度は、しばしば、その初期温度が８１１Ｋ（１０００°Ｆ）を超えるときでさえ、室温以下となっている。

チャンバー４２は、ラバル超音速ノズル５４と連通している。ノズル５４は、中心軸５２と、スロート式挿入部５５とを有する。本実施例では、スロート式挿入部５５は、スロート５８へと直径が減少していく入口円錐部５６を有する。入口円錐部５６は、挿入部５５の収縮領域を形成する。スロート部５８の下流側では、超音速ノズル５４が、出口端部６０を有姿、超音速ノズル５４の膨張領域６１が、スロート部５８と、出口端部６０との間で形成される。入口円錐部５６の最大の内側直径は、１０乃至６ミリメートルの範囲に亘っていてもよく、７．５ミリメートルが好ましい。入口円錐部５６は、スロート部５８へと幅狭に形成されている。スロート部５８は、６乃至１ミリメートルの範囲に亘っていてもよく、４乃至２ミリメートルが好ましい。スロート挿入部５５は、合金、チタニウムのような硬金属、又は、セラミック等の硬化摩耗耐性材料から形成されるのが好ましい。更に加えて、スロート挿入部は、冶金学の分野で知られているように、引き続いて窒化プロセスを使用して硬化される、より柔らかい合金若しくは金属から形成することができる。セラミック挿入部５５は、射出成形、又は、当該技術分野で知られているように、硬化されるべく後工程で焼結される機械加工可能なセラミックの使用を始めとした多数の方法で形成することができる。スロート挿入部５５は、超音速ノズル５４の出口端部６０の反対側の第１の端部５３内に嵌合するように摺動される。本実施例では、好ましくは、スロート挿入部５５は、スロート部５８の後に終わっている。スロート挿入部５５は、それが、従来技術におけるように、摩耗するようになったとき、ノズル５４全体を取り替える必要無しに挿入部５５の迅速な取り替えを可能にする。スロート部５８の下流側から出口端部６０までのノズル５４の膨張領域６１は、様々な形状を持っていてもよく、好ましい実施例では、それはスロート部５８から出口端部６０まで面積が増大する長方形の断面形状を持っている。出口端部６０では、ノズル５４は、長方形の内部形状を持ち、長辺が８から１４ミリメートル、短辺が２乃至６ミリメートルであるのが好ましい。膨張領域６１は、約１００ミリメートルから約４００ミリメートルまでの長さを持つことができる。スロート部５８から下流にある膨張領域６１は、減少した主要ガス圧力の領域であり、該主要ガスの圧力は、それが膨張領域６１を下降するとき低下し、大気圧以下に低下し得る。

本実施例では、インジェクタ管５０は、０．４乃至３．０ミリメートルの間で変化し得る。ノズル５４は、毎秒３００メートルから毎秒１２００メートル程度の捕捉粒子の脱出速度を形成する。捕捉粒子は、このノズル５４を通したそれらの流れの間に運動エネルギー及び熱エネルギーを獲得する。ガス流れ中の粒子の温度は、粒子サイズ、粒子材料、及び、主要ガス温度に応じて変化することが当業者によって認められよう。主要ガス温度は、ノズル５４への入口ポートにおいて加熱された高圧ガスの温度として定義される。これらの温度は、衝突時においてさえ、粒子の溶解温度より低い温度に粒子を加熱するように選択されるので、運動エネルギー及び熱エネルギーの転移に起因して、元の粒子の固体相において変化が存在せず、従って、それらの元々の物理的特性において変化が存在しない。粒子それ自体は、常に、それらの溶解温度より低い温度にある。ノズル５４から出た粒子は、基板の表面に差し向けられ、該基板を被覆する。

図３は、ノズル３４の別の実施例と、ガスヒーター３２及び低圧粉末供給部３０へのその接続態様との断面図である。このノズル３４は、幾つかの仕方において図２のものとは異なっている。第１に、ノズルは、高圧粉末供給部ではなく低圧粉末供給部３０に接続されている。第２には、スロート挿入部５５’は、スロート部５８へと幅狭に形成された入口円錐部５６を有し、スロート部５５’の後方には、挿入部５５’の膨張領域５９が存在している。最後に、増補の入口ライン４８が、スロート部５８から下流側で挿入部５５’の膨張領域５９内のノズル５４に粒子を供給するインジェクタ管５０へと接続されている。挿入部５５’の膨張領域５９は、ノズル５４の膨張領域６１へと遷移しこれに合致する。挿入部５５’は、図２に関して、上述された態様で且つ上述された材料から形成されている。膨張領域５９及び６１は、減少した主要ガス圧力の領域であり、それらの内部寸法は、滑らかな遷移を形成するように互いに合致している。主要ガス通路３６は、ガスヒーター３２をノズル３４に接続する。通路３６は、使用前混合チャンバー３８に接続され、該チャンバーは、主要ガスを、流れ直線形成部４０を介して、チャンバー４２へと差し向ける。加熱された主要ガスの温度及び圧力は、通路３６内のガス入口温度熱電対４４、及び、チャンバー４２に接続された圧力センサー４６により監視されている、主要ガスは、噴霧された粒子のノズル３４内における溶解を引き起こすのには常に不十分である温度を有する。主要ガスの温度は、３６６乃至１９２２Ｋ（２００乃至３０００°Ｆ）の範囲に亘り得る。主要ガス温度は、粒子の溶解温度を十分に越え得る。粒子の溶解温度を５乃至７倍超えた主要ガスの温度は、本システム１０内で使用された。必要とされるものは、主要ガスの温度及び主要ガスへのさらし時間が、粒子がノズル３４内で溶解しないように選択されるべきであるということである。ガスの温度は、それがノズル３４を通って移動するとき急激に低下する。実際、ガスがノズル３４を出るとき測定されたガスの温度は、しばしば、その初期温度が８１１Ｋ（１０００°Ｆ）を超えるときでさえ、室温以下である。本発明の挿入部５５’が存在しない従来技術の低圧動的噴霧システムでは、ノズル５４の膨張領域６１の内部は、インジェクタ管５０の反対側の領域で摩耗の加速を被る。本発明は、容易な取り替えを提供することによりこの問題を修正する。即ち、摩耗の発生が、膨張領域５９へと転移され、挿入体５５’を迅速に交換することができる。

チャンバー４２は、ラバル式超音速ノズル５４と連通している。ノズル５４は、中心軸５２と、スロート挿入部５５’とを有する。スロート挿入部５５’の入口円錐部５６は、スロート５８へと直径が減少する。挿入部５５’での整列特徴部５７は、挿入部５５’がインジェクタ管５０に適合する。整列特徴部５７は、キー及びスロット構成、ペグ、又は、当該技術の構成で知られている他のものであってもよい。入口円錐部５６は、スロート挿入部５５’の収縮領域を形成する。スロート５８の下流側では、挿入部５５’の膨張領域５９が、ノズル５４の膨張領域６１に嵌合している。膨張領域６１は、出口端部６０で終わっている。挿入部５５’は、出口端部６０の反対側でノズル５４の第１の端部５３内に適合するように摺動する。入口円錐部５６の最大の内側直径は、１０乃至６ミリメートルの範囲に亘っていてもよく、７．５ミリメートルが好ましい。入口円錐部５６は、スロート部５８へと幅狭く形成されている。スロート部５８は、６乃至１ミリメートルの内側直径を持っていてもよく、４乃至２ミリメートルが好ましい。挿入部５５’の膨張領域５９は、１０乃至３００ミリメートルの長さを持っていてもよく、２０乃至２５０ミリメートルがより好ましい。スロート挿入部５５’の膨張領域５９は、粉末粒子の注入点を超えて延在するのに十分である必要がある。挿入部５５’の膨張領域５９及びノズル５４の膨張領域６１は、嵌合しており、様々な形状を持っていてもよいが、好ましい実施例では、それらは長方形断面形状を持っている。出口端部６０では、ノズル５４は、長辺が８から１４ミリメートルで短辺が２から６ミリメートルである、長方形の内部形状を持っているのが好ましい。

インジェクタ管５０は、ノズル５４及び挿入部５５’内で整列孔（図示せず）を通して挿入される。整列特徴部５７は、これらの孔が、管５０の挿入を可能にするため挿入部５５’がノズル５４内に適合されるとき正確に整列されることを確実にする。中心軸５２に対するインジェクタ管５０の角度は、粒子が基本的には１乃至約９０°で出口端部６０に差し向けられることを確実にする任意の角度とすることができる。中心軸５２に対して４５°の角度が良好に機能することが見出された。インジェクタ管５０の内側直径は、０．４乃至３．０ミリメートルで変化し得る。

スロート部５８から出口端部６０への３００ミリメートルの長さを有するノズル５４を使用したとき、スロート部５８の直径が２ミリメートルであり、出口端部６０は、５×１２．５ミリメートルの長方形開口部を備え、主要ガスの圧力は２０６８ｋＰａ（３００ｐｓｉ）で始まり、測定された圧力はスロート部５８の後方に２．５４ｃｍ（１インチ）で１００ｋＰａ（１４．５ｐｓｉ）、スロート部５８から５．１ｃｍ（２インチ）で１３８ｋＰａ（２０ｐｓｉ）、スロート部５８から７．６ｃｍ（３インチ）で８８ｋＰａ（１２．８ｐｓｉ）、スロート部５８から１０．２ｃｍ（４インチ）で６４ｋＰａ（９．２５ｐｓｉ）、スロート部５８から１２．７ｃｍ（５インチ）で６９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）となり、スロート部５８から１５．２ｃｍ（６インチ）を超えたところで大気圧より下がる。主要ガスの圧力が減少する率は、注入点において、スロート部５８の断面積と膨張領域５９の断面積との関数である。スロート部５８がより大きく、膨張領域５９の断面積が同じである場合、主要ガスの圧力は、より長い距離に亘って、大気圧を超えた状態を維持する。必要となるものは、粉末粒子が、スロート部５８の後で且つ主要ガス圧力が大気圧より低下する前の点で注入され、それにより常に粉末供給部３０内で正の圧力を使用するということである。この実施例は、注入がスロート部５８の後で生じるとき粉末を注入するため遙かに低い圧力を使用することを可能にする。本発明の低圧力粉末供給部３０は、図２のノズル３４を用いて使用される高圧力粉末供給部よりも約１０倍もコストが低い。一般に、低圧力粉末供給部３０は、６８９ｋＰａ乃至３４．５ｋＰａ（１００ｐｓｉ乃至５ｐｓｉ）の圧力で使用される。要求される全てのものは、それが、注入点で主要ガスを超えること、並びに、主要ガス圧力が大気圧より高いということである。

ノズル５４は、毎秒３００メートルから毎秒１２００メートル程度の捕捉粒子の出口速度を形成する。捕捉粒子は、このノズル５４を通したそれらの流れの間に運動エネルギー及び熱エネルギーを得る。当業者は、ガス流れ中の粒子の温度は、粒子サイズ、粒子材料及び主要ガス温度に依存して変化するということを認めるであろう。主要ガス温度は、ノズル５４への入口で加熱された高圧力ガスの温度として定義される。これらの温度は、衝突時でさえ、粒子の溶解温度よりも低い温度へと粒子を加熱するように選択されるので、運動エネルギー及び熱エネルギーの転移に起因して元々の粒子の固体相では変化が存在せず、従って、それらの元々の物理的特性には変化が存在しない。粒子自体は、常に、それらの溶解温度より低い温度にある。ノズル５４から出てきた粒子は、基板の表面に差し向けられ、該基板を被覆する。

本発明に係る動的噴霧のため使用される粉末粒子は、一般に、金属、合金、セラミックス、ダイアモンド、並びに、これらの粒子の混合物を含む。これらの粒子は、５０ミクロン超から約２００ミクロンまでの平均公称直径を持っていてもよい。これらの粒子は、５０から１８０ミクロンまでの平均公称直径を有するのが好ましい。

ノズル２４のいずれかの実施例を使用した主要ガスの圧力は、６８９から２７５８ｋＰａ（１００から４００ｐｓｉ）に設定されるのが好ましく、主要ガスの温度は、３６６から１９２２Ｋ（２００から３０００°Ｆ）であるのが好ましい。好ましくは、図２に示されるノズル３４を使用するとき、高い圧力粉末供給部３０で使用されるガスの圧力は、圧力センサー４６で測定されたときの主要ガスの圧力を１７２から５１７ｋＰａ（２５から７５ｐｓｉ）ほど超えている。出口端部６０と基板との間の隔離距離は、好ましくは、１．３ｃｍから３０．５ｃｍ（０．５から１２インチ）であり、より好ましくは、１．３ｃｍから１７．８ｃｍ（０．５から７インチ）であり、最も好ましくは、１．３ｃｍから７．６ｃｍ（０．５から３インチ）である。ノズル３４及び基板の互いに対して横切る速度は、好ましくは、毎秒２５から２５００ミリメートルであり、より好ましくは、毎秒２５から２５０ミリメートルであり、最も好ましくは、毎秒５０から１５０ミリメートルである。好ましくは、粉末粒子は、毎分約１０から６０グラムの率でノズル３４に供給される。好ましい粒子速度は、毎秒約３００から１２００メートルの範囲に亘っている。

システム１０は、合金、金属、セラミックス、木材、誘電体、半導体、ポリマー、プラスチック、並びに、これらの材料の混合物を始めとした様々な基板材料を被覆するため使用することができる。

前述した発明は、関連する法的基準に従って説明され、かくして、この説明は、本質上本発明を制限するものではなく、単なる一例とみなされる。説明した実施例に対する変更及び変形は、当業者には明らかであり、本発明の範囲内でなすことができる。従って、本発明を提供した法的保護の範囲は、添付した請求の範囲を研究することによってのみ決定することができる。

図１は、本発明に係る動的噴霧システムの概略図である。 図２は、図１の動的噴霧システムで使用するための超音速ノズルの一実施例の断面図である。 図３は、図１の動的噴霧システムで使用するための超音速ノズルの別の実施例の断面図である。

Claims (26)

1. 動的噴霧システムのための収縮−膨張式超音速ノズルであって、
   出口端部と反対側の第１の端部、及び、該出口端部に隣接した膨張領域を有する超音速ノズル部と、
   入口円錐部及びスロート部を有する、取り外し可能なスロート挿入部と、
   を備え、
   前記取り外し可能なスロート挿入部は、前記スロート部が前記膨張領域に隣接して配置された状態で前記第１の端部に収容される、超音速ノズル。
2. 前記挿入部は、合金、硬化合金、金属、硬化金属、又は、セラミック材料から形成されている、請求項１に記載のノズル。
3. 前記入口円錐部の最大の内側直径は、６から１０ミリメートルである、請求項１に記載のノズル。
4. 前記スロート部は、１から６ミリメートルの内側直径を有する、請求項１に記載のノズル。
5. 前記スロート部は、２から４ミリメートルの内側直径を有する、請求項１に記載のノズル。
6. 前記膨張領域は、１００から４００ミリメートルの長さを有する、請求項１に記載のノズル。
7. 前記出口端部は、短辺が２から６ミリメートルであり、長辺が８から１４ミリメートルの長方形の内部形状を有する、請求項１に記載のノズル。
8. 動的噴霧システムのための収縮−膨張式超音速ノズルであって、
   出口端部と反対側の第１の端部、及び、該出口端部に隣接した膨張領域を有する超音速ノズル部と、
   入口円錐部、膨張領域、及び、該入口円錐部及び該膨張領域の間に配置されたスロート部を有する、取り外し可能なスロート挿入部と、
   を備え、
   前記取り外し可能なスロート挿入部は、該スロート挿入部の前記膨張領域が前記ノズル部の前記膨張領域に隣接して配置された状態で前記第１の端部に収容される、超音速ノズル。
9. 前記挿入部は、合金、硬化合金、金属、硬化金属、又は、セラミック材料から形成されている、請求項８に記載のノズル。
10. 前記入口円錐部の最大の内側直径は、６から１０ミリメートルである、請求項８に記載のノズル。
11. 前記スロート部は、１から６ミリメートルの内側直径を有する、請求項８に記載のノズル。
12. 前記スロート部は、２から４ミリメートルの内側直径を有する、請求項８に記載のノズル。
13. 前記挿入部の前記膨張領域は、１００から３００ミリメートルの長さを有する、請求項８に記載のノズル。
14. 前記挿入部の前記膨張領域は、２０から２５０ミリメートルの長さを有する、請求項８に記載のノズル。
15. 前記挿入部は、該挿入部が前記第１の端部に収容されるとき該挿入部を整列させるため整列特徴部を更に備える、請求項８に記載のノズル。
16. 前記挿入部は、インジェクタ管を収容するため、該挿入部の前記膨張領域に孔を更に備える、請求項８に記載のノズル。
17. 超音速ノズルのための取り替え可能なスロート挿入体であって、
    入口円錐部と、
    スロート部と、
    を備え、
    前記スロート挿入体は、超音速ノズルの第１の端部に取り外し可能に収容することができる、スロート挿入体。
18. 前記挿入体は、合金、硬化合金、金属、硬化金属、又は、セラミック材料から形成されている、請求項１７に記載の挿入体。
19. 前記入口円錐部の最大の内側直径は、６から１０ミリメートルである、請求項１７に記載の挿入体。
20. 前記スロート部は、１から６ミリメートルの内側直径を有する、請求項１７に記載の挿入体。
21. 前記スロート部は、２から４ミリメートルの内側直径を有する、請求項１７に記載の挿入体。
22. 膨張領域を更に備え、前記挿入体が前記入口円錐部と該膨張領域との間に配置されている、請求項１７に記載の挿入体。
23. 前記挿入体は、整列特徴部を更に備える、請求項２２に記載の挿入体。
24. 前記挿入体は、インジェクタ管を収容するため、該挿入部の前記膨張領域に孔を更に備える、請求項２２に記載の挿入体。
25. 前記膨張領域は、１０から３００ミリメートルの長さを有する、請求項２２に記載の挿入体。
26. 前記膨張領域は、２０から２５０ミリメートルの長さを有する、請求項２２に記載の挿入体。