JPS6242665B2 - - Google Patents
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- JPS6242665B2 JPS6242665B2 JP53049197A JP4919778A JPS6242665B2 JP S6242665 B2 JPS6242665 B2 JP S6242665B2 JP 53049197 A JP53049197 A JP 53049197A JP 4919778 A JP4919778 A JP 4919778A JP S6242665 B2 JPS6242665 B2 JP S6242665B2
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Description
本発明は、プラズマ溶射法による支持体に対す
る被覆の適用に関し、詳言すればプラズマスプレ
ーガン装置からの流出物を周囲の環境により汚染
より遮蔽するための方法及び装置に関する。 電気アークを用いてガスを励起し、それによつ
て極めて高い温度の熱プラズマを生ずるプラズマ
スプレーガン装置は公知である。熱プラズマ中に
吹付材料又は粉末材料が投入され、溶融されかつ
支持体又はベース上に投射されて被覆が形成され
る。このような粉末材料は、例えば金属、合金、
金属酸化物のようなセラミツク、及び炭化物等を
包含することができる。 従来は、スプレーガンのノズルからの流出物の
汚染のために、諸困難、例えば空気の取込みが経
験され、その結果被覆材料のゆゆしき酸化が起つ
た。吹付条件、特に熱及び速度は、しばしば、粉
末を加熱して丁度それを溶融させる程度に調節さ
れた。この問題を克服するためにいろいろな試み
がなされたけれども、大した成功はなかつた。こ
のような試みは、該装置をチヤンバーで完全に包
囲することを必要とした。しかしこれは高価であ
り、しかもやつかいであつた。他の装置の場合に
は該問題の解決のためにガスシユラウドを用いる
努力がなされた。例えばジヤクソン（jackson）
の米国特許第3479347号は、未加熱ガスの同軸環
状流を用いることを開示している。しかしこれは
高価なガス、例えばアルゴンの比較的大きな流れ
を必要とした。更にこのような先行技術の装置に
関してはシユラウド装置に被覆を形成する傾向も
あつた。当業界の他の関連特許には、例えば、米
国特許第2951143号〔アンダーソン（Anderson）
等〕、米国特許第3082314号（ヨシアキ・アラタ
等）及び米国特許第3313909号〔アンガー
（Unger）等〕がある。 本発明の基本的かつ全般的目的は、先行技術の
諸困難の一部を克服するか又は少なくとも軽減す
る新規改良方法及び装置を提供することである。 更に特定の目的は、下記の点：付着率を高める
こと；金属材料の流出物中の酸素量の減少；未溶
融混入粒子の減少；供給量の増大；被覆の品質改
良の１つ又はそれ以上に関して改善された方法及
び装置を提供することである。 本発明は、前記目的及び本明細書中でやがて明
白になるその他の目的及び利点を達成するため
に、一つの形として、そこを通るノズル流路を有
するノズル電極、後部電極及びプラズマ形成ガス
をノズル電極中を通す手段を組合せて包含する、
支持体を被覆するための新規改良プラズマスプレ
ー装置の提供を企図している。更に本発明による
装置は、電極間にアーク形成電流を通してプラズ
マ流出物を形成するための手段及びプラズマ流出
物中に被覆材料を投入するための手段も包含す
る。更に本発明による装置は、ノズル電極の出口
から伸長するプラズマ流出物のための壁シユラウ
ド及び壁シユラウド内の、場合によつては壁シユ
ラウドを越えて伸長するプラズマ流出物のための
非燃焼性熱ガスシユラウドを、熱ガスがプラズマ
流出物の流れ方向と反対の方向に伸びる流れ成分
を有するような角度で方向づけて手段も包含す
る。 本発明の一つの有利な形の場合、熱ガスシユラ
ウドにプラズマ流出物の軸線に関して約160゜〜
約180゜の角の方向が与えられ、更に有利には熱
ガスシユラウドにプラズマ流出物の軸線に関して
約180゜の角の方向が与えられる。 本発明の一側面によれば、壁シユラウドは円筒
状であつて、このシユラウドを冷却する水のため
の手段が設けられている。 また本発明の他の側面によれば、少なくとも壁
シユラウド内のプラズマ流出物のための熱ガスシ
ユラウドを形成するための手段は、熱ガスシユラ
ウド形成ガスを予熱するための手段より成り、該
手段は種々の形で電気ガス予熱器、ガス予熱器と
して使用されるもう１個のプラズマフレームガン
装置又はガス予熱器として使用される壁シユラウ
ド内の内部通路を包含する。 本発明の他の形では、壁シユラウドの外端の付
近に環状マニホールトが取付けられていて、この
ものは、プラズマフレームが壁シユラウドを出て
標的支持体に向つて進むにつれてプラズマフレー
ムの周りに環状カーテン効果を与えるためのジエ
ツトオリフイス手段を有している。 また本発明は、被覆材料を支持体にプラズマ溶
射するための方法を指向する。本発明による方法
は、プラズマ形成ガスをノズル電極の中を通し；
ノズル電極と後部電極の間にアーク形成電流を通
してプラズマ流出物を形成する段階を含む。更に
該方法は、被覆材料をプラズマ流出物中に投入
し、プラズマ流出物をノズル電極の出口から延長
される壁シユラウドの中を通しかつ少なくとも壁
シユラウド内のプラズマ流出物のための熱ガスシ
ユラウドを形成する段階も包含する。被覆材料が
プラズマ溶射に適当な形、例えば中実線材又は棒
材であつてもよいことは明らかであろう。しかし
粉末が有利である。粉末はさらさらしていてもよ
いし、あるいは例えばプラスチツク結合ワイヤ等
のようなバインダー中にあつてもよい。プラズマ
流出物中に投入される吹付材料は、アークプラズ
マフレームの上流を含む任意の有利な位置で投入
してもよい。しかし概してアークプラズマフレー
ムの下流点、有利にはノズル出口の付近で投入す
る。更に数個の投入点を同時に用いてもよい。 本発明によれば、熱ガスシユラウドには有利に
プラズマ流出物の軸線に関して約180゜の角の方
向が与えられる。熱ガスシユラウド形成ガスは有
利には約300℃以上の温度に予熱され、更に有利
には約500℃〜約1000℃の温度に予熱される。本
発明の有利な形では、前記ガスは窒素、アルゴン
及びヘリウムより成る群より選択される還元ガス
又は不活性ガスであり、若干の装置の場合には少
量の燃料ガスを加える。熱ガスの流量は約500℃
の温度で有利には約14.16m3／ｈ（500ft3／ｈ）以
上であり、更に有利には約28.32m3／ｈ
（1000ft3／ｈ）〜約56.64m3／ｈ（2000ft3／ｈ）
である。 本方法は、本発明の他の側面として、プラズマ
流出物が壁シユラウドを出て、標的支持体に向つ
て進むにつれてプラズマ流出物の周りに環状流動
カーテンを形成する段階を含む。 以上、本発明のより重要な特徴を可成り広い範
囲で概説したが、これは以下の本発明の詳細な説
明がより良く理解されかつ当該技術に対する本発
明の貢献がより正しく認識されんがためである。
もちろん本発明には、以下に詳述する他の特徴も
ある。本発明の開示の基礎となつている着想を、
本発明の幾多の目的を達成するための方法及び装
置の設計の基礎として容易に利用しうることは当
業者の当然とするところであろう。従つて本発明
の開示は、本発明の精神及びその範囲から逸脱し
ないような同等の方法及び装置を包含するものと
考えることが大切である。 次に図面により幾多の実施態様を示して本発明
を説明する。 第１図に図示した本発明の実施態様において、
１０で全体を示した、支持体１１を被覆するため
のプラズマスプレーガン装置は、その中を通るノ
ズル孔又はノズル通路１４を有するノズル電極１
２及び電極ホルダ１８に取付けられた後部電極１
６を含む。ケーブルコネクター２０及び２２は電
極を適当な電源に接続する役目をする。例えば窒
素、アルゴン、ヘリウム、水素等のプラズマ形成
ガスは、適当な圧力源からコネクター２４を通つ
て電極１６の先端の周りの空間１４に通され、電
極先端のそばに形成された環状通路及びノズルの
テーパー部分を通過される。電流は、コネクター
２０から電極ホルダ１８を通つて電極１６に、孤
状の電極１６の先端からノズル１２に、それから
コネクター２２へと流され、それによつてノズル
電極１２の出口２６を通つて外に伸長する高熱の
プラズマフレームが形成される。所望の場合に
は、第一ガスに１種類又はそれ以上の第二ガスを
混合させてもよい。 熱可融性粉末被覆材料、例えば粉末金属又はセ
ラミツク等はキヤリヤーガスで連行されるが、こ
のガスは適当な源からその目的のために設けられ
たコネクター２８を通つて受入れられる例えば窒
素、ヘリウム、アルゴン、又は空気のようなガス
であつてもよい。図示した実施態様の場合には、
粉末材料は例えばノズル３０によつてノズル出口
２６に隣接するプラズマフレーム中に射出され
る。動作の結果としてプラズマ流出物又はフレー
ムとこれに運搬された粉末材料は、高速度で矢３
２で示した方向に進む。プラズマ流出物又はフレ
ームの軸線を３３で示す。 本発明によれば、ノズル出口２６に隣接するノ
ズル１２に、３４で示す環状に形成された壁シユ
ラウドが取付けられて、シユラウドチヤンバー３
７が形成される。図示した実施態様の場合には、
壁シユラウド３４は円筒状であつて、内側段付部
分３８と外側段付部分４０を有している。 また、プラズマ流出物又はフレームの軸線３３
に関して約160゜〜約180゜の角の方向の与えられ
た多数のジエツトオリフイス４６を与えるための
壁シユラウドの外端には、環状プレナムチヤンバ
ー４４が取付けられている。有利にはジエツトオ
リフイスは、プラズマ流出物の軸線３３に関して
矢４８によつて示すように約180゜の角の方向が
与えられる結果、壁シユラウドの付近のチヤンバ
ー３７内に環状熱ガスシユラウドを形成する。こ
の熱ガスシユラウドを形成するガスは高速度で流
れていて、乱流状態にある。またジエツトオリフ
イスは連続的に細いスリツト状輪形口の形であつ
てもよい。熱ガスシユラウドを形成するための熱
ガスは、加熱装置５２から入口５０を通つてプレ
ナムチヤンバー４４に供給される。このガスは加
熱装置で約300℃以上の温度に加熱されるが、上
限は2000℃又はそれ以上であり、実際上限は使用
材料によつて決定される。有利な温度範囲は約
500℃〜約1000℃である。例えば窒素、アルゴン
又はヘリウムのような任意の適当な種類の不活性
又は還元性ガスを使用してもよい。若干の装置に
おいては、少量の（50％より少ない）燃焼ガスを
環境中の酸素のゲツター剤として加えることもで
きる。適当な燃焼ガスには例えばプロパン又は水
素がある。熱ガスシユラウドとしての熱ガスの流
量は温度約500℃で約14.16m3／ｈ（500ft3／ｈ）
以上であり、有利には約28.32m3／ｈ（1000ft3／
ｈ）〜約56.64m3／ｈ（2000ft3／ｈ）である。熱
ガスの流量は温度に逆比例するので、ガスの温度
が高くなればなるほど、それだけ低い流量が要求
される。 加熱装置５２は例えば電気ヒーターのような任
意の型であつてよい。熱ガス源として使用するた
めには、特に前記のプラズマフレームガン装置に
類似しているが、粉末被覆材料を加えない同装置
が望ましい。 当該種類のプラズマスプレーガンには必然的に
高温を伴うために、水冷却が準備されていてもよ
い。このような装置の場合ケーブルコネクター２
０及び２２は、冷却水がその中を強制される水冷
却式ケーブルの差込めるような構造を有する。こ
の冷却水はコネクター２２を通りかつノズル１２
をぐるりと周つて、次に水ジヤケツト５６の片側
を通つて外方へ流れ、今度は他の側を通つて内方
へ流れて壁シユラウドを冷却する。その後冷却水
は通路５８中を導かれて電極１６を冷却し、次い
でコネクター２０を通つて系から流出する。 矢４８で示すような壁シユラウド内の熱ガスシ
ユラウドは、矢３２で示すようなアークプラズマ
フレームの出口流に向う方向が与えられる。両ガ
スの高温と相俟つて、これら二つの流れの合体に
よつてアークプラズマジエツトによる周囲大気の
特性的吸引が達成され、プラズマジエツトは、他
の状態ならば吹付材料との管理はずれの酸化反応
を生ずる傾向のある冷気流か又は連行空気によつ
て冷却されない。プレナムチヤンバー４４に供給
されるガスの特性は調節される。吹付けられる特
定材料によつて、これらのガスを調整して、チヤ
ンバー３７内及びその出口の向うに酸化性、中性
又は還元性雰囲気を与えることができる。これに
よつて、吹付被覆の化学的組成を、例えば炭化
物、鉄等の炭素量の調節によつて調節することが
でき、またチタン酸バリウムのような化合物も、
酸素分の通常の還元なしに吹付けることもでき
る。一般に、金属の吹付けには還元性雰囲気が必
要であるが、セラミツクを吹付ける場合には過剰
の酸素を供給するのが望ましい。 若干の装置の場合には、環状マニホールド５９
（第３図）がガスバーナー４２の外端に取付けら
れている。冷却水又は例えば窒素又はアルゴンの
ような不活性ガスが入口６１によつてこのマニホ
ールドに供給され、マニホールドの支持体側には
環状ジエツトオリフイス出口手段６０が設けられ
ていて、矢６２によつて示すようなプラズマフレ
ームの周りに環状カーテン効果を与える。ジエツ
トスプレーは吹付流を遮蔽する役目をし、またそ
れはスプレーコーンの調節も許し、更に支持体を
若干冷却させる役目もする。同様に同マニホール
ドは、プロパンを用いて使用して吹付流の周りに
二次的フレームシユラウドを与え、それによつて
更に被覆の酸化物量を減少させることもできる。
この目的のために、若干の装置では、二酸化炭素
を利用することが望ましい。 第４図は、熱ガスシユラウドを形成するガス
が、プラズマ流出物自体がそれで壁シユラウドを
加熱する蓄熱方法によつて予熱されることより成
る本発明の他の実施態様を示す。プラズマ流出物
６４はその軸線６６に沿つて環状壁シユラウド６
８中を縦方向に進む。壁シユラウドは、ガスを受
入れるための入口７０及び壁シユラウド外端の方
に位置する環状プレナムチヤンバー７４に通ずる
概してＳ形の配置を有する内部通路７２を有す
る。プレナムチヤンバーは、多数のジエツトオリ
フイス７６又は他の適当なノズル様の孔を与え
て、矢７８で示すように、プラズマ流出物６４の
軸線６６に関して約160゜〜約180゜、好ましくは
約180゜の角で熱ガス流を方向づける。動作に関
してはガスは、内部通路７２の中を流れながら加
熱されるので、ガスがジエツトオリフイス７６を
通つて排出される時までには、ガスの温度は第１
図の実施態様に関してすでに述べたような所望の
範囲内にある。 第１及び４図の実施態様は、現に有利な実施態
様であるが、本発明の他の望ましい実施態様は第
５〜９図に示す。第５図は、プラズマフレーム又
は流出物８２が８４で示した軸線に沿つてその中
を縦方向に進む環状壁シユラウド８０を略示する
ものである。この実施態様の場合環状熱ガスシユ
ラウド８６にはプラズマ流出物の流れ方向に平行
な方向が与えられる。 第６図の実施態様では、プラズマ流出物８２は
環状壁シユラウド８８中の流出物の軸線８４に沿
つて縦方向に進むが、環状熱ガスシユラウド９０
には、プラズマ流出物の流れ方向に平行に伸びる
成分を有する角の方向が与えられる。 次に第７図の実施態様に関しては、プラズマ流
出物８２は環状壁シユラウド９２の中を流出物の
軸線８４に沿つて縦方向に進み、熱ガスシユラウ
ド形成ガスの一部分は９４で示すようにプラズマ
流出物の軸線８４に関して約180゜の角で導入さ
れかつ熱ガスシユラウド形成ガスの他の部分は、
９６で示すようにプラズマ流出物の流れ方向に平
行に伸びる成分を有する角で導入される。 第８図の実施態様の場合には、プラズマ流出物
８２はその軸線８４に沿つて環状壁シユラウド９
８中を縦方向に通り、環状熱ガスシユラウド１０
０には前記プラズマ流出物の流れ方向と反対の方
向に伸びる成分を有する角の方向が与えられる。 第９図は、プラズマ流出物８２がその軸線８４
に沿つて環状壁シユラウド１０２中を縦方向に通
ることより成る本発明の実施態様を示す。熱ガス
シユラウド形成ガスの一部分は１０４で示すよう
にプラズマ流出物の軸線８４に関して約180゜の
角で導入されるが、前記熱ガスシユラウド形成ガ
スの他の部分は、１０６で示すように、プラズマ
流出物の流れ方向と反対の方向に伸びる成分を有
する角で導入される。 第１図の実施態様に関して詳述したような熱ガ
スの特性は、第４〜９図の実施態様にも適用でき
ることは当然であろう。 従つて、熱ガスシユラウドを形成するためのガ
スが１個又はそれ以上の入口で導入され、各入口
が０〜180゜の任意の角で配置されてもよくまた
プラズマ流出物の流れ方向に垂直でさえあつてよ
いことも認められるであろう。 次に本発明の特徴を更に十分に説明するため
に、シユラウドのない慣用プラズマスプレーガン
装置及び本発明による構造を有するプラズマスプ
レーガン装置で同一材料を吹付けた比較試験の結
果を示す表を掲げる。この試験結果より本発明の
スプレーガン装置が明らかに優秀であることが判
る。 従つて、本発明により実際、付着率、酸化物量
の減少、未溶融混入粒子の減少及び他の装置的特
性に関して慣用スプレーガンより優れた新規改良
プラズマスプレーガン装置が提供される。
る被覆の適用に関し、詳言すればプラズマスプレ
ーガン装置からの流出物を周囲の環境により汚染
より遮蔽するための方法及び装置に関する。 電気アークを用いてガスを励起し、それによつ
て極めて高い温度の熱プラズマを生ずるプラズマ
スプレーガン装置は公知である。熱プラズマ中に
吹付材料又は粉末材料が投入され、溶融されかつ
支持体又はベース上に投射されて被覆が形成され
る。このような粉末材料は、例えば金属、合金、
金属酸化物のようなセラミツク、及び炭化物等を
包含することができる。 従来は、スプレーガンのノズルからの流出物の
汚染のために、諸困難、例えば空気の取込みが経
験され、その結果被覆材料のゆゆしき酸化が起つ
た。吹付条件、特に熱及び速度は、しばしば、粉
末を加熱して丁度それを溶融させる程度に調節さ
れた。この問題を克服するためにいろいろな試み
がなされたけれども、大した成功はなかつた。こ
のような試みは、該装置をチヤンバーで完全に包
囲することを必要とした。しかしこれは高価であ
り、しかもやつかいであつた。他の装置の場合に
は該問題の解決のためにガスシユラウドを用いる
努力がなされた。例えばジヤクソン（jackson）
の米国特許第3479347号は、未加熱ガスの同軸環
状流を用いることを開示している。しかしこれは
高価なガス、例えばアルゴンの比較的大きな流れ
を必要とした。更にこのような先行技術の装置に
関してはシユラウド装置に被覆を形成する傾向も
あつた。当業界の他の関連特許には、例えば、米
国特許第2951143号〔アンダーソン（Anderson）
等〕、米国特許第3082314号（ヨシアキ・アラタ
等）及び米国特許第3313909号〔アンガー
（Unger）等〕がある。 本発明の基本的かつ全般的目的は、先行技術の
諸困難の一部を克服するか又は少なくとも軽減す
る新規改良方法及び装置を提供することである。 更に特定の目的は、下記の点：付着率を高める
こと；金属材料の流出物中の酸素量の減少；未溶
融混入粒子の減少；供給量の増大；被覆の品質改
良の１つ又はそれ以上に関して改善された方法及
び装置を提供することである。 本発明は、前記目的及び本明細書中でやがて明
白になるその他の目的及び利点を達成するため
に、一つの形として、そこを通るノズル流路を有
するノズル電極、後部電極及びプラズマ形成ガス
をノズル電極中を通す手段を組合せて包含する、
支持体を被覆するための新規改良プラズマスプレ
ー装置の提供を企図している。更に本発明による
装置は、電極間にアーク形成電流を通してプラズ
マ流出物を形成するための手段及びプラズマ流出
物中に被覆材料を投入するための手段も包含す
る。更に本発明による装置は、ノズル電極の出口
から伸長するプラズマ流出物のための壁シユラウ
ド及び壁シユラウド内の、場合によつては壁シユ
ラウドを越えて伸長するプラズマ流出物のための
非燃焼性熱ガスシユラウドを、熱ガスがプラズマ
流出物の流れ方向と反対の方向に伸びる流れ成分
を有するような角度で方向づけて手段も包含す
る。 本発明の一つの有利な形の場合、熱ガスシユラ
ウドにプラズマ流出物の軸線に関して約160゜〜
約180゜の角の方向が与えられ、更に有利には熱
ガスシユラウドにプラズマ流出物の軸線に関して
約180゜の角の方向が与えられる。 本発明の一側面によれば、壁シユラウドは円筒
状であつて、このシユラウドを冷却する水のため
の手段が設けられている。 また本発明の他の側面によれば、少なくとも壁
シユラウド内のプラズマ流出物のための熱ガスシ
ユラウドを形成するための手段は、熱ガスシユラ
ウド形成ガスを予熱するための手段より成り、該
手段は種々の形で電気ガス予熱器、ガス予熱器と
して使用されるもう１個のプラズマフレームガン
装置又はガス予熱器として使用される壁シユラウ
ド内の内部通路を包含する。 本発明の他の形では、壁シユラウドの外端の付
近に環状マニホールトが取付けられていて、この
ものは、プラズマフレームが壁シユラウドを出て
標的支持体に向つて進むにつれてプラズマフレー
ムの周りに環状カーテン効果を与えるためのジエ
ツトオリフイス手段を有している。 また本発明は、被覆材料を支持体にプラズマ溶
射するための方法を指向する。本発明による方法
は、プラズマ形成ガスをノズル電極の中を通し；
ノズル電極と後部電極の間にアーク形成電流を通
してプラズマ流出物を形成する段階を含む。更に
該方法は、被覆材料をプラズマ流出物中に投入
し、プラズマ流出物をノズル電極の出口から延長
される壁シユラウドの中を通しかつ少なくとも壁
シユラウド内のプラズマ流出物のための熱ガスシ
ユラウドを形成する段階も包含する。被覆材料が
プラズマ溶射に適当な形、例えば中実線材又は棒
材であつてもよいことは明らかであろう。しかし
粉末が有利である。粉末はさらさらしていてもよ
いし、あるいは例えばプラスチツク結合ワイヤ等
のようなバインダー中にあつてもよい。プラズマ
流出物中に投入される吹付材料は、アークプラズ
マフレームの上流を含む任意の有利な位置で投入
してもよい。しかし概してアークプラズマフレー
ムの下流点、有利にはノズル出口の付近で投入す
る。更に数個の投入点を同時に用いてもよい。 本発明によれば、熱ガスシユラウドには有利に
プラズマ流出物の軸線に関して約180゜の角の方
向が与えられる。熱ガスシユラウド形成ガスは有
利には約300℃以上の温度に予熱され、更に有利
には約500℃〜約1000℃の温度に予熱される。本
発明の有利な形では、前記ガスは窒素、アルゴン
及びヘリウムより成る群より選択される還元ガス
又は不活性ガスであり、若干の装置の場合には少
量の燃料ガスを加える。熱ガスの流量は約500℃
の温度で有利には約14.16m3／ｈ（500ft3／ｈ）以
上であり、更に有利には約28.32m3／ｈ
（1000ft3／ｈ）〜約56.64m3／ｈ（2000ft3／ｈ）
である。 本方法は、本発明の他の側面として、プラズマ
流出物が壁シユラウドを出て、標的支持体に向つ
て進むにつれてプラズマ流出物の周りに環状流動
カーテンを形成する段階を含む。 以上、本発明のより重要な特徴を可成り広い範
囲で概説したが、これは以下の本発明の詳細な説
明がより良く理解されかつ当該技術に対する本発
明の貢献がより正しく認識されんがためである。
もちろん本発明には、以下に詳述する他の特徴も
ある。本発明の開示の基礎となつている着想を、
本発明の幾多の目的を達成するための方法及び装
置の設計の基礎として容易に利用しうることは当
業者の当然とするところであろう。従つて本発明
の開示は、本発明の精神及びその範囲から逸脱し
ないような同等の方法及び装置を包含するものと
考えることが大切である。 次に図面により幾多の実施態様を示して本発明
を説明する。 第１図に図示した本発明の実施態様において、
１０で全体を示した、支持体１１を被覆するため
のプラズマスプレーガン装置は、その中を通るノ
ズル孔又はノズル通路１４を有するノズル電極１
２及び電極ホルダ１８に取付けられた後部電極１
６を含む。ケーブルコネクター２０及び２２は電
極を適当な電源に接続する役目をする。例えば窒
素、アルゴン、ヘリウム、水素等のプラズマ形成
ガスは、適当な圧力源からコネクター２４を通つ
て電極１６の先端の周りの空間１４に通され、電
極先端のそばに形成された環状通路及びノズルの
テーパー部分を通過される。電流は、コネクター
２０から電極ホルダ１８を通つて電極１６に、孤
状の電極１６の先端からノズル１２に、それから
コネクター２２へと流され、それによつてノズル
電極１２の出口２６を通つて外に伸長する高熱の
プラズマフレームが形成される。所望の場合に
は、第一ガスに１種類又はそれ以上の第二ガスを
混合させてもよい。 熱可融性粉末被覆材料、例えば粉末金属又はセ
ラミツク等はキヤリヤーガスで連行されるが、こ
のガスは適当な源からその目的のために設けられ
たコネクター２８を通つて受入れられる例えば窒
素、ヘリウム、アルゴン、又は空気のようなガス
であつてもよい。図示した実施態様の場合には、
粉末材料は例えばノズル３０によつてノズル出口
２６に隣接するプラズマフレーム中に射出され
る。動作の結果としてプラズマ流出物又はフレー
ムとこれに運搬された粉末材料は、高速度で矢３
２で示した方向に進む。プラズマ流出物又はフレ
ームの軸線を３３で示す。 本発明によれば、ノズル出口２６に隣接するノ
ズル１２に、３４で示す環状に形成された壁シユ
ラウドが取付けられて、シユラウドチヤンバー３
７が形成される。図示した実施態様の場合には、
壁シユラウド３４は円筒状であつて、内側段付部
分３８と外側段付部分４０を有している。 また、プラズマ流出物又はフレームの軸線３３
に関して約160゜〜約180゜の角の方向の与えられ
た多数のジエツトオリフイス４６を与えるための
壁シユラウドの外端には、環状プレナムチヤンバ
ー４４が取付けられている。有利にはジエツトオ
リフイスは、プラズマ流出物の軸線３３に関して
矢４８によつて示すように約180゜の角の方向が
与えられる結果、壁シユラウドの付近のチヤンバ
ー３７内に環状熱ガスシユラウドを形成する。こ
の熱ガスシユラウドを形成するガスは高速度で流
れていて、乱流状態にある。またジエツトオリフ
イスは連続的に細いスリツト状輪形口の形であつ
てもよい。熱ガスシユラウドを形成するための熱
ガスは、加熱装置５２から入口５０を通つてプレ
ナムチヤンバー４４に供給される。このガスは加
熱装置で約300℃以上の温度に加熱されるが、上
限は2000℃又はそれ以上であり、実際上限は使用
材料によつて決定される。有利な温度範囲は約
500℃〜約1000℃である。例えば窒素、アルゴン
又はヘリウムのような任意の適当な種類の不活性
又は還元性ガスを使用してもよい。若干の装置に
おいては、少量の（50％より少ない）燃焼ガスを
環境中の酸素のゲツター剤として加えることもで
きる。適当な燃焼ガスには例えばプロパン又は水
素がある。熱ガスシユラウドとしての熱ガスの流
量は温度約500℃で約14.16m3／ｈ（500ft3／ｈ）
以上であり、有利には約28.32m3／ｈ（1000ft3／
ｈ）〜約56.64m3／ｈ（2000ft3／ｈ）である。熱
ガスの流量は温度に逆比例するので、ガスの温度
が高くなればなるほど、それだけ低い流量が要求
される。 加熱装置５２は例えば電気ヒーターのような任
意の型であつてよい。熱ガス源として使用するた
めには、特に前記のプラズマフレームガン装置に
類似しているが、粉末被覆材料を加えない同装置
が望ましい。 当該種類のプラズマスプレーガンには必然的に
高温を伴うために、水冷却が準備されていてもよ
い。このような装置の場合ケーブルコネクター２
０及び２２は、冷却水がその中を強制される水冷
却式ケーブルの差込めるような構造を有する。こ
の冷却水はコネクター２２を通りかつノズル１２
をぐるりと周つて、次に水ジヤケツト５６の片側
を通つて外方へ流れ、今度は他の側を通つて内方
へ流れて壁シユラウドを冷却する。その後冷却水
は通路５８中を導かれて電極１６を冷却し、次い
でコネクター２０を通つて系から流出する。 矢４８で示すような壁シユラウド内の熱ガスシ
ユラウドは、矢３２で示すようなアークプラズマ
フレームの出口流に向う方向が与えられる。両ガ
スの高温と相俟つて、これら二つの流れの合体に
よつてアークプラズマジエツトによる周囲大気の
特性的吸引が達成され、プラズマジエツトは、他
の状態ならば吹付材料との管理はずれの酸化反応
を生ずる傾向のある冷気流か又は連行空気によつ
て冷却されない。プレナムチヤンバー４４に供給
されるガスの特性は調節される。吹付けられる特
定材料によつて、これらのガスを調整して、チヤ
ンバー３７内及びその出口の向うに酸化性、中性
又は還元性雰囲気を与えることができる。これに
よつて、吹付被覆の化学的組成を、例えば炭化
物、鉄等の炭素量の調節によつて調節することが
でき、またチタン酸バリウムのような化合物も、
酸素分の通常の還元なしに吹付けることもでき
る。一般に、金属の吹付けには還元性雰囲気が必
要であるが、セラミツクを吹付ける場合には過剰
の酸素を供給するのが望ましい。 若干の装置の場合には、環状マニホールド５９
（第３図）がガスバーナー４２の外端に取付けら
れている。冷却水又は例えば窒素又はアルゴンの
ような不活性ガスが入口６１によつてこのマニホ
ールドに供給され、マニホールドの支持体側には
環状ジエツトオリフイス出口手段６０が設けられ
ていて、矢６２によつて示すようなプラズマフレ
ームの周りに環状カーテン効果を与える。ジエツ
トスプレーは吹付流を遮蔽する役目をし、またそ
れはスプレーコーンの調節も許し、更に支持体を
若干冷却させる役目もする。同様に同マニホール
ドは、プロパンを用いて使用して吹付流の周りに
二次的フレームシユラウドを与え、それによつて
更に被覆の酸化物量を減少させることもできる。
この目的のために、若干の装置では、二酸化炭素
を利用することが望ましい。 第４図は、熱ガスシユラウドを形成するガス
が、プラズマ流出物自体がそれで壁シユラウドを
加熱する蓄熱方法によつて予熱されることより成
る本発明の他の実施態様を示す。プラズマ流出物
６４はその軸線６６に沿つて環状壁シユラウド６
８中を縦方向に進む。壁シユラウドは、ガスを受
入れるための入口７０及び壁シユラウド外端の方
に位置する環状プレナムチヤンバー７４に通ずる
概してＳ形の配置を有する内部通路７２を有す
る。プレナムチヤンバーは、多数のジエツトオリ
フイス７６又は他の適当なノズル様の孔を与え
て、矢７８で示すように、プラズマ流出物６４の
軸線６６に関して約160゜〜約180゜、好ましくは
約180゜の角で熱ガス流を方向づける。動作に関
してはガスは、内部通路７２の中を流れながら加
熱されるので、ガスがジエツトオリフイス７６を
通つて排出される時までには、ガスの温度は第１
図の実施態様に関してすでに述べたような所望の
範囲内にある。 第１及び４図の実施態様は、現に有利な実施態
様であるが、本発明の他の望ましい実施態様は第
５〜９図に示す。第５図は、プラズマフレーム又
は流出物８２が８４で示した軸線に沿つてその中
を縦方向に進む環状壁シユラウド８０を略示する
ものである。この実施態様の場合環状熱ガスシユ
ラウド８６にはプラズマ流出物の流れ方向に平行
な方向が与えられる。 第６図の実施態様では、プラズマ流出物８２は
環状壁シユラウド８８中の流出物の軸線８４に沿
つて縦方向に進むが、環状熱ガスシユラウド９０
には、プラズマ流出物の流れ方向に平行に伸びる
成分を有する角の方向が与えられる。 次に第７図の実施態様に関しては、プラズマ流
出物８２は環状壁シユラウド９２の中を流出物の
軸線８４に沿つて縦方向に進み、熱ガスシユラウ
ド形成ガスの一部分は９４で示すようにプラズマ
流出物の軸線８４に関して約180゜の角で導入さ
れかつ熱ガスシユラウド形成ガスの他の部分は、
９６で示すようにプラズマ流出物の流れ方向に平
行に伸びる成分を有する角で導入される。 第８図の実施態様の場合には、プラズマ流出物
８２はその軸線８４に沿つて環状壁シユラウド９
８中を縦方向に通り、環状熱ガスシユラウド１０
０には前記プラズマ流出物の流れ方向と反対の方
向に伸びる成分を有する角の方向が与えられる。 第９図は、プラズマ流出物８２がその軸線８４
に沿つて環状壁シユラウド１０２中を縦方向に通
ることより成る本発明の実施態様を示す。熱ガス
シユラウド形成ガスの一部分は１０４で示すよう
にプラズマ流出物の軸線８４に関して約180゜の
角で導入されるが、前記熱ガスシユラウド形成ガ
スの他の部分は、１０６で示すように、プラズマ
流出物の流れ方向と反対の方向に伸びる成分を有
する角で導入される。 第１図の実施態様に関して詳述したような熱ガ
スの特性は、第４〜９図の実施態様にも適用でき
ることは当然であろう。 従つて、熱ガスシユラウドを形成するためのガ
スが１個又はそれ以上の入口で導入され、各入口
が０〜180゜の任意の角で配置されてもよくまた
プラズマ流出物の流れ方向に垂直でさえあつてよ
いことも認められるであろう。 次に本発明の特徴を更に十分に説明するため
に、シユラウドのない慣用プラズマスプレーガン
装置及び本発明による構造を有するプラズマスプ
レーガン装置で同一材料を吹付けた比較試験の結
果を示す表を掲げる。この試験結果より本発明の
スプレーガン装置が明らかに優秀であることが判
る。 従つて、本発明により実際、付着率、酸化物量
の減少、未溶融混入粒子の減少及び他の装置的特
性に関して慣用スプレーガンより優れた新規改良
プラズマスプレーガン装置が提供される。
【表】
以上、特に本発明の有利な実施態様に関して本
発明を説明したが、本発明を理解した後では、本
発明の精神及びその範囲から逸脱することなく幾
多の変更と変形とをなし得ることは当業者にとつ
て明らかであろう。
発明を説明したが、本発明を理解した後では、本
発明の精神及びその範囲から逸脱することなく幾
多の変更と変形とをなし得ることは当業者にとつ
て明らかであろう。
第１図は本発明によるプラズマフレームスプレ
ーガン装置の中央断面図であり、第２図は第１図
における２−２で示した線に沿つて描き取つた断
面図であり、第３図は本発明の他の実施態様によ
るプラズマフレームスプレーガン装置の出口部分
を示す中央部分断面図であり、第４図は本発明の
更に他の実施態様によるプラズマフレームスプレ
ーガン装置の中央部分断面図であり、第５〜９図
はそれぞれ本発明の他の実施態様による壁シユラ
ウド及び熱ガスシユラウドの配置を示す略示図で
ある。 １１……支持体、１２……ノズル電極、１４…
…ノズル通路、１６……後部電極、２０，２２…
…ケーブルコネクター（冷却水の出入）、２６…
…ノズル電極出口、３０……ノズル（粉末材料投
入）、３２，６４，８２……プラズマ流出物、３
３，６６，８４……プラズマ流出物の軸線、３
４，６８，８０，８８，９２，９８，１０２……
環状壁シユラウド、３７……シユラウドチヤンバ
ー、４２……ガスバーナー全体、４４……環状プ
レナムチヤンバー、４６，６０，７６……ジエツ
トオリフイス、４８，７８，８６，９０，９４，
９６，１００，１０２，１０４……熱ガスシユラ
ウド、５２……加熱装置、５６……水ジヤケツ
ト、５９……環状マニホールド、７２……内部通
路。
ーガン装置の中央断面図であり、第２図は第１図
における２−２で示した線に沿つて描き取つた断
面図であり、第３図は本発明の他の実施態様によ
るプラズマフレームスプレーガン装置の出口部分
を示す中央部分断面図であり、第４図は本発明の
更に他の実施態様によるプラズマフレームスプレ
ーガン装置の中央部分断面図であり、第５〜９図
はそれぞれ本発明の他の実施態様による壁シユラ
ウド及び熱ガスシユラウドの配置を示す略示図で
ある。 １１……支持体、１２……ノズル電極、１４…
…ノズル通路、１６……後部電極、２０，２２…
…ケーブルコネクター（冷却水の出入）、２６…
…ノズル電極出口、３０……ノズル（粉末材料投
入）、３２，６４，８２……プラズマ流出物、３
３，６６，８４……プラズマ流出物の軸線、３
４，６８，８０，８８，９２，９８，１０２……
環状壁シユラウド、３７……シユラウドチヤンバ
ー、４２……ガスバーナー全体、４４……環状プ
レナムチヤンバー、４６，６０，７６……ジエツ
トオリフイス、４８，７８，８６，９０，９４，
９６，１００，１０２，１０４……熱ガスシユラ
ウド、５２……加熱装置、５６……水ジヤケツ
ト、５９……環状マニホールド、７２……内部通
路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 支持体を被覆するためのプラズマスプレーガ
ン装置において、その中を通るノズル通路を有す
るノズル電極；後部電極；プラズマ形成ガスをノ
ズル電極の中を通すための手段；前記電極間にア
ーク形成電流を通してプラズマ流出物を形成する
ための手段；プラズマ流出物中に溶射材料を投入
するための手段；ノズル電極の出口から伸長する
前記プラズマ流出物の壁シユラウド及び少なくと
も壁シユラウド内の前記プラズマ流出物のための
熱ガスシユラウドを非燃焼性熱ガスがプラズマ流
出物の流れ方向と反対の方向に伸びる流れ成分を
有するような角度で方向づけて形成するための手
段を組合せて成る支持体を被覆するためのプラズ
マスプレーガン置。 ２ 前記溶射材料が粉末である特許請求の範囲第
１項記載のプラズマスプレーガン置。 ３ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ流
出物の熱ガスシユラウドを形成するための前記手
段が、前記熱ガスシユラウドにプラズマ流出物の
軸線に関して約160゜〜約180゜の角の方向を与え
るための手段より成る特許請求の範囲第１項記載
のプラズマスプレーガン置。 ４ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ流
出物の熱ガスシユラウドを形成するための前記手
段が、前記熱ガスシユラウドにプラズマ流出物の
軸線に関して約180゜の角の方向を与えるための
手段より成る特許請求の範囲第１項記載のプラズ
マスプレーガン置。 ５ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ流
出物の熱ガスシユラウドを形成するための手段
が、プラズマ流出物の軸に関して約180゜の角の
方向の与えられたジエツトオリフイス手段を有す
る環状プレナムチヤンバーを包含する特許請求の
範囲第４項記載のプラズマスプレーガン置。 ６ 更に、壁シユラウドを冷却する水のための手
段も含む特許請求の範囲第１項記載のプラズマス
プレーガン置。 ７ 前記壁シユラウドが円筒状配置を有する特許
請求の範囲第１項記載のプラズマスプレーガン
置。 ８ 溶射材料をプラズマ流出物中に投入するため
の前記手段が電極ノズルの出口の付近に配置され
ている特許請求の範囲第１項記載のプラズマスプ
レーガン置。 ９ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ流
出物の熱ガスシユラウドを形成するための前記手
段が、熱ガスシユラウド形成ガスを予熱するため
の電気ヒーターを包含する特許請求の範囲第１項
記載のプラズマスプレーガン置。 １０ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ
流出物の熱ガスシユラウドを形成するための前記
手段が、熱ガスシユラウド形成ガス予熱用のもう
１個のプラズマスプレーガン置を包含する特許請
求の範囲第１項記載のプラズマスプレーガン置。 １１ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ
流出物の熱ガスシユラウドを形成するための前記
手段が、前記壁シユラウド内の概してＳ形の配置
の熱ガスシユラウド形成ガス予熱用内部通路を包
含する特許請求の範囲第１項記載のプラズマスプ
レーガン置。 １２ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ
流出物の熱ガスシユラウドを形成するための前記
手段が、熱ガスシユラウド形成ガスを約500℃〜
約1000℃の温度に予熱するための手段を包含する
特許請求の範囲第１項記載のプラズマスプレーガ
ン置。 １３ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ
流出物の熱ガスシユラウドを形成するための前記
手段が、約500℃の温度で約28.32m3／ｈ
（1000ft3／ｈ）〜約56.64m3／ｈ（2000ft3／ｈ）
の流量で熱ガスを導入するための手段を包含する
特許請求の範囲第１項記載のプラズマスプレーガ
ン置。 １４ 前記熱ガスシユラウドが不活性ガスで形成
される特許請求の範囲第１項記載のプラズマスプ
レーガン置。 １５ 前記不活性ガスが窒素、アルゴン及びヘリ
ウムより成る群より選択される特許請求の範囲第
１４項記載のプラズマスプレーガン置。 １６ 前記熱ガスが更に可燃ガスを含む特許請求
の範囲第１５項記載のプラズマスプレーガン置。 １７ プラズマ流出物が壁シユラウドを出て、支
持体に向つて進むにつれてプラズマ流出物の周り
に環状カーテン効果を与えるための手段も含む特
許請求の範囲第１項記載のプラズマスプレーガン
置。 １８ 環状カーテン効果を与えるために前記手段
が前記壁シユラウドの外端の付近に取付けられた
環状マニホールド及びオリフイスを包含する特許
請求の範囲第１７項記載のプラズマスプレーガン
置。 １９ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ
流出物の熱ガスシユラウドを形成するための前記
手段が、前記熱ガスに、前記プラズマ流出物の流
れの方向に伸びる成分を有する角の方向を与える
ための手段より成る特許請求の範囲第１項記載の
プラズマスプレーガン置。 ２０ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ
流出物の熱ガスシユラウドを形成するための前記
手段が、前記熱ガスに、前記プラズマ流出物の流
れ方向と反対の方向に伸びる成分を有する角の方
向を与えるための手段より成る特許請求の範囲第
１項記載のプラズマスプレーガン置。 ２１ プラズマ流出物の軸線に関して０〜約180
゜の角の方向の与えられたもう１個のジエツトオ
リフイス手段も含む特許請求の範囲第５項記載の
プラズマスプレーガン置。 ２２ 前記プラズマ流出物の流れ方向に平行に伸
びり成分を有する角の方向の与えられたもう１個
のジエツトオリフイス手段も含む特許請求の範囲
第５項記載のプラズマスプレーガン置。 ２３ 前記プラズマ流出物の流れ方向と反対の方
向に伸びる成分を有する角の方向の与えられたも
う１個のジエツトオリフイス手段も含む特許請求
の範囲第５項記載のプラズマスプレーガン置。 ２４ 前記壁シユラウドがプラズマスプレーガン
装置の出口端に面して配置された半径方向の内方
に向けられたリツプ部分を有する特許請求の範囲
第１項記載のプラズマスプレーガン装置。 ２５ 被覆材料を支持体にプラズマ溶射するに当
り、プラズマ形成ガスをノズル電極の中を通し；
前記ノズル電極と後部電極との間にアーク形成電
流を通してプラズマ流出物を形成し；プラズマ流
出物中に被覆材料を投入し；プラズマ流出物を前
記ノズル電極の出口から伸張する壁シユラウド内
を縦方向に通し；少なくとも壁シユラウド内の前
記プラズマ流出物のための熱ガスシユラウドを非
燃焼性熱ガスがプラズマ流出物の流れ方向と反対
の方向に流れ成分を有するような角度で方向づけ
て形成する段階より成る被覆材料を支持体にプラ
ズマ溶射するための方法。 ２６ 前記被覆材料が粉末の形である特許請求の
範囲第２５項記載の方法。 ２７ 前記熱ガスシユラウドにプラズマフレーム
の軸線に関して約160゜〜約180゜の角の方向を与
える特許請求の範囲第２５項記載の方法。 ２８ 前記熱ガスシユラウドにプラズマフレーム
の軸線に関して約180゜の角の方向を与える特許
請求の範囲第２７項記載の方法。 ２９ 前記壁シユラウド中に冷却水を貫通させる
段階も含む特許請求の範囲第２５項記載の方法。 ３０ 前記被覆材料を、電極ノズルの出口の付近
でプラズマ流出物中に投入する特許請求の範囲第
２５項記載の方法。 ３１ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ
流出物のための熱ガスシユラウドを形成する前記
段階が、熱ガスシユラウド形成ガスを電気予熱器
中を段階を包含する特許請求の範囲第２５項記載
の方法。 ３２ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ
流出物のための熱ガスシユラウドを形成する前記
段階が、熱ガスシユラウド形成ガス予熱用のもう
１個のプラズマスプレーガン装置を用いる段階を
包含する特許請求の範囲第２５項記載の方法。 ３３ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ
流出物のための熱ガスシユラウドを形成する段階
が、熱ガスシユラウド形成ガスを前記壁シユラウ
ド内部の概してＳ形の配置の内部通路中を通す段
階を包含する特許請求の範囲第２５項記載の方
法。 ３４ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ
流出物のための熱ガスシユラウドを形成する前記
段階が、熱ガスシユラウド形成ガスを約300℃以
上の温度に予熱する段階を包含する特許請求の範
囲第２５項記載の方法。 ３５ 少なくとも壁シユラウド内の前記プラズマ
流出物のための熱ガスシユラウドを形成する前記
段階が、熱ガスシユラウド形成ガスを約500℃〜
約1000℃の温度に予熱する段階を包含する特許請
求の範囲第２５項記載の方法。 ３６ 前記熱ガスシユラウド形成ガスが還元ガス
である特許請求の範囲第２５項記載の方法。 ３７ 前記熱ガスシユラウドの形のガスが乱流状
態である特許請求の範囲第２５項記載の方法。 ３８ 前記熱ガスシユラウド形成ガスが不活性ガ
スである特許請求の範囲第２５項記載の方法。 ３９ 前記不活性ガスを、窒素、アルゴン及びヘ
リウムより成る群より選択する特許請求の範囲第
３８項記載の方法。 ４０ 前記熱ガスシユラウド形成ガスが可燃ガス
を含む特許請求の範囲第２５項記載の方法。 ４１ 前記熱ガスシユラウド形成ガスの流量が約
14.16m3／ｈ（500ft3／ｈ）以上である特許請求の
範囲第２５項記載の方法。 ４２ 前記熱ガスシユラウド形成ガスの流量が約
500℃の温度で約28.32m3／ｈ（1000ft3／ｈ）〜約
56.64m3／ｈ（2000ft3／ｈ）である特許請求の範
囲第４１項記載の方法。 ４３ 前記被覆材料が可融性粉末金属である特許
請求の範囲第２５項記載の方法。 ４４ 前記被覆材料がセラミツク材料である特許
請求の範囲第２５項記載の方法。 ４５ 前記被覆材料が炭化物である特許請求の範
囲第２５項記載の方法。 ４６ プラズマ流出物が壁シユラウドを出て支持
体に向かつて進むにつれプラズマ流出物周りに流
動環状カーテンを形成する段階も含む特許請求の
範囲第２５項記載の方法。 ４７ 前記熱ガスシユラウドに、前記プラズマ流
出物の流れ方向に平行に伸びる成分を有する角の
方向を与える特許請求の範囲第２５項記載の方
法。 ４８ 前記熱ガスシユラウドに、前記プラズマ流
出物の流れ方向と反対の方向に伸びる成分を有す
る角の方向を与える特許請求の範囲第２５項記載
の方法。 ４９ 前記熱ガスシユラウド形成ガスの一部分
を、プラズマ流出物の軸線に関して約180゜の角
で導入しかつ前記熱ガスシユラウド形成ガスの他
の部分を、プラズマ流出物の流れに関して０〜
180゜の角で導入する特許請求の範囲第２５項記
載の方法。 ５０ 前記熱ガスシユラウド形成ガスの一部分
を、プラズマ流出物に関して約180゜の角で導入
しかつ前記熱ガスシユラウド形成ガスの他の部分
を前記プラズマ流出物の流れの方向に平行に伸び
る成分を有する角で導入する特許請求の範囲第項
２５記載の方法。 ５１ 前記熱ガスシユラウド形成ガスの一部分
を、プラズマ流出物の軸線に関して約180゜の角
で導入しかつ前記熱ガスシユラウド形成ガスの他
の部分を、前記プラズマ流出物の方向と反対の方
向に伸びる成分を有する角で導入する特許請求の
範囲第２５項記載の方法。
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|---|---|---|---|
| US05/791,478 US4121082A (en) | 1977-04-27 | 1977-04-27 | Method and apparatus for shielding the effluent from plasma spray gun assemblies |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4370538A (en) * | 1980-05-23 | 1983-01-25 | Browning Engineering Corporation | Method and apparatus for ultra high velocity dual stream metal flame spraying |
| US4357387A (en) * | 1981-08-20 | 1982-11-02 | Subtex, Inc. | Flame resistant insulating fabric compositions prepared by plasma spraying |
| EP0163776A3 (en) * | 1984-01-18 | 1986-12-30 | James A. Browning | Highly concentrated supersonic flame spray method and apparatus with improved material feed |
| DE3422196A1 (de) * | 1984-06-15 | 1985-12-19 | Castolin Gmbh, 6239 Kriftel | Duese fuer flammspritzbrenner |
| DE3533966C1 (de) * | 1985-09-24 | 1986-12-18 | Heinz Dieter 4620 Castrop-Rauxel Matthäus | Verfahren und Lichtbogenspritzduese zum Beschichten von Werkstueckoberflaechen durch Schmelzen von Draehten in einem elektrischen Lichtbogen |
| EP0357694B1 (de) * | 1988-02-01 | 1991-10-30 | Nova-Werke Ag | Vorrichtung zum erzeugen eines schutzgasmantels beim plasmaspritzen |
| US5041713A (en) * | 1988-05-13 | 1991-08-20 | Marinelon, Inc. | Apparatus and method for applying plasma flame sprayed polymers |
| DE3816585A1 (de) * | 1988-05-16 | 1989-11-23 | Thyssen Guss Ag | Vorrichtung zum plasmaspritzen |
| US5244727A (en) * | 1988-10-11 | 1993-09-14 | Nichias Corporation | Refractories for use in firing ceramics |
| US5220150A (en) * | 1991-05-03 | 1993-06-15 | Regents Of The University Of Minnesota | Plasma spray torch with hot anode and gas shroud |
| US5135166A (en) * | 1991-05-08 | 1992-08-04 | Plasma-Technik Ag | High-velocity thermal spray apparatus |
| DE59401323D1 (de) * | 1993-09-29 | 1997-01-30 | Sulzer Metco Ag | Brennerkopf für Plasmaspritzgeräte |
| US5486383A (en) * | 1994-08-08 | 1996-01-23 | Praxair Technology, Inc. | Laminar flow shielding of fluid jet |
| US5662266A (en) * | 1995-01-04 | 1997-09-02 | Zurecki; Zbigniew | Process and apparatus for shrouding a turbulent gas jet |
| US5858469A (en) * | 1995-11-30 | 1999-01-12 | Sermatech International, Inc. | Method and apparatus for applying coatings using a nozzle assembly having passageways of differing diameter |
| US6179913B1 (en) * | 1999-04-16 | 2001-01-30 | Cbl Technologies, Inc. | Compound gas injection system and methods |
| US9997325B2 (en) | 2008-07-17 | 2018-06-12 | Verity Instruments, Inc. | Electron beam exciter for use in chemical analysis in processing systems |
| US9704694B2 (en) | 2014-07-11 | 2017-07-11 | Rolls-Royce Corporation | Gas cooled plasma spraying device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5349198A (en) * | 1976-10-13 | 1978-05-04 | Teijin Ltd | Fire retraded polyester fiber |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2922869A (en) * | 1958-07-07 | 1960-01-26 | Plasmadyne Corp | Plasma stream apparatus and methods |
| US2951143A (en) * | 1958-09-25 | 1960-08-30 | Union Carbide Corp | Arc torch |
| US3082314A (en) * | 1959-04-20 | 1963-03-19 | Shin Meiwa Kogyo Kabushiki Kai | Plasma arc torch |
| US3312566A (en) * | 1962-08-01 | 1967-04-04 | Giannini Scient Corp | Rod-feed torch apparatus and method |
| US3313909A (en) * | 1964-07-10 | 1967-04-11 | Taylor Winfield Corp | Spot welder electrode cleaning device |
| US3373306A (en) * | 1964-10-27 | 1968-03-12 | Northern Natural Gas Co | Method and apparatus for the control of ionization in a distributed electrical discharge |
| US3313908A (en) * | 1966-08-18 | 1967-04-11 | Giannini Scient Corp | Electrical plasma-torch apparatus and method for applying coatings onto substrates |
| US3470347A (en) * | 1968-01-16 | 1969-09-30 | Union Carbide Corp | Method for shielding a gas effluent |
| US3958097A (en) * | 1974-05-30 | 1976-05-18 | Metco, Inc. | Plasma flame-spraying process employing supersonic gaseous streams |
-
1977
- 1977-04-27 US US05/791,478 patent/US4121082A/en not_active Expired - Lifetime
-
1978
- 1978-04-04 CA CA300,374A patent/CA1104003A/en not_active Expired
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5349198A (en) * | 1976-10-13 | 1978-05-04 | Teijin Ltd | Fire retraded polyester fiber |
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