(57)【要約】  本発明は、或る全体流量を有するキャリヤガスの中に粉材料を導入して噴霧する方法に関する。本発明による方法は、加圧されたキャリヤガスの流れを準備し、加圧されたキャリヤガスを音速まで加速させ、加圧されたキャリヤガスを膨張させ、キャリヤガスの上記流れの圧力よりも低い圧力の値を有する負圧ゾーンを形成し、或る量の粉材料が、膨張させたキャリヤガスによって同伴させられる。加速させたキャリヤガスのうちの或る量を、膨張の前にバイパスさせ、それを負圧ゾーンの中に、上記全体の流量を変化させることなしに再導入して、加速させたキャリヤガスのうちの上記或る量を調節したり、加速させたキャリヤガスのうちの上記或る量をバイパスさせなかったりすることによって、上記低い圧力を調節する。
2010532252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧されたキャリヤガスの流れを準備し、
加圧されたキャリヤガスを音速まで加速させ、
加圧されたキャリヤガスを膨張させ、キャリヤガスの前記流れの圧力よりも低い圧力の値を有する負圧ゾーンを形成し、或る量の粉材料が、膨張させたキャリヤガスによって同伴させられ、
キャリヤガスによって同伴させられた粉材料を噴霧することを含む、
或る全体流量を有するキャリヤガスの中に粉材料を導入して噴霧する方法において、
加速させたキャリヤガスのうちの或る量を、前記膨張の前にバイパスさせ、それを前記負圧ゾーンの中に、前記全体の流量を変化させることなしに再導入して、加速させたキャリヤガスのうちの前記或る量を調節したり、加速させたキャリヤガスのうちの前記或る量をバイパスさせなかったりすることによって、前記低い圧力を調節することを含む、方法。
【請求項２】
前記膨張の前、加速させたキャリヤガスを圧縮することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
キャリヤガスは、粉材料の少なくとも１つの要素との発熱反応に加わる反応性ガスである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
粉材料をキャリヤガスの中に導入して噴霧する装置であって、
加圧されたキャリヤガスの入口（１）と、
加圧されたキャリヤガスの入口（１）と連通し且つ音速スロート部を含む集束発散ノズル（３）と、
負圧ゾーン（１９）と連通する粉材料供給部（１８）と、
加圧されたキャリヤガスを受入れる前記集束発散ノズル（３）に連結され、前記負圧ゾーン（１９）で終端する、キャリヤガスを膨張させる膨張手段と、
膨張させたキャリヤガスによって同伴された粉材料の出口（３５）と、を有し、前記部口は、前記負圧ゾーン（１９）の外側に設けられ、
更に、キャリヤガス中の粉材料の流量を調節する調節装置（１１，７，８，１５，１７，３６）を有し、前記調節装置は、キャリヤガスのバイパス回路（３６）を有し、前記バイパス回路（３６）は、バイパスされるキャリヤガスの量を調節する調節部材（９）と、前記負圧ゾーン（１９）よりもキャリヤガスの上流に配置されたキャリヤガス取出し部（７，８）と、取出したキャリヤガスを再導入するために前記負圧ゾーン（１９）に設けられたオリフィス（１５，１７）とを有し、
前記集束発散ノズル（３）は、その下流において、予め定められた量の粉材料を同伴するキャリヤガスの一定流量を維持するように構成される、装置。
【請求項５】
更に、インジェクタ（１２）を有し、前記インジェクタ（１２）は、その一方において前記集束発散ノズル（３）と連通し、その他方において前記膨張手段及び前記負圧ゾーン（１９）と連通し、且つ、少なくとも１つの縮小ゾーンを有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記集束発散ノズル（３）は、それよりも下流の各要素の直径よりも小さい直径を有する、請求項４又は５に記載の装置。
【請求項７】
前記調節部材は、ニードル弁（９）である、請求項４〜６の何れか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記取出しオリフィス（７，８）は、前記インジェクタ（１２）の縮小ゾーンよりも上流に配置される、請求項４〜７の何れか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記負圧ゾーン（１９）は、例えばタングステンカーバイドで作られた、末広がり通路（２２）に連結され、前記末広がり通路は、キャリヤガスによって同伴された粉材料の前記出口（３５）に連結される、請求項４〜８の何れか１項に記載の装置。
【請求項１０】
キャリヤガスによって同伴された粉材料の前記出口（３５）は、前記末広がり通路（２２）を含む管状オリフィスであり、
第１のケーシング（２３）が、少なくとも前記出口管状オリフィス（３５）を包囲し、第２のケーシング（２７）が、前記出口（３５）に連結された噴霧ノズル（２８）に通じるフレキシブルホースを包囲し、前記第１のケーシング（２３）及び前記第２のケーシング（２７）は、互いに接合される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
更に、熱溶融ワイヤ（３１）を有し、前記熱溶融ワイヤ（３１）は、その一方においてトリガ（３２）に連結され、その他方において前記第２のケーシング（２７）内に連結され、前記トリガは、キャリヤガス流す開位置と、キャリヤガスを遮断する閉位置を有し、前記熱溶融ワイヤは、前記トリガ（３２）を前記開位置に維持するように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１のケーシング（２３）及び前記第２のケーシング（２７）は、予め定められた戻り力を有する戻り手段（３０）によって互いに接合される、請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
更に、熱溶融ワイヤ（３１）を有し、前記熱溶融ワイヤ（３１）は、その一方においてトリガ（３２）に連結され、その他方において前記第１のケーシング（２３）と前記第２のケーシング（２７）との間に連結され、前記トリガは、キャリヤガス流す開位置と、キャリヤガスを遮断する閉位置を有し、前記熱溶融ワイヤは、前記トリガ（３２）を前記開位置に維持するように構成され、請求項１０に従属した請求項１２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、或る全体流量を有するキャリヤガスの中に粉材料を導入して噴霧する方法であって、加圧されたキャリヤガスの流れを準備し、加圧されたキャリヤガスを音速まで加速させ、加圧されたキャリヤガスを膨張させ、キャリヤガスの前記流れの圧力よりも低い圧力の値を有する負圧ゾーンを形成し、或る量の粉材料が、膨張させたキャリヤガスによって同伴させられ、キャリヤガスによって同伴させられた粉材料を噴霧することを含む、方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる方法は、例えば、特許文献１（米国特許第６,４０２,０５０号明細書）によって知られており、特許文献１は、コーティング（例えば機械加工された表面のための耐食性コーティング又は反射コーティング）の製造分野において、粉材料をガスによって動的に噴霧する装置を記載している。
【０００３】
特許文献１は、音速スロート部の使用を記載し、音速スロート部は、大気圧よりも低い圧力を維持して粉を大気圧の空気流によって搬送するために、音速スロート部の断面と粉材料供給部の断面との間の特別な比を有している。特許文献１は、音速ノズルが粉材料の一定の流量を得るのに使用されることを開示していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，４０２，０５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、溶射、ガン式噴霧、セラミック溶接又は反応性噴霧による耐火性炉壁の補修の分野において、粉材料を噴霧する方法の再現性及びこれに関連した全ての調節部（例えば、粉材料の量、噴霧速度、衝撃力等の調節部）の再現性は、キャリヤガスの再現できない可変流量によって直接的且つ有害な影響を受ける。
【０００６】
明らかなことは、一定のガス流量を得るために、コントローラを介して弁を制御する流量計を有する装置が知られているけれども、かかるシステムは、利用するのに複雑であって購入価格及び作動が精度に直接的に関連している要素を必要とする。従って、これらのシステムは、利用性が比較的低く，（一連要素におそらくは起因する）最終の精度がしばしば不十分であることはいうまでもない。
【０００７】
さらに、粉材料を噴霧することによって行う補修の分野において知られているいくつかの方法は、無端スクリュー又は排出用回転テーブルによって、同伴される粉の量を調節するが、かかる同伴装置を使用することにより、電気モータを使用することが必要であり、電気モータの使用は、粉材料の少なくとも１つの要素と反応するキャリヤガス（例えば、酸素）の使用とは相容れない。
【０００８】
これらの電気モータの安全な使用を確保するために、窒素等の不活性ガスを用いなければならないが、これは、本発明の方法とは相容れず、その理由は、キャリヤガスが粉材料の要素と反応しなければならず、どのような場合であっても、追加の窒素供給装置を必要とし、それにより本発明の方法の融通性を低下させるからである。
【０００９】
従って、本発明の目的は、キャリヤガスの流量に影響を及ぼすことなしに、粉材料の流量が調節可能であり且つ再現可能である方法を提供することによって、上述した欠点を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的のため、本発明の方法は、更に、加速させたキャリヤガスのうちの或る量を、膨張の前にバイパスさせ、それを負圧ゾーンの中に、上記流量、即ち、全体の流量を変化させることなしに再導入して、加速させたキャリヤガスのうちの或る量を調節したり、加速させたキャリヤガスのうちの或る量をバイパスさせなかったりすることによって、低い圧力を調節することを含むことを特徴とする。
【００１１】
同伴される瞬間的な粉材料の量は、コーティングの優秀さに関する観点のみならず、粉材料の消費コストに関する観点からも最適化されることが有利である。従って、噴霧パイプ又はノズルの上流において、粉材料を調節可能な量の反応性キャリヤガスと密に混合可能であることが重要である。従って、後者のパラメータの値も、必要に応じて定められる。
【００１２】
上述した本発明の方法は、ベンチュリ効果を利用する従来方法に対する望ましい融通性を備えている。これは、本発明による噴霧方法が、加速させたキャリヤガスのうちの或る量を、膨張の前にバイパスさせ、加速させたキャリヤガスのうちの或る量を調節したり、加速させたキャリヤガスのうちの或る量をバイパスさせなかったりすることによって、キャリヤガス出口流量を変化させることなしに、負圧ゾーン内の低い圧力を変化させ、それにより、同伴される粉材料の量を調節する機能を有するからである。
【００１３】
引込まれて再導入される反応性キャリヤガスの量が多い場合、負圧ゾーン内の圧力の値は、圧縮圧力に近づき、同伴される粉材料の量は少ない。これとは逆に、引込まれて再導入される反応性キャリヤガスの量が少ない場合、負圧ゾーン内の圧力の値は、上記圧縮圧力の値よりも極めて小さく、ほぼ最大値に等しい多くの量の粉材料が同伴される。バイパスされるキャリヤガスの量がゼロである場合、負圧の値は、最大であり且つ本発明の方法が達成しうる圧縮圧力から最も離れた値を有し、最大量の粉材料が同伴される。従って、バイパスされる（即ち、引込まれて再導入される）反応性キャリヤガスの量は、粉材料の同伴量を極めて有利に調節する機能を有する。
【００１４】
従って、本発明は、一定のキャリヤガス流量を確保し、それにより、一定の噴出速度を確保しながら、同伴される粉材料の量を再現可能な値に調節することによって、先行技術の欠点の少なくとも一部を解決する機能を有する。実際、噴霧の最終結果、再現性及び品質は、キャリヤガスによって同伴される粉材料のかかる流量に直接的に依存している。
【００１５】
最適なキャリヤガス流量は、噴霧すべき材料の最適な運搬を確保する。噴霧が、明確に定められた噴霧断面を有する噴霧パイプ又はノズルを介して実施されるので、与えられたキャリヤガス温度のための噴霧速度は、このキャリヤガスの流量によって調整される。
【００１６】
音速（例えばベンチュリ中に衝撃波を引起こすことによって得られる）までの加速のおかげで、音速バリヤは、下流の回路内の圧力降下の変動によって影響されない一定の流量を確立する。従って、キャリヤガス流量が一定になり、この一定の流量による噴霧速度条件は、最適である。かくして、キャリヤガス中に得られる最適噴出速度は、粉材料を噴霧するための本発明の方法の信頼性及び再現性を著しく増大させる。
【００１７】
炉、ガラス処理設備、コークス炉等の耐火壁の補修の分野において、細かく霧化された粉材料（例えば、耐火性充填剤及び金属粉末を含む）をキャリヤガス流によって標的ゾーンに噴霧することを含む反応性噴霧補修法に、本発明の方法を有利に利用することができる。
【００１８】
実際、耐火壁が表面的な又は深い損傷を有するとき、損傷の悪化を回避するために、ユーザは、過酷な作動条件を考慮に入れて、できるだけ迅速に耐火性を補修しなければならない。
【００１９】
反応性噴霧補修作業の間、一般的な耐火壁の上に得られるコーティングの品質は、幾つかのパラメータに依存し、かかるパラメータは、特に、支持体の温度及び噴霧速度を含む。
【００２０】
この種類の方法では、キャリヤガスはまた、有利には、粉材料の少なくとも１つの要素との発熱反応に加わる反応性ガスであり、混合物は、高温の壁と接触状態したときに自発的に反応し、一連の化学反応により、処理される支持体の特性と両立する特性を有する均質で粘着性の耐火又は耐熱材料を生じさせる。
【００２１】
噴霧速度は、主要なファクターである。その理由は、噴霧速度が低すぎる場合、フラッシュバックの恐れがあるからである。噴霧速度が高すぎる場合、材料のうちの或る量が、発熱反応に参加しないことにより反応せず、壁上で過度に跳ね返る場合があり、それにより、反応性噴霧によって形成されるマグマの品質を劣化させる。
【００２２】
従って、本発明の方法の目的は、粉材料の補修すべき表面への噴霧及び衝突において経時的に一定である品質を得ることによって、最適な溶射品質を得ることにある。本発明の方法は、下流の回路に起因して生じる圧力変化とは無関係であり且つ入口圧力に直接依存する反応性キャリヤガスの流量を得るのに適している。
【００２３】
噴霧される粉材料を構成する粒は、粉材料を空気圧の作用で運搬するキャリヤガスのおかげで、最適化された速度の範囲内で活性化され、キャリヤガスの量は、調節可能である。
【００２４】
この種類の反応性噴霧補修適用例では、キャリヤガスはまた、運搬用流体として機能するだけでなく、物理化学的発熱反応に積極的に加わる反応性ガスである。噴霧される粉末材料の最終品質は、本質的には、次の要因、即ち、発熱反応中に生じる全エンタルピ、粉材料の質量流量である粉末の噴霧量、及び所与の用途の反応体の最適噴出速度を得るために使用される反応性キャリヤガスの最適流量に依存し、発熱反応中に生じる全エンタルピは、用いられる反応性キャリヤガスの量、粉材料の温度、化学組成又は配合に依存する。
【００２５】
本発明によれば、有利なことに、出口のところにおけるキャリヤガス流量が、不備に起因した変動と無関係に一定の値を有するので、本発明の方法は、所与の適用例において最適な噴霧速度を提供する。
【００２６】
有利には、本発明の方法は、膨張の前に、加速された反応性キャリヤガスを圧縮することを含み、それにより、上述した粉材料を同伴させることを向上させる機能を有する。
【００２７】
本発明の方法の他の実施形態は、特許請求の範囲に記載されている。
【００２８】
本発明は、更に、粉材料をキャリヤガスの中に導入して噴霧する装置であって、加圧されたキャリヤガスの入口と、加圧されたキャリヤガスの入口と連通し且つ音速スロート部を含む集束発散ノズルと、負圧ゾーンと連通する粉材料供給部と、加圧されたキャリヤガスを受入れる集束発散ノズルに連結され、負圧ゾーンで終端する、キャリヤガスを膨張させる膨張手段と、膨張させたキャリヤガスによって同伴された粉材料の出口と、を有し、出口は、負圧ゾーンの外側に設けられる、装置に関する。
【００２９】
残念ながら、上述したように、かかる装置では、粉材料の最適噴霧を得ることができず、かくして、一方において、装置によって行われる仕事の再現性が損なわれ、他方において、完成した仕事の品質が損なわれ、しかも、同伴される粉材料の量を調節することができない。
【００３０】
本発明の目的は、選択された粉末質量流量について最適な噴霧速度を得るのに適した装置を提供することによって、先行技術の欠点を解決することにあり、本発明の装置は、それを使用することによって行われる作業の再現性及び精度を高めると共に、粉材料のコストを減少させる。
【００３１】
この課題を解決するため、本発明は、上述した装置であって、この装置が、更に、キャリヤガス中の粉材料の流量を調節する調節装置を有し、調節装置は、キャリヤガスのバイパス回路を有し、バイパス回路は、バイパスされるキャリヤガスの量を調節する調節部材と、負圧ゾーンよりも上流に配置されたキャリヤガス取出し部と、を有することを特徴とする装置を提供する。
【００３２】
音速スロート部を有する集束発散ノズルは、その下流において、予め定められた量の粉材料を同伴するキャリヤガスの一定流量を維持するのに使用され、従って、予め定められる量は、バイパス手段によって調節可能である。
【００３３】
このように、音速スロート部を有する集束発散ノズル（ラバールノズルとも呼ばれる）を通過したキャリヤガスは、ベンチュリ内に生じる衝撃波により、音速まで加速される。このように得られた音速バリヤは、固定された流量を達成し、固定された流量は、ノズルの上流部分と下流部分の間の圧力差による影響を受けない。さらに、調節可能な粉材料の量も最適化される。かくして、キャリヤガス中の粉材料の混合物の流量は最適であり、発熱反応も最適である。全体的な噴霧は、最適化され、効率が向上する。
【００３４】
キャリヤガスが負圧ゾーン中に再導入されることにより、負圧ゾーンに作用する背圧を生じさせ、従って、負圧ゾーン中に再導入されるキャリヤガスの量が多いほど、同伴される粉材料の量が少なくなる。これと反対のこともいえる。ユーザが最大量の粉材料を同伴することを望む場合、キャリヤガスを引込むことを回避すれば十分である。引込まれて再導入されるキャリヤガスの量は、制御部材を用いて調節される。
【００３５】
有利には、本発明の装置は、更に、インジェクタを有し、インジェクタは、その一方において集束発散ノズルと連通し、その他方において膨張手段及び負圧ゾーンと連通し、且つ、少なくとも１つの縮小ゾーンを有する。インジェクタを設けることにより、負圧ゾーン中における粉材料の同伴を向上させ、縮小ゾーンは、膨張直前における圧力を増大させるのに使用される。従って、圧力差及び同伴効率が大きくなる。
【００３６】
好ましくは、バイパス回路の調節部材は、ニードル弁である。ニードル弁は、引込まれるガスの最大値と最小値の間の考えられる任意の値を得るのに使用され、ニードル弁は、増分によってではなく、絞ることによって働く。
【００３７】
有利には、取出しオリフィスは、インジェクタの縮小ゾーンよりも上流に配置される。このようにすると、粉材料の量を調節するためにバイパスされなければならないキャリヤガスは、圧縮前に引込まれ、負圧ゾーン内に生じている圧力（低い圧力）に対する背圧を提供し、それにより、引込まれる粉材料の量の敏感な調節を可能にする。
【００３８】
有利な実施形態では、負圧ゾーンは、好ましくはタングステンカーバイドで作られた、末広がり通路に連結され、末広がり通路は、キャリヤガスによって同伴された粉材料の出口オリフィスに連結される。末広がり通路は、好ましくは、耐摩耗性材料、例えばタングステンカーバイド（炭化タングステン）で作られ、ノズルの作動と同様な作動を得るのに使用される。
【００３９】
特に有利な実施形態では、音速スロート部を有する集束発散ノズルは、それよりも下流の各要素の直径よりも小さい直径を有する。
【００４０】
従って、本発明の装置の出口のところまでの一定流量を実現するのは、上述した音速スロート集束発散ノズルである。
【００４１】
本発明の好ましい実施形態では、キャリヤガスによって同伴された粉材料の出口は、末広がり通路を含む管状オリフィスであり、第１のケーシングが、少なくとも出口管状オリフィスを包囲し、第２のケーシングが、出口に連結された噴霧ノズルに通じるフレキシブルホースを包囲し、第１のケーシング及び第２のケーシングは、従来型の連結手段によって互いに接合される。これは、コンパクトで、携帯可能で、且つ十分に安全である、キャリヤガス中に粉材料を噴霧する噴霧装置を得るのに役立つ。その理由は、装置内に収納されている脆弱な要素が環境から保護されるからである。噴霧中に生じることがある任意の発熱反応も、本発明の装置及び第２のケーシング内に閉込められ、それにより、本発明の装置及び第２のケーシングは、ユーザを傷つけることを回避するのに役立つ。反応性キャリヤガスは、一般的に酸素であるので、第２のケーシングは特に、ユーザが火傷をするのを防止するフラッシュバックの場合に適切である。
【００４２】
好ましくは、熱溶融ワイヤが、その一方においてトリガに連結され、その他方において第２のケーシング内に連結され、トリガは、キャリヤガス流す開位置と、キャリヤガスを遮断する閉位置を有し、熱溶融ワイヤは、トリガを開位置に維持するように構成される。このように、フラッシュバックの場合、熱融解ワイヤが瞬時に破断し、トリガは、ほぼ瞬時に、キャリヤガス（酸素）を閉鎖する遮断位置に切り換わる。これは、火炎前面の後方への伝搬、従って、爆発又は発火を回避するのに使用される。
【００４３】
特に安全な実施形態では、第１のケーシング及び第２のケーシングは、予め定められた戻り力を有する戻り手段によって互いに接合され、戻り手段は、例えば、従来型連結手段の全てを一緒のままに保つばねである。
【００４４】
ばねの負荷は、管状出口オリフィス中のフラッシュバックに起因した過剰圧力の発生の際、管状出口オリフィスが発散ノズルから離れ、それにより、大気圧への戻りを直接的に可能にするようなものである。従って、これら２つの要素（管状出口オリフィス及び発散ノズル）は、ほんの短い時間の間だけ互いに分離し、それにより、爆発又は発火を阻止する機能を有する。有利には、安全な第２のケーシングは、かかる出来事が生じた際に火炎の伝搬を遮断しながら、２つの濾過装置を有し、濾過装置により、ガス及び埃の除去を可能にする。
【００４５】
本発明の装置の他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【００４６】
本発明の他の特徴、細部及び利点は、添付の図面と関連して行われる非限定的な以下の説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に従って粉材料をキャリヤガスの中に導入して噴霧する装置の断面図である。
【図２】本発明による熱溶融ワイヤ、第２のケーシング、及び荷重が付与されたばねの詳細を示し且つ図１に示す装置と同じ装置を有する、一組の装置の断面図である。
【図３】本発明に従って粉材料をキャリヤガスの中に導入して噴霧する変形装置の平面図である。
【図４】図１に示す装置の変形例の一組の装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図において、同一又は類似の要素は、同じ参照符号を有している。
【００４９】
図１は、本発明による噴霧方法を実施するために、粉材料をキャリヤガスの中に導入して噴霧する装置を示す。上述したように、本発明の原理は、キャリヤガスを用いて、微粒化された粉材料を標的ゾーンに噴霧することからなる。キャリヤガスは又、例えば、粉マトリックスの要素と反応性である。反応性キャリヤガスは、例えば、酸素であり、粉材料の中に含まれる金属粉末の発熱反応に加わる。
【００５０】
図１に示す本発明の装置は、加圧酸素ガスのための入口１を有し、加圧酸素は、例えば２００ｂａｒ（２００×１０5Ｐａ）に圧縮されたカーボイ(carboy)又はタンクのいずれかから供給される。本発明による装置に入る加圧酸素の圧力は、カーボイ又はタンク（図示せず）に直列に連結された１つ又は複数の減圧器２によってあらかじめ調整されている。例示として与えられる加圧酸素のこの圧力の値は、５．２ｂａｒである。粉材料は、粉材料供給ホッパ１８を介して本発明の装置に入る。加圧酸素ガスは、上述した入口１を介して本発明の装置に入り、ラバール型のノズル３、即ち、音速ノズルとして考えられる寸法ファクターを有する集束発散ノズルに達する。ラバールノズルは、集束部分（先細り部分）部分４と、音速スロート部５と、発散部分（末広がり部分）６とを有している。
【００５１】
図示の実施形態では、凹部７がノズル３に続いている。凹部７は、有利には、ノズル３によって加速された酸素の一部の量をバイパスさせるための少なくとも１つの酸素流出部を有している。従って、反応性キャリヤ酸素の一部は、ニードル弁９に連結された２つの垂直ボア８，８′を経てバイパスされ、ニードル弁９は、バイパスされる酸素の上記一部の量の値を調節するのに使用される。また、図示の実施形態では、ノズル３によって加速された酸素の静圧の値を、凹部７に設けられた２つの垂直ボア１０，１０′によって測定することも行われる。この静圧は、例えば、圧力ゲージ１１を用いて測定される。
【００５２】
音速スロート部５を有するラバールノズル、即ち、集束発散ノズル３は、インジェクタ１２に結合され、上述した集束発散ノズル３によって定められる流量、圧力及び流速を有する加速されたキャリヤガス（酸素）がインジェクタ１２に供給される。
【００５３】
インジェクタ１２は、好ましくは、酸素の通行に適合した材料で作られる。高圧下でインジェクタの中を通ってきた反応性キャリヤ酸素は、粉材料の少なくとも１つの要素と反応可能であり、負圧ゾーン１９に到達し、負圧ゾーン１９は、この実施形態では、インジェクタ１２のノズルの容積よりも非常に大きい容積を有するチャンバであり、それにより、チャンバは、膨張手段として使用される。キャリヤガスの膨張により、上述したチャンバ内に負圧を生じさせ、この負圧は、供給ホッパ１８内に存在する粉材料を同伴する効果を有する。有利には、例えば空気圧シリンダ２１を用いた制御手段によって制御されるシャッタ２０を引っ込めることによって、粉材料がチャンバに供給される。
【００５４】
膨張手段は、任意の既知の膨張手段からなるのがよく、例えば、上述したインジェクタの容積又はベンチュリの発散部分の容積よりも大きい容積を有するチャンバである。
【００５５】
インジェクタ１２の位置は、有利には、反応性キャリヤ酸素によって同伴される粉材料の出口２２と同一直線上に位置する。出口は、耐摩耗性材料、例えばタングステンカーバイド（炭化タングステン）からなる発散（末広がり）ユニット２２を有している。
【００５６】
インジェクタ１２は、加速されたキャリヤガスが負圧ゾーン１９に達する前にかかる加速されたキャリヤガスを圧縮する縮小ゾーンを有している。
【００５７】
図示の実施形態では、ラバールノズル３は、好ましくは金属製のユニット１３に結合され、このユニットは、３つの同軸のサブユニット１２，１４，１６からなる。好ましくは金属製のサブユニット１４は、その外径部に溝１７を有し、半径方向に延びるボア１５により、ニードル弁９に連結された導管から溝１７の中への酸素流の上記一部の通行を可能にする。サブユニット１６は、サブユニット１４の溝１７を閉鎖するためのリングである。リング１６にボアが設けられ、リング１６は、溝１７の反対側において、ニードル弁９の連結をボアを介して可能にする。
【００５８】
ニードル弁９は、酸素の通行に適合した材料の導管３６によって、ボア８及び／又はボア８′に連結されている。ニードル弁９の開閉により、作動条件に必要な量の酸素のバイパス回路３６内へのバイパス（引込み）を許し又は阻止する。ニードル弁９の開放により凹部７（引込みオリフィス）に引込まれた酸素は、バイパス回路３６を介してリング１７（キャリヤガス再導入オリフィス）内に再導入され、ボア１５内に入り、次いで、金属製サブユニット１４とインジェクタ１２の間に存在する環状空間２５に到達する。このように、音速スロート部を有する集束発散ノズル３の出口のところの加速された酸素の流量が、インジェクタ１２の出口のところで回復される。バイパス回路３６という表現は、凹部７と、ボア８，８′と、ニードル弁９と、再導入オリフィス１７と、ボア１５と、環状空間２５とからなる組立体に適用される。
【００５９】
実際、ノズル３から放出される加速された酸素は、流量ｄL、速度ｖL及び圧力ＰLを有している。加速された酸素の流量ｄLの一部ｄDをバイパスさせるとき、インジェクタに入る酸素の流量は、ｄiである。インジェクタに入る酸素は、速度ｖiで移動し、圧力Ｐiを有する。また、バイパス流量ｄDを有する一部の酸素は、速度ｖDで移動し、環状空間２５内において圧力ＰDを有する。
【００６０】
インジェクタ１２の出口及び環状空間２５のところにおいて、酸素は、結果的に生じる圧力ＰR、及び、結果的に生じる速度ｖRを有する。結果的に生じる圧力及び速度は、同伴される粉材料の量を調整する。ニードル弁９の開閉により、流量ｄi、ｄDの変化、圧力Ｐi、ＰDの変化、及び速度ｖi、ｖDの変化を生じさせる。従って、結果的に生じる圧力ＰR及び結果的に生じる速度ｖRは、可変である。直接的な結果は、運動エネルギー及び運動量の変化に起因する、同伴される粉材料の量の変化である。これにより、発生するベンチュリ効果のスケールの変化を生じさせる。
【００６１】
しかしながら、ラバールノズル３の出口のところにおける加速されたキャリヤガス流量ｄLの値と、本発明の装置から放出される酸素の流量ｄRの値は、同一であり、その理由は、キャリヤガスの流量は、本発明の装置の中を通る間、一定のままだからである。
【００６２】
かくして、ニードル弁９を開放して流量の一部ｄDをバイパス回路３６に逸らし又はバイパスさせると、それに応じて、インジェクタ１２に入る流量ｄiが減少する。金属製インジェクタの出口のところにおける特性、例えば、圧力Ｐi、質量流量Ｍi及び速度ｖiは、変更される。
【００６３】
ニードル弁９が完全に開き、考えられる最大値に一致する酸素の最大流量（バイパスされた酸素の流量）ｄDを通過させると、同伴される粉材料の量は、本発明の装置によって同伴され得る粉材料の最小量（瞬間量）である。
【００６４】
ニードル弁９が閉じ、任意のバイパスを許可しないと、同伴される粉材料の量は、その最大値になる。バイパスが常に必要であるわけではないので、調節部材（この場合、ニードル弁９）を閉鎖する可能性（瞬間量）を準備することが推奨される。
【００６５】
変形例として、溝１７は、組立体１３の支持本体の一体部分であってもよい。同様に、半径方向ボアの幾何学的位置が寸法上の必要性に従って非常に異なっていてもよいことを、当業者は容易に理解するであろう。
【００６６】
ボア８′，１０′が２つのボア８，１０に対して垂直に機械加工され、ボア８，１０が凹部７のところに形成された平面に対して直交するように配置されているけれども、これらの幾何学的位置が位置上の制約及び寸法上の要件によって定められているに過ぎないことを、当業者は容易に理解するであろう。加速された酸素をバイパスするために又は静圧の値を測定するために、単一のボア８，１０でも十分であること、及び、本発明の変形例に位置上の制約はないことはいうまでもない。
【００６７】
ラバールノズルの寸法ファクターは、ノズル３の中を通過した酸素の静圧が、ノズル入口のところの圧力（圧縮圧力）に係数０．５２８を掛け算して得られる積に等しいかそれよりも小さい値を有するものである。これらの条件において、ノズル３は、音速状態と考えられ、組立体の作動条件は、上流側の流体の初期圧力、即ち、圧力制御装置２によって定められる圧力だけに依存し、圧力制御装置２は、例えば、１つ又は２つ以上の減圧器２からなる。
【００６８】
タングステンカーバイド製の発散（末広がり）ノズル２２は、支持ブロック２３内に位置決めされ且つ固定されるのがよい。
【００６９】
インジェクタ１２及び発散ノズル２２の組合せの寸法ファクターは、その作動原理をベンチュリノズルの作動原理として取扱うことができるものである。
【００７０】
本発明による変形例では、音速スロート部を有する集束発散ノズル３の上流側において、逆止安全装置２４が設けられ、逆止安全装置２４は、ノーマルオープンのトリガを含む弁を有し、本発明の装置内へのガスの逆流を防止するのに使用される。この理由は、高温酸素又はフラッシュバックの場合、スラグの加熱又は戻りの際に通路を遮断する逆止安全装置を有することが有利だからである。
【００７１】
図２は、図１に示した装置と同じ装置を有する、より完全な反応性噴霧補修ユニットを示す。このユニットでは、上述した供給ホッパ１８よりも大きい容量を有するホッパ１８′が、供給ホッパ１８の上方に位置決めされている。従って、本発明の方法に用いられる耐火性で金属の粉末からなる粉材料は、ホッパ１８′から供給ホッパ１８に自然な流れ及び重力によって移送される。
【００７２】
負圧ゾーン１９内で終端する供給ホッパ１８内には、有利には、キャリヤガス（酸素）と粉末を混合するために調節されたチャンバ流入量を可能にする可動ダンパ２６が配置されている。ホッパ１８内の粉材料（その構成要素のうちの少なくとも１つ）は、キャリヤガス（酸素）と反応性であるので、フラッシュバックの場合、及び、ホッパ１８内で上昇しやすいガス逆流の場合、爆発を引起こすことが可能な粉材料の量が減少し、その結果、失われる粉材料の量が減少する。
【００７３】
図２に示す装置はまた、上述したように、本発明の内容において第１のケーシング２３とも称する支持ブロック２３を有し、支持ブロック２３は、キャリヤガスによって同伴される粉材料の出口３５を包囲し、出口３５は、発散流れ管状オリフィス２２の形態を有し、支持ブロック２３は、例えば、耐摩耗性タングステンカーバイドで作られる。本発明の装置は、ここに示す好ましい実施形態では、更に、第２のケーシング２７を有している。第２のケーシング２７は、反応性キャリヤガスによって同伴された粉材料の反応性噴霧ノズル２８を包囲している。
【００７４】
第１のケーシング２３は、従来の連結手段２９，２９′によって第２のケーシング２７に連結され、連結手段２９，２９′は、例えば、ねじ山付き突出部、ねじ、フランジ及び類似物である。従来の連結手段２９，２９′は、予め定められた戻り力を有する一連の戻り手段３０によって付与される圧力により、定位置に保たれている。これらの戻り手段３０は、例えば、荷重が加えられたばね３０である。予め定められるばね負荷の戻り力は、フラッシュバックにより噴霧ノズル２８内に過剰圧力が生じている間、２つの従来の連結手段が互いに分離するものである。これにより、点火及び爆発に好ましい圧力が既に生じているチャンバ内の大気圧に瞬間的に戻すことができる。
【００７５】
また観察できるように、本発明の装置はまた、追加の安全装置を有している。事実、本発明の装置は、逆止安全装置２４、上述した供給ホッパ１８内の可動ダンパ２６、第１及び第２のケーシング２３，２７、戻り手段３０に加えて、適切に位置決めされた熱溶融ワイヤ３１を有している。熱溶融ワイヤ３１は、高温ガス流の経路内に配置されている。、第２のケーシング２７中の出来事又はフラッシュバックによる過剰圧力の影響下で、従来の連結手段２９，２９′が分離すると、高温ガス流は、直ちに、熱溶融ワイヤ３１を溶解させ、ほぼ瞬時に切断する。熱溶融ワイヤ３１の破断は、安全トリガ３２に作用する張力を解放するのに使用される。安全トリガ３２の突然の解放により、酸素の流れ及びガスの通行が遮断される。
【００７６】
さらに、本発明の装置は、かかる出来事（フラッシュバック）の間のガス及び埃の冷却除去のための濾過装置３３、３４を第２のケーシング２７内に有している。
【００７７】
図３に示す本発明の装置の変形例では、反応性キャリヤガスによって同伴される粉材料の量を調節するためのバイパス回路が、異なる箇所に位置決めされている。図示のその他の要素は、説明した全ての変形例を含む図１及び図２の詳細な説明と同じように作動し且つ説明される。
【００７８】
バイパス回路３６は、バイパスされるキャリヤガスの量を調節するための部材９（ニードル弁）と、キャリヤガス取出しオリフィス７と、負圧ゾーンのチャンバ内にバイパスされるガスのための再導入オリフィス２５とを有している。取出しオリフィス（引込みオリフィス）７は、ラバールノズル３の出口のところに配置されている。引込みオリフィスを多くのその他の箇所に配置してもよいこと、及び、引込みオリフィスがキャリヤガスの膨張ゾーン１９の上流側に配置される限り作動が最適であることが、明らかである。
【００７９】
同様に、変形例として、熱溶融ワイヤ３１は、一方においてトリガ３２に連結され、他方において第１のケーシング２３と第２のケーシング２７との間に位置する箇所に連結される。熱溶融ワイヤ３１は、フラッシュバックが生じない限り、トリガ３２を開位置に保つ。何らかの出来事が起こった場合、在来の連結手段２９，２９′が互いに分離し、熱溶融ワイヤ３１の端部が解放され、それにより、トリガに働く圧力が解放され且つ酸素の供給が遮断される効果を生じさせる。
【００８０】
図４は、バイパス回路が図１に示した装置と異なる箇所に位置決めされた、図１に示した装置の変形例を示す。他の要素は、図１に示した実施形態と同じように作動する。
【００８１】
図４に示す本発明の装置は、加圧酸素ガスの入口１を有している。粉材料は、粉材料供給ホッパ１８を介して、本発明の装置に入る。加圧酸素ガスは、加圧酸素ガスの入口１を介して本発明の装置に入り、ラバール（音速）ノズル３に達する。ラバールノズル３は、集束部分４と、音速スロート部５と、発散（末広がり）部分６とを有している。
【００８２】
図示の実施形態では、凹部７がノズル３に続いている。凹部７は、有利には、ノズル３によって加速された酸素の一部の量を、ニードル弁９に連結された直交ボア８によってバイパスする少なくとも１つの酸素引込み部を有し、ニードル弁９は、バイパスされる酸素の量の値を調節するのに使用される。また、図示の実施形態では、ノズル３により加速された酸素の静圧の値を、凹部７に設けられた直交ボア１０によって測定することも行われ、静圧は、例えば、圧力ゲージ１１を用いて測定される。
【００８３】
ラバールノズルに連結された凹部は、インジェクタ１２に結合され、上述したノズル３によって定められる流量、圧力及び流速を有する加速されたキャリヤガス（酸素）が、インジェクタ１２に供給される。ノズル３の直径は、例えば、３．４ｍｍである。
【００８４】
インジェクタ１２は、例えば、３．７ｍｍの直径を有し、かくして、負圧ゾーン１９内で終端し、負圧ゾーン１９は、この実施形態においても、インジェクタ１２のノズルの容積よりも非常に大きな容積を有し、膨張手段として使用される。キャリヤガスの膨張により、上述したチャンバ内に負圧を生じさせ、この負圧は、供給ホッパ１８内に存在する粉材料を同伴する効果を有する。有利には、例えばシリンダ２１を空気圧で使用する制御手段によって制御されるシャッタ２０を引込めることによって、粉材料が上述したチャンバに供給される。
【００８５】
インジェクタ１２の位置は、有利には、反応性キャリヤ酸素によって同伴される粉材料の出口２２と同一直線上にある。出口２２は、タングステンカーバイド（炭化タングステン）等の耐摩耗性材料からなる発散ノズル２２を有している。
【００８６】
インジェクタ１２は、加速されたキャリヤガスが負圧ゾーン１９に到達する前に、加速されたキャリヤガスの圧縮を可能にする縮小ゾーンを有している。
【００８７】
図示のこの実施形態では、インジェクタ１２は、支持ブロック２３に結合され、支持ブロック２３は、負圧ゾーン１９及び出口３５を備えた発散通路２２を包囲している。
【００８８】
支持ブロック２３は、その外径部に、溝１７と、この溝１７に直交するボア１５とを有し、溝１７及びボア１５により、ニードル弁９に連結された導管からの一部の酸素流れの通行を可能にする。
【００８９】
ニードル弁９は、酸素の通行に適合する材料で作られたライン３６によって、ボア８に連結されている。ニードル弁９の開閉により、作動条件に必要な量の酸素のバイパス回路３６内へのバイパス（引込み）を許し又は阻止する。ニードル弁９の開放により凹部７（引込みオリフィス）内に引込まれた酸素は、バイパス回路３６を介してリング１７（キャリヤガス再導入オリフィス）内に再導入され、ボア１５内に入り、次いで、負圧ゾーン１９内の環状空間に到達する。このように、音速スロート部を有する集束発散ノズル３の出口のところの加速された酸素の流量が、インジェクタ１２の出口のところで回復される。膨張用バイパス回路３６は、凹部７と、ボア８と、ニードル弁９と、再導入オリフィス１７と、ボア１５とからなる組立体に適用される。
【００９０】
作動及び他の要素は、図２を参照して行った説明と同一である。
【００９１】
〔実施例〕
３０Ｎｍ3／ｈの値の一定流量を有するＯ2が、本発明の装置に入り、減圧器２の出口のところで５．２ｂａｒの圧力を有する。インジェクタ入口の最大有効圧力（静圧）は、４．０５ｂａｒである。最初は閉鎖されているニードル弁を次第に開き、粉材料の質量流量を測定した。その結果を、表１に示す。
【００９２】
2010532252.tif 000003
【００９３】
本発明が、上述した実施形態にいかなる点においても限定されないこと、及び、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内に含まれる限り、上述した実施形態に多くの変更を行ってもよいことは、明らかである。
【図１】
2010532252.tif 000004
【図２】
2010532252.tif 000005
【図３】
2010532252.tif 000006
【図４】
2010532252.tif 000007
【国際調査報告】
2010532252.tif 000008
2010532252.tif 000009
2010532252.tif 000010
2010532252.tif 000011
2010532252.tif 000012
2010532252.tif 000013