加速喷嘴及喷射喷嘴装置的制作方法

专利名称：加速喷嘴及喷射喷嘴装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合于将通过冲击气体而微粒化的粒子在冷却或熔 融状态下与成膜对象冲击而形成皮膜的加速喷嘴及具有该加速喷嘴的喷 射喷嘴装置。
背景技术：
作为使用气体将金属材料微粒化(微粒子)的主要技术有(1)细粉
制造、(2)喷涂成形、(3)热喷涂，在这些热喷涂技术中使用由各种结构 构成的喷射喷嘴。
(1) 细粉制造在用于粉末冶金的细粉制造中，相对于从容器注入的熔液流，从配置 在圆周上的多个喷嘴朝向该熔液流冲击喷射气体，而使金属材料微粒化 (例如参照专利文献l)。
另外，也有这样的方法，即代替所述多个喷嘴而配置圆锥状的拉瓦尔 喷嘴，通过用该拉瓦尔喷嘴加速气体，在加速为高速的气体中以熔融状态 导入金属材料等而使金属材料微粒化(例如参照专利文献2)。
由于使用所述拉瓦尔喷嘴的长度短者，所以虽然微粒化的粒子附着在 喷嘴内壁上的粒子少，但是当喷嘴的长度短时则在形成高速气体流的喷嘴 内熔液和微粒子通过的时间极短，因此，可通过气体流速拉出的本来的微 粒化效果不能够充分发挥。
(2) 喷涂成形
制作预成形品的喷涂成形中，也使用与所述细粉制造同样的结构的微 粒化装置(喷雾器)。
这种微粒化装置中，虽然也使从喷嘴孔放出而减速的气体冲击熔液， 但不能通过气流充分使粒子加速，结果所得到的堆积物的密度变低，材料 倾向于多孔质。例如，在专利文献3记载的喷涂成形方法中，为了让金属材料在喷雾 前不会凝固，而将用于使喷嘴温度维持在充分高的温度的加热元件设于喷 嘴周围。
根据该微粒化装置，能够防止金属粒子附着在喷嘴内壁上。但是，构 成喷嘴内壁的材料和供给喷嘴的金属材料润湿性好的情况下，金属粒子以 膜状附着在喷嘴内壁上，被在喷嘴中央流动的气体拉动而徐徐向喷嘴出口 侧压出，所以与在喷嘴中央飞行的微粒子相比，以非常大的粒径从喷嘴出 口被喷出。其结果是，成膜的质量恶化，堆积物的质量降低。
另外，与喷嘴内壁接触后喷出的金属粒子由于混入了喷嘴壁材料的成 分，所以也存在微粒化的金属粒子受到污染的可能性。 (3)热喷涂
所述喷涂成形供给大容量的熔液，得到块状的堆积物和成型体，与其 相对，热喷涂是通过同样的原理而供给少量的材料而形成皮膜的涂敷技 术，作为热喷涂的方式，存在以电气为热源的电弧热喷涂和以燃烧气体为 热源的火焰热喷涂等。
(3 — 1)在喷嘴内使金属材料熔融的结构
电弧热喷涂以两根金属丝的方式提供金属材料，以各个金属丝为阳极 和阴极施加电荷，在两根金属丝之间产生电弧而熔融金属材料(例如参照 专利文献4)。
在该专利文献4中记载的热喷涂喷嘴装置中，预先考虑在喷嘴上附着
粒子，而将喷嘴壁的温度加热到金属材料的熔点以上。
包括该热喷涂喷嘴装置在内，在多数的电弧热喷涂中，选择牺牲金属 粒子的加速性能而在喷嘴内壁上不附着熔融状态的粒子的方法。
另外，专利文献5中记载的电弧热喷涂装置，如图28所示，形成在 雾化部的下游促进高速的喷雾流的结构。
详细而言，使穿过线材引导件110、 llO的线材lll、 lll在喷嘴中心 轴上相互接触，与该中心轴同轴地设置有连通前端细的锥形区间U2a和 前端宽的锥形区间U2b的气帽112，通过对锥形区间112a通过气体而产 生熔融金属喷雾用的一次气流Gl，并从设于锥形区间112b的多个孔隙 112c产生二次气流G2。二次气流G2相互朝向内侧，并从线材111的触点向下游侧隔开充分 间隔的位置上合流，以便不妨碍熔融金属的雾化，由此， 一次气流G1被
二次气流G2狭窄化，并被加速。
所述电弧热喷涂装置的喷嘴结构意在提高粒子速度，但是气帽112的 锥形区间112b的半顶角(喷嘴中心轴和喷嘴内壁构成的角度)极大且长 度短，所以难以在气帽112内产生气流的剥离，而形成超音速的气流。 (3—2)在喷嘴外使金属材料熔融的结构
通过使用喷嘴而朝向热喷涂面形成高速火焰，并且在该高速火焰(燃 烧火焰)的途中投入热喷涂材料的热喷涂装置(例如参照专利文献6)。
另外，同样地对高速火焰的热喷涂喷枪筒(溶射gun barrel)附加气 体护罩，在该气体护罩中从圆周状形成的狭缝对护罩内该给惰性气体，加 速用喷枪筒热喷涂的金属粒子的速度，在相对于大气遮蔽的状态下对基材 表面进行冲击金属粒子(例如参照专利文献7)。
得到金属粒子的加速的理由考虑有因存在气体护罩而喷嘴的长度延 长，粒子的加速距离增加；以及从周围对高温火焰供给惰性气体。其原因 在于，以超音速流动的气流具有被加热则减速，被冷却则加速的性质。
另外，供给惰性气体的狭缝的倾斜面优选相对于朝向护罩筒部的中心 轴的垂直线在70。以内倾斜。这是考虑到，当超过70°时，难以使惰性 气体相对于在护罩中央流动的火焰混合。 (3 — 3)三维造型
所述三维造型是通过使微粒化的熔融金属朝向目标喷射并凝固，从而 进行三维造型的方法。
金属材料形成线材，通过放电使该线材的端部熔融，并利用气流使所 形成的熔融球飞起，不过，为了避免由气体喷射出的熔融金属附着在喷嘴 内壁上，而在喷嘴的外部使线材熔解(例如参照专利文献8)。
该造形方法中，通过从喷嘴喷射扩散的气体使熔融金属吹飞，所以存 在熔融金属滴对基材的命中精度低的问题。
假设能够使熔融金属的粒子在长的喷嘴内飞行，在保持直行性的状态 下从喷嘴喷射，则能够期待命中精度格外提高，但是这样的喷嘴并没有实 现。
7(3—4)冷喷涂(cold spray)
所述冷喷涂是不使材料熔融或气化而与气体一起以超音速流维持固 相状态冲击基材，从而形成皮膜的方法(例如参照专利文献9)。以超音速 冲击的材料其粒子自身塑性形变，而形成皮膜，所以与其他热喷涂方法不 同，可抑制因热导致材料的特性变化或氧化。
专利文献l:日本特公昭62—24481号公报
专利文献2:日本特开昭62—110738号公报
专利文献3:日本特表2004 — 503385号公报
专利文献4:日本特开2006—175426号公报
专利文献5:日本特开平11_279743号公报
专利文献6:日本特开2001 — 181817号公报
专利文献7:特开2003_183805号公报
专利文献8:特开2000—248353号公报
专利文献9:特开2006 — 52449号公报
关于所述细粉制造、喷涂成形、热喷涂使用的相关技术的喷射喷嘴的 任一，均未解决粒子附着在喷嘴内壁上的问题。另外，使用长度短的喷嘴， 或在喷嘴外部使金属材料微粒化的方法中，存在无法充分发挥借助气体流 速而能够拉出的本来的微粒化效果。

发明内容
本发明是鉴于所述那样的相关技术的喷射喷嘴中的问题而研发的，其 目的在于，提供一种不使粒子附着于喷嘴内壁，而且能够有效发挥借助气 体流速而得到的微粒化效果及粒子的加速效果的加速喷嘴及喷射喷嘴装 置。
本发明的加速喷嘴能够形成这样的结构，具有内径朝向前端连续或阶 段性扩大的喷嘴孔，在所述喷嘴孔的周方向内壁上形成有用于使高速气体 流朝向喷嘴前端侧大致呈筒状喷射的喷射口 ，并且该喷射口沿所述喷嘴孔 的筒轴方向多级设置。
在所述加速喷嘴中能够形成这样的结构，在将内径不同的多个环状部 件连结成筒状的情况下，使所述喷射口向连结在一起的上游侧和下游侧环状部件的内壁台阶部分呈环状开口。
在所述加速喷嘴中能够形成这样的结构，设有气体供给路，该气体供给路贯通除前端的上述环状部件之外的各环状部件，并供给所述高速气体流形成用的气体，形成有气体通路，该气体通路从该气体供给路向所述各级的喷射口分别供给所述气体。
在所述加速喷嘴中能够形成这样的结构，所述气体通路通过在连结在一起的上游侧及下游侧环状部件之间设置间隙而形成，在该气体通路的所述喷射口附近形成有通过縮小气体通路的宽度而形成所述高速气体流的高速气体流形成部。
具有所述结构的加速喷嘴能够与热喷涂装置的喷嘴出口连接，另外，能够与细粉制造装置的喷嘴出口连接，进而，还能够与冷喷涂装置的喷嘴出口连接。
本发明的喷射喷嘴装置能够形成这样的结构，将导入喷嘴的入口侧的
载流气体通过所述喷嘴内的狭道(throat)部而形成高速气体流，借助该高速气体流使喷嘴内处于熔融状态的材料微粒化，并将微粒化的粒子从喷嘴出口侧喷射，其中，在所述狭道部下游侧的喷嘴孔的周方向内壁上，具有与喷嘴中心轴大致平行且朝向下游侧喷射保护气体的喷射口，并且具备在所述高速气体流的周围形成筒状的保护气体的气流的保护气体供给部。
所谓"形成所述筒状的保护气体的气流"，是指只要实质上能够形成筒状的气流即可，例如可以通过从环状的喷射口喷射保护气体而形成筒状的气流，或者也可以通过从配置在圆周上的许多个口喷射保护气体而形成筒状。
在所述喷射喷嘴装置帀能够形成这样的结构r所述喷嘴形成为内径从
所述狭道部朝向所述出口连续或阶段性扩大的扩口喷嘴(divergentnozzl6)0
在所述喷射喷嘴装置中能够形成这样的结构，所述喷嘴由沿环中心轴方向连结多个环状部件而成的集合体构成。
在所述喷射喷嘴装置中能够形成这样的结构，在形成为内径从所述狭道部朝向所述出口阶段性扩大的扩口喷嘴的情况下，在连结在一起的环状部件中的各相邻内壁的台阶部分上，呈环状形成作为所述保护气体喷射口的狭缝。
在所述喷射喷嘴装置中能够形成这样的结构，当在所述狭缝上游侧的保护气体供给路上形成有使保护气体的流速与所述高速气体流的流速一致的保护气体用狭道部，例如对拉瓦尔喷嘴等气体加速成高速型的喷射喷嘴装置，也可以通过导入的保护气体而促进所述高速气体流。
在所述喷射喷嘴装置中能够形成这样的结构，在所述环状部件的下游侧内周缘部设有气流偏向部，该气流偏向部用于使所述保护气体的气体流与所述喷嘴的中心轴大致平行且整齐地朝向下游侧。
在所述喷射喷嘴装置中能够形成这样的结构，在所述喷嘴的狭道部附近配设有以金属丝的方式而供给热喷涂材料的一对金属丝引导部，对从所述一对金属丝引导部的前端向喷嘴内突出的一对金属丝施加电荷，而作为阳极和阴极的各电极。
在所述喷射喷嘴装置中能够形成这样的结构，由陶瓷构成配置在所述高速气体流的流动方向的最上游侧的所述环状部件，供给作为热喷涂材料的金属丝的一对金属丝引导部穿过该陶瓷，对从这些金属丝引导部的前端向喷嘴内突出的一对金属丝施加电荷，而作为阳极和阴极的各电极。
在所述喷射喷嘴装置中能够形成这样的结构，由陶瓷构成配置在所述高速气体流的流动方向的最上游侧的所述环状部件，在该环状部件上配设有用于在该环状部件与从金属丝引导部通过所述狭道部供给的金属丝之间进行电弧熔解的固定电极。
在所述喷射喷嘴装置中能够形成这样的结构，设有通过所述狭道部向所述喷嘴中心轴上供给熔液的熔液喷嘴。
在所述喷射喷嘴装置中能够形成这样的结构，从贯通所述环状部件设置的熔液喷嘴，从相对于所述喷嘴内的高速气体流交叉的方向供给熔液。(发明效果)
根据本发明的加速喷嘴及喷射喷嘴装置，具有以下优点，即粒子不会附着在喷嘴内壁上，而且能够有效利用借助气体流速而得到的微粒化效果及粒子的加速效果。


图1 (a)是表示本发明的加速喷嘴的原理的主视剖面图，图1 (b)
是表示图1 (a)的B部分放大图。
图2是表示图1的环状部件的下游侧侧面的立体图。
图3是表示通过本发明的加速喷嘴得到的粒子速度分布的曲线图。
图4是表示本发明的加速喷嘴的气流的说明图。
图5是表示本发明的加速喷嘴的流速调整方法的说明图。
图6是表示喷嘴内的主流气体和保护气体的速度矢量的说明图。
图7是表示本发明的加速喷嘴的第二实施方式的原理图。
图8是表示本发明的加速喷嘴的第三实施方式的原理图。
图9是表示图8所示的加速喷嘴的变形例的原理图。
图IO是表示图8所示的加速喷嘴的另一变形例的原理图。
图11是表示本发明的加速喷嘴的第四实施方式的原理图。
图12是表示本发明的加速喷嘴的第五实施方式的原理图。
图13是表示本发明的加速喷嘴的第六实施方式的原理图。
图14 (a)是表示锌用喷射喷嘴装置的结构的俯视剖面图，图14 (b)
是图14 (a)的主视剖面图。
15 (a)是表示图ll所示的基端侧环状部件的结构的主视剖面图，图
15 (b)是图15 (a)的右侧面图，图15 (c)是图15 (b)的E-E箭头指
向剖面图。
图16 (a)是被连结的环状部件的主视剖面图，图16 (b)是图16 (a)的右侧面图。
图17 (a)是喷嘴前端的环状部件的主视剖面图，图17 (b)是图17(a)的右侧面图。
图18 (a)是钛用喷射喷嘴装置的结构的俯视剖面图，图18 (b)是图18 (a)的主视剖面图。
图19 (a)是以密度比较热喷涂性能的曲线图，图19 (b)是以成品率比较热喷涂性能的曲线图。
图20是分析本发明形成的热喷涂皮膜的成分的曲线图。
图21是用原理图表示本发明的加速喷嘴适用于冷喷涂时的结构的剖面图。
ii图22是以原理图表示本发明的加速喷嘴适用于高速火焰热喷涂时的结构的剖面图。
图23是表示本发明的加速喷嘴适用于微粒化装置时的结构的剖面图。
图24是测量微粒化装置的粒子速度的水实验模式的结构图。图25是表示水实验模式的、与喷涂方向垂直的方向的粒子速度分布的曲线图。
图26是表示水实验模式的、喷涂方向的粒子速度分布及粒子直径的变化的曲线图。
图27是表示加速喷嘴形成方筒状时的结构的立体图。图28是表示相关技术的喷射喷嘴装置的结构的剖面图。附图标号说明1加速喷嘴2喷嘴
2a 2j环状部件2k喷嘴内壁2m狭缝最窄部3入口侧4狭道部5出口侧
6保护气体供给路
7气流偏向部
8上游侧端面
9组合螺栓孔(stackbolt)
11主体部
12喷嘴部
12a 12k环状部件
13气体通路
14金属丝引导部
15金属丝
具体实施例方式
以下，根据图示所示的实施方式详细说明本发明。1、加速喷嘴的原理
图1表示本发明的加速喷嘴的原理，该图1 (a)表示主视剖面图，该图1 (b)表示图1 (a)的B部放大图。
两图中，加速喷嘴1对喷嘴2的入口侧3导入载流气体。
被导入的载流气体通过内径被縮小的狭道部4，由此形成高速气体流(以下称为主流气体Gs)，借助该主流气体Gs流，使固体或液体的粒子微粒化，并使该微粒化的粒子从喷嘴2的出口侧5喷射。
另外，所述喷嘴2通过将具有用于主流气体Gs流过的贯通孔的多个环状部件2a 2j沿中心轴方向连结而形成。
详细地，在主流气体Gs的流向(A方向)中，最上游侧配置有例如作为基底的陶瓷制环状部件2a，最下游侧配置有构成喷嘴末端的SUS制环状部件2j，在这些环状部件2a和2j之间多级配置有连结用的SUS制环状部件2b 2i。
另外，6是贯通各环状部件2a 2i穿设的保护气体供给路(气体供给路)，该保护气体供给路6与作为间隙部分设于环状部件2a 2j的连结部分的环状通路(气体通路)6a连通，各环状通路6a进而与形成在喷嘴内壁圆周位置上的环状的狭缝(喷射口) T连通。如图1 (b)所示，该狭缝T向被连结的上游侧环状部件2a和下游侧环状部件2b的内壁台阶部分以环状开口，如图l (a)所示，在喷嘴孔的同轴方向上设置多级。
由此，导入保护气体供给路6的保护气体SGs在环状通路6a合流，通过该环状通路6a向作为各级喷射口的狭缝T独立供给，并从狭缝T整体形成筒状而向喷嘴2内喷射。
所述保护气体供给路6和狭缝T起到作为保护气体供给部的作用。接着，以热喷涂为例说明具有所述结构的加速喷嘴1的动作。在环状部件2a上插通有一对向喷嘴2内供给作为热喷涂材料的金属丝的金属丝引导部(后述)，从各金属丝引导部突出的两根金属丝在狭道部4的出口侧附近相互接触。
加速喷嘴1以与在喷嘴2内流过的主流气体Gs大致相同的流速将新鲜气体从各环状部件2a 2i依次送入喷嘴2内，从而形成覆盖喷嘴2内的 新气体(保护气体SGs)，由此，金属粒子附着在喷嘴2内壁上的机会大 幅度减少。
另外，保护气体SGs理想地优选与喷嘴中心轴平行喷射，更优选对喷 嘴内壁2k整个圆周均匀一样地供给。
因此，在具有圆形剖面的喷嘴2中，理想地，从整周以相同宽度构成 的环状的狭缝供给保护气体SGs，从而使保护气体SGs形成筒状的气流， 供给喷嘴2内。
为了将该保护气体SGs与喷嘴中心轴平行供给，需要作为助行区间的 气流偏向部7。
详细地，在上游侧的环状部件2a和下游侧的环状部件2b之间形成有 保护气体SGs供给用的环状通路6a。
气流偏向部7是以环状部件2a中的下游侧内周缘呈鄂状突出形成的 结构，超过环状部件2b的上游侧端面8进一步向下游侧延伸设置(图中 参照突出长度N)。由此，与所述环状通路6a连通的狭缝T形成为环状。 这样的环状通路6a和环状狭缝T形成于环状部件2a 2i的每一个。
l一l、加速喷嘴的结构
图2是表示环状部件2a的下游侧侧面的立体图。
在设于环状部件2a的中心部的贯通孔的周缘上以筒状形成有气流偏 向部7，在其末端部凹设有环状通路6a。在该环状通路6a上沿圆周等间 隔形成有保护气体供给路6 (本实施方式中为8个)。
艮P，从保护气体供给路6供给的保护气体SGs流向环状通路6a而合 流，通过气流偏向部7使气流的朝向变更到喷嘴中心轴方向，并且形成筒 状的气流，供给喷嘴2内。另外，图中9是组合螺栓孔。
返回图l进行说明。
在各环状部件2a 2j中，下游侧的环状部件的喷嘴孔径相对于上游侧 的环状部件形成得大，利用该孔径的不同而产生的台阶来确保所述狭缝T。 另外，喷嘴孔径朝向下游侧阶段性扩径，从而能够使喷嘴内壁远离熔融状 态的粒子同时大量飞行的喷嘴中心轴附近。
在将熔融金属导入喷嘴中心轴或将以金属丝的形态供给喷嘴中心轴上的金属材料电弧熔解时，通常可以认为，喷嘴中心轴上的粒子浓度最高， 并遵从越到周边(径向)粒子浓度越少的高斯分布。
因此，使喷嘴内壁远离喷嘴中心轴，则能够降低粒子接触喷嘴内壁2k 的概率。
另外，如上所述，从喷嘴中心轴上供给的粒子在向喷嘴下游侧飞行的 期间向喷嘴径方向扩散，但该扩散受喷嘴内的气流的紊流影响。
喷嘴2内的气流表现为速度梯度(空间上速度变化的比率)越大则越 成大的紊流，所以优选喷嘴2内的气体流速尽可能一样。
本发明的加速喷嘴1能够解决使保护气体的速度与主流气体的速度一 致的大课题，能够成功地在所述喷嘴2内形成一样的气流。
以下，详细说明。
(a)在喷嘴是以喷嘴内气流的马赫数不足1的亚音速动作的喷嘴的 情况下，通过狭缝T的保护气体的流速u根据狭缝前侧的压力pl和狭缝 后侧的压力p2，使用气体的密度P而由
〔公式1〕
W;j^EKl ……(1〉表不。
喷嘴内压力与狭缝后侧的压力相等，为p2，所以只要包括最上游侧的 狭缝T在内，全部环状部件2a 2j的狭缝前侧压力设为pl即可。
为了实现此设计，对全部的狭缝T准备独立的保护气体供给路，也能 够将压力全部调整为规定值，但是作为更简单地实现该设计的方法，能够 采用从一处的气体存储罐(通常称为联管箱)分歧而对各狭缝T供给保护 气体SGs的方法。
图1所示的加速喷嘴1采用从所述联管箱进行分配的分配方式，对各 环状部件2a 2j的狭缝T供给相同压力pl的保护气体。
(b)在喷嘴是以喷嘴内气流的马赫数为1以上的超音速动作的喷嘴 的情况下，使用超音速喷嘴时，若不能使拉瓦尔喷嘴这样具有扩大部的喷
15嘴形状通过，则不能以与主流气体Gs相同的流速将保护气体SGS供给至 喷嘴2内。
图l (b)中，作为实现此的结构，对下游侧环状部件2b的内周缘进 行曲面加工，以使狭缝T出口的开口宽度0狭缝最窄部2m的开口宽度 D。
狭缝最窄部(保护气体用狭道部)2m最后与喷嘴内壁相联，与此相 对，与狭缝最窄部2m对置的气流偏向部7形成为直线性的平面。这样， 直线部分和圆弧部分具有某一间隙而形成流路，从而保护气体SGs喷射用 的狭缝T的中间具有最窄部狭道，且构成越到下游开口宽度越宽的拉瓦尔 喷嘴。
另外，将狭缝T形成为拉瓦尔喷嘴结构时，并不限于所述那样直线部 分和圆弧部分的组合，例如也可以是圆弧和圆弧的组合。 1—2、粒子速度分布
图3是表示由所述加速喷嘴1所得的粒子速度分布的曲线图。
该图中，横轴的0表示喷嘴2的中心，+值和一值表示距离该喷嘴中 心的相反方向的X方向距离和Y方向距离，纵轴表示粒子速度。
喷嘴2的出口直径为0)15mm，因此，横轴的+ 7.5mm 一7.5mm的 范围表示喷嘴区域内。
另外，该曲线图的测量结果是使用具备电弧熔解机构的喷嘴(参照图 7)进行锌的热喷涂，热喷涂条件如下。
氮气的气压为1.3MPa，气流为0.17kg/s，气体马赫数为1.8，锌的供 给量为1.7X10—4kg/s。
激光相位由多普勒流速计测量的结果为喷嘴出口的平均速度为 420m/s左右。另外，相对于喷嘴出口直径①15mm，粒子存在的部位是O) 12mm (+6 一6mm)范围内，粒子速度大致一定。
另外，分析堆积物的微观观察照片，则冲击基材的粒子直径为010 30um。
另外，进行堆积物厚度方向的EPMA (Electron Probe Micro Analyzer: 电子探针微分析器)线性分析，则作为环状部件的主成分的Fe在各处被 检测出。这意味着存在冲击环状部件的内壁面的粒子，但是其浓度极其少，而且仅分散地产生，由此可知由熔融金属保护喷嘴2的保护气体SGS发挥 了作用。
另外，为了确认载流气体与锌反应而氮化的可能性，调查氮的存在， 但是完全没有检测出氮。这考虑到是因为在氮化的极短时间内锌粒子被极 速冷却。
另外，虽然检测出氧，但是这是金属丝的氧化皮膜所带入的可能性非 常大。
l一3、喷嘴长度的调节
另外，即使从一个狭缝T对喷嘴2内供给保护气体SGs，若气体和粒 子关于某一距离进行移动，则不久也会在喷嘴2内存在不少的紊流，而粒 子扩散至喷嘴内壁2k附近。
因此，本实施方式的加速喷嘴1中，通过连结多个环状部件2a 2j， 从而构成喷嘴2，并且从形成于环状部件的各连结部分的狭缝T在与喷嘴 中心轴大致平行的方向上向喷嘴2内分别供给保护气体SGs，并使保护气 体SGs的供给动作反复进行到粒子的加速所需的长度。
另外，对喷嘴2内供给保护气体SGs的间隔由环状部件2a 2i的厚 度决定，但是通常可在5 20mm的范围内选择。
关于环状部件2a 2i，难以事先预测所需的厚度，所以准备各种厚度 的环状部件而进行微粒化，通过试行错误来决定环状部件的厚度。
例如，在喷嘴内壁上可见附着粒子的情况下，更换为厚度薄的环状部 件，在没有粒子附着的情况下，进行增加环状部件的厚度的厚度调整。
另外，粒子的加速所需的喷嘴长度根据金属材料、另外根据金属材料 的供给方法(从熔解炉以熔点以上的充分高的温度供给材料，或以金属丝 的形式供给材料而使其电弧熔解)、或者根据喷嘴内气体流速而不同，所 以通过变更环状部件的连结片数来调整喷嘴长度。
艮口，增长喷嘴2时，粒子的速度增加，不过，粒子的温度被气体冷却 而降低。
由于关系到热喷涂中附着的成品率和孔隙率、喷涂成形和三维造型中 累积的成品率和密度，所以喷嘴长度是重要的参数。
本实施方式中，可通过改变环状部件的连结片数这样的简单方法来调整该喷嘴长度，所以不甩重新制作整个喷嘴2，即可变更喷嘴长度。
另外，微粒化作业后，必须进行喷嘴2的分解清洁，但是本实施方式
的环状部件2a 2j的任何部位手指均可触及，所以能够简单地进行保养， 从而也能够大幅度縮短保养所需的时间。 l一4、保护气体的供给方法
接着，说明使保护气体SGs的流速与主流气体Gs的流速一致而将该 保护气体SGs供给至喷嘴2内的方法。
关于亚音速的气流也好，关于超音速的气流也好，均能够通过流速除 以音速而标准化的马赫数来表示气流的速度，所以在此用马赫数M来说 明流速。
经由图1所示的狭道部4而向喷嘴2内喷射的主流气体Gs，经由各 狭缝T而向喷嘴2内喷射的保护气体SGs，都膨胀至喷嘴2内压力(静压 力)达到平衡的状态。另外，在超音速气流的情况下，压力波在喷嘴2内 进行复杂反射，但是该影响可以不计。
若来自狭道部4的主流气体Gs、来自各狭缝T的保护气体SGs都具 有相同的全压(滞点压力)和全温，则两气体的流速一致的条件是马赫数 M—致。这时，来自狭道部4的气流，来自各狭缝T的气流都同时具有相 同的压力(静压力)，从而能够在喷嘴2内形成平衡的状态。
作为实现此最简单的方法，如图1所示，将气体从相同部位的亚音速 部(狭道部4的上游侧)取出，从而能够使包括主流气体Gs和保护气体 SGs在内的全部气体的全压和全温相等。
具体地，可以贯穿设置保护气体供给路6而从环状部件2a的狭道部4 上游侧贯通过各环状部件2a 2i，从而将保护气体SGs分歧。
图4是模式化喷嘴内气流的附图。
另外，为了简单说明，以环状部件的连结数为6级，形成狭缝T1 T5。 如该图所示，来自狭道部4的气流G0以及来自狭缝T1 T5的气流 G1 G5分别形成相同的马赫数而喷出，则进而可认为，在这样的状态下马 赫数不变，在喷嘴2内平行流动，并在喷嘴2内形成圆筒状的气流。
实际上，喷嘴2内的紊流使气体扩散，在G0 G5之间压力形成平衡 状态，则从各狭缝T1 T5喷射的气体既不膨胀也不收缩，所以假定从各狭缝喷射的气体所占有的剖面积不变，对于确定喷嘴的剖面积是妥当的。 通常，用于维持马赫数一定的喷嘴是由GO表示的大致直管构成的长
喷嘴，相对于此，本发明的加速喷嘴中，如G1 G5所示，将保护气体供 给路SGs阶段性地喷射构成，所以能够使喷嘴内壁面阶段性地远离喷嘴中
心轴，在防止粒子的附着方面是有效的。
接着，边参照图5边说明关于用于以相同的马赫数使气体从狭道部4 和各狭缝T1 T5喷射的条件。
设定狭缝最窄部的面积为Ao*、狭缝出口的面积为Ao，则狭缝出口的 马赫数Mo式由公式(2)表示。 〔公式2〕
o 一
1
见
"1
2(H)
'<2〉
其中，k为比热率。
同样，设定狭缝最窄部2m的面积为A,， 狭缝出口的马赫数Mi由公式(3)表示。
狭缝出口的面积为Aj，则
(公式3〕
脱
■(3》
此处，i=l， 2， 3......。
为使狭道部4和狭缝T1、 T2、 R3......的出口的马赫数相等，需要使
(公式4)
'(4〉
即可<
成立，即最窄部和出口的面积比关于狭道部4和各狭缝T1 T5相等
由此，能够使主流气体Gs的流速和保护气体SGs的流速一致。
图6是以主流气体Gs、和从形成在环状部件2a和环状部件2b的连结部分的狭缝T喷射的保护气体SGS的速度矢量为代表性的附图。
如该图所示，可知保护气体SGs与主流气体Gs平行流动，且流速近
似一致。
2、加速喷嘴的种类
图7 图12是表示本发明的加速喷嘴的另一实施方式的原理图。 首先，图7所示的加速喷嘴20中，在配置于最上游侧的环状部件21a 的狭道部21d上游侧附近配设供给作为热喷涂材料的金属丝的金属丝引导 部22、 23，将通过这些金属丝引导部22、 23的兼作阳极和阴极的电极的 金属丝24、 25供给至喷嘴26内，并使其在狭道部21d的上游侧熔解。
图8所示的加速喷嘴30中，由陶瓷构成配置于最上游侧的环状部件 31a，让作为热喷涂材料的金属丝的金属丝引导部32、 33穿过该环状部件 31a，将通过这些金属丝引导部32、 33的兼作阳极和阴极的电极的金属丝 34、 35供给至喷嘴36内，并、使其在狭道部31d的下游侧熔解。 图9和图10表示图8所示的加速喷嘴30的变形例。 图9所示的加速喷嘴37，通过縮小电弧点的上游侧喷嘴孔(例如图8 所示，狭道部31d的孔径设为①3.5mm，则将狭道部31f的孔径縮小为① 1.3mm)，从而能够将在该喷嘴内流动的气流加速成亚音速。
另外，图10所示的加速喷嘴38中，设定细径的喷嘴通路31g (cD 1.3mm)形成到电弧点的上游侧附近，从而在电弧点附近喷射亚音速的气 流。
根据图9所示的加速喷嘴37的结构，通过超音速气流，电弧被吹飞， 或者金属丝34、 35由Al等较软的原材料构成，接收超音速气流而振动， 从而具有在电弧不稳定的情况下使电弧稳定的效果。
另外，根据图10所示的加速喷嘴38，能够靠近电弧点将亚音速的气 流喷射，所以与图9的加速喷嘴37相比，能够使电弧更稳定。
根据所述加速喷嘴37、 38，能够实现细且能量密度高的喷涂。
图11所示的加速喷嘴40中，配置于最上游侧的环状部件41a由陶瓷 构成，在该环状部件41a上配设用于在其与从金属丝引导部通过喷嘴的狭 道部41d供给的金属丝42之间进行电弧熔解的固定电极43、 44。
图12所示的加速喷嘴50具有由沿垂直方向排列的环状部件51a 51c构成的喷嘴52，作为将金属材料供给至该喷嘴52内的机构，采用设有通
过喷嘴52的狭道部51d而供给熔液的熔液喷嘴53的结构。
图n所示的加速喷嘴60具有由沿水平方向排列的环状部件61a 61c构成的喷嘴62，作为将金属材料供给至该喷嘴62内的机构，采用贯通配置于狭道部61d的下游侧附近的环状部件61b而将熔液喷嘴63从与主流气体Gs的气流大致垂直的方向(朝下)插入，由此从该熔液喷嘴63相对于喷嘴63内的高速气体流供给熔液。
另外，加速喷嘴不限于以所述的垂直方向、水平方向姿势配置的情况，也能够在倾斜姿势下配置。
3、使用加速喷嘴的喷射喷嘴装置
接着，说明与热喷涂材料相应的喷射喷嘴装置的结构。
3 — 1、锌用喷射喷嘴装置
Zn由于其熔点低(692.7K)，所以能够充分加速到400m/s,通过冲击时的塑性变形热而熔解表面，能够附着在基材上。因此，这种情况下，如图14所示，使用重视加速的长喷嘴。另外，气体压力为1.2MPa，气体温度为常温。
该图14 (a)以剖面表示喷射喷嘴装置10的整体俯视图，该图14 (b)以剖面图表示其主视图。
两图中，喷射喷嘴装置IO具有主体部11、从该主体部ll突出设置的喷嘴12。
在主体部11内形成有用于使主流气体Gs朝向喷嘴12流动的气体通路13。从俯视看该气体通路13朝向下游侧呈前端细形状，而且与用于从左右方向供给气体的气体供给路13a连通。
在所述气体通路13内，将一对金属丝引导部14、 14配置成锐角(朝向下游侧)，从这些金属丝引导部14、 14送出的金属丝15、 15通过形成在环状部件12a上的引导孔而向喷嘴部12内突出，突出的各前端在狭道部12m的下游侧相互接触。
所述金属丝15、 15的前端兼作阳极和阴极，通过施加电荷，从而被电弧熔解。
喷嘴12通过将多个环状部件12a 12k沿喷嘴中心轴方向连结而构200780 成。
图15是表示构成喷嘴12的基端的环状部件12a的结构的附图，该图(a)为俯视剖面图，图(b)为右侧面图，图(c)为图15 (b)的E-E箭头指向剖面图。
在环状部件12a的中心部形成有主流气体Gs流动的气体流路12n，在该气体流路12n的途中形成有狭道部12m。
在该狭道部12m的下游侧附近开设有用于供给金属丝的引导孔12p、12p，气体流路12n的下游侧端部形成以筒状突出的气流偏向部12q，使保护气体SGs的气流与主流气体Gs的气流大致平行。
在该气流偏向部12q的周围以环状形成有凹槽12r，在该凹槽12r和环状部件下游侧端面12s之间以环状形成有比凹槽12r直径大的卡合凹部12t。
另外，在凹槽12r中沿圆周等间隔配设有用于供给保护气体SGs的保护气体供给路12u，从各保护气体供给路12u供给的保护气体SGs在凹槽12r合流，并沿着气流偏向部12r的外壁形成筒状的气流(参照图15 (c)的保护气流SGs)。
另外，图中，12v是用于通过组合用螺栓的孔部。
图16是表示与所述环状部件12a的下游侧连结的环状部件12b的结构的附图，该图16 (a)是俯视剖面图，图16 (b)是右侧面图。
另外，关于环状部件12b 12j，除了气体流路12n的内径依次扩大这一方面，基本上是相同的结构，所以以所述环状部件12b为代表来说明这些结构。
在环状部件12b的上游侧端面12w的中心部形成有筒状的卡合凸部12x,该卡合凸部12x与所述环状部件12a的卡合凹部12t嵌合。
另外，环状部件12b的气体流路12n的内径d2〉环状部件12a的气流偏向部12q的外径dl。
另外，在环状槽12y上安装作为密封件的0型圈。另外，12q'为气流偏向部，12r'为环状凹槽，12t'为进而嵌合有与下游侧连结的环状部件的卡合凸部的卡合凹部。
图17表示配置于喷嘴12的前端的环状部件12k的结构，图17 (a)
22为俯视剖面图，图17 (b)为右侧面图。
环状部件12k在其中心部形成气体流路12n，在上游侧端面12w'上形成有卡合凸部12x'。从环状部件12a阶段性扩大的气体流路12n的内径d最后构成该环状部件12k的内径、本实施方式中为15mm。
3_2、钛用喷射喷嘴装置
Ti由于其熔点高(1953K)，所以粒子过冷的情况下，未加速到700m/s左右，则冲击时的塑性变形的热量不能够使表面熔解附着。该粒子加速所需要的气体压力，在空气的情况下，超过50MPa。因此，在Ti的热喷涂中使用短的喷嘴，以使粒子不会过冷。另外，气体压力为1.8MPa，气体温度为常温。
图18 (a)、图18 (b)分别由剖面图表示喷射喷嘴装置10'的整体俯视图以及主视图。
两图中，喷射喷嘴装置10'具有主体部16、从该主体部16突出设置的喷嘴17。
在主体部16内形成有用于使主流气体朝向喷嘴部17流动的气体通路18。相对于该气体通路18，形成有从左右方向供给气体的气体供给路18a。
在该气体通路18内，将一对金属丝引导部19、 19配置成锐角，从这些金属丝引导部19、 19送出的金属丝19a、 19a通过形成在环状部件12a上的引导孔而向喷嘴部17内突出，突出的各前端在狭道部17i的下游侧相互接触。
喷嘴部17通过将各环状部件17a 17h沿筒轴方向连结构成，保护气体SGs从形成在各环状部件17a 17h的连结部分上的狭缝朝向喷嘴17内与主流气体Gs的气流平行地喷射。
另外，在所述实施方式中，作为热喷涂材料以Zn和Ti为例进行说明，但是作为热喷涂材料除此之外，也能够使用A1、 Cu、 SUS钢等金属/合金、陶瓷、金属陶瓷等。
另外，在所述实施方式中，通过将相同厚度的环状部件多片连结而构成喷嘴，但是也能够将不同厚度的环状部件混合连结。
另外，在所述实施方式中，所述喷嘴由内径从所述狭道部朝向喷嘴出口阶段性扩大的扩口喷嘴构成，但是也能够由连续性扩大的扩口喷嘴构成。在这种情况下，通过在喷嘴内壁圆周位置上排列多个喷射口而与喷嘴中心轴大致平行且朝向下游侧喷射保护气体。3 — 3、热喷涂性能
图19所示的曲线图是比较使用不同的热喷涂材料时的热喷涂性能的
附图，图19 (a)的曲线图为通过热喷涂形成的皮膜的密度，图19 (b)的曲线图表示皮膜的成品率。
作为试样使用的热喷涂材料为Al、 Cu、 Ti、 SUS304。在热喷涂试验时，通过变更环状部件的连结片数，而能够对每个热喷涂材料进行调节喷嘴长度。具体地，关于熔点低的热喷涂材料，使用重视加速的长喷嘴，例如关于AI、 Cu使用200mm长度的喷嘴。另一方面，关于熔点高的热喷涂材料使用短喷嘴，以使粒子不会过冷，例如关于Ti使用40mm长度的喷嘴，关于SUS304使用70mm长度的喷嘴。
如19 (a)的曲线图所示，由各热喷涂材料所得的皮膜密度为90 94%的高密度，能够确认良好的成膜状态。
另夕卜，如图19(b)的曲线图，喷嘴长度在40 200mm的范围内变更，调查皮膜的成品率。其结果是，可确认越增长喷嘴长度，则各热喷涂材料的成品率均存在越低的趋向。这考虑到当飞行中的粒子过冷，则难以附着在基材上。
另外，关于A1，即使喷嘴长度形成200mm，也能够得到40%左右的成品率，但是关于Cu仅能够得到15%左右的成品率，关于SUS304和Ti仅能够得到5 100%左右的成品率。所以，热喷涂材料使用熔点低的情况下能够使用长至200mm的喷嘴，但是使用熔点高的材料的情况下优选将喷嘴长的上限设定为70mm以下。更优选设定为40mm左右。
图20的曲线图是通过对使用40mm长度的喷嘴进行成膜的Ti热喷涂皮膜EPMA，而关于Ollim左右的点进行成分分析，横轴表示能量，纵轴表示X线强度。
根据该曲线图可知，作为构成热喷涂皮膜的元素检测到Ti，分析结果中没有检测出氧，由此得到实证，能够在没有氧化的状态下形成Ti皮膜。
另外，N和C也检测出极其少的量，但是N是作为载流气体的氮被检测出，C是作为用于成形试样的树脂的成分被检测出，可以忽略不计。4、冷喷涂
接着，说明本发明的加速喷嘴适用于冷喷涂的情况的结构。 冷喷涂是对低于热喷涂材料的熔点的温度的超音速气流中投入粉末
状态的热喷涂材料，并在固相状态下将该热喷涂材料冲击基材而形成皮膜
的方法。
作为热喷涂材料能够使用金属、合金、合金陶瓷、陶瓷等。另外，热
喷涂材料的粒径一般能够使用1 50"m的材料。
如图21所示，冷喷涂用的喷射喷嘴装置70主要由主体部71、和连结 该主体部71的前端的加速喷嘴72构成。
所述主体部71具有中空室71a，在该中空室71a的喷涂方向前侧形成 有前端细部71b。另外，在中空室71a上分别连通有供给高压气体的第一 供给孔71c和供给高压气体和粉状体的第二供给孔71d，各高压气体从共 用的气源(氮、氦、空气等)分歧供给。
所述加速喷嘴72的结构与图1所示的加速喷嘴1的结构基本相同， 能够相对于在喷嘴内方向的热喷涂材料，在其周围形成筒状的保护气体。
根据所述喷射喷嘴装置70，通过第一供给孔71c供给的高压气体和通 过第二供给孔71d供给的含有热喷涂材料的高压气体在中空室71a内合 流，并通过前端细部71b而形成超音速流。
从构成加速喷嘴72的各环状部件72a 72k的各狭缝T沿着其内壁依 次喷射气体，形成大致筒状的气流，由此，在加速喷嘴72内飞行的热喷 涂材料被以大致筒状流动的气流保护。
由此，从主体部71以超音速喷射的热喷涂材料不会与加速喷嘴72的
内壁接触，即不堆积在内壁上而加速，并冲击基材，其结果是，形成皮膜。 根据所述喷射喷嘴装置70，例如能够仅在部件的必要范围内限于必要
进行局部加工，并且能够形成致密的皮膜。
图22是表示本发明的加速喷嘴适用于高速火焰热喷涂的情况的结构。 如该图所示，高速火焰热喷涂装置的热喷涂枪80由燃烧室80a、喷嘴
部80b及筒部80c构成。
在燃烧室80a中，燃料和氧混合，被点火，从而产生燃烧火焰(火焰)，
该燃烧火焰被形成在喷嘴部80b上的狭道部80d暂时缩减，由此形成高速流，进而通过筒部80c。
在作为相关技术的高速火焰热喷涂中， 一般供给粉末热喷涂材料，长
度长的筒部80c能够加速粒子，在减少堆积在基材上的皮膜中的孔隙方面 是有利的。但是，若增长筒部80c，则在燃烧火焰中处于加速中的粒子因 该火焰热量而开始熔融，会不久附着在筒部80c的内壁上。
因此，在图22所示的高速火焰热喷涂装置中，在筒部80c的前端还 连结有由与图1所示的加速喷嘴1的结构基本上相同的结构构成的加速喷 嘴81。
所述加速喷嘴81与筒部80c的前端连结，从而粒子开始熔融后，也 能够在喷嘴内维持粒子的加速。其结果是，能够解决粒子附着在管内壁上 这一相关技术的高速火焰热喷涂的问题。
另外，本发明的加速喷嘴不限于所述高速火焰热喷涂，也能够与通过 等离子体热喷涂、高温气体使粒子熔解的类型的热喷涂装置的后级连结， 维持喷嘴内的加速，而消除粒子对喷嘴内壁的附着。
另外，图中，82为热喷涂粒子、83为基材、84为堆积在该基材83 上的热喷涂皮膜。
6、微粒化装置
图23表示本发明的加速喷嘴适用于将熔融金属流微粒化而制造金属 粉末的微粒化装置的情况的结构。
该图中，微粒化装置90被收纳在配置于熔解炉91的下方的外壳92内。
微粒化装置卯具有中空的环状部90a和从该外周壁沿直径方向延伸 设置的支承体90b和卯c， 一个支承体90c呈中空构成，并与环状部90a 连通，而起到作为高压气体的供给部的作用。
另外，支承体90b、 90c绕所述轴转动，由此，能够使环状部90a在 纸面厚度方向上摆动。
在环状部90a的底面上垂设有由与图1所示的加速喷嘴1的结构基本 相同的结构构成的加速喷嘴93。
所述结构中，通过支承体卯c而供给至环状部90a的高压气体，也从 喷射喷嘴装置93的各环状部件93a 93h的狭缝T喷射。另外，在所述环状部90a摆动动作的微粒化装置中，具有微粒化装置 90未固定于熔解炉91上的结构，并且在熔解炉91和该微粒化装置90之 间存在空间94，该空间94通常为大致大气压。
在具有所述结构的微粒化装置90中，从熔液喷嘴91a喷出的熔液95 因重力沿竖直方向流下，在通过环状部90a的中心时，被高压气体(雾化 气体)AGs微粒化。
被微粒化的粒子进一步通过加速喷嘴93内时，被从狭缝T喷射的高 压气体加速，从而提高冲击基材的冲击速度。
在基材上堆积粒子而形成的晶锭(billet)的密度由于与粒子的冲击速 度大致成正比，所以通过附加能够加速粒子的所述加速喷嘴93，而能够成 形密度高的晶锭。
另外，所述结构中，空间94与加速喷嘴93的喷嘴中央连通，所以加 速喷嘴93从喷嘴中央吸入大气压的气体与粒子一起加速。因此，与对喷 嘴中央导入高压气体的情况比较，加速粒子的效率降低。
因此，通过试验测量喷嘴内的粒子速度和气体马赫数，例如在将 0.6MPa的气体从环状部件的各狭缝T喷射的情况下，在喷嘴中央飞行的 粒子的速度为300m/s (对喷嘴中央供给高压气体的情况下为400m/s)，气 体的马赫数能够加速到为1.0 1.5左右。由此，在实际使用方面，确认到 能够得到满意的加速效果。
7、使用水实验模式的粒子速度测量
图24是表示在加速喷嘴内飞行的粒子的速度和用于测量速度分布而 构成的水实验模式。
该图中，水罐91'相当于图23所示的熔解炉91，环状部90a"同样 相当于环状部90a，加速喷嘴93'相当于加速喷嘴93。 96为从水罐91' 垂下的喷嘴。另外，从中空的环状部卯a'供给高压气体。
另外，图24所示的水实验模式中，将图23所示的微粒化装置形成从 高压气体供给方向看的配置。因此，加速喷嘴93"沿左右方向摆动动作。
图25所示的曲线图使用所述水实验模式，测量与喷涂方向垂直的方 向的粒子速度分布。
在该曲线图中，横轴表示距离喷涂中心S的距离，纵轴表示粒子速度。另外，在该水实验模式中使用的加速喷嘴93'的喷嘴出口的孔径为①
16mm。
曲线图中，特性M1是在距离喷嘴出口 25mm的距离处测量粒子速度 的特性，可得到在靠近喷嘴内壁的喷涂周边部粒子速度慢(350m/s)，在 喷涂中心部粒子速度变慢(250m/s)的速度分布。这考虑到因为在喷涂中 心部必须一边吸入大气压的气体一边加速而导致的滞后。
特性M2是在距喷嘴出口 250mm的距离处测量粒子速度的特性，喷 涂中心部的粒子速度与特性M1相比被加速，另一方面，关于喷涂周边部， 距离喷涂中心的距离扩大，同时粒子速度也衰减。
特性M3是距喷嘴出口 550mm的距离处测量粒子速度的特性。与所 述特性M2比较，喷涂中心部的粒子速度稍衰减，喷涂进一步形成末端部 扩张的结构。
图26所示的曲线图是测量喷涂方向的粒子速度分布的附图。 该曲线图中，横轴表示喷涂高度，左纵轴表示粒子速度，右纵轴表示 粒子直径。
特性N1是在喷涂高度60 1250mm的范围内测量粒子速度的变化的 特性，喷涂高度在大约300mm以内，粒子处于被加速中，因此，速度增 加至310m/s左右，此后慢慢衰减。
另外，在喷涂高度500mm以内，粒子直径在21 P m前后是稳定的， 但是超过喷涂高度500mm，则粒子直径稍有变大的趋向。这推定是原因在 于飞行的粒子彼此合体。
另外，若将水实验模式中的水变更为涂料，也能够将本发明的加速喷 嘴利用在涂装工序中。
如使用所述各实施方式所说明，本发明的加速喷嘴在细粉制造、喷涂 成形、热喷涂、成膜、三维造型、涂装等任一领域中都能够广泛适用。
另外，在所述的各实施方式中以圆筒状加速喷嘴为例进行了说明，但 是加速喷嘴不限于所述圆筒形，例如图27所示，也能够是连接方型部件 100a 100d的方筒状喷嘴100。构成方筒状喷嘴100的情况下，喷嘴孔100e 的开口形状也可以是扁平的矩形，另外也可以是正方形。另外，图中100f 为狭道部。工业方面可利用性
本发明能够在加速喷嘴及具有该加速喷嘴的喷射喷嘴装置中利用。
权利要求
1、一种加速喷嘴，其中，具有内径朝向前端连续或阶段性扩大的喷嘴孔，用于使高速气体流朝向该前端大致呈筒状喷射的喷射口形成于所述喷嘴孔的周方向内壁，该喷射口沿所述喷嘴孔的筒轴方向设置多级。
2、 如权利要求1所述的加速喷嘴，其中，将内径不同的多个环状部件连结成筒状， 所述喷射口朝向连结在一起的上游侧及下游侧环状部件的内壁台阶 部分呈环状开口。
3、 如权利要求2所述的加速喷嘴，其中，设有气体供给路，该气体供给路贯通除前端的所述环状部件之外的各 环状部件，并供给所述高速气体流形成用的气体，形成有气体通路，该气体通路从所述气体供给路向所述各级的喷射口 分别供给所述气体。
4、 如权利要求3所述的加速喷嘴，其中，所述气体通路通过在连结在一起的上游侧及下游侧环状部件之间设 置间隙而形成，在该气体通路的所述喷射口附近形成有通过缩小气体通路的宽度而 形成所述高速气体流的高速气体流形成部。
5、 一种热喷涂装置用加速喷嘴，其将权利要求1 4中任一项所述的 加速喷嘴连接于热喷涂装置的喷嘴出口而构成。
6、 一种细粉制造装置用加速喷嘴，其将权利要求1 4中任一项所述 的加速喷嘴连接于细粉制造装置的喷嘴出口而构成。
7、 一种冷喷涂用加速喷嘴，其将权利要求1 4中任一项所述的加速 喷嘴连接于冷喷涂装置的喷嘴出口而构成。
8、 一种喷射喷嘴装置，其使导入喷嘴的入口侧的载流气体通过所述 喷嘴内的狭道部而形成高速气体流，借助该高速气体流使喷嘴内处于熔融 状态的材料微粒化，并将微粒化的材料从喷嘴的出口侧喷射，其中，在所述狭道部的下游侧的周方向内壁上具有与喷嘴的中心轴大致平 行且朝向下游侧喷射保护气体的喷射口，具备在所述高速气体流的周围形成筒状的保护气体的气流的保护气 体供给部。
9、 如权利要求8所述的喷射喷嘴装置，其中，所述喷嘴的内径从所述狭道部朝向所述出口连续或阶段性扩大。
10、 如权利要求8所述的喷射喷嘴装置，其中，所述喷嘴由沿环中心轴方向连结多个环状部件而成的集合体构成。
11、 如权利要求io所述的喷射喷嘴装置，其中，所述喷嘴的内径从所述狭道部朝向所述出口阶段性扩大， 在连结在一起的环状部件的各相邻的内壁台阶部分上呈环状形成有 作为所述喷射口的狭缝。
12、 如权利要求ll所述的喷射喷嘴装置，其中，在所述狭缝上游侧的保护气体供给路上形成有使保护气体的流速与 所述高速气体流的流速一致的保护气体用狭道部。
13、 如权利要求10所述的喷射喷嘴装置，其中， 在所述环状部件的下游侧内周缘部上具有用于使所述保护气体的流向大致与所述喷嘴的中心轴平行且整齐地朝向下游侧的气流偏向部。
14、 如权利要求8 13中任一项所述的喷射喷嘴装置，其中， 在所述喷嘴的狭道部附近配设有一对以金属丝的方式供给热喷涂材料的金属丝引导部，对从所述金属丝引导部的前端向喷嘴内突出的一对金属丝施加电荷， 而作为阳极和阴极的各电极。
15、 如权利要求10 13中任一项所述的喷射喷嘴装置，其中， 在所述高速气体流的流动方向上配置于最上游侧的所述环状部件由陶瓷构成，供给作为热喷涂材料的金属丝的一对金属丝引导部穿过所述陶瓷， 对从所述金属丝引导部的前端向喷嘴内突出的一对金属丝施加电荷， 而作为阳极和阴极的各电极。
16、 如权利要求10 13中任一项所述的喷射喷嘴装置，其中，在所述高速气体流的流动方向上配置于最上游侧的所述环状部件由 陶瓷构成，在该环状部件上配设有用于在该环状部件与从金属丝引导部通过所 述狭道部供给的金属丝之间进行电弧熔解的固定电极。
17、 如权利要求8所述的喷射喷嘴装置，其中，设有通过所述狭道部向所述喷嘴的中心轴上供给熔液的熔液喷嘴。
18、 如权利要求10 13中任一项所述的喷射喷嘴装置，其中，从贯通所述环状部件设置的熔液喷嘴，从相对于所述喷嘴内的高速气 体流交叉的方向供给熔液。
全文摘要
本发明涉及一种加速喷嘴及喷射喷嘴装置，该加速喷嘴具有内径朝向喷嘴的前端连续或阶段性扩大的喷嘴孔，在所述喷嘴孔的周方向内壁上形成有用于使高速气体流朝向喷嘴前端侧大致呈筒状喷射的喷射口，并且该喷射口沿所述喷嘴孔的筒轴方向多级设置。
文档编号B05B1/02GK101479046SQ200780023670
公开日2009年7月8日 申请日期2007年8月21日 优先权日2006年9月1日
发明者织田刚 申请人:株式会社神户制钢所