SE525927C2 - Thermal sprayer used in aero space constructions, has frame element projecting in flame injection direction from end piece, and partly surrounding flame zone extending from end piece - Google Patents
Thermal sprayer used in aero space constructions, has frame element projecting in flame injection direction from end piece, and partly surrounding flame zone extending from end pieceInfo
- Publication number
- SE525927C2 SE525927C2 SE0202765A SE0202765A SE525927C2 SE 525927 C2 SE525927 C2 SE 525927C2 SE 0202765 A SE0202765 A SE 0202765A SE 0202765 A SE0202765 A SE 0202765A SE 525927 C2 SE525927 C2 SE 525927C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- frame element
- end piece
- flame
- powder
- thermal spraying
- Prior art date
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000010276 construction Methods 0.000 title 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims description 18
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 240000006890 Erythroxylum coca Species 0.000 claims 1
- 235000008957 cocaer Nutrition 0.000 claims 1
- ZPUCINDJVBIVPJ-LJISPDSOSA-N cocaine Chemical compound O([C@H]1C[C@@H]2CC[C@@H](N2C)[C@H]1C(=O)OC)C(=O)C1=CC=CC=C1 ZPUCINDJVBIVPJ-LJISPDSOSA-N 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
- B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
- B05B7/201—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle
- B05B7/205—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle the material to be sprayed being originally a particulate material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/129—Flame spraying
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/42—Plasma torches using an arc with provisions for introducing materials into the plasma, e.g. powder, liquid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Finger-Pressure Massage (AREA)
- Catching Or Destruction (AREA)
Abstract
Description
20 25 30 |--_» ß- fi... _; k. ..-W f...- rande medel och en eller flera pulverinsprutningsportar via vilka ett pulver sprutas in till plasmastrålen. 20 25 30 | --_ »ß- fi ... _; k. ..- W f ...- means and one or more powder injection ports through which a powder is injected into the plasma jet.
En konventionell sådan plasmastràlepistol, t ex den van- ligen använda F4 Sulzer Metco gun, innefattar ett änd- stycke igenom vilket plasmastrålen riktas ut ur pistolen och mot det substrat som skall beläggas. En skuldra eller ett utsprång som är försett med ett munstycke för in- sprutning av pulver mot och in i plasmastrålen är fästad mot ändstycket.A conventional such plasma jet gun, such as the commonly used F4 Sulzer Metco gun, includes an end piece through which the plasma jet is directed out of the gun and toward the substrate to be coated. A shoulder or protrusion provided with a nozzle for injecting powder towards and into the plasma jet is attached to the end piece.
Under drift, när pulvret sprutas in i plasmastrålen, smälts och deponeras på ett substrat, skapas karakteris- tiska flödesmönster när pulvret når strålen. Under nor- mala driftsförhàllanden kan ett backflöde av pulver åter- vända till munstycket, vilket resulterar i att det senare täpps till. Större partiklar av aggregerat pulver som fastnar i munstycket eller ändstycket kommer förr eller senare att lossna och kastas ut i strålen, och därvid or- saka störningar hos sprutprocessen, generering av blåsor och knölar i beläggningen.During operation, when the powder is injected into the plasma jet, melted and deposited on a substrate, characteristic flow patterns are created when the powder reaches the jet. Under normal operating conditions, a backflow of powder may return to the nozzle, resulting in the latter becoming clogged. Larger particles of aggregate powder that get stuck in the nozzle or end piece will sooner or later come loose and be thrown into the jet, thereby causing disturbances in the spraying process, generation of blisters and lumps in the coating.
SYFTET MED UPPFINNINGEN Det är ett syfte med den föreliggande uppfinningen att" presentera en anordning för termisk sprutning som har ett förbättrat energiutbyte, dvs en förbättrad effektivitet, vid jämförelse med jämförbara anordningar enligt tidigare teknik. Med andra ord ska anordningen enligt uppfinningen 'garantera ett lika gott eller bättre resultat än tidigare tekniks anordningar med mindre_energikonsumtion. 10 15 20 25 30 Det är också ett syfte med uppfinningen att presentera en anordning för termisk sprutning vars tendens till oför-V delaktiga backflöden av pulver som resulterar i igensätt- ning av munstycken är reducerad eller till och med elimi- nerad.OBJECT OF THE INVENTION It is an object of the present invention to "present a thermal spraying device which has an improved energy yield, i.e. an improved efficiency, when compared with comparable devices of the prior art. In other words, the device of the invention" guarantees an equal It is also an object of the invention to present a device for thermal spraying whose tendency to unfavorable backflows of powder resulting in clogging of nozzles is reduced. or even eliminated.
Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att uppnå ett förbättrat sprutförhållande, dvs en reducerad spruttid för en given mängd av använt pulver, med en bibehållen tillfredsställande kvalitet hos den applicerade belägg- ningen.A further object of the invention is to achieve an improved spraying ratio, i.e. a reduced spraying time for a given amount of powder used, while maintaining a satisfactory quality of the applied coating.
KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Syftet med uppfinningen uppnås med hjälp av en inled- ningsvis definierade anordningen för termisk sprutning, vilken är kännetecknad av att pulverinsprutningsmedlet innefattar ett ramelement som skjuter ut i flamejekte- ringsriktningen från ändstycket, och att ramelementet åtminstone delvis omger en flamzon som sträcker sig från ändstycket. Åtminstone %, dvs 90°, av omkretsen runt flamzonen omges av rampartiet.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the invention is achieved by means of an initially defined device for thermal spraying, which is characterized in that the powder injector comprises a frame element projecting in the flame injection direction from the end piece, and that the frame element at least partially surrounds a flame zone. from the end piece. At least%, i.e. 90 °, of the circumference around the flame zone is surrounded by the frame portion.
Tack vare ramelementets omgivande, åtminstone delvis an- nulära form, erhålls ett förbättrat flödesmönster, vilket resulterar i en avsevärt reducerad backflödestendens.Thanks to the surrounding, at least partially annular, shape of the frame element, an improved flow pattern is obtained, which results in a considerably reduced backflow tendency.
Normalt motsvarar formen och/ eller måtten pà innerperi- ferin hos den del av ramelementet som skjuter ut i flam- riktningen formen och måtten hos det flamgenererande med- lets ändstycke. Munstycket eller munstyckena, eller pul- verporten/portarna är lokaliserade i den utskjutandel delen av ramelementet, för att därigenom rikta pulver- 10 15 20 25 30 strålarna från ramelementets innerperiferi i en radiell riktning mot den centrala flamman, vinkelrätt mot flam- mans längdriktning eller snett, delvis i flammans längd- riktning.Normally, the shape and / or dimensions of the inner periphery of the part of the frame element projecting in the flame direction correspond to the shape and dimensions of the end piece of the flame-generating means. The nozzle or nozzles, or powder port (s) are located in the projecting portion of the frame member, thereby directing the powder jets from the inner periphery of the frame member in a radial direction to the central flame, perpendicular to the longitudinal direction of the flame or obliquely, partly in the longitudinal direction of the flame.
Enligt ett föredraget utföringsexempel täcker ramelemen- tet åtminstone l80°, företrädesvis åtminstone 270°, eller allra helst 360° av omkretsen runt en flamzon som sträcker sig från ändstycket.According to a preferred embodiment, the frame element covers at least 180 °, preferably at least 270 °, or most preferably 360 ° of the circumference around a flame zone extending from the end piece.
Företrädesvis definierar ramelementet ett ringformat ele- ment och är det utformat som en kontinuerlig ring med en kontinuerlig innerperiferi som sträcker sig över och täcker 360°.Preferably, the frame member defines an annular member and is formed as a continuous ring having a continuous inner periphery extending over and covering 360 °.
Det bör emellertid inses att, som ett alter- nativ, nämnda element kan vara sammansatt av tvâ eller flera diskreta ringdelar, som var och en definierar en sektor hos ramelementet. De diskreta ringdelarna behöver inte bilda ett ramelement som har en kontinuerlig inner- periferi, utan kan lika väl definiera en diskontinuerlig, bruten ring, som därvid sträcker sig över och täcker åt- minstone l80°, företrädesvis åtminstone 270° i sin peri- feririktning. Ett eller flera munstycken eller en eller flera pulverportar kan vara anordnade mellan individuella sådana ringdelar eller ringsegment.It should be understood, however, that, as an alternative, said element may be composed of two or more discrete ring parts, each of which defines a sector of the frame element. The discrete ring portions need not form a frame member having a continuous inner periphery, but may just as well define a discontinuous, broken ring, which thereby extends over and covers at least 180 °, preferably at least 270 ° in its circumferential direction. One or more nozzles or one or more powder ports may be arranged between individual such ring parts or ring segments.
Företrädesvis har ramelementet en innerperiferi vars tvärsnitt motsvarar geometrin hos ändstyckets innerperi- feritvärsnitt. Tvärsnittet bör uppvisa rotationssymmetri.Preferably, the frame element has an inner periphery whose cross-section corresponds to the geometry of the inner periphery cross-section of the end piece. The cross section should have rotational symmetry.
Enligt ett föredraget utföringsexempel på uppfinningen innefattar åtminstone en del av ramelementet som skjuter ut förbi ändstycket i flamejekteringsriktningen åtmin- 10 15 20 25 30 stone ett radiellt, öppet genomgående hål. Sådana hål ger luftkylning av flamman för en stabilisering av flödet i pulverinsprutningsområdet. Frånsett de öppningar som de- finieras av hålen på ramelementets innerperiferi och eventuella pulverinsprutningsmunstycken är innerperiferi- ytan hos ramelementets utskjutande del väsentligen plan och uppvisar inte utsprång eller liknande som negativt skulle kunna störa flödesmönstret hos flamman och det in- sprutade pulvret.According to a preferred embodiment of the invention, at least a part of the frame element projecting beyond the end piece in the flame projection direction comprises at least one radial, open through hole. Such holes provide air cooling of the flame to stabilize the flow in the powder injection area. Apart from the openings defined by the holes on the inner periphery of the frame element and any powder injection nozzles, the inner peripheral surface of the projecting part of the frame element is substantially flat and does not have protrusions or the like which could adversely interfere with the flow pattern of the flame and the injected powder.
Företrädesvis innefattar ramelementet ett flertal radi- ella, öppna genomgående hål, normalt åtminstone 6 stycken, företrädesvis fler än 10 stycken radiella, öppna genomgående hål. Hålen bör vara jämnt fördelade kring ramelementets periferi. Därvid kan enhetliga flödesför- hållanden uppnås runt hela den centrala flamman eller stràlen.Preferably, the frame member comprises a plurality of radial, open through holes, normally at least 6, preferably more than 10 radial, open through holes. The holes should be evenly distributed around the periphery of the frame element. In this case, uniform flow conditions can be achieved around the entire central flame or jet.
Enligt ett utföringsexempel har ändstycket en innervidd eller en innerdiameter d och skjuter ramelementet ut en sträcka p. Förhållandet mellan d och p är: 0,5d < p < 2d.According to an exemplary embodiment, the end piece has an inner width or an inner diameter d and projects the frame element a distance p. The ratio between d and p is: 0.5d <p <2d.
Detta har visat sig vara ett föredraget förhållande, åt- minstone för ändstycken med en innerdiameter på 6 eller 8 mm, och det föredras sannolikt även för de flesta andra diametrar som används i praktiken.This has proven to be a preferred ratio, at least for end pieces with an inner diameter of 6 or 8 mm, and it is probably also preferred for most other diameters used in practice.
När ändstycket har en innervidd eller en innerdiameter d och ramelementets utskjutande del har en motsvarande in- nervidd eller diameter D, är D lika med eller större än d, och är företrädesvis D < l,2d. Detta förhållande har visat sig vara lämpligt för åtminstone ändstycket som har en innerdiameter d på 6 eller 8 mm. 10 15 20 25 30 Enligt ett ytterligare föredraget utföringsexempel på uppfinningen är två eller flera pulverinsprutningsportar för insprutning av ett pulver mot flamman fördelade runt ramelementets innerperiferi. Därigenom uppnås en förbätt- rad och ännu jämnare pulverfördelning i plasmastrålen.When the end piece has an inner width or an inner diameter d and the projecting part of the frame element has a corresponding inner width or diameter D, D is equal to or larger than d, and is preferably D <1,2d. This ratio has been found to be suitable for at least the end piece which has an inner diameter d of 6 or 8 mm. According to a further preferred embodiment of the invention, two or more powder injection ports for injecting a powder against the flame are distributed around the inner periphery of the frame element. This achieves an improved and even more even powder distribution in the plasma jet.
Eftersom det insprutade pulvret fördelas via ett flertal munstycken, kan en större mängd pulver per tidsenhet sprutas in i plasmat utan samma problem med instabilitet som skulle uppträda om enbart ett munstycke eller en port användes.Since the injected powder is distributed via a plurality of nozzles, a larger amount of powder per unit time can be injected into the plasma without the same instability problems that would occur if only one nozzle or port were used.
Företrädesvis är pulverinsprutningsportarna jämnt förde- lade kring ramelementets periferi. Därigenom gynnas en jämn fördelning av pulvret i plasmat. Företrädesvis inne- fattar anordningen eller är anordningen ansluten till nå- got medel för fördelning av pulvret jämnt bland pulver- injektorerna.Preferably, the powder injection ports are evenly distributed around the periphery of the frame member. This promotes an even distribution of the powder in the plasma. Preferably, the device comprises or is connected to some means for distributing the powder evenly among the powder injectors.
Enligt ett utföringsexempel innefattar varje pulverin- sprutningsport ett munstycke som är infört i ett radiellt hål eller öppning igenom ramelementet, och är åtminstone ett eller flera av de öppna genomgående hålen anpassade för inhysning av ett sådant munstycke. Följaktligen är ramelementet utrustat med ett flertal radiella genomgå- ende hål som sträcker sig från ramelementets utsida till dess insida och som tillåter något medium, såsom luft, att passera igenom dem- Åtminstone vissa av hålen är an- passade för att inhysa ett munstycke eller liknande. Till exempel kan vissa hål vara försedda med en gänga för in- grepp med ett munstycke, vilket resulterar i en mer an- vändningsflexibel anordning. 10 15 20 25 30 Ramelementet bör vara lösgörbart fästat mot ändstycket.According to one embodiment, each powder injection port comprises a nozzle which is inserted into a radial hole or opening through the frame element, and at least one or more of the open through holes are adapted to accommodate such a nozzle. Accordingly, the frame member is provided with a plurality of radial through holes extending from the outside of the frame member to its inside and allowing any medium, such as air, to pass through them. At least some of the holes are adapted to house a nozzle or the like. . For example, some holes may be provided with a thread for engagement with a nozzle, which results in a more flexible device of use. 10 15 20 25 30 The frame element should be releasably attached to the end piece.
Till exempel skulle en del av ramelementet kunna vara an- passat för att dras på på ändstyckets ytterperiferi, var- vid den delen av ramelementet är försedd med fastgör- ningsskruvar som penetrerar igenom dess vägg. Någon typ av klämma eller liknande skulle också kunna användas i syfte att fixera ramelementet i förhållande till änd- stycket.For example, a part of the frame element could be adapted to be pulled on on the outer periphery of the end piece, whereby that part of the frame element is provided with fastening screws which penetrate through its wall. Some type of clamp or the like could also be used for the purpose of fixing the frame element in relation to the end piece.
Enligt uppfinningen är den flamma som genereras av flam- genereringsmedlet en plasmastråle, vilken bildas genom att en gas tillåts flöda i en annulär gång mellan en katod och en anod. Typiskt når temperaturen hos en sådan stråle 15 OO0°C, och det pulver som introduceras i plas- mat kan uppnå en hastighet av upp till 500 m/s under det att det smälter och accelereras av plasmastrålen före det att det träffar substratet.According to the invention, the flame generated by the flame generating means is a plasma jet, which is formed by allowing a gas to flow in an annular passage between a cathode and an anode. Typically, the temperature of such a jet reaches 100 ° C, and the powder introduced into the plasma can reach a speed of up to 500 m / s as it melts and is accelerated by the plasma jet before it hits the substrate.
Ytterligare särdrag och fördelar med den föreliggande uppfinningen kommer att presenteras i den följande, detaljerade beskrivningen av ett föredraget utföringsex- empel på anordningen enligt uppfinningen.Further features and advantages of the present invention will be presented in the following, detailed description of a preferred embodiment of the device according to the invention.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Ett föredraget utföringsexempel på den föreliggande upp- finningen skall nu beskrivas med hänvisning till de bifo- gade ritningarna, på vilka: E Fig. 1 är en förstorad vy av ett ändstycke hos en anord- ning för termisk sprutning som är försedd med ett pulver- insprutningsmedel enligt tidigare teknik, 10 15 20 25 30 f" r. r' (I :W f? \. »_ *...J y ._ _ Fig 2 är en ändvy av den anordning som visas i fig l, Fig 3 visar ett första utföringsexempel pá anordningen enligt fig l, försedd med ett pulverinsprutningsmedel som innefattar två motsatta munstycken, anordnade på ett ram- element som bildas av två diskreta ringdelar, Fig 4 är en ändvy av den anordning som visas i fig 3, Fig 5 visar ett föredraget, andra utföringsexempel på anordningen för termisk sprutning enligt uppfinningen, Fig 6 är en ändvy av den i fig 5 visade anordningen, Fig 7 är ett tvärsnitt av det i fig 5 och 6 visade ram- elementet, och Fig 8 är ett tvärsnitt av en typisk plasmasprutanordning enligt uppfinningen.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS A preferred embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is an enlarged view of an end piece of a thermal spraying device provided with a powder injector according to the prior art, 10 15 20 25 30 f "r. r '(I: W f? Fig. 1, Fig. 3 shows a first embodiment of the device according to Fig. 1, provided with a powder injector comprising two opposite nozzles, arranged on a frame element formed by two discrete ring parts, Fig. 4 is an end view of the device shown in fig. Fig. 5 shows a preferred, second embodiment of the device for thermal spraying according to the invention, Fig. 6 is an end view of the device shown in Fig. 5, Fig. 7 is a cross-section of the frame element shown in Figs. 5 and 6, and 8 is a cross-sectional view of a typical plasma spray device according to the invention.
DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Fig 1 och 2 visar ett ändstycke l hos en anordning för termisk sprutning, närmare bestämt en plasmasprutningsan- ordning, enligt tidigare teknik. Anordningen innefattar medel 2 för generering av en flamma, här en plasmastråle, Sådana medel innefattar en katod och en anod, såsom visas i fig 8, anordnade på ett i sig känt sätt och definie-“ rande en annulär gång mellan sig. Den innefattar även ett medel 3 för insprutning av ett pulver i plasmastrålen. 10 15 20 25 30 Ändstycket 1 innefattar ett rör med cirkulärt tvärsnitt och kan också inkludera anoden. Pulverinsprutningsmedlet 3 innefattar en skuldra eller en förhöjning 4 som är fäs- tad mot ändstycket 1. Skuldran eller förhöjningen 4 inne- fattar ett radiellt hål som genomskjuts av ett pulverin- sprutningsmunstycke 5 som definierar en port för pulverinsprutning mot flamman.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Figures 1 and 2 show an end piece 1 of a thermal spraying device, more particularly a plasma spraying device, according to the prior art. The device comprises means 2 for generating a flame, here a plasma beam. Such means comprise a cathode and an anode, as shown in Fig. 8, arranged in a manner known per se and defining an annular passage between them. It also comprises a means 3 for injecting a powder into the plasma jet. The end piece 1 comprises a tube of circular cross-section and may also include the anode. The powder injector 3 comprises a shoulder or a ridge 4 which is attached to the end piece 1. The shoulder or ridge 4 comprises a radial hole which is pushed through by a powder injector nozzle 5 which defines a port for powder injection against the flame.
Fig 2 visar hur endast en liten del av flamman faktiskt utnyttjas vid insprutning från det enda munstycket 5. På grund av den lilla vinkelsektor som täcks av skuldran eller förhöjningen 4 kommer ett backflöde av återvän- dande, delvis smält pulver att genereras, vilket resul- terar i en icke önskad ansamling på munstycket 5.Fig. 2 shows how only a small part of the flame is actually used in injection from the single nozzle 5. Due to the small angular sector covered by the shoulder or the ridge 4, a backflow of returning, partially molten powder will be generated, which results in in an unwanted accumulation on the nozzle 5.
Fig 3 och 4 visar ett första utföringsexempel på anord- ningen för termisk sprutning enligt uppfinningen. En flamma, eller en plasmastråle, genereras av samma medel som det som beskrivits i fig 1 och 2. Ett ramelement 6, bildat av två diskreta ringdelar 7, 8, täcker approxima- tivt l80° av en omkrets runt flamman. Med andra ord täcker den 50% av Omkretsen som en motsvarande kontinuer- lig ring skulle ha täckt. Här definierar varje ringdel 7, 8 en sektor som täcker åtminstone 90° av nämnda omkrets.Figures 3 and 4 show a first embodiment of the device for thermal spraying according to the invention. A flame, or a plasma jet, is generated by the same means as that described in Figs. 1 and 2. A frame element 6, formed by two discrete ring parts 7, 8, covers approximately 180 ° of a circumference around the flame. In other words, it covers 50% of the Circumference that a corresponding continuous ring would have covered. Here, each ring part 7, 8 defines a sector which covers at least 90 ° of said circumference.
Ramelementet 6 skjuter ut och förlänger ändstycket 1 i det senares längdriktning, vilken riktning är samma som- flammans riktning. Varje ringdel 7, 8 är försedd med ett eller flera radiella hål, av vilka åtminstone ett är penetrerat av ett pulverinsprutningsmunstycke 5. Varje munstycke 5 kan vara anordnat och riktat såsom beskrivits för de i fig 1 och 2 visade munstyckena enligt tidigare 10 15 20 25 30 10 teknik. Tack vare anordnandet av dubbla munstycken och närvaron av ramelementet 6, undertrycks tendensen till pulverbackflöde och uppnås en stabilare och bättre ut- nyttjad plasmastràle. Följaktligen uppnås ett högre ener- giutbyte i jämförelse med tidigare teknik.The frame element 6 projects and extends the end piece 1 in the longitudinal direction of the latter, which direction is the same as the flame direction. Each ring part 7, 8 is provided with one or more radial holes, at least one of which is penetrated by a powder injection nozzle 5. Each nozzle 5 can be arranged and directed as described for the nozzles shown in Figs. 1 and 2 according to the previous 10 30 10 technique. Thanks to the arrangement of double nozzles and the presence of the frame element 6, the tendency to powder backflow is suppressed and a more stable and better utilized plasma jet is achieved. Consequently, a higher energy yield is achieved in comparison with previous technology.
I fig 5-7 visas ett föredraget, andra utföringsexempel på en anordning enligt uppfinningen. Anordningen innefattar Vmedel för genererande av en flamma, företrädesvis såsom beskrivits tidigare med hänvisning till fig l-4. Den skiljer sig från det i fig 3 och 4 visade utföringsexemp- let såtillvida att den innefattar ett ramelement 6 som är bildat av en enda, kontinuerlig ring.Figures 5-7 show a preferred, second embodiment of a device according to the invention. The device comprises means for generating a flame, preferably as described previously with reference to Figs. 1-4. It differs from the exemplary embodiment shown in Figs. 3 and 4 in that it comprises a frame element 6 which is formed by a single, continuous ring.
Ringen 6 är lösgörbart fästad mot och skjuter ut en sträcka p förbi ändstyckets 1 ände i plasmastrålerikt- ningen. Ändstycket 1 har en innerdiameter d, varvid O,5d < p < 2d, och företrädesvis 2 p.The ring 6 is releasably attached to and projects a distance p past the end of the end piece 1 in the plasma beam direction. The end piece 1 has an inner diameter d, where 0.5d <p <2d, and preferably 2 p.
Ringen 6 har en cirkulär innerperiferi med en diameter D som är approximativt lika med ändstyckets 1 innerdiameterp d. Närmare bestämt, såsom i detta fall, motsvarar inner- diametern D ändstyckets 1 ytterdiameter d plus tjockleken hos ändstyckets 1 vägg.The ring 6 has a circular inner periphery with a diameter D which is approximately equal to the inner diameter d of the end piece 1. More specifically, as in this case, the inner diameter D corresponds to the outer diameter d of the end piece 1 plus the thickness of the wall of the end piece 1.
Ramelementet 6 innefattar dessutom ett flertal radiella, genomgående hål 9 som är jämnt fördelade runt den utskju- tande delens periferi. Åtminstone vissa av hålen 9 är försedda med en gänga för ingrepp med ett pulverinsprut- ningsmunstycke 5 som kan inhysas i densamma. Alternativt skulle en separat uppsättning av hål, som ligger i linje med eller som inte ligger i linje med hålen 9 kunna vara 10 15 20 25 30 11 anordnade för att fungera som munstyckeinhysningshål eller pulverportar.The frame element 6 further comprises a plurality of radial, through holes 9 which are evenly distributed around the periphery of the projecting part. At least some of the holes 9 are provided with a thread for engagement with a powder injection nozzle 5 which can be housed therein. Alternatively, a separate set of holes which are in line with or which are not in line with the holes 9 could be arranged to function as nozzle housing holes or powder ports.
Hålen 9 ligger väsentligen i linje med varandra runt ringens 6 innerperiferi. De av hålen som inte inhyser ett pulverinsprutningsmunstycke 5 bidrar till en radiell kom- munikation mellan ringens insida och utsida. Normalt innefattar utsidan en luftatmosfär, och fungerar hålen 9 som luftkylningshàl som ytterligare stabiliserar stràlen och även motverkar pulverbackflöde mot munstycket 5.The holes 9 are substantially aligned with each other around the inner periphery of the ring 6. Those of the holes that do not accommodate a powder injection nozzle 5 contribute to a radial communication between the inside and outside of the ring. Normally, the outside comprises an air atmosphere, and the holes 9 function as air cooling holes which further stabilize the jet and also counteract powder backflow towards the nozzle 5.
Företrädesvis är munstyckena (eller pulverportarna) jämnt fördelade (med samma vinkelavstånd från varandra) runt ramelementets 6 innerperiferi. Antalet munstycken 5 kan variera, men det har visat sig vid datorsimulationer att tre munstycke ofta föredras, vilket resulterar i ett för- delaktigt pulverutbyte (låg förlust av pulver) och sta- bila flödesförhàllanden.Preferably, the nozzles (or powder ports) are evenly distributed (at the same angular distance from each other) around the inner periphery of the frame member 6. The number of nozzles 5 can vary, but it has been shown in computer simulations that three nozzles are often preferred, which results in an advantageous powder yield (low loss of powder) and stable flow conditions.
För att enkelt kunna fästas vid och lösgöras från änd- stycket 1 är pulverinsprutningsmedlet 3, här ramelementet 6, anordnat att förskjutas på ändstyckets 1 ände och fix- eras i position med hjälp av fixeringsskruvar 16. Andra förbindelsemedel, såsom klämmor eller liknande, skulle kunna användas som ett alternativ.In order to be easily attached to and detached from the end piece 1, the powder injector 3, here the frame element 6, is arranged to be displaced on the end of the end piece 1 and fixed in position by means of fixing screws 16. Other connecting means, such as clamps or the like, could be used as an alternative.
En plasmasprutanordning enligt uppfinningen visas schema- tiskt i fig 8. Anordningen innefattar en anod 10 som om-A ger en central katod ll och bildar ett munstycke eller en annulär passage för gaser, varvid denna typ av anordning är väl känd genom teknikens ståndpunkt och inte fordrar någon ytterligare detaljerad förklaring. En ljusbàge el- 10 15 20 25 f... f.. ._ (-.{_,t¿¶ vw-...x/ , ...... 12 ler plasmastråle genereras genom styrning av spännings- differensen mellan anoden 10 och katoden 11 och genom att man låter gaser flöda igenom munstycket. Anordningen innefattar dessutom ett medel 3 enligt uppfinningen för introduktion av en ström av pulverpartiklar 13 in i plas- mastrålen 12. Strålen 12 riktas mot ett substrat 15 och kommer att transportera pulverpartiklarna 13 mot substra- tet 15 under det att den samtidigt åtminstone delvis smälter nämnda partiklar 13.A plasma spray device according to the invention is shown schematically in Fig. 8. The device comprises an anode 10 which surrounds a central cathode II and forms a nozzle or an annular passage for gases, this type of device being well known from the prior art and not requires some further detailed explanation. An arc el- 10 15 20 25 f ... f .. ._ (-. {_, T¿¶ vw -... x /, ...... 12 ler plasma beam is generated by controlling the voltage difference between the anode 10 and the cathode 11 and by allowing gases to flow through the nozzle.The device further comprises a means 3 according to the invention for introducing a stream of powder particles 13 into the plasma jet 12. The jet 12 is directed towards a substrate 15 and will transport the powder particles 13 against the substrate 15 while at the same time at least partially melting said particles 13.
En särskild fördel med uppfinningen är att ett ramelement 6, såsom beskrivits ovan, skulle kunna användas för att ersätta den enda skuldran och munstycksarrangemanget en- ligt tidigare teknik på vanligen använda plasmasprutpi- stoler som idag finns tillgängliga på marknaden, såsom F4-pistolen, utan nämnvärt arbete, vilket skulle resul- tera i förbättrat pulverutbyte, bättre plasmastråleeffek- tivitet och -stabilitet samt mindre risk för pulverport- sigensättning.A particular advantage of the invention is that a frame member 6, as described above, could be used to replace the single shoulder and nozzle arrangement according to the prior art on commonly used plasma spray guns currently available on the market, such as the F4 gun, without significant work, which would result in improved powder yield, better plasma beam efficiency and stability and less risk of powder port clogging.
Det skall inses att den ovan gjorda presentationen av uppfinningen har gjorts i exemplifierande syfte och att alternativa utföringsexempel kommer att vara uppenbarai för en fackman inom området. Emellertid är skyddsomfånget definierat i patentkraven, vilka stöds av beskrivningen och de bifogade ritningarna.It will be appreciated that the above presentation of the invention has been made by way of example and that alternative embodiments will be apparent to one skilled in the art. However, the scope of protection is defined in the claims, which are supported by the description and the accompanying drawings.
Claims (15)
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0202765A SE525927C2 (en) | 2002-09-18 | 2002-09-18 | Thermal sprayer used in aero space constructions, has frame element projecting in flame injection direction from end piece, and partly surrounding flame zone extending from end piece |
| JP2004538105A JP4481167B2 (en) | 2002-09-18 | 2003-09-17 | Thermal spray equipment |
| ES03797778T ES2260689T3 (en) | 2002-09-18 | 2003-09-17 | THERMAL SPRAYING DEVICE. |
| EP03797778A EP1552728B1 (en) | 2002-09-18 | 2003-09-17 | A thermal spraying device |
| AT03797778T ATE321437T1 (en) | 2002-09-18 | 2003-09-17 | THERMAL SPRAY DEVICE |
| RU2005111602/12A RU2314878C2 (en) | 2002-09-18 | 2003-09-17 | Thermal sprayer |
| AU2003263709A AU2003263709A1 (en) | 2002-09-18 | 2003-09-17 | A thermal spraying device |
| DE60304224T DE60304224T2 (en) | 2002-09-18 | 2003-09-17 | THERMAL SPRAYING DEVICE |
| PCT/SE2003/001457 WO2004028222A1 (en) | 2002-09-18 | 2003-09-17 | A thermal spraying device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US31955802P | 2002-09-18 | 2002-09-18 | |
| SE0202765A SE525927C2 (en) | 2002-09-18 | 2002-09-18 | Thermal sprayer used in aero space constructions, has frame element projecting in flame injection direction from end piece, and partly surrounding flame zone extending from end piece |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0202765D0 SE0202765D0 (en) | 2002-09-18 |
| SE0202765L SE0202765L (en) | 2004-03-19 |
| SE525927C2 true SE525927C2 (en) | 2005-05-31 |
Family
ID=32033033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0202765A SE525927C2 (en) | 2002-09-18 | 2002-09-18 | Thermal sprayer used in aero space constructions, has frame element projecting in flame injection direction from end piece, and partly surrounding flame zone extending from end piece |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1552728B1 (en) |
| JP (1) | JP4481167B2 (en) |
| AT (1) | ATE321437T1 (en) |
| AU (1) | AU2003263709A1 (en) |
| DE (1) | DE60304224T2 (en) |
| ES (1) | ES2260689T3 (en) |
| RU (1) | RU2314878C2 (en) |
| SE (1) | SE525927C2 (en) |
| WO (1) | WO2004028222A1 (en) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2571099C (en) * | 2005-12-21 | 2015-05-05 | Sulzer Metco (Us) Inc. | Hybrid plasma-cold spray method and apparatus |
| GB2445926A (en) * | 2007-01-24 | 2008-07-30 | Michael Bernard Coupland Quigley | Powder injection apparatus with shroud arrangement |
| US7836843B2 (en) * | 2007-10-24 | 2010-11-23 | Sulzer Metco (Us), Inc. | Apparatus and method of improving mixing of axial injection in thermal spray guns |
| FI121990B (en) * | 2007-12-20 | 2011-07-15 | Beneq Oy | Device for producing fogs and particles |
| WO2010008533A1 (en) * | 2008-07-14 | 2010-01-21 | Xiom Corporation | Powder coating spraying device |
| FR2936964B1 (en) * | 2008-10-10 | 2011-04-15 | Hamid Hammouche | THERMAL PROJECTION TYPE HVOF |
| US9683282B2 (en) * | 2009-06-22 | 2017-06-20 | Oerlikon Metco (Us) Inc. | Symmetrical multi-port powder injection ring |
| WO2011086669A1 (en) * | 2010-01-13 | 2011-07-21 | 株式会社中山製鋼所 | Device and method for forming amorphous coating film |
| US8692150B2 (en) * | 2011-07-13 | 2014-04-08 | United Technologies Corporation | Process for forming a ceramic abrasive air seal with increased strain tolerance |
| US10279365B2 (en) | 2012-04-27 | 2019-05-07 | Progressive Surface, Inc. | Thermal spray method integrating selected removal of particulates |
| JP2016065302A (en) * | 2014-09-17 | 2016-04-28 | 東京エレクトロン株式会社 | Component for plasma treatment apparatus and manufacturing method of the component |
| CN107107097B (en) * | 2014-12-04 | 2021-04-27 | 渐进表面公司 | Thermal spray process incorporating selective particle removal |
| CN108775969B (en) * | 2018-03-27 | 2023-08-22 | 中国计量大学 | Device and method for measuring supersonic flame spraying jet temperature |
| CN116275374B (en) * | 2023-04-06 | 2024-02-13 | 芜湖明特威工程机械有限公司 | Engineering machinery hard alloy coordinate welding machine and welding method thereof |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB967445A (en) * | 1960-03-25 | 1964-08-19 | British Oxygen Co Ltd | Electric arc torch |
| NL295849A (en) * | 1962-07-27 | 1900-01-01 | ||
| FR2600229B1 (en) * | 1986-06-17 | 1994-09-09 | Metallisation Ind Ste Nle | PLASMA RECHARGING TORCH |
| DE9215133U1 (en) * | 1992-11-06 | 1993-01-28 | Plasma-Technik Ag, Wohlen | Plasma sprayer |
| FR2725582B1 (en) * | 1994-10-06 | 1997-01-03 | Commissariat Energie Atomique | ARC PLASMA TORCH WITH GAS SHEATH STABILIZATION |
| US5858470A (en) * | 1994-12-09 | 1999-01-12 | Northwestern University | Small particle plasma spray apparatus, method and coated article |
| CH693083A5 (en) * | 1998-12-21 | 2003-02-14 | Sulzer Metco Ag | Nozzle and nozzle assembly for a burner head of a plasma spray device. |
-
2002
- 2002-09-18 SE SE0202765A patent/SE525927C2/en not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-09-17 AT AT03797778T patent/ATE321437T1/en not_active IP Right Cessation
- 2003-09-17 AU AU2003263709A patent/AU2003263709A1/en not_active Abandoned
- 2003-09-17 EP EP03797778A patent/EP1552728B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-09-17 WO PCT/SE2003/001457 patent/WO2004028222A1/en active IP Right Grant
- 2003-09-17 ES ES03797778T patent/ES2260689T3/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-09-17 RU RU2005111602/12A patent/RU2314878C2/en not_active IP Right Cessation
- 2003-09-17 DE DE60304224T patent/DE60304224T2/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-09-17 JP JP2004538105A patent/JP4481167B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE0202765D0 (en) | 2002-09-18 |
| ES2260689T3 (en) | 2006-11-01 |
| WO2004028222A1 (en) | 2004-04-01 |
| DE60304224D1 (en) | 2006-05-11 |
| RU2005111602A (en) | 2006-06-10 |
| AU2003263709A1 (en) | 2004-04-08 |
| SE0202765L (en) | 2004-03-19 |
| JP2005539144A (en) | 2005-12-22 |
| RU2314878C2 (en) | 2008-01-20 |
| DE60304224T2 (en) | 2007-03-08 |
| JP4481167B2 (en) | 2010-06-16 |
| EP1552728B1 (en) | 2006-03-22 |
| ATE321437T1 (en) | 2006-04-15 |
| EP1552728A1 (en) | 2005-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7557324B2 (en) | Backstream-preventing thermal spraying device | |
| SE525927C2 (en) | Thermal sprayer used in aero space constructions, has frame element projecting in flame injection direction from end piece, and partly surrounding flame zone extending from end piece | |
| JP4541460B2 (en) | Arc spraying device and gas cap for arc spraying device | |
| US5837959A (en) | Single cathode plasma gun with powder feed along central axis of exit barrel | |
| JP3927287B2 (en) | Oxygen fuel burner | |
| US3713588A (en) | Liquid fuel spray nozzles with air atomization | |
| US20100314467A1 (en) | Thermal spraying method and device | |
| CA2231109A1 (en) | Plasma arc torch | |
| CA2230520A1 (en) | Drag cup for plasma arc torch | |
| JPH04227879A (en) | Powder external feed type plasma spray device | |
| US6845929B2 (en) | High efficiency nozzle for thermal spray of high quality, low oxide content coatings | |
| KR20070067619A (en) | Hybrid plasma-cold spray method and apparatus | |
| EP1837081B1 (en) | Powder port blow-off for thermal spray processes | |
| JP5777863B2 (en) | Symmetric multi-port powder injection ring | |
| JPS62286566A (en) | Rotary atomizer | |
| TW201600175A (en) | Device for focusing a viscous medium discharged from a discharge opening of a discharge device of a jet device, jet system, and production plant | |
| JP2010096494A (en) | Method and apparatus of fuel nozzle diluent introduction | |
| US8777128B2 (en) | Device for spray applications including at least one cleaning port | |
| JP6879878B2 (en) | Thermal spray nozzle and plasma spraying device | |
| GB2144654A (en) | Thermal spraying gun nozzle | |
| JPH01218772A (en) | Plasma powder body cladding torch | |
| KR20230068077A (en) | Metal thermal spray equipment using metal wire and powder | |
| JP2009195883A (en) | Thermal spray gun device and metal powder discharging method in thermal spray gun device | |
| JP2023073561A (en) | Axial feed type plasma spraying device | |
| GB2445926A (en) | Powder injection apparatus with shroud arrangement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |