DE102008016041A1

DE102008016041A1 - Vorrichtung

Info

Publication number: DE102008016041A1
Application number: DE102008016041A
Authority: DE
Inventors: Christian Martin Dr.-Ing. Erdmann; Patrick Dr.-Ing. Izquierdo; Albert KÄPPELER; Eyuep Akin Dipl.-Ing. Özdeniz; Jürgen TRABER; Marc Wilhelm
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Erdmann Christian Martin Dr-Ing De
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-01-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zumindest zur Verringerung eines Beschichtungsauftrages an unerwünschten Stellen beim Lichtbogendrahtspritzen einer Zylinderbohrung (2') mit einem Innenbrenner (3), wobei die Vorrichtung (1) einen Aufnahmerahmen (4) aufweist, auf welchen ein Zylinderkurbelgehäuse (6) derart aufsetzbar ist, dass ein mit den einzelnen Zylinderbohrungen (2, 2') kommunizierender Kurbelwellenraum (8) in Axialrichtung nach außen abgeschlossen ist. Die Vorrichtung (1) weist außerdem zumindest eine Schablone (5, 5') auf, mittels welcher ein dem Kurbelwellenraum (8) abgewandtes Ende derjenigen Zylinderbohrungen (2) abdeckbar ist, die nicht beschichtet werden, sowie eine Absaugeinrichtung (9), welche zumindest während des Beschichtungsvorganges im Kurbelwellenraum (8) einen Unterdruck erzeugt und dadurch vom Innenbrenner (3) ausgestoßene Overspray-Beschichtungspartikel absaugt bzw. abführt, so dass sich diese nicht an unerwünschten Stellen ablagern können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zumindest zur Verringerung eines Beschichtungsauftrages an unerwünschten Stellen beim Lichtbogendrahtspritzen einer Zylinderbohrung mit einem Innenbrenner. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Verringerung eines Beschichtungsauftrages an unerwünschten Stellen mit einer derartigen Vorrichtung.
Das Lichtbogendrahtspritzen wird üblicherweise zur Beschichtung von Laufflächen bei Zylindern angewendet, um eine Reibung zwischen Kolben und Zylinderwand zu reduzieren. Um die Zylinderwand von innen beschichten zu können, wird dabei ein Innenbrenner eingesetzt, der zwei metallische Drähte, die mittels geregelter Drahtvorschubgeschwindigkeit aufeinander zu bewegbar sind, aufweist. Die beiden metallischen Drähte sind mit elektrischem Strom beaufschlagt, wodurch es ab einem gewissen Abstand der beiden Drähte zueinander aufgrund der anliegenden Spannung zur Ausbildung eines Lichtbogens zwischen den freien Enden kommt. In diesem Lichtbogen findet eine intensive Erhitzung statt, wodurch der Beschichtungswerkstoff der Drähte aufschmilzt. Zugleich wird der aufgeschmolzene Beschichtungswerkstoff über eine in den Brenner integrierte Düse mit einem Gasstrom beaufschlagt, so dass das entstandene Schmelzgut zerstäubt und die einzelnen Partikel auf die zu beschichtende Oberfläche geschleudert werden. Trotz aller Vorsichtsmaßnahmen kann es jedoch durch einen sogenannten „Overspray-Effekt" zu einem Beschichten von unerwünschten Stellen kommen, was zu einem erheblichen Nachbearbeitungsaufwand führt. Dabei werden „Overspray-Partikel" randseitig eines Spritzkegels mittransportiert und mit unzureichender Geschwindigkeit auf die zu beschichtende Oberfläche geschleudert, so dass sie nur ungenügend an dieser anhaften.
Aus der DE 102 30 847 B3 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Innenbeschichtung von Hohlräumen durch thermische Spritzen bekannt. Dabei ist ein Brenner zum Spritzen eines Beschichtungswerkstoffes an einer Positioniereinrichtung, beispielsweise an einem Roboterarm, angeordnet, wobei die Vorrichtung darüber hinaus einen rotierend antreibbaren Drehteller aufweist, auf dem eine Werkstückaufnahme für ein zu beschichtendes Werkstück vorgesehen ist. Das zu beschichtende Werkstück ist dabei mittels einer Führungseinrichtung relativ zum Brenner positionierbar. Um eine ständige Abfuhr von sogenannten „Overspray-Partikeln" zu gewährleisten, weist der Drehteller im Bereich seiner Rotationsachse eine Öffnung auf, der eine Absaugeinrichtung zugeordnet sein kann.
Aus der DE 695 28 836 C2 und der DE 103 51 168 A1 sind jeweils Verfahren zum Beschichten von Oberflächen mittels thermischen Spritzen bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine Vorrichtung zur Beschichtung von Zylinderbohrungen in einem Zylinderkurbelgehäuse anzugeben, die zumindest zur Verringerung eines Beschichtungsauftrages an unerwünschten Stellen beim Lichtbogendrahtspritzen der Zylinderbohrungen beiträgt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die beim Lichtbogendrahtspritzen entstehenden „Overspray-Partikel" abführt, bevor sich diese an unerwünschten Stellen ablagern können und dadurch zu einem hohen Nachbearbeitungsaufwand führen. Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Aufnahmerahmen auf, auf welchen das vorbearbeitete Zylinderkurbelgehäuse derart aufsetzbar ist, dass ein mit den einzelnen Zylinderbohrungen kommunizierender Kurbelwellenraum nach außen abgeschlossen ist. Zusätzliche Schablonen decken all diejenigen Zylinderbohrungen an ihren dem Kurbelwellenraum abgewandten Enden ab, die zumindest temporär nicht beschichtet werden sollen. Mit der Absaugeinrichtung wird nun während des Beschichtungsvorganges im Kurbelwellenraum ein Unterdruck erzeugt, welcher eine Luftströmung ausschließlich in der Zylinderbohrung erzeugt, die gerade von dem Innenbrenner beim Lichtbogendrahtspritzen beschichtet wird. Alle anderen Zylinderbohrungen sind von den Schablonen abgedeckt, so dass in diesen keine Strömung herrscht. Die Absaugeinrichtung ist dabei auf die Leistung des Innenbrenners derart abgestimmt, dass die vom Innenbrenner ausgestoßenen „Overspray-Beschichtungspartikel" abgesaugt beziehungsweise abgeführt werden können, ohne dass sich diese zuvor an unerwünschten Stellen im Zylinderkurbelgehäuse ablagern können. Derartige „Overspray-Beschichtungspartikel" kommen insbesondere am Rand eines Strahlungskegels des Spritzstrahles des Innenbrenners vor, an welchem die Beschichtungspartikel eine verringerte Geschwindigkeit aufweisen, die nicht mehr dazu ausreicht, die Beschichtungspartikel an der zu beschichtenden Zylinderbohrung anhaften zu lassen. Der von der Absaugeinrichtung erzeugte Unterdruck sorgt dabei für eine kontinuierliche oder beispielsweise an einen jeweiligen Betriebszustand des Innenbrenners angepasste Axialströmung in der zu beschichtenden Zylinderbohrung, so dass die in radialer Richtung vom Innenbrenner ausgestoßenen „Overspray-Beschichtungspartikel" in axialer Richtung innerhalb der Zylinderbohrung ab- beziehungsweise umgelenkt werden und dadurch gar nicht erst auf die Wandung der Zylinderbohrung beziehungsweise auf Wandungen im Kurbelwellenraum stoßen und dort zu Ablagerungen führen, welche nur schwer wieder zu entfernen sind.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Absaugeinrichtung als Seitenkanalverdichter ausgebildet. Derartige Seitenkanalverdichter bestehen üblicherweise aus einem ringförmigen, geteilten Gehäuse, in welchem ein beschaufeltes Laufrad drehbar gelagert ist. Die eng an einem Einlass vorbeistreichenden Schaufeln des Laufrades saugen das zu verdichtende gasförmige Medium in ein Seitenkanalgebläse an und beschleunigen das Gas vorwärts beziehungsweise nach außen. Im ringförmigen Gehäuse wird das Gas umgelenkt und an die Basis nachfolgender Schaufeln zurückgeführt. Am Ende des Umlaufes schieben die Schaufeln das verdichtete Gas, insbesondere die verdichtete Luft, pulsationsfrei durch eine verengte statische Kammer zur Austrittsöffnung. Prinzipiell kann mit derartigen Seitenkanalverdichtern ein für die kontinuierliche Abführung von „Overspray-Beschichtungspartikeln" erforderliches Strömungsgefälle eingestellt werden, wodurch insbesondere die nachbearbeitungsaufwendigen „Overspray-Effekte" zumindest reduziert, vorzugsweise gänzlich vermieden werden können.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 die erfindungsgemäße Vorrichtung im Betriebszustand.
Entsprechend 1 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Verringerung eines Beschichtungsauftrages an unerwünschten Stellen beim Lichtbogendrahtspritzen einer Zylinderbohrung 2' mit einem Innenbrenner 3 einen Aufnahmerahmen 4 sowie zwei Schablonen 5 und 5' auf. Auf dem Aufnahmerahmen 4 ist ein Zylinderkurbelgehäuse 6 derart aufsetzbar, dass ein mit den einzelnen Zylinderbohrungen 2, 2' kommunizierender Kurbelwellenraum 8 nach außen abgeschlossen wird. Hierzu sind an dem Aufnahmerahmen 4 seitlich auf die Kontur des Zylinderkurbelgehäuses 6 abgestimmte Wandbereiche 7 und 7' angebracht.
Diese Wandbereiche 7 und 7' schließen den Kurbelwellenraum 8 in Axialrichtung ab.
An dem Wandbereich 7' ist dabei gemäß den 1 und 2 eine Absaugeinrichtung 9 angeordnet, welche in der Lage ist, zumindest während des Beschichtungsvorganges der Zylinderbohrung 2' im Kurbelwellenraum 8 einen Unterdruck zu erzeugen und dadurch vom Innenbrenner 3 ausgestoßene „Overspray-Beschichtungspartikel" abzusaugen beziehungsweise abzuführen, so dass sich diese nicht an unerwünschten Stellen des Zylinderkurbelgehäuses 6 ablagern können. Aufgrund der Tatsache, dass mit den Schablonen 5 und 5' all diejenigen Zylinderbohrungen 2 abgedeckt werden, welche nicht beschichtet werden, und nur die Zylinderbohrung 2' an ihrem, dem Kurbelwellenraum 8 abgewandten Ende mit der Umgebung kommuniziert, die aktuell beschichtet werden soll, erzeugt die Absaugeinrichtung 9 eine axiale Luftströmung in der zu beschichtenden Zylinderbohrung 2', welche einen Austrag der „Overspray-Beschichtungspartikel" über den Kurbelwellenraum 8 nach außen bewirkt. Wie der 1 dabei zu entnehmen ist, weist die Schablone 5 lediglich eine einzige Durchgangsöffnung 10 auf, welche beim Beschichten der Zylinderbohrung 2' fluchtend zu diese angeordnet ist. Durch die Durchgangsöffnung 10 wird beim Beschichten der Zylinderbohrung 2' der Innenbrenner 3 eingeführt und um seine Längsachse 11 gedreht, wodurch ein gleichmäßiger Beschichtungsauftrag erfolgt. Während des Beschichtungsvorganges sind somit alle Zylinderbohrungen 2 an ihren, dem Kurbelwellenraum 8 abgewandten Ende verschlossen, mit Ausnahme der Zylinderbohrung 2', welche aktuell beschichtet werden soll.
Zweckmäßig ist die Absaugeinrichtung 9 dabei als Seitenkanalverdichter ausgebildet und dadurch in der Lage, ein pulsationsfreies Druckgefälle aufzubauen, welches eine kontinuierli che Gasströmung in der zu beschichtenden Zylinderbohrung 2' bewirkt.
Der Aufnahmerahmen 4 sowie die Schablonen 5 und 5' sind dabei vorzugsweise an das jeweilige Zylinderkurbelghäuse 6 angepasst, wobei denkbar ist, dass zumindest eine der Schablonen 5, 5' mit dem Innenbrenner 3 verbunden ist und beispielsweise zusammen mit diesem bewegt, das heißt zwischen einzelnen Zylinderbohrungen 2, 2' verfahren werden kann. Denkbar ist dabei auch, dass der Beschichtungsvorgang der einzelnen Zylinderbohrungen 2' des Zylinderkurbelgehäuses 6 voll automatisiert abläuft, das heißt dass eine nicht gezeigte Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, welche den Beschichtungsvorgang automatisch steuert. Hierzu wird der Innenbrenner 3 vorzugsweise zusammen mit der Schablone 5 von Zylinderbohrung zu Zylinderbohrung bewegt, so dass nacheinander ein Beschichten sämtlicher Zylinderbohrungen 2, 2' des Zylinderkurbelgehäuses 6 erfolgen kann. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 kann dabei gewährleistet werden, dass sich die während des Beschichtungsvorganges entstehenden „Overspray-Beschichtungspartikel" nicht unkontrolliert an unerwünschten Stellen des Zylinderkurbelgehäuses 6 ablagern, sondern nach außen abgeführt werden, wodurch ein aufwendiges Nachbearbeiten des Zylinderkurbelgehäuses 6, das heißt ein aufwendiges Entfernen von sich an unerwünschten Stellen niederschlagenden „Oberspray-Beschichtungsartikel" entfallen kann.
Das Beschichtungsverfahren der einzelnen Zylinderbohrungen 2 erfolgt dabei vorzugsweise wie folgt beschrieben:
Zunächst wird das Zylinderkurbelgehäuse 6 mit den zu beschichtenden Zylinderbohrungen 2, 2' auf den Aufnahmerahmen 4 aufgesetzt und mit diesem verbunden, wobei ein Aufsetzen des Zylinderkurbelgehäuses 6 auf den Aufnahmerahmen 4 derart er folgt, dass der mit den einzelnen Zylinderbohrungen 2, 2' kommunizierende Kurbelwellenraum 8 nach außen, das heißt in Axialrichtung, abgeschlossen ist. Anschließend oder bereits zuvor werden auf denjenigen Zylinderbohrungen 2, welche aktuell nicht beschichtet werden sollen, Schablonen 5 und 5' aufgesetzt und diese dadurch an ihrem, dem Kurbelwellenraum 8 abgewandten Ende verschlossen. Vor Beginn des eigentlichen Beschichtungsvorganges wird nun die Absaugeinrichtung 9 aktiviert, welche einen Unterdruck im Kurbelwellenraum 8 und dadurch eine Gasströmung durch die einzige nach außen offene Zylinderbohrung 2' erzeugt. Ist eine konstante Gasströmung in der zu beschichtenden Zylinderbohrung 2' gewährleistet, so wird der Innenbrenner 3 durch die Durchgangsöffnung 10 der Schablone 5 in die zu beschichtende Zylinderbohrung 2' eingeführt und der eigentliche Beschichtungsvorgang kann beginnen. Ist der Beschichtungsvorgang abgeschlossen, wird der Innenbrenner 3 aus der Durchgangsöffnung 10 und damit auch aus der zu beschichtenden Zylinderbohrung 2' entfernt und die Schablone 5 so verstellt, dass deren Durchgangsöffnung 10 mit der nächsten zu beschichtenden Zylinderbohrung 2' fluchtet. Die von der Absaugeinrichtung 9 erzeugte Gasströmung strömt nun in der nächsten zu beschichtenden Zylinderbohrung 2'. Selbstverständlich kann dabei die Absaugeinrichtung 9 zumindest an ihren, mit den „Overspray-Beschichtungspartikel" in Kontakt tretenden Teilen, mit einer Antihaftbeschichtung versehen sein, um die Anhaftung der abzusaugenden Partikel zu verhindern. Auch eine Kühlung der Absaugeinrichtung 9 ist dabei vorstellbar, da beim Beschichtungsvorgang relativ hohe Temperaturen auftreten können.

1: Vorrichtung
2: Zylinderbohrung
2': zu beschichtende Zylinderbohrung
3: Innenbrenner
4: Aufnahmerahmen
5: Schablone
6: Zylinderkurbelgehäuse
7: Wandbereich
8: Kurbelwellenraum
9: Absaugeinrichtung
10: Durchgangsöffnung
11: Längsachse des Innenbrenners 3

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10230847 B3 [0003]
- DE 69528836 C2 [0004]
- DE 10351168 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung (1) zumindest zur Verringerung eines Beschichtungsauftrages an unerwünschten Stellen beim Lichtbogendrahtspritzen einer Zylinderbohrung (2') mit einem Innenbrenner (3), wobei die Vorrichtung (1) – einen Aufnahmerahmen (4) aufweist, auf welchen ein Zylinderkurbelgehäuse (6) derart aufsetzbar ist, dass ein mit den einzelnen Zylinderbohrungen (2, 2') kommunizierender Kurbelwellenraum (8) in Axialrichtung nach außen abgeschlossen ist, – zumindest eine Schablone (5, 5') aufweist, mittels welcher ein dem Kurbelwellenraum (8) abgewandtes Ende derjenigen Zylinderbohrungen (2) abdeckbar ist, die nicht beschichtet werden, – eine Absaugeinrichtung (9) aufweist, welche zumindest während des Beschichtungsvorganges im Kurbelwellenraum (8) einen Unterdruck erzeugt und dadurch vom Innenbrenner (3) ausgestoßene Overspray-Beschichtungspartikel absaugt bzw. abführt, so dass sich diese nicht an unerwünschten Stellen ablagern können.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugeinrichtung (9) als Seitenkanalverdichter ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass, die Absaugeinrichtung (9) am Aufnahmerahmen (4) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schablone (5) mit dem Innenbrenner (3) verbunden ist, insbesondere mit diesem mitgeführt wird.
Verfahren zur Verringerung eines Beschichtungsauftrages an unerwünschten Stellen beim Lichtbogendrahtspritzen einer Zylinderbohrung (2') mit einem Innenbrenner (3), mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte, – Aufsetzen eines Zylinderkurbelgehäuses (6) auf einen Aufnahmerahmen (4) und zwar derart, dass ein mit den einzelnen Zylinderbohrungen (2, 2') kommunizierender Kurbelwellenraum (8) in Axialrichtung nach außen abgeschlossen ist, – Aufsetzen zumindest einer Schablone (5, 5') auf ein dem Kurbelwellenraum (8) abgewandtes Ende derjenigen Zylinderbohrungen (2), die nicht beschichtet werden sollen, – Erzeugen eines Unterdrucks im Kurbelwellenraum (8) mittels einer Absaugeinrichtung (9), wodurch vom Innenbrenner (3) ausgestoßene Overspray-Beschichtungspartikel absaugt bzw. abführt werden, so dass sich diese nicht an unerwünschten Stellen ablagern können.