EP0142816B1

EP0142816B1 - Pulverflammspritzgerät mit Beschleunigerdüse

Info

Publication number: EP0142816B1
Application number: EP84113717A
Authority: EP
Inventors: Erwin Hühne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-11-19
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1988-12-14
Also published as: ATE39222T1; EP0142816A2; DE3475600D1; EP0142816A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Pulverflammspritzgerät bestehend aus einem Gerätegrundkörper, an dem eine Flammspritzdüse mit einer besonderen Beschleunigerdüse an ihrer Stirnseite angeordnet ist, die vom Gerätegrundkörper mit Beschleunigergas gespeist wird, wofür an dem Gerätegrundkörper Ausblasöffnungen vorgesehen sind, die mit einem Ringspalt zwischen der Flammspritzdüse und einer abnehmbaren Überwurfhülse in Verbindung stehen.
Aus der US-PS-3 455 510 ist ein solches Pulverflammspritzgerät bekannt. Als besondere Beschleunigerdüse ist bei diesem Gerät zwischen der überwurfhülse und der Flammspritzdüse an deren Stirnseite eine Ringdüse vorgesehen, die das Beschleunigergas aus dem Ringspalt erhält. Ähnliche Geräte sind aus der FR-PS-1 084 684 und der US-PS-3 085 750 bekannt; auch bei diesen Geräten wird das Beschleunigergas aus einem Ringspalt zwischen der Flammspritzdüse und einer abnehmbaren Überwurfhülse an deren Stirnseiten durch eine besondere Beschleunigerdüse in der unmittelbaren Umgebung der Flamme aus der Flammspritzdüse ausgeblasen.
Solche Beschleunigersysteme sind erforderlich, um dem in der Flamme aus der Flammspritzdüse geschmolzenen Pulvermaterial eine ausreichende kinetische Energie zu geben; dies ist Voraussetzung dafür, daß ein kompakter, fester Schichtaufbau des aufgetragenen Flammspritzmaterials erzielt wird.
Bei diesen bekannten Geräten liegt jedoch der Austritt der Beschleunigerdüse für das Beschleunigergas auf der Höhe des Austrittes der Flammgase aus der Flammspritzdüse. Infolgedessen wird das Beschleunigergas die Verbrennungstemperatur in der Flamme senken, was wiederum nicht erwünscht ist.
Man hat daher auch schon ein Pulverflammspritzgerät gebaut, bei dem zwei besondere Düsenröhrchen an einem Spannring auf der Flammspritzdüse befestigt sind (DE-A 3 102 848). Diese Röhrchen sind danach von der Flammspritzdüse und deren Flamme weiter entfernt und können dann an der Flammspitze oder auch vor derselben auf beliebige Punkte ausgerichtet werden, wo dem dann schon geschmolzenen Material die erforderliche kinetische Energie aufgegeben werden kann. Diese Röhrchen werden separat aus einem besonderen Verteilerstück an dem Grundgerätekörper durch besondere Schlauchzuführungen für das Beschleunigergas mit demselben gespeist. Diese Vorrichtung ist umständlich, da der Spannring mit den Röhrchen und das Verteilerstück mit den Schlauchverbindungen gesondert auf dem Pulverflammspritzgerät montiert werden müssen. Außerdem ist die Ausrichtung der Röhrchen jeweils gesondert vorzunehmen, damit sie das Beschleunigergas an die richtige Stelle hinsichtlich der Flamme vor der Flammspritzdüse blasen. Hinzu kommt noch, daß die gesonderten Zuführschläuche, dass Verteilerstück und der Spannring mit den abstehenden Düsenröhrchen im Betrieb die ordnungsgemäße Führung des Pulverflammspritzgerätes durch den Bedienungsmann behindern.
Es wurde daher schon versucht, bei einem Pulverflammspritzgerät der eingangs genannten Gattung die Beschleunigerdüse an der Stirnseite durch gesonderte Düsenröhrchen fortzusetzen, die somit die Flammspritzdüse überragen. lnsbesonders sofern die Düsenröhrchen zentrierend ausgerichtet sind, geraten sie unmittelbar in den heißen Bereich der Flamme, heizen sich dort stark auf und können sogar abschmelzen und somit vollkommen unbrauchbar werden. Richtet man die Düsenröhrchen hingegen axial parallel zur Flamme aus, so heizt sich das von der Flamme angespritzte Substrag zu sehr auf, so daß beim Abkühlen desselben nach dem Spritzvorgang die aufgespritzten Schichten häufig abblättern bzw. Risse bilden. Dies muß selbstverständlich unbedingt vermieden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pulverflammspritzgerät der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die Beschleunigerdüse die eigentliche Flamme nicht behindert, eine Überhitzung des bespritzten Substrates verhindert und gleichwohl in das übrige Gerät integriert wird, also keine besondere Montage und Zuführungen und dergleichen erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch elöst, daß in der Überwurfhülse radiale Öffnungen vorgesehen sind, denen ein Ringraum einer auf der Überwurfhülse angeordneten Paßhülse gegenüberliegt, die zur Stirnseite der Flammspritzdüse gerichtete Düsenrohre aufweist, die durch den Ringraum mit dem Ringspalt in Verbindung stehen.
Somit ist die Beschleunigerdüse in Form der Düsenrohre von der Flamme bzw. der Flammspritzdüse radial beabstandet; die Düsenrohre können demnach nicht überheizt werden und schon gar nicht abschmelzen und somit unbrauchbar werden. Die Paßhülse mit den Düsenrohren sitzt unmittelbar auf der Überwurfhülse und bildet somit mit derselben im Ergebnis bei der Handhabung eine Einheit. Gesonderte Zuleitungen, insbesondere gesonderte Zuleitungsschläuche, werden nicht benötigt, da ja die Beschleunigerdüse aus dem Ringspalt zwischen der Flammspritzdüse und der Überwurfhülse aus dem Gerätegrundkörper durch die dortigen Ausblasöffnungen gespeist wird. An der Stirnseite, wo ehemals zwischen der Flammspritzdüse und der Überwurfhülse die Beschleunigerdüse vorgesehen war, kann nunmehr der Ringspalt ohne Austrittsöffnungen für das Beschleunigergas abgeschlossen sein. Gemäß der Erfindung kann ein der Gattung entsprechendes Pulverflammspritzgerät auch zu einem erfindungsgemäßen Pulverflammspritzgerät umgerüstet werden. Statt der bisherigen Überwurfhülse wird nunmehr eine solche, entsprechende, jedoch mit radialen Öffnungen vorgesehen, auf der dann die erfindungsgemäße Paßhülse mit den Düsenrohren anzuordnen ist. Anstelle der Beschleunigerdüse zwischen der Flammspritzdüse und der Überwurfhülse an der Frontseite derselben kann nunmehr ein den Ringspalt an seiner Stirnseite verschließender Stirnring vorgesehen werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Überwurfhülse und die Paßhülse zueinander passend zylindrisch ausgebildet, und an der Stirnseite der Überwurfhülse ist ein Vorsprung als Anschlag für die Paßhülse angeordnet, während bei der zu dem Gerätegrundkörper benachbarten Seite der Paßhülse auf der Flammspritzdüse ein Gewinde vorgesehen ist, auf dem mit einem passenden Innengewinde eine Mutter angeordnet ist. Da die Überwurfhülse selbst schon abnehmbar ist, kann von der abgenommenen Überwurfhülse desweiteren die Paßhülse abgenommen werden, indem zunächst die Mutter von derselben abgeschraubt wird. Sodann läßt sich die Paßhülse von der Überwurfhülse abziehen. Auch bei aufgesetzter Überwurfhülse ist diese Ausführungsform praktisch. Denn sofern die Mutter gelockert wird, kann die Paßhülse in beliebiger Weise auf der Überwurfhülse gedreht werden; somit können die Düsenrohre der Paßhülse vom Benutzer nach belieben gedreht und entsprechend ausgerichtet werden.
Damit die Paßhülse von der Überwurfhülse abgezogen werden kann und zwar in Richtung auf die zu dem Gerätegrundkörper benachbarte Seite der Paßhülse ist insbseondere der Außendurchmesser des Gewindes und der übrigen Überwurfhülse nicht größer als der Innendurchmesser der Paßhülse.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachstehenden Fig. 1 dargestellt. Sie sei im folgenden erläutert.
Dargestellt ist nicht das komplette Pulverflammspritzgerät, sondern nur ein Teil des Gerätegrundkörpers 1 desselben, an dem die Überwurfhülse 25 mit der Flammspritzdüse 2 angeschlossen ist. Die Flammspritzdüse 2 selbst ist nicht unmittelbar an dem Gerätegrundkörper 1 angeorndet, sondern mit demselben über einen Adapter 26 verbunden. Aus dem Gerätegrundkörper 1 treten eine zentrale Transportgasleitung 3 und Brenngasleitungen 4, 4' aus. Die Brenngasleitungen 4,4' treten dabei durch Steckhülsen 28 aus, die in entsprechende Bohrungen in den Adapter 26 münden. Von dort wird das eigentliche Brenngas, insbesondere Acetylen, in den Brenngasraum 8 geführt, während das andere Brenngas, nämlich das Verbrennungsgas, insbesondere Sauerstoff, in den Sauerstoff-Druckraum 24 gelangt. Von dort aus werden die Gase in an sich bekannter Weise in die eigentliche Flammspritzdüse 2 weitergeleitet, wo sie auch nach dem Injektorprinzip miteinander vermischt werden. Die eigentliche Flammspritzdüse 2 wird auf dem Adapter 26 von der Düsen-Preß-Schraube 18 in an sich bekannter Weise gehalten. Zwischen dem Adapter 26 und der Flammspritzdüse 2 bzw. der Düsen-Preß-Schraube 18 und der Überwurfhülse 25 ist der Ringspalt 11 belassen. In diesem Ringspalt 11 münden die nicht dargestellten Ausblasöffnungen für das Beschleunigergas aus dem Gerätegrundkörper 1. Stirnseitig wird der Ringspalt 11 von dem Stirnring 15 abgeshlossen. Das Transportgas aus der Transportgasleitung 3 wird über eine an sich bekannte Injektordruckdüse 5 in einen entsprechenden, bekannten Injektorspalt 6 geleitet und von dort von der Injektormischdüse 7 in eine zentrale Transportgasleitung des Adapters 26 geführt; von dort gelangt dann das Transportgas mit dem Auftragspulver in eine entsprechende zentrale Leitung in der Flammspritzdüse 2, von wo aus es durch die Pulverbohrungen 29 an der Stirnseite der Flammspritzdüse 2 austritt. Das Brenngasgemisch wird in einem Stern von Brenngasaustrittsbohrungen 16 um diese Pulverbohrungen 29 herum ausgeblasen und entzündet. Die Überwurfhülse 25 besitzt nun im Bereich ihrer Stirnseite radiale Öffnungen 22 durch die aus dem Ringspalt 11 das Beschleunigergas austreten kann. Es gelangt durch diese Öffnungen 22 in den Ringraum 30 der Paßhülse 31. Diese Paßhülse 31 ist somit mit ihrem Ringraum 30 zu den Öffnungen 22 gegenüberliegend auf der Überwurfhülse 25 angeordnet. Zur Dichtheit dieser an sich formschlüssigen Verbindung zwischen der Paßhülse 31 und der Überwurfhülse 25 sind beiderseits der Öffnungen 22 bzw. des Ringraumes 30 O-Ringe 10 zwischen der Überwurfhülse 25 und der Paßhülse 31 vorgesehen. Der Ringraum 30 ist zu den Öffnungen 22 hin offen, wie dargestellt. Stirnseitig sind an der Paßhülse 31 Düsenrohre 20 angesetzt, die in den Ringraum 30 münden. Somit kann aus dem Ringspalt 11 durch die Öffnungen 22 und den Ringraum 30 das Beschleunigergas in die Düsenrohre 20 gelangen. Aus denselben tritt es durch die Druckluftaustritte 14 aus. Die Paßhülse 31 wird an der Stirnseite der Überwurfhülse 25 gegen den Vorsprung 32 gedrückt. Dazu wird sie geräteseitig von der Mutter 9 zur Stirnseite der gesamten Anordnung hin gedrückt. Die Muter 9 besitzt ein Gewinde, das zu dem Gewinde 33 der Überwurfhülse 25 paßt.
Der in dieser Figur dargestellte Querschnitt betrifft eine Ausführungsform, bei der die Überwurfhülse 25 und die Paßhülse 31 zueinander passend zylindrisch ausgebildet sind. Der Querschnitt ist durch die zentrale Transportgasleitung 3 gelegt, wie offensichtlich.
Fig. 2 zeigt eine besondere Weiterbildung des Pulverflammspritzgerätes, wobei der Einfachheit halber nur der vordere Teil der Paßhülse 31 mit der Flammspritzdüse 2 dargestellt ist. Die mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 übereinstimmenden Bauteile tragen die gleichen Bezugszeichen und werden hier nicht weiter erläutert. Die Paßhülse 31 ist in einer gegenüber Fig. 1 um 90 Winkelgrad bezüglich der Längsachse 38 gedrehten Position dargestellt. Im Bereich der Stirnfläche 39 sind zwei einander diametral gegenüberliegende Kühldüsen 34 vorgesehen, die einerseits in den mit Druckluft versorgten Ringraum 30 münden und die andererseits nach vorn über die Stirnfläche 39 hinausragen. Die Düsenrohre 20 sind zur Längsachse 38 abgewinkelt, während die Kühldüsen 34 gerade ausgebildet sind und mit ihren vorderen Enden das Düsenrohr 20 in einem vorgegebenen Abstand 40 überragen. Die beiden bereits erläuterten abgewinkelten Düsenrohre 20 sind erfindungsgemäß als Beschleunigerdüsen wirksam.
Um eine Überhitzung der Spritzschicht, und zwar vor allem bei dünnwandigen Teilen, zu vermeiden, sind in dieser wesentlichen Ausführungsform die beiden Kühldüsen 34 vorgesehen. Im Rahmen der Erfindung kann ggfs. auch nur eine einzige Kühldüse 34 vorgesehen sein oder es können darüberhinaus auch noch weitere Kühldüsen angeordnet werden. Hierdurch wird in überraschend einfacher Weise sichergestellt, daß eine Überhitzung der Spritzschicht Infolge der Temperatureinstrahlung in das zu beschichtende Werkstück zuverlässig unterbunden wird.
Die Kühldüse 34 ist bevorzugt auswechselbar. Dies kann insbesondere mittels eines Außengewindes 36 realisiert werden, mit . welchem die Kühldüse 34 in ein entsprechendes Innengewinde 37 der Paßhülse 31 eingeschraubt ist. Je nach Einsatzbedingungen kann bei Bedarf die Kühldüse 34 entfernt werden und die Gewindebohrung der Paßhülse 31 mittels eines Verschlußstopfens oder dergleichen im Rahmen dieser Erfindung abgedichtet werden; in diesem Falle ist das an Hand von Fig. 2 erläuterte Gerät in Funktion und Wirkungsweise identisch mit dem gemäß Fig. 1. Sowohl die Beschleunigerdüsen bzw. die Düsenrohre 20 als auch die Kühldüsen 34 werden erfindungsgemäß gemeinsam durch die Öffnung 22 und den Ringraum 30 mit Beschleunigergas, insbesondere Druckluft, beschickt. Zusätzliche Versorgungsanschlüsse oder dergleichen für die Kühldüsen entfallen aufgrund der Integration von Kühldüsen 34 und Düsenrohren 20 in die Paßhülse 31.
Die Kühldüsen 34 können auch so im Kopf eingebaut sein, daß sie mit jedem beliebigen Medium, das in den Gaszustand übergehen kann, von außen gespeist werden können, beispielsweise mit flüssigem Stickstoff oder mit flüssigem Kohlendioxid, wodurch eine noch wesentlich intensivere Kühlwirkung auf dem Substrat erreichbar ist.
An der Ausgangsöffnung 35 können ferner gegebenenfalls spezielle Düsen eingesetzt sein, beispielsweise kugelgelagerte Düsen, die es erlauben, die Austrittsrichtung des Kühlmediums beliebig zu steuern.

Zeichenerklärung

1 Gerätegrundkörper
2 Flammspritzdüse
3 Transportgasleitung
4, 4' Brenngasleitung
5 Injektordruckdüse
6 Injektorspalt
7 Injektormischdüse
8 Brenngasraum
9 Mutter
10 0-Ring
11 Ringspalt
12 Brennkopf-Druckluftraum
14 Druckluftaustritt
15 Stirnring
16 Brenngasaustrittsbohrung
18 Düsen-Preß-Schraube
20 Düsenrohr
22 Öffnung
24 Sauerstoff-Druckraum
25 Überwurfhülse
26 Adapter
28 Steckhülse
29 Pulverbohrung
30 Ringraum
31 Paßhülse
32 Vorsprung
33 Gewinde
34 Kühldüse
35 Öffnung in 34
36 Außengewinde von 34
37 Innengewinde von 31
38 Längsachse
39 Stirnfläche
40 Abstand

Claims

1. Pulverflammspritzgerät bestehend aus einem Gerätegrundkörper (1), an dem eine Flammspritzdüse (2) mit einer besonderen Beschleunigerdüse an ihrer Stirnseite angeordnet ist, die vom Gerätegrundkörper mit Beschleunigergas gespeist wird, wofür an dem Gerätegrundkörper Ausblasöffnungen vorgesehen sind, die mit einem Ringspalt (11) zwischen der Flammspritzdüse (2) und einer abnehmbaren Überwurfhülse (25) in Verbindung stehen,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Überwurfhülse (25) radiale Öffnungen (22) vorgesehen sind, denen ein Ringraum (30) einer auf der Überwurfhülse (25) angeordneten Paßhülse (31) gegenüberliegt, die zur Stirnseite der Flammspritzdüse (2) gerichtete Düsenrohre (20) aufweist, die durch den Ringraum (30) mit dem Ringspalt (11) in verbindung stehen.

2. Pulverflammspritzgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Überwurfhülse (25) und die Paßhülse (31) zueinander passend zylindrisch ausgebildet sind und an der Stirnseite der Überwurfhülse (25) ein Vorsprung (32) als Anschlag für die Paßhülse (31) angeordnet ist, und bei der zu dem Gerätegrundkörper (1) benachbarten Seite der Paßhülse (31) auf der Flammspritzdüse (2) ein Gewinde (33) vorgesehen ist, auf dem mit einem passenden Innengewinde eine Mutter (9) angeordnet ist.

3. Pulverflammspritzgerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Gewindes (33) und der übrigen Paßhülse (31) nicht größer Ist als der Innendurchmesser der Paßhülse (31).

4. Pulverflammspritzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Paßhülse (31) wenigstens eine Kühldüse (34) aufweist, die im Bereich der Stirnseite der Flamnspritzdüse (2) angeordnet ist und in den Ringraum (30) mündet.

5. Pulverflammspritzgerät nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kühldüse (34) mit ihrem vorderen Ende in einem vorgegebenen Abstand (40) über das Düsenrohr (20) hinausragt.

6. Pulverflammspritzgerät nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (35) der Kühldüse (34) zur Längsachse (38) einen größeren Abstand aufweist als der Druckluftaustritt (14) des Düsenrohres (20), wobei die Kühldüse (34) bevorzugt gerade und das Düsenrohr (20) bevorzugt zur Längsachse (38) abgewinkelt ausgebildet sind.

7. Pulverflammspritzgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kühldüse (34) in der Paßhülse (31) auswechselbar angeordnet ist, insbesondere mittels eines Außengewindes (36) in einem Innengewinde (37) der Paßhülse (31).

8. Pulverflammspritzgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß Düsenrohre (20) und Kühldüsen (34) im Bereich der Stirnfläche (39) der Paßhülse (31) über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei insbesondere jeweils abwechselnd in Abständen von 90 Winkelgraden zwei Düsenrohre (20) sowie zwei Kühldüsen (34) vorhanden sind.