KR102228092B1 - Injection apparatus for external plasma spray gun - Google Patents
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Abstract
본 발명은 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치에 관한 것으로서, 익스터널 플라즈마 스프레이 건과 용사 코팅되는 기재 사이의 대기 공간에 불활성 기체 분위기를 형성하여 플라즈마 스프레이 스트림을 보호함으로써 플라즈마 스프레이 스트림이 대기 중의 산소와 결합하지 못하도록 하는 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치에 관한 것이다. 이를 위해 고주파 전기아크에 의해 플라즈마를 형성하고, 이온화된 플라즈마의 재결합에 의해 고열을 발생시켜 용사 파우더를 용융함으로써 대기 분위기에서 플라즈마 스프레이 스트림을 통해 기재에 용사 코팅층을 형성시키는 익스터널 플라즈마 스프레이 건 분사장치에 있어서, 플라즈마 스프레이 건의 애노드 및 노즐을 냉각시키는 냉각수가 흐르며, 냉각수가 실링되도록 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 전방에 결합되는 프런트 커버부, 및 프런트 커버부의 전방으로 결합되며, 불활성 가스를 분사하는 불활성 가스 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치가 개시된다.The present invention relates to an inert gas injection device of an external plasma spray gun, wherein an inert gas atmosphere is formed in an atmospheric space between the external plasma spray gun and a substrate to be spray-coated to protect the plasma spray stream, thereby preventing the plasma spray stream from oxygen in the atmosphere. It relates to an inert gas injection device of an external plasma spray gun that prevents it from being combined with. To this end, an external plasma spray gun spraying device that forms a plasma by a high-frequency electric arc, generates high heat by recombination of the ionized plasma, and melts the thermal spray powder to form a thermal spray coating layer on the substrate through a plasma spray stream in an atmospheric atmosphere. In the inert gas injection, the coolant for cooling the anode and the nozzle of the plasma spray gun flows, the front cover part coupled to the front of the external plasma spray gun so that the cooling water is sealed, and the front cover part are coupled to the front of the front cover part, and inert gas spraying Disclosed is an inert gas injection device for an external plasma spray gun comprising a unit.
Description
본 발명은 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 익스터널 플라즈마 스프레이 건과 용사 코팅되는 기재 사이의 대기 공간에 불활성 기체 분위기를 형성하여 플라즈마 스프레이 스트림을 보호함으로써 플라즈마 스프레이 스트림이 대기 중의 산소와 결합하지 못하도록 하는 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치에 관한 것이다.The present invention relates to an inert gas injection device of an external plasma spray gun, and more particularly, a plasma spray stream by forming an inert gas atmosphere in an atmospheric space between the external plasma spray gun and a substrate to be spray coated to protect the plasma spray stream. It relates to an inert gas injection device of an external plasma spray gun that prevents it from being combined with oxygen in the atmosphere.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 플라즈마 스프레이 건(110,120)은 대기 분위기하에서 기재(1)에 용사 코팅을 수행하기 때문에 대기 중에 포함된 산소와 플라즈마 불꽃이 서로 반응하여 기재(1)의 코팅층(2)에 산화막이 형성되는 문제점이 있다. 산화막이 코팅층(2)에 형성되면 제품의 전기적 특성이 좋지 못하여(일예로서 저항값, 기공 등이 발생됨) 공정 불량을 야기한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 진공 분위기하에서 용사 코팅을 수행하면 되나 진공 분위기를 만들기 위한 비용이 상승하는 문제점이 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, since the
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 전단부에 불활성 기체 분사장치(프런트 커버와 불활성 가스 분사부)를 접속 결합하여 플라즈마 불꽃을 감싸도록 하고 기재를 향하여 분사함으로써 플라즈마 불꽃이 대기 중의 산소와 반응하지 못하도록 하고, 이에 따라 기재의 코팅층에 산화막이 형성되지 않도록 하는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was created to solve the above-described problems, and the inert gas injection device (front cover and inert gas injection unit) is connected to and coupled to the front end of the external plasma spray gun to enclose the plasma flame. It is an object of the present invention to provide an invention in which a plasma flame is prevented from reacting with oxygen in the atmosphere by spraying toward and thus an oxide film is not formed on a coating layer of a substrate.
그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
전술한 본 발명의 목적은, 고주파 전기 아크에 의해 플라즈마를 형성하고, 이온화된 플라즈마의 재결합에 의해 고열을 발생시켜 용사 파우더를 용융함으로써 대기 분위기에서 플라즈마 스프레이 스트림을 통해 기재에 용사 코팅층을 형성시키는 인터널 플라즈마 스프레이 건 분사장치에 있어서, 플라즈마 스프레이 건의 애노드 및 노즐을 냉각시키는 냉각수가 흐르며, 냉각수가 실링되도록 인터널 플라즈마 스프레이 건의 전방에 결합되는 프런트 커버부, 및 프런트 커버부의 전방으로 결합되며, 불활성 가스를 분사하는 불활성 가스 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.An object of the present invention described above is to form a plasma by a high-frequency electric arc, generate high heat by recombination of the ionized plasma to melt the thermal sprayed powder, thereby forming a thermal spray coating layer on a substrate through a plasma spray stream in an atmospheric atmosphere. In the null plasma spray gun injection device, a coolant for cooling an anode and a nozzle of a plasma spray gun flows, and a front cover part coupled to the front of the internal plasma spray gun so that the coolant is sealed, and a front cover part coupled to the front of the front cover part, and an inert gas It can be achieved by providing an inert gas injection device of an internal plasma spray gun, characterized in that it comprises an inert gas injection unit for injecting.
또한, 불활성 가스 분사부는 플라즈마 스프레이 스트림을 감싸도록 형성되는 불활성 가스 스트림을 불활성 가스의 분사에 의해 형성시킨다.In addition, the inert gas injection unit forms an inert gas stream formed to surround the plasma spray stream by spraying the inert gas.
또한, 불활성 가스 스트림은 용사 코팅층이 형성되는 기재와 인터널 플라즈마 스프레이 건 사이의 대기 공간에 플라즈마 스프레이 스트림을 감싸도록 형성된다.In addition, the inert gas stream is formed to surround the plasma spray stream in an atmospheric space between the substrate on which the thermal spray coating layer is formed and the internal plasma spray gun.
또한, 프런트 커버부는 불활성 가스 분사부로 공급되는 불활성 가스를 외부로부터 공급받는 불활성 가스 공급포트부를 포함한다.In addition, the front cover portion includes an inert gas supply port portion for receiving an inert gas supplied to the inert gas injection portion from the outside.
또한, 불활성 가스 분사부는 기재 방향으로 불활성 가스를 분사하도록 둘레방향으로 불활성 가스 분사홀이 형성된다.In addition, the inert gas injection part is formed with an inert gas injection hole in the circumferential direction so as to inject the inert gas in the direction of the substrate.
또한, 불활성 가스 분사홀은 불활성 가스 공급포트부와 서로 연통되며, 불활성 가스 공급포트부로부터 불활성 가스가 공급되어 기재 방향으로 불활성 가스가 분사된다.In addition, the inert gas injection hole communicates with the inert gas supply port portion, and an inert gas is supplied from the inert gas supply port portion and the inert gas is injected in the direction of the substrate.
또한, 불활성 가스 분사부는 불활성 가스 공급포트부와 불활성 가스 분사홀이 서로 연통되도록 내측에 복수의 불활성 가스 유로가 형성된다.In addition, a plurality of inert gas flow paths are formed inside the inert gas injection portion so that the inert gas supply port portion and the inert gas injection hole communicate with each other.
또한, 불활성 가스 분사부는 대기 분위기하에서 플라즈마 스프레이 스트림이 산소와 반응하지 않도록 불활성 가스 스트림을 형성시킨다.In addition, the inert gas injection unit forms an inert gas stream so that the plasma spray stream does not react with oxygen under an atmospheric atmosphere.
또한, 용사 파우더는 인터널 플라즈마 스프레이 건의 내부로 공급된다.In addition, the thermal spraying powder is supplied to the interior of the internal plasma spray gun.
또한, 프런트 커버부는 플라즈마 스프레이 스트림이 기재 방향으로 토출되도록 하는 제1 플레임 방출 홀이 중앙 영역에 형성되고, 불활성 가스 분사부는 플라즈마 스프레이 스트림이 기재 방향으로 갈수록 폭이 넓어지면서 토출되도록 하는 제1 플레임 방출 홀보다 지름이 더 큰 제2 플레임 방출 홀이 중앙 영역에 형성된다.In addition, the front cover part has a first flame discharge hole formed in the central area to allow the plasma spray stream to be discharged in the direction of the substrate, and the inert gas injection part discharges the first flame so that the plasma spray stream is discharged with a wider width toward the substrate. A second flame discharge hole having a diameter larger than that of the hole is formed in the central region.
한편, 본 발명의 다른 목적은 고주파 전기아크에 의해 플라즈마를 형성하고, 이온화된 플라즈마의 재결합에 의해 고열을 발생시켜 용사 파우더를 용융함으로써 대기 분위기에서 플라즈마 스프레이 스트림을 통해 기재에 용사 코팅층을 형성시키는 익스터널 플라즈마 스프레이 건 분사장치에 있어서, 플라즈마 스프레이 건의 애노드 및 노즐을 냉각시키는 냉각수가 흐르며, 냉각수가 실링되도록 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 전방에 결합되는 프런트 커버부, 및 프런트 커버부의 전방으로 결합되며, 불활성 가스를 분사하는 불활성 가스 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치를 제공함으로써 달성될 수 있다. On the other hand, another object of the present invention is to form a plasma by a high-frequency electric arc, generate high heat by recombination of the ionized plasma to melt the thermal spray powder, thereby forming a thermal spray coating layer on the substrate through a plasma spray stream in an atmospheric atmosphere. In the tunnel plasma spray gun injection device, a coolant for cooling an anode and a nozzle of a plasma spray gun flows, and a front cover part coupled to the front of the external plasma spray gun to seal the cooling water, and a front cover part coupled to the front of the front cover part, and an inert gas It can be achieved by providing an inert gas injection device of an external plasma spray gun, characterized in that it comprises an inert gas injection unit for injecting.
또한, 불활성 가스 분사부는 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 외부에서 플라즈마 스프레이 스트림을 향하여 용사 파우더를 공급하는 제1 파우더 분사부를 포함한다.In addition, the inert gas injection unit includes a first powder injection unit for supplying the thermal sprayed powder toward the plasma spray stream from the outside of the external plasma spray gun.
또한, 불활성 가스 분사부는 제1 파우더 분사부와 대향되는 영역에 배치되는 제2 파우더 분사부를 더 포함하며, 대향되는 영역에 복수의 파우더 분사부를 배치함으로써 불할성 가스 분사부의 내측에 용사 파우더의 증착이 방지된다.In addition, the inert gas injection unit further includes a second powder injection unit disposed in an area opposite to the first powder injection unit, and by arranging a plurality of powder injection units in the opposite area, the deposition of the thermal spray powder inside the inactive gas injection unit is Is prevented.
또한, 불활성 가스 분사부는 플라즈마 스프레이 스트림을 감싸도록 형성되는 불활성 가스 스트림을 불활성 가스의 분사에 의해 형성시킨다.In addition, the inert gas injection unit forms an inert gas stream formed to surround the plasma spray stream by spraying the inert gas.
또한, 불활성 가스 스트림은 용사 코팅층이 형성되는 기재와 익스터널 플라즈마 스프레이 건 사이의 대기 공간에 플라즈마 스프레이 스트림을 감싸도록 형성된다.In addition, the inert gas stream is formed to surround the plasma spray stream in an atmospheric space between the substrate on which the thermal spray coating layer is formed and the external plasma spray gun.
또한, 프런트 커버부는 불활성 가스 분사부로 공급되는 불활성 가스를 외부로부터 공급받는 불활성 가스 공급포트부를 포함한다.In addition, the front cover portion includes an inert gas supply port portion for receiving an inert gas supplied to the inert gas injection portion from the outside.
또한, 불활성 가스 분사부는 기재 방향으로 불활성 가스를 분사하도록 둘레방향으로 불활성 가스 분사홀이 형성된다.In addition, the inert gas injection part is formed with an inert gas injection hole in the circumferential direction so as to inject the inert gas in the direction of the substrate.
또한, 불활성 가스 분사홀은 불활성 가스 공급포트부와 서로 연통되며, 불활성 가스 공급포트부로부터 불활성 가스가 공급되어 기재 방향으로 불활성 가스가 분사된다.In addition, the inert gas injection hole communicates with the inert gas supply port portion, and an inert gas is supplied from the inert gas supply port portion and the inert gas is injected in the direction of the substrate.
또한, 불활성 가스 분사부는 불활성 가스 공급포트부와 불활성 가스 분사홀이 서로 연통되도록 내측에 복수의 불활성 가스 유로가 형성된다.In addition, a plurality of inert gas flow paths are formed inside the inert gas injection portion so that the inert gas supply port portion and the inert gas injection hole communicate with each other.
또한, 불활성 가스 분사부는 대기 분위기하에서 플라즈마 스프레이 스트림이 산소와 반응하지 않도록 불활성 가스 스트림을 형성시킨다.In addition, the inert gas injection unit forms an inert gas stream so that the plasma spray stream does not react with oxygen under an atmospheric atmosphere.
또한, 프런트 커버부는 플라즈마 스프레이 스트림이 기재 방향으로 토출되도록 하는 제1 플레임 방출 홀이 중앙 영역에 형성되고, 불활성 가스 분사부는 플라즈마 스프레이 스트림이 기재 방향으로 갈수록 폭이 넓어지면서 토출되도록 하는 제1 플레임 방출 홀보다 지름이 더 큰 제2 플레임 방출 홀이 중앙 영역에 형성된다.In addition, the front cover part has a first flame discharge hole formed in the central area to allow the plasma spray stream to be discharged in the direction of the substrate, and the inert gas injection part discharges the first flame so that the plasma spray stream is discharged with a wider width toward the substrate. A second flame discharge hole having a diameter larger than that of the hole is formed in the central region.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 인터널 플라즈마 스프레이 건의 전단부에 불활성 기체 분사장치(프런트 커버와 불활성 가스 분사부)를 접속 결합하여 플라즈마 불꽃을 감싸도록 기재를 향하여 분사함으로써 플라즈마 불꽃이 대기 중의 산소와 반응하지 못하도록 하고, 이에 따라 기재의 코팅층에 산화막이 형성되지 않도록 하는 효과가 있으며, 진공 분위기를 형성하지 않고도 대기 분위기하에서 용사 코팅을 수행함으로써 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, an inert gas injection device (front cover and inert gas injection unit) is connected and coupled to the front end of the internal plasma spray gun and sprayed toward the substrate so as to surround the plasma flame. There is an effect of preventing the reaction from being reacted, thereby preventing an oxide film from being formed on the coating layer of the substrate, and there is an effect of reducing cost by performing thermal spray coating in an atmospheric atmosphere without forming a vacuum atmosphere.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인터널 플라즈마 스프레이 건을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 익스터널 플라즈마 스프레이 건을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인터널 플라즈마 스프레이 건에 부착 결합되는 불활성 가스 분사장치를 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인터널 플라즈마 스프레이 건에 불활성 가스 분사장치를 결합한 것을 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 익스터널 플라즈마 스프레이 건에 부착결합되는 싱글 파우더 분사부를 구비하는 불활성 가스 분사장치를 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 익스터널 플라즈마 스프레이 건에 부착 결합된 싱글 파우더 분사부를 구비하는 불활성 가스 분사장치를 도시한 단면도이고,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 익스터널 플라즈마 스프레이 건에 부착결합되는 더블 파우더 분사부를 구비하는 불활성 가스 분사장치를 도시한 도면이고,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 익스터널 플라즈마 스프레이 건에 부착 결합된 더블 파우더 분사부를 구비하는 불활성 가스 분사장치를 도시한 단면도이다.The following drawings attached to the present specification illustrate a preferred embodiment of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the present invention. It is limited and should not be interpreted.
1 is a schematic view showing an internal plasma spray gun according to an embodiment of the present invention,
2 is a diagram schematically showing an external plasma spray gun according to an embodiment of the present invention,
3 and 4 are views showing an inert gas injection device attached and coupled to an internal plasma spray gun according to a first embodiment of the present invention,
5 is a view showing a combination of an inert gas injection device to an internal plasma spray gun according to a first embodiment of the present invention,
6 is a view showing an inert gas injection device having a single powder injection unit attached and coupled to an external plasma spray gun according to a second embodiment of the present invention,
7 is a cross-sectional view showing an inert gas injection device having a single powder injection unit attached and coupled to an external plasma spray gun according to a second embodiment of the present invention,
8 is a view showing an inert gas injection device having a double powder injection unit attached and coupled to an external plasma spray gun according to a second embodiment of the present invention,
9 is a cross-sectional view showing an inert gas injection device having a double powder injection unit attached and coupled to an external plasma spray gun according to a second embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, one embodiment described below does not unreasonably limit the content of the present invention described in the claims, and the entire configuration described in the present embodiment cannot be said to be essential as a solution to the present invention. In addition, descriptions of the prior art and those that are obvious to those skilled in the art may be omitted, and descriptions of such omitted components (methods) and functions may be sufficiently referenced within the scope of the technical spirit of the present invention.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 플라즈마 스프레이 건은 용사 파우더(10)가 건의 내부에서 분사 공급되는 인터널 플라즈마 스프레이 건(110, 도 1 참조)과 용사 파우더(10)가 건의 외부에서 분사 공급되는 익스터널 플라즈마 스프레이 건(120, 도 2)으로 구분 설명할 수 있다. As shown in FIGS. 1 and 2, the plasma spray gun includes an internal plasma spray gun 110 (see FIG. 1) in which the
인터널 및 익스터널 플라즈마 스프레이 건(110,120)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(110a,120a), 애노드 및 노즐(111,121), 캐소드(112,122), 절연체(113,123) 및 프런트 커버(200)로 대략 구성될 수 있다. 이러한 인터널 및 익스터널 플라즈마 스프레이 건(110,120)의 구성은 대략적인 설명을 위하여 간단히 설명한 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 공지된 내용이 참조될 수 있다. 애노드와 캐소드에 의해 고주파 전기 아크가 발생되어 플라즈마가 건 내부에 형성되고, 이온화된 플라즈마의 재결합에 의해 건 내부에서는 고열이 발생된다. 발생된 고열을 향해 용사 파우더를 공급하여 용융함에 따라 플라즈마 스프레이 스트림(20)이 기재(1) 방향으로 분사 형성되고, 이에 따라 기재(1)에 용사 코팅층(2)이 형성된다. 이러한 모든 작업은 대기 분위기하에서 실행된다.As shown in FIGS. 1 and 2, the internal and external
도 1에 도시된 바와 같이 인터널 플라즈마 스프레이 건(110)은 인터널 파우더 분사부(114)에 의해 건 내부로 용사 파우더(10)가 분사 공급되는 것으로서, 좀 더 자세하게는 애노드 및 노즐(111)을 관통하여 건 중심부로 용사 파우더(10)가 분사 공급된다. 도 2에 도시된 바와 같이 익스터널 플라즈마 스프레이 건(120)은 건 외부에서 용사 파우더(10)가 익스터널 파우더 분사부(124)에 의해 분사 공급된다. 필요에 따라 용사 파우더(10)의 공급은 서로 대향되는 2방향에서 공급될 수 있다. As shown in FIG. 1, the internal
도 1 및 도 2에 도시된 인터널 및 익스터널 플라즈마 스프레이 건(110,120)은 애노드 및 노즐(111)을 냉각시키기 위해 냉각수가 공급되며, 불활성 플라즈마 가스가 공급되어 플라즈마를 형성시킨다. 이러한 불활성 플라즈마 가스는 주로 아르곤 또는 수소를 사용할 수 있으나 꼭 이에 한정되는 것은 아니다.In the internal and external
대기 분위기하에서 플라즈마 스프레이 스트림(20)을 이용하여 기재(1)에 용사 코팅층(2)을 형성하면, 플라즈마 스프레이 스트림(20)이 대기의 산소와 반응하여 용사 코팅층(2)에 불안정한 코팅 막이 형성된다. 이러한 대기 분위기하에서의 용사 코팅의 문제점을 해결하기 위해 이하에서는 제1,2 실시예에 따른 인터널 플라즈마 스프레이 건 분사장치 및 익스터널 플라즈마 스프레이 건 분사장치에 대해 설명하기로 한다. When the thermal sprayed
(제1 실시예 : 인터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치의 구성 및 기능)(First embodiment: configuration and function of an inert gas injection device of an internal plasma spray gun)
본 발명의 제1 실시예에 따른 인터널 플라즈마 스프레이 건 분사장치는 도 1에 도시된 인터널 플라즈마 스프레이 건(110)의 전방 단부에 불활성 가스 분사장치인 프런트 커버부(200)와 불활성 가스 분사부(300)를 결합하여 불활성 가스 스트림(30)을 형성한다. 불활성 가스 분사장치는 후술하는 바와 같이 대기 중에 플라즈마 스프레이 스트림을 감싸도록 하는 불활성 가스 스트림을 형성한다.The internal plasma spray gun spraying device according to the first embodiment of the present invention includes a
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 불활성 가스 분사장치의 프런트 커버부(200)는 단면이 대략 원 또는 타원 형상으로서 외측의 일측 방향에 불활성 가스 공급포트부(201)가 접속 결합된다. 프런트 커버부(200)는 도 5에 도시된 바와 같이 건(110)의 전방 단부에 결합 접속된다. 프런트 커버부(200)의 내측 중앙 영역에는 플라즈마 스프레이 스트림(20)이 기재(1) 방향으로 토출되는 제1 플레임 방출 홀(202)이 형성된다. 또한, 프런트 커버부(200)의 내측에는 불활성 가스 공급포트부(201)로부터 공급되는 불활성 가스의 유로가 형성된다. 프런트 커버부(200)의 불활성 가스 유로는 후술하는 불활성 가스 분사부(300)의 불활성 가스 유로와 서로 연통되도록 형성된다. 프런트 커버부(200)의 내측에는 도 1에 도시된 바와 같이 공급된 냉각수가 흐르며, 냉각수의 공급에 따라 애노드 및 노즐(111)이 냉각된다. 이때, 냉각수의 방수를 위해 프런트 커버부(200)의 내측 원 둘레방향으로 오링(도면 미도시) 등을 이용하여 실링을 한다. 프런트 커버부(200)의 내측에는 도면에는 도시되어 있지 않으나 냉각수가 공급되고 회수되는 냉각수 유로가 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 3 to 5, the
인터널 파우더 분사부(114)는 외부의 파우더 공급부로부터 파우더를 공급받으며, 건(110)의 내부에 용사 파우더(10)가 공급 분사되도록 한다. 인터널 파우더 분사부(114)는 기존 건(110)에 이미 형성되어 있으며, 제어부의 제어에 따라 파우더 분사량이 조절될 수 있다.The internal
도 5에 도시된 바와 같이 불활성 기체 공급부는 불활성 가스 공급포트부(201)로 불활성 가스를 공급한다. 공급되는 불활성 가스의 량은 제어부에 의해 제어될 수 있다. 불활성 가스 공급포트부(201)로 유입된 불활성 가스는 후술하는 바와 같이 불활성 가스 분사부(300)에서 최종 분사된다.As shown in FIG. 5, the inert gas supply unit supplies an inert gas to the inert gas
불활성 가스 분사부(300)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 단면이 대략 원 또는 타원 형상으로서(프런트 커버부와 동일한 형상) 내측의 중앙 영역에 제1 플레임 방출 홀(202)보다는 지름이 더 큰 제2 플레임 방출 홀(304)이 형성된다. 제2 플레임 방출 홀(304)이 제1 플레임 방출 홀(202)에 비해 지름이 상대적으로 더 크게 형성되기 때문에 기재(1) 방향으로 플라즈마 스프레이 스트림(20)이 토출될 때 기재(1) 방향으로 갈수록 스트림(20)의 폭이 더 커질 수 있다. 기재(1) 방향으로 갈수록 스트림(20)의 폭이 커짐에 따라 프런트 커버부(200)의 내측 내면에 용사 파우더가 증착되지 않게 하여 파티클을 낮출 수 있는 장점이 있다. 파티클이 생성되지 않으면 기재(1)에 코팅되는 용사 코팅층(2)에 불안정한 코팅 막이 형성되지 않아 공정 불량을 최대한 낮출 수 있는 장점이 있다. 다만, 상술한 프런트 커버부 및 불활성 가스 분사부의 단면 형상은 꼭 이에 한정되지 않고 직사각형 또는 정사각형 형상 등 설치 환경에 맞는 다양한 형상을 가질 수 있다. As shown in FIGS. 3 to 5, the inert gas injection part 300 has a substantially circular or elliptical cross-section (same shape as the front cover part) and has a diameter in the inner center region than the first
한편, 불활성 가스 분사부(300)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 외측 둘레방향으로 가장자리를 따라 불활성 가스 분사홀(302a,….,302h)이 형성된다. 다만, 형성되는 불활성 가스 분사홀의 지름 및 개수는 필요에 따라 달라질 수 있다. 불활성 가스 분사 홀(302a,….,302h)은 상술한 프런트 커버부(200)의 내측 가스 유로와 서로 연통된다. 따라서, 불활성 가스 공급포트부(201)로부터 공급된 불활성 가스가 불활성 가스 분사 홀(302a,….,302h)을 통해 기재(1) 방향으로 토출되어 불활성 가스 분위기를 형성한다. 좀 더 상세히 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이 대기 분위기하에서 플라즈마 스프레이 스트림(20)이 기재(1) 방향으로 토출되면, 앞서 설명드린 바와 같이 스트림(20)이 공기 중에 있는 산소와 반응하여 용사 코팅층(2)에 산화막이 발생되어 공정 불량을 야기할 수 있다. 이에 따라, 도 5와 같이 기재(1)와 건(110) 사이의 대기 공간에 플라즈마 스프레이 스트림(20)을 감싸도록 불활성 가스 스트림(30)을 형성함으로써 플라즈마 스프레이 스트림(20)이 대기 중의 산소와 반응하지 못하도록 하여 코팅층(2)에 산화막이 생성되지 않게 할 수 있다. 따라서 불활성 가스 분사 홀(302a,….,302h)은 기재(1)와 건(110) 사이의 대기 공간에서 불활성 가스 스트림(30)의 폭이 플라즈마 스프레이 스트림(20)의 폭보다 더 크게 형성되도록 배치되는 것이 바람직하다. 불활성 가스 스트림(30)은 도 3에 도시된 바와 같이 둘레방향으로 형성된 불활성 가스 분사 홀(302a,….,302h)을 통해 기재(1) 방향으로 토출된다. 따라서 불활성 가스 스트림(30)은 플라즈마 스프레이 스트림(20)을 둘레방향으로 감싸도록 불활성 분위기를 형성할 수 있다.On the other hand, the inert gas injection unit 300 has inert
불활성 가스 분사부(300)의 외측에는 둘레방향 가장자리에는 상술한 바와 같이 불활성 가스 분사홀(302a,...,302h)이 형성되고, 도면에는 도시되어 있지 않으나 각각의 불활성 가스 분사 홀(302a,….,302h)과 연통되는 복수의 내부 유로가 형성된다. 따라서 불활성 가스 분사부의 각각의 내부 유로와 프런트 커버부의 각각의 내부 유로가 서로 연통됨으로써 불활성 가스 공급포트부(201)로부터 공급된 불활성 가스가 불활성 가스 분사 홀(302a,….,302h)을 통해 기재(1) 방향으로 토출되어 불활성 가스 분위기(30)를 대기 중에 형성함으로써 코팅층(2)에 산화막이 생성되지 않도록 하는 장점이 있다.Outside of the inert gas injection unit 300, inert
(제2 실시예 : 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치의 구성 및 기능)(Second embodiment: configuration and function of an inert gas injection device of an external plasma spray gun)
본 발명의 제2 실시예에 따른 익스터널 플라즈마 스프레이 건 분사장치는 도 2에 도시된 익스터널 플라즈마 스프레이 건(120)의 전방 단부에 후술하는 프런트 커버부(200)와 불활성 가스 분사부(300)를 결합하여 불활성 가스 스트림(30)을 형성한다. 이때, 도 2에 도시된 익스터널 파우더 분사부(124)가 도 6과 같이 불활성 가스 분사부(300)에 접속 결합된다. 본 발명의 제2 실시예의 설명에 있어서 동일한 원리는 제1 실시예의 설명에 갈음하기로 하고 다른 점만 기술하기로 한다.The external plasma spray gun injection device according to the second embodiment of the present invention includes a
도 6에 도시된 바와 같이 불활성 가스 분사부(300)는 건(120)의 외부에서 용사 파우더(10)를 분사 공급하는 파우더 분사부(303)를 포함한다. 불활성 가스 분사부(300)의 외측 둘레방향 중 일측 영역에 접속 결합된 파우더 분사부(303)를 통해 건(120)의 외부에서 용사 파우더(10)가 분사 공급된다. As shown in FIG. 6, the inert gas injection unit 300 includes a
다만, 상술한 인터널 플라즈마 스프레이 건(110, 이하 인터널 건이라 함)은 플라즈마 스프레이 스트림(20) 내의 가장 높은 에너지 지점(플라즈마 온도 또는 열량이 최대인 지점)에서 파우더(10)가 최대로 유입됨으로써 파우더 파티클이 내부에서 증착되지 않는다. 이에 비해 익스터널 플라즈마 스프레이 건(120, 이하 익스터널 건이라하 함)은 인터널 건(110)에 비해 에너지가 상대적으로 낮은 지점(플라즈마 온도 또는 열량이 인터널 건에 비해 상대적으로 낮은 지점)에서 파우더(10)가 피딩되어 도 7과 같이 불활성 가스 분사부(300)의 내측 면에 파티클(11)이 증착 또는 쌓이는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 도 8과 같이 불활성 가스 분사부(300)의 일측 둘레방향 영역에 제1 파우더 분사부(303a)를 접속 결합하고, 제1 파우더 분사부(303a)와 대향되는 영역에 제2 파우더 분사부(303b)를 접속 결합한다. 서로 대향 배치하여 파우더를 양쪽에서 분사 공급함으로써 도 7에 도시된 불활성 가스 분사부(300)의 내측면 아래에 쌓이는 파티클(11)을 없앨 수 있다.However, in the above-described internal plasma spray gun (110, hereinafter referred to as an internal gun), the
제1 파우더 분사부(303a)는 일예로서 도 8 및 도 9를 기준으로 상측에서 하측 방향으로 분사 공급되도록 불활성 가스 분사부(300)의 둘레방향 중 일측 영역에 접속 결합된다. 제2 파우더 분사부(303b)는 하측에서 상측 방향으로 분사 공급되도록 불활성 가스 분사부(300)의 둘레방향 중 일측 영역에 접속 결합된다. 다만, 상술한 제1 파우더 분사부(303a)와 이에 대향 배치되는 제2 파우더 분사부(303b)는 대향 배치되는 것이 바람직하나, 대향 배치는 파티클(11)이 불활성 가스 분사부(300)의 내측 면에 증착 또는 쌓이지 않도록 배치하면 되는 것으로서 위치적으로 정확하게 대향 배치되는 것을 꼭 의미하는 것은 아니다. 즉, 제2 파우더 분사부(303b)의 파우더(10) 분사 공급에 의해 내측 면에 쌓이는 파티클(11)을 플라즈마 스프레이 스트림(20) 방향으로 밀어올려 파티클(11)이 플라즈마 스프레이 스트림(20)에 의해 용융되도록 대향 배치하면 된다.The first
도 9에 도시된 바와 같이 파우더 공급부는 제1,2 파우더 분사부(303a,303b)에 용사 파우더(10)를 각각 공급하며, 공급되는 파우더의 량은 제어부에 의해 제어될 수 있다. 불활성 기체 공급부는 불활성 가스 공급포트부(201)로 불활성 가스를 공급한다.As shown in FIG. 9, the powder supply unit supplies the sprayed
한편, 제1,2 실시예에서 불활성 가스 스트림(30)을 형성하도록 불활성 기체 공급부에서 공급되는 불활성 기체는 일예로서 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)일 수 있다. 다만, 플라즈마 스프레이 스트림(20)이 대기 중에서 산소와 반응하지 않도록 불활성 가스 분위기(30)를 형성하면 되는 것으로서 꼭 위에 열거한 기체에 제한되지는 않는다.Meanwhile, in the first and second embodiments, the inert gas supplied from the inert gas supply unit to form the
불활성 가스 분사장치에 의해 불활성 가스 분위기(30)가 형성되며, 불활성 가스 분위기(30)는 불활성 가스 분사홀에서 기재(1) 또는 용사 코팅층(2)까지 끊이지 않고 이어지는 것이 바람직하다.The
본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다. 또한, 상술한 본 발명의 구성요소는 본 발명의 설명의 편의를 위하여 설명하였을 뿐 여기에서 설명되지 아니한 구성요소가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 추가될 수 있다. In describing the present invention, descriptions of the prior art and those that are obvious to those skilled in the art may be omitted, and descriptions of these omitted components (methods) and functions will be sufficiently referenced within the scope not departing from the technical spirit of the present invention. I will be able to. In addition, the above-described elements of the present invention have been described for convenience of description of the present invention, and elements not described herein may be added within the scope not departing from the technical spirit of the present invention.
상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.The descriptions of the configurations and functions of the respective parts have been described separately from each other for convenience of description, and one configuration and function may be implemented by being integrated into other components or further subdivided as necessary.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.As described above, with reference to an embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto, and various modifications and applications are possible. That is, those skilled in the art will be able to easily understand that many modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In addition, when it is determined that a detailed description of a known function related to the present invention and a configuration thereof or a coupling relationship for each configuration of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, it should be noted that the detailed description has been omitted. something to do.
1 : 기재(substrate)
2 : 코팅층 또는 용사 코팅층
10 : 파우더
11 : 증착된 파우더 또는 파티클
20 : 플라즈마 플레임(flame) 또는 플라즈마 스프레이 스트림
30 : 불활성 가스 스트림(또는 불활성 가스 분위기)
110 : 인터널 플라즈마 스프레이 건
110a : 하우징
111 : 애노드 및 노즐
112 : 캐소드
113 : 절연체
114 : 인터널 파우더 분사부
120 : 익스터널 플라즈마 스프레이 건
120a : 하우징
121 : 애노드 및 노즐
122 : 캐소드
123 : 절연체
124 : 익스터널 파우더 분사부
200 : 프런트 커버부
201 : 불활성 가스 공급포트부
202 : 제1 플레임 방출 홀
300 : 불활성 가스 분사부(또는 가스 인젝터부)
301 : 몸체부
302a,….,302h : 불활성 가스 분사홀
303, 303a : 제1 파우더 분사부(또는 파우더 입력 포트부)
303b : 제2 파우더 분사부
304 : 제2 플레임 방출 홀1: substrate
2: coating layer or thermal spray coating layer
10: powder
11: deposited powder or particle
20: plasma flame or plasma spray stream
30: inert gas stream (or inert gas atmosphere)
110: Internal Plasma Spray Gun
110a: housing
111: anode and nozzle
112: cathode
113: insulator
114: internal powder spraying part
120: external plasma spray gun
120a: housing
121: anode and nozzle
122: cathode
123: insulator
124: external powder spraying unit
200: front cover part
201: Inert gas supply port part
202: first flame discharge hole
300: inert gas injection unit (or gas injector unit)
301: body part
302a,... .,302h: Inert gas injection hole
303, 303a: first powder injection unit (or powder input port unit)
303b: second powder spraying unit
304: second flame discharge hole
Claims (11)
상기 플라즈마 스프레이 건의 애노드 및 노즐을 냉각시키는 냉각수가 흐르며, 상기 냉각수가 실링되도록 상기 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 전방에 결합되는 프런트 커버부, 및
상기 프런트 커버부의 전방으로 결합되며, 불활성 가스를 분사하는 불활성 가스 분사부를 포함하며,
상기 불활성 가스 분사부의 지름이 상기 프런트 커버부의 지름에 비해 작도록 형성되면서 상기 플라즈마 스프레이 건의 전단부에 상기 프런트 커버부 및 불활성 가스 분사부가 별도의 모듈로 접속 결합되고,
상기 프런트 커버부는 상기 불활성 가스 분사부로 공급되는 불활성 가스를 외부로부터 공급받는 불활성 가스 공급포트부를 포함하고, 상기 불활성 가스 분사부는 상기 불활성 가스 공급포트부와 서로 연통되는 불활성 가스 분사홀을 포함함으로써 상기 프런트 커버부로 공급된 불활성 가스가 내측 가스 유로를 따라 상기 불활성 가스 분사부로 공급되며,
상기 불활성 가스가 공급되는 상기 프런트 커버부의 중앙 영역에 형성된 제1 프레임 방출 홀의 지름이 상기 불활성 가스 분사부의 중앙 영역에 형성된 제2 프레임 방출 홀의 지름보다 더 작으며,
상기 불활성 가스 분사부는 상기 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 외부에서 상기 플라즈마 스프레이 스트림을 향하여 용사 파우더를 공급하는 제1 파우더 분사부와 상기 제1 파우더 분사부와 대향되는 영역에 배치되는 제2 파우더 분사부를 더 포함하며, 대향되는 영역에 복수의 파우더 분사부를 배치함으로써 플라즈마의 에너지 또는 열량이 인터널 플라즈마 스프레이 건에 비해 상대적으로 낮은 지점에서 용사 파우더가 피딩되더라도 상기 불활성 가스 분사부의 내측으로 용사 파우더의 증착이 방지되는 것을 특징으로 하는 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치.
In an external plasma spray gun spraying device that forms a plasma by a high-frequency electric arc and generates a high heat by recombination of the ionized plasma to melt the thermal sprayed powder, thereby forming a thermal spray coating layer on a substrate through a plasma spray stream in an atmospheric atmosphere. ,
A front cover part coupled to the front of the external plasma spray gun so that cooling water for cooling the anode and the nozzle of the plasma spray gun flows, and the cooling water is sealed, and
It is coupled to the front of the front cover and includes an inert gas injection unit for injecting an inert gas,
While the diameter of the inert gas injection part is formed to be smaller than the diameter of the front cover part, the front cover part and the inert gas injection part are connected and coupled to the front end of the plasma spray gun as separate modules,
The front cover part includes an inert gas supply port part receiving an inert gas supplied to the inert gas injection part from the outside, and the inert gas injection part includes an inert gas injection hole communicating with the inert gas supply port part. The inert gas supplied to the cover part is supplied to the inert gas injection part along the inner gas flow path,
The diameter of the first frame discharge hole formed in the central region of the front cover part to which the inert gas is supplied is smaller than the diameter of the second frame discharge hole formed in the central region of the inert gas injection part,
The inert gas injection unit further includes a first powder injection unit for supplying thermal spray powder from the outside of the external plasma spray gun toward the plasma spray stream, and a second powder injection unit disposed in a region opposite to the first powder injection unit And, by arranging a plurality of powder spraying parts in opposite areas, even if the sprayed powder is fed at a point where the energy or heat of the plasma is relatively low compared to the internal plasma spray gun, the deposition of the sprayed powder inside the inert gas spraying part is prevented. Inert gas injection device of an external plasma spray gun, characterized in that.
상기 불활성 가스 분사부는,
상기 플라즈마 스프레이 스트림을 감싸도록 형성되는 불활성 가스 스트림을 상기 불활성 가스의 분사에 의해 형성시키는 것을 특징으로 하는 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치.
The method of claim 1,
The inert gas injection unit,
An inert gas injector of an external plasma spray gun, characterized in that an inert gas stream formed to surround the plasma spray stream is formed by spraying the inert gas.
상기 불활성 가스 스트림은,
상기 용사 코팅층이 형성되는 기재와 상기 익스터널 플라즈마 스프레이 건 사이의 대기 공간에 상기 플라즈마 스프레이 스트림을 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치.
The method of claim 4,
The inert gas stream,
An inert gas injector of an external plasma spray gun, characterized in that formed to surround the plasma spray stream in an atmospheric space between the substrate on which the thermal spray coating layer is formed and the external plasma spray gun.
상기 불활성 가스 분사부는,
상기 기재 방향으로 상기 불활성 가스를 분사하도록 둘레방향으로 상기 불활성 가스 분사홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치.
The method of claim 1,
The inert gas injection unit,
An inert gas injection device for an external plasma spray gun, characterized in that the inert gas injection hole is formed in a circumferential direction to inject the inert gas in the direction of the substrate.
상기 불활성 가스 분사홀은,
상기 불활성 가스 공급포트부와 서로 연통되며, 상기 불활성 가스 공급포트부로부터 불활성 가스가 공급되어 상기 기재 방향으로 상기 불활성 가스가 분사되는 것을 특징으로 하는 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치.
The method of claim 7,
The inert gas injection hole,
An inert gas injection device for an external plasma spray gun, characterized in that the inert gas is in communication with the inert gas supply port part and inert gas is supplied from the inert gas supply port part and the inert gas is injected in the direction of the base material.
상기 불활성 가스 분사부는,
상기 불활성 가스 공급포트부와 상기 불활성 가스 분사홀이 서로 연통되도록 내측에 복수의 불활성 가스 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치.
The method of claim 8,
The inert gas injection unit,
An inert gas injection device of an external plasma spray gun, wherein a plurality of inert gas flow paths are formed inside the inert gas supply port portion and the inert gas injection hole to communicate with each other.
상기 불활성 가스 분사부는,
대기 분위기하에서 상기 플라즈마 스프레이 스트림이 산소와 반응하지 않도록 불활성 가스 스트림을 형성시키는 것을 특징으로 하는 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치.
The method of claim 1,
The inert gas injection unit,
An inert gas injector of an external plasma spray gun, characterized in that an inert gas stream is formed so that the plasma spray stream does not react with oxygen under an atmospheric atmosphere.
상기 프런트 커버부는,
상기 플라즈마 스프레이 스트림이 상기 기재 방향으로 토출되도록 하는 상기 제1 프레임 방출 홀이 중앙 영역에 형성되고,
상기 불활성 가스 분사부는,
상기 플라즈마 스프레이 스트림이 상기 기재 방향으로 갈수록 폭이 넓어지면서 토출되도록 하는 상기 제1 프레임 방출 홀보다 지름이 더 큰 상기 제2 프레임 방출 홀이 중앙 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 익스터널 플라즈마 스프레이 건의 불활성 가스 분사장치.The method of claim 1,
The front cover part,
The first frame discharge hole through which the plasma spray stream is discharged in the direction of the substrate is formed in a central region,
The inert gas injection unit,
Inert of an external plasma spray gun, characterized in that the second frame discharge hole having a larger diameter than the first frame discharge hole for discharging the plasma spray stream with a wider width toward the substrate is formed in a central region Gas injector.
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