用于熱噴涂槍裝置的噴嘴插入物的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明的實施例大體涉及熱噴涂槍。具體地，本說明書公開的主題涉及可用于熱噴涂槍裝置的噴嘴插入物。
【背景技術】
[0002]本申請涉及2009年9月9日提交的美國專利申請序列號12/551，661、現在是美國專利號8，237，079的公開內容。
[0003]熱噴涂為涂布方法，其中粉末或其他原料材料被供給至由等離子管或由燃料氣體燃燒產生的加熱氣體流中。熱氣體流夾帶原料，從而將熱量和動量轉移到原料。加熱原料變成進一步沖擊至表面上的放電，其粘附并且凝固于所述表面，構成由薄層或薄片構成的熱嗔涂涂層。
[0004]—種常用的熱噴涂方法為等離子體噴涂。等離子體噴涂一般由等離子體焰炬或“噴涂槍”執行，所述等離子體焰炬或“噴涂槍”使用等離子體射流以便在將原料朝向所需表面推進之前加熱或融化所述原料。當前的熱噴涂槍在一種功率模式(例如，75kW)下有效(例如，超過60%的效率)操作，并且針對樣品在一個位置遞送一種涂層。當噴涂不同涂層和/或不同樣品時，可能需要對噴涂槍進行大量修改以便調整放電。
[0005]噴涂不同樣品，或相同樣品的不同部分，可需要使用具有不同功率水平的不同熱噴涂槍以便產生變化的等離子體羽流和涂層。為了噴涂一種不同類型的涂層，所述熱噴涂槍可從機械臂移除并進行拆卸以便安裝替換噴嘴，此后可重組所述熱噴涂槍。組裝和重組過程一般需要將冷卻水存儲器打開、排干以及隨后再被裝滿。每個熱噴涂槍噴嘴可被構造成發出不同的等離子體放電。等離子體噴涂槍系統的物理性能(如相隔距離)可響應于安裝至機械臂的改進槍而改變，所述機械臂被構造成與不同熱噴涂槍一起使用。在這個情況中，所述機械臂可能需要調整(例如，通過再編程)。這個再編程步驟可能對操作者是不便的，并且導致噴涂過程的延遲。
【發明內容】
[0006]本發明的至少一個實施例在下文參考其結合熱噴涂槍結合的應用進行描述。然而，對于所屬領域的技術人員應當是顯而易見的以及通過本說明書的教導所引導，本發明的實施例可應用于除熱噴涂槍技術外的其他情況。
[0007]本發明的第一方面提供一種噴嘴插入物，所述噴嘴插入物包括:具有外表面的主體，所述主體的所述外表面被構造成被構造成周向地接觸熱噴涂槍的熱噴涂槍噴嘴的內面并向其轉移熱量；其中所述主體被構造成從熱噴涂槍噴嘴移除而不用拆卸所述熱噴涂槍，并且包括被構造成傳送來自噴嘴插入物的等離子體放電的軸向通道。
[0008]本發明的第二方面提供一種熱噴涂槍，所述熱噴涂槍包括:具有熱噴涂槍噴嘴的熱噴涂槍主體；以及周向地接觸熱噴涂槍噴嘴的內面的可移除噴嘴插入物，所述可移除噴嘴插入物具有軸向通道；其中所述可移除噴嘴插入物的軸向通道被構造成通過軸向通道來傳送來自熱噴涂槍主體內的等離子放電。
[0009]本發明的第三方面提供一種熱噴涂槍系統，所述熱噴涂槍系統包括:容納電極的電極主體；具有前部分和后部分的熱噴涂槍主體，所述熱噴涂槍主體在前部分容納熱噴涂槍噴嘴，并且在后部分連接至所述電極主體；以及與所述熱噴涂槍噴嘴的內部面周向接觸并且被構造成將熱量轉移到所述熱噴涂槍噴嘴的內部面的可移除噴嘴插入物，所述可移除噴嘴插入物包括被構造成傳送來自所述熱噴涂槍主體內的等離子體放電的軸向通道；其中所述電極主體被構造成在所述電極與所述熱噴涂槍主體之間產生電弧，并且所述電弧將原料轉變成等離子體放電。
【附圖說明】
[0010]結合附圖，將從以下對本發明各種方面的詳細描述中更容易地理解所公開裝置的這些和其他特征，附圖描繪了本發明的各種實施例，其中:
[0011]圖1示出根據本發明的實施例的熱噴涂槍系統的側視圖。
[0012]圖2示出根據本發明的實施例的熱噴涂槍噴嘴的側視圖。
[0013]圖3示出根據本發明的實施例的噴嘴插入物的截面圖。
[0014]圖4示出根據本發明的實施例的具有可移除噴嘴插入物的熱噴涂槍的側視圖。
[0015]圖5示出根據本發明的實施例的具有可移除噴嘴插入物的熱噴涂槍的另一側視圖。
[0016]圖6提供說明本發明的實施例的性能的測試數據表。
[0017]圖7提供說明本發明的實施例的性能的另一測試數據表。
[0018]圖8提供測試數據的測試圖，用圖形表示說明本發明的實施例的性能。
[0019]圖9提供測試數據的另一測試圖，用圖形表示說明本發明的實施例的性能。
[0020]應指出，附圖未必按比例繪制。附圖僅用于示出本發明的典型方面，因此不視作對本發明范圍的限制。在附圖中，相似編號表示附圖間的相似元件。
【具體實施方式】
[0021]在以下說明書中，參照形成本說明書的一部分的附圖，并且在附圖中以圖解方式示出可實施本發明教導的具體示例性實施例。對這些實施例進行足夠詳細的描述，以使得所屬領域的技術人員能夠實施本發明教導，并且應理解，可以利用其他實施例，并且在不背離本發明教導的范圍的情況下可做出改變。因此以下描述僅為示例性的。
[0022]當一個元件或層被稱為“在上”、“接合至”、“連接至”或“聯接至”另一個元件或層時，它可直接在上、接合、連接或聯接至另一個元件或層，或可能存在中間元件或層。相反，當一個元件被稱為“直接在上”、“直接接合至”、“直接連接至”或“直接聯接至”另一元件或層，可能不存在中間元件或層。用于描述元件之間的關系的其他詞應以類似方式來解釋(例如，“在之間”與“直接在之間”、“相鄰”與“直接相鄰”等)。如本說明書中所使用，術語“和/或”包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。
[0023]如以上所述，本發明的方面提供可在熱噴涂槍裝置或系統中使用的噴嘴插入物。在操作期間，熱噴涂槍一般安裝在機械臂或機械裝置上。樣品(渦輪葉片)一般安裝在支架上在離熱噴涂槍的前端(出口環帶)的一定距離處。這個距離稱為“相隔距離”。所述相隔距離可由待噴涂的樣品類型以及待應用的材料或涂層類型來部分規定。在操作期間，等離子體噴涂離開槍的出口環帶并且朝向樣品推進。等離子體噴涂離開槍的出口的方式可稱為“等離子體放電”。等離子體放電可具有速率、溫度的特定值并且可具有具體的羽流形狀。本發明的方面提供可調整熱噴涂槍，所述可調整熱噴涂槍可有效地適應不同的噴涂需要(例如，涂層)，而不需要拆卸熱噴涂槍，因而開啟冷卻劑系統。具體地，本發明的方面提供用于熱噴涂槍裝置的噴嘴插入物。
[0024]轉而參照圖1，示出熱噴涂槍系統5，包括可調整熱噴涂槍裝置10、樣品110、樣品支架112(以虛線示出)、機械臂114(以虛線示出)和一個或多個噴射器端口 116(以虛線示出)。為清楚的目的，在此描述不帶噴嘴插入物的熱噴涂槍。熱噴涂槍裝置10可包括熱噴涂槍主體20，所述熱噴涂槍主體20可固持熱噴涂槍噴嘴12 (以虛線示出)。熱噴涂槍主體20和熱噴涂槍噴嘴12可共享出口環帶14并且可通過下述而彼此電連接:均包含導電性材料或另外被構造成允許電在熱噴涂槍主體20與熱噴涂槍噴嘴12之間輸送。熱噴涂槍主體20可進一步包括用于附接至機械臂114的一個或多個安裝件22以及用于從外部源(未顯示)接收和/或排出冷卻劑的端口 24。此外，端口 24可為連接至外部電源(未示出)的電連接件。熱噴涂槍主體20可在一個部分處可移除地附接至電極主體40。然而，熱噴涂槍主體20與容納在電極主體40內的電極電絕緣。電極主體40可包括用于從外部源(未示出)接收輸入氣體的等離子體氣體端口 42以及用于從外部源(未示出)接收和/或排出冷卻劑的端口 44。類似于端口 24，端口 44此外可為連接至外部電源(未示出)的電連接件。本說明書中省略對外部電力和氣體供應的描述，并且功能基本上類似于所屬領域已知的那些。熱噴涂槍裝置10可具有長度LI，所述長度LI可包括從大約電極的后端(離樣品110最遠的端)至出口環帶14的距離。出口環帶14與樣品110之間的距離示出為相隔距離SD。如在本說明書中進一步描