[发明专利]精密的气流路径装置及用于热喷涂涂覆应用的方法

说明书

本公开提供了一种用于控制来自孔内的等离子转移电弧(PTWA)喷枪的材料沉积的设备。该设备包括导管和多个空心管。导管包括由横向元件隔开的多个流体通道。多个空心管设置于导管的多个流体通道的附近，并且多个空心管设置于导管的多个流体通道的下游。流体的流动同时被引导通过所有流体通道和多个空心管并经过孔内的PTWA喷枪。

技术领域

本公开总体涉及用于涂覆表面的热喷涂涂覆设备，更具体地，涉及用于在内燃发动机的汽缸孔表面涂覆涂层的热喷涂涂覆设备。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且不构成现有技术。

将金属粉末、液滴和其它粉碎的颗粒/材料热喷涂到发动机缸体的汽缸孔表面上是本领域已知的。汽缸孔表面上的耐磨涂层使得用铝代替沉重的铸铁来形成发动机缸体成为可能。在热喷涂过程中，由于常规汽缸孔有限的直径，喷枪喷嘴相对靠近孔表面，并以非常高的速度将金属粉末、液滴或粉碎的颗粒喷射到汽缸孔表面上。相对宽和不可控制的喷雾模式可能导致汽缸孔表面上不均匀的涂层。更具体地，如果颗粒偏离其预期的沉积表面，则其可能夹带于汽缸孔涂层上并导致氧化铁形成，这可能对发动机性能不利。

另一方面，在热喷涂过程中，可以在涂层中形成有益的氧化铁材料。在热喷涂过程之后，汽缸孔通常经历其它工艺，例如钻孔、清洗和珩磨。这些工艺可能会将氧化铁材料从热喷涂涂层中除去，在涂层中留下空隙。汽缸孔表面存在空隙的汽缸体具有油耗和排放问题，因此可能会报废，从而导致运行效率低下，维修/保修问题以及增加的成本。

发明内容

在一种形式中，提供了一种用于控制来自孔内的等离子转移电弧(plasmatransferred wire arc，PTWA)喷枪(torch)的材料沉积的设备。该设备包括导管(duct)和多个空心管(cannon)。导管包括由横向元件隔开的多个流体通道。多个空心管设置于导管的多个流体通道的附近，并且多个空心管设置于导管的多个流体通道的下游。流体的流动同时被引导通过所有流体通道和多个空心管并经过孔内的PTWA喷枪。

根据本发明的一个实施例，多个空心管中的每一个沿每个空心管的大部分长度限定恒定的横截面积。

根据本发明的一个实施例，多个空心管中的每一个在出口部限定的横截面积小于在孔的入口的横截面积。

根据本发明的一个实施例，导管的多个流体通道在下游位置限定的横截面积小于在上游位置限定的横截面积。

根据本发明的一个实施例，多个空心管限定单件式结构(one-piececonstruction)。

根据本发明的一个实施例，多个空心管中的每一个限定长度和横截面积，长度和横截面积配置成在多个空心管中的每一个的出口部提供层流。

根据本发明的一个实施例，设备进一步包含第二导管和多个第二空心管，其中，设备在第一导管和多个空心管与第二导管和多个第二空心管之间移动。

根据本发明的一个实施例，导管内的多个流体通道和多个空心管为二(2)到六(6)个。

根据本发明的一个实施例，导管的总横截面积大于空心管的总横截面积。

在另一种形式中，提供一种控制来自至少一个孔内的至少一个等离子转移电弧(PTWA)喷枪的材料沉积的方法，其包括：引导流体通过导管；并且引导流体通过设置于导管附近并设置于导管下游的N个空心管。当PTWA喷枪从N-1个空心管向下游喷射时，流体被引导通过导管和N个空心管并经过PTWA喷枪。

根据本发明，提供一种控制来自至少一个孔内的至少一个旋转等离子转移电弧(PTWA)喷枪的材料沉积的方法，该方法包括：

引导流体通过导管；并且

引导流体通过设置于导管附近并设置于导管下游的N个空心管，