JPS5941781B2 - 複数のダイバ−ジェントノズルを有する不拡散溶射ガン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属線を電気溶融し、これを噴流で噴射する、
溶射手段に於て、特殊噴流方式を用いて溶射金属を目的
物又は目的位置まで、不拡散的に直進させる溶射ガンに
関するものである。

従来のこの種溶射ガンに於ては、溶融金属を空気噴流で
噴射すると、溶融メタル粒子が拡散し、目的物に到達す
るものゝ外に、空中に飛散するものが多量に認められる
ため、能率の面と公害の面即ち空気、環境汚染の面で、
その改良が望まれていた。

更に、溶融メタルを噴射させるのは空気流であるため、
溶融メタルの酸化が生ずることは避けられなかつた。仮
りに不活性ガスを用いて噴流を生じさせるとすれは、使
用ガスの量は莫大なものとなり、コストの面でも極めて
困難な点のあることは周知の通りである。又、もし、ガ
スと空気を別々の噴流として使用するとしても（例えば
特開昭５０−５１０３８号）、瞬時にしてガスと空気が
混合し、空気の量がガスの量より遥かに多いからガスの
効果はすぐに打ち消されてしまうのである。本発明は、
これらの欠点を総て改良し、能率よく、且つ公害を伴わ
ず、性能的には不拡散的に溶融メタル粒子を、１本の円
筒ビームのように目的物に到達させるようにしたもので
、不拡散的に飛走することは即ちメタル粒子をそれだけ
遠距離への到達を可能にし得るもので性能の向上は著し
いものがある。

本発明の概略を先ず述べると、２本のメタル線を電弧溶
融しこれをジニット噴流で噴射するに当り、先ず溶融メ
タルを飛走させる噴流をしてノズルから空中に出る際、
通常の場合末広がりに拡散するのを、可及的に不拡散的
な噴流とする。

このための具体的手段としては、ダイパージェットノズ
ルを種々の形で利用するものである。詳細は後述する。
次にこの溶融メタル噴流の周囲に、同じくダイパージェ
ットノズルの性質を利用した複数の不拡散噴流を生ずる
ダイパージェットノズル装置を併設し、これによる噴流
を、上記溶融メタル用噴流よりも、強力且つ高速度の噴
流として噴出させることにより、メタル用噴流の中に含
まれる溶融メタル粒子を、これら噴流をもつて周囲から
包み込む形となし、強力に前方へ飛走させるようにした
ものである。このようにすることにより、溶融メタルは
不拡散的に、且つ遠距離まで到達するから、目的物に対
し正確に溶射される効果を発揮し、又遠距離に到達する
ことは、作業性を極めて向上し、使用範囲を広め、且つ
メタル粒子が殆んど目的物に附着するので、空中に飛び
散つて、空気汚染による公害も予防し得る等、様々の効
果を有するものである。更に、不活性ガスを用いて、溶
融メタルの酸化などを防止する必要があるときは、融け
たメタルと最初に接触し、且つ最も長い間接触するメタ
ル噴流にのみガスを使用すれば足りる。従つてガスの使
用量も極めて少量で済み、経済的であることは言うまで
もない。本発明を以下詳述する。

第１図に示したものは本発明溶射ガンの実施の１例であ
るが、１は２重円筒形に形成された気流体導入ソケツト
で、底板２を貫通して中心部に、溶融メタル噴射用ガス
、又は空気の導入管３が取りつけられ、該導入管は２重
円筒７と８により構成される空隙の中、内方の円形の内
室４内に連通する。一方空気導入管５は、該ソケツトの
環状の空隙である外室６内に連通するよう取付けられる
（第２図参照）。この気流体導入ソケツトに導入された
ガスや空気は、本発明独得のノズル群へ送られるのであ
るが、ノズルヘッド１０とソケツト１とは、袋ナツト９
により第１図のように連結され、ノズルヘツドは必要に
応じ、様々に設計されたものを自由に取り換え可能の構
造としたものである。さて、ノズルヘツド１０は、図の
ようにソケツト１と相対する部分は、ソケツト１の２重
円筒に相対する２重壁を有し、且つ、内室４″と外室１
６とを有する。

即ち先ず内側円筒１１は、ソケツトの内側円筒７と正確
に接し、内室４に連通する。内室４２を形成する。しか
し内室１は仕切板１２により、その先端部が２室１４，
１４′に区分され、この２室より２つのダイパージェッ
トノズル１３，１３′が夫々外方へ向つて穿設されてい
る。一方、外側円筒１５と内側円筒１１との間に形成さ
れる環状の外室１６は、ソケツ口の外室６と連通する。
外室１６の奥には図示のように複数個のダイパージェッ
トノズル゜１７，１７を穿設する（第３図参照）。なお
、ソケツト１の空気導入管５より導入される空気は、高
圧の状態で導入されるため、ノズルヘツドの外室１６内
で、各部分の圧力を平均化し、複数個のダイパージェッ
トノズルに送り込む気圧を平均化することが好ましく、
このための１つの手段として、第１図に示すように、袋
ねぢの内部に於てスクリーン１８を設けた。

このスクリーンは円筒１１の外側に嵌めこまれるよう中
央に穴をあけ、外周は円筒１５の内面に接するよう形成
されたもので、このスクリーンの作用により、導入管５
より導入される空気の流れは撹乱され、その圧力は平均
されるものである。次に、ノズルヘツド１０の先端部分
に就て述べると、メタルワイヤーを挿通するための１対
のワイヤノズル１９，１９′が穿設されているもので、
第４図に示したようにノズルヘツド１０の肉厚部を貫通
して図のように穿孔されるものであるが、このワイヤノ
ズル内を通つて送り出されるメタルワイヤー２０，２０
／自体は、リールに巻かれて用意され、ガン上の適宜の
ギヤー式送り出し装置２１により送り出される。

第４図に示したものは、ウオームホイール２２と同軸上
に送りギヤー２３を有する送り出し装置でウオーム２４
の回転を、ウオームホイール２２に伝達することにより
、送りギヤー２３を回転して、メタルワイヤーの送り出
しを達成するものである。ダイパージェットノズルにつ
いて説明すると、第５図に示した様に或一定の大きさの
通路ａ内を進行する気流が、一時的に狭い通路ｂを通る
よう強制され、次に急に出口ｄに向つて拡大された形状
のノズルを通過するときは、出口ｄより外方に出る気流
ｃは加速されてジニット気流となるものである。

この場合速度が加速されるため、ノズルより外方へ向う
噴気流ｃは、普通のノズルｅより噴出する噴気流が外方
へ拡散する噴気流ｆの形をなすのと異なり、全く不拡散
的に、１本の円筒ビーム状噴気流ｃを形成し、そのま＼
気流は遠距離まで到達する性格を有する。勿論気圧と通
路Ａ，ｂ及び出口ｄの形状により、複雑な現象が見られ
るのであるが、本発明は、ダイパージェット現象につい
て、噴気流の高速度性よりも、むしろ不拡散性気流を溶
射噴気流として利用するものである。従つて、ダイパー
ジェットノズルの曲線の決定に当つては、溶融するメタ
ルをどの様に飛走させるか、例えば大量のものを近距離
飛走させるか、小量の溶融メタルを遠距離間正確に目的
物まで飛走させるか等の条件により、ノズルヘツドに穿
設されるダイパージェットノズルの曲線と大きさを決定
するものである。又、これら各種のノズルヘツドは袋ね
ぢ機構により自由に取換使用できるのである。本発明は
、上述の基本構成にか＼るもので、その作用について述
べると、先ず溶融メタル飛走用噴気流は、ガス導入管３
より送り込まれるガス又は空気の場合もあるが、上記ソ
ケツト１の内室４及びこれに連通する、ノズルヘツド１
０内の内室４′更にそれが２つに分割されてなる小室１
４，１４′に達しその奥に設けられたダイパージェット
ノズル１３，１３２の作用により、ノズル端２５，２５
′から不拡散的噴気流ｇが噴射する。

このガス噴気流用ダイパージェットノズルの出口２５，
２５′の両側にメタルワイヤーノズル１９，１９′のノ
ズル端２６，２６７があり、その先端を露出しているメ
タルワイヤー２０，２０′に電流を通することにより、
ワイヤー自体電弧溶融し、この溶融されたメタル粒子を
先ず、上述ガス噴気流をもつて前方へ飛走させる。しか
し本発明は、このガス噴気流をもつて溶融メタルを飛走
させる主役とせず、空気導入管５を介して、ソケツト１
の外室６内に導入され、その後ノズルヘツド１０の外室
１６へスクリーン１８を介して送気され、更に、該外室
の奥に穿設された複数のダイパージェットノズル１７よ
り噴射される噴気流ｈ群をもつて包囲し、これら包囲噴
気流群をもつて、ガス噴気流ｇ及びこの中に包含される
溶融メタル粒子を強力に、且不拡散的に遠距離間飛走さ
せるところにある。即ち溶融メタルの飛走にあずかる主
役は包囲噴射流群にあるのである。かくすることにより
、溶融メタルと直接接触するガス噴気流は、少量でも溶
射の効果は包囲噴気流の作用で、充分目的は達成される
のである。なお、ガス噴気流は、ガスを使用することは
当然であるが、その必要のない時は空気を導入しすべて
を空気のみで噴射することも自由である。以上の構造は
、使用勝手を良くするため、ピストル型のケース３０に
適宜コンパクトに装着することも自由である。

又メタルワイヤーのリール装置や、空気、ガス送風装置
は、必要に応じて適宜設置し、ガンとの連通連絡は場合
に応じて設計すればよい。空気噴射流とガス噴射流の強
弱差により真空状態圏が生ずるときは、該部に空気を流
入させるため連通孔を設ける場合もある。本発明の主要
部であるノズルヘツドの構造については、種々のケース
に対応して効果的な構造のものが考えられるが、メタル
ワイヤーの溶融量の多い、大容量機については第７図に
示したように普通のノズルでなく、断面が溝状のノズル
即ち第７図イ、口、ハに示した円形溝２７、半円溝形２
８、四半円溝形２９とするもので、これらの形状では、
噴射空気量は大で、中心位置のガス噴流及び溶融メタル
を包囲して、前方に飛走せしめる力は大きく、大型の溶
射ガン用の構造に適するものである。

以上述べたところから、本発明溶射方式は、少量のガス
、（又は空気）噴射気流により、溶融メタルを前方へ飛
走させる中心部のガス噴気流と、これを包囲する強力な
噴射流が共同的に作用し、包囲噴気流が溶融メタルを飛
走する役目を果たすようにし、これらの気流はダイパー
ジェットノズルによるものであるため、不拡散気流であ
るところに特徴があるものである。

従つて、溶融メタル粒子の飛走、即ち溶射効果は、正確
且つ遠距離まで、溶融メタルを溶射し得ること、又不拡
散気流であるから、溶融メタルの飛散がなく、空気汚染
等の公害を予防し得ること及び不活性ガスの使用に際し
ては、必要最少限度の使用量におさえ得るから経済的で
あること等の利点がある、極めて優れた方式及び装置で
ある。

従つてその使途についても金型製作用は言うに及ばず、
溶射による成形、接着、造形の面に広く利用し得るもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明溶射ガンの主要部を示す説明図、第２図
はソケツトの内部を示す正面図、第３図はノズルヘツド
の背面図、第４図はノズルヘツドの縦断面図、第５図は
ダイパージェットノズルの説明図、第６図はノズルヘツ
ドの正面図、第７図はノズルヘツドの正面図、第８図は
ガンを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶射ガンに於て、ノズルヘッドが中心部とその外周
   部と二重構造をなし、中心部はその後半部がパイプ状空
   洞（内室）をなし、前半部は肉部に複数のダイバージエ
   ントノズルを軸方向に平行に穿設し該ノズルの後端は内
   室に連通し、前端はノズルヘッド前面に開口し、外周部
   は前記内室に対応する後半部は環状の空洞（外室）をな
   し、前半部は内部に軸方向に平行の複数のダイバージエ
   ントノズルを穿設して成り、内室と外室にはそれぞれ別
   個の高圧空気又はガス導入管を連通し、一方ノズルヘッ
   ドの肉部には別に２本のメタルワイヤーの通路を互に対
   向する傾斜を有しノズルヘッドの前面より僅かに前方位
   置で交差するよう穿設し、且つ溶射ガンの適宜位置にメ
   タルワイヤーの送り出し装置及び通電装置を設けたこと
   を特徴とする複数のダイバージエントノズルを有する不
   拡散溶射ガン。 ２ ノズルヘッドが前半部と後半部の２個のピースとし
   て構成され、両者を袋ネジ等で一体的に結合構成したも
   のである特許請求の範囲第１項記載の複数のダイバージ
   エントノズルを有する不拡散溶射ガン３ 一対のメタル
   ワイヤーを送り出す装置が、メタルワイヤーの送り出し
   速度を変速することができる変速機構を具備したもので
   ある特許請求の範囲第１項、第２項記載の複数のダイバ
   ージエントノズルを有する不拡散溶射ガン。