本发明涉及一种多部件机电火焰喷涂沉积系统。在某些实施例中，本发明的多部件机电火焰喷涂沉积系统可用于涂布钢体钻头以及其它制品。本发明提供了一种为钢体钻头提供表面硬化的方法。本发明的系统有利于自动化，并且能够将由大碳化物、小碳化物和镍合金粉末组成的均匀复合物安全地沉积到制品，例如但不限于钢体钻头。提供了一种采用本发明的多部件机电火焰喷涂沉积系统来向制品施加具有耐磨性和耐侵蚀性的耐磨涂层的方法。
背景技术：
1、火焰喷涂是一种热喷涂技术，已经存在了超过一个世纪。尽管它已经成熟，但火焰喷涂仍然是一种突出的技术，特别是在耐磨涂层应用中。火焰喷涂的持续相关性在很大程度上是由于所述技术的通用性和简单性。此技术在石油钻井应用中仍然具有关键应用。石油工业中使用的钢体钻头具有复杂的几何形状，并且需要包含密度和粒径差异较大的材料混合物的复合耐磨涂层。
2、一些更先进的表面硬化技术对于涂布钢体钻头不是良好替代方案。需要严格控制的支架来维持电弧稳定性的技术不太适合此应用。这些技术包含等离子体转移电弧(pta)和导线的电弧焊接。由于在石油钻井应用中具有良好耐磨性所需的大碳化物粒径(>300微米)，因此限于细粉末(<50微米)的表面硬化技术是不可行的。这不包括激光熔覆、高速氧燃料(hvof)和冷喷涂沉积。除了前述技术之外，基于燃烧的技术(氧乙炔焊接)似乎是目前唯一可行的用于涂布钢体钻头的技术。
3、所述两(2)种可行技术包含火焰喷涂和钎焊。钎焊通常包含使用氧乙炔炬加热衬底并将包含镍合金与碳化物的混合物的杆或绳熔化到表面上。遗憾的是，钎焊是一个手动过程，不适合自动化。此外，成功钎焊钢体钻头需要相当高的操作员技能。鉴于目前熟练劳动力短缺，非常期望用可以自动化的某物来代替此类过程。
4、火焰喷涂是目前唯一可行的技术，可用于通过自动化过程将表面硬化应用于钢体钻头。另外，手动火焰喷涂也是一种较低技能的技术，与钎焊相比，其将允许经验较少的操作员更快地达到熟练程度。目前，火焰喷涂技术还存在一些缺陷，无法用火焰喷涂代替钎焊。这些缺陷包含：1)没有用于沉积大于400微米的碳化物颗粒的市售系统；2)大碳化物和小合金在混合后广泛分离的趋势，产生具有高度可变且通常不可接受的性能的涂层。
5、现代的市售火焰喷涂系统仅具有一个粉末进料装置。这需要以大约0.45kg小批量分配火焰喷涂粉末，并在沉积前立即将它们混合。这种布置不利于自动化，并且成功的应用依赖于操作员对细节的持续关注。除了单个进料装置之外，许多常见火焰喷涂系统在同一喷嘴内将粉末与燃烧气体混合。虽然这种做法可以提高沉积效率和涂层功效，但尝试将可燃气体与大碳化物颗粒混合也是危险的。这种做法导致了火焰喷涂炬爆炸，这可能导致操作员严重受伤。
6、因此，提供不需要非常高水平的操作员专业知识或可以是自动化的、施加具有等于或优于钎焊杆/绳的耐磨性和耐侵蚀性的耐磨涂层的多部件机电火焰喷涂沉积系统的需求尚未得到满足。
技术实现思路
1、提供了一种多部件机电火焰喷涂沉积系统。
2、在本发明的某些实施例中，公开了一种多部件机电火焰喷涂沉积系统，其具有：第一机电进料器和第二机电进料器，每个机电进料器与混合料斗连通，并且其中所述混合料斗与具有孔口的粉末喷嘴连通；以及具有孔口的燃烧炬，其中所述粉末喷嘴的所述孔口与所述燃烧炬的所述孔口并置。
3、在本发明的一个实施例中，提供了一种多部件机电火焰喷涂沉积系统，其包括：第一机电进料器和第二机电进料器、位于所述第一机电进料器内的第一计量轮、第一进料器管，并且其中所述第一机电进料器与所述第一进料器管连通，并且其中所述第二机电进料器、位于所述第二机电进料器内的第二计量轮、第二进料器管，并且其中所述第二机电进料器与所述第二进料器管连通；混合料斗，所述混合料斗定位成与所述第一机电进料器和所述第二机电进料器并置，并且其中所述混合料斗具有底部增压室，并且其中所述混合料斗的所述底部增压室具有孔口，并且其中所述第一进料器管与所述混合料斗连通，并且其中所述第二进料器管与所述混合料斗连通；粉末喷嘴，并且其中所述粉末喷嘴与所述混合料斗的所述底部增压室的所述孔口连通，并且其中所述粉末喷嘴具有孔口；以及燃烧炬，所述燃烧炬具有燃烧室和管端口，其中所述管端口与所述燃烧炬的所述燃烧室连通，并且其中所述燃烧炬的所述管端口具有孔口，并且其中燃烧炬的所述管端口的所述孔口与所述粉末喷嘴的所述孔口并置。
4、在本发明的另一实施例中，提供了一种多部件机电火焰喷涂沉积系统，其包括：第一机电进料器和第二机电进料器，其中所述第一机电进料器具有：第一机电进料器封闭空间和第一机电进料器开口，并且其中所述第一机电进料器开口由第一可移除可密封盖覆盖；和位于所述第一机电进料器封闭空间中的第一计量轮，并且其中所述第一计量轮由第一电机可旋转地驱动；和第一进料器管，并且其中所述第一机电进料器与所述第一进料器管连通；并且其中所述第二机电进料器具有第二机电进料器封闭空间和第二机电进料器开口，并且其中所述第二机电进料器开口由第二可移除可密封盖覆盖；和位于所述第二机电进料器封闭空间中的第二计量轮，并且其中所述第二计量轮由第二电机可旋转地驱动；和第二进料器管，并且其中所述第二机电进料器与所述第二进料器管连通；混合料斗，所述混合料斗定位成与所述第一机电进料器和所述第二机电进料器并置，并且其中所述混合料斗具有底部增压室，并且其中所述混合料斗的所述底部增压室具有孔口，并且其中所述第一进料器管与所述混合料斗连通，并且其中所述第二进料器管与所述混合料斗连通；粉末喷嘴，并且其中所述粉末喷嘴与所述混合料斗的所述底部增压室的所述孔口连通，并且其中所述粉末喷嘴具有孔口；以及燃烧炬，所述燃烧炬具有燃烧室和管端口，其中所述管端口与所述燃烧炬的所述燃烧室连通，并且其中所述燃烧炬的所述管端口具有孔口，并且其中所述燃烧炬的所述管端口的所述孔口与所述粉末喷嘴的所述孔口并置。
5、在本发明的另一实施例中，提供了如本文所描述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中所述燃烧炬的所述管端口的所述孔口定位成与所述粉末喷嘴的所述孔口成倾斜角。
6、在本发明的另一实施例中，提供了如本文所描述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中所述燃烧炬的所述管端口的所述孔口定位成与所述粉末喷嘴的所述孔口成锐角。
7、在本发明的另一实施例中，提供了如本文所描述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中所述粉末喷嘴的所述孔口与所述燃烧炬的所述管端口的所述孔口之间存在约八分之一英寸至约一英寸的范围内的公差间隙。
8、在本发明的另一实施例中，提供了如本文所描述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其包含附接到所述燃烧炬和所述粉末喷嘴的手柄组件。
9、在本发明的另一实施例中，提供了如本文所描述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其包含多位置台架，并且其中所述多部件机电火焰喷涂沉积系统附接到所述多位置台架。
10、本发明的另一实施例提供了一种在制品上沉积衬底或将衬底沉积到制品的方法，其包括：提供多部件机电火焰喷涂沉积系统，所述多部件机电火焰喷涂沉积系统包括：第一机电进料器和第二机电进料器，其中所述第一机电进料器具有：第一机电进料器封闭空间和第一机电进料器开口，并且其中所述第一机电进料器开口由第一可移除可密封盖覆盖；和位于所述第一机电进料器封闭空间中的第一计量轮，并且其中所述第一计量轮由第一电机可旋转地驱动；和第一进料器管，并且其中所述第一机电进料器与所述第一进料器管连通；并且其中所述第二机电进料器具有：第二机电进料器封闭空间和第二机电进料器开口，并且其中所述第二机电进料器开口由第二可移除可密封盖覆盖；和位于所述第二机电进料器封闭空间中的第二计量轮，并且其中所述第二计量轮由第二电机可旋转地驱动；和第二进料器管，并且其中所述第二机电进料器与所述第二进料器管连通；混合料斗，所述混合料斗定位成与所述第一机电进料器和所述第二机电进料器并置，并且其中所述混合料斗具有底部增压室，并且其中所述混合料斗的所述底部增压室具有孔口，并且其中所述第一进料器管与所述混合料斗连通，并且其中所述第二进料器管与所述混合料斗连通；粉末喷嘴，并且其中所述粉末喷嘴与所述混合料斗的所述底部增压室的所述孔口连通，并且其中所述粉末喷嘴具有孔口；以及燃烧炬，所述燃烧炬具有燃烧室和管端口，其中所述管端口与所述燃烧炬的所述燃烧室连通，并且其中所述燃烧炬的所述管端口具有孔口，并且其中所述燃烧炬的所述管端口的所述孔口与所述粉末喷嘴的所述孔口并置；并且任选地，所述多部件机电火焰喷涂沉积系统包含定位成进入所述混合料斗以用于所述混合料斗和所述粉末喷嘴的气体增压的入口、定位在所述第一机电进料器上的第一压力释放阀和定位在所述第二机电进料器上的第二压力释放阀；通过由所述第一电机激活所述第一计量轮且由所述第二电机激活所述第二计量轮，从所述第一机电进料器和所述第二机电进料器按体积分配一种或多种表面硬化复合材料；提供所述表面硬化复合材料通过所述第一进料器管且通过所述第二进料器管并且进入所述混合器料斗且通过所述粉末喷嘴的所述孔口的流动；提供火焰，所述火焰通过所述燃烧炬的所述管端口的所述孔口离开；以及使得所述表面硬化复合材料从所述粉末喷嘴的所述第二端的所述孔口离开，从而将所述表面硬化复合材料从所述粉末喷嘴的所述第二端的所述孔口夹带到激励所述燃烧炬的所述孔口的火焰中以用于形成液体表面硬化复合材料，并且将所述液体表面硬化复合材料沉积到制品上。
11、在如本文所描述的本发明的多部件机电火焰喷涂沉积系统的某些其它实施例中，所述第二机电进料器被选自由重力进料器和气体注入进料器组成的一个群组的进料器取代。
12、本发明的这些和其它实施例将在示出本发明的某些实施例的图式中更详细地描述。
1.一种多部件机电火焰喷涂沉积系统，其包括：第一机电进料器和第二机电进料器，其中所述第一机电进料器具有：第一机电进料器封闭空间和第一机电进料器开口，并且其中所述第一机电进料器开口由第一可移除可密封盖覆盖；和位于所述第一机电进料器封闭空间中的第一计量轮，并且其中所述第一计量轮由第一电机可旋转地驱动；和第一进料器管，并且其中所述第一机电进料器与所述第一进料器管连通；并且其中所述第二机电进料器具有：第二机电进料器封闭空间和第二机电进料器开口，并且其中所述第二机电进料器开口由第二可移除可密封盖覆盖；和位于所述第二机电进料器封闭空间中的第二计量轮，并且其中所述第二计量轮由第二电机可旋转地驱动；和第二进料器管，并且其中所述第二机电进料器与所述第二进料器管连通；混合料斗，所述混合料斗定位成与所述第一机电进料器和所述第二机电进料器并置，并且其中所述混合料斗具有底部增压室，并且其中所述混合料斗的所述底部增压室具有孔口，并且其中所述第一进料器管与所述混合料斗连通，并且其中所述第二进料器管与所述混合料斗连通；粉末喷嘴，并且其中所述粉末喷嘴与所述混合料斗的所述底部增压室的所述孔口连通，并且其中所述粉末喷嘴具有孔口；以及燃烧炬，所述燃烧炬具有燃烧室和管端口，其中所述管端口与所述燃烧炬的所述燃烧室连通，并且其中所述燃烧炬的所述管端口具有孔口，并且其中所述燃烧炬的所述管端口的所述孔口与所述粉末喷嘴的所述孔口并置。
2.根据权利要求1所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中所述燃烧炬的所述管端口的所述孔口定位成与所述粉末喷嘴的所述孔口成倾斜角。
3.根据权利要求2所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中所述燃烧炬的所述管端口的所述孔口定位成与所述粉末喷嘴的所述孔口成锐角。
4.根据权利要求2或3所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中在所述粉末喷嘴的所述孔口与所述燃烧炬的所述管端口的所述孔口之间存在约八分之一英寸至约一英寸的范围内的公差间隙。
5.一种多部件机电火焰喷涂沉积系统，其包括：第一机电进料器和第二机电进料器，其中所述第一机电进料器具有：第一端和与所述第一端相对的第二端，以及设置在所述第一机电进料器的所述第一端与所述第二端之间的中间区段，并且其中所述第一端、所述中间区段和所述第二端形成第一机电进料器封闭空间，并且其中所述机电进料器的所述第一端具有开口，并且其中所述机电进料器的所述第一端的所述开口由第一可移除可密封盖覆盖；和位于所述第一机电进料器封闭空间中的第一计量轮，并且其中所述第一计量轮由第一电机可旋转地驱动；和第一进料器管，所述第一进料器管具有第一端和与所述第一进料器管的所述第一端相对的第二端，并且其中所述第一机电进料器的所述第二端与所述第一进料器管的所述第一端连通；并且其中所述第二机电进料器具有：第一端和与所述第二机电进料器的所述第一端相对的第二端，以及设置在所述第二机电进料器的所述第一端与所述第二端之间的中间区段，并且其中所述第二机电进料器的所述第一端、所述中间区段和所述第二端形成第二机电进料器封闭空间，并且其中所述第二机电进料器的所述第一端具有开口，并且其中所述第二机电进料器的所述第二端的所述开口由第二可移除可密封盖覆盖；和位于所述第二机电进料器封闭空间中的第二计量轮，并且其中所述第二计量轮由第二电机可旋转地驱动；和第二进料器管，所述第二进料器管具有第一端和与所述第二馈料器管的所述第一端相对的第二端，并且其中所述第二机电进料器的所述第二端与所述第二进料器管的所述第一端连通；混合料斗，所述混合料斗定位成与所述第一机电进料器和所述第二机电进料器并置，并且其中所述混合料斗具有第一端和与所述混合料斗的所述第一端相对的第二端，以及设置在所述混合料斗的所述第一端与所述第二端之间的中间区段，并且其中所述混合料斗具有底部增压室，并且其中所述混合料斗的所述底部增压室具有孔口，并且其中所述第一进料器管的所述第二端与所述混合料斗的所述第一端连通，并且其中所述第二进料器管的所述第二端与所述混合料斗的所述第二端连通；粉末喷嘴，所述粉末喷嘴具有第一端和与所述粉末喷嘴的第一端相对的第二端，以及设置在所述粉末喷嘴的所述第一端与所述第二端之间的中间区段，并且其中所述粉末喷嘴的所述第一端与所述混合料斗的所述底部增压室的所述孔口连通，并且其中所述粉末喷嘴的所述第二端具有孔口；以及燃烧炬，所述燃烧炬具有：第一端和与所述燃烧炬的所述第一端相对的第二端，以及设置在所述燃烧炬的所述第一端与所述第二端之间的中间区段；和位于所述燃烧炬的所述第一端处的燃烧室和位于所述燃烧炬的所述第二端处的管端口，其中所述管端口具有第一端和与所述管端口的所述第一端相对的第二端，并且其中所述管端口的所述第一端与所述燃烧炬的所述燃烧室连通，并且其中所述燃烧炬的所述管端口的所述第二端具有孔口，并且其中所述燃烧炬的所述管端口的所述第二端的所述孔口与所述粉末喷嘴的所述第二端的所述孔口并置。
6.根据权利要求5所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其包含定位成进入所述混合料斗的入口，以用于所述混合料斗和所述粉末喷嘴的气体增压。
7.根据权利要求5或6所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其包含定位在所述第一机电进料器上的第一压力释放阀和定位在所述第二机电进料器上的第二压力释放阀。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中所述燃烧炬的所述端口的所述第二端的所述孔口定位成与所述粉末喷嘴的所述第二端的所述孔口成倾斜角。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中所述燃烧炬的所述管端口的所述第二端的所述孔口定位成与所述粉末喷嘴的所述第二端的所述孔口成锐角。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中在所述燃烧炬的所述管端口的所述第二端的所述孔口与所述粉末喷嘴的所述第二端的所述孔口之间存在约八分之一英寸至约一英寸的公差间隙。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其包含手柄组件，所述手柄组件包括第一端和与所述手柄组件的所述第一端相对定位的第二端，以及设置在所述手柄组件的所述第一端与所述第二端之间的中间区段，并且其中所述手柄组件的所述中间区段具有开口，并且其中所述手柄组件的所述第一端附接到所述混合料斗的所述中间区段，并且所述手柄组件的所述第二端附接到所述燃烧炬的所述中间区段。
12.根据权利要求11所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中所述手柄组件的所述第一端通过紧固螺栓刚性地附接到所述混合料斗的所述中间区段，并且所述手柄组件的所述第二端通过夹具附接到所述燃烧炬的所述中间区段。
13.根据权利要求5至12中任一项所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中所述多部件机电火焰喷涂沉积系统安装到多位置台架。
14.根据权利要求13所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中所述多位置台架以自动化方法用于将涂层沉积在制品上。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中热屏蔽件附接到所述手柄组件。
16.一种在制品上沉积衬底或将衬底沉积到制品的方法，其包括：提供多部件机电火焰喷涂沉积系统，所述多部件机电火焰喷涂沉积系统包括：第一机电进料器和第二机电进料器，其中所述第一机电进料器具有：第一机电进料器封闭空间和第一机电进料器开口，并且其中所述第一机电进料器开口由第一可移除可密封盖覆盖；和位于所述第一机电进料器封闭空间中的第一计量轮，并且其中所述第一计量轮由第一电机可旋转地驱动；和第一进料器管，并且其中所述第一机电进料器与所述第一进料器管连通；并且其中所述第二机电进料器具有：第二机电进料器封闭空间和第二机电进料器开口，并且其中所述第二机电进料器开口由第二可移除可密封盖覆盖；和位于所述第二机电进料器封闭空间中的第二计量轮，并且其中所述第二计量轮由第二电机可旋转地驱动；和第二进料器管，并且其中所述第二机电进料器与所述第二进料器管连通；混合料斗，所述混合料斗定位成与所述第一机电进料器和所述第二机电进料器并置，并且其中所述混合料斗具有底部增压室，并且其中所述混合料斗的所述底部增压室具有孔口，并且其中所述第一进料器管与所述混合料斗连通，并且其中所述第二进料器管与所述混合料斗连通；粉末喷嘴，并且其中所述粉末喷嘴与所述混合料斗的所述底部增压室的所述孔口连通，并且其中所述粉末喷嘴具有孔口；以及燃烧炬，所述燃烧炬具有燃烧室和管端口，其中所述管端口与所述燃烧炬的所述燃烧室连通，并且其中所述燃烧炬的所述管端口具有孔口，并且其中所述燃烧炬的所述管端口的所述孔口与所述粉末喷嘴的所述孔口并置；并且任选地，所述多部件机电火焰喷涂沉积系统包含定位成进入所述混合料斗以用于所述混合料斗和所述粉末喷嘴的气体增压的入口、定位在所述第一机电进料器上的任选第一压力释放阀和定位在所述第二机电进料器上的任选第二压力释放阀；通过由所述第一电机激活所述第一计量轮且由所述第二电机激活所述第二计量轮，从所述第一机电进料器和所述第二机电进料器按体积分配一种或多种表面硬化复合材料；提供所述表面硬化复合材料通过所述第一进料器管且通过所述第二进料器管并且进入所述混合器料斗且通过所述粉末喷嘴的所述孔口的流动；提供火焰，所述火焰通过所述燃烧炬的所述管端口的所述孔口离开；以及使得所述表面硬化复合材料从所述粉末喷嘴的所述第二端的所述孔口离开，从而将所述表面硬化复合材料从所述粉末喷嘴的所述第二端的所述孔口夹带到激励所述燃烧炬的所述孔口的火焰中以用于形成液体表面硬化复合材料，并且将所述液体表面硬化复合材料沉积到制品上。
17.根据权利要求16所述的在制品上沉积衬底或将衬底沉积到制品的方法，其中所述表面硬化复合材料呈粉末形式。
18.根据权利要求16或17所述的在制品上沉积衬底或将衬底沉积到制品的方法，其中借助于重力和供应到定位成进入所述混合料斗以用于所述混合料斗和所述粉末喷嘴的气体增压的所述任选入口中的运载气体，通过提供所述第一计量轮和所述第二计量轮的旋转来分配所述粉末。
19.根据权利要求18所述的在制品上沉积衬底或将衬底沉积到制品的方法，其中所述第一计量轮和所述第二计量轮均为滚花计量轮。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的在制品上沉积衬底或将衬底沉积到制品的方法，其包含通过调整施加到所述第一电机和所述第二电机的电流来控制分配的粉末量，所述第一电机是驱动所述第一计量轮的电动机，所述第二电机是驱动所述第二计量轮的电动机。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的在制品上沉积衬底或将衬底沉积到制品的方法，其包括提供所述多部件机电火焰喷涂沉积系统，包含其中所述第二机电进料器被选自由重力进料器和气体注入进料器组成的一个群组的进料器取代。
22.一种多部件机电火焰喷涂沉积系统，其包括：第一机电进料器和第二机电进料器、位于所述第一机电进料器内的第一计量轮、第一进料器管，并且其中所述第一机电进料器与所述第一进料器管连通，并且其中所述第二机电进料器、位于所述第二机电进料器内的第二计量轮、第二进料器管，并且其中所述第二机电进料器与所述第二进料器管连通；混合料斗，所述混合料斗定位成与所述第一机电进料器和所述第二机电进料器并置，并且其中所述混合料斗具有底部增压室，并且其中所述混合料斗的所述底部增压室具有孔口，并且其中所述第一进料器管与所述混合料斗连通，并且其中所述第二进料器管与所述混合料斗连通；粉末喷嘴，并且其中所述粉末喷嘴与所述混合料斗的所述底部增压室的所述孔口连通，并且其中所述粉末喷嘴具有孔口；以及燃烧炬，所述燃烧炬具有燃烧室和管端口，其中所述管端口与所述燃烧炬的所述燃烧室连通，并且其中所述燃烧炬的所述管端口具有孔口，并且其中燃烧炬的所述管端口的所述孔口与所述粉末喷嘴的所述孔口并置。
23.一种多部件机电火焰喷涂沉积系统，其包括：第一机电进料器和第二机电进料器，所述第一机电进料器和所述第二机电进料器中的每一个与混合料斗连通，并且其中所述混合料斗与具有孔口的粉末喷嘴连通；以及具有孔口的燃烧炬，其中所述粉末喷嘴的所述孔口与所述燃烧炬的所述孔口并置。
24.根据权利要求1至15、22和23中任一项所述的多部件机电火焰喷涂沉积系统，其中所述第二机电进料器被选自由重力进料器和气体注入进料器组成的一个群组的进料器取代。
