本發明專利技術涉及一種用于熱涂覆表面的裝置，其具有至少一個殼體(6)、陰極(9)、主要氣體分配器(11)、次級氣體分配器(12)、電和熱絕緣作用元件(13、14、16)，和陽極，陽極設計為可消耗金屬絲并且通過金屬絲導引裝置(18)引導到噴嘴(19、21)中，其中噴嘴(19、21)以居中的方式安裝并且具有徑向設置在它的側面(22)中的一個上的一個平面上的開口(23)。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于熱涂覆表面的裝置說明書本專利技術涉及一種具有權利要求1的特征的用于熱涂覆表面的裝置。例如，在專利文獻US6,372,298B1、US6,706,993B1、US5,808,270A和WO2010/112567A1中描述用于熱涂覆表面的裝置。那里提到的裝置具有以下共同之處：用于進給可消耗金屬絲的金屬絲進料裝置，其中金屬絲用作電極；用于產生等離子氣體流的等離子氣體源；具有噴嘴口的噴嘴主體，等離子氣體流通過噴嘴口在一個金屬絲端引導為等離子氣體射流；以及第二電極，其在等離子氣體流進入噴嘴口之前設置在等離子氣體流中。專利文獻US6,610,959B2和WO2012/95371A1也涉及這種類型的裝置。電弧通過噴嘴口在兩個電極之間形成。從噴嘴口出現的等離子射流沖擊金屬絲端并且在那里通過電弧引起金屬絲熔化，并且在要涂覆的表面的方向上運走熔化的金屬絲材料。二次空氣噴嘴圍繞噴嘴口以環形形狀設置，其產生次級氣體射流，次級氣體射流沖擊已經從金屬絲端熔化掉的材料，因此引起熔化的金屬絲材料在要涂覆的表面的方向上的轉移的加速和二次原子化。專利文獻WO2010/112567A1公開了電弧可以在陽極和陰極之間直接引燃，消除對導引電弧的需要。然而，根據專利文獻US5,808,270A(＝DE69729805T2)的教導，導引電弧是等離子氣體噴嘴和陰極之間的首先引燃。一俟這個電弧已經引燃，電弧可以轉移到金屬絲。此外，專利文獻US5,808,270A公開了陰極單元，其是由具有敷釷鎢的插入物的銅殼體組成。陰極單元擰緊到陰極夾座。陰極夾座然后以傳統的方式插入到殼體中。專利文獻DE102009004581A1公開了用于金屬絲電弧噴涂的噴涂裝置，包含自耗金屬絲電極、非自耗電極、用于產生和維持兩個電極之間的電弧的能量源和用于供應自耗金屬絲電極的金屬絲進料裝置。指出可以通過控制單元監控能量源的電壓和/或電流強度。控制單元按照能量源的電流強度和/或電壓自動地控制金屬絲進給速率。通過金屬絲矯直裝置，當自耗電極送入焊炬時，自耗電極變直，以便確保自耗金屬絲電極與非自耗電極的軸向對準和自耗金屬絲電極到非自耗電極的精確進給。專利文獻WO97/14527A1涉及特別用于電弧工藝的金屬絲進料裝置。專利文獻WO97/14527A1描述具有再循環滾珠螺桿的進給裝置，其滾珠圍繞金屬絲在螺旋路徑上移動。這里，裝置的旋轉運動轉換成金屬絲電極的直線運動。現代的內燃發動機或其發動機缸體——尤其具有在其汽缸孔上的鐵或金屬層——可以由金屬或例如鋁、鋁塊這樣的輕合金鑄造。金屬層可以通過熱工藝噴涂。除雙金屬絲電弧噴涂方法(TWA)、HVOF(高速氧燃料)噴涂方法和等離子粉末噴涂方法以外，已知的熱噴涂方法包括等離子金屬絲噴涂方法或PTWA(等離子轉移金屬絲電弧)方法。通過等離子金屬絲噴涂方法即通過PTWA涂覆汽缸孔，是有利的，因為以這種方式產生涂層是可能的，與由灰鑄鐵制成的鑄造襯墊提供的傳統襯里相比，涂層在降低磨損因子和具有降低油耗的發動機的較長使用壽命方面具有積極效果。然而，用于熱涂覆的已知裝置和利用該裝置實施的方法具有一些缺點。例如，已知裝置送入要涂覆的汽缸孔中，并且在操作中，旋轉自身同時進行線性上下運動。這里明顯的是，在裝置的旋轉期間，流入汽缸孔的工藝氣體以與葉片相似的方式由裝置上的平坦表面——尤其殼體上的平坦表面——攜帶，引起附加湍流。對于較高的金屬絲進給速率，需要相應較高的電流，并且這些同時引起裝置上較高的熱應力。來自等離子體和來自液體噴涂微粒的熱量輸入，引起孔的表面的劇烈加熱，并且出現非常高的表面溫度。流出孔的加熱的工藝氣體，導致裝置的附加加熱。除高工作溫度以外，噴涂粉末和過度噴涂微粒也代表關于焊炬的可靠的長期操作的問題。不是所有的液體噴涂微粒粘附到表面，孔中的施加效率大約87％，因此伴隨例如10kg/h這樣的相應較高的金屬絲進給速率，生成非常大量的粉末。這些噴涂粉末是熱的面糊狀的微粒，其通過孔中的流動的工藝氣體從(鋁)表面或從已經形成的噴涂層偏轉。這些微粒然后可以導致在裝置表面上——特別是在其殼體上——的沉積物，并且這些可以隨著噴涂時間增加而成長為厚層，并且接著可以作為大塊以不受控制的方式剝落，大塊然后可以使自身嵌入到功能涂層中或導致裝置上的短路。一俟在裝置的外表面上形成封閉的導電層，可以發生這種短路。此外，已知裝置以這樣的方式形成尺寸，它們可以不再按照成功所需的參數涂覆汽缸孔，歸因于所述孔不斷減少的直徑。在這種情況下，本專利技術的根本目的是表明用于熱涂覆表面的改進的裝置，通過該裝置，伴隨圍繞內軸的旋轉同時進行線性運動，可以實現甚至小于60mm的相對小的孔直徑的內涂層，提供高的施加速率和增加的使用壽命，同時使維護減少到最低程度。這個目的是通過具有權利要求1的特征的裝置實現。在從屬權利要求中公開本專利技術的更多特別有利的實施例。應該指出的是，在下面的說明中單獨詳細說明的特征可以以任何所需的技術上有意義的方式彼此結合并且公開本專利技術的更多改進。說明書——尤其連同附圖——進一步描述并且詳細說明本專利技術。根據本專利技術，用于熱涂覆表面的裝置包含至少一個殼體、陰極、主要氣體分配器、次級氣體分配器、電和熱作用絕緣元件和陽極，陽極設計為可消耗金屬絲并且通過金屬絲導引裝置引導到噴嘴中，其中噴嘴以居中的方式安裝并且具有徑向設置在其側面中的一個上的一個平面上的開口。殼體可以是單部件或多部件設計，優選是具有至少一個主要元件和至少一蓋元件的兩部件設計，其中噴嘴具有主要氣體噴嘴和次級氣體噴嘴，其中主要氣體噴嘴以居中的方式安裝在與次級氣體分配器并聯連接的主要氣體分配器上，并且具有徑向設置在朝著次級氣體噴嘴定向的它的側面上的一個平面上的開口。開口可以具體體現為槽或孔。在有利的實施例中，可以為由兩種材料制成的主要氣體噴嘴作好準備，其中優選的鎢合金芯優選地用銅包封(銅被稱為根據本專利技術意義上的金屬)。因此，盡管高的熱負荷，但通過鎢合金芯，實現在電弧附近伴隨小膨脹和高耐磨性的優化的熱傳遞是可能的。也可以實現在噴嘴壁區域中的電弧的冷卻以及因此的收縮。主要氣體噴嘴也可以由陶瓷材料形成。主要氣體噴嘴絕緣也是有利的，以便無電位，確保電弧在陰極和陽極之間直接引燃，陽極具體體現為金屬絲。因此，主要氣體噴嘴由陶瓷材料形成也是可能的，確保它是電中性的。主要氣體噴嘴也用于捆綁主要氣體。如果主要氣體噴嘴具有圓柱形的外部形狀，這是有利的，其中用于接合在主要氣體分配器的相應凹部中的接合元件設置在朝著主要氣體分配器定向的側面上，因此在所有情況下確保兩個組件相對于彼此的居中安裝。主要氣體噴嘴可以具有或者圓柱形或發散的內部形狀或者拉瓦爾輪廓。在共同的徑向平面中的開口，即孔或槽的布置與二此氣體噴嘴結合，導致次級氣體迷宮的形成，因此使次級氣體能夠使用以冷卻主要氣體噴嘴。同時，考慮在電弧附近存在最大熱應力的事實。為了能夠用次級氣體實現主要氣體噴嘴的有利冷卻，有利地建議的是，徑向開口，即孔/槽的數目對稱地大于次級氣體噴嘴中的次級氣體孔的次級氣體孔數目。例如，在一個平面上設置的12個徑向槽可以提供在主要氣體噴嘴中，因此在次級氣體噴嘴中將可能僅設置八個次級氣體孔。例如，如果提供了10個槽，則六個次級氣體孔將是可能的。對于從開口，即從主要氣體噴嘴的孔/槽到本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于熱涂覆表面的裝置，其具有至少一個殼體(6)、陰極(9)、主要氣體分配器(11)、次級氣體分配器(12)、電和熱作用絕緣元件(13、14、16)和陽極，所述陽極設計為可消耗金屬絲并且通過金屬絲導引裝置(18)引導到噴嘴(19、21)中，其中所述噴嘴(19、21)以居中方式安裝并且具有在它的側面(22)中的一個上的一個平面上徑向設置的開口(23)。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.01.04 DE 102013200062.61.一種用于熱涂覆表面的裝置，其具有至少一個殼體(6)、陰極(9)、主要氣體分配器(11)、次級氣體分配器(12)、電和熱作用絕緣元件(13、14、16)和陽極，所述陽極設計為可消耗金屬絲并且通過金屬絲導引裝置(18)引導到噴嘴(19、21)中，其中所述噴嘴(19、21)以居中方式安裝并且具有在它的側面(22)中的一個上的一個平面上徑向設置的開口(23)，其中所述噴嘴(19、21)具有主要氣體噴嘴(21)和次級氣體噴嘴(19)，并且所述開口(23)設置在所述主要氣體噴嘴(21)上以使次級氣體冷卻所述主要氣體噴嘴。2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述殼體是具有至少一個主要元件(7)和至少一個蓋元件(8)的兩部件設計，其中所述主要氣體噴嘴(21)以居中的方式安裝在與所述次級氣體分配器(12)并聯連接的所述主要氣體分配器(11)上，并且具有在朝著所述次級氣體噴嘴(19)定向的它的所述側面(22)上的一個平面上徑向設置的開口(23)。3.如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述主要氣體噴嘴(21)具有用于接合在所述主要氣體分配器(11)的凹部(27)中的接合元件(26)，其中所述主要氣體噴嘴(21)形成用于主要氣體的以相對于陰極(9)居中的方式收斂的入口區域(32)。4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述主要氣體噴嘴(21)具有比所述次級氣體噴嘴(19)中的次級氣體孔(34)的次級氣體孔數目對稱大的多個開口。5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述陰極(9)具有鎢合金芯(36)，其由銅包封，因此形成銅套(37)。6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于所述銅套(37)是具有套筒部分(38)和凸緣部分(39)的帽子形設計，其中手指形芯(36)容納在所述套筒部分(38)中，并且其中所述套筒部分(38)具有用于擰進所述殼體(6)的相應內螺紋中的外螺紋，并且其中所述凸緣部分(39)具有鍵表面(41)。7.如權利要求1所述的裝置，其...
【專利技術屬性】
技術研發人員：克萊門斯·瑪麗亞·瓦普特，利安得·施拉姆，恩里科·豪瑟，
申請(專利權)人：福特全球技術公司，
類型：發明
國別省市：美國;US
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