JP2955808B2 - 溶射バーナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属容器及びそれ
に類するものの溶射補修、溶射施工、溶射解体等に用い
る溶射バーナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば溶射補修では、溶射バーナから粉
末材料と燃料ガスを同一方向に吐出させ燃料ガスの燃焼
による火炎によって粉末材料の粒子を溶融し、被補修面
に付着させて補修しようとするものである。

【０００３】ここで、従来の技術、例えば実公平４−３
７６４３号公報では、図１０に示すように溶射バーナ３
３の中央部に材料孔列３１を材料孔の噴射方向がバーナ
中心の延長線３４上で交叉するように配置し、火炎孔列
３２を２列以上同心円上に配置することにより粉末材料
の集中性を改善し、損傷部を効率良く補修することを目
的としている。

【０００４】しかしながら、この技術では、粉末材料の
単位時間当りの紛体供給量を増加した場合、材料流３５
内の粉末材料の粒子が高濃度となり、火炎流３６から遠
い材料流３５中心部の粉末材料は火炎からの熱エネルギ
ーを受けにくくなり、粉末材料の粒子の溶融性は不十分
となり結果として溶融できる単位時間当りの紛体供給量
は制限されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の溶射バーナで
は、粉末材料の噴射方向をバーナ中心の延長線上で交叉
するように配置し、粉末材料の集中性を改善し、損傷部
を効率良く補修することを目的としているが、この技術
では、粉末材料の単位時間当りの紛体供給量を増加した
場合、材料流内の粉末材料の粒子は高濃度となり火炎流
から遠い材料流中心部の粉末材料の粒子は火炎からの熱
エネルギーを受けにくく、溶融できる単位時間当りの紛
体供給量に制限があった。

【０００６】本発明は、粉末材料が火炎より受ける熱エ
ネルギーの効率を上げ、粉末材料の粒子を完全溶融でき
る単位時間当たりの紛体供給量を増加することにより、
単位時間当りの溶射能力を向上するバーナを供給するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のバーナは、火炎
孔・材料孔の噴射方向を変えることで、単位時間当りの
溶射能力を向上させる。つまり、溶射バーナの材料孔か
ら噴射した粉末材料を、火炎に衝突させることでバーナ
噴射面近傍の高温火炎内に粉末材料の粒子を分散・投入
することによって、完全溶融した粉末材料の粒子量を増
加させることにより、単位時間当りの溶射能力を向上す
るものである。

【０００８】具体的には、材料孔列３を外周火炎孔列５
と内周火炎孔列４の間に同心円上に配列した溶射バーナ
１において、前記火炎孔列５、４の各火炎孔の噴射方向
８、９がバーナ中心方向に向くようにし、かつ、材料孔
列３の相隣る材料孔の噴射方向７、６は外周火炎孔列方
向と内周火炎孔列方向に交互に向くように配列したこと
を特徴とする溶射バーナで、火炎内に粉末材料の粒子を
高濃度で均一分散させるため火炎の熱エネルギーを高効
率で粉末材料の粒子に伝達することができ、単位時間当
りの溶射能力が向上できる。

【０００９】第一列目の火炎孔列１５と第二列目の火炎
孔列１６の間に材料孔列１３を配列した溶射バーナ１１
において、材料孔列１３の相隣る材料孔の噴射方向１４
が第一列目の火炎孔列１５の方向と第二列目の火炎孔列
１６に交互に向くように配列したことを特徴とする溶射
バーナで、火炎内に粉末材料の粒子を高濃度で均一分散
させるため火炎の熱エネルギーを高効率で粉末材料の粒
子に伝達することができ、単位時間当りの溶射能力が向
上できる。

【００１０】さらに、第一列目の火炎孔列２５と第二列
目の火炎孔列２６の間に材料孔列２３を配列した溶射バ
ーナ２１において、前記火炎孔列２５、２６の各火炎孔
の噴射方向２７、２８が材料孔列２３の各材料孔からバ
ーナ噴射面２２に対し直角となるようにした延長線２９
に向くようにし、かつ、材料孔列２３の相隣る材料孔の
噴射方向２４は第一列目の火炎孔列２５の方向と第二列
目の火炎孔列２６の方向に交互に向くように配列したこ
とを特徴とする溶射バーナで、上記と同様に、火炎内に
粉末材料の粒子を高濃度で均一分散させるため火炎の熱
エネルギーを高効率で粉末材料の粒子に伝達することが
でき、溶射能力が向上できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら作用とともに説明する。 ｛実施例１｝本発明の第１実施例の断面図（ａ）及び正
面図（ｂ）を図１に示す。図１において、火炎および粉
末材料を吐出する溶射バーナ３は、バーナ噴射面２に材
料孔列３を外周火炎孔列５と内周火炎孔列４の間に同心
円上に配列し、前記火炎孔列５、４の各火炎孔の噴射方
向８、９がバーナ中心方向に向くようにし、かつ、材料
孔列３の相隣る材料孔の噴射方向７、６は外周火炎孔列
５と内周火炎孔列４に交互に向くように配列された構造
を有している。

【００１２】材料孔列３の相隣る材料孔の噴射方向７、
６が外周火炎孔列５方向と内周火炎孔列４方向に交互に
向くように配列することで、噴射された粉末材料の粒子
は火炎と衝突部１０で衝突して火炎内に均一に分散され
る。火炎は、バーナ噴射面２に近いほど高温であるた
め、この衝突をバーナ噴射面２に近い位置とすることに
より、より大きい熱エネルギーを粉末材料の粒子に伝達
することができる。

【００１３】この場合、バーナより噴射された粉末材料
が火炎内に包含されるように、材料孔列３の各材料孔は
前記火炎孔列５、４の各火炎孔と相対することが好まし
い。材料孔列３及び前記火炎孔列５、６の列数は必ずし
も一列とする必要はなく、時間当りの燃焼量及び紛体供
給量により多数列となっても前述のような噴射方向とし
て火炎内に材料を均一に分散させるような火炎孔と材料
孔を構成した溶射バーナとすることもできる。

【００１４】さらに、衝突部１０は前述のようにバーナ
噴射面２に近づける方が良い。火炎孔と材料孔の噴射方
向は、火炎孔列５、６の噴射方向をバーナ噴射面２と直
角となるような火炎孔列５、６の各火炎孔から引いた延
長線に対して、バーナ中心方向に２゜〜１０゜の角度と
し、材料孔列３の相隣る材料孔の噴射方向をバーナ噴射
面２と直角となるように材料孔列３の各材料孔から引い
た延長線に対して、バーナ中心方向に２゜〜１０゜の角
度に、また、反バーナ中心方向に２゜〜１０゜の角度に
交互に向くようにし、その時の衝突位置はバーナ噴射２
から１０ｍｍ〜５００ｍｍとする。

【００１５】さらに、衝突位置での火炎温度が２０００
℃以上であることが粉末材料の粒子を完全溶融する上で
好ましい。しかし、噴射方向の角度、衝突位置の距離及
び火炎温度の各数値が上記のように得られない場合には
設計上適宜決めれば良い。

【００１６】このようにバーナ噴射面２に近い位置で噴
射された粉末材料と火炎を衝突させて火炎内に粉末材料
の粒子を高濃度で均一に分散させることで火炎の熱エネ
ルギーを高効率で粉末材料の粒子に伝達できるため、完
全溶融した粉末材料の粒子量が増加し、単位時間当りの
溶射能力が向上する。

【００１７】このような本発明の溶射バーナと従来の溶
射バーナとを用いた場合の溶射施工体の比較を行った。
第１表の溶射バーナを使用して、第２表のように単位時
間当りの燃焼量、溶射距離、溶射材料を両者とも同一条
件とし、それぞれ単位時間当りの粉体供給量を同様に変
化させてテストした。

【００１８】その結果、図４及び図５のグラフに示すよ
うに、従来の溶射バーナでは単位時間当りの紛体供給量
が増加すれば、施工体の付着歩留が低下し、施工体の見
掛気孔率が増加するが、本発明の溶射バーナを用いれ
ば、単位時間当りの紛体供給量を増加したにも拘らず施
工体の付着歩留及び見掛気孔率のいずれも変化しない結
果となり、従来バーナに比し単位時間当りの紛体供給量
を５０％増加できることが確認できた。

【００１９】以上のように、本発明によって単位時間当
りの溶射能力の向上が得られる。なお、本発明の火炎孔
と材料孔の延長線は、必ずしも交差する構造にする必要
はなく、火炎孔の延長線と材料孔の延長線がバーナの外
側でねじれの位置で接近することによって、火炎の熱エ
ネルギーを高効率で受け取って、同様の効果を得るよう
な火炎孔と材料孔を構成した溶射バーナにすることもで
きる。この場合、溶射バーナから出る火炎は一定の太さ
を有するので、材料孔の延長線はできるだけ火炎の内側
を通過して中心に近づくようにする方がよい。

【００２０】｛実施例２｝本発明の第２実施例の外観図
を図２に示す。図２において、火炎及び粉末材料を吐出
する溶射バーナ１１は、バーナ噴射面１２に火炎孔列１
５と別の火炎孔列１６との間に材料孔列１３を配置し、
材料孔列１３の相隣る材料孔の噴射方向１４が第１列目
の火炎孔列１５の方向と第２列目の火炎孔列１６の方向
に交互に向くように配列させた構造を有している。

【００２１】材料孔列１３の相隣る材料孔の噴射方向１
４が第１列目の火炎孔列１５の方向と第２列目の火炎孔
列１６の方向に交互に向くように配列することで、噴射
された粉末材料は火炎と衝突して火炎内に均一に分散さ
れる。

【００２２】火炎は、バーナ噴射面１２に近いほど高温
であるため、この衝突をバーナ噴射面１２に近い位置と
することにより、より大きい熱エネルギーを粉末材料に
伝達することができる。この場合、バーナより噴射され
た粉末材料が火炎内に包含されるように、材料孔列１３
の長さは前記火炎孔列１５、１６の長さより短くするこ
とが好ましい。

【００２３】また、材料孔列１３の各材料孔は前記火炎
孔列１５、１６の各火炎孔と相対することが好ましい。
材料孔列１３及び前記火炎孔列１５、１６の列数は必ず
しも一列とする必要はなく、単位時間当りの燃焼量及び
紛体供給量により多数列となっても前述のような噴射方
向として火炎内に粉末材料を均一に分散させるような火
炎孔と材料孔を構成した溶射バーナとすることもでき
る。

【００２４】さらに、衝突位置は前述のようにバーナ噴
射面１２に近づける方が良い。火炎孔と材料孔の噴射方
向は、火炎孔列１５、１６の噴射方向をバーナ噴射面１
２と直角になるように火炎孔列１５、１６の各火炎から
引いた延長線方向とし、材料孔列１３の噴射方向をバー
ナ噴射面１２と直角となるように材料孔列１３の各材料
孔から引いた延長線に対して、火炎孔列１５方向に２°
〜１０°の角度に、また、別の火炎孔列１６方向に２°
〜１０°の角度に交互に向くようにし、その時の衝突位
置はバーナ噴射面１２から１０ｍｍ〜５００ｍｍとす
る。

【００２５】さらに、衝突位置での火炎温度が２０００
℃以上であることが粉末材料の粒子を完全溶融する上で
好ましい。しかし、噴射方向の角度、衝突位置の距離及
び火炎温度の各数値が上記のように得られない場合には
設計上適宜決めれば良い。

【００２６】このようにバーナ噴射面１２に近い位置で
噴射された粉末材料と火炎を衝突させて火炎内に粉末材
料の粒子を高濃度で均一に分散させることで火炎の熱エ
ネルギーを高能率で粉末材料の粒子に伝達できるため、
完全溶融した粉末材料の粒子量が増加し、単位当たりの
溶射能力が向上する。

【００２７】このような本発明の溶射バーナと従来の溶
射バーナとを用いた場合の溶射施工体の比較を行った。
表１の溶射バーナを使用して、表２のように単位時間当
たりの燃焼量、溶射距離、溶射材料を両者とも同一条件
とし、それぞれ単位時間当たりの粉体供給量を同様に変
化させて実施した。

【００２８】その結果、図６、図７のグラフに示すよう
に、従来の溶射バーナでは単位時間当たりの粉体供給量
が増加すれば、施工体の付着歩留が低下し、施工体の見
掛気孔率が増加するが、本発明の溶射バーナを用いれ
ば、単位時間当たりの粉体供給量を増加したにも拘らず
施工体の付着歩留及び見掛気孔率のいずれも変化しない
結果になり、従来のバーナに比し時間当たりの粉体供給
量を２８％増加できることが確認できた。以上のよう
に、本発明によって単位時間当りの溶射能力の向上が得
られる。

【００２９】｛実施例３｝本発明の第３実施例の外観図
を図３に示す。図３において、火炎及び粉末材料を吐出
する溶射バーナ２１は、バーナ噴射面２２に火炎孔列２
５と別の火炎孔列２６との間に材料孔列２３を配置し、
前記火炎孔列２５、２６の各火炎孔列の噴射方向２７、
２８が材料孔列２３の各材料孔からバーナ噴射面２２に
対し直角となるようにした延長線２９に向くようにし、
かつ、材料孔列２３の相隣る材料孔の噴射方向２４は第
一列目の火炎孔列２５の方向と第二列目の火炎孔列２６
の方向に交互に向くように配列された構造を有してい
る。

【００３０】材料孔列２３の相隣る材料孔の噴射方向２
４が第一列目の火炎孔列２５の方向と第二列目の火炎孔
列２６の方向に交互に向くように配列することで、噴射
された粉末材料は火炎と衝突して火炎内に均一に分散さ
れる。

【００３１】火炎は、バーナ噴射面２２に近いほど高温
であるため、この衝突をバーナ噴射面２２に近い位置と
することにより、より大きい熱エネルギーを粉末材料に
伝達することができる。

【００３２】この場合、バーナより噴射された粉末材料
が火炎内に包含されるように、材料孔列２３の長さは前
記火炎孔列２５、２６の長さより短くすることが好まし
い。また、材料孔列２３の各材料孔は前記火炎孔列２
５、２６の各火炎孔と相対することが好ましい。材料孔
列２３及び火炎孔列２５、２６の列数は必ずしも一列と
する必要はなく、単位時間当たりの燃焼量及び粉体供給
量により多数列となっても前述のような溶射方向として
火炎内に粉末材料を均一に分散させるような火炎孔と材
料孔を構成した溶射バーナとすることもできる。

【００３３】さらに、衝突位置は前述のようにバーナ噴
射面２２に近づける方が良い。火炎孔と材料孔の噴射方
向は、火炎孔列２５、２６の噴射方向をバーナ噴射面２
２と直角となるように火炎孔列２５、２６の各火炎孔か
ら引いた延長線に対して材料孔列２３方向に２°〜１０
°の角度とし、材料孔列２３の相隣る材料孔の噴射方向
をバーナ噴射面２２と直角となるように材料孔列２３の
各材料孔から引いた延長線に対して、火炎孔列２５方向
に２°〜１０°の角度に、また、別の火炎孔列２６方向
に２°〜１０°の角度に交互に向くようにし、その時の
衝突位置はバーナ噴射面１２から１０ｍｍ〜５００ｍｍ
とする。

【００３４】さらに、衝突位置での火炎温度が２０００
℃以上であることが粉末材料の粒子を完全溶融する上で
好ましい。しかし、噴射方向の角度、衝突位置の距離及
び火炎温度の各数値が上記のように得られない場合には
設計上適宜決めれば良い。

【００３５】このようにバーナ噴射面２２に近い位置で
噴射された粉末材料と火炎を衝突させて火炎内に粉末材
料の粒子を高濃度で均一に分散させることで火炎の熱エ
ネルギーを高能率で粉末材料末の粒子に伝達できるた
め、完全溶融した粉末材料の粒子量が増加し、単位当た
りの溶射能力が向上する。

【００３６】このような本発明の溶射バーナと従来の溶
射バーナとを用いた場合の溶射施工体の比較を行った。
表１の溶射バーナを使用して、表２のように単位時間当
たりの燃焼量、溶射距離、溶射材料を両者とも同一条件
とし、それぞれ単位時間当たりの粉体供給量を同様に変
化させて実施した。

【００３７】その結果、図８、図９のグラフに示すよう
に、従来の溶射バーナでは単位時間当たりの粉体供給量
は増加すれば、施工体の付着歩留が低下し、施工体の見
掛気孔率が増加するが、本発明の溶射バーナを用いれ
ば、単位時間当たりの粉体供給量を増加したにも拘らず
施工体の付着歩留及び見掛気孔率のいずれも変化しない
結果になり、従来のバーナに比し時間当たりの粉体供給
量を４２％増加できることが確認できた。

【００３８】以上のように、本発明によって単位時間当
りの溶射能力の向上が得られる。なお、第２実施例に比
し第３実施例では火炎と材料の衝突位置をバーナ噴射面
に近づけることができるため溶射能力の向上効果が大き
い。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】

【発明の効果】本発明により、火炎内に粉末材料を高濃
度で均一分散できるため火炎の熱エネルギーを高能率で
粉末材料の粒子に伝達することができ、完全溶融した粉
末材料の粒子が増加し、単位時間当たりの溶射能力が向
上するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶射バーナの第１実施例を示した図
で、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図。

【図２】本発明の溶射バーナの第２実施例を示した外観
図。

【図３】本発明の溶射バーナの第３実施例を示した外観
図。

【図４】第１の実施例と従来例の溶射バーナを用いて単
位時間当たりの粉体供給量と付着歩留を示した図。

【図５】第１の実施例と従来例の溶射バーナを用いて単
位時間当たりの粉体供給量と施工体の見掛気孔率を示し
た図。

【図６】第２の実施例と従来例の溶射バーナを用いて単
位時間当たりの粉体供給量と付着歩留を示した図。

【図７】第２の実施例と従来例の溶射バーナを用いて単
位時間当たりの粉体供給量と施工体の見掛気孔率を示し
た図。

【図８】第３の実施例と従来例の溶射バーナを用いて単
位時間当たりの粉体供給量と付着歩留を示した図。

【図９】第３の実施例と従来例の溶射バーナを用いて単
位時間当たりの粉体供給量と施工体の見掛気孔率を示し
た図。

【図１０】従来例の溶射バーナを示した図で、（ａ）は
正面図、（ｂ）は（ａ）の断面説明図。

【符号の説明】

１、１１、２１、３３ 溶射バーナ ４、５、１５、１６、２５、２６、３２ 火炎孔列 ３、１３、２３、３１ 材料孔列 ８、９、２７、２８ 火炎孔の噴射方向 ６、７、１４、２４ 材料孔の噴射方向 ２、１２、２２ バーナ噴射面 １０ 衝突部 ３５ 材料流 ３６ 火炎流 ２９、３４ 延長線

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】材料孔列（３）を外周火炎孔列（５）と内
   周火炎孔列（４）の間に同心円上に配列した溶射バーナ
   （１）において、前記火炎孔列（５）、（４）の各火炎
   孔の噴射方向（８）、（９）がバーナ中心方向に向くよ
   うにし、かつ、材料孔列（３）の相隣る材料孔の噴射方
   向（７）、（６）は外周火炎孔列方向と内周火炎孔列方
   向に交互に向くように配列したことを特徴とする溶射バ
   ーナ。
2. 【請求項２】第一列目の火炎孔列（１５）と第二列目の
   火炎孔列（１６）の間に材料孔列（１３）を配列した溶
   射バーナ（１１）において、材料孔列（１３）の相隣る
   材料孔の噴射方向（１４）が第一列目の火炎孔列（１
   ５）の方向と第二列目の火炎孔列（１６）の方向に交互
   に向くように配列したことを特徴とする溶射バーナ。
3. 【請求項３】第一列目の火炎孔列（２５）と第二列目の
   火炎孔列（２６）の間に材料孔列（２３）を配列した溶
   射バーナ（２１）において、前記火炎孔列（２５）、
   （２６）の各火炎孔の噴射方向（２７）、（２８）が材
   料孔列（２３）の各材料孔からバーナ噴射面（２２）に
   対し直角となるようにした延長線（２９）に向くように
   し、かつ、材料孔列（２３）の相隣る材料孔の噴射方向
   （２４）は第一列目の火炎孔列（２５）の方向と第二列
   目の火炎孔列（２６）の方向に交互に向くように配列し
   たことを特徴とする溶射バーナ。