[发明专利]具有容差补偿弹簧的热喷涂燃烧枪

说明书

技术领域

本发明涉及改进的热喷涂燃烧枪。

背景技术

热喷涂技术是涂层工艺，其中熔融（或被加热）材料被喷涂到表面上。使用热喷涂燃烧枪，“进料”（涂层前体）被化学过程（例如燃烧火焰）加热。与其他涂层工艺（例如电镀、物理和化学气相沉积）相比，热喷涂能够在大面积上以高沉积速率提供厚涂层（取决于工艺和进料，例如是20微米至几毫米）。可用于热喷涂的涂层材料包括金属、合金、陶瓷、塑料和复合物。涂层材料可以以粉末或线材形式被供给、被加热到熔融或半熔融状态并且以微米级颗粒的形式朝向基体被加速。通过大量被喷涂颗粒的聚积而制成最终涂层。

热喷涂系统大体包括下述部件：（1）喷镀枪（或喷枪）：实现要被沉积的颗粒的熔融和加速的核心装置；（2）进料器：用于向喷镀枪供应粉末、线材或液体；（3）介质源：用于生成火焰或等离子流的气体或液体、携带粉末等的气体；（4）机器人：用于操纵喷镀枪或要被涂覆的基体；（5）电源：通常独立于喷镀枪；以及（6）一个（更多个）控制台：针对上述所有部件是一体的或单独的。

常规热喷涂燃烧枪可以包括长的水冷桶，其具有用于气体和粉末的入口阀。氧和燃料（最常见的是乙炔）随着粉末充料被供给到桶内。火花被用于点燃气体混合物，并且最终的爆燃加热粉末并使得粉末沿桶加速到超音速。在每次爆燃后氮脉冲可以用于净化桶。这个过程在一秒内被重复多次。冲击在基体上的热粉末颗粒的高动能导致构建非常致密且牢固的涂层。

使用高速氧-燃料喷涂，气态或液体燃料和氧的混合物被供给到燃烧室内，在此它们被点燃并且持续燃烧。处于接近1 MPa压力的最终热气体射出通过会聚-发散喷嘴并且行进通过笔直区段。燃料能够是气体（氢、甲烷、丙烷、丙烯、天然气等）或液体（煤油等）。桶出口处的喷射速度（> 1000 m/s）超过音速。粉末供料被喷射到气流中，其将粉末加速到高达800 m/s。热气体和粉末的流被引导朝向要被涂覆的表面。粉末在所述流中部分熔化，并且沉积在基体上。最终涂层具有低的孔隙度和高的结合强度。

燃烧喷涂枪使用氧和燃料气体（例如煤油）。燃料气体是潜在易爆的。氧虽然不易爆但是将支持燃烧，并且如果存在过量的氧水平，则很多材料将会自燃。因此，必须小心以避免泄漏，并且当不使用时隔离氧源和燃料气体源。

因此，存在对于改进的热喷涂燃烧枪的需要。

发明内容

在喷枪中，燃烧器组件、燃烧室和中间枪体是金属部件（例如铜），其在操作期间经受高的热压力和热膨胀。不过例如在这些部件之间的橡胶O形环密封会不能承受喷枪中持久的高温。因此，根据本发明的各方面，为了防止热气体（例如从燃烧室）逸出到喷枪的其他区域，在燃烧器组件、燃烧室和中间枪体之间维持金属间密封。

（例如经由螺纹连接）牢固地附接喷枪内的相邻元件具有的缺点在于，牢固地附接的连接在热膨胀时会经受过量的力和/或失效。也就是说，例如在燃烧器组件和燃烧室之间的螺纹连接（例如螺栓）将不允许这些部件之间的任何膨胀，因此可能导致热膨胀时螺纹连接和/或这些部件的损坏和/或失效。

在实施例中，本发明提供热喷涂燃烧枪，其中喷枪的相邻元件（例如燃烧器组件、燃烧室和中间枪体）具有被设计成适应一些热膨胀和收缩的制造容差。不过，这些制造容差会在喷枪的相邻元件之间留下间隙，使得燃烧气体会逸出到热喷枪的其他部分内。这样，根据本发明的附加方面，部件上的制造容差被选择成使得在弹簧部位提供间隙，并且弹簧被提供在枪内的弹簧部位处（例如在弹簧座内）以便在燃烧器组件上施加力。根据本发明的各方面，这种弹簧力维持燃烧器组件和燃烧室之间以及燃烧室和中间枪体之间的相应金属间密封。换言之，弹簧补偿燃烧器组件、燃烧室和中间枪体的容差以便维持相应的金属间密封。

根据本发明的附加方面，在实施例中，弹簧包括压缩弹簧。根据本发明的附加方面，在实施例中，弹簧包括对顶波形弹簧。

通过实施本发明的各方面，在燃烧器组件、燃烧室和中间枪体之间维持金属间密封以便防止热气体（例如从燃烧室）逸出到喷枪的其他区域。此外，通过实施本发明的各方面，压缩弹簧允许燃烧室内存在热膨胀（例如在燃烧器组件和燃烧室组件以及/或者在燃烧室组件和中间枪体之间存在一些相对运动），且同时仍维持这些相应元件之间的良好密封（例如金属间密封）。

在实施例中，热喷涂燃烧枪包括燃烧器组件、燃烧室组件、中间枪体和弹簧，其中弹簧被构造且设置成施加弹簧力，该弹簧力维持燃烧器组件和燃烧室组件之间的第一金属间密封并且维持燃烧室组件和中间枪体之间的第二金属间密封。