CN1078412A - 金属丝热喷枪和方法 - Google Patents

Abstract

在一种热喷枪上的带斜角的气帽里，一前通孔从 后通孔处以一斜角延伸，从而具有一横向分量。在喷 嘴处的后通孔有一平行于喷嘴的中心轴线的通孔轴 线，并在与横向分量相反的方向上偏离中心轴线。在 喷射终止时立即将金属丝拉回喷嘴里。金属丝定位 装置包括一中空的、金属丝在其中延伸的套爪。一线 性驱动机构在喷射时使套爪紧抵着一壁以使套爪从 金属丝上松开。在喷射终止时驱动机构缩回使套爪 与壁脱离，从而在拉回期间套爪夹着金属丝。当喷射 开始时金属丝被以比正常喷射速度快的速度送入气 帽。

Description

本发明涉及热喷涂，特别涉及一种热喷枪和斜角喷涂的方法。

热喷射，也称为火焰喷射，涉及热熔性材料（如金属或陶瓷）的加热软化，推动软化的材料以微粒形式涂覆于要涂覆的表面上。被加热的微粒撞击表面，在那里它们被淬冷并粘结于其上。热喷枪就是被用来作加热和推动微粒这两种用途的。

在这种喷枪的一种型式中（例如授予谢泼德的2961335号美国专利），材料以热熔粉末的形式被送入加热区，通常，它的大小在约5微米和150微米之间。在另外一种型式中，送入一根棒或金属丝，如授予查洛伯的3148818号美国专利所描述的。加热区由某种型式的火焰所形成，例如一种燃烧火焰，在那里，金属丝被熔融或至少被加热软化。熔融的金属丝头由一股强劲的雾化气流（例如压缩空气）加以雾化，然后以极细的微粒形式被喷到要涂覆的表面上。喷头包括一喷嘴和一气帽，以便提供一包围在轴向输入的喷涂材料周围的环形火焰。

通常，热喷枪有一个喷头，喷头包括直接安装在一喷枪体上的喷嘴和气帽，以便向前方喷射，例如涂覆扁平的或外表呈圆柱形的表面。然而，某些应用包括喷入镗孔内侧这类受到限制的限制的区域，例如泵的泵筒体孔或内燃机的气缸孔。在这些情况中，喷头必须使用延伸部件，以便转向，或者用其他方法使喷流转成横向来喷涂侧壁。金属丝热喷枪延伸部件的实例在美国专利号3122321（威尔逊），3136484（迪特里希），3056558（吉利兰等）和3085750（肯肖尔）中有所揭示。从中可以看到有几种基本形式：一种是利用强气流来偏转喷射流，另一种有一个带斜角的气帽来偏转喷射，还有一种是上述两者的结合。

在某种情况下有一个趋势，即来自金属丝头上的喷射材料在气帽内和/或喷嘴面上会堆积起来。这种现象在普通的直线喷射的枪里会发生，但是在带延伸部件即喷射流被一带斜角的气帽所偏转的枪里更可能发生，因为在气帽里有较多的喷流被阻住。还有，在镗孔里等受到限制的狭窄的喷射区域会提高喷头的温度，促进粘性增加，从而使喷射微粒向后偏转。

在喷嘴里最易产生堆积的材料之一是钼喷射金属丝，氧化作用往往会在喷嘴里造成堵塞，针对这一情况，美国专利2960274（谢泼德）在喷嘴里装置了一金属丝导向插入件。当反复操作时，堆积也在喷射的起动和停止时发生。在通常的停止情况下，在金属丝头上会形成突起物或“磨菇状物”，从而在接着起动时，就可能堵塞或溅出而沾粘到气帽上。

在上述专利中，喷射金属丝大多是由一电动机或风动涡轮驱动的。包括用来卡紧和进给金属丝的驱动辊的机械结构的进一步说明可参见上述编号为3148818的美国专利。在编号为2150949（史蒂文斯）和3378203（斯坦顿）的美国专利里也指出，一般的办法是在金属丝开始和停止进给的同时同步地改变气流的流量。

本发明的目的包括提供一种新型的联接在热喷枪的喷嘴外面的带斜角的气帽，以及一种改进的使用带斜角的气帽的方法，特别是减少或消除在气帽里或在喷嘴面上的喷射材料的堆积。另外一个目的是提供一种改进的、采用上述气帽的热喷射装置。进一步的目的是提供一种在金属丝进给停止时拉回热喷射金属丝的新颖装置和方法，以便在带斜角的气帽里，更具体地说是在本发明所述的带斜角的气帽里进一步将堆积减少到最低程度。

上述的和其它的目的是通过在热喷枪、最好是一种金属丝型的喷枪的喷嘴外面联接一个带斜角的气帽可来达到的。带斜角的气帽有一条通道，它包括一带一开口端的前通孔和一从喷嘴延伸的后通孔。前通孔以斜角的方式从后通孔延伸，从而具有一个横向的分量。后通孔有一条通孔轴线，该轴线平行于喷嘴的中心轴线，并在与所述横向分量相反的方向上偏移中心轴。

为了进一步达到本发明的目的还在热喷枪上设置了一位置操纵机构，以便在金属丝进给终止时立刻将金属丝向后迅速拉回。当金属丝进给停止时，应足够快地将金属丝端头拉回喷嘴里，以防止金属丝端头呈磨菇状。在带斜角的气帽里，特别是在本发明所述的带斜角的气帽里使用拉回装置是有利的。位置操纵机构还包括推进装置，以便当喷射开始时立刻以比正常的金属丝速度快的高速将金属丝从喷嘴向前送入气帽。

在一较佳实施例中，位置操纵机构包括一导向装置，一线性驱动机构和一夹具总成。导向装置连接在喷枪上，并与喷枪成一直线，以便引导喷射金属丝进入喷枪。导向装置包括一带有允许金属丝经过的小孔的、面向后的导向壁。线性驱动机构连接在喷枪上，并有一个基本上平行于中心轴线的驱动行程。

夹具总成装在线性驱动机构上，它通过上述驱动行程可以纵向定位。该总成包括一套爪卡盘，套爪安装在卡盘内，并从卡盘里突向导向壁，还包括一弹簧装置，以迫使卡盘里的套爪向前，使其平时夹着金属丝。线性驱动机构被有选择地控制在第一位置上或第二位置上。在所述第一位置上时，套爪紧抵着导向壁，因此，套爪不夹着金属丝;在所述第二位置时，夹具总成从后壁处缩回，弹簧装置使套爪夹住金属丝。这样，当线性驱动机构处于第一位置时，金属丝可以自由地送入喷枪，当转移到第二位置时，金属丝被夹住并被拉回。

本发明的目的也是通过一种用热喷枪的热喷射方法实现的，这种喷枪包括一喷枪体，一安装在喷枪体上的喷嘴，和一从喷嘴处向前延伸的带斜角的气帽。气帽有一个通道，形成一燃烧室。该通道包括一带有一开口端的前通孔和一沿通孔轴线从喷嘴处延伸的后通孔。前通孔以一斜角从后通孔处延伸，从而有一个横向分量。所述方法包括在燃烧室里从喷嘴处产生一环形火焰，沿着与通道轴线平行，且在与横向分量相一致的方向上与通道轴线偏移的中心轴线通过喷嘴向前输送金属丝，以使金属丝有一个被环形火焰熔融的端头，将压缩气体输入带斜角的气帽，以使熔融的端头雾化成喷流，喷流基本上以所述斜角喷射。

所述的方法最好进一步包括停止金属丝的进给，以及在停止进给时立即将金属丝向后拉入喷嘴内。金属丝的拉回应足够快，以便防止金属丝端头呈磨菇状。所述方法还包括，在喷射开始时，立即以大于正常金属丝速度的高速将金属丝从喷嘴送入气帽。

本发明的目的还通过一种用热喷枪进行热喷射的方法来实现，该喷枪包括一喷枪体，一安装在喷枪体上的喷嘴，和一安装在喷嘴外面的气帽。该方法包括正常的热喷射，和通过金属丝的停止输送终止热喷射，以及在停止输送时立即将金属丝向后拉入喷嘴。在带斜角的气帽里，特别是在本发明的带斜角的气帽里，使用这种方法将是最有利的。

图1是用于本发明的金属丝热喷枪的纵剖视图;

图2是图1所示的热喷枪的延伸部件的纵剖面图，其中使用了按照本发明的一个带斜角的气帽。

图3是用于根据本发明的一个实施例的热喷枪的金属丝拉回装置的纵剖面图。

带有本发明的某些方面的基本热喷射装置如图1所示。热喷枪10有一喷头11和一供燃料、氧气和空气流经用的通道部分16，喷头11包括一带有气帽14的喷头体12，气帽14是利用固定环15安装在喷头体12上的。该通道部分有一供燃料气体进入用的软管接头18，另外两个软管接头（未画出）是供氧气和空气用的，它们与接头18横向隔开，分别位于图1所示平面的上面和下面。三个接头借助阀门19和软管分别与燃料源20，氧气源22和空气源24相联。阀门各自控制着从接头进入喷枪的气体的流量。

圆柱形的虹吸塞28固定在喷头相应的孔里，有若干O型环30保持气体密封。虹吸塞有一个中心通道32，一个环形槽34，和一个带有若干内部相通的通道38（只画出了两个）的环形槽36。氧气通过软管40和接头（未画出）进入通道42（画出了一部分），并由此流进槽34，再进入通道38。

燃料气体的进入安排与此相似，燃料气体从燃料源20、软管46、接头18和通道48进入槽36，并与氧气混合，然后作为燃烧气体（燃料和氧气）的易燃混合物从与通道38成一直线的通道50流入环形槽53。槽53邻近喷嘴件54的后表面，其上有若干通向喷嘴前部的喷嘴面58的、成环形排列的喷口55，从槽53由环形槽56输入易燃混合物。喷口55的出口在与气帽14同轴的喷嘴面58上的圆形部位。来自槽53的易燃混合物通过槽56而形成一环流，并在喷嘴54的喷嘴面58处被点燃。环形排列的喷口55将易燃混合物的环形气流喷入燃烧室。

喷嘴螺帽62将喷嘴54和虹吸塞28固定在喷头体12上。另外还有O型环按常规安装在喷嘴54和虹吸塞28之间，以作气密密封。燃烧器喷嘴54伸入从喷嘴处向前延伸的气帽14内。喷嘴件54还有一个作为通道32的继续部分向前延伸的轴向孔64，以供从喷枪10后面送入的喷射金属丝63之用。（这里和权利要求书中所用的“向前的”或“向前地”表示朝向喷枪的开口或喷射端;“后面”，“向后的”或“向后地”表示相反的方向。）

空气或其它不易燃的压缩气体从空气源24和软管65、它的接头（未画出）、气缸阀门26和通道66（示出一部分）进入固定环15内部的空间68内。在喷嘴螺帽62上的侧面开口70使空间68与在气帽14内的圆筒形燃烧室82相通，这样，空气作为向前的外层从空间68流经这些横向开口70，再进入喷嘴54前表面和形成燃烧室82的圆筒形壁86内表面之间的环形槽84，以一向前的环形气流通过燃烧室82，最后从气帽14的开口端88处喷出。燃烧室82的另一端即后端以喷嘴54的喷嘴面58为界。

后盖体94包括一金属丝63的驱动机构。该机构包括一电动机93（或空气涡轮），它带有通常用的齿轮装置（未画出）以驱动一对滚子95，滚子95具有齿轮连接机构96以啮合金属丝。齿轮装置应该包括一例如上面提到的编号为3148818的美国专利所揭示的使滚子从金属丝释放的机构。

位于金属丝63和中心通道32前壁之间的、而且也延伸通过喷嘴54的环形空间100提供了一个环绕着在喷嘴里延伸的金属丝的、环形向后的气流（最好是空气）层。这个向后的空气环形层是一种防止炽热气体沿金属丝回流的常用方式，并且通常有助于降低喷射材料在气帽的壁86上的堆积。环形空气层很方便地取自提供给空间68的空气，它是通过在喷头12里的通道102进入在虹吸塞28后部的环形槽104，以及至少通过一个口106而进入位于金属丝63和虹吸塞28之间的环形空间100内的。

图2示出了包括本发明的斜角气帽的热喷枪的延伸部件110。虽然这种延伸部件可用于粉末热喷射，但最好这种延伸部件连接在图1所示形式的喷枪体上，以取代通常的喷嘴/气帽总成。在某些应用中，延伸部件可以旋转，以便在镗孔内进行圆周形喷射。虹吸塞28，喷嘴54，以及一些有关的部件与图1所示的现有技术的喷枪相似。这些在图2中都标上了相同的编号，而且上面的描述也是适用的。唯一的一个变化是它具有用有螺纹的构件113固定的钢制喷嘴衬套112，后者代替了喷嘴件，该衬套具有若干开口70。

环形气帽114通过有螺纹的固定环118连接在管状壳体116上，固定环提供了气密密封接合。壳体向后延伸过零件113和连入枪体内的管状气体喷头120。气帽和壳体的前端通过前面的轴承122安装在气体喷头上，如果延伸件需要旋转的话，轴承122可使气帽/壳体总成在喷头上旋转。轴承最好是压配在气帽后部分124上的一种青铜衬套，并滑动地装入淬火钢制的衬套112内，后者同时作为喷嘴固定件。

壳体的后部（见图2b）通过螺纹连接在可旋转的管状件126上，该管状件126有效地构成了壳体116的后延伸件。锁定套环128螺纹连接在紧靠着壳体的管状件上，以便将壳体锁定在一管状件上，有O型密封圈130配置在壳体和管状件之间。

后轴承132（例如滚针轴承）支承着管状件126，从而壳体116可在喷头120上旋转，并精确地与主轴166成一直线。管状件126向后延伸到喷枪的后盖体，在那里，它被装入后盖体的一个孔里，同时例如用加润滑剂的双O型环实现可旋转的滑动密封。

管状件126包括一个供金属丝用的中央管道136，以及两个分别供输送燃料和氧气用的刚性管道138和140，这些管道被装入气体喷头120里的对应的通孔144、146和148里。在细长件里的剩余空间142输送雾化空气。对应的通孔和空间与虹吸塞28里适当的通道（图2a）相连通。

一用于使壳体绕着它的轴旋转的通常的驱动装置（未画出）包括齿轮齿或在管状件周围的一驱动皮带轮。装在后盖体上的一个电动机通过一类似地安装的齿轮箱减速，一根驱动轴从该齿轮箱延伸出来。轴上的驱动齿轮或驱动皮带轮啮合齿轮齿或皮带，以例如200rpm的速度旋转由管状件、壳体和气帽组成的总成。

带斜角的气帽114装在喷嘴54上面。带斜角的气帽包括帽体150以及从帽体上延伸出去的联接结构152，该结构可将帽体联接在热喷枪的延伸部件110上。虽然未画出来，但如果细长的延伸部件不需要的话，带斜角的气帽可以不要延伸部件而直接安装在图1所示的喷嘴外面，以代替通常的气帽。帽体（图2）有一个通道154，它由一个具有开口端158的前通孔156和一个后通孔160形成。后通孔适于从喷嘴54处延伸。前通孔从后通孔处延伸并与后通孔成一个斜角A，因而具有一个横向的分量161。斜角最好在约30°到90°之间，例如60°。高压雾化气体使通道里的熔融的金属丝端头162雾化成为喷射流，并约以上述斜角的方向推动喷射流（未画出）。

后通孔有一通孔轴线164，它平行于喷嘴的中心轴线166，根据本发明，通孔轴线在与横向分量161相反的方向168上偏移中心轴线。偏移量O最好约是气帽开口端出口直径E的1.5%到20%之间;例如，对于8.71毫米（0.343英寸）的出口直径，偏移量约在0.13毫米（0.005英寸）到1.57毫米（0.062英寸）之间。气帽上的联接结构152有一条与中心轴线166重合的联接轴线。因此通孔轴线也偏移联接轴线。

帽体150有一个与前通孔156相对的后端170。联接结构包括从后端向后延伸、并与联接轴线同轴的管状突出部124，它环绕着喷嘴54，并留出一条环形通道172，以便将压缩空气沿着喷嘴送入帽体。后通孔160最好向前通孔稍稍作圆锥形的扩口，扩口程度与通常的气帽相同。

联接结构还包括一从后端向外延伸的径向凸缘174以通过固定环118与管状壳体啮合。

帽体在开口端以平面表面176为界，此平面表面176与前通孔156的通孔轴线178垂直，而通孔轴线有一个斜角A。前通孔由一斜截的圆柱形表面180形成，最好具有等于出口直径的均匀直径。斜截是由后通孔壁132和一过渡面184形成的。圆柱形表面180在平面表面和后通孔之间应该有一个最短的长度186，即约是前通孔开口端的出口直径E的1.5%和15%之间，例如，对8.71毫米（0.343英寸）的出口直径，圆柱形表面186的长度约在0.13毫米（0.005英寸）和1.27毫米（0.05英寸）之间。在横向分量相对一侧过渡面应平滑地连接到前通孔上。过渡面可以是球磨的球面段，它的半径最好等于前通孔的直径。后通孔应收敛于略小于前通孔直径的一最小的直径。

前通孔的轴线178与延伸在平面表面上的平面190有一个交点188，气帽安装在喷枪上时，此交点应与喷嘴面58有一个距离为D的间隔，距离D约在出口直径E的0.75和2.5倍之间。例如，当出口直径是8.71毫米（0.343英寸）时，距离D约在6.35毫米（0.25英寸）和19毫米（0.75英寸）之间。

根据本发明的另一个方面，为了在关闭时防止出现磨菇状金属丝头，以及在气帽里接着发生的卡柱和堵塞，在喷射操作关闭时金属丝头迅速地被拉回进入一个拉回的位置，最好是在喷嘴内。这种拉回在某些情况下对通常的前向喷射的气帽应该是很有用的。所述的某些情况是指，某些金属丝材料，例如青铜，在喷射关闭时非常容易在气帽里堵塞和/或金属丝形成一个非常大的大“磨菇状”头。然而，对一个带斜角的气帽拉回特别有益，气帽最好是如图2所示的那种气帽。图中拉回的端头用虚线298表示。

在热喷射操作关闭时用来拉回金属丝的位置操纵机构如图3的总成200所示。一个支撑部件，如支架202利用螺栓（未画出）安装在热喷枪10的后板204上（同时参见图1）。支架包括一前部206和一后部208，它们通过底部205相连。总成上其它的部件都安装在支架上，在与喷嘴相连时，前后相接的通道均与喷枪中心轴线对准，以便引导热喷射金属丝63进入喷枪。导向装置212包括一从前部206向后延伸的第一螺纹管214。固定螺帽209通过螺纹连接在管上。一管状件210位于螺帽的后面，也通过螺纹连接在该管上，并通过拧紧在它上面的螺帽固定在一个选定的位置上。导向装置的后壁211有一个小孔213，其大小可较宽松地装入金属丝，并引导金属丝进入喷枪。一主螺旋弹簧216可以较宽松地环绕在管状件210上，并由此向后延伸。弹簧的前端紧抵着螺帽，螺帽或者大于管状件210、或者如图所示有一个凸缘217，以便使弹簧定位。

第二螺纹管218从后部208向前延伸。圆柱体220通过螺纹连接在第二螺纹管上，由此向前延伸，并通过锁紧螺母221被固定在位。在管体的后面有一个圆形开口222，一带有前圆孔226的、可移动的面板224通过螺纹连接在管体的前端。细长管228穿过带有相应的O型密封圈230的开口可滑动地安装在开口内。管孔232对准喷枪，以便使喷射金属丝通过导向装置212。活塞234装在管内，并有一个与圆柱形壁滑动啮合的O型密封圈236，从而在圆柱体内形成一个后室235和一个前室237。活塞的动作行程243应该基本上平行于喷枪的中心轴线166。一对气体接头239从圆柱体的两端穿入圆柱体壁。来自接头的气体软管241分别通过阀门机构240和242连到压缩气体（通常是空气）源244。阀门机构被控制以提供气体给圆柱体里的一个室，而从另一个室释放气体，以便有选择地迫使管子相对喷枪前进或后退。阀门机构可以由若干阀门组成，在并闭时也能向下游释放气体压力，或者各套阀门机构可以包括一对阀门，以便当供应气体的阀门关闭时，其中一个打开以释放圆柱体里的压力。阀门机构由控制器246控制其运行。

夹具总成248（通常钻头所用的那种夹头）包括套爪卡盘250和安装细长管228前端的套爪252。卡盘通过接合环254固定在管子上，并装入主弹簧216内，它还有一个卡盘凸缘219以压缩弹簧。卡盘里的套爪从卡盘里突向管状件210的后壁212，并通过在接合环和套爪之间被压缩的强弹簧系统平时被扣在前面从而夹住金属丝。弹簧系统最好是一组倍勒维勒（Belleville）弹簧。一厚的环形弹性块258（例如橡胶）宽松地安装在夹具总成和圆柱体面板之间的细长管上。

在热喷射时，从气体源244来的压缩气体（空气）维持在圆柱体的后室235内，由此迫使带着套爪252的总成紧抵着管状件的后壁211而处在第一位置上，后壁起着夹具总成的挡块作用。在这个位置上，套爪打开，允许金属丝自由通过拉回装置和喷枪，从而马达能拉过金属丝。

当喷射过程终止时，例如通过上述编号为3148818的美国专利所揭示的机构97（图1），使驱动轮脱离金属丝。在关闭和停止输送金属丝的同时，压缩空气变换方向，即释放后室235里的压力，而将压缩空气送入前室237。主弹簧216和/或空气使套爪从挡块位置后退，从而倍勒维勒弹簧迫使套爪夹住金属丝，使金属丝被迅速拉回一个短距离而进入第二位置，第二位置最好在喷嘴54里，（此时活塞，管子和夹具总成向后移动）。在操作中，控制装置246调节阀门机构以控制活塞234交替地位于第一位置或第二位置。

利用足够强的弹簧216，前室237的空气供应和阀门机构可以省去，使该室向空气敞开。在这种情况下，当后室235里的空气压力被释放时，弹簧可单独实现拉回动作。这样，要到第一位置时，控制装置246启动线性驱动机构迫使夹具总成逆主弹簧的弹力而进入第一位置，当要第二位置时，控制装置释放线性驱动机构，使主弹簧推动夹具总成进入第二位置。

环形块258在总成248向后冲击结束时起缓冲作用。在本实施例里，圆柱体220和管状件210先可各自轴向地装在相应的螺纹管218和214上，并通过锁紧螺母221和固定螺母209被固定在位。一旦确定了适当的位置后，就不用螺纹连接而用固定的连接来取代。例如，导向装置可以简单地是带有供一主弹簧（若有的话）用的合适的孔和台肩的前部206的一部分。

圆柱体，活塞，管子和压缩空气源构成一供纵向变更夹具总成位置用的线性驱动机构。这种线性驱动机构也可以用诸如磁性（例如电磁线圈）驱动机构或线性步进电动机来代替。

在又一个实施例中，该线性驱动机构被安装成偏离中心轴线，但具有基本上平行于该轴线的驱动运动。在这种情况下，驱动机构就不需要有一条金属丝通道。相反，驱动机构被安装在金属丝的一侧（例如上侧），并具有一将驱动机构连接在夹具总成上的侧臂。所有其它的部件和操作基本上与联系图3所作的描述相同。

作为另一个可供选择的进给和拉回的方案，用来带动金属丝的马达93（图1）可以简单地是一种快速反应的可逆伺服马达，通过主动轮95永久地与金属丝啮合（除非取下和更换金属丝）。这种伺服马达，例如埃默森电动机公司的DXM-202型，在第一工作方式时向前驱动金属丝，而在第二工作方式时拉回金属丝。最好马达由控制器246里的计算机程序控制，只是在要将金属丝端头拉回进入喷嘴时才使马达反转，然后就停止马达的转动。

不管怎样，当喷射操作停止时，金属丝端头应该尽可能快地拉回，以便基本上防止金属丝端头出现磨菇状增大。拉回应该在向前输送金属丝停止后的0.5秒内进行，例如在0.2秒以内。

本发明的另一个方面是进一步减少堆积，特别是带斜角的气帽，业已发现，当喷射操作开始的一瞬间，以大于金属丝正常速度的非常快的速度将金属丝端头推出喷嘴是非常有益的。在金属丝头推出之前，热喷射操作中流动着的是预先调节好的通常的气流（燃料，氧气和压缩气体），气流的大小和平常的金属丝速度一般是在喷枪和/或喷射材料的使用说明中有所说明的。当金属丝端头到达它在气帽通道里的通常位置时，金属丝的输送速度就被降低到正常速度。当正常的金属丝速度为2.8厘米/秒（1.1英寸/秒）时，金属丝头推出发生时的速度至少是5厘米/秒（2英寸），例如推出速度为50厘米/秒（20英寸/秒）。如果它也用于正常的金属丝输入和拉回，那么这个程序可以由一伺服马达来执行。或者，初始的快速推出也可以用一位置操纵机构，例如用于拉回的总成200来完成。这样当要重新开始输入金属丝时，进入圆柱体220的压缩空气被换向，即释放前室237里的压力，将压缩空气输入后室235。仍在它的拉回位置夹住金属丝的套爪252将金属丝拉向前面直到套爪撞击在壁212上被迫进入卡盘250从而释时金属丝时为止。金属丝的推进是通过将足够的空气压力送入后室235从而提供所希望的快速度而实现的。在金属丝到达前面位置的同时，通过控制器发信号给输送机构97而使金属丝被重新夹住，且金属丝被马达以正常速度送进。

作为根据本发明的一种热喷枪的例子，将纽约韦斯特伯里的珀金-埃尔默公司销售的梅特珂5K型金属喷枪按本发明加以改装。气帽是带斜角的帽，或者为了拉回机构实施起来比较简单，可以是一种EC气帽，或者是一种J气帽。

作为本发明的一种带斜角的气帽的一个例子，斜角的偏转角度是60°，出口直径在8.13和9.27毫米之间，偏移量F是0.38毫米，而距离D是9毫米。正常的金属丝速度应调整得使被熔融的金属位于开口端88附近。

金属丝或杆应该有通常热喷射金属丝的尺寸和精度公差，例如可以是6.4毫米到0.8毫米之间的各种尺寸。金属丝或杆可以和普通的一样通过拉丝形成，或可以通过粉末的烧结形成，或通过用有机粘结剂或其它合适的粘结剂将粉末粘结而成，这种粘结剂在加热区加热时会分解，从而粉末被释放，以极细的粉末形式喷射出来。任何通常的或所希望的热溶性材料做的热喷射金属丝都可以使用，一般用金属丝，但陶瓷杆也可以使用。

虽然本发明结合具体的实施例在上面作了详细的描述，但是在本发明构思和所附的权利要求书的范围内对于本领域的技术人员来说完全有可能而且可以很容易地作出种种变化和改变，因此本发明仅受所附权利要求或它们的等同物所限定。

Claims (47)

1、一种用于热喷枪喷嘴上的带斜角的气帽，包括一帽体和一从帽体上延伸出去、将帽体联接在热喷枪上的联接结构，帽体有一贯穿的通道，通道包括一带一开口端的前通孔和一从喷嘴处延伸的后通孔，其特征在于，前通孔从后通孔处成一斜角延伸，并具有一个横向分量，喷嘴有一条中心轴线，后通孔有一条通孔轴线，而联接结构使通孔轴线平行于中心轴线，并在与横向分量相反的方向上与中心轴线偏移。

2、根据权利要求1所述的气帽，其特征在于，热喷枪是一种金属丝喷枪，沿着中心轴线通过喷嘴进入通道的金属丝被从喷嘴喷出的火焰所熔融，帽体接纳加压的气体将熔融的端头雾化成喷射流并将该射流成斜角地推进。

3、根据权利要求1所述的气帽，其特征在于，联接结构有一条偏离通孔轴线以与中心轴线重合的联接轴线。

4、根据权利要求3所述的气帽，其特征在于，帽体有一个与开口端相对的后端，且联接结构位于后端上并包括一从内端向后延伸的管状突出部，包围着喷嘴的与喷嘴一起形成一将加压气体输送给帽体的环形通道。

5、根据权利要求4所述的气帽，其特征在于，联接结构进一步包括一径向向外延伸的径向凸缘，以便与喷枪联接。

6、根据权利要求1所述的气帽，其特征在于，后通孔锥形地向前通孔收敛。

7、根据权利要求1所述的气帽，其特征在于，前通孔有一条成斜角方向的前轴线，且帽体在开口端以一基本上与前轴线垂直的平面表面为界。

8、根据权利要求7所述的气帽，其特征在于，前通孔由一斜截的圆柱表面所形成。

9、根据权利要求8所述的气帽，其特征在于，开口端有一个出口直径，圆柱表面在平面表面和后通孔之间有一最短长度，等于出口直径的1.5%和15%之间。

10、根据权利要求8所述的气帽，其特征在于，通道在与横向分量相对的一侧有一个位于前通孔和后通孔之间的圆形过渡表面。

11、根据权利要求7所述的气帽，其特征在于，喷嘴在喷嘴面处终止，前轴线有一个与横跨平面表面延伸的平面的相交点，气帽安装在喷枪上时，此交点与喷嘴面的距离在出口直径的0.75和2.5倍之间。

12、根据权利要求1所述的气帽，其特征在于，斜角在30°和90°之间。

13、根据权利要求1所述的气帽，其特征在于，开口端有一个出口直径，而偏移是在出口直径的1.5%和20%之间。

14、一种热喷射设备包括一热喷枪，该喷枪包括一喷枪体，一安装在喷枪体上的喷枪，一从喷嘴处向前延伸、带有形成一燃烧室的贯穿通道的斜角气帽，通过喷嘴提供燃料和氧化气体、以便在燃烧室里产生一环形火焰的装置，安装在喷枪体上的、将金属丝沿中心轴线向前通过喷嘴、由环形火焰使金属丝有一个熔融的端头的驱动装置，以及将压缩空气输入斜角气帽以将熔融金属丝头雾化成喷流的装置，其特征在于，通道包括一带一开口端的前通孔和一沿通孔轴线从喷嘴处延伸的后通孔，前通孔从后通孔处以一斜角延伸，以具有一个横向分量，通过轴线平行于中心轴线，并向与横向分量相反的方向上偏移。

15、根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述设备还包括安装在喷枪上的、当金属丝输送终止时立即将金属丝拉回到燃烧室后面的拉回位置上的位置操纵机构。

16、根据权利要求15所述的设备，其特征在于，拉回位置在喷嘴内。

17、根据权利要求15所述的设备，其特征在于，位置操纵机构在金属丝输送终止时拉回金属丝是足够快的，以防止金属丝端头成磨菇状。

18、根据权利要求15所述的设备，其特征在于，位置操纵机构包括在喷射开始时将金属丝端头以比正常金属丝传送速度快的高速立即从拉回位置向前送入燃烧室的推进装置。

19、一种热喷射设备包括一热喷枪和一金属丝位置操纵机构，喷枪包括一喷枪体，一安装在喷枪体上的喷嘴，一从喷嘴处向前延伸并形成一燃烧室的气帽，通过喷嘴提供燃料和氧化气体并在燃烧室里产生环形火焰的装置，安装在喷枪体上、沿着中心轴线向前输送金属丝通过喷嘴、由环形火焰使金属丝有一个熔融端点的驱动装置，以及提供压缩气体给气帽以将熔融的金属端头雾化成喷射流的装置，其特征在于，位置操纵机构被安装在喷枪上，当金属丝输送停止时立即将金属丝端头拉回到燃烧室后面的拉回位置上。

20、根据权利要求19所述的设备，其特征在于，所述的气帽是一带斜角的气帽。

21、根据权利要求19所述的设备，其特征在于，拉回位置在喷嘴内。

22、根据权利要求19所述的设备，其特征在于，位置操纵机构在输送停止时足够快地拉回金属丝端头，以防止金属丝端头呈磨菇状。

23、根据权利要求19所述的设备，其特征在于，位置操纵机构包括在喷射开始时将金属丝端头以比正常金属丝传送速度快的高速立即从拉回位置向前送入燃烧室的推进装置。

24、根据权利要求23所述的设备，其特征在于，位置操纵机构包括与驱动装置分开的、在拉回和送进金属丝时夹住金属丝的夹紧装置。

25、根据权利要求19所述的设备，其特征在于，驱动装置和位置操纵机构包括一在第一工作方式时向前输送金属丝、而在第二工作方式时拉回金属丝的单马达。

26、根据权利要求19所述的设备，其特征在于，位置操纵机构包括与驱动装置分开的、在拉回金属丝时夹住金属丝的夹紧装置。

27、根据权利要求26所述的设备，其特征在于，位置操纵机构包括：

一连接在喷枪上的、并与它对齐的、引导金属丝进入喷枪的导向装置，该导向装置包括一个面向后的、其中有一容纳金属丝的小孔的导向壁;

一连接在喷枪上的、有一基本上平行于中心轴线的操作行程的线性驱动机构;

一安装在线性驱动机构上、通过驱动可被纵向定位的夹具总成，夹具总成包括一套爪卡盘，套爪装在卡盘内并从卡盘向导向壁突出，弹簧装置迫使卡盘里的套爪向前，从而平时夹住金属丝;

以及有选择地控制线性驱动机构至第一位置或第二位置的控制装置，第一位置即套爪被迫抵着导向壁使套爪释放金属丝，第二位置即夹具总成被从导向壁处拉回使弹簧装置迫使套爪夹紧金属丝;

从而当线性驱动机构在第一位置时，金属丝被释放可通过喷枪，而当转换到第二位置时，金属丝被套爪夹紧并被拉回。

28、根据权利要求27所述的设备，其特征在于，线性驱动机构包括一气体活塞驱动机构，和包括用来有选择地提供压缩气体给活塞驱动机构的气体供应装置的控制装置。

29、根据权利要求27所述的设备，还包括一被压缩在夹具总线和前部之间的主弹簧，其特征在于，若要在第一位置，控制装置使线性驱动机构迫使夹具总成逆主弹簧弹力而进入第一位置，若要在第二位置，控制装置释放线性驱动机构以使主弹簧迫使夹具总成进入第二位置。

30、根据权利要求27所述的设备，其特征在于，当喷射开始从第二位置转换到第一位置时，位置操纵机构将金属丝端头以比正常金属丝传送速度快的高速从拉回位置推入燃烧室。

31、根据权利要求19所述的设备，其特征在于，还包括在金属丝拉回时维持燃料、氧化气体和压缩气体气流的控制装置。

32、一种降低在热喷枪的带斜角的气帽里堆积喷射材料的热喷射方法，喷枪包括一喷枪体，一安装在喷枪体上的喷嘴，一带有一形成燃烧室的贯穿通道的、从喷嘴处向前延伸的、带斜角的气帽，该通道包括一带一开口端的前通孔和一沿通孔轴线从喷嘴处延伸的后通孔，前通孔从后通孔以一斜角延伸，从而有一横向分量，其特征在于，该方法包括提供燃料和氧化气体通过喷嘴，并在燃烧室里产生一环形火焰，沿着平行于通孔轴线并与横向分量相同的方向偏移的中心轴线将金属丝向前输送通过喷嘴，由环形火焰使金属丝有一个熔融的端头，提供压缩气体进入带斜角的气帽，以便将熔融的金属丝端头雾化成喷射流，该喷射流基本上以斜角的方向被推进。

33、根据权利要求32所述的方法，其特征在于，还包括停止金属丝的输送，以及在停止输送时立即将金属丝端头拉回到燃烧室后面的拉回位置。

34、根据权利要求33所述的方法，其特征在于，拉回位置是在喷嘴内。

35、根据权利要求33所述的方法，其特征在于，拉回的步骤包括在停止输送时足够快地拉回金属丝以防止金属丝端头呈磨菇状。

36、根据权利要求33所述的方法，其特征在于，在喷射开始时，以比正常的金属丝传送速度快的高速立即将金属丝端头从拉回位置向前推入燃烧室。

37、一种降低在热喷枪的带斜角的气帽里堆积喷射材料的热喷射方法，喷枪包括一喷枪体，一安装在喷枪体上的喷嘴，和一从喷嘴处向前延伸并形成一燃烧室的气帽，其特征在于，该方法包括提供燃料和氧化气体通过喷嘴以产生一股从喷嘴里喷出的环形火焰的热喷射，输送金属丝向前通过喷嘴使在环形火焰作用下金属丝有一个熔融的端头，提供压缩气体给气帽并将熔融的端头雾化成喷射流，通过停止金属丝的输送终止热喷射，在停止输送时，立即将金属丝端头拉回到燃烧室后面的拉回位置。

38、根据权利要求37所述的方法，其特征在于，该气帽是一带斜角的气帽。

39、根据权利要求37所述的方法，其特征在于，拉回位置在喷嘴内。

40、根据权利要求37所述的方法，其特征在于，拉回的步骤包括在停止输送时足够快地拉回金属丝，以防止金属丝端头呈磨菇状。

41、根据权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括在喷射开始时，以比正常金属丝传送速度快的高速立即将金属丝从拉回位置向前推入燃烧室。

42、根据权利要求41所述的方法，其特征在于，在推进金属丝的一刹那之前维持正常的燃气、氧化气体和压缩气体的气流。

43、根据权利要求37所述的方法，其特征在于，输送和拉回步骤包括用一马达以第一工作方式向前输送金属丝，以及以第二工作方式拉回金属丝。

44、根据权利要求37所述的方法，其特征在于，输送步骤是由一驱动装置实现的，它向前输送金属丝;而拉回步骤包括夹紧金属丝，它与驱动装置分开并拉回金属丝。

45、根据权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括在金属丝拉回时，维持燃料、氧化气体和压缩气体气流。

46、一种在开始热喷射时使热喷枪的气帽里具有最少热喷射材料堆积的方法，该热喷枪包括一喷枪体，一安装在喷枪体上的喷嘴，一从喷嘴处向前延伸形成一燃烧室的气帽，提供燃料和氧化气体通过喷嘴从而在燃烧室里产生环形火焰的装置，以正常速度向前输送金属丝从而在环形火焰的作用下使金属丝有一熔融端头的装置，以及提供压缩气体进入气帽将熔融的端头雾化成喷射流的装置，其特征在于，该方法包括使金属丝端头定位在燃烧室的后部，建立环形火焰和压缩气体流，以比正常速度快的高速立即将金属丝端头向前送入燃烧室，以及以正常的速度输送金属丝以实现热喷射。

47、根据权利要求46所述的方法，其特征在于，该气帽是一带斜角的气帽。

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