專利名稱：用于懸浮液等離子噴涂涂層的基于壓力的液體給送系統(tǒng)的制作方法
用于懸浮液等離子噴涂涂層的基于壓力的液體給送系統(tǒng)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)為基于2010年12月15日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)第61/423，428號(hào)的國際申請(qǐng)，該申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過引用以其整體明確地并入本文中。關(guān)于聯(lián)邦政府資助研究或開發(fā)的聲明
導(dǎo)致本發(fā)明的工作部分地由先進(jìn)技術(shù)計(jì)劃第70NANB7H7009號(hào)下的來自于國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的基金支持。參考光盤附錄 不適用。
背景技術(shù)：
熱噴涂工藝已經(jīng)廣泛地用于沉積用于工業(yè)應(yīng)用的涂層，包括航空航天、機(jī)動(dòng)車輛、石油和石化、生物醫(yī)學(xué)等。見Mateyja D.的 plasma spraying of metallic and ceramiccoatings.(1989，New York: John Wiley & Sons)，該文獻(xiàn)的公開內(nèi)容通過引用以其整體明確地并入本文中。熱噴涂陶瓷涂層通常由粉末原料制成。然而，獨(dú)立的超細(xì)顆粒(通常<5μπι)不可使用常規(guī)粉末給送方法來進(jìn)行熱噴涂。對(duì)于超細(xì)顆粒在等離子射流內(nèi)穿透需要較高的運(yùn)載氣體流速。此類冷氣體流速將劇烈地干擾等離子射流。見ThermalSpray Technology 雜志 2008 年 17 (I)的第 31-59 頁的 Fauchais，P.等人的 Parameterscontrolling liquid plasma spraying: Solutions, sols, or suspensions，該文獻(xiàn)的公開內(nèi)容通過引用以其整體明確地并入到本文中。另一方面，這些超細(xì)顆粒在從粉末給送器輸送至熱噴涂炬期間將會(huì)堵塞軟管和·配件。見Thermal Spray Technology雜志
2007年 16(1)的第 40-63 頁的 Lima，R.S.和 B.R.Marple 的 Thermal spray coatingsengineered from nanostructured ceramic agglomerated powders for structural,thermal barrier and biomedical applications: A review，以及Materials Science雜志 2004 年 39 (13)第 4171-4178 頁的 Chen，Z 等人的 Air-plasma spraying colloidalsolutions of nanosized ceramic powders，這些文獻(xiàn)中的各個(gè)文獻(xiàn)的公開內(nèi)容都通過引用以其整體明確地并入到本文中。最近，已經(jīng)開發(fā)出懸浮液等離子噴涂(SPS)工藝來用于納米結(jié)構(gòu)涂層的沉積。見Materials Science 雜志 2004 年 39 (13)第 4171-4178 頁的 Chen, Z 等人的 Air-plasmaspraying colloidal solutions of nanosized ceramic powders、 Physics D-AppliedPhysics 雜志 2007 年 40(8)第 2394-2406 頁的 Fauchais，P 等人的 Suspension andsolution plasma spraying of finely structured layers: potential application toSOFCsλ Surface & Coatings Technology 2006 年 201 (1-2)第 255-264 頁的 Burlacov，I 等人的 Induction plasma-sprayed photocatalytically active titania coatingsand their characterization by micro-Raman spectroscopy、 Surface & CoatingsTechnology 2006 年 201(1-1)第 45-56 頁的 Tomaszekj R 等人的 Microstructuralcharacterization of plasma sprayed Ti02 functional coating with gradient ofcrystal grain size、Thermal Spray Technology 雜志 2006 年 15(4)第 587-592 頁的 Toma, F.L 等人的 Nanostructured photocatalytic titania coatings formed bysuspension plasma spraying、Thermal Spray Technology 雜志 2006 年 15 (4)第 676-681 頁的 Berghaus，J.0., B.Marple 和 C.Moreau 的 Suspension plasma spraying ofnanostructured WC_12Co coatings、 Ieee Transactions on Plasma Science 2005 年33 (2)第 920-930 頁的 Fauchais，P 等人的 Understanding of suspension DC plasmaspraying of finely structured coatings for S0FC、 Surface & Coatings Technology
2008年 202 (18)第 4349-4354 頁的 Wittmann-Teneze，K等人的Nanostructured zirconiacoatings processed by PR0S0L deposition、Thermal Spray Technology 雜志 2009年 18 (3)第 421-426 頁的 Chen，D.Y.，Ε.H.Jordan 和 M.Gell 的 Microstructure ofSuspension Plasma Spray and Air Plasma Spray A1203_Zr02 Composite Coatings，以及 Applied Surface Science 2009 年 255 (11)第 5935-5938 頁的 Chen，D.Υ.，Ε.Η.Jordan^BM.Gell 的 Suspension plasma sprayed composite coating using amorphouspowder feedstock，這些文獻(xiàn)中的各個(gè)文獻(xiàn)通過引用以其整體明確地并入本文中。在SPS中，超細(xì)顆?；蚣{米尺寸顆粒分散在液體介質(zhì)如水或乙醇中，以形成懸浮液，且然后懸浮液被噴射到等離子炬中。懸浮液微滴將經(jīng)歷液體蒸發(fā)、等離子射流中的顆粒熔化過程，且在沖擊基底時(shí)形成涂層。Thermal Spray Technology 雜志 2009 18 (3)第 421-426 頁的 Chen，D.Y., E.H.Jordan^BM.Gell 的 Microstructure of Suspension Plasma Spray andAir Plasma Spray A1203 - Zr02 Composite Coatings，以及 Applied Surface Science
2009年 255 (11)第 5935_5938 頁的 Μ.Gell 的 Suspension plasma sprayed compositecoating using amorphous powder feedstock將分子地混合的無定形粉末用作原料，且使用了使用懸浮液等離子噴涂工藝來一致地分布陶瓷涂層的準(zhǔn)備階段。Surface & CoatingsTechnology 2009 年 203(15)第 2098-2101 頁的 Waldbilligj D.和 0.Kesler 的 Theeffect of solids and dispersant loadings on the suspension viscosities anddeposition rates of suspension plasma sprayed YSZ coatings研究了固體和分散劑的加載對(duì)懸浮液等離子 噴涂YSZ涂層的沉積速率的影響，該文獻(xiàn)的公開內(nèi)容通過引用以其整體明確地并入本文中。在報(bào)道的懸浮液等離子噴涂工藝中，具有蠕動(dòng)泵的自制的輸送系統(tǒng)用于將懸浮液輸送至等離子射流。盡管較好地觀察和研究了液體射流噴射到等離子中(見Thermal Spray 2009:Proceedings of the ITSCj 2009，ASM International 第 136-149 頁的 P.Fauchais 和
G.Montavon 的 Latest Developments in Suspension and Liquid Precursor ThermalSpraying、Proceedings of the ITSCj 2008 第 506-511 頁的 R.Etchart-salas，V.Rat,J.F.Coudert 和 P.Fauchaus 的 Parameters controlling properties of coatingsprayed by suspension plasma sprays、Proceeding of the ITSC 2008 第 512-516 頁的 C.Marchandj C.Chazelasj G Mariaux 和 A.Vardelle 的 Liquid precursor plasmaspraying: observation of liquid feedstock break-up，以及 Thermal Spray 2009:Proceedings of the ITSCj 2009，ASM International 第 162- 167 頁的 R.Vassenj
H.Kassnerj G.Mauer 和 D.Stover 的 Suspension plasma spraying: ProcessDevelopment and Applications，這些文獻(xiàn)中的各個(gè)文獻(xiàn)的公開內(nèi)容通過引用以其整體明確地并入本文中)，但懸浮液堵塞管線和噴射器孔口的傾向同樣在研究和從業(yè)人員中得到了不好的聲譽(yù)，且使SPS工藝非常不穩(wěn)定和不實(shí)用。與高成本的亞微米尺寸和納米尺寸的原料組合，由管線沖洗或不停的運(yùn)轉(zhuǎn)造成的任何顯著的材料損失進(jìn)一步降低了實(shí)用性SPS工藝的實(shí)施的ROI和前景。為了進(jìn)行穩(wěn)定且穩(wěn)健的涂層沉積，對(duì)于開發(fā)市售液體輸送系統(tǒng)來用于懸浮液/溶液熱噴涂存在較大需求。

發(fā)明內(nèi)容
著眼于上述背景研究，開發(fā)出了基于SULZER METCO 5MPE粉末給送器平臺(tái)的液體原料給送器的原型。Ti02、A1203、ZrO2涂層通過使用SULZER METCO 9MB等離子槍的該液體輸送系統(tǒng)沉積。研究了所噴涂的涂層的相成分和微觀結(jié)構(gòu)。2011年5月的Thermal SprayTechnology 雜志第 20 期第 4 號(hào)的第 967-973 頁中刊載的 Elliot M.Cotier, DianyingChen, Ronald J.Molz 的題目為〃Pressure-Based Liquid Feed System for SuspensionPlasma Spray Coatings〃的文章中可找到其詳細(xì)的論述。該文獻(xiàn)的公開內(nèi)容通過引用以其整體明確地并入到本文中。研究發(fā)現(xiàn)接近等離子體羽狀物的噴射器使得需要一直保持熱管理。噴射器上游的任何堵塞都會(huì)減小經(jīng)由噴射器孔口的懸浮液流，且降低內(nèi)表面上的原料的冷卻效果。產(chǎn)生的溫度上升會(huì)使液相沸騰，且留下結(jié)塊的固體的外殼，該外殼可進(jìn)一步被燒結(jié)成實(shí)際上不可除去的堵塞物。著眼于此，當(dāng)未給送原料時(shí)，尤其是在等離子槍啟動(dòng)和停機(jī)期間，將進(jìn)行試圖以通過切換至氣體吹掃來保持噴射器冷卻和清潔。令人驚訝的是，盡管氣體吹掃在氣體吹掃期間的確保持了噴射器清潔，但(切換回懸浮液給送之后不久)幾秒內(nèi)噴射器孔口又不斷堵塞。受損的噴射器的勘察指出了氣體吹掃導(dǎo)致暴露于氣流的內(nèi)側(cè)表面上產(chǎn)生固體的干結(jié)塊外殼。隨后的原料材料流將外殼片從壁上升起，且將它們向下朝噴射器孔口運(yùn)載。這些片的尺寸和形狀很快地促進(jìn)了噴射器的堵塞。為了克服吹掃后堵塞的問題，最近開發(fā)的吹掃系統(tǒng)包括霧吹掃器，由此吹掃氣體進(jìn)入原料噴射器中之前將少量液體噴射到吹掃氣體中將發(fā)生。這種微小的 液體量由氣動(dòng)柱塞泵引入霧生成裝置中，在該處液體的小微滴形成且與吹掃氣體混合。產(chǎn)生的混合物將吹掃氣體的高速與霧的高冷卻能力和與液體的潤濕性質(zhì)和清洗性質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)相組合。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性方面，這里提供了一種用于將液體噴射到熱噴涂槍或熱學(xué)(例如，等離子或HV0F)噴涂槍的區(qū)域中的設(shè)備。該設(shè)備包括噴射器清潔裝置，其具有可連接到至少一個(gè)原料供應(yīng)管線上的入口、可連接到至少一個(gè)氣體供應(yīng)管線上的入口，以及可連接到至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線上的入口。噴射器孔口與噴射器清潔裝置流體連通，且適于以下的至少一者:將液體射流噴射到熱噴涂槍的區(qū)域(例如，該區(qū)域中產(chǎn)生的熱流或等離子)中和接收進(jìn)入所述入口的原料、氣體和液體。在實(shí)施例中，至少一個(gè)原料供應(yīng)管線、至少一個(gè)氣體供應(yīng)管線和至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線位于噴射器孔口的上游。在實(shí)施例中，該設(shè)備還包括適于將噴射器清潔裝置聯(lián)接到等離子噴涂槍的一部分上的安裝布置。在實(shí)施例中，噴射器清潔裝置包括吹掃塊區(qū)段和霧室區(qū)段。在實(shí)施例中，噴射器清潔裝置包括霧室區(qū)段，和可連接到至少一個(gè)氣體供應(yīng)管線上的入口，且可連接到至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線上的入口為布置在霧室區(qū)段上和聯(lián)接到霧室區(qū)段上的至少一者。在實(shí)施例中，噴射器清潔裝置包括吹掃塊區(qū)段，且可連接到至少一個(gè)原料供應(yīng)管線上的入口為布置在吹掃塊區(qū)段上和聯(lián)接到吹掃塊區(qū)段上的至少一者。在實(shí)施例中，該設(shè)備還包括適于將噴射器清潔裝置聯(lián)接到等離子噴涂槍的排出端上的安裝布置。在實(shí)施例中，安裝布置包括可固定到等離子噴涂槍上的槍架。在實(shí)施例中，安裝布置包括可除去地固定到等離子噴涂槍上的槍架。在實(shí)施例中，安裝布置包括可固定到等離子槍上的槍架、安裝臺(tái)和適于將安裝臺(tái)連接到噴射器清潔裝置上的支承板中的至少一者。根據(jù)本發(fā)明的非限制性方面，這里提供了一種用于等離子噴涂槍的噴射器清潔設(shè)備。該設(shè)備包括至少一個(gè)原料供應(yīng)管線、至少一個(gè)氣體供應(yīng)管線和至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線。至少一個(gè)原料供應(yīng)管線、至少一個(gè)氣體供應(yīng)管線和至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線位于噴射器孔口的上游，噴射器孔口位于等離子槍的區(qū)域中。在實(shí)施例中，原料供應(yīng)管線、氣體供應(yīng)管線和液體介質(zhì)供應(yīng)管線中的至少一者可除去地連接到噴射器組件上。在實(shí)施例中，至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線連接到容納液體介質(zhì)的液體介質(zhì)供應(yīng)源上。在實(shí)施例中，液體介質(zhì)為清 洗劑。在實(shí)施例中，液體介質(zhì)為構(gòu)造且布置成清潔用于噴射原料的噴射器的液體。在實(shí)施例中，原料供應(yīng)管線連接到容納原料的料斗上。在實(shí)施例中，原料為懸浮液、前驅(qū)體和溶液中的至少一者。在實(shí)施例中，該設(shè)備還包括制霧機(jī)，其在液體介質(zhì)進(jìn)入用于噴射原料的噴射器中之前使液體介質(zhì)霧化。在實(shí)施例中，該設(shè)備還包括具有如下兩個(gè)可切換模式的吹掃布置；其中液體給送給送至噴射器孔口的第一模式和其中液體介質(zhì)給送至噴射器孔口的第二模式。在實(shí)施例中，該設(shè)備還包括適于將液體介質(zhì)與噴射器孔口上游的吹掃氣體組合的噴射器清潔裝置。在實(shí)施例中，該設(shè)備還包括控制器，控制器適于控制原料、氣體、液體介質(zhì)和吹掃流體中的至少一者的流動(dòng)。在實(shí)施例中，這里提供了一種用于將液體射流噴射到等離子噴涂槍的等離子中的系統(tǒng)，其包括等離子噴涂槍和上文所述的任何類型的噴射器清潔設(shè)備。在實(shí)施例中，這里提供了一種將液體射流噴射到等離子噴涂槍的等離子中的方法，其包括將上文所述的任何類型的噴射器清潔設(shè)備布置在等離子噴涂槍上，以及經(jīng)由噴射器孔口排出液體。在實(shí)施例中，這里提供了一種將液體射流噴射到等離子噴涂槍的等離子中的方法，其包括將上文所述的任何類型的噴射器清潔設(shè)備布置在等離子噴涂槍上，以及經(jīng)由噴射器孔口將液體射流噴射到等離子噴涂槍的區(qū)域中產(chǎn)生的等離子中。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)非限制性實(shí)施例，這里提供了一種使用上文所述的任何類型的設(shè)備或系統(tǒng)的方法。該方法包括以下的至少一者:在液體原料流動(dòng)停止之后激活液體清潔流體在氣體分散劑中的流動(dòng)、在切斷液體原料流動(dòng)之后自動(dòng)地產(chǎn)生霧化液體清潔流體的流動(dòng)，以及每當(dāng)液體原料流動(dòng)停止或切斷時(shí)激活液體清潔流體在氣體分散劑中的流動(dòng)。激活或產(chǎn)生大致防止了阻塞材料的累積或外殼形成在布置于噴射器孔口上游的至少一個(gè)流動(dòng)表面上。在實(shí)施例中，優(yōu)選盡可能少的液體用于吹掃或清潔系統(tǒng)。氣體選擇包括氬、氮、氦、甲烷和其它適合的氣體中的至少一者。液體介質(zhì)選擇包括水、酒精、乙二醇、甘油、有機(jī)液體(例如，煤油)和其它清潔溶劑。每次吹掃發(fā)射的液體介質(zhì)量的實(shí)例包括:大約0.0Olcc的最低量至無限(導(dǎo)致幾乎連續(xù)的流動(dòng)或連續(xù)的流動(dòng))，優(yōu)選為大約0.0lcc至大約Icc的液體。待使用的最低液體量優(yōu)選為至少達(dá)到使用的氣體的露點(diǎn)。霧優(yōu)選為在液體上，因?yàn)橐后w穿過孔口太慢，霧可在較大的壓力下?？墒褂渺F化或類似于霧化的其它方式。吹掃發(fā)射可在大約每分鐘大約I次至大約400次的范圍內(nèi)，優(yōu)選為每分鐘大約20次至大約100次發(fā)射。氣體霧化器可替代霧化使用，且為清潔噴射器的另一種方式。在優(yōu)選的實(shí)施例中，優(yōu)選使用較高發(fā)射頻率的較少液體?？赏ㄟ^查閱本公開內(nèi)容和附圖來確定本發(fā)明的其它示例性實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)。


在以下的詳細(xì)描述中通過本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的實(shí)例參照所述附圖進(jìn)一步描述了本發(fā)明，且在附圖中:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)原型加壓液體給送系統(tǒng)的示意 圖2示出了圖1中示意性示出的實(shí)驗(yàn)原型的圖片；` 圖3示出了描述室溫下的去離子水的液體給送輸送速率的圖表。上曲線表示0.012’’1.D.噴射器孔口，而下曲線表示0.008’’1.D.噴射器孔口；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的安裝到9MB等離子噴涂槍上的空閑的懸浮液噴嘴的圖片；
圖5示出了可結(jié)合圖1中的加壓液體給送系統(tǒng)使用且根據(jù)本發(fā)明的噴射器原料清潔設(shè)備的透視 圖6示出了圖5中的前視 圖7示出在圖5中的設(shè)備中使用的噴射器清潔裝置的透視 圖8示出了圖7中的噴射器清潔裝置的前視 圖9示出了圖8中的截面A-A的側(cè)部截面視 圖10示出了根據(jù)一個(gè)示例性操作模式的使用本發(fā)明的設(shè)備的非限制性方法；以及 圖11示出了根據(jù)另一個(gè)示例性操作模式的使用本發(fā)明的設(shè)備的非限制性方法。
具體實(shí)施例方式本文所示的具體細(xì)節(jié)借助了實(shí)例，且僅用于本發(fā)明的實(shí)施例的示范性論述的目的，且存在的原因在于提供被認(rèn)為是本發(fā)明的原理和構(gòu)想方面的最有用且容易理解的描述的內(nèi)容。在此方面，未進(jìn)行試圖以比本發(fā)明的基本理解所需的更詳細(xì)地示出本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，結(jié)合附圖進(jìn)行的描述使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚本發(fā)明的若干形式可如何體現(xiàn)在實(shí)施中。
成功地開發(fā)和測試了液體給送器構(gòu)想驗(yàn)證原型。證實(shí)了基于液體的原料給送器的連續(xù)且穩(wěn)定的操作是可能的。半自動(dòng)噴射器清潔的新穎途徑被開發(fā)出，且示出了在工業(yè)熱噴涂應(yīng)用所需的水平上的穩(wěn)健性。原型給送系統(tǒng)用于利用來自于氧化鋁、二氧化鈦和YSZ的液體原料懸浮液的超細(xì)薄片來產(chǎn)生涂層。產(chǎn)生的涂層的結(jié)構(gòu)和成分的分析示出了可能用于進(jìn)一步優(yōu)化來用于特定應(yīng)用的有益結(jié)果。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性實(shí)施例的開發(fā)的原型系統(tǒng)或布置的原理示意圖。在該系統(tǒng)中，原料容納在加壓原料儲(chǔ)槽中，儲(chǔ)槽遠(yuǎn)離裝載單元安裝，該裝載單元連接到粉末給送速率計(jì)(PFRM)微分分析儀上。其顯示了如由操作者選擇的那樣的按照g/min或lb/h的原料儲(chǔ)槽中的實(shí)際重量損失。儲(chǔ)槽的頂蓋具有嵌入的氣動(dòng)攪拌器馬達(dá)，其保持原料懸浮液緩和地?cái)噭?dòng)來防止沉淀，且保持各處固體濃度的均勻性。攪拌器通過從車間空氣供應(yīng)管線獲得的壓縮空氣操作。其通過攪拌器控制螺線管來開啟或關(guān)閉，且允許速度調(diào)整。為了便于該操作，系統(tǒng)使用了前面板壓力調(diào)節(jié)器。壓力計(jì)讀數(shù)用作攪拌器速度的間接指示。單個(gè)氣源(氬或氮)用于噴射器吹掃和原料給送兩個(gè)功能。當(dāng)給送控制螺線管開啟時(shí)，壓力調(diào)節(jié)器調(diào)整施加至儲(chǔ)槽的所期望的壓力水平。加壓原料裝填原料管線18，且經(jīng)由噴射器30離開而進(jìn)入等離子體羽狀物中。為了停止給送，給送控制螺線管關(guān)閉，且吹掃控制螺線管和排氣螺線管開啟， 以允許吹掃氣體管線16加壓且原料儲(chǔ)槽和原料管線18減壓。延時(shí)器(delay-on-break timer)保持吹掃和排氣螺線管開啟，以允許儲(chǔ)槽完全減壓。同時(shí)，再循環(huán)計(jì)時(shí)器開啟和關(guān)閉脈沖控制螺線管，脈沖控制螺線管將壓力脈沖供應(yīng)至液體噴射器泵。利用各個(gè)沖程輸送的液體量可通過調(diào)整螺絲從大約Occ調(diào)整至大約0.lcc，調(diào)整螺絲限制泵柱塞的行程。來自于泵儲(chǔ)槽的清洗液體裝填清洗液體管線20，且進(jìn)入霧生成器，在該處，其與吹掃氣體相混合，且清洗原料噴射器的內(nèi)部通路。原料管線18上的止回閥防止吹掃混合物進(jìn)入和稀釋原料。圖2上示出了產(chǎn)生和使用的完整系統(tǒng)。已經(jīng)利用2升容積的原料儲(chǔ)槽和
0.062’’ (1.6mm) 1.D.(內(nèi)徑)的25英尺(7.62m)長的原料管線執(zhí)行了所有測試。實(shí)際的輸送速率極大地取決于原料粘性和噴射器尺寸和內(nèi)部輪廓。圖3示出了穿過具有
0.008’ ’ (0.2mm)和0.012’ ’ (0.3mm)的孔徑的噴射器的去離子水速率之間的基準(zhǔn)比較。圖4中示出了安裝成遠(yuǎn)離9MB等離子槍噴嘴的來自噴射器30的懸浮液射流。系統(tǒng)的性能測試
圖1和圖2中的液體給送系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)原型已經(jīng)示出了所有測試的懸浮液的相當(dāng)穩(wěn)健的性能。新穎的吹掃系統(tǒng)保持噴射器清潔，且甚至允許原料管線保持完全裝填，且等待I至
1.5小時(shí)，在短暫工作暫停期間不用拆卸噴射器。對(duì)于整夜暫停，整個(gè)噴射器架將從槍取下，且置入填充有水的容器中。次日，其在安裝回等離子槍噴嘴上之后立刻準(zhǔn)備好工作。較長的儲(chǔ)存周期或原料之間的變化需要完全凈化原料儲(chǔ)槽、管線和噴射器架。噴射器原料清潔設(shè)備
圖5至圖9中示出了可結(jié)合圖1中的非限制性系統(tǒng)使用的非限制性噴射器原料清潔設(shè)備。設(shè)備I用于將液體噴射到等離子噴射槍100 (見圖1)的區(qū)域中。如圖5中所示，設(shè)備I具有三個(gè)主要構(gòu)件。第一構(gòu)件為噴射器清潔裝置10，該裝置10包括可連接到至少一個(gè)原料供應(yīng)管線18的連接器19上的入口(見圖9)、可連接到至少一個(gè)氣體供應(yīng)管線16的連接器17上的入口，以及可連接到至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線20的連接器21上的入口。還包括連接到該管線16和管線20上的霧室區(qū)段12，以及連接到該管線18上的吹掃塊區(qū)段11。內(nèi)部通路22 (見圖9)形成聯(lián)接到管線16和管線20且聯(lián)接到通向噴射器30的吹掃塊區(qū)段11的輸出通路上的內(nèi)部空間之間的流體連接通路。管線16和管線20將氣體和液體給送到霧化室23中。一旦來自于管線20的液體分散到來自于管線16的氣體中，則其可經(jīng)過止回閥24，然后行進(jìn)穿過通路22。止回閥24為單向閥，其防止回流，且具體而言是防止任何原料在原料被給送出噴射器30時(shí)進(jìn)入室23中。管線18將原料給送至包含另一個(gè)止回閥25的室中，然后，原料行進(jìn)穿過包含過濾器26的通路，例如，最終篩分過濾器，過濾器26可捕集能夠堵塞噴射器30的顆?；蛭廴疚?。止回閥25為單向閥，其防止回流且具體而言防止穿過通路22的任何流體在分散的清潔流體被給送出噴射器30時(shí)進(jìn)入原料管線18中。噴射器30形成設(shè)備I的第二主要構(gòu)件。彎頭管路連接器13具有將吹掃塊11的輸出端口連接到噴射器30的輸入端31上的連接器14和連接器15。以此方式，離開吹掃塊11的原料和/或流體可穿過噴射器本體32且離開噴射器孔口 33。設(shè)備I的第三構(gòu)件為安裝布置40。安裝布置40將噴射器清潔裝置10和噴射器30聯(lián)接到等離子噴涂槍100 (見圖1和圖2)的部分或排出端上。安裝布置40包括槍架41，其開口 48在等離子噴涂槍100的一部分上滑動(dòng)，且其可固定或可除去地夾持到等離子噴涂槍100上。緊固件47可用于調(diào)整槍架41的夾持力，且允許除去槍架41。槍架41聯(lián)接到安裝臺(tái)42上，噴射器本體32也以一種方式安裝到安裝臺(tái)42上，該方式保持了噴射器輸出端或孔口 33與臺(tái)41之間的所期望的距離或預(yù)定距離。支承板43將安裝臺(tái)42連接到噴射器清潔裝置10上，且更具體而言是連接到裝置10的吹掃塊11上。緊固件46將板43連接到安裝臺(tái)42上。為緊固件螺母45形式的調(diào)整裝置將板43可調(diào)整地連接到吹掃塊11上，同時(shí)槽口 44提供了滑動(dòng)可調(diào)性。現(xiàn)在將參照?qǐng)D1和圖5至圖9來論述設(shè)備I的操作模式，且其如在圖10和圖11中所示的非限制性模式中所列舉的那樣。在圖10中，在液體原料間斷切斷同時(shí)槍運(yùn)轉(zhuǎn)期間根據(jù)清潔和冷卻噴射器的方法來使用該設(shè)備，即，在不停止熱噴涂槍的情況下停止和重啟經(jīng)由導(dǎo)管18穿過噴射器30且到達(dá)的液體原料。此外或作為備選，在必須停止熱噴涂槍的情況下，且為了防止噴射器過熱，可使用圖11中所述的模式。然而，人們應(yīng)當(dāng)注意在噴射器很熱時(shí)接合液體原料流的問題，因?yàn)槠淇梢鹪系某恋砗投氯?。更具體而言，在圖10的模式中，在階段100處停止了在經(jīng)由管線18到達(dá)之后離開噴射器30且穿過清潔裝置10的液體原料。然后，在階段200中，氣體和清潔液體在經(jīng)由管線16和管線20到達(dá)之后穿過裝置10，且離開噴射器30。這可在通過計(jì)時(shí)器預(yù)定的時(shí)間量內(nèi)或通過來自于操作者的輸入的預(yù)定時(shí)間量內(nèi)出現(xiàn)。裝置10確保了氣體和液體在其中產(chǎn)生吹掃霧，吹掃霧進(jìn)入噴射器30且離開噴射器30，并保持其清潔和冷卻。之后，在階段300中停止吹掃霧，且在階段400中，裝置10恢復(fù)將液體原料給送入和給送出噴射器30。在圖11的模式中，在階段1000處同樣地停止了在經(jīng)由管線18到達(dá)之后離開噴射器30且穿過清潔裝置10的液體原料。然后， 在階段2000中，氣體和清潔液體在經(jīng)由管線16和管線20到達(dá)之后穿過裝置10，且離開噴射器30。然后在階段300中，可使熱噴涂槍10停機(jī)。在停機(jī)之后，吹掃霧在階段4000中停止。這可發(fā)生在通過計(jì)時(shí)器預(yù)定的時(shí)間量之后。然后，裝置10可在隨后的時(shí)間或隨后的日期恢復(fù)將液體原料給送入和給送出噴射器30。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，在120psi下使用0.012英寸的孔口，離開噴射器30的孔口的流體的流速為大約16 scfh(標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/小時(shí))。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，在120psi下使用0.008英寸的孔口，離開噴射器30的孔口的流體的流速為大約7.2 scfh。在又一個(gè)示例性實(shí)施例中，在120psi下使用0.004英寸的孔口，離開噴射器30的孔口的流體的流速為大約1.8 scfh。在實(shí)施例中，任何液體泵假如其在涂布環(huán)境中起作用則都可用于將清洗流體給送至霧噴嘴。應(yīng)注意的是，已經(jīng)僅為了闡釋的目的提供了以上實(shí)例，且以上實(shí)例決不應(yīng)被看作是限制本發(fā)明。盡管已經(jīng)參照 示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本文已經(jīng)使用的詞語是描述性和示范性的詞語，而非限制性詞語。可進(jìn)行如當(dāng)前聲明和修改那樣的所附權(quán)利要求的權(quán)限內(nèi)的改變，而不會(huì)以其方面脫離本發(fā)明的范圍和精神。盡管本文已經(jīng)參照特定的方式、材料和實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并非旨在限制本文所公開的具體細(xì)節(jié)；相反，本發(fā)明延伸至所有功能相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)、方法和用途，如在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的。
權(quán)利要求
1.一種用于將液體噴射到熱噴涂槍的區(qū)域中的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 噴射器清潔裝置，其包括: 可連接到至少一個(gè)原料供應(yīng)管線上的入口； 可連接到至少一個(gè)氣體供應(yīng)管線上的入口；以及 可連接到至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線上的入口； 噴射器孔口，其與所述噴射器清潔裝置流體連通且適于以下的至少一者: 將液體射流噴射到所述熱噴涂槍的區(qū)域中；以及 接收進(jìn)入所述入口中的原料、氣體和液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴射器清潔裝置包括適于將液體分散到所述噴射器孔口上游的氣流中的液體霧化室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)原料供應(yīng)管線、所述至少一個(gè)氣體供應(yīng)管線和所述至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線位于所述噴射器孔口的上游。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括適于將所述噴射器清潔裝置聯(lián)接到所述熱噴涂槍的一部分上的安裝布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴射器清潔裝置包括以下至少一者: 吹掃塊區(qū)段和霧室區(qū)段； 霧塊區(qū)段，其包括布置在止回閥上游的氣體/液體混合室； 吹掃塊區(qū)段，其包括止回閥和用于防止攜帶在液體或氣體中的污染物離開所述噴射器孔口的過濾器；以及 吹掃塊區(qū)段，其包括通路，所述通路與布置在所述液體介質(zhì)供應(yīng)管線和所述氣體供應(yīng)管線的入口下游的止回閥流體連通且與布置在所述原料供應(yīng)管線下游的另一個(gè)通路流體連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴射器清潔裝置包括霧室區(qū)段，以及可連接到至少一個(gè)氣體供應(yīng)管線上的所述入口和可連接到至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線上的所述入口為以下的至少一者: 布置在所述霧室區(qū)段上；以及 聯(lián)接到所述霧室區(qū)段上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴射器清潔裝置包括吹掃塊區(qū)段，以及可連接到至少一個(gè)原料供應(yīng)管線上的所述入口為以下的至少一者: 布置在所述吹掃塊區(qū)段上；以及 聯(lián)接到所述吹掃塊區(qū)段上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括適于將所述噴射器清潔裝置聯(lián)接到所述熱噴涂槍的排出端上的安裝布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述安裝布置包括可固定到所述熱噴涂槍上的槍架。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述安裝布置包括可除去地固定到所述熱噴涂槍上的槍架。
11.根據(jù)權(quán) 利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述安裝布置包括以下至少一者:可固定到所述熱噴涂槍上的槍架； 安裝臺(tái)；以及 適于將所述安裝臺(tái)連接到所述噴射器清潔裝置上的支承板。
12.一種用于熱噴涂槍的噴射器清潔設(shè)備，包括: 至少一個(gè)原料供應(yīng)管線； 至少一個(gè)氣體供應(yīng)管線；以及 至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線， 其中所述至少一個(gè)原料供應(yīng)管線、所述至少一個(gè)氣體供應(yīng)管線和所述至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線位于噴射器孔口的上游，所述噴射器孔口位于所述熱噴涂槍的區(qū)域中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述原料供應(yīng)管線、所述氣體供應(yīng)管線和所述液體介質(zhì)供應(yīng)管線中的至少一者可除去地連接到噴射器組件上。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線連接到容納液體介質(zhì)的液體介質(zhì)供應(yīng)源上。
15.根據(jù)權(quán)利 要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述液體介質(zhì)為清洗劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述液體介質(zhì)為構(gòu)造和布置成用以清潔用于噴射原料的噴射器的液體。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述原料供應(yīng)管線連接到容納原料的料斗上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述原料為懸浮液、前驅(qū)體和溶液中的至少一者。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括制霧機(jī)，所述制霧機(jī)在所述液體介質(zhì)進(jìn)入用于噴射原料的噴射器中之前使液體介質(zhì)霧化。
20.根據(jù)權(quán)利要求12至權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括具有如下兩個(gè)可切換模式的吹掃布置: 第一模式，其中液體給送給送至所述噴射器孔口 ；以及 第二模式，其中液體介質(zhì)給送至所述噴射器孔口。
21.根據(jù)權(quán)利要求12至權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括適于將液體介質(zhì)與所述噴射器孔口上游的吹掃氣體組合的噴射器清潔裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求12至權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括適于控制以下至少一者的流動(dòng)的控制器: 原料； 氣體； 液體介質(zhì)；以及 吹掃流體。
23.一種用于將液體射流噴射到熱噴涂槍的熱流或等離子中的系統(tǒng)，包括: 熱噴涂槍；以及 權(quán)利要求12所述的噴射器清潔設(shè)備。
24.一種用于將液體射流噴射到熱噴涂槍的熱流或等離子中的系統(tǒng)，包括: 熱噴涂槍；以及權(quán)利要求1所述的噴射器清潔設(shè)備。
25.一種用于將液體射流噴射到熱噴涂槍的熱流或等離子中的方法，包括: 將權(quán)利要求12所述的噴射器清潔設(shè)備布置在熱噴涂槍上；以及 以下至少一者: 經(jīng)由所述噴射器孔口排出液體； 在兩個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)經(jīng)由所述噴射器孔口排出原料和清潔液體中的各者；以及在原料給送循環(huán)期間經(jīng)由所述噴射器孔口排出原料，以及在清潔流體清潔循環(huán)期間經(jīng)由所述噴射器孔口排出清潔流體。
26.一種用于將液體射流噴射到熱噴涂槍的熱流或等離子中的方法，包括: 將權(quán)利要求1所述的噴射器清潔設(shè)備布置在熱噴涂槍上；以及 經(jīng)由所述噴射器孔口將液體射流噴射到所述熱噴涂槍的區(qū)域中產(chǎn)生的熱流或等離子中。
27.一種使用權(quán)利要求1至權(quán)利要求24中任一項(xiàng)所述的設(shè)備或系統(tǒng)的方法，包括以下至少一者: 在液體原料流動(dòng)停止時(shí)激活液體清潔流體在氣體分散劑中的流動(dòng)； 在切斷液體原料流動(dòng)之后自動(dòng)地產(chǎn)生霧化液體清潔流體的流動(dòng)；以及 每當(dāng)液體原料的流動(dòng)停止或切斷時(shí)激活液體清潔流體在氣體分散劑中的流動(dòng)， 由此所述激活或產(chǎn)生大致防止了阻塞材料的累積或外殼形成在布置于所述噴射器孔口上游的至少一個(gè)流動(dòng)表面上。
全文摘要
一種用于將液體噴射到熱噴涂槍(100)的區(qū)域中的設(shè)備(1)。設(shè)備(1)包括噴射器清潔裝置(10)，其具有可連接到至少一個(gè)原料供應(yīng)管線(18)上的入口(19)、可連接到至少一個(gè)氣體供應(yīng)管線(16)上的入口17)，以及可連接到至少一個(gè)液體介質(zhì)供應(yīng)管線(20)上的入口(21)。噴射器(30)的孔口聯(lián)接到噴射器清潔裝置(10)上，且適于以下至少一者將液體射流噴射到熱噴涂槍(100)的區(qū)域中產(chǎn)生的熱流中，以及接收進(jìn)入入口中的原料、氣體和液體。
文檔編號(hào)C23C16/00GK103249862SQ201180060260
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者E.M.科特勒, R.J.摩爾茨 申請(qǐng)人:蘇舍美特科(美國)公司