本發(fā)明涉及等離子噴涂技術領域，具體而言，涉及一種等離子體噴槍。

背景技術：

等離子噴涂是一種材料表面強化和表面改性的技術，可以使基體表面具有耐磨、耐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。等離子噴涂技術是采用由直流電驅(qū)動的等離子電弧作為熱源，將陶瓷、合金、金屬等材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并以高速噴向經(jīng)過預處理的工件表面而形成附著牢固的表面層的方法。但現(xiàn)有的等離子噴槍需要使用冷卻水對陰極和陽極進行冷卻，使得部分熱量存在浪費，此外，進入噴槍的用于噴涂的粉末材料的均勻性也存在一定的問題，從而導致噴涂后形成的噴涂層厚薄分布不均。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體噴槍，以使得其能夠?qū)Ξa(chǎn)生的熱量進行充分地利用，達到更好地噴涂效果。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種等離子體噴槍，包括陽極、槍筒、陰極組件、后座、進氣管、進粉管。槍筒連接于后座和陽極之間，陽極為中空環(huán)狀體結(jié)構，陽極設置有陽極冷卻腔，以及與陽極冷卻腔連通的第一冷卻水進管和第一冷卻水出管。陽極的內(nèi)壁圍成噴腔，第一冷卻水出管套設于進粉管外與陽極冷卻腔連通。陰極組件連接于后座，且陰極組件的前端伸入槍筒內(nèi)與陽極相對。進氣管連通于槍筒的內(nèi)腔，陰極組件設置有陰極冷卻腔，以及與陰極冷卻腔連通的第二冷卻水進管和第二冷卻水出管，第二冷卻水出管套設于進氣管外。

進一步地，本發(fā)明的較佳實施例中，上述進氣管連通于槍筒的內(nèi)腔靠近陰極組件的一側(cè)。

進一步地，本發(fā)明的較佳實施例中，上述進粉管包括進粉總管、多個進粉支管，每根進粉支管的一端均連通于進粉總管，另一端均連通于噴腔，且多根進粉支管沿陽極的周向均勻分布。

進一步地，本發(fā)明的較佳實施例中，上述進氣管與槍筒的內(nèi)腔的連通位置設置有用于分流的氣體分布器。

進一步地，本發(fā)明的較佳實施例中，上述陰極組件包括陰極頭、陰極桿，陰極頭為圓錐狀，陰極頭連接于陰極桿的一端且正對陽極的軸心，陰極桿遠離陰極頭的一端連接于后座，陰極冷卻腔設置于陰極桿靠近陰極頭的一端。

進一步地，本發(fā)明的較佳實施例中，上述后座包括后架、軸座，后架連接于槍筒且封閉槍筒遠離陽極的一端，后架和軸座均設置有通孔，陰極桿遠離陰極頭的一端依次穿過通孔與后架和軸座連接，且陰極桿與軸座螺紋連接，陰極桿遠離陰極頭的一端伸出軸座，后架設置的通孔的內(nèi)壁設置有密封橡膠。

進一步地，本發(fā)明的較佳實施例中，上述槍筒內(nèi)還設置有襯套，襯套的外壁與槍筒的內(nèi)壁連接。

進一步地，本發(fā)明的較佳實施例中，上述陽極設置有陽極電源接線端，陰極組件設置有電源連接件。

進一步地，本發(fā)明的較佳實施例中，上述陽極的兩個端面均設置有絕緣保護層。

進一步地，本發(fā)明的較佳實施例中，上述槍筒靠近陽極的一端的外壁設置有電磁線圈，電磁線圈包括壓縮線圈或旋轉(zhuǎn)線圈的一種或兩種，當同時設置壓縮線圈和旋轉(zhuǎn)線圈時，旋轉(zhuǎn)線圈相對壓縮線圈更靠近陽極。

本發(fā)明實現(xiàn)的有益效果：通過設置陽極為中空環(huán)狀體結(jié)構，陽極與槍筒同軸心設置，陰極組件連接于后座，且陰極組件的前端伸入槍筒內(nèi)與陽極相對，從而陰極組件的前端與陽極之間的空間形成放電空間，進而氣體在進入放電空間后被陰極和陽極之間形成的直流電壓分解成高溫等離子體，形成高溫等離子體射流從陽極射出，再通過進粉管將材料輸送到高溫等離子射流中，粉末顆粒在高溫等離子體的作用下被瞬間加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，噴射出凝固在零件表面。陽極設置有陽極冷卻腔，以及與陽極冷卻腔連通的第一冷卻水進管以及第一冷卻水出管，進粉管與噴腔連通，且第一冷卻水出管套設于進粉管外。進氣管連通于槍筒的內(nèi)腔，陰極組件設置有陰極冷卻腔以及與陰極冷卻腔連通的第二冷卻水進管和第二冷卻水出管，第二冷卻水出管套設于進氣管外。從而冷卻水對陰極組件以及陽極進行吸熱保護后，再分別對進入放電空間的氣體以及排入的粉末材料進行預熱，使得其氣體以及粉末顆粒能夠更好地在等離子體噴槍內(nèi)發(fā)生變化，同時也提高了對噴槍產(chǎn)生的熱量的利用效率，同時預熱后的氣體和粉末材料能夠更好地在槍體內(nèi)發(fā)生變化，使得噴涂的效果更好。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發(fā)明的第一實施例提供的等離子噴槍的結(jié)構示意圖；

圖2為本發(fā)明的第二實施例提供的等離子噴槍的結(jié)構示意圖；

圖3為本發(fā)明的第二實施例提供的等離子噴槍的陽極的軸向的剖視圖。

附圖標記匯總：等離子體噴槍100a；等離子體噴槍100b；噴腔101；陽極冷卻腔102；放電空間103；陰極冷卻腔104；第一換熱腔105；第二換熱腔106；陽極110；第一冷卻水進管111；第一冷卻水出管112；第一環(huán)形安裝槽113；陽極電源接線端114；槍筒120；襯套121；絕緣膠層122；陰極組件130；陰極頭131；陰極桿132；第二冷卻水進管133；第二冷卻水出管134；旋轉(zhuǎn)件135；電源連接件136；后座140；后架141；軸座142；活動內(nèi)腔143；密封橡膠144；第二環(huán)形安裝槽145；進氣管150；進粉管160；進粉支管161；電磁線圈170；旋轉(zhuǎn)線圈171；壓縮線圈172。

具體實施方式

下面通過具體的實施例子并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。

第一實施例

參見附圖1，本發(fā)明的第一實施例提供的一種等離子體噴槍100a，包括陽極110、槍筒120、陰極組件130、后座140、進氣管150、進粉管160。

本實施例中，陽極110和陰極組件130分別連接于高壓電源，再將氣體通入陰極組件130和陽極110之間，使得氣體在電源高壓的作用下形成等離子電弧。

參見附圖1，陽極110為中空環(huán)狀體結(jié)構，其外壁可以為方形也可以為圓形，陽極110的內(nèi)壁圍成噴腔101，對應噴腔101陽極110的內(nèi)壁的一端圍成的腔體為圓臺形，另一端為圓柱形，該圓臺的最小直徑與圓柱的直徑相等，從而使得噴腔101的一端的開口較大，另一端的開口較小，便于等離子體從噴腔101開口較大的一端進入，再從另一端噴出，有利于對等離子體的聚集，使得噴涂的效果更好。

陽極110設置有陽極冷卻腔102，本實施例中，陽極冷卻腔102為環(huán)形的腔體，當然其他實施例中，陽極冷卻腔102也可以只設置在陽極110一側(cè)的內(nèi)部，陽極110的外壁處設置有與陽極冷卻腔102連通的第一冷卻水進管111以及第一冷卻水出管112。通過將冷卻水從第一冷卻水進管111通入，再從第一冷卻水出管112排出，使得高溫的等離子體電弧在通過陽極110圍成的噴腔101時，能夠吸收作用給陽極110的部分熱量，對陽極110起到保護作用，避免陽極110燒蝕。

需要說明的是，陽極110的選用材料為金屬材料，例如不銹鋼、鎢合金鋼、鎳合金鋼、紫銅、黃銅等材料，其能夠滿足陽極110很好的導電性的同時，還具有很好的機械性能，能夠長期使用而不易被破壞。

進一步地，本實施例中，陽極110的兩個端面均設置有絕緣保護層(圖未示)。該絕緣保護層有利于保護陽極110不被燒蝕，絕緣保護層可以選用氧化鋯陶瓷或氧化鋁陶瓷等材料制成。

進粉管160的一端連接送粉器，另一端穿過陽極冷卻腔102與噴腔101連通，從而可以將需要進行噴涂的粉末材料通過進粉管160送入噴腔101內(nèi)，在高溫的等離子體電弧的作用下，粉末材料被瞬間氣化成熔化或半熔化狀態(tài)，然后被噴出附著在工具表面。其進行噴涂的粉末材料可以選擇金屬、陶瓷以及塑料等，尤其適合熔點較高的陶瓷材料。

進一步地，參見附圖1，第一冷卻水出管112套設于進粉管160外，從而第一冷卻水出管112與進粉管之間形成第一換熱腔105，從而第一冷卻水出管112排出的吸收了熱量的水或部分氣化形成的水蒸氣能夠在第一換熱腔105內(nèi)對進粉管160內(nèi)輸送的粉末材料進行預熱，使得對吸收的熱量進行回收利用，提高熱量利用效率。同時，進行預熱后的粉末材料進行噴腔101內(nèi)后能夠更好地被熔化，使得其熔化狀態(tài)更加均勻，進而噴涂時其附著能力更強，噴涂的涂層也更加均勻。

參見附圖1，槍筒120為兩端具有開口的中空柱狀結(jié)構，槍筒120與陽極110同軸心設置，槍筒120的一端連接于陽極110的噴腔101具有較大開口的一端。陽極110與槍筒120連接的一端的外壁設置有第一環(huán)形安裝槽113，從而使得槍筒120的內(nèi)壁可以很好地安裝在第一環(huán)形安裝槽113內(nèi)，使得槍筒120的內(nèi)部腔體能夠很好地與噴腔101進行連通，使得連接處具有很好的密閉性能，當然，還可以進一步在槍筒120和第一環(huán)形安裝槽113的連接處設置密封材料，增強槍筒120內(nèi)部的密封性能。

本實施例中，槍筒120的材料選用耐高溫絕緣材料，例如氧化鋯陶瓷、氧化鋁陶瓷、石英玻璃等材料。參見附圖1，槍筒120內(nèi)還設置有襯套121，襯套121的外壁與槍筒120的內(nèi)壁連接。通過襯套121的設置，進一步地對槍筒120進行了保護，避免槍筒120被燒蝕。襯套121的兩端分別抵接于陽極110和后座140。襯套121的選用材料為耐高溫纖維絕緣材料，例如氧化鋯纖維棉材料。槍筒120的外表面還設置有絕緣膠層122，通過絕緣膠層122的設置，可以進一步增強槍體的安全性，并從外壁對槍筒120進行一定的保護，也使得槍體外表面具有更好地觸感，便于拿放，絕緣膠層122可以選用橡膠、硅樹脂等材料制成。

參見附圖1，槍筒120的一端連接于后座140，后座140包括后架141、軸座142，后架141為圓盤形結(jié)構，后架141與槍筒120連接，且封閉槍筒120遠離陽極110的一端，后架141設置有用于與槍筒120連接的第二環(huán)形安裝槽145，從而使得槍筒120能夠很緊密地連接在后架141上，槍筒120與后架141的連接處具有很好的密封性。

陰極組件130連接于后座140，且陰極組件130的前端伸入槍筒120內(nèi)，陰極組件130的前端與陽極110之間的空間形成放電空間103，進氣管150連通于槍筒120的內(nèi)腔，并位于靠近陰極組件130的一側(cè)。從而當氣體從進氣管150進入放電空間103內(nèi)后在陰極組件130和陽極110之間形成的電壓下，電離成等離子體，形成等離子體電弧射流從噴腔101噴出。進入放電空間進行電離的氣體為不參加反應的中性氣體，例如，氬氣、氦氣等。

進一步地，本實施例中，進氣管150與槍筒120的內(nèi)腔的連通位置設置有用于分流的氣體分布器(圖未示)。通過氣流分布器可以將進入的氣體進行很好地分流使得其進入時能夠更加均勻，從而形成的等離子體的射流的效果更好。

陰極組件130設置有陰極冷卻腔104，陰極組件130上設置有與陰極冷卻腔104連通的第二冷卻水進管133以及第二冷卻水出管134，第二冷卻水出管134套設于進氣管150外，從而第二冷卻水出管134與進氣管150之間形成第二換熱腔106。從而將冷卻水通入陰極冷卻腔104內(nèi)對陰極組件130進行冷卻吸熱，對陰極組件130起到保護作用，避免陰極組件130被燒蝕。再將冷卻吸熱后的含有大量熱量的水從第二冷卻水出管134排出，并在通過第二換熱腔106的過程中與進氣管150內(nèi)的氣體進行換熱，從而使得對待進入放電空間103的氣體進行預熱。該換熱過程提高了熱量的利用效率，也使得氣體進入放電空間103后能夠更好地形成等離子體進行放電。具體地，本實施例中，第二冷卻水出管134穿出槍筒120的部分套設于位于槍筒120外側(cè)的進氣管150。

具體地，參見附圖1，本實施例中，陰極組件130包括陰極頭131、陰極桿132，陰極頭131連接于陰極桿132的一端，二者一體成型。陰極頭131正對陽極110的軸心，陰極頭131為漸縮的圓錐狀，陰極桿132遠離陰極頭131的一端連接于后座140，陰極冷卻腔104設置于陰極桿132靠近陰極頭131的一端，從而能夠更好地對位于放電空間103內(nèi)的陰極頭131進行冷卻保護。其中，陰極組件130的選用材料為金屬材料，例如不銹鋼、鎢合金鋼、鎳合金鋼、紫銅、黃銅等材料。

進一步地，參見附圖1，后架141和軸座142設置有通孔，陰極桿132遠離陰極頭131的一端穿過通孔連接于后座140，陰極桿132與軸座142螺紋連接，具體地軸座142的后部設置有螺紋孔，陰極桿132的后端設置有與該螺紋孔配合的外螺紋，且陰極桿132遠離陰極頭131的一端伸出軸座142，后架141上設置有與第二冷卻水進管133以及第二冷卻水出管134配合的活動內(nèi)腔143。當陰極桿132通過螺紋轉(zhuǎn)動進行調(diào)節(jié)時，第二冷卻水進管133以及第二冷卻水出管134能夠分別在對應的活動內(nèi)腔143中活動。從而可以通過轉(zhuǎn)動陰極桿132的后端，來調(diào)節(jié)陰極頭131和陽極110之間的距離，從而可以通過機械的方式來調(diào)節(jié)等離子體噴槍100a的輸入功率，陰極頭131和陽極110之間的距離越大，等離子體噴槍100a的輸入功率越大。當增大陰極頭131和陽極110之間的距離時，拉長了噴槍內(nèi)電弧，相對延長了工作氣在噴槍內(nèi)的停留時間，從而提高了加熱溫度。陰極桿132的末端設置有旋轉(zhuǎn)件135，旋轉(zhuǎn)件135位于軸座142的外部，從而便于對以陰極桿132進行旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)陰極頭131與陽極110之間的距離。

通孔的內(nèi)壁設置有密封橡膠144，從而陰極桿132的非螺紋部分能夠緊密地設置在通孔內(nèi)，使得放電空間103具有很好地密封性。

進一步地，參見附圖1，本實施例中，陽極110設置有陽極電源接線端114，陰極組件130設置有電源連接件136。等離子體噴槍100a以轉(zhuǎn)移弧方式工作，陰極組件130設置的電源連接件136分別連接到電源控制器主電源的負極和引弧高頻電源的負極。陽極110設置的陽極電源接線端114分別連接到電源控制器主電源的正極和引弧高頻電源的正極。

第二實施例

參見附圖2，本發(fā)明的第二實施例提供的等離子體噴槍100b，也包括陽極110、槍筒120、陰極組件130、后座140、進氣管150、進粉管160。其各部件直接的連接與設置參照第一實施例，此處不再進行贅述。

本實施例中不同與第一實施例之處在于，參見附圖2，槍筒120前部的外壁設置有電磁線圈170，電磁線圈170包括旋轉(zhuǎn)線圈171和壓縮線圈172。旋轉(zhuǎn)線圈171相對壓縮線圈172更靠近陽極。當然，其他實施例中，也可以單獨設置旋轉(zhuǎn)線圈171或壓縮線圈172。本實施例中，設置壓縮線圈172的作用是產(chǎn)生壓縮磁場，使得槍筒120內(nèi)的等離子體電弧壓縮，使得粉末材料能夠獲得更高的加熱穩(wěn)定；設置旋轉(zhuǎn)線圈171的作用是使槍筒120的等離子體電弧形成旋流方式，使得粉末材料能夠更加均勻地被進行加熱熔化。

進一步地，參見附圖3，本實施例中，進粉管160包括進粉總管(圖未示)、多個進粉支管161，每根進粉支管161的一端均連通于進粉總管，每根進粉支管161的另一端均連通于噴腔101，且多根進粉支管161沿陽極110的周向均勻分布。同樣地，每個進粉支管161處還設置有與進粉支管161進行換熱的第一冷卻水出管112。通過上述多個進粉支管161的設置，使得粉末材料能夠從多個方向均勻地進入噴腔101內(nèi)進行熔化，從而使得其熔化的非常均勻，進而噴涂的涂層更加均勻，噴涂效果更好。

綜上所述，通過設置陽極110為中空環(huán)狀體結(jié)構，陽極110與槍筒120同軸設置，陰極組件130連接于后座140，且陰極組件130的前端伸入槍筒120內(nèi)與陽極110相對，從而陰極組件130的前端與陽極110之間的空間形成放電空間103，進而氣體在進入放電空間103后被陰極組件130和陽極110之間形成的直流電壓分解成高溫等離子體，形成高溫等離子體射流從陽極110射出，再通過進粉管160將材料輸送到高溫等離子射流中，粉末顆粒在高溫等離子體的作用下被瞬間加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，噴射出凝固在零件表面。

陽極110設置有陽極冷卻腔102，以及與陽極冷卻腔102連通的第一冷卻水進管111以及第一冷卻水出管112，進粉管160與噴腔101連通，且第一冷卻水出管112套設于進粉管160外。進氣管150連通于槍筒120的內(nèi)腔，陰極組件130設置有陰極冷卻腔104以及與陰極冷卻腔104連通的第二冷卻水進管133和第二冷卻水出管134，第二冷卻水出管134套設于進氣管150外。從而冷卻水對陰極組件130以及陽極110進行吸熱保護后，再分別對進入放電空間的氣體以及排入的粉末材料進行預熱，使得其氣體以及粉末顆粒能夠更好地在等離子體噴槍內(nèi)發(fā)生變化，同時也提高了對噴槍產(chǎn)生的熱量的利用效率，同時預熱后的氣體和粉末材料能夠更好地在槍體內(nèi)發(fā)生變化，使得噴涂的效果更好。

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，上面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行了清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和表示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以上對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。