DE3006558C2

DE3006558C2 -

Info

Publication number: DE3006558C2
Application number: DE3006558A
Authority: DE
Inventors: Toshio Tokio/Tokyo Jp Suwa; Yoshiaki Yokohama Jp Konogaya
Original assignee: Nippon Sanso Corp
Current assignee: Nippon Sanso Corp
Priority date: 1979-02-21
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1989-02-09
Also published as: FR2449479B1; US4569479A; DE3006558A1; FR2449479A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Pulversprühbeschichtung, umfassend:

(a) eine Vormischungsverbrennungskammer, die an ihrem vorderen Ende eine Flammenstrahlöffnung hat;
(b) einen Gas-Pulver-Strom-Zuführungskanal, der zum Zuführen eines Gas-Pulver-Stroms in die Vormischungsverbrennungskammer mit letzterer verbunden ist, wobei die Vormischungsverbrennungskammer am vorderen Ende einen säulenförmigen Teil hat, und einen sich zwischen dem säulenförmigen Teil und dem Gas-Pulver-Strom-Zuführungskanal erstreckenden kegelstumpfförmigen Teil besitzt; und
(c) einen oder mehrere Hilfsgaskanäle, welcher bzw. welche ringförmig um die Strömungsachse des Gas-Pulver-Stroms vorgesehen ist bzw. sind und in den kegelstumpfförmigen Teil mündet bzw. münden, sowie so angeordnet ist bzw. sind, daß durch den- bzw. dieselben strömendes Hilfsgas nach der Strömungsachse des Gas-Pulver-Stroms und der Flammenstrahlöffnung zu konvergiert.

Aus der DE-AS 10 89 614 ist ein Brenner dieser Art bekannt, der jedoch, ebenso wie andere konventionelle Arten von Brennern nicht in der Lage ist, genügend hohe Flammentemperaturen zu erzeugen, wenn Brenngas der Art verwendet wird, wie es C₃H₈ oder C₄H₁₀ o. dgl. ist, und daher kann mit diesen konventionellen Brennern kein Flammensprühen von Pulvermaterial durchgeführt werden, das einen hohen Schmelzpunkt bzw. hohe Schmelzpunkte hat, wie es beispielsweise Keramik, z. B. Al₂O₃, ist.

Wenn mit solchen konventionellen Brennern ein Flammensprühen mit Pulvermaterial von hohem Schmelzpunkt durchgeführt werden soll, dann ist es erforderlich, allgemein C₂H₂, also Acetylen, oder ein ähnliches Gas, wie Wasserstoff, Methan oder Ethylen zu verwenden, wie es in der DE-AS 10 89 614 angegeben ist. Da jedoch Acetylen von der Art ist, daß es zur Selbstzersetzung neigt, ist es erforderlich, niedrige Zuführungsdrücke einzustellen, wodurch es unangemessen bzw. unmöglich ist, diese Brenner für die Verarbeitung größer Mengen an Pulvermaterialien hohen Schmelzpunkts zu verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Brenner zur Pulversprühbeschichtung zur Verfügung zu stellen, der in der Lage ist, unter Verwendung der Gase C₃H₈, C₄H₁₀ o. dgl. als Brenngase, genügend hohe Flammentemperaturen zu erzeugen, die es ermöglichen, Pulvermaterialien von hohem Schmelzpunkt, wie beispielsweise Keramik, mit einem hohem Ablagerungswirkungsgrad durch Flammensprühen zu verarbeiten, wobei dieser Brenner in der Lage sein soll, eine Flammensprühbeschichtung in großem Ausmaß zu ermöglichen.

Die eine Lösung dieser Aufgabe, die mit der Erfindung zur Verfügung gestellt wird, besteht darin, daß außerdem (d. h. zusätzlich zu dem einen Hilfsgaskanal oder zu den mehreren Hilfsgaskanälen) wenigstens eine Reihe von Hilfsverbrennungsgaszuführungskanälen ringförmig um die Mittelachse des sich nach dem Gas-Pulver-Strom-Zuführungskanal hin verjüngenden kegelstumpfförmigen Teils in einer solchen Richtung angeordnet sind, daß sie im wesentlichen tangential zum kreisförmigen Querschnitt der inneren Wand des kegelstumpfförmigen Teils verlaufend in die Vormischungsverbrennungskammer münden.

Die andere Lösung der obigen Aufgabe, die ebenfalls mit der Erfindung zur Verfügung gestellt wird, zeichnet sich dadurch aus, daß zusätzlich zu der genannten ersten Vormischungsverbrennungskammer, deren kegelstumpfförmiger Teil sich nach dem Gas-Pulver-Zuführungskanal hin verjüngt, eine säulenförmige zweite Vormischungsverbrennungskammer im Anschluß an die erste Vormischungsverbrennungskammer und koaxial zu derselben angeordnet, sowie mit einem Hilfsverbrennungsgas- Subzuführungskanal versehen ist, der ringförmig um die Mittelachse der zweiten Vormischungsverbrennungskammer und in der Richtung der Flammenstrahlöffnung derselben vorgesehen ist.

Zwar sind aus der DE-AS 12 47 909 und der DD-PS 79 949 unterschiedliche weitere Brenner bekannt, jedoch sind daraus keine im wesentlichen tangential zum kreisförmigen Querschnitt der inneren Wand eines kegelstumpfförmigen Teils verlaufende und in die Vormischungsverbrennungskammer mündende Hilfsverbrennungsgaszuführungskanäle zu entnehmen, denn sowohl die Kanäle in dem Brenner nach der DE-AS 12 47 909 als auch in dem Brenner nach der DD-PS 79 949 sind axial ausgerichtet, und zwar entweder parallel zur Achse des Brenners oder schräg hierzu. Wenngleich auf dem Gebiet des Zerstäubens von Flüssigkeiten, Suspensionen oder Pasten aus der DE-OS 20 05 972 tangential angeordnete Verwirbelungskanäle bekannt sind, so dienen diese doch der Lösung einer ganz anderen Aufgabe, nämlich eine gleichmäßge feine Zerstäubung der Flüssigkeit, Suspension oder Paste unter Verhinderung einer Verstopfungsempfindlichkeit der verwendeten Düse und unter Gewährleistung großer Durchsätze des Zerstäubungsmediums zu erreichen, und zwar hauptsächlich auf dem Anwendungsgebiet der Verdüsung von Produkten mit groben Verunreinigungen und Feststoffteilchen bis zu einigen cm Größe. Mit dem erfindungsgemäßen Brenner wird, wie er vorstehend angegeben ist, eine Flammensprühbeschichtung von Pulvermaterial, das einen hohen Schmelzpunkt hat, mit einem hohen Ablagerungswirkungsgrad unter Verwendung von C₃H₈ oder C₄H₁₀ ermöglicht. Hierzu ist der Brenner gemäß der vorliegenden Erfindung in der Lage, einen Gas-Pulver- Strom, der durch Mischung von Brenngas und Pulvermaterial gebildet worden ist, vollständig mit Hilfsverbrennungsgas (Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft) zu mischen und das Pulvermaterial, das in dem Gas-Pulver-Strom enthalten ist, in der Mitte der Flamme anzusammeln bzw. zu konzentrieren.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger, in den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung im Prinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht längs der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht längs der Linie III-III der Fig. 1;

Fig. 4 eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 eine Querschnittsansicht längs der Linie IV-IV der Fig. 4;

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen einen Brennkörper 19; gemäß diesen Figuren ist eine zylindrisch geformte äußere Hülse 11 über ihren inneren Umfang auf einer aus Kupfer bestehenden inneren Hülse 20 befestigt. Die innere Hülse 20 hat einen Hohlraum, der einen säulenförmigen Teil 12, einen kegelstumpfförmigen Teil 13 und einen Gas-Pulver-Strom-Zuführungskanal 14, der von einem säulenförmigen Hohlraum gebildet wird, welcher einen kleineren Durchmesser als der säulenförmige Teil 12 hat, umfaßt. Die Teile 12 und 13 bilden in ihrer Kombination eine Vormischungsverbrennungskammer 15, deren vorderes Ende eine Flammenstrahlöffnung 15 a bildet. Der entgegengesetzte Endteil der Vormischungsverbrennungskammer 15 ist mit dem Gas-Pulver-Strom-Zuführungskanal 14 verbunden. Der Gas-Pulver-Strom wird durch den Gas-Pulver-Strom-Zuführungskanal 14 in die Vormischungsverbrennungskammer 15 eingeführt, bildet einen Flamme, und dann wird die Flamme aus der Flammenstrahlöffnung 15 a ausgestoßen.

Der äußere Durchmesser der inneren Hülse 20 ist im Bereich der Vormischungsverbrennungskammer 15 gleich dem inneren Durchmesser der äußeren Hülse 11 (zumindest im Hauptteil der Vormischungsverbrennungskammer 15, auch wenn das nur für einen Teil des kegelstumpfförmigen Teils 13 gilt), und der äußere Umfang der inneren Hülse 20 ist in dem Teil, in dem sich die Vormischungsverbrennungskammer 15 befindet, bzw. im Bereich der Vormischungsverbrennungskammer 15 innig mit dem inneren Umfang der äußeren Hülse 11 verbunden. Andererseits ist der äußere Durchmesser der inneren Hülse 20 in dem Teil, in dem sich der Gas-Pulver-Strom-Zuführungskanal 14 befindet (sowie gegebenenfalls in einem Teil des Bereichs des kegelstumpfförmigen Teils 13, wie Fig. 1 zeigt), kleiner als der innere Durchmesser der äußeren Hülse 11, und in diesem Teil des Gas- Pulver-Strom-Zuführungskanal 14 ist ein ringförmiger Leer- bzw. Hohlraum zwischen dem äußeren Umfang der inneren Hülse 20 und dem inneren Umfang der äußeren Hülse 11 aufgebildet. Dieser ringförmige Hohlraum bildet den Hilfsverbrennungsgasführungskanal 16.

Die Wand (konische Fläche) des kegelstumpfförmigen Teils 13, die einen Teil der Vormischungsverbrennungskammer 15 begrenzt, hat Öffnungen von zwei Reihen von Hilfsverbrennungsgaszuführungkanälen 21 a . . . , 21 b . . . , die jeweils die Form eines kleinen Kanals haben, und zwar befinden sich die Öffnungen an je zwei unterschiedlichen Positionen längs der Erzeugenden der konischen Fläche, und jede Reihe von Hilfsverbrennungsgaszuführungskanälen besteht aus jeweils vier Stück, die ringförmig angeordnet sind. Diese Hilfsverbrennungsgaszuführungskanäle 21 a . . . , 21 b . . . , sind von dem Hilfsverbrennungsgasführungskanal 16 bis zu der Vormischungskammer 15 gebohrt, und zwar haben sie die Richtung einer Tangente zu der Wand (der konischen Fläche) des kegelstumpfförmigen Teils 13. Die Wand (konische Fläche) des Teils 13 der Vormischungsverbrennungskammer 15 hat außerdem eine Reihe von Hilfsgaskanälen 17 a . . . , die aus acht Kanälen besteht, welche näher bzw. enger an dem säulenförmigen Teil 12 angeordnet sind als die vorerwähnten zwei unterschiedlichen Positionen längs der Erzeugenden der konischen Fläche (in denen die Hilfsverbrennungsgaszuführungskanäle 21 a . . . und 21 b . . . angeordnet sind). Die Hilfsgaskanäle 17 a . . . sind von dem Hilfsverbrennungsgasführungskanal 16 bis zur Vormischungsverbrennungskammer 15 unter einer Richtung der Konvergenz zur Flammenstrahlöffnung 15 a und längs der Achse der Vormischungsverbrennungskammer 15 gebohrt (ihre Achse bildet also einen spitzen Winkel in der Ebene der Flammenstrahlöffnung 15 a, wobei dieser spitze Winkel vorzugsweise für alle Hilfsgaskanäle 17 a . . . gleich ist, und ihre Achse ist je in einer Ebene, welche die Längsachse der Vormischungsverbrennungskammer 15 enthält).

Die Hilfsgaskanäle 17 a . . . können durch einen oder mehrere ringförmige Schlitze ersetzt werden. Weiterhin können diese Hilfsgaskanäle 17 a . . . in einer Mehrzahl von Reihen in der Längsrichtung auf bzw. in der Wand der Vormischungsverbrennungskammer 15 angeordnet sein.

Auf diese Weise wird Hilfsverbrennungsgas durch den Hilfsverbrennungsgasführungskanal 16 und durch die Hilfsverbrennungsgaszuführungskanäle 21 a . . . , 21 b . . . , sowie die Hilfsgaskanäle 17 c in die Vormischungsverbrennungskammer 15 zugeführt und mit dem Gas-Pulver-Strom in der Vormischungsverbrennungskammer 15 gemischt.

Die Funktionsweise eines so aufgebauten Brenners für die Sprühbeschichtung sei nun beschrieben. Gemäß den Fig. 1, 2 und 3 wird Pulvermaterial, wie beispielsweise Al₂O₃, von dem Brenngas, z. B. C₃H₈, mitgeführt und in den Gas-Pulver- Strom-Zuführungskanal 14, wie durch den Pfeil a angedeutet ist, mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 20 m/sec als Gas-Pulver-Strom eingeführt und in die Vormischungsverbrennungskammer 15 ausgestoßen. Währenddessen wird das Hilfsverbrennungsgas in den Hilfsverbrennungsgasführungskanal 16 mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 m/sec, wie durch den Pfeil b angedeutet ist, eingeführt und durch die Hilfsverbrennungsgaszuführungskanäle 21 a . . . , 21 b . . . , sowie die Hilfsgaskanäle 17 a . . . mit einer Geschwindigkeit von etwa 150 m/sec, wie durch die Pfeile c, d, und e angedeutet ist, in die Vormischungsverbrennungskammer 15 ausgestoßen. Als Ergebnis dieser Vorgänge werden das Brenngas und das Hilfsverbrennungsgas miteinander gemischt.

Genauer gesagt geht, da die Hilfsverbrennungsgaszuführungskanäle 21 a . . . , 21 b . . . und die Hilfsgaskanäle 17 a . . . jeweils in unterschiedlichen Positionen der Erzeugenden angeordnet sind, der vorerwähnte Gas-Pulver-Strom zunächst an den Hilfsverbrennungsgaszuführungskanälen 21 a . . . und dann an den Hilfsverbrennungsgaszuführungskanälen 21 b . . . und den Hilfsgaskanälen 17 a . . . nacheinander vorbei. Infolgedessen wird der Gas-Pulver-Strom zunächst mit dem Hilfsverbrennungsgas gemischt, das aus den Hilfsverbrennungsgaszuführungskanälen 21 a . . . ausgestoßen wird, und dann nacheinander mit dem der Hilfsverbrennungsgaszuführungskanäle 21 b . . . und der Hilfsgaskanäle 17 a. In diesem Falle wird, da jeder Hilfsverbrennungsgaszuführungskanal 21 a . . . , 21 b . . . die Richtung einer Tangente zur konischen Fläche des Teil 13 der Vormischungsverbrennungskammer 15 hat, und da jeder Hilfsgaskanal 17 a . . . in der Richtung der Konvergenz nach der Flammenstrahlöffnung 15 a und der Achse der Vormischungsverbrennungskammer 15 vorgesehen ist, eine glatte, ruhige, stoßfreie Zuführung des Gas-Pulver-Stroms aus dem Gas-Pulver-Strom- Zuführungskanal 14 nicht durch den Strahl bzw. die Strahlen des Hilfsverbrennungsgases gestört.

Auf diese Weise wird der Gas-Pulver-Strom glatt, ruhig und stoßfrei zugeführt, und dieser Gas-Pulver-Strom wird vollständig mit Hilfsverbrennungsgas gemischt. Als Ergebnis dieser Verhältnisse wird eine Flammenzone hoher Temperatur in dem Bereich von der Vormischungsverbrennungskammer 15 bis zum äußeren Bereich der Flammenstrahlöffnung 15 a erzeugt. Daher wird das Pulvermaterial, das sich in dem Gas- Pulver-Strom befindet, selbst dann, wenn es ein solches von hohem Schmelzpunkt bzw. hohen Schmelzpunkten ist, bei seinem Durchgang durch die Zone bis zum äußeren Bereich der Flammenstrahlöffnung 15 a vollständig geschmolzen. Die Geschwindigkeit des Flammengases, das aus der Flammenstrahlöffnung 15 a ausgestoßen wird, beträgt ungefähr 250 m/sec, und die Geschwindigkeit des im wesentlichen geschmolzenen Pulvermaterials beträgt angenähert 150 m/sec. Das Pulvermaterial wird aus der Flammenstrahlöffnung 15 a mit dieser Geschwindigkeit ausgestoßen, und nachdem es in der Flamme vollständig geschmolzen worden ist, wird es auf einem zu beschichtenden Gegenstand (nicht gezeigt) abgelagert.

Die Hilfsverbrennungsgaszuführungskanäle 21 a . . . sind ringförmig auf bzw. in der konischen Fläche der Vormischungsverbrennungskammer 15 angeordnet und durch Bohren in Richtung der Tangente zu dieser konischen Fläche ausgebildet. Die Hilfsverbrennungsgaszuführungskanäle 21 b . . . sind ebenso in der Vormischungsverbrennungskammer 15 angeordnet und weiterhin sind die Hilfsgaskanäle 17 a . . . ringförmig auf bzw. in der konischen Fläche der Vormischungsverbrennungskammer 15 angeordnet und durch Bohren in der Richtung der Konvergenz zur Flammenstrahlöffnung 15 a sowie längs der Achse der Vormischungsverbrennungskammer 15 ausgebildet.

Infolgedessen wird das Pulvermaterial, das sich in dem Gas- Pulver-Strom befindet, nicht ver- bzw. zerstreut, und das in dem Gas-Pulver-Strom befindliche Pulvermaterial wird nach der Mitte der Flamme hin angesammelt bzw. konzentriert, d. h. längs der Achse der Vormischungsverbrennungskammer 15. Als Ergebnis dieser Verhältnisse wird eine Flammensprühbeschichtung mit einem hohen Ablagerungswirkungsgrad erzielt. Gemäß einem Experiment (I) einer Flammensprühbeschichtung, das unter Verwendung des obigen Brenners für die Pulversprühbeschichtung durchgeführt wurde, wurde ein beträchtlich hoher Ablagerungswirkungsgrad erzielt, wie die Tabelle 1 zeigt, und zwar unter Verwendung von C₃H₈ und Al₂O₃ (rein) als Brenngas bzw. Pulvermaterial.

Experiment (I) einer Flammensprühbeschichtung
C₃H₈ Zuführungsmenge
100 (Nm³/H)
O₂ Zuführungsmenge	500 (Nm³/H)
Pulvermaterial	Al₂O₃ (100%)
Ablagerungsmenge	2,7 (KgAl₂O₃/Nm³C₃H₈)
Ablagerungswirkungsgrad	87%

In dem obigen Experiment wurde von Brenngas mitgeführtes Pulvermaterial als Gas-Pulver-Strom verwendet, aber wie man aus dem vorstehenden Experiment ersieht, kann das Pulvermaterial auch von einer Mischung aus Brenngas und Hilfsverbrennungsgas mitgeführt werden.

Es sei nun eine zweite Ausführungsform näher beschrieben.

In den Fig. 4 und 5 ist der Brennerkörper 23 zur Flammensprühbeschichtung gemäß der zweiten Ausführungsform gezeigt. Gemäß den Fig. 4 und 5 besteht dieser Brennerkörper 23 aus einer inneren Hülse 24 und einer äußeren Hülse 11. Die innere Hülse 24 hat einen ersten, aus Kupfer bestehenden inneren Mantel 25 und einen zweiten, aus Kupfer bestehenden inneren Mantel 26. Dieser erste und zweite innere Mantel 25 und 26 bilden eine erste Vormischungsverbrennungskammer 15, eine zweite Vormischungsverbrennungskammer 27, einen Gas- Pulver-Strom-Zuführungskanal 14, einen Hilfsverbrennungsgasführungskanal 16, eine Mehrzahl von Hilfsgaskanälen 17 a . . . (in diesem Ausführungsbeispiel sind acht Stück vorgesehen) und einen Hilfsverbrennungsgas-Subzuführungskanal 28.

Die äußere Hülse 11 und der erste innere Mantel 25 sind zylinderförmig ausgebildet, und der zweite innere Mantel 26 ist nahezu zylindrisch ausgebildet. Die äußere Hülse 11, der erste innere Mantel 25 und der zweite innere Mantel 26 sind koaxial angeordnet. Die äußere Hülse 11 ist so angeordnet, daß sie den Umfang des ersteren inneren Mantels 25 umschließt. Der zweite innere Mantel 26 hat einen kleineren Durchmesser als der erste innere Mantel 25 und ist so angeordnet, daß er in dem ersten inneren Mantel 25 befestigt ist.

Der vordere Teil des ersten inneren Mantel 25 ist die Flammenstrahlöffnung 27 a. Die Vorderseite 26 a des zweiten inneren Mantels 26 ist um eine vorbestimmte Länge rückwärts von der Flammenstrahlöffnung 27 a angeordnet. Als Ergebnis dieser Verhältnisse wird eine säulenförmige zweite Vormischungsverbrennungskammer 27 von dem ersten inneren Mantel 25 und vor der Vorderseite 26 a des zweiten inneren Mantels 26 gebildet. Eine kreisförmige Öffnung 15 b ist in der Vorderseite 26 a des zweiten inneren Mantels 26 vorgesehen. Der zweite innere Mantel 26 hat eine kegelstumpfförmige erste Vormischungsverbrennungskammer 15, die mit der Öffnung 15 b verbunden ist. Ein säulenförmiger, hohler Gas-Pulver-Strom- Zuführungskanal 14 ist in Verbindung mit dem der Öffnung 15 b der ersten Vormischungsverbrennungskammer 15 entgegengesetzten Endteil angeordnet.

Auf diese Weise wird der Gas-Pulver-Strom durch den Gas- Pulver-Strom-Zuführungskanal 14 hintereinander in die erste Vormischungsverbrennungskammer 15 und dann in die zweite Vormischungsverbrennungskammer 27 eingeführt. Danach wird aus dem Gas-Pulver-Strom eine Flamme gebildet, und die Flamme wird aus der Flammenstrahlöffnung 27 a ausgestoßen.

Der äußere Durchmesser des zweiten inneren Mantels 26 ist in dem außenseitigen Teil der ersten Vormischungsverbrennungskammer 15 ein wenig kleiner als der innere Durchmesser des ersten inneren Mantels 25. Infolgedessen wird ein Hilfsverbrennungsgas-Subzuführungskanal 28 ausgebildet, der die Form eines ringförmigen Schlitzes hat. Dagegen ist der äußere Durchmesser des zweiten inneren Mantels 26 in dem außenseitigen Teil des Gas-Pulver-Strom-Zuführungskanals 14 beträchtlich kleiner als der innere Durchmesser des ersten inneren Mantels 25. Infolgedessen wird dadurch ein Hilfsverbrennungsgasführungskanal 16 in der Form eines ringförmigen Schlitzes ausgebildet.

Weiterhin ist der zweite innere Mantel 26 mit Hilfsgaskanälen 17 a . . . versehen, und zwar zwischen der ersten Vormischungsverbrennungskammer 15 und dem Hilfsverbrennungsgasführungskanal 16. Diese Hilfsgaskanäle 17 a . . . sind ringförmig in der konischen Wandfläche der ersten Vormischungsverbrennungskammer 15 angeordnet und in der Richtung der Konvergenz zu der Öffnung 15 a der Vormischungsverbrennungskammer 15 und längs der Achse des Brennerkörpers 23 gebohrt. Obwohl in den Fig. 4 und 5 nur eine Reihe von Hilfsgaskanälen 17 a . . . dargestellt ist, kann auch eine Mehrzahl von Reihen dieser Hilfsgaskanäle 17 a . . . in der Längsrichtung auf bzw. in der konischen Wandfläche der Vormischungsverbrennungskammer 15 vorgesehen sein. Auch können die Hilfsgaskanäle 17 a . . . durch einen oder mehrere ringförmige Schlitze ersetzt sein. Währendessen kann der Hilfsverbrennungsgas- Subzuführungskanal 28, der als ringförmiger Schlitz ausgebildet ist, durch eine ringförmig angeordnete Reihe von Kanälen von kleinem Durchmesser ersetzt werden.

Auf diese Weise wird das Hilfsverbrennungsgas, das in den Hilfsverbrennungsgasführungskanal 16 eingespeist wird, durch die Hilfsgaskanäle 17 a . . . und den Hilfsverbrennungsgas- Subzuführungskanal 28 in die erste bzw. zweite Vormischungsverbrennungskammer 15 bzw. 27 zugeführt und dann darin mit dem Gas-Pulver-Strom gemischt.

Die Funktionsweise eines derart aufgebauten Brenners für die Pulversprühbeschichtung, der vorstehend erläutert wurde, sei nur als nächstes beschrieben. Gemäß den Fig. 4 und 5 wird Pulvermaterial, beispielsweise Al₂O₃, durch Brenngas, z. B. C₃H₈, mitgeführt und durch den Gas-Pulver- Strom-Zuführungskanal 14 in der Richtung des Pfeils a mit einer Geschwindigkeit von angenähert 20 m/sec als Gas- Pulver-Strom zugeführt. Währenddessen wird Hilfsverbrennungsgas durch den Hilfsverbrennungsgasführungskanal 16 in der Richtung des Pfeils b mit einer Geschwindigkeit von angenähert 20 m/sec zugeführt. Nachdem des durch die Hilfsgaskanäle 17 a . . . und den Hilfsverbrennungsgas-Subzuführungskanal 28 mit einer Geschwindigkeit von etwa 150 m/sec in der Richtung der Pfeile c und d geströmt ist, wird das Hilfsverbrennungsgas in die erste und zweite Vormischungsverbrennungskammer 15 und 27 ausgestoßen. Als Ergebnis hiervon werden das Brenngas und das Hilfsverbrennungsgas miteinander gemischt.

Genauer gesagt strömt, da die Hilfsgaskanäle 17 a . . . mit der ersten Vormischungsverbrennungskammer 15 verbunden sind und da der Hilfsverbrennungsgas-Subzuführungskanal 28 mit der zweiten Vormischungsverbrennungskammer 27 verbunden ist, der Gas-Pulver-Strom zunächst durch die Hilfsgaskanäle 17 a . . . und dann durch den Hilfsverbrennungsgas-Subzuführungskanal 28. Infolgedessen wird der Gas-Pulver-Strom zunächst mit dem Hilfsverbrennungsgas gemischt, das aus den Hilfsgaskanälen 17 a . . . ausgestoßen wird, und dann mit demjenigen des Hilfsverbrennungsgas-Subzuführungskanals 28. In diesem Fall wird, da jeder Hilfsgaskanal 17 a . . . nach der Flammenstrahlöffnung 27 a (der Öffnung 15 b) hin gewandt ist, eine glatte, ruhige und stoßfreie Zuführung des Gas-Pulver- Stroms von dem Gas-Pulver-Strom-Zuführungskanal 14 nicht durch jeden der Strahlen des Hilfsverbrennungsgases gestört.

Auf diese Weise wird der Gas-Pulver-Strom glatt, ruhig und stoßfrei zugeführt und vollständig mit dem Hilfsverbrennungsgas vermischt. Als Ergebnis hiervon wird eine Zone hoher Flammentemperatur in dem Bereich erzeugt, der sich von der ersten und zweiten Vormischungsverbrennungskammer 15 und 27 bis zum äußeren Bereich der Flammenstrahlöffnung 27 a erstreckt. Daher wird das Pulvermaterial, das sich in dem Gas-Pulver-Strom befindet, selbst dann, wenn es ein solches von hohem Schmelzpunkt bzw. hohen Schmelzpunkten ist, beim Durchgang durch die Zone, die sich bis zum äußeren Bereich der Flammenstrahlöffnung 27 a erstreckt, vollständig geschmolzen. Die Geschwindigkeit des Gases (der Flamme), das aus der Flammenstrahlöffnung 27 a ausgestoßen wird, beträgt ungefähr 250 m/sec, und diejenige des im wesentlichen geschmolzenen Pulvermaterials beträgt angenähert 150 m/sec. Das Pulvermaterial wird aus der Flammenstrahlöffnung 27 a mit dieser Geschwindigkeit ausgestoßen, und nachdem es vollständig in der Flamme geschmolzen worden ist, wird es auf einem zu beschichtenden Gegenstand (nicht gezeigt) abgelagert.

Die Hilfsgaskanäle 17 a . . . sind ringförmig in der konischen Wandfläche der ersten Vormischungsverbrennungskammer 15 angeordnet und in der Richtung der Konvergenz zur Öffnung 15 b (der Flammenstrahlöffnung 27 a) und längs der Achse des Brenners vorgesehen. Weiterhin ist der Hilfsverbrennungsgas- Subzuführungskanal 28 ein rinförmiger Schlitz, welcher nach der Flammenstrahlöffnung 27 a hin gewandt bzw. dieser Öffnung zugewandt ist. Als Ergebnis hiervon wird verhindert, daß Pulvermaterial, welches sich in dem Gas-Pulver- Strom befindet, ver- bzw. zerstreut wird, dieses Pulvermaterial wird in der Mitte der Flamme angesammelt bzw. konzentriert (das ist die Richtung der Achse der ersten und zweiten Vormischungsverbrennungskammer 15 und 27). Infolgedessen wird ein Flammensprühen mit einer großen Ablagerung bzw. mit einem hohen Ablagerungswirkungsgrad erzielt. Gemäß einem Experiment (II) einer Flammensprühbeschichtung, die unter Verwendung des obigen Brenners für die Pulversprühbeschichtung durchgeführt wurde, wurde ein beträchltich hoher Ablagerungswirkungsgrad erzielt, wie die Tabelle 2 zeigt, und zwar unter Verwendung von C₃H₈ und Al₂O₃ (rein) als Brenngas bzw. Pulvermaterial.

Experiment (II) einer Flammensprühbeschichtung
C₃H₈ Zuführungsmenge
100 (Nm³/H)
O₂ Zuführungsmenge	500 (Nm³/H)
Pulvermaterial	Al₂O₃ (100%)
Ablagerungsmenge	2,7 (KgAl₂O₃/Nm³C₃H₈)
Ablagerungswirkungsgrad	88%

Obwohl in dem obigen Experiment von Brenngas mitgeführtes Pulvermaterial als Gas-Pulver-Strom verwendet wurde, ist es auch, wie in den Fällen des ersten Ausführungsbeispiels, möglich, daß Pulvermaterial von einer Mischung aus Brenngas und Hilfsverbrennungsgas mitgeführt wird.

Wie sich aus den obigen Erläuterungen der beiden Ausführungsformen ergibt, ist der vorgeschlagene Brenner für die Pulversprühbeschichtung in der Lage, den Gas- Pulver-Strom vollständig mit dem Hilfsverbrennungsgas zu vermischen, so daß er es auf diese Weise ermöglicht, hohe Flammentemperaturen zu erzielen. Daneben kann, da der Brenner in der Lage ist, das in dem Gas-Pulver- Strom befindliche Material in der Mitte der Flamme anzuhäufen bzw. zu konzentrieren, ein solches Brenngas wie C₃H₈ oder C₄H₁₀ dazu verwendet werden, Pulvermaterial von hohem Schmelzpunkt bzw. hohen Schmelzpunkten mit einem hohen Ablagerungswirkungsgrad durch Flammensprühen abzulagern.

Claims

1. Brenner zur Pulversprühbeschichtung, umfassend:

(a) eine Vormischungsverbrennungskammer (15), die an ihrem vorderen Ende eine Flammenstrahlöffnung (15 a) hat;
(b) einen Gas-Pulver-Strom-Zuführungskanal (14), der zum Zuführen eines Gas-Pulver-Stroms in die Vormischungsverbrennungskammer (15) mit letzterer verbunden ist, wobei die Vormischungsverbrennungskammer (15) am vorderen Ende einen säulenförmigen Teil (12) hat, und einen sich zwischen dem säulenförmigen Teil (12) und dem Gas-Pulver-Strom-Zuführungskanal (14) erstreckenden kegelstumpfförmigen Teil (13) besitzt; und
(c) einen oder mehrere Hilfsgaskanäle (17 a), welcher bzw. welche ringförmig um die Strömungsachse des Gas-Pulver-Stroms vorgesehen ist bzw. sind und in den kegelstumpfförmigen Teil (13) mündet bzw. münden, sowie so angeordnet ist bzw. sind, daß durch den- bzw. dieselben strömendes Hilfsgas nach der Strömungsachse des Gas-Pulver-Stroms und der Flammenstrahlöffnung (15 a) zu konvergiert;

dadurch gekennzeichnet, daß außerdem wenigstens eine Reihe von Hilfsverbrennungsgaszuführungskanälen (21 a, 21 b) ringförmig um die Mittelachse des sich nach dem Gas- Pulver-Strom-Zuführungskanal (14) hin verjüngenden kegelstumpfförmigen Teils (13) in einer solchen Richtung angeordnet sind, daß sie im wesentlichen tangential zum kreisförmigen Querschnitt der inneren Wand des kegelstumpfförmigen Teils (13) verlaufend in die Vormischungsverbrennungskammer (15) münden.

2. Brenner zur Pulversprühbeschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe von Hilfsverbrennungsgaszuführungskanälen (21 a, 21 b) kleine Löcher sind, welche die Wand der Vormischungsverbrennungskammer (15) nach der Flammenstrahlöffnung (15 a) zu konvergierend und entlang der Strömungsachse des Gas-Pulver-Stroms durchdringen.

3. Brenner zur Pulversprühbeschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe von Hilfsverbrennungsgaszuführungskanälen (21 a, 21 b) Schlitze sind, welche in der Wand der Vormischungsverbrennungskammer (15) nach der Flammenstrahlöffnung (15 a) zu konvergierend und entlang der Strömungsachse des Gas-Pulver-Stroms vorgesehen sind.

4. Brenner zur Pulversprühbeschichtung, umfassend:

(a) eine Vormischungsverbrennungskammer (15), die an ihren vorderen Ende eine Flammenstrahlöffnung (15 a) hat;
(b) einen Gas-Pulver-Strom-Zuführungskanal (14), der zum Zuführen eines Gas-Pulver-Stroms in die Vormischungsverbrennungskammer (15) mit letzterer verbunden ist, wobei die Vormischungsverbrennungskammer (15) am vorderen Ende einen säulenförmigen Teil (12) hat, und einen sich zwischen dem säulenförmigen Teil (12) und dem Gas-Pulver-Strom-Zuführungskanal (14) erstreckenden kegelstumpfförmigen Teil (13) besitzt; und
(c) einen oder mehrere Hilfsgaskanäle (17 a), welcher bzw. welche ringförmig um die Strömungsachse des Gas-Pulver-Stroms vorgesehen ist bzw. sind und in den kegelstumpfförmigen Teil (13) mündet bzw. münden, sowie so angeordnet ist bzw. sind, daß durch den- bzw. dieselben strömendes Hilfsgas nach der Strömungsachse des Gas-Pulver-Stroms und der Flammenstrahlöffnung (15 a) zu konvergiert;

dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der genannten ersten Vormischungsverbrennungskammer (15), deren kegelstumpfförmiger Teil (13) sich nach dem Gas-Pulver-Zuführungskanal (14) hin verjüngt, eine säulenförmige zweite Vormischungsverbrennungskammer (27) im Anschluß an die erste Vormischungsverbrennungskammer (15) und koaxial zu derselben angeordnet, sowie mit einem Hilfsverbrennungsgas-Subzuführungskanal (28) versehen ist, der ringförmig um die Mittelachse der zweiten Vormischungsverbrennungskammer (27) und in der Richtung der Flammenstrahlöffnung (27 a) derselben vorgesehen ist.

5. Brenner zur Pulversprühbeschichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsverbrennungsgas- Subzuführungskanal (28) von kleinen Löchern gebildet ist, die sich in der Richtung der Flammenstrahlöffnung (27 a) der zweiten Vormischungsverbrennungskammer (27) erstrecken.

6. Brenner zur Pulversprühbeschichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsverbrennungsgas- Subzuführungskanal (28) von Schlitzen gebildet ist, die in der Richtung der Flammenstrahlöffnung (27 a) der zweiten Vormischungsverbrennungskammer (27) angeordnet sind.

7. Brenner zur Pulversprühbeschichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas- Pulver-Strom-Zuführungskanal (14) ein Kanal für Brenngas und Pulver ist.

8. Brenner zur Pulversprühbeschichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas- Pulver-Strom-Zuführungskanal (14) ein Kanal für Brenngas, Pulver und Sauerstoff ist.

9. Brenner zur Pulversprühbeschichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas- Pulver-Strom-Zuführungskanal (14) ein Kanal für Brenngas, Pulver und mit Sauerstoff angereicherte Luft ist.

10. Brenner zur Pulversprühbeschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsverbrennungsgaszuführungskanäle (21 a, 21 b) Kanäle für Sauerstoff sind.

11. Brenner zur Pulversprühbeschichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsverbrennungsgas- Subzuführungskanal (28) ein Kanal für Sauerstoff ist.

12. Brenner zur Pulversprühbeschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsverbrennungsgaszuführungskanäle (21 a, 21 b) Kanäle für mit Sauerstoff angereicherte Luft sind.

13. Brenner zur Pulversprühbeschichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsverbrennungsgas- Subzuführungskanal (28) ein Kanal für mit Sauerstoff angereicherte Luft ist.

14. Brenner zur Pulversprühbeschichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas Propan oder Butan ist.