JPS61234915A - ガスミキサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、少なくとも２種のガス流を混合するためのガ
スミキサー、特にプラズマ溶射プロセスで使用されるガ
スミキサーに関する。

従来の技術 プラズマ溶射プロセスにおいては、ノズル範囲の２つの
電極を高周波、付勢することによってノントランスファ
ーな直流アークが生ぜしめられる。このばあい冷却され
る陽極の形状がアークを圧縮するのに役立つ。高出力密
度のこの圧縮されたアークは極めて高い温度にまで前記
ノズルを介して流れるガスを迅速に加熱するのに役立つ
ので、ガス混合物は部分的にイオン化されかつプラズマ
状態に変換されて、高速で前記ノズルから膨張して流出
せしめられる。

プラズマジェットは金属、金属合金、硬質物質、例えば
カー・２イｒ並びに酸化物、および、多くの合成材料に
よって適当な面を溶融被覆するための極めて効果的な工
具を成し、このばあいこのような被覆材料はノズル範囲
内又はノズルの外部で粉末としてプラズマジェット内に
吹込まれる。加熱溶融された粉末粒子は工作物上に噴霧
被覆を形成するために工作物面に衝突せしめられる。

プラズマを発生させかつ維持するためには通常、容易な
点火、高温度、高い熱含有量、粉末材料に対する申し分
のない熱伝達、粉末粒子に対する所望の又は不都合な反
作用、低コスト等のような異なる部分的に矛盾した要求
を考慮して最良の溶液を得るために解決しようとする所
定の問題を基礎として選ばれたガス混合物が使用される
。このばあいこのような最良の溶液は単一のガスだけで
は得ることはできない。

しかしながら再現可能な不変な申し分のない被覆質は時
間に亘ってかつ横断面積に亘ってできるだけ一様なプラ
ズマジェットの合成に関連している。従って完全なガス
混合はアークが生ずる前に行なわれることが特に重要で
ある。

混合ガス流のための周知の原理は例えばアメリカ合衆国
特許第３８１６０６２号明細書で記述されているように
ブンゼンバーナにおいて使用される。このばあい第１の
ガスは所定の速度でガス導管からノズル内に流入する。

ノズルの側面には開口が成形されていて、該開口によっ
て、第１のガス流により連行されかつ第１のガス流と混
合されるように第１のガス流によって生ぜしめられる真
空に基、づき前記開口を介して第２のガスが吸込まれる
ようになる。しかしながらこのばあいこのような公知の
構成では第１のガス流は第２のガス流の層によって包ま
れるに過ぎないので、完全な混合作用を得ることができ
ない。

更にＰイッ連邦共和国特許第２５４９６１７号明細書か
ら異なるガスを供給される２つの並置されたガス室を有
するガスミキサー弁がすでに公知である。２つのガス室
は薄い仕切部材によって互いに仕切られていて、かつ、
ガス室の一方の側面は移動方向に対して８直角にのびる
多数の密接したガス通路を備えたスライド弁によって閉
じられている。スライド弁の移動によって多数の通路が
ガス室と連通せしめられる。このようにして第１のガス
室と第２のガス室とからのガス量比をスライド弁の移動
によって変えることかできる。しかしながらこのガスミ
キサー弁も両ガスを完全に混合することができない。

発明が解決しようとする問題点 従って本発明の課題は、少なくとも２種のガス流を完全
に混合できるようなガスミキサーを提供することにある
。

問題点を解決するための手段 前記課題は本発明によれば、第１の面から第２の面に向
けて第１のガス流を貫流せしめかつ第２の面に沿って第
２のガス流を案内する第１のフィルタと、第１のフィル
タの第２の面に沿って案内されるガス流と第１のフィル
タを貫流するガス流とによって形成されたガス混合物を
貫流せしめる第２のフィルタとが設けられていることに
よって解決された。

更に混合されるガス流の速度に関連して混合作用は有利
には、第２のフィルタから流出するガスを第３のフィル
タを介してかつ必要であれば別のフィルタを介して案内
することによって改良される。

本発明の有利な実施態様では、第１のガス流を供給する
ための部材に連通ずる内室を有する第１のフィルタと、
第１のフィルタの外面との間で室を形成するケーシング
と、この室に第２のガス流を供給するための部材と、前
記室と第２のフィルタによって形成された内室とを連通
せしめるガス導管と、第２のフィルタを取り囲む、ガス
流出導管に連通した第２のケーシングとが設けられてい
る。

各フィルタは従来のフィルタ材料から形成できる。しか
し、焼結金属又は焼結合金から成るフィルタ材料が使用
されると有利である。このばあい特に、焼結された青銅
から成るフィルタを使用すると有利である。

焼結材料から成るフィルタのばあい平均孔サイズは有利
には７ｏμｍ乃至１０μｍである。

多数のフィルタが連続して配置されるばあい、ガス流の
方向で縮小するように連続したフィルタの平均孔サイズ
が選ばれると有利である。

有利な実施態様では３つのフィルタが使用され、このば
あい第１のフィルタが６０μｍの平均孔サイズをかつ第
２のフィルタが４５μｍの平均孔サイズをかつ第３のフ
ィルタが２０μｍの平均孔サイズを有している。

本発明によるガスミキサーは２種以上のガス流を完全に
混合するという要求を満すために使用される。本発明に
よるガスミキサーは有利にはプラズマフレーム溶射機に
おいて使用される。

本発明の特に有利な作用は、第１のガス流として水素お
よび／またはヘリウムおよび第２のガス流としてアルゴ
ンおよび／または窒素が混合されるばあいに得られる。

実施例 第１図で図示されたガスミキサー１は円板として形成さ
れた基体２を有していて、この基体は基体を貫通しての
びる、内ねじ山Φを備えた長手方向の中央の孔３を有し
ている。基体２０周面５からは中央の孔３に連通ずるよ
うにこの縦孔３にまで半径方向の孔６がのびている。中
央の孔３かも間隔をおいてしかもこの孔に対して平行に
多数の通路７が基体２を貫通してのびている。

第１図で図示されているように基体の右側部分では基体
２は基体平面９から突出する環状の突出体８を備えてい
る。環状の突出体８の外周面には円筒状のケーシング１
２の開口端部に成形された雌ねじ山１１と係合する雄ね
じ山１０が設けられている。ケーシング１２はほぼ円周
状のキャップの形状を有していて、このばあい雌ねじ山
１１を有する端部とは反対側の端部には端壁１３が設け
られていて、この端壁１３を貫通して中央のガス供給開
口１４が設けられている。ケーシングは有利にはアルミ
ニウムのような金属から形成される。

ケーシング１２とは反対の基体側には中央の孔３の直径
よりも大きな直径を有するピン１５が設けられている。

基体に面したピン１５の端部には外ねじ山を付けられた
突起１６が設けられていて、この突起は基体の面とピン
の肩１５とを当接させた状態で中央の孔３の内ねじ山と
ねじ結合させられる。

基体２とは反対側のピン１５の端部には周面に外ねじ山
１８を備えた同軸的な小径区分１７が成形されている。

ケーシング１２内にはほぼ一端を閉じられた円筒体形状
の第１のフィルタ２０が配置されている。フィルタ２０
の外径は基体２の環状の突出体８の内径よりも多少小さ
くされている。基体２は環状のガスケット２２、例えば
０・リング又はテフロンリングのような別の適当なシー
ル材料を受容するための環状溝２１を有している。フィ
ルタ２０の自由縁部はシール作用を以って環状のガスケ
ット２２に係合する。

フィルタ自体はフィルタの端壁内の開口２４を貫通する
ねじピン２３によって所定の位置で保持され、このねじ
ピン２５は内側端部に、ピン１５の盲孔２６内に成形さ
れた雌ねじ山とねじ結合される雄ねじ山２５を有してい
る。ねじピン２３の直径は中央の孔３の直径よりも小さ
いので、孔３の内壁とねじピン２３の外面とが、第１の
フィルタ２０の内室２８と半径方向の孔６とを連通せし
める環状室２７を規定する。

ケーシング１２とは反対の基体側には環状のガスケット
３ｏを受容するために面２９内に凹所が成形されている
。前記環状のガスケット３０には第２のフィルタ３１と
第３のフィルタ３２との環状の終端縁部がシール作用を
以ってそれぞれ係合する。第２のフィルタ３１はいくら
か円錐形の壁を有するコツプ状の形状を有している。第
２のフィルタの端壁３３にはこの端壁を貫通してのびる
、ピン１５の小径区分１７用の開口３４が設けられてい
る。更に小径区分１７上にはナツト３５がねじ嵌められ
ていて、このナツト３５によって第２のフィルタ３１の
自由縁部が環状のガスケツ）３０とシール作用を以って
係合させた状態で維持される。第３のフィルタ３２は一
端を、ピン１５の小径区分１７のための開口３７を備え
た端壁３６によって閉じられた円筒体として構成されて
いる。ワッシャー３８を間挿することによって小径区分
１７上に設けられたナツト３９は、第３のフィルタ３２
の自由縁部を環状のガスケット３０とシール作用を以っ
て係合させた状態で維持するために端壁３６に不動に圧
着される。

基体２の環状の肩４０には雄ねじ山が設けられていて、
この雄ねじ山は第２の円筒状のケーシング４２の開口端
部に隣接して成形された雌ねじ山とねじ結合させられる
。第２のケーシング４２の端壁４３にはガス混合物の出
口部を形成する通路４４が設けられている。

フィルタは有利には、通常銅・すず合金並びに別の金属
と銅との合金から成る自体周知の焼結された青銅製品か
ら製作される。多孔の焼結金属を製作するための焼結方
法は一般に周知である。焼結製品は通常粉末冶金プロセ
スで製作される。焼結材料の多孔性は使用される粉末金
属のオリジナル粒度および粉末材料がさらされる熱処理
形式に関連している。

環状のガスケツ）２２．３０は有利には、長期間に亘っ
てフィルタの縁部に沿った申し分のないシール作用を保
証するような耐久性の弾性材料から製作される。このば
あい特に効果的なシール材料としてテフロンが用いられ
る。

混合プロセスを以下に説明する。

矢印４５によって示された第１のガス流が半径方向の孔
６と環状室２７とを介して第１のフィルタ２０の内室２
８内に案内される。ガス流はフィルタ２０の多孔の壁を
貫流して、第１のフィルタ２０の外面とケーシング１２
の壁との間の環状室４６に流入する。矢印４７で示され
た第２のガス流は開口１４を介して環状室４６に流入し
かつ第１のフィルタから流出する第１のガス流と混合さ
れるように第１のフィルタ２０の外面に沿って流れる。

次いでガス混合物は基体２の通路７を介して第２のフィ
ルタ３１の内室に流入し、次いでガス混合物は第２のフ
ィルタ３１の多孔の壁を介して第３のフィルタ３２の内
面と第２のフィルタ３１の外面との間に形成された室４
９内に流入する。次いでガス混合物は第３のフィルタ３
２の壁を貫流して第２のケーシング４２の内壁と第３の
フィルタ３２の外面との間に形成された室内に流入して
、最終的にこの室からケーシング４２の端壁４３内の流
出用の開口４４を介して流出する。

有利な実施例では、水素又はヘリウム又は両ガスの混合
物が第゛１のガス流として使用されかつアルザン又は窒
素又は両ガスの混合物が第２のガス流として使用される
。フィルタは次のような壁厚さおよび孔サイズを有して
いる。

つまり 壁厚さ　　　　孔サイズ 第１のフィルタ　　２ｍ　　　　６０μｍ第２のフィル
タ　　２ｆｌ　　　４５μｍ第３のフィルタ　　２．５
　ｍｓ　　　　２０μｍこのばあい材料はそれぞれ焼結
された青銅である。

申し分なく効果的な混合作用は、第１のガス流の流量が
０乃至１００’／・　でかっ第２のｌｎ ガス流の流量が１０乃至２００１／　・　で変えｌｎ もれかつこれら範囲内で流量の組合わせが可能にされる
ばあいでも、得られる。

上述の配置形式は単に有利な実施例を示した、に過ぎな
い。記述の構成は、第１のガス流が第１のフィルタを貫
流するのに対して、第２のガス流が第１のガス流を連行
するように第１のフィルタの外面に沿って流れ、次いで
このようにして形成されたガス混合物が第２のフィルタ
をかつ必要であれば単数又は複数の付加的なフィルタな
貫流することが保証される限りにおいて、適当な形式で
変えることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は本
発明によるガスミキサーの１実施例の、第２図１−１線
に沿った軸方向断面図、第２図は第１図ｎ−ｎ線に沿っ
た横断面図、第３図は第１図ｍ−ｍ線に沿った横断面図
である。 １・・・ガスミキサー、２・・・基体、３，６・・・孔
、４・・・内ねじ山、５・・・周面、７，４４・・・通
路１．８０．。 突出体、９・・・基体平面、１０，２５・・・雄ねＢ山
、１１・・・雌ねじ山、１２．４２・・・ケーシング、
１３．３３，３６．４３・・・端壁、１４・・・供給開
口、１５　゛゛ピン１６・・・突起、１７・・・小径区
分、１８・・・外ねじ山、２０，３１．３２・・・フィ
ルタ、２１・・・環状溝、２２．３０・・・ガスケット
、２３・・・ねじピン、２４．３４．３７・・・開口、
２６・・・盲孔、２７・・・環状室、２８・・・内径、
２９・・・面、３５．３９・・・ナツト、３８・・・ワ
ッシャー、４０・・・肩

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の面から第２の面に向けて第１のガス流を貫流
   せしめかつ第２の面に沿つて第２のガス流を案内する第
   １のフィルタ（２０）と、第１のフィルタの第２の面に
   沿つて案内されるガス流と第１のフィルタを貫流するガ
   ス流とによつて形成されたガス混合物を貫流せしめる第
   ２のフィルタ（３１）とが設けられていることを特徴と
   する、少なくとも２種のガス流を混合するためのガスミ
   キサー。 ２、第２のフィルタ（３１）を貫流したガス流が第３の
   フィルタ（３２）および任意に別のフィルタを貫流させ
   られるようになつている特許請求の範囲第１項記載のガ
   スミキサー。 ３、第１のガス流を供給するための部材（６、２７）に
   連通する内室（２８）を有する第１のフィルタ（２０）
   と、第１のフィルタ（２０）の外面との間で室（４６）
   を形成するケーシング（１２）と、この室（４６）に第
   ２のガス流を供給するための部材（１４）と、前記室（
   ４６）と第２のフィルタ（３１）によつて形成された内
   室（４８）とを連通せしめるガス導管（７）と、第２の
   フィルタ（３１）を取り囲む、ガス流出導管（４４）に
   連通する第２のケーシング（４２）とが設けられている
   特許請求の範囲第１項記載のガスミキサー。 ４、第２のフィルタ（３１）が、第２のフィルタ（３１
   ）との間で室（４９）を形成する第３のフィルタ（３２
   ）によつて取り囲まれていて、かつ、前記第２のケーシ
   ング（４２）が、第３のフィルタ（３２）との間で室を
   形成するように、第３のフィルタ（３２）を取り囲んで
   いる特許請求の範囲第３項記載のガスミキサー。 ５、各フィルタ（２０、３１、３２）が多孔の焼結金属
   又は焼結合金から形成されている特許請求の範囲第１項
   から第４項までのいずれか１項記載のガスミキサー。 ６、少なくとも１つのフィルタが焼結された青銅から形
   成されている特許請求の範囲第５項記載のガスミキサー
   。 ７、各フィルタ（２０、３１、３２）が７０μｍ乃至１
   ０μｍの平均孔サイズを有している特許請求の範囲第１
   項から第６項までのいずれか１項記載のガスミキサー。 ８、フィルタ（２０、３１、３２）の平均孔サイズが第
   １のフィルタから第３のフィルタに向けて縮小されてい
   る特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項
   記載のガスミキサー。 ９、第１のフィルタ（２０）が６０μｍの平均孔サイズ
   を有している特許請求の範囲第１項から第８項までのい
   ずれか１項記載のガスミキサー。 １０、第２のフィルタ（３１）が４５μｍの平均孔サイ
   ズを有している特許請求の範囲第１項から第９項までの
   いずれか１項記載のガスミキサー。 １１、第３のフィルタ（３２）が２０μｍの平均孔サイ
   ズを有している特許請求の範囲第１項から第１０項まで
   のいずれか１項記載のガスミキサー。 １２、ガスミキサーがプラズマフレーム溶射機において
   使用される特許請求の範囲第１項から第１１項までのい
   ずれか１項記載のガスミキサー。 １３、ガスミキサーが第１のガス流として水素および／
   またはヘリウムおよび第２のガス流としてアルゴンおよ
   び／または窒素を混合するために使用される特許請求の
   範囲第１項から第１２項までのいずれか１項記載のガス
   ミキサー。