JPH02142098A - プラズマガン - Google Patents
プラズマガンInfo
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- JPH02142098A JPH02142098A JP1252494A JP25249489A JPH02142098A JP H02142098 A JPH02142098 A JP H02142098A JP 1252494 A JP1252494 A JP 1252494A JP 25249489 A JP25249489 A JP 25249489A JP H02142098 A JPH02142098 A JP H02142098A
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- Japan
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- plasma
- powder
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- outer pipe
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Links
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
- B05B7/22—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc
- B05B7/222—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using an arc
- B05B7/226—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using an arc the material being originally a particulate material
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/42—Plasma torches using an arc with provisions for introducing materials into the plasma, e.g. powder or liquid
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はプラズマスプレーガン、詳しくはプラズマスプ
レーガン延長部に関する。
レーガン延長部に関する。
従来技術
電弧と、この電弧との接触下に通過せしめられる、流動
するガス流とを利用した、プラズマ炎発生装置およびス
プレーガンは一般に知られており、かつ商業および実験
目的に使用され、成功している。これらの装置は一般に
相互間にアークを飛ばす電極構成と、ノズルと、ガス流
をアークとの接触下にノズルを通過させるための手段と
を備えている。
するガス流とを利用した、プラズマ炎発生装置およびス
プレーガンは一般に知られており、かつ商業および実験
目的に使用され、成功している。これらの装置は一般に
相互間にアークを飛ばす電極構成と、ノズルと、ガス流
をアークとの接触下にノズルを通過させるための手段と
を備えている。
非トランスファー形のプラズマ炎発生装置ではアークは
電極対間で飛ばされ、この電極の１つはノズルの形を有
し、かつガス流はアークとの接触下にノズルを通過せし
められる。米国特許第２９２２８６７号明細書にはかか
るプラズマ発生装置の初期の設計が例示されている。通
常切断、溶接等のトーチとして用いられるトランスファ
ー形アークの発生装置ではアークは普通１電極、例えば
ロッド電極からワークまでノズルを通って延び、かつガ
ス流はアークと一緒にノズルを通過せしめられる。プラ
ズマ炎スプレーガンは原理的には単にプラズマ炎発生装
置を備えているにすぎず、この発生装置に熱可融性材料
をブラスマ流と接触するように通過させるための手段が
設けられている。熱可融性材料はプラズマ流との接触で
溶融するかまたは少なくとも軟化し、かつ被覆すべき表
面へ推進せしめられる。
電極対間で飛ばされ、この電極の１つはノズルの形を有
し、かつガス流はアークとの接触下にノズルを通過せし
められる。米国特許第２９２２８６７号明細書にはかか
るプラズマ発生装置の初期の設計が例示されている。通
常切断、溶接等のトーチとして用いられるトランスファ
ー形アークの発生装置ではアークは普通１電極、例えば
ロッド電極からワークまでノズルを通って延び、かつガ
ス流はアークと一緒にノズルを通過せしめられる。プラ
ズマ炎スプレーガンは原理的には単にプラズマ炎発生装
置を備えているにすぎず、この発生装置に熱可融性材料
をブラスマ流と接触するように通過させるための手段が
設けられている。熱可融性材料はプラズマ流との接触で
溶融するかまたは少なくとも軟化し、かつ被覆すべき表
面へ推進せしめられる。
接近しにくい範囲へ吹付けるために種々のプラズマスプ
レーガン構造が考案されている。これらは普通穴内面の
被覆の問題に合わせて構成された。これらは実際にすべ
てが電極の物理的寸法、プラズマ形成ガス、冷却材およ
び粉末供給の流路並びに所要最小吹付は距離に伴なう、
穴の最小寸法についての限界を有している。
レーガン構造が考案されている。これらは普通穴内面の
被覆の問題に合わせて構成された。これらは実際にすべ
てが電極の物理的寸法、プラズマ形成ガス、冷却材およ
び粉末供給の流路並びに所要最小吹付は距離に伴なう、
穴の最小寸法についての限界を有している。
例えば米国特許第４６６１６８２号明細書［グルナー（
Ｇｒｎｎｅｒ）他］には細長いアームの端部に側路を組
込んだプラズマスプレーガンが記載されている。接近し
にくい範囲の吹付は寸法、例えば被覆される穴の最小直
径はカソードとアノード構造の所要合算長さによって制
限される。米国特許第３７４０５２２号明細書［ミュー
ルベルガ−（Ｍｕｅｈｌｂｅｒｇｅｒ） ］にはガンの
当初の主軸線に対する軸方向から横方向へプラズマ流を
変向させるためにカソードと関連して使用される、角度
を持つノズル形アノードを備えた細長いプラズマガンが
記載されている。この装置も同様にその最小寸法は構成
部材、冷却材給排流路および粉末導管の形状によって制
限される。米国特許第４５９６９１８号明細書［ボンギ
ス（Ｐｏｎｇｈｉｓ） ］にはププラズマガンに同心的
な冷却材用流路を備えた細長いアノードが示されている
が、スプレー流または発射粉末を変向するための手段に
ついては示されていない。粉末供給については種々の構
成か米国特許第４６９６８５５号明細書［ブチイツト（
Ｐｅｔｔ＊ｔ）他］および同第４６８１７７２号明細書
［レアトン（Ｒａ１ｒｄｅｎ） ］に示されている。
Ｇｒｎｎｅｒ）他］には細長いアームの端部に側路を組
込んだプラズマスプレーガンが記載されている。接近し
にくい範囲の吹付は寸法、例えば被覆される穴の最小直
径はカソードとアノード構造の所要合算長さによって制
限される。米国特許第３７４０５２２号明細書［ミュー
ルベルガ−（Ｍｕｅｈｌｂｅｒｇｅｒ） ］にはガンの
当初の主軸線に対する軸方向から横方向へプラズマ流を
変向させるためにカソードと関連して使用される、角度
を持つノズル形アノードを備えた細長いプラズマガンが
記載されている。この装置も同様にその最小寸法は構成
部材、冷却材給排流路および粉末導管の形状によって制
限される。米国特許第４５９６９１８号明細書［ボンギ
ス（Ｐｏｎｇｈｉｓ） ］にはププラズマガンに同心的
な冷却材用流路を備えた細長いアノードが示されている
が、スプレー流または発射粉末を変向するための手段に
ついては示されていない。粉末供給については種々の構
成か米国特許第４６９６８５５号明細書［ブチイツト（
Ｐｅｔｔ＊ｔ）他］および同第４６８１７７２号明細書
［レアトン（Ｒａ１ｒｄｅｎ） ］に示されている。
したがって接近しにくい範囲へのプラズマ吹付けの実用
性は不明確である。広く関心を持たれている、接近しに
くい範囲の具体的なタイプはガスタービンエンジンでハ
ブにフ゛レードおよびベーンを取付けるためのスロット
範囲によって示されている。かかる領域はエンジン作動
中アセンブリ内で振動能の応力から広範な擦過摩耗にさ
らされる。プラズマ吹付けによる被覆が開発され、これ
は上記のような摩耗を最小にしかつ部材の修理に使用す
ることができる。これらの被覆は取付はスロットに使用
されているが、しかしスロットが大きいか、またはオー
バハングなしの形状を有していて、そのためにプラズマ
スプレー流を外部からスロットの内面へ向けることがで
きる場合に使用されているにすぎない。しかしブレード
やベーンをより良好に保持するためには鳩尾状スロット
を用いるのが望ましい。最近のガスタービンエンジンで
小さな鳩尾状スロットか設計されている。これまで小形
の鳩尾状スロットは完全には被覆できなかった。また被
覆は表面に対してほぼ垂直に吹付けることが重要である
。外部からスロット内面への吹付けはこの目的を達成せ
ず、かつ劣悪の被覆を与える。
性は不明確である。広く関心を持たれている、接近しに
くい範囲の具体的なタイプはガスタービンエンジンでハ
ブにフ゛レードおよびベーンを取付けるためのスロット
範囲によって示されている。かかる領域はエンジン作動
中アセンブリ内で振動能の応力から広範な擦過摩耗にさ
らされる。プラズマ吹付けによる被覆が開発され、これ
は上記のような摩耗を最小にしかつ部材の修理に使用す
ることができる。これらの被覆は取付はスロットに使用
されているが、しかしスロットが大きいか、またはオー
バハングなしの形状を有していて、そのためにプラズマ
スプレー流を外部からスロットの内面へ向けることがで
きる場合に使用されているにすぎない。しかしブレード
やベーンをより良好に保持するためには鳩尾状スロット
を用いるのが望ましい。最近のガスタービンエンジンで
小さな鳩尾状スロットか設計されている。これまで小形
の鳩尾状スロットは完全には被覆できなかった。また被
覆は表面に対してほぼ垂直に吹付けることが重要である
。外部からスロット内面への吹付けはこの目的を達成せ
ず、かつ劣悪の被覆を与える。
発明が解決しようとする問題点
本発明の課題は凹所の内面へ吹付けるために有用な改良
されたプラズマガンを提供すること、新規のプラズマ延
長スプレーガンを提供すること、および特に細長いスロ
ットの内面へ吹付けりために有用であるプラズマ延長ガ
ンを提供することである。
されたプラズマガンを提供すること、新規のプラズマ延
長スプレーガンを提供すること、および特に細長いスロ
ットの内面へ吹付けりために有用であるプラズマ延長ガ
ンを提供することである。
問題点を解決するための手段
上記の課題を解決するための本発明の手段はプラズマガ
ンがカソード部材と、管形のアノードと、細長い管形延
長部と、第１の外パイプと、管形延長部の後端から流体
冷却材を排出するための排出手段と、粉末インジェクタ
と、第２の外パイプとを組合わせて備えており、管形の
アノードがカソード部材と、かつこの管形のアノードか
ら出るプラズマ流を発生ずるための、プラズマ形成ガス
源および電孤の給電部と協働するように配置されており
； 細長い管形延長部が管壁を備え、この管壁が内部に管形
のアノードから前方へ延びた軸方向のプラズマガス１〜
を有し、プラズマダクトが管形のアノードから離れた端
壁で終わっており、管形延長部が更にプラズマ流を管形
延長部から横方向へ流出させるために一部が端壁によっ
て形成された横方向のプラズマダクトを内部に有しかつ
管壁内に軸方向のプラズマダクトのほぼ全長にわたって
延びた流体冷却材のための流路を備えており； 第１の外パイプが管形延長部へこれの横方向のプラズマ
ダクトに近い地点の前方で結合されていて、しかも流体
冷却材のための流路と流体流通下に接続し、かつ冷却材
源から流体冷却材を受容するようになっており； 粉末インジェクタが横方向のプラズマダクトに隣接して
その前方に配置され、かつ流出したプラズマ流内へ後方
からスプレー粉末を射出するようになっており： 第２の外パイプが粉末インジェクタへこれとの粉末流通
接続下に結合されていて、しかも粉末源からスプレー粉
末を受容するようになっていることである。
ンがカソード部材と、管形のアノードと、細長い管形延
長部と、第１の外パイプと、管形延長部の後端から流体
冷却材を排出するための排出手段と、粉末インジェクタ
と、第２の外パイプとを組合わせて備えており、管形の
アノードがカソード部材と、かつこの管形のアノードか
ら出るプラズマ流を発生ずるための、プラズマ形成ガス
源および電孤の給電部と協働するように配置されており
； 細長い管形延長部が管壁を備え、この管壁が内部に管形
のアノードから前方へ延びた軸方向のプラズマガス１〜
を有し、プラズマダクトが管形のアノードから離れた端
壁で終わっており、管形延長部が更にプラズマ流を管形
延長部から横方向へ流出させるために一部が端壁によっ
て形成された横方向のプラズマダクトを内部に有しかつ
管壁内に軸方向のプラズマダクトのほぼ全長にわたって
延びた流体冷却材のための流路を備えており； 第１の外パイプが管形延長部へこれの横方向のプラズマ
ダクトに近い地点の前方で結合されていて、しかも流体
冷却材のための流路と流体流通下に接続し、かつ冷却材
源から流体冷却材を受容するようになっており； 粉末インジェクタが横方向のプラズマダクトに隣接して
その前方に配置され、かつ流出したプラズマ流内へ後方
からスプレー粉末を射出するようになっており： 第２の外パイプが粉末インジェクタへこれとの粉末流通
接続下に結合されていて、しかも粉末源からスプレー粉
末を受容するようになっていることである。
実施例
本発明を組入れたプラズマスプレーガン１０が第１Ａ図
、第１Ｂ図に示されている。ガンのプラズマを発生する
端部１２は常用のタイプのものである。本実施例では端
部に主要なガン本体１４、およびその後方に順次主絶縁
体１６とカソードブロック１８か取付けられている。主
絶縁体はガン本体をカソードブロックから絶縁する外側
部分と、前方へガン本体１４内へ延びたほぼ円筒形の突
出部２２とを有している。（明細書および特許請求の範
囲で使われる゛前方″および°′前方へ″なる用語はこ
のガンにおけるプラズマガス流の方向に関し、かつ’
後方”および′″後方′″なる用語はその反対の方向を
示す。） カソードアセンブリ２４は主絶縁体１６およびカソード
ブロック１８内に同軸的に保持されている。カソードア
センブリは導電性の円筒形カソードホルタ２６を包含し
ている。カソードアセンブリは円筒形の絶縁体リング２
８内に取付けられ、絶縁体リング自体は主絶縁体１６の
前方突出部２２の軸方向の孔３０内に保持されている。
、第１Ｂ図に示されている。ガンのプラズマを発生する
端部１２は常用のタイプのものである。本実施例では端
部に主要なガン本体１４、およびその後方に順次主絶縁
体１６とカソードブロック１８か取付けられている。主
絶縁体はガン本体をカソードブロックから絶縁する外側
部分と、前方へガン本体１４内へ延びたほぼ円筒形の突
出部２２とを有している。（明細書および特許請求の範
囲で使われる゛前方″および°′前方へ″なる用語はこ
のガンにおけるプラズマガス流の方向に関し、かつ’
後方”および′″後方′″なる用語はその反対の方向を
示す。） カソードアセンブリ２４は主絶縁体１６およびカソード
ブロック１８内に同軸的に保持されている。カソードア
センブリは導電性の円筒形カソードホルタ２６を包含し
ている。カソードアセンブリは円筒形の絶縁体リング２
８内に取付けられ、絶縁体リング自体は主絶縁体１６の
前方突出部２２の軸方向の孔３０内に保持されている。
カソードホルダ２６は後方の保持リング３２の一部であ
る。これら同心的な構成部材はカソードブロック１８へ
ねじ込まれた保持リング３２によりガン本体内で保持さ
れている。
る。これら同心的な構成部材はカソードブロック１８へ
ねじ込まれた保持リング３２によりガン本体内で保持さ
れている。
保持リング内の穴３４はねじ回しによる取外しおよび保
持リングとカソードアセンブリ２４の交換を簡便にする
。複数の０−リング３６が冷却材を保持するためにガン
全長にわたって適切にＯ−リングみぞに配置されている
。
持リングとカソードアセンブリ２４の交換を簡便にする
。複数の０−リング３６が冷却材を保持するためにガン
全長にわたって適切にＯ−リングみぞに配置されている
。
カソードアセンブリ２４のロッド状カソード部材３８は
トリウムタングステンまたは他の適切なアークカンード
材料製の前方先端部４０を有している。先端部は銅等の
カソードベースへろう付けされ、カソードベースは後方
に延びた管状部分４４を有している。この管状部分はカ
ソードホルダ２６に同心的に銀ろうで結合されている。
トリウムタングステンまたは他の適切なアークカンード
材料製の前方先端部４０を有している。先端部は銅等の
カソードベースへろう付けされ、カソードベースは後方
に延びた管状部分４４を有している。この管状部分はカ
ソードホルダ２６に同心的に銀ろうで結合されている。
栓４６がカソードホルダ２６の後部に取付けられており
、この栓はこれから前方へ突出したパイプ４８を有し、
このパイプはカソードベース４２の管状部分４４内へ延
びて、これとの間に環状のダクト５０を形成している。
、この栓はこれから前方へ突出したパイプ４８を有し、
このパイプはカソードベース４２の管状部分４４内へ延
びて、これとの間に環状のダクト５０を形成している。
栓４６は後方の保持リング３２にビン４９によって保持
されている。
されている。
ノズル形のアノードアセンブリ５２がガン本体１４の前
端部内へ嵌込まれている。アノードアセンブリはカソー
ド先端部４０の前方へ延びた銅等の管形アノード５４を
包含している。フランジ付きのアノードホルダ５６が、
ねじ６０によって本体に保持されたノズルフランジ５８
によってアノードをガン本体１４へ保持している。
端部内へ嵌込まれている。アノードアセンブリはカソー
ド先端部４０の前方へ延びた銅等の管形アノード５４を
包含している。フランジ付きのアノードホルダ５６が、
ねじ６０によって本体に保持されたノズルフランジ５８
によってアノードをガン本体１４へ保持している。
ガス分配リング６２がカソード部材３８の外側に同心的
Ｉこ配置されている。１個以上の半径方向でみて内向き
のガス入０６４が配置されており、（有利には６個；２
つが示されている）プラズマガスを渦運動させるための
接線方向成分を有していると有利である。ガス入口はプ
ラズマを形成するガスのガス源７４へ接続されたガン本
体内の複数のガスダクト６８、外環状室７０、ガスダク
ト７２を介してガス分配リング６２の外側に配置された
内環状室６６から流れて来るガスを受容する。（ガスダ
ク；・７２は有利には端部（発生装置）１２内を後方に
延びるが、判り易くするため１こ第１Ａ図Ｉこは横方向
に示されている。） 通常の電孤電源７９に通じた１対の電カケープルコネク
タ７６．７８がそれぞれカソードブロック１８とガン本
体Ｉ４にねじ結合されている。これらの部材および他は
他に指摘がない限り製作容易さと導電性のために真ちゅ
う等から製作されている。したがってアーク電流はガン
本体１４からアノードホルダ５６を通ってアノード５４
へ流れ、ここでカソード部材３８へ向かってアークが形
成され、こうしてプラズマ形成がガス内でプラズマ流を
発生させる。電流は引続き先端部からカソードベース４
２、保持リング３２、カソードブロック１８を通って流
れる。
Ｉこ配置されている。１個以上の半径方向でみて内向き
のガス入０６４が配置されており、（有利には６個；２
つが示されている）プラズマガスを渦運動させるための
接線方向成分を有していると有利である。ガス入口はプ
ラズマを形成するガスのガス源７４へ接続されたガン本
体内の複数のガスダクト６８、外環状室７０、ガスダク
ト７２を介してガス分配リング６２の外側に配置された
内環状室６６から流れて来るガスを受容する。（ガスダ
ク；・７２は有利には端部（発生装置）１２内を後方に
延びるが、判り易くするため１こ第１Ａ図Ｉこは横方向
に示されている。） 通常の電孤電源７９に通じた１対の電カケープルコネク
タ７６．７８がそれぞれカソードブロック１８とガン本
体Ｉ４にねじ結合されている。これらの部材および他は
他に指摘がない限り製作容易さと導電性のために真ちゅ
う等から製作されている。したがってアーク電流はガン
本体１４からアノードホルダ５６を通ってアノード５４
へ流れ、ここでカソード部材３８へ向かってアークが形
成され、こうしてプラズマ形成がガス内でプラズマ流を
発生させる。電流は引続き先端部からカソードベース４
２、保持リング３２、カソードブロック１８を通って流
れる。
流体冷却材、普通水は加圧冷却材源８０から電カケープ
ルコネクタ７８を介してガン本体１４内の主流路８１へ
供給される。主流路からの第１の分流路８２が主絶縁体
１６、絶縁体リング２８、カソードホルダ２６各相互間
およびそれぞれを通ってカソード部材３８を冷却するた
めの環状ダク）・５０へ連通した、第１の、一連の同心
的ｔこ配置された環状および半径方向の流路８４へ通じ
ている。次いでカソード冷却材はバイア′４８内を通過
し、かつ第２の、一連の同心的に配置された環状および
半径方向の流路８６を通ってガン本体１４内の流体排出
流路８８へ達し、もう１つの電カケープルコネクタ７６
を介してドレン９０あるいは再循環のための熱交換器へ
達する。
ルコネクタ７８を介してガン本体１４内の主流路８１へ
供給される。主流路からの第１の分流路８２が主絶縁体
１６、絶縁体リング２８、カソードホルダ２６各相互間
およびそれぞれを通ってカソード部材３８を冷却するた
めの環状ダク）・５０へ連通した、第１の、一連の同心
的ｔこ配置された環状および半径方向の流路８４へ通じ
ている。次いでカソード冷却材はバイア′４８内を通過
し、かつ第２の、一連の同心的に配置された環状および
半径方向の流路８６を通ってガン本体１４内の流体排出
流路８８へ達し、もう１つの電カケープルコネクタ７６
を介してドレン９０あるいは再循環のための熱交換器へ
達する。
主流路８１からの第２の分流路９２は冷却材をアノード
ホルダ５６とガン本体１４との間の環状路９４へ案内し
、次いで４個の半径方向の流路９６（２個示されている
）を介してアノード５４の周りの環状の冷却材ダクト９
８へ導く。アノード冷却材は次いで第２の流路１ｏｏを
通ってアノードホルダ５６とガン本体１４との間に形成
された環状室＋０２へ出、次いで流体排出通路８８へ達
する。
ホルダ５６とガン本体１４との間の環状路９４へ案内し
、次いで４個の半径方向の流路９６（２個示されている
）を介してアノード５４の周りの環状の冷却材ダクト９
８へ導く。アノード冷却材は次いで第２の流路１ｏｏを
通ってアノードホルダ５６とガン本体１４との間に形成
された環状室＋０２へ出、次いで流体排出通路８８へ達
する。
本発明によれば、細長い管形延長部１０４がアノード５
４から前方へ延びている。管形延長部は管状の壁構造に
よって形成され、外壁１０６と内壁＋０８を備え、かつ
アノード５４から前方へ延びた軸方向のプラズマダクト
１１０を形成している。外壁は銀ろうでノズル７ランジ
５８へ結合されている。内壁１０８は簡単に管形のアノ
ードの延長であると、すなわち内壁はアノードの同様の
内面の連続である内面１１２を有していると有利であり
、これによりアークはできる限り前方の滑らかな内面で
自然消滅しこうしてアークからプラズマ流へ移る力を最
大にする。
４から前方へ延びている。管形延長部は管状の壁構造に
よって形成され、外壁１０６と内壁＋０８を備え、かつ
アノード５４から前方へ延びた軸方向のプラズマダクト
１１０を形成している。外壁は銀ろうでノズル７ランジ
５８へ結合されている。内壁１０８は簡単に管形のアノ
ードの延長であると、すなわち内壁はアノードの同様の
内面の連続である内面１１２を有していると有利であり
、これによりアークはできる限り前方の滑らかな内面で
自然消滅しこうしてアークからプラズマ流へ移る力を最
大にする。
プラズマダクト１１０の前端はアノード５４終端の端壁
１１４によって終わっている。管形延長部はこの終端位
置で内部に一部が端壁１１４によって形成された横方向
のプラズマダクト１１６を有している。このプラズマダ
クトはプラズマ流を管形延長部１０４から横方向に変向
して流出させる。横方向のプラズマダクトはプラズマ流
１１７が横方向に流出するのに十分な横方向成分を持っ
ているが、更にプラズマダクト（および流出するプラズ
マ）は端壁の熱ガス腐食を最小にし、かつ端壁への熱損
失を最小にするために、かつ後述される他の理由から前
方成分を保持すべきである。
１１４によって終わっている。管形延長部はこの終端位
置で内部に一部が端壁１１４によって形成された横方向
のプラズマダクト１１６を有している。このプラズマダ
クトはプラズマ流を管形延長部１０４から横方向に変向
して流出させる。横方向のプラズマダクトはプラズマ流
１１７が横方向に流出するのに十分な横方向成分を持っ
ているが、更にプラズマダクト（および流出するプラズ
マ）は端壁の熱ガス腐食を最小にし、かつ端壁への熱損
失を最小にするために、かつ後述される他の理由から前
方成分を保持すべきである。
外壁１０６、内壁１０８間の流体冷却材用の流路１１８
は軸方向のプラズマダクト１１０のほぼ全長にわたって
延び、プラズマダクト全長を冷却するための冷却材、例
えば水を流すのに十分である。流路はその他の部分は中
実の管状の壁構造内の複数の平行な孔の形状であっても
よいが、本実施例で記載されているような環状の空間が
有利である。
は軸方向のプラズマダクト１１０のほぼ全長にわたって
延び、プラズマダクト全長を冷却するための冷却材、例
えば水を流すのに十分である。流路はその他の部分は中
実の管状の壁構造内の複数の平行な孔の形状であっても
よいが、本実施例で記載されているような環状の空間が
有利である。
管形延長部１０４の前端、横方向のプラズマダクト１１
６の前方に端部付属部材１２０が設けられている。この
端部付属部材に外パイプ１２２がろう付けされ、かつ本
実施例では管形延長部１０４から横方向に離れる方向に
延びている。流路１１８に冷連通した、端壁１１４近く
の冷却材領域１２４を介して外パイプ＋２２は流路１１
８と流体流通下にある。外パイプ１２２は剛性のパイプ
または撓みホース１２６として続き、本体付属部材１２
８へ延びている。本体付属部材はガン本体１４内の冷却
材源の主流路８１からの第３の分流路１３０と連通して
いる。このようにして冷却材は外パイプ１２２を経て、
横方向のプラズマダクト１１６近くの冷却材領域１２４
へ達し、流路１１８に沿って後方へ流れ、かつ第３の半
径方向の流路１３２を経て環状室＋０２へ入り、かつ流
体排出流路８８へ達する。
６の前方に端部付属部材１２０が設けられている。この
端部付属部材に外パイプ１２２がろう付けされ、かつ本
実施例では管形延長部１０４から横方向に離れる方向に
延びている。流路１１８に冷連通した、端壁１１４近く
の冷却材領域１２４を介して外パイプ＋２２は流路１１
８と流体流通下にある。外パイプ１２２は剛性のパイプ
または撓みホース１２６として続き、本体付属部材１２
８へ延びている。本体付属部材はガン本体１４内の冷却
材源の主流路８１からの第３の分流路１３０と連通して
いる。このようにして冷却材は外パイプ１２２を経て、
横方向のプラズマダクト１１６近くの冷却材領域１２４
へ達し、流路１１８に沿って後方へ流れ、かつ第３の半
径方向の流路１３２を経て環状室＋０２へ入り、かつ流
体排出流路８８へ達する。
短パイプ１３６から成る粉末インジェクタ１３４が横方
向のプラズマダクｈ ｌ ｌ ６に隣接して前方に配置
され、かつ流出したプラズマ流１１７内へ吹付は粉末１
３８を後方から射出するように構成されている。第２の
外パイプ１４０が粉末流通下に粉末インジェクタ１３４
と接続されている。この第２の外パイプはガン本体１４
内の粉末部付属部材１４３および粉末タフ１へ１４４か
ら管ｌ・１２を経て延びている。（粉末ダクｌ−１４４
は有利には発生装置１２内を後方に延びるか、判り易く
するために第１Ａ図では横方向に示されている）。粉末
ダクトは通常の粉末源１４６［例えば米国特許第４５６
１８０８号明細書くスポールディング他（Ｓｐａｕｌｄ
ｉｎｇｅｔ ａｌｌ） ）に記載されたタイプのもの］
、例えばメトコ・タイプ４ＭＰ・フィーダ（Ｍｅｔｃｏ
Ｔｙｐｅ ４ＭＰ Ｆｅｅｄｅｒ） ［パーキン−
ニルマー社（Ｐａｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ Ｃｏｒｐｏｒ
ａｔｉｏｎ） 、ノーウオーク（Ｎ。
向のプラズマダクｈ ｌ ｌ ６に隣接して前方に配置
され、かつ流出したプラズマ流１１７内へ吹付は粉末１
３８を後方から射出するように構成されている。第２の
外パイプ１４０が粉末流通下に粉末インジェクタ１３４
と接続されている。この第２の外パイプはガン本体１４
内の粉末部付属部材１４３および粉末タフ１へ１４４か
ら管ｌ・１２を経て延びている。（粉末ダクｌ−１４４
は有利には発生装置１２内を後方に延びるか、判り易く
するために第１Ａ図では横方向に示されている）。粉末
ダクトは通常の粉末源１４６［例えば米国特許第４５６
１８０８号明細書くスポールディング他（Ｓｐａｕｌｄ
ｉｎｇｅｔ ａｌｌ） ）に記載されたタイプのもの］
、例えばメトコ・タイプ４ＭＰ・フィーダ（Ｍｅｔｃｏ
Ｔｙｐｅ ４ＭＰ Ｆｅｅｄｅｒ） ［パーキン−
ニルマー社（Ｐａｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ Ｃｏｒｐｏｒ
ａｔｉｏｎ） 、ノーウオーク（Ｎ。
ｒｗａｌｋ） 、コ不チカット州］から普通はキャリヤ
ガス内の吹付は粉末を受容する。粉末はほぼ溶融され、
または少なくとも加熱軟化され、かつ被覆すべき表面へ
向けられる。
ガス内の吹付は粉末を受容する。粉末はほぼ溶融され、
または少なくとも加熱軟化され、かつ被覆すべき表面へ
向けられる。
第１Ｂ図に示された優れた実施例では、後方から射出さ
れたキャリヤガス中の粉末はプラズマダクｈ ｌ ｌ
６の出口近くでプラズマ流へ流入する。プラズマ流１１
７の前進方向は縦方向のダクトの軸線に対する直交線と
の間で１０〜３０°のような小さな角度Ａ１例えば２０
°を成している。発射された粉末／キャリヤ流１３８が
プラズマ吹付は流を更に垂直の方向へ変向させる。横方
向のプラズマダクト１１６の直径については４ ｍｍ、
かつ短パイプ１３６の内径については１．６ｍｍの寸法
が提案される。
れたキャリヤガス中の粉末はプラズマダクｈ ｌ ｌ
６の出口近くでプラズマ流へ流入する。プラズマ流１１
７の前進方向は縦方向のダクトの軸線に対する直交線と
の間で１０〜３０°のような小さな角度Ａ１例えば２０
°を成している。発射された粉末／キャリヤ流１３８が
プラズマ吹付は流を更に垂直の方向へ変向させる。横方
向のプラズマダクト１１６の直径については４ ｍｍ、
かつ短パイプ１３６の内径については１．６ｍｍの寸法
が提案される。
判り易いように第１Ｂ図には外パイプ１２２１４０が横
方向のプラズマダクト１１６の軸線１４８と同一平面内
に位置しているように示されている。しかし表面への吹
付けを可能にするためには、横方向のプラズマダクトは
パイプに対して軸線１４８が回転されなければならない
。すなわち第２図によれば冷却材のための第１の外パイ
プ１２２は付属部材１２０を介して管形延長部＋０４へ
矢印１５０によって示される第１の方向から接続され、
第２の粉末のだめの外パイプ１４０は付属部材１２０を
介して粉末インジェクタ１３６へ矢印１５２によって示
される第２の方向から（有利にはこれは第１の方向と同
じ、すなわち平行）接続されており、横方向のプラズマ
ダクト１１６は管形延長部の主軸線を中心にして第１と
第２の方向から角度Ｂだけ回転、した、矢印１５４によ
って示される第３の方向へ延びるべきである。この角度
間隔は吹付けるべき凹所に必要な量に決められるべきで
あり、第２図では例えば６０°である。
方向のプラズマダクト１１６の軸線１４８と同一平面内
に位置しているように示されている。しかし表面への吹
付けを可能にするためには、横方向のプラズマダクトは
パイプに対して軸線１４８が回転されなければならない
。すなわち第２図によれば冷却材のための第１の外パイ
プ１２２は付属部材１２０を介して管形延長部＋０４へ
矢印１５０によって示される第１の方向から接続され、
第２の粉末のだめの外パイプ１４０は付属部材１２０を
介して粉末インジェクタ１３６へ矢印１５２によって示
される第２の方向から（有利にはこれは第１の方向と同
じ、すなわち平行）接続されており、横方向のプラズマ
ダクト１１６は管形延長部の主軸線を中心にして第１と
第２の方向から角度Ｂだけ回転、した、矢印１５４によ
って示される第３の方向へ延びるべきである。この角度
間隔は吹付けるべき凹所に必要な量に決められるべきで
あり、第２図では例えば６０°である。
本発明のプラズマガンは第３図に示されているようにス
ロットの少なくともＪ端から接近可能であるワーク１６
０の鳩尾状スロット！５８の形の凹所の内面を吹付ける
のに特に好適である。被覆されるかかる鳩尾状スロット
の例はガスタービンエンジン用のタービン羽根の基部お
よび結合パブ部分である。
ロットの少なくともＪ端から接近可能であるワーク１６
０の鳩尾状スロット！５８の形の凹所の内面を吹付ける
のに特に好適である。被覆されるかかる鳩尾状スロット
の例はガスタービンエンジン用のタービン羽根の基部お
よび結合パブ部分である。
作業に当たってガンは、このガンをスロット内を前後に
振動させ、かつガンを各周期（または半周期）ごとに所
定の量だけ回転させる機械に取付けられる。図示の実施
例に関する総回転はスロット開口１６４０寸法およびこ
こを通って延びる外パイプ１２２．１４０によって制限
されるが、別な方法では接近しにくい表面を被覆するの
に十分であるべきである。パイプに対して反対側に横方
向のプラズマダクトを有する同様のガンをスロットの別
の側に対して使用してもよく、また同じガンをスロット
の他端から挿入してもよい。スロットの底面は通常通り
被覆することができる。
振動させ、かつガンを各周期（または半周期）ごとに所
定の量だけ回転させる機械に取付けられる。図示の実施
例に関する総回転はスロット開口１６４０寸法およびこ
こを通って延びる外パイプ１２２．１４０によって制限
されるが、別な方法では接近しにくい表面を被覆するの
に十分であるべきである。パイプに対して反対側に横方
向のプラズマダクトを有する同様のガンをスロットの別
の側に対して使用してもよく、また同じガンをスロット
の他端から挿入してもよい。スロットの底面は通常通り
被覆することができる。
別の構成（図示せず）は、スロットとは異なる、両端で
開いた穴である普通の穴の被覆を可能にする。かかる構
成ではパイプまたは端部付属部材を管形延長部から容易
に取外し可能にすべきである。すなわちガンはパイプを
外して穴に貫通挿入され、次いでパイプを再結合する。
開いた穴である普通の穴の被覆を可能にする。かかる構
成ではパイプまたは端部付属部材を管形延長部から容易
に取外し可能にすべきである。すなわちガンはパイプを
外して穴に貫通挿入され、次いでパイプを再結合する。
かかる場合には穴の深さよりも大きな長さの端部付属部
材を配慮するか、または穴の全長にわたって移動可能に
するためＩこパイプを端部付属部材から縦方向に延びる
ようにすることが必要である。いずれの場合にもパイプ
は被覆する対象の外部のジオメトリに必要な経路を介し
てガン主体へ案内されている。
材を配慮するか、または穴の全長にわたって移動可能に
するためＩこパイプを端部付属部材から縦方向に延びる
ようにすることが必要である。いずれの場合にもパイプ
は被覆する対象の外部のジオメトリに必要な経路を介し
てガン主体へ案内されている。
本発明内において冷却材源および粉末源をガン本体を通
過して供給せずに直接延長部へ設けることも全く実用的
である。延長部近くではパイプは耐熱性であり、かつ熱
い表面との接触を阻止するために剛性でなくてはならな
いが、熱から遠ざけられて保持されたゴムのような撓み
ホースをガンの運動を許すために使用してもよい。
過して供給せずに直接延長部へ設けることも全く実用的
である。延長部近くではパイプは耐熱性であり、かつ熱
い表面との接触を阻止するために剛性でなくてはならな
いが、熱から遠ざけられて保持されたゴムのような撓み
ホースをガンの運動を許すために使用してもよい。
延長部は目的の凹所長さを吹付けるのに十分長くなくて
はならないが、プラズマ流の過度の冷却を許すほど長く
てはならない。融点の比較的高い粉末は熱損失を少なく
するために短い延長部を必要としよう。特別な長さが別
の構造（図示せず）で得られ、この構造ではガン本体の
前面が後方へ延びることになり、かつ延長部の後部がア
ノードとして構成される。
はならないが、プラズマ流の過度の冷却を許すほど長く
てはならない。融点の比較的高い粉末は熱損失を少なく
するために短い延長部を必要としよう。特別な長さが別
の構造（図示せず）で得られ、この構造ではガン本体の
前面が後方へ延びることになり、かつ延長部の後部がア
ノードとして構成される。
本発明によるガンではプラズマタクトのカソード先端部
から端壁までの長さ（軸線上）が１２’、５ｃｍ、プラ
ズマダクトの直径が４．０ｍｍである場合に５９ ：
３６ ： ５の成分重量比および粒度１６〜４４ミクロ
ンを有する銅／ニアケル／インジウム粉末を吹付けるた
めには延長部の外径７．９ｍｍが適当である。ガスター
ビンエンジンのベーンの鳩尾状スロット内で膜厚０．２
５ｍｍまでの被覆を溶射することができる。スロットの
長さは３．８ｃｍ、横断面直径１．７ｃｍ、スロット範
囲１．２ｃｍである。外パイプと横方向のプラズマダク
トとの回転角度Ｂは６０°であった（第２図）。プラズ
マガスはアルゴン（７０８ｆ２／時間（２５ｓｃｆｈ
） ）と窒素（７０１／時間（２５ｓｃｆｈ ） ）の
混合物であった。ガンは純アルゴン（１４１（１／時間
（５０ｓｃｆｈ））で開始された。アーク電流は７０Ｖ
で４００アンペアであった。冷却水による電力損失はイ
ンプットＩＨ力の７２％であり、したがって出力電力は
７．８ＫＷであった。吹付は距離は０．６４ｃｍ、およ
びアルゴンキャリヤガスへの粉末の供給量は１ 、５
ｋｇ／時間であった。鳩尾状スロットの目的に適した被
覆が得られ、かつガンは少なくとも１０時間作業するこ
とができ、端壁の過度の腐食は起らない。
から端壁までの長さ（軸線上）が１２’、５ｃｍ、プラ
ズマダクトの直径が４．０ｍｍである場合に５９ ：
３６ ： ５の成分重量比および粒度１６〜４４ミクロ
ンを有する銅／ニアケル／インジウム粉末を吹付けるた
めには延長部の外径７．９ｍｍが適当である。ガスター
ビンエンジンのベーンの鳩尾状スロット内で膜厚０．２
５ｍｍまでの被覆を溶射することができる。スロットの
長さは３．８ｃｍ、横断面直径１．７ｃｍ、スロット範
囲１．２ｃｍである。外パイプと横方向のプラズマダク
トとの回転角度Ｂは６０°であった（第２図）。プラズ
マガスはアルゴン（７０８ｆ２／時間（２５ｓｃｆｈ
） ）と窒素（７０１／時間（２５ｓｃｆｈ ） ）の
混合物であった。ガンは純アルゴン（１４１（１／時間
（５０ｓｃｆｈ））で開始された。アーク電流は７０Ｖ
で４００アンペアであった。冷却水による電力損失はイ
ンプットＩＨ力の７２％であり、したがって出力電力は
７．８ＫＷであった。吹付は距離は０．６４ｃｍ、およ
びアルゴンキャリヤガスへの粉末の供給量は１ 、５
ｋｇ／時間であった。鳩尾状スロットの目的に適した被
覆が得られ、かつガンは少なくとも１０時間作業するこ
とができ、端壁の過度の腐食は起らない。
本発明はこのようなスロット範囲への吹付けを可能にす
る、それというのもプラズマを発生するカソード／アノ
ードアセンブリをプラズマダクトから遠ざけたことと冷
却材および粉末のための外パイプとの組合わせがこれま
で得られたものよりも著しく小さな直径の、プラズマ流
のための延長部を可能にしたからである。また比較的大
きな範囲へ吹付けるために可撓性の改善が達成される。
る、それというのもプラズマを発生するカソード／アノ
ードアセンブリをプラズマダクトから遠ざけたことと冷
却材および粉末のための外パイプとの組合わせがこれま
で得られたものよりも著しく小さな直径の、プラズマ流
のための延長部を可能にしたからである。また比較的大
きな範囲へ吹付けるために可撓性の改善が達成される。
更に延長部端部からの冷却材の導入は端壁の最適な冷却
を与える。さもなければ端壁では衝突するプラズマ流に
よって過度の腐食を惹起する場合がある。更にプラスマ
内への粉末発射に関して最適化が得られる。すなわちプ
ラズマ流に対して発射成分を持ち、良好な連行を行ない
、かつプラズマ吹付は流を垂直な吹付は角度により近づ
けるようにプラズマ流に対して斜角を成す方向から粉末
発射が行なわれる。
を与える。さもなければ端壁では衝突するプラズマ流に
よって過度の腐食を惹起する場合がある。更にプラスマ
内への粉末発射に関して最適化が得られる。すなわちプ
ラズマ流に対して発射成分を持ち、良好な連行を行ない
、かつプラズマ吹付は流を垂直な吹付は角度により近づ
けるようにプラズマ流に対して斜角を成す方向から粉末
発射が行なわれる。
第１Ａ図は本発明によるプラズマガンの部分縦断面Ｎ、
第１Ｂ図は第１Ａ図の左に続くプラズマガン部分の縦断
面図、第２図は第１．８図の２−２線に沿った横断面図
、第３図は本発明によるプラズマガンが凹所への吹付け
に使用されている状態の斜視図である。
第１Ｂ図は第１Ａ図の左に続くプラズマガン部分の縦断
面図、第２図は第１．８図の２−２線に沿った横断面図
、第３図は本発明によるプラズマガンが凹所への吹付け
に使用されている状態の斜視図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、凹所の内面へ吹付けるために有用なプラズマガンに
おいて、 カソード部材と、管形のアノードと、細長い管形延長部
と、第１の外パイプと、管形延長部の後端から流体冷却
材を排出するための排出手段と、粉末インジェクタと、
第２の外パイプとを組合せて備えており、 管形のアノードがカソード部材と、およびこの管形のア
ノードから出るプラズマ流を発生するための、プラズマ
形成ガス源および電孤の給電部と協働するように配置さ
れており；細長い管形延長部が管壁を備え、この管壁が
内部に管形のアノードから前方へ延びた軸方向のプラズ
マダクトを有し、プラズマダクトが管形のアノード終端
の端壁で終わっており、管形延長部が更にプラズマ流を
管形延長部から横方向へ流出させるために一部が端壁に
よって形成された横方向のプラズマダクトを内部に有し
、かつ管壁内に軸方向のプラズマダクトのほぼ全長にわ
たって延びた流体冷却材のための流路を備えており； 第１の外パイプが管形延長部へこれの横方向のプラズマ
ダクトに近い地点の前方で結合されていて、しかも流体
冷却材のための流路と流体流通下に接続し、かつ冷却材
源から流体冷却材を受容するようになっており； 粉末インジェクタが横方向のプラズマダクトに隣接して
その前方に配置され、かつ流出したプラズマ流内へ後方
からスプレー粉末を射出するようになっており； 第２の外パイプが粉末インジェクタへこれとの粉末流通
接続下に結合されていて、しかも粉末源からスプレー粉
末を受容するようになつていることを特徴とする、プラ
ズマガン。 ２、軸方向のプラズマダクトが中心軸線を有しており、
第１の外パイプがこの軸線に対する第１の方向から管形
延長部へ結合されており、第２の外パイプが第１の方向
に近い第２の方向から粉末インジェクタへ結合されてお
り、かつ横方向のダクトがプラズマ流を第１と第２の方
向から上記軸線を中心にしてある角度だけ回転した第３
の方向へ流出させるように配向されている、請求項第１
項記載のプラズマガン。 ３、第１の外パイプが横方向のプラズマダクトの前方で
管形延長部へ結合されている、請求項１記載のプラズマ
ガン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US254001 | 1988-09-30 | ||
| US07/254,001 US4853515A (en) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Plasma gun extension for coating slots |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02142098A true JPH02142098A (ja) | 1990-05-31 |
| JP2815418B2 JP2815418B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=22962544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1252494A Expired - Lifetime JP2815418B2 (ja) | 1988-09-30 | 1989-09-29 | プラズマガン |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4853515A (ja) |
| EP (1) | EP0362693B1 (ja) |
| JP (1) | JP2815418B2 (ja) |
| CN (1) | CN1041506A (ja) |
| BR (1) | BR8904877A (ja) |
| CA (1) | CA1317102C (ja) |
| DE (1) | DE68911457T2 (ja) |
Families Citing this family (35)
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