JPS6145496B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は火炎溶射に用いる粉体溶射用バーナ
ーノズルに関する。 従来の粉体溶射装置では燃料ガスとして
O₃H₈，O₄H₁₀等のガスを用いた場合に充分に高い
火炎温度が得られず、セラミツクたとえばＡ
₂O₃のような高融点の粉体原料を火炎溶射するこ
とができなかつた。そこで、高融点の粉体原料を
火炎溶射する場合には、一般に燃料ガスとして
C₂H₂を用いていた。しかし、C₂H₂は自己分解を
起す性質を有するため供給圧力を低く保つ必要が
あり、大容量処理には不向きである。 この発明はこのような事情を考慮してなされた
ものであり、その目的は燃料ガスとしてC₃H₈，
C₄H₁₀等を用いても充分に高い火炎温度を得るこ
とができ、セラミツク等高融点の粉体材料を火炎
溶射できる粉体溶射用のバーナーノズルを提供す
ることにある。さらに、この発明の他の目的は粉
体原料を高い溶着率で火炎溶射できるバーナーノ
ズルを提供することにある。 以下、この発明の一実施例について説明する。
第１図および第２図はこの実施例の粉体溶射用バ
ーナーノズルの本体９を示している。第１図およ
び第２図において、このバーナーノズル本体９は
内筒１０および外筒１１からなつている。内筒１
０は銅製の第１内筒部材１２および銅製の第２内
筒部材１３からなつている。この第１、第２内筒
部材１２，１３は後述する第１予混合・燃焼室１
４、第２予混合・燃焼室１５、気固流供給孔１
６、支燃ガス案内孔１７、複数個（この実施例で
は８個）の第１支燃ガス供給孔１８、…および第
２支燃ガス供給孔１９を形成している。 外筒１１および第１内筒部材１２は円筒形であ
り、第２内筒部材１３もほぼ円筒形である。これ
ら外筒１１、第１内筒部材１２および第２内筒部
材１３は同軸の配置で設けられており、外筒１１
は第１内筒部材１２を被い囲むように設けられて
いる。そして、第２内筒部材１３は第１内筒部材
１２よりも小径であり、第１内筒部材１２内に固
定して設けられている。 第１内筒部材１２の一端は火炎噴出口１２ａと
して開口されている。第２内筒部材１３のこの火
炎噴出口１２ａ側の端面１３ａはこの火炎噴出口
１２ａより所定長さだけ退いている。その結果、
第１内筒部材１２および第２内筒部材１３の端面
１３ａによつて円柱状の空洞の第２予混合・燃焼
室１５が形成されている。第２内筒部材１３の端
面１３ａには円形の開口１４ａが設けられてお
り、第２内筒部材１３にはこの開口１４ａに連続
するほぼ円錐台型状の空洞の第１予混合・燃焼室
１４が設けられている。この第１予混合・燃焼室
１４の頂部（開口１４ａの反対側）には円柱状の
空洞の気固流供給孔１６が連続するように設けら
れている。 こうして、気固流（粉体原料たとえばＡ₂O₃
をC₃H₈，C₄H₁₀等の燃料ガスたとえばC₂H₈で輸
送する流れ。以下、同様）が気固流供給孔１６を
介して第１予混合・燃焼室１４および第２予混
合・燃焼室１５へと順次導入されている。そのの
ち火炎とされて火炎噴出口１２ａから噴射される
のである。 第２内筒部材１３の外径は第１予混合・燃焼室
１４側において第１内筒部材１２の内径よりわず
かに小さくなつている。その結果、ここにおいて
環状のスリツトからなる第２支燃ガス供給孔１９
が形成されている。他方、気固流供給孔１６側に
おいて第２内筒部材１３の外径は第１内筒部材１
２の内径より大分小さくなつており、その結果、
ここにおいて環状の支燃ガス案内孔１７が形成さ
れている。 さらに、第２内筒部材１３には第１予混合・燃
焼室１４および支燃ガス案内孔１７の間を連通す
る第１支燃ガス供給孔１８，…が形成されてい
る。これら第１支燃ガス供給孔１８，…は第１予
混合・燃焼室１４の錐面状の壁面に環状の配列に
なるように、かつほぼ第１予混合・燃焼室１４の
開口１４ａの方向でバーナー本体の軸線上に収れ
んするように穿ち設けられている。 こうして、酸素ガスまたは酸素富化空気（以
下、支燃ガスとする）が支燃ガス案内孔１７を経
たのち第１支燃ガス供給孔１８，…および第２支
燃ガス供給孔１９によつてそれぞれ第１、第２予
混合・燃焼室１４，１５に供給され、前述の気固
流と混合される。 つぎに、このように構成された粉体溶射用バー
ナーノズルの機能について説明する。第１図およ
び第２図において、粉体原料Ａ₂O₃は燃料ガス
C₃H₈に輸送されて気固流として約20ｍ／secの流
速で矢印ａに示すように気固流供給孔１６内を案
内される。また、支燃ガスは支燃ガス案内孔１７
内を約20ｍ／secの流速で矢印ｂに示すように案
内され、そののち第１支燃ガス供給孔１８，…お
よび第２支燃ガス供給孔１９を経て約150ｍ／sec
の流速で矢印ｃ，ｄでそれぞれ示すように第１、
第２予混合・燃焼室１４，１５に噴出される。そ
の結果、燃料ガスおよび支燃ガスが混合される。 すなわち、第１支燃ガス供給孔１８，…は第１
予混合・燃焼室１４に連通され、第２支燃ガス供
給孔１９は第２予混合・燃焼室１５に連通されて
いるため、前述の気固流はまず供給孔１８，…の
近くを通過し、そののち供給孔１９の近くを通過
していく。その結果、この気固流にはまず供給孔
１８，…から噴出された支燃ガスが混合され、そ
ののち供給孔１９から噴出された支燃ガスが混合
される。この際、各支燃ガス供給孔１８，…１９
は火炎噴出口１２ａ（開口１４ａ）方向を向いて
いるため、前述の支燃ガスの噴出によつて、気固
流供給孔１６からの気固流のスムーズな供給が妨
げられ流れが乱されるということがない。 こうして、気固流がスムーズに供給され、その
うえ、この気固流に支燃ガスが完全に混合され
る。したがつて、第１、第２予混合・燃焼室１
４，１５から火炎噴出口１２ａの外側の領域にわ
たつて高い火炎温度ゾーンが形成され、気固流中
の粉体原料が高融点のものであつても、火炎噴出
口１２ａの外側の領域までに完全に溶融される。
火炎噴出口１２ａから噴出されるガス（火炎）の
流速はほぼ250ｍ／secであり、大部分が溶融され
た粉体原料の流速（速度）はほぼ150ｍ／secであ
る。粉体原料はこの流速で火炎噴出口１２ａを噴
出し火炎中で完全に溶融した後母材（図示しな
い）に溶着する。 また、第１支燃ガス供給孔１８，…は第１予混
合・燃焼室１４の錐面に環状の配列で、しかも開
口１４ａ（火炎噴出口１２ａ）の方向に向いて設
けられている。さらに、第２支燃ガス供給孔１９
は環状のスリツトからなり、かつ火炎噴出口１２
ａの方向に向いている。したがつて、気固流中の
粉体原料がむだに飛散しないですみ、気固流中の
粉体原料を前述した火炎の中心（第１、第２予混
合・燃焼室１４，１５の中心軸方向）に集中させ
ることができ、そのため高溶着率の溶射を実現で
きる。上記ノズルを用いた溶射実験によれば、
「表」に示すように、燃料ガスおよび粉体原料と
してそれぞれC₃H₈およびＡ₂O₃（純粋）を採用
した場合でも極めて高い溶着率で蓉射が行えた。

【表】 なお、この実施例では、気固流として粉体原料
を燃料ガスで輸送させてなるものを用いたが、燃
料ガスと支燃ガスとの混合ガスで粉体原料を輸送
させてもよい。また、第１支燃ガス供給孔を環状
の配列で設けられた小径の孔としたが、環状のス
リツトによつて構成するようにしてもよい。逆
に、環状のスリツトからなる第２支燃ガス供給孔
を環状の配列で設けられた小径の孔から構成して
もよい。 以上、実施例について説明したように、この発
明によれば、気固流に支燃ガスを完全に混合で
き、その結果高い火炎温度を実現でき、しかも気
固流中の粉体原料を火炎の中心に集めることがで
きるため、燃料ガスとしてC₃H₈，C₄H₁₀等を用い
ても高融点の粉体原料を高い溶着率で溶射するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図おび第２図はこの発明の一実施例を示す
もので、第１図は第２図の−線に沿つて断面
する横断面図、第２図は縦断面図である。 １０…内筒、１１…外筒、１２ａ…火炎噴出
口、１４…第１予混合・燃焼室、１５…第２予混
合・燃焼室、１６…気固流供給孔、１７…支燃ガ
ス案内孔、１８…第１支燃ガス供給孔、１９…第
２支燃ガス供給孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バーナーノズル本体にその軸線と同軸にかつ
   その後端部から前端部に向かう配列で気固流供給
   孔、第１予混合・燃焼室および第２予混合・燃焼
   室を連続して形成し、前記第２予混合・燃焼室の
   前記前端側を開口して火炎噴出口を形成し、前記
   第１予混合・燃焼室の壁部に、前記軸線を中心と
   して環状に配置され、かつ前記火炎噴出口に向け
   て前記軸線に漸次近づくような方向に穿孔または
   配置された小孔群またはスリツトを穿設してなる
   第１支燃ガス供給孔を形成し、前記第２予混合・
   燃焼室の壁部に、前記軸線を中心として環状に配
   置され、かつ前記火炎噴出口を向く小孔群または
   スリツトを穿設してなる第２支燃ガス供給孔を形
   成したことを特徴とする粉体溶射用バーナーノズ
   ル。