包括安全联锁件的喷涂隔室中的热喷涂设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种热喷涂设备(100)，包括隔室(102)和在隔室中被构造成在操作模式(108)和安全模式(114)之间进行切换的喷涂机构(106)。隔室中的操作者(118)受保护，免受喷涂机构在安全模式下的发射(120)伤害。热喷涂设备包括用于喷涂机构的安全联锁件，其中安全联锁件在操作状态和安全状态之间进行切换，在操作状态下，喷涂机构被构造成在操作模式或安全模式任一下操作；在安全状态下，防止喷涂机构在操作模式下操作。当操作者能够进入隔室时，安全联锁件切换成安全状态。
【专利说明】包括安全联锁件的喷涂隔室中的热喷涂设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热喷涂设备，更具体地涉及一种用于在使用热喷涂设备期间保护操作者的安全装置。
【背景技术】
[0002]热喷涂系统用于在高温部件、例如燃气涡轮机部件上提供涂层。热喷涂系统通常涉及熔融颗粒材料，将熔融的材料喷涂到高温部件的表面上，其中熔融的材料随后冷却并附着到表面，以形成涂层。
[0003]常规的热喷涂系统包括隔室，在隔室中安装有喷涂机构。例如，喷涂机构可以是等离子喷涂机构或HV0F(high velocity oxygen fuel,高速氧燃料)喷涂机构。高温部件，诸如燃气涡轮机部件，被定位在隔室中的安装位，并且在操作模式下通过喷涂机构进行喷涂，直到涂层形成在高温部件上。而在操作模式下，喷涂机构可以发射粒子、UV(紫外线)射线和对位于隔室中的操作者有害的声音。因此，喷涂机构在喷涂高温部件之后关机，使得操作者可以安全地进入隔室，以更换安装位上的被喷涂高温部件，下一高温部件将被喷涂。然后，操作者离开隔室，并使喷涂机构通电而进入操作模式，以喷涂位于隔室中安装位之上的下一高温部件。重复此工艺，直到操作者已经喷涂所有高温部件。
【发明内容】
【专利附图】
【附图说明】
[0004]在以下说明中考虑附图来解释本发明，附图示出:
[0005]图1是操作模式下的热喷涂设备的示意图；
[0006]图2是图1热喷涂设备在安全模式下的示意图；
[0007]图3是图1热喷涂设备中的控制器的框图；和
[0008]图4是图1热喷涂设备中的屏蔽件的横截面侧视图。
【具体实施方式】
[0009]本发明人已经认识到用于将涂层施加到高温部件的常规热喷涂系统的某些限制。如上面所讨论的，常规热喷涂系统要求:在喷涂高温部件之后，喷涂机构要断电，使得操作者可以安全地进入隔室以更换高温部件，并且在操作者安全地离开隔室之后，喷涂机构要通电，以喷涂下一高温部件。本发明人认识到，特别是针对数量较多的高温部件，喷涂机构的这一重复断电和通电可能对喷涂机构的部件造成不良影响。例如，用等离子喷涂机构，使喷涂机构通电的每个实例涉及到横过喷涂机构的喷嘴启动电弧，这在喷涂机构通电的较大场合之后不利地影响到喷嘴的状态。因此，本发明人已经研发了改进的喷涂机构，在喷涂每个高温部件之间无需断电和通电，从而减少了随时间的磨损。
[0010]另外，本发明人认识到，以上需要的对每个高温部件的常规喷涂系统的断电和通电延长了喷涂多个高温部件所需要的时间，从而减少了用于喷涂高温部件的时间效率。因此，通过研发在每个高温部件之间无需断电和通电的改进的喷涂机构，本发明人研发的改进的喷涂机构增强了用于喷涂高温部件的时间效率。
[0011]另外，本发明人认识到，虽然常规的热喷涂系统具有一些安全特征，诸如在喷涂每个高温部件之间的喷涂机构断电，但常规的热喷涂系统不包括额外的安全特征，当操作者在隔室中时用以要求喷涂机构保持断电。例如，本发明人认识到，常规的热喷涂系统的喷涂机构可以在第一操作者在隔室中的同时由隔室外侧的第二操作者意外地激活。因此，本发明人研发出了安全联锁件(safety interlock)，这在操作者在隔室中的同时会防止喷涂机构进入操作模式。
[0012]图1示出了热喷涂设备100，包括具有门126的隔室102。例如，热喷涂设备100还包括屏蔽件104，屏蔽件104定位在隔室102内，如安装到隔室102的内壁。屏蔽件104可以是在一端具有入口 142或开口并在相对端具有出口 148的箱子，其中排放口 146联接到出口 148。如下面讨论的，排放口 146被构造为引导粉尘和烟雾通过出口 148并离开屏蔽件 104。
[0013]如图1中进一步示出的，热喷涂设备100包括定位在隔室102中的喷涂机构106。喷涂机构106的基座124安装到隔室102的地板上，以将喷涂机构106固定在隔室102内。如图1中进一步示出的，喷涂机构106包括机器人臂115和喷枪117，其中机器人臂115的一端固定到基座124，而喷枪117附接至机器人臂115的相对端。控制面板133定位在隔室102外侧，并且包括用于喷涂机构106的控制器134。控制器134可以将喷涂机构106切换成操作模式108 (图1)，在操作模式108下，控制器134将喷涂机构106移动至喷涂位置110，使得喷枪117喷涂定位在隔室102中安装位113之上的部件112。在喷涂机构106已完成对部件112的喷涂之后，控制器134将喷涂机构106切换成安全模式114(图2)，在安全模式114下，控制器134将喷涂机构106移动至在屏蔽件104后面的停放位置116，使得喷枪117插入屏蔽件104的入口 142中，以保护隔室102内的操作者118，防止喷涂机构106的发射120。在安全模式114期间，控制器134将喷涂机构106切换成空闲模式，在空闲模式下，供应给喷枪117的燃料和/或电力的供应减少，并且通过喷枪117的颗粒流停止，与操作模式108 (图1)期间喷涂机构106的发射121比较，导致喷涂机构106的发射120减少。在示例性实施例中，例如，可使用HV0F喷涂机构，其中在操作模式期间，使用了大约600立方英尺氧气和1400立方英尺氢气的发射，而在空闲模式期间，使用了大约200立方英尺氧气和500立方英尺氢气的减少发射。在另一示例性实施例中，例如，可使用等离子喷涂机构，其中在操作模式期间，使用了 600安培的电流，而在空闲模式期间，使用了 150安培的减少电流。显著地，等离子喷涂机构中的电弧保持在空闲模式下，从而避免在启动电弧期间可能发生的对电极的损害。HV0F喷涂机构和等离子机构这些特定的发射仅是示例性的，本实施例并不限于这些特定的发射或这些特定类型的喷涂机构。喷涂机构106的发射120可以是粒子发射、辐射发射和/或声音发射。在示例性实施例中，喷涂机构106的辐射发射可以是UV (紫外线)辐射。在示例性实施例中，屏蔽件104构造成基本上阻止来自喷涂机构106的所有辐射发射。另外，在示例性实施例中，屏蔽件104构造成显著降低来自喷涂机构106的声音发射，以保护隔室102内的操作者118。屏蔽件104还捕获和排放所有气体发射以及来自喷枪117的任何粒子发射。
[0014]如图1-2中进一步示出的，热喷涂设备100包括位置传感器，诸如定位在喷涂机构106基座124处的开关122。经喷涂机构106从屏蔽件104后面的停放位置116的移动，开关122被激活。例如，开关122可以是构造成检测喷涂机构106的基座124的旋转的磁开关，其中喷涂机构106从停放位置116的运动使基座124旋转。可使用其它类型的位置传感器，诸如限位开关、计数器、激光等。虽然在本文中讨论了定位在喷涂机构基座处的磁开关的具体示例，但本发明的实施例并不限于磁开关，也不限制开关使之定位在喷涂机构基座处，并且涵盖能够检测喷涂机构背离停放位置的运动的任何传感器。
[0015]如图1-2中进一步示出的，键138定位在隔室102外侧的控制面板133的保持器136之中。键138定位在保持器136内，以便操作者118使用隔室102外侧的控制器134，并且将喷涂机构106从操作模式108 (图1)切换成安全模式114(图2)，随后从安全模式114返回到操作模式108。如果键138从保持器136移除，则操作者118将不能够使用控制器134将喷涂机构106在操作模式108(图1)和安全模式114(图2)之间切换。因此，从键保持器136移除键138不会关闭喷涂机构106，而是防止喷涂机构106在操作模式108和安全模式114之间切换。除了键保持器136，锁140设置在门126中，其可用定位在保持器136中的同一键138解锁。然而，例如，门的锁140不需要利用在键保持器136中使用的同一键138解锁，并且所述锁可被构造成使得它利用在键保持器136中使用的键138之外的键解锁。
[0016]热喷涂设备100进一步包括用于喷涂机构106的安全联锁件，其中安全联锁件在操作状态和安全状态之间切换:在操作状态下，喷涂机构106可以在操作模式108 (图1)或安全模式114(图2)任一下操作；在安全状态下，喷涂机构106防止在操作模式108 (图1)下操作。更具体地，当安全联锁件切换成安全状态时，喷涂机构106需要在安全模式114 (图2)下操作。在一个示例性实施例中，例如，喷涂机构106的安全模式114涉及到喷涂机构106的停用，诸如喷枪117的停用，以停止喷枪117的发射120。在另一示例性实施例中，例如，喷涂机构106的安全模式114涉及到保持喷涂机构106的位置，使之在屏蔽件104后面的停放位置116(图2)中。
[0017]例如，安全联锁件被构造为一旦操作者118能够进入隔室102如用要喷涂的下一部件来更换已喷涂部件112则切换成安全状态。在示例性实施例中，如果门126被打开，安全联锁件切换成安全状态。传感器(未示出)可定位在门126处，例如，当门126被打开时，将信号发送到控制器134，这表示操作者118已经进入隔室102。在另一示例性实施例中，如果开关122被激活同时门126被打开，安全联锁件切换成安全状态，这表示当操作者在隔室102中的同时喷涂机构106从停放位置116移动。在另一示例性实施例中，如果键138从控制面板133的保持器136移除，则安全联锁件切换成安全状态，因为这表示操作者118已经从保持器136移除了键138以进入隔室102。在另一示例性实施例中，如果键138从控制面板133的保持器136移除并用于解锁门126上的锁140，则安全联锁件切换成安全状态，因为这也表示操作者118已经从保持器136移除了键138以进入隔室102。在另一示例性实施例中，如果键138从控制面板133的保持器136移除，用于解锁门126上的锁140并且留在锁140中，同时操作者118进入隔室102，则安全联锁件切换成安全状态，因为这也表示操作者118已经从保持器136移除了键138以进入隔室102。图3示出了设备100各部件之间的连接图，其中提供了各种样式的上面所讨论的安全联锁件。在上面所讨论的安全联锁件的一个实施例中，例如，当喷涂机构106移出停放位置116而门126被打开时，门126和开关122发送信号至控制器134，使得控制器134可以将安全联锁件切换成安全模式。在上面所讨论的安全联锁件的另一实施例中，例如，当键138从键保持器136移除时，键保持器136发送信号至控制器134，使得控制器134可以将安全联锁件切换成安全模式。
[0018]安全联锁件可以是喷涂机构106的控制器134的软件部件。在示例性实施例中，在安全联锁件的安全状态期间，控制器134可被构造成使得操作者不能将喷涂机构106切换成操作模式108 (图1)。例如，控制器134可被编程，使得不存在安全联锁件的安全状态是将喷涂机构106切换成操作模式108(图1)的先决条件。可替换地，安全联锁件可以是热喷涂设备100的硬件部件，当安全联锁件处于安全状态时，该硬件部件防止喷涂机构106切换成操作模式108 (图1)。例如，安全联锁件可以是位于喷涂机构106的机器人臂115上的部件(未示出)，当安全联锁件处于安全状态时，该部件防止喷涂机构106移出屏蔽件104后面的停放位置116。在另一示例中，安全联锁件可以是喷涂机构106的喷枪117上的部件，当安全联锁件处于安全状态时，该部件经喷涂机构106移出屏蔽件104后面的停放位置116而停用喷枪117。在另一示例中，在安全联锁件的安全状态期间，用于控制器134键盘(未示出)上的喷涂机构106的“操作模式”选择按钮可以被锁定，使得当安全联锁件处于安全状态时，操作者118无法使用控制器134键盘将喷涂机构106切换成操作模式108 (图1)。
[0019]如图4所示，屏蔽件104可设有锥形宽度，从入口侧的入口宽度111到与入口侧相对的出口侧的出口宽度109。例如，屏蔽件104还设有:具有厚度107的壁105 ;和在屏蔽件104内部152内的内表面119，内表面119由绝缘材料或消音材料覆盖，诸如绝缘玻璃纤维。由消音材料制成的内表面119进一步由穿孔钢板123覆盖，以保护消音材料。在安全模式114(图2)期间，当喷涂机构106定位在屏蔽件104后面的停放位置116时，在空闲模式下喷枪117的发射120包括烟雾和粉尘，其被引导通过屏蔽件104的内部152并通过出口 148流出到排放口 146。如图4中进一步示出的，偏转器板150在屏蔽件104的内部152内固定到屏蔽件104的内表面。偏转器板150定位成部分地覆盖屏蔽件104的出口 148，以创建烟雾和粉尘的曲折路径151，从喷涂机构106通过屏蔽件内部152并通过出口 148离开。通过创建烟雾和粉尘的曲折路径151使之通过屏蔽件104，通过出口 148并进入排放口 146的烟雾和粉尘的流量减少，以减少烟雾和粉尘对导管146造成损坏的可能性。在示例性实施例中，例如，壁105由方形管钢框架制成，厚度107为1"，并设有外表皮金属板。在另一示例性实施例中，例如，入口宽度111大约为17.9"，而出口宽度109大约为8.1"。在另一示例性实施例中，例如，穿孔的钢板123具有0.06-0.1〃之间的厚度。虽然上述示例性实施例中讨论的是用于屏蔽件的数字尺寸，但这些数字尺寸仅仅是示例性的，屏蔽件可采取足以保护隔室中的操作者免受喷涂机构的伤害的任何特定尺寸。另外，尽管上述实施例讨论的是屏蔽件104内的偏转板150，但屏蔽件不需要包括偏转板，其前提是粉尘和烟雾可以从屏蔽件排出，而不会损坏出口和/或排放口。另外，虽然屏蔽件被描述为具有从入口侧到出口侧的锥形宽度，但屏蔽件并不限于此形状或设计，并且例如可采用矩形形式或任何非锥形的形式，它保护隔室中的操作者免受喷涂机构的发射的伤害，并且实现足够的抽吸以排出屏蔽件内部内的粉尘和烟雾。
[0020]虽然本发明的各实施例在本文中已经示出和描述，但是显而易见的是，这样的实施例仅是通过示例的方式来提供。许多变型、改变和替换可以做出，而不脱离本文中的本发明。因此，本发明意在仅由所附权利要求书的精神和范围来限制。
【权利要求】
1.一种热喷涂设备，包括: 隔室; 隔室内的屏蔽件； 隔室中的喷涂机构，所述喷涂机构被构造成在操作模式和安全模式之间进行切换，操作模式处于喷涂位置，用于喷涂安装在隔室中的部件；安全模式处于屏蔽件后面的停放位置，用于保护隔室内的操作者免受喷涂机构的发射伤害； 与喷涂机构相关联的开关，所述开关被构造成基于喷涂机构从停放位置的运动而被激活； 隔室的门；和 用于喷涂机构的安全联锁件，所述安全联锁件被构造成在操作状态和安全状态之间进行切换，在操作状态下，喷涂机构能在操作模式或安全模式任一下操作，并且在安全状态下，防止喷涂机构在操作模式下操作，所述安全联锁件被构造成基于开关的激活并且在门被打开时切换成安全状态。
2.一种热喷涂设备，包括: 隔室; 隔室中的喷涂机构，所述喷涂机构被构造成在操作模式和安全模式之间进行切换，其中，隔室中的操作者受保护，防止喷涂机构在安全模式下的发射；和 用于喷涂机构的安全联锁件，所述安全联锁件被构造成在操作状态和安全状态之间进行切换，在操作状态下，喷涂机构能在操作模式或安全模式任一下操作，并且在安全状态下，防止喷涂机构在操作模式下操作，所述安全联锁件被构造成基于操作者能够进入隔室而切换成安全状态。
3.根据权利要求2所述的热喷涂设备，进一步包括隔室内的屏蔽件；其中，所述喷涂机构在安全模式下被定位在屏蔽件后面。
4.根据权利要求2所述的热喷涂设备，进一步包括隔室的门；其中，所述安全联锁件在门被打开时切换成安全状态。
5.根据权利要求4所述的热喷涂设备，进一步包括: 隔室内的屏蔽件，其中嗔涂机构在安全|吴式下被定位在屏蔽件后面；和 开关，所述开关被构成当喷涂机构从屏蔽件后面移动时被激活； 其中，所述安全联锁件基于开关的激活和门被打开而切换成安全状态。
6.根据权利要求2所述的热喷涂设备，进一步包括用于喷涂机构的控制器，所述控制器定位在隔室外部并且包括用于键的保持器；其中所述安全联锁件基于键从保持器的移除而切换成安全状态。
7.根据权利要求6所述的热喷涂设备，进一步包括: 隔室的门，所述门包括被构造成通过键来解锁的锁； 其中，所述安全联锁件基于键从保持器的移除以及所述锁用键来解锁而切换成安全状态。
8.根据权利要求7所述的热喷涂设备，其中，所述安全联锁件基于键从保持器的移除、所述锁用键来解锁、所述键留在所述锁中以及门被打开而切换成安全状态。
9.根据权利要求5所述的热喷涂设备，其中，所述开关被定位在喷涂机构的基座处，使得开关被构造成检测喷涂机构基座的旋转，导致屏蔽件后面的喷涂机构移动。
10.根据权利要求2所述的热喷涂设备，进一步包括: 隔室内的屏蔽件，其中嗔涂机构在安全|吴式下被定位在屏蔽件后面； 其中，喷涂机构在安全模式期间被导向到屏蔽件的入口中，并且在安全模式期间被构造成在空闲模式下操作；并且其中，所述系统在屏蔽件的出口处进一步包括排放口，用于在空闲模式期间导向烟雾和粉尘离开屏蔽件。
11.根据权利要求10所述的热喷涂设备，进一步包括偏转器板，所述偏转器板被定位成部分地覆盖屏蔽件的出口，所述偏转器被构造成使烟雾和粉尘偏转，从喷涂机构向出口移动。
12.根据权利要求2所述的热喷涂设备，进一步包括: 隔室内的屏蔽件，其中嗔涂机构在安全|吴式下被定位在屏蔽件后面； 其中，屏蔽件的内表面包括具有穿孔的钢盖板的消音材料。
【文档编号】F16P3/08GK104271253SQ201380022764
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年5月8日 优先权日:2012年5月9日
【发明者】M.N.昂德希尔, G.J.金格拉斯 申请人:西门子能量股份有限公司