DE102009023617A1 - Device for thermal coating of an interior surface of a bore, comprises a rotatable burner, which is introduced in a first opening of the bore, and a suction device, which is arranged in the area of a second opening of the bore - Google Patents

Device for thermal coating of an interior surface of a bore, comprises a rotatable burner, which is introduced in a first opening of the bore, and a suction device, which is arranged in the area of a second opening of the bore Download PDF

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Sascha André Hufnagel
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Abstract

The device for thermal coating of an interior surface of a bore, comprises a rotatable burner (1), which is introduced in a first opening of the bore, and a suction device, which is arranged in the area of a second opening of the bore. A rotor (8) is arranged in the area of a suction flow between the burner and the suction device. The rotor is a repeller and is driven through the suction flow in electric, pneumatic, hydraulic and/or mechanic manner. The rotor is arranged on the burner or on the suction device and is coupled with the burner or with the suction device. The device for thermal coating of an interior surface of a bore, comprises a rotatable burner (1), which is introduced in a first opening of the bore, and a suction device, which is arranged in the area of a second opening of the bore. A rotor (8) is arranged in the area of a suction flow between the burner and the suction device. The rotor is a repeller and is driven through the suction flow in electric, pneumatic, hydraulic and/or mechanic manner. The rotor is arranged on the burner or on the suction device and is coupled with the burner or with the suction device in electric, pneumatic, hydraulic and/or mechanic manner. The rotor has a rotor blade (10). A tilt bias angle of the rotor blade is adjustable in rotating rotor. The active area of the rotor blade is formed in rectangular and/or plain manner. The rotor is braked in electric, pneumatic, hydraulic and/or mechanic manner. A number of revolutions the rotor is pretended. The rotor is made of heat-resistant plastic, metal or ceramics.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Beschichten nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The invention relates to a device for thermal coating according to the features of the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik ist, wie in der US 5,439,714 beschrieben, ein Verfahren zum thermischen Spritzen einer inneren Oberfläche einer Bohrung bekannt. Dabei wird ein Ablenkungselement zum Ablenken des Spritzmaterials, welches eine geneigte Ablenkungsfläche an einem dem Brenner zugewandten Ende aufweist, in die Bohrung eingeführt. Das Ablenkungselement und der Brenner werden während des thermischen Spritzens synchron bewegt, so dass der Abstand zwischen diesen konstant bleibt. Durch das Ablenkungselement wird der Partikelstrahl auf die zu beschichtende innere Oberfläche abgelenkt.From the prior art, as in the US 5,439,714 described a method for thermal spraying an inner surface of a bore known. In this case, a deflection element for deflecting the spray material, which has an inclined deflection surface at an end facing the burner, introduced into the bore. The deflecting element and the burner are moved synchronously during the thermal spraying so that the distance between them remains constant. The deflection element deflects the particle beam onto the inner surface to be coated.

In der JP 2008240020 A werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum thermischen Spritzen beschrieben. Die Vorrichtung umfasst ein Bewegungssteuerungsmittel zum Bewegen und ein Rotationssteuerungsmittel zum Rotieren eines Brenners. Am unteren Ende des Brenners ist seitlich eine Düse angeordnet, um thermische Spritzpartikel oder Luft auf eine Innenseite einer Zylinderbohrung zu sprühen. Am oberen Ende des Brenners über der Düse ist ein Spritzpartikelabschirmelement angeordnet, um Overspray, d. h. ein Auftreffen von thermischen Spritzpartikeln, auf nicht zu beschichtende obere Bereiche der Zylinderbohrung während des thermischen Spritzens zu vermeiden. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung ein Absaugrohr am unteren Ende der Zylinderbohrung zum Absaugen nicht auf der zu beschichtenden Oberfläche haftender Spritzpartikel während des thermischen Spritzens.In the JP 2008240020 A For example, a thermal spraying apparatus and method will be described. The apparatus comprises a movement control means for moving and a rotation control means for rotating a burner. At the lower end of the burner, a nozzle is laterally arranged to spray thermal spray particles or air on an inner side of a cylinder bore. At the upper end of the burner above the nozzle, a Spritzpartikelabschirmelement is arranged to avoid overspray, ie impingement of thermal spray particles on uncoated upper areas of the cylinder bore during thermal spraying. Furthermore, the device comprises a suction tube at the lower end of the cylinder bore for sucking off not adhering to the surface to be coated spray particles during thermal spraying.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum thermischen Beschichten anzugeben.Of the Invention is based on the object, an improved device to specify for thermal coating.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum thermischen Beschichten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The The object is achieved by a device for thermal coating solved with the features of claim 1.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.preferred Embodiments and developments of the invention are in the dependent Claims specified.

Eine Vorrichtung zum thermischen Beschichten einer Innenfläche einer Bohrung umfasst einen Brenner, welcher in eine erste Öffnung der Bohrung einführbar ist, und eine Absaugeinrichtung, welche im Bereich einer zweiten Öffnung der Bohrung angeordnet ist.A Device for thermally coating an inner surface a bore comprises a burner which opens into a first opening the bore is insertable, and a suction device, which arranged in the region of a second opening of the bore is.

Erfindungsgemäß ist im Bereich einer Absaugströmung zwischen dem Brenner und der Absaugeinrichtung zumindest ein Rotor angeordnet.According to the invention in the area of a suction flow between the burner and the suction device arranged at least one rotor.

Mittels dieses Rotors ist eine Verwirbelung der Absaugströmung erzeugbar, so dass eine Ablagerung von Spritzpartikeln, welche nicht auf der zu beschichtenden Innenfläche der Bohrung haften bleiben, auf nicht zu beschichtenden Flächen verhinderbar ist. Eine derartige Ablagerung, auch als Overspray bezeichnet, ist nach dem Stand der Technik nur mit einem hohen Aufwand zu vermeiden bzw. zu entfernen. Beispielsweise sind Trennbleche oder Maskierungen zum Schutz nicht zu beschichtender Bereiche einsetzbar bzw. es erfolgt eine Oversprayentfernung mittels Hochdruckwasserstrahlen. Durch die erfindungsgemäße Lösung sind derartige Maßnahmen nicht mehr erforderlich, da sich Spritzpartikel nicht mehr an nicht zu beschichtenden Bereichen ablagern, sondern mittels der Absaugeinrichtung absaugbar sind. Dadurch sind ein Fertigungsaufwand und Fertigungskosten reduziert, da ein Bereithalten, Anbringen, Abnehmen, Reinigen und Aufbereiten von Trennblechen und Maskierungen und die Oversprayentfernung mittels Hochdruckwasserstrahlen entfallen, die Vorrichtung zum thermischen Beschichten wesentlich vereinfacht ist, eine Prozesskette des thermischen Beschichtens verkürzt ist und weniger Mitarbeiter erforderlich sind.through This rotor is a turbulence of the suction flow producible, so that a deposit of spray particles, which is not adhere to the inner surface of the bore to be coated remain preventable on surfaces not to be coated is. Such a deposit, also referred to as overspray, is To avoid according to the prior art only with great effort or remove. For example, dividers or masks used to protect areas not to be coated or it takes place an overspray removal by means of high pressure water jets. By the solution according to the invention are such Measures no longer necessary, since spray particles no longer deposit on non-coated areas, but can be sucked by means of the suction device. As a result, a manufacturing effort and manufacturing costs, since keeping, attaching, Removal, cleaning and preparation of dividers and masks and the overspray removal by means of high-pressure water jets is dispensed with, considerably simplifies the device for thermal coating is shortened, a process chain of thermal coating is and fewer employees are required.

Der Brenner ist zweckmäßigerweise drehbar, so dass an einem fest stehenden Bauteil mit einer Bohrung, beispielsweise ein Verbrennungsmotor mit einer Zylinderbohrung, die Innenfläche der Bohrung rundum beschichtbar ist. Dazu ist der Brenner in die Bohrung einfahrbar, in dieser absenkbar und wieder ausfahrbar. Durch Drehung des Brenners währenddessen ist die Innenfläche vollständig mit thermisch aufschmelzbaren Spritzpartikeln beschichtbar, wobei im Brenner ein Lichtbogen zum Aufschmelzen zumindest einer verbrauchbaren Elektrode erzeugbar ist und die aufgeschmolzenen Spritzpartikel mittels eines Zerstäubergases auf die zu beschichtende Innenfläche spritzbar sind.Of the Burner is suitably rotatable, so that on a fixed component with a hole, for example an internal combustion engine with a cylinder bore, the inner surface the bore is coatable all around. This is the burner in the Bore retractable, in this lowerable and retractable. By Rotation of the burner during which is the inner surface completely with thermally meltable spray particles coatable, wherein in the arc an arc for melting at least a consumable electrode is generated and the molten spray particles by means of a nebulizer gas on the inner surface to be coated are sprayable.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotor ein Repeller, d. h. er ist drehbar gelagert und, vorzugsweise ausschließlich, durch die Absaugströmung antreibbar. Dadurch ist die Vorrichtung sehr einfach aufgebaut, da keine zusätzlichen Antriebsmittel für den Rotor erforderlich sind.In In a preferred embodiment, the rotor is a repeller, d. H. it is rotatably mounted and, preferably exclusively, drivable by the suction flow. As a result, the device is very easy to set up, because no additional drive means are required for the rotor.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Rotor elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch antreibbar. Auf diese Weise ist eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotors unabhängig von einer Strömungsgeschwindigkeit der Absaugströmung. Durch einen derartigen Antrieb des Rotors ist der Absaugströmung keine Energie zum Antrieb des Rotors zu entziehen, so dass eine uneingeschränkt starke Absaugströmung erhalten bleibt.In In another embodiment, the rotor is electrical, pneumatically, hydraulically and / or mechanically drivable. To this Way, a rotational speed of the rotor is independent from a flow rate of the suction flow. By such a drive of the rotor is the suction flow no energy to deprive the rotor, so that a unrestricted strong suction flow remains.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Rotor am Brenner angeordnet, so dass eine Verwirbelung der Absaugströmung unmittelbar am Brenner erzeugbar ist und nicht haftende Spritzpartikel, also Abfallpartikel, sofort von der Verwirbelung erfassbar sind. Eine Drehrichtung des Rotors kann dabei sowohl einer Drehrichtung des Brenners entsprechen als auch dieser entgegen gerichtet sein.In In an advantageous embodiment, the rotor is at the burner arranged so that a turbulence of the suction flow can be produced directly on the burner and non-adhering spray particles, So waste particles are immediately detectable by the turbulence. One direction of rotation of the rotor can be both a direction of rotation correspond to the burner as well as this be directed against.

Erfolgt ein Antrieb des Rotors nicht über die Absaugströmung, so ist der Rotor vorzugsweise mit dem rotierenden Brenner pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch gekoppelt. Auf diese Weise ist der Rotor durch die Rotation des Brenners antreibbar, beispielsweise über ein Getriebe.He follows a drive of the rotor not via the suction flow, so the rotor is preferably pneumatic with the rotating burner, hydraulically and / or mechanically coupled. That way is the Rotor drivable by the rotation of the burner, for example via a gearbox.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Rotor an der Absaugeinrichtung angeordnet, so dass er bei einer Ausführung als Repeller durch die starke Absaugströmung direkt an der Absaugeinrichtung optimal antreibbar ist und eine Verwirbelung erzeugt, welche sich im Bereich der Absaugströmung bis in die Bohrung erstreckt. Des Weiteren ist der Rotor auch mit der Absaugeinrichtung pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch koppelbar und auf diese Weise antreibbar. Da der Rotor an der Absaugeinrichtung angeordnet ist, sind problemlos und schnell verschiedene Brenner einsetzbar, so dass die Vorrichtung flexibel ist und schnell umrüstbar ist, um Innenflächen von Bohrungen in verschiedenen Werkstücken zu beschichten. Auch in dieser Ausführungsform kann die Drehrichtung des Rotors sowohl der Drehrichtung des Brenners entsprechen als auch dieser entgegen gerichtet sein.In A further advantageous embodiment is the rotor arranged on the suction device, so that it in one embodiment as a repeller by the strong suction flow directly to the suction device is optimally driven and a turbulence generated, which in the area of the suction flow up extends into the bore. Furthermore, the rotor is also with the Suction device pneumatically, hydraulically and / or mechanically coupled and drivable in this way. Since the rotor on the suction device arranged, are easily and quickly different burners can be used, so that the device is flexible and quickly convertible is to inner surfaces of holes in different workpieces to coat. Also in this embodiment, the Direction of rotation of the rotor correspond to both the direction of rotation of the burner as opposed to this.

Der Rotor weist zweckmäßigerweise zumindest ein Rotorblatt auf, bevorzugt umfasst der Rotor eine Mehrzahl von Rotorblättern, welche vorzugsweise gleichmäßig verteilt am Rotor angeordnet sind, um eine Unwucht des Rotors zu vermeiden.Of the Rotor expediently has at least one rotor blade Preferably, the rotor comprises a plurality of rotor blades, which preferably evenly distributed on the rotor are arranged to avoid an imbalance of the rotor.

Das zumindest eine Rotorblatt weist einen Anstellwinkel zwischen 1° und 89° auf. Je nach Anwendungsfall und Stärke der Absaugströmung sind Rotoren mit einem entsprechenden Anstellwinkel einsetzbar, um eine optimale Verwirbelung zu erzielen. Bevorzugt ist ein Anstellwinkel des zumindest einen Rotorblatts bei stehendem und/oder bei sich drehendem Rotor verstellbar, beispielsweise vor Beginn des thermischen Beschichtens oder besonders bevorzugt während des thermischen Beschichtens, so dass jederzeit eine optimale Verwirbelung der Absaugströmung erzielbar ist.The at least one rotor blade has an angle of attack between 1 ° and 89 °. Depending on the application and strength of the Suction flow rotors can be used with a corresponding angle of attack, to achieve optimal turbulence. An angle of attack is preferred the at least one rotor blade when stationary and / or by itself rotatable rotor adjustable, for example, before the start of the thermal Coating or more preferably during the thermal Coating, so that at any time optimal turbulence of the suction flow is achievable.

Eine Wirkfläche des zumindest einen Rotorblatts, bevorzugt der Mehrzahl von Rotorblättern, ist zweckmäßigerweise im Wesentlichen rechteckförmig und/oder eben ausgebildet. Um eine optimale Verwirbelung und einen geringstmöglichen Energieaufwand zum Antrieb des Rotors zu erreichen, ist die Wirkfläche des zumindest einen Rotorblattes bzw. der Mehrzahl von Rotorblättern vorzugsweise sehr glatt poliert. Dies ist insbesondere bei einem als Repeller betriebenen Rotor von großer Bedeutung, um der Absaugströmung möglichst wenig Energie zu entziehen, so dass eine optimal starke Absaugung sichergestellt ist. Ein Rotor mit einem solchen Rotorblatt oder bevorzugt mit einer Mehrzahl solcher Rotorblätter erzeugt sehr effizient eine notwendige Verwirbelung der Absaugströmung und ist kostengünstig und einfach herstellbar, da keine komplizierten aerodynamischen Ausformungen der Rotorblätter herzustellen sind.A Working surface of the at least one rotor blade, preferably the Plurality of rotor blades, is expediently essentially rectangular and / or flat. For optimal turbulence and the lowest possible To achieve energy expenditure for driving the rotor is the effective area the at least one rotor blade or the plurality of rotor blades preferably polished very smooth. This is especially true for one As a repeller operated rotor of great importance to the Suction flow to extract as little energy as possible, so that an optimal strong suction is ensured. A rotor with such a rotor blade or preferably with a plurality of such Rotor blades very efficiently creates a necessary turbulence the suction flow and is inexpensive and easy Can be produced because no complicated aerodynamic formations the rotor blades are to produce.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Rotor elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch bremsbar. Auf diese Weise ist eine optimale Drehzahl des Rotors einstellbar, welche vorzugsweise mindestens 50% einer Drehzahl des Brenners betragen sollte. Dadurch ist eine optimale Verwirbelung der Absaugströmung sichergestellt.In According to an advantageous embodiment, the rotor is electric, pneumatically, hydraulically and / or mechanically brakable. To this Way is an optimal speed of the rotor adjustable, which preferably at least 50% of a speed of the burner amount should. This is an optimal turbulence of the suction flow ensured.

Zweckmäßigerweise ist die Drehzahl des Rotors vorgebbar, beispielsweise durch Auswahl eines geeigneten Rotors, dessen Rotorblätter einen optimalen Anstellwinkel für die jeweilige Absaugströmung aufweisen, durch eine Anpassung des Anstellwinkels vor oder während des thermischen Spritzens, durch den Antrieb des Rotors und/oder durch das Bremsen des Rotors. Auf diese Weise ist jederzeit eine optimale Verwirbelung der Absaugströmung erzeugbar. Die Drehzahl des Rotors kann während des gesamten thermischen Beschichtens konstant sein. Bei der Beschichtung einer Zylinderbohrung eines Verbrennungsmotors steigt sie jedoch vorteilhafterweise mit zunehmender Eindringtiefe des Brenners in die Bohrung an, da sich der Brenner mit zunehmender Eindringtiefe einem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors nähert, welches größer ist als die Bohrung, so dass zum Aufrechterhalten der Verwirbelung eine höhere Drehzahl des Rotors erforderlich ist. Des Weiteren ist in diesem Bereich eine optimale Verwirbelung sicherzustellen, da insbesondere im Kurbelgehäuse Partikelablagerungen unbedingt zu vermeiden sind.Conveniently, the speed of the rotor can be specified, for example by selection a suitable rotor, the rotor blades optimal Angle of attack for the respective suction flow by adjusting the angle of attack before or during the thermal spraying, by the drive of the rotor and / or by braking the rotor. This way is always one optimal turbulence of the suction flow generated. The Speed of the rotor can be throughout the thermal Coating to be constant. When coating a cylinder bore However, it increases advantageously with an internal combustion engine Increasing penetration depth of the burner in the hole, since the burner with increasing penetration of a crankcase the internal combustion engine approaches, which is larger is considered the bore, allowing to maintain the vortex a higher speed of the rotor is required. Furthermore is to ensure optimal turbulence in this area, Particle deposits are particularly important in the crankcase are avoided.

Zweckmäßigerweise ist der Rotor aus einem hitzebeständigen Material, insbesondere aus einem hitzebeständigen Kunststoff, beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK), aus Metall, beispielsweise Stahl oder Aluminium, oder aus Keramik. Dadurch ist ein Verschleiß des Rotors gering, so dass er lange einsetzbar ist und ein Wartungsaufwand zum Austausch des Rotors gering ist. Ein derartiger Rotor, insbesondere aus Stahl, Aluminium oder Polyetheretherketon (PEEK) ist zudem einfach und kostengünstig herstellbar. Der Rotor ist beispielsweise mittels eines Gießverfahrens oder eines zerspanenden Verfahrens herstellbar.Conveniently, the rotor is made of a heat-resistant material, in particular made of a heat-resistant plastic, for example polyetheretherketone (PEEK), of metal, for example steel or aluminum, or of Ceramics. As a result, wear of the rotor is low, so that it can be used for a long time and requires maintenance for replacement of the rotor is low. Such a rotor, in particular made of steel, Aluminum or polyetheretherketone (PEEK) is also simple and inexpensive to produce. The rotor is for example by means of a casting process or a machining process produced.

Die Vorrichtung ist vorzugsweise zum Beschichten einer Innenfläche einer Zylinderbohrung eines Verbrennungsmotors verwendbar, so dass sehr effizient, d. h. zu geringen Kosten und in einer kurzen Fertigungszeit, Verbrennungsmotoren mit thermisch beschichteten Zylinderlaufbahnen herstellbar sind, welche aufgrund einer daraus resultierenden Reibungsreduktion verbrauchsoptimiert sind und einen geringeren CO2-Ausstoß aufweisen.The device is preferably used for coating an inner surface of a cylinder bore of an internal combustion engine, so that combustion engines with thermally coated cylinder liners can be produced very efficiently, ie at low cost and in a short production time, which are optimized in terms of consumption due to a resulting friction reduction and a lower CO 2 -Emission exhibit.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.embodiments The invention will be explained in more detail with reference to drawings.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine perspektivische Darstellung eines Brenners mit einem Rotor, 1 a perspective view of a burner with a rotor,

2 ein Brenner mit einem Rotor in einer oberen Position in einer Bohrung, 2 a burner with a rotor in an upper position in a bore,

3 ein Brenner mit einem Rotor in einer unteren Position in einer Bohrung, 3 a burner with a rotor in a lower position in a bore,

4 ein Rotor an einer Absaugeinrichtung und ein Brenner in einer oberen Position in einer Bohrung, und 4 a rotor on a suction device and a burner in an upper position in a bore, and

5 ein Rotor an einer Absaugeinrichtung und ein Brenner in einer unteren Position in einer Bohrung. 5 a rotor on a suction device and a burner in a lower position in a bore.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Brenners 1 einer Vorrichtung 2 zum thermischen Beschichten einer Innenfläche 3 einer Bohrung 4. Der Brenner 1 ist dabei vorzugsweise drehbar und ist in eine erste Öffnung 5 der Bohrung 4 einführbar, in dieser absenkbar und wieder herausziehbar. Aus einer Düse 6 des Brenners 1 sind Spritzpartikel auf die Innenfläche 3 der Bohrung 4 aufspritzbar, wobei durch diese Bewegungen des Brenners 1 die gesamte Innenfläche 3 der Bohrung 4 beschichtbar ist. 1 shows a perspective view of a burner 1 a device 2 for thermal coating of an inner surface 3 a hole 4 , The burner 1 is preferably rotatable and is in a first opening 5 the bore 4 insertable, lowerable and retractable. From a nozzle 6 of the burner 1 are spraying particles on the inner surface 3 the bore 4 aufspritzbar, whereby by these movements of the burner 1 the entire inner surface 3 the bore 4 coatable.

Die Spritzpartikel sind im Brenner 1 beispielsweise durch Abschmelzen zumindest einer verbrauchbaren Elektrode mittels eines Lichtbogens erzeugbar, wobei die verbrauchbare Elektrode als Draht nachführbar ist. Dieses Verfahren ist das so genannte Lichtbogendrahtspritzen. Die aufgeschmolzenen Spritzpartikel sind mittels eines Zerstäubergases aus der Düse 6 des Brenners 1 in einem Partikelstrahl 7 auf die Innenfläche 3 der Bohrung 4 aufspritzbar.The spray particles are in the burner 1 for example, by melting at least one consumable electrode by means of an arc generated, wherein the consumable electrode is traceable as a wire. This process is called arc wire spraying. The melted spray particles are by means of a Zerstäubergases from the nozzle 6 of the burner 1 in a particle beam 7 on the inner surface 3 the bore 4 aufspritzbar.

In der hier dargestellten Ausführungsform ist am unteren Ende des Brenners 1 ein Rotor 8 angeordnet und drehbar gelagert. In einer weiteren, in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsform, ist der Rotor 8 an einer Absaugeinrichtung 9 der Vorrichtung 2 angeordnet bzw. in diese integriert. Der Rotor 8 umfasst eine Mehrzahl von Rotorblättern 10, wobei eine Wirkfläche der Rotorblätter 10 im Wesentlichen rechteckförmig und eben ausgebildet ist. Da keine aerodynamisch aufwändig ausgeformten Rotorblätter 10 zu erzeugen sind, ist der Rotor 8 einfach und kostengünstig produzierbar. Die Rotorblätter 10 sind in einem Anstellwinkel zwischen 1° und 89° angeordnet.In the embodiment shown here is at the lower end of the burner 1 a rotor 8th arranged and rotatably mounted. In another, in the 4 and 5 illustrated embodiment, the rotor 8th at a suction device 9 the device 2 arranged or integrated into this. The rotor 8th includes a plurality of rotor blades 10 , wherein an effective surface of the rotor blades 10 is substantially rectangular and flat. As no aerodynamically elaborate rotor blades 10 to produce is the rotor 8th easy and inexpensive to produce. The rotor blades 10 are arranged at an angle between 1 ° and 89 °.

Der Rotor 8 ist aus einem hitzebeständigen Material, insbesondere aus einem hitzebeständigen Kunststoff, beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK), aus Metall, beispielsweise Stahl oder Aluminium, oder aus Keramik. Dadurch ist ein Verschleiß des Rotors 8 gering, so dass er lange einsetzbar ist und ein Wartungsaufwand zum Austausch des Rotors 8 gering ist. Ein derartiger Rotor 8, insbesondere aus Stahl, Aluminium oder Polyetheretherketon (PEEK) ist zudem einfach und kostengünstig herstellbar, beispielsweise mittels eines Gießverfahrens oder eines zerspanenden Verfahrens. Dieser Rotor 8 ist mit einem geringen Aufwand beispielsweise an einem bereits existierenden Brenner 1 oder an einer Absaugeinrichtung 9 mit geringen Modifikationen anordbar, so dass die Vorrichtung 2 mit einem geringen Kosten-, Fertigungs- und Zeitaufwand herstellbar ist.The rotor 8th is made of a heat-resistant material, in particular of a heat-resistant plastic, for example polyetheretherketone (PEEK), of metal, for example steel or aluminum, or of ceramic. This is a wear of the rotor 8th low, so it can be used for a long time and a maintenance effort to replace the rotor 8th is low. Such a rotor 8th , In particular of steel, aluminum or polyetheretherketone (PEEK) is also easy and inexpensive to produce, for example by means of a casting process or a machining process. This rotor 8th is with a little effort, for example, to an existing burner 1 or at a suction device 9 with small modifications can be arranged, so that the device 2 can be produced with a low cost, manufacturing and time.

Die 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform der Vorrichtung 2, mit der Absaugeinrichtung 9 an einer zweiten Öffnung 11 der Bohrung 4 und mit dem Brenner 1 mit Rotor 8, welcher durch die erste Öffnung 5 in die Bohrung 4 eingeführt ist und sich in 2 in einer oberen Position und in 3 in einer unteren Position in der Bohrung 4 befindet.The 2 and 3 show an embodiment of the device 2 , with the suction device 9 at a second opening 11 the bore 4 and with the burner 1 with rotor 8th passing through the first opening 5 into the hole 4 is introduced and turned in 2 in an upper position and in 3 in a lower position in the hole 4 located.

Die Bohrung 4 im hier dargestellten Beispiel ist eine Zylinderbohrung eines Verbrennungsmotors, welche zu beschichten ist, um eine thermisch beschichtete Zylinderlaufbahn zu erzeugen, wodurch der Verbrennungsmotor aufgrund einer daraus resultierenden Reibungsreduktion verbrauchsoptimiert ist und einen geringeren CO2-Ausstoß aufweist.The hole 4 In the example shown here is a cylinder bore of an internal combustion engine, which is to be coated to produce a thermally coated cylinder bore, whereby the internal combustion engine is optimized in terms of consumption due to a resulting friction reduction and has a lower CO 2 emission.

Der Brenner 1 ist in der Bohrung 4 nach oben und unten bewegbar und drehbar, so dass die gesamte Innenfläche 3 der Bohrung 4 beschichtbar ist. Spritzpartikel, welche nicht an der zu beschichtenden Innenfläche 3 haften, beispielsweise von dieser abprallen, sind Abfallpartikel 12 und mittels der Absaugeinrichtung 9 aus der Bohrung 4 abzusaugen, da sie sich sonst auf nicht zu beschichtenden Flächen 13 anlagern und auf diesen ein nur aufwändig zu entfernendes so genanntes Overspray bilden.The burner 1 is in the hole 4 movable up and down and rotatable so that the entire inner surface 3 the bore 4 coatable. Spray particles, which are not on the inner surface to be coated 3 stick, for example, bounce off this are waste particles 12 and by means of the suction device 9 out of the hole 4 otherwise they suck on surfaces that are not to be coated 13 attach and form on this only consuming to be removed so-called overspray.

Um während des Absaugens bei einem Durchgang der Abfallpartikel 12 durch die Bohrung 4 und bei einem Verbrennungsmotor insbesondere bei einem Durchgang durch ein Kurbelgehäuse ein Anhaften an den nicht zu beschichtenden Flächen 13 zu verhindern, ist mittels des Rotors 8 ein Wirbel in einer durch die Absaugeinrichtung 9 erzeugten Absaugströmung 14 erzeugbar, so dass diese Abfallpartikel 12 mit der Absaugströmung 14 verwirbelbar und auf diese Weise in dieser haltbar sind. Dadurch ist eine optimale Absaugung dieser Abfallpartikel 12 sichergestellt. Eine Drehrichtung des Rotors 8 kann dabei sowohl einer Drehrichtung des Brenners 1 entsprechen als auch dieser entgegen gerichtet sein.To during the suction during a passage of the waste particles 12 through the hole 4 and in an internal combustion engine, in particular when passing through a crankcase, adhering to the surfaces not to be coated 13 To prevent is by means of the rotor 8th a vortex in one through the suction device 9 generated suction flow 14 producible so that these waste particles 12 with the suction flow 14 be swirled and thus preserved in this. This is an optimal extraction of this waste particles 12 ensured. One direction of rotation of the rotor 8th can be both a direction of rotation of the burner 1 correspond as well as be directed against this.

Der Rotor 8 ist, sowohl bei einer Anordnung am Brenner 1 als auch an der Absaugeinrichtung 9, bevorzugt ein Repeller, d. h. er ist ausschließlich durch die Absaugströmung 14 antreibbar. Auf diese Weise ist die Vorrichtung 2 sehr einfach aufgebaut, da keine zusätzlichen Antriebsmittel für den Rotor 8 erforderlich sind. Um eine optimale Verwirbelung und einen geringstmöglichen Energieaufwand zum Antrieb des Rotors 8 zu erreichen, sind die Wirkflächen der Rotorblätter 10 vorzugsweise sehr glatt poliert. Dies ist insbesondere bei einem als Repeller betriebenen Rotor 8 von großer Bedeutung, um der Absaugströmung 14 möglichst wenig Energie zu entziehen, so dass eine optimal starke Absaugung sichergestellt ist.The rotor 8th is, both with an arrangement at the burner 1 as well as on the suction device 9 , preferably a repeller, ie it is exclusively by the suction flow 14 drivable. This is the device 2 very simple, because no additional drive means for the rotor 8th required are. For optimum turbulence and the lowest possible energy expenditure for driving the rotor 8th to reach, are the effective surfaces of the rotor blades 10 preferably polished very smooth. This is especially true for a rotor operated as a repeller 8th of great importance to the suction flow 14 to extract as little energy as possible, so that an optimally strong suction is ensured.

Der Anstellwinkel der Rotorblätter 10 ist, beispielsweise zu einer Anpassung an unterschiedlich starke Absaugströmungen 14, bevorzugt bei stehendem und/oder bei sich drehendem Rotor 8 verstellbar, beispielsweise vor Beginn des thermischen Beschichtens oder besonders bevorzugt während des thermischen Beschichtens, so dass jederzeit eine optimale Verwirbelung der Absaugströmung 14 erzielbar ist. Alternativ ist beispielsweise der Rotor 8 auswechselbar, so dass je nach Anwendungsfall ein Rotor 8 mit Rotorblättern 10 einsetzbar ist, welche einen jeweils optimalen Anstellwinkel aufweisen, um eine erforderliche Verwirbelung zu erzeugen.The angle of attack of the rotor blades 10 is, for example, to adapt to different levels of suction 14 , preferably with stationary and / or rotating rotor 8th adjustable, for example, before the start of the thermal coating or particularly preferably during the thermal coating, so that at any time an optimal turbulence of the suction flow 14 is achievable. Alternatively, for example, the rotor 8th replaceable, so that depending on the application, a rotor 8th with rotor blades 10 can be used, which each have an optimal angle of attack to produce a required turbulence.

Alternativ zur Repellerausführungsform ist der Rotor 8 beispielsweise auch elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch antreibbar. Auf diese Weise ist eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 8 unabhängig von einer Strömungsgeschwindigkeit der Absaugströmung 14. Durch einen derartigen Antrieb des Rotors 8 ist der Absaugströmung 14 keine Energie zum Antrieb des Rotors 8 zu entziehen, so dass eine uneingeschränkt starke Absaugströmung 14 erhalten bleibt. Für einen solchen Antrieb ist der Rotor 8 beispielsweise mit dem rotierenden Brenner 1 pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch gekoppelt. Auf diese Weise ist der Rotor 8 durch eine Rotation des Brenners 1 antreibbar, beispielsweise über ein Getriebe.Alternative to the repeller embodiment is the rotor 8th for example, also electrically, pneumatically, hydraulically and / or mechanically drivable. In this way, a rotational speed of the rotor 8th independent of a flow rate of the suction flow 14 , By such a drive of the rotor 8th is the suction flow 14 no energy to drive the rotor 8th to withdraw, leaving an unrestricted strong suction flow 14 preserved. For such a drive is the rotor 8th for example with the rotating burner 1 pneumatically, hydraulically and / or mechanically coupled. This is the rotor 8th by a rotation of the burner 1 drivable, for example via a transmission.

Die 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 2, bei welcher der beschriebene Rotor 8 nicht am Brenner 1, sondern an der Absaugeinrichtung 9 angeordnet ist bzw. in diese integriert ist, wobei sich der Brenner 1 in 4 in einer oberen Position und in 5 in einer unteren Position in der Bohrung 4 befindet. Ist der Rotor 8 als Repeller ausgeführt, ist er durch die starke Absaugströmung 14 direkt an der Absaugeinrichtung 9 optimal antreibbar und erzeugt eine Verwirbelung, welche sich im Bereich der Absaugströmung 14 von der Absaugeinrichtung 9 bis in die Bohrung 4 erstreckt.The 4 and 5 show a further embodiment of the device 2 in which the described rotor 8th not at the burner 1 but at the suction device 9 is arranged and is integrated in this, wherein the burner 1 in 4 in an upper position and in 5 in a lower position in the hole 4 located. Is the rotor 8th executed as a repeller, it is due to the strong suction flow 14 directly at the suction device 9 optimally driven and generates a turbulence, which in the area of the suction flow 14 from the suction device 9 into the hole 4 extends.

Des Weiteren ist der Rotor 8 auch mit der Absaugeinrichtung 9 pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch koppelbar und auf diese Weise antreibbar. Da der Rotor 8 an der Absaugeinrichtung 9 angeordnet ist, sind problemlos und schnell verschiedene Brenner 1 einsetzbar, so dass die Vorrichtung 2 flexibel und schnell umrüstbar ist, um Innenflächen 3 von Bohrungen 4 in verschiedenen Werkstücken zu beschichten. Auch in dieser Ausführungsform kann die Drehrichtung des Rotors 8 sowohl der Drehrichtung des Brenners 1 entsprechen als auch dieser entgegen gerichtet sein.Furthermore, the rotor 8th also with the suction device 9 pneumatically, hydraulically and / or mechanically coupled and drivable in this way. Because the rotor 8th at the suction device 9 arranged, are easily and quickly different burners 1 can be used, so that the device 2 flexible and quickly convertible to inner surfaces 3 of holes 4 to coat in different workpieces. Also in this embodiment, the direction of rotation of the rotor 8th both the direction of rotation of the burner 1 correspond as well as be directed against this.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Rotor 8, welcher am Brenner 1 oder an der Absaugeinrichtung 9 angeordnet ist, elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch bremsbar. Auf diese Weise ist eine optimale Drehzahl des Rotors 8 einstellbar, welche vorzugsweise mindestens 50% einer Drehzahl des Brenners 1 betragen sollte. Dadurch ist eine optimale Verwirbelung der Absaugströmung 14 sichergestellt.In an advantageous embodiment, the rotor 8th , which at the burner 1 or at the suction device 9 is arranged, electrically, pneumatically, hydraulically and / or mechanically braked. In this way is an optimal speed of the rotor 8th adjustable, which preferably at least 50% of a speed of the burner 1 should be. This is an optimal turbulence of the suction flow 14 ensured.

Die Drehzahl des Rotors 8 ist vorteilhafterweise vorgebbar, beispielsweise durch Auswahl eines geeigneten Rotors 8, dessen Rotorblätter 10 einen optimalen Anstellwinkel für die jeweilige Absaugströmung 14 aufweisen, durch eine Anpassung des Anstellwinkels der Rotorblätter 10 vor oder während des thermischen Spritzens, durch den Antrieb des Rotors 8 und/oder durch das Bremsen des Rotors 8. Auf diese Weise ist jederzeit eine optimale Verwirbelung der Absaugströmung 14 erzeugbar.The speed of the rotor 8th is advantageously predetermined, for example by selecting a suitable rotor 8th , its rotor blades 10 an optimal angle of attack for the respective suction flow 14 have, by adjusting the angle of attack of the rotor blades 10 before or during the thermal spraying, by the drive of the rotor 8th and / or by braking the rotor 8th , In this way, at any time an optimal turbulence of the suction flow 14 produced.

Die Drehzahl des Rotors 8 kann während des gesamten thermischen Beschichtens konstant sein. Insbesondere bei der Beschichtung einer Zylinderbohrung eines Verbrennungsmotors und bei einem am Brenner 1 angeordneten Rotor 8 ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Drehzahl derart vorgebbar ist, dass sie mit zunehmender Eindringtiefe des Brenners 1 in die Bohrung 4 ansteigt, da sich der Brenner 1 mit zunehmender Eindringtiefe dem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors nähert, welches größer ist als die Bohrung 4, so dass zum Aufrechterhalten der Verwirbelung eine höhere Drehzahl des Rotors 8 erforderlich ist. Des Weiteren ist in diesem Bereich eine optimale Verwirbelung sicherzustellen, da insbesondere im Kurbelgehäuse Partikelablagerungen unbedingt zu vermeiden sind.The speed of the rotor 8th can be constant throughout the thermal coating. In particular, in the coating of a cylinder bore of an internal combustion engine and at the burner 1 arranged rotor 8th However, it is advantageous if the speed is specifiable such that they with increasing penetration depth of the burner 1 into the hole 4 rises, as the burner 1 with increasing penetration depth approaches the crankcase of the engine, which is larger than the bore 4 , so that to maintain the turbulence a higher speed of the rotor 8th is required. Furthermore, in this area to ensure optimum turbulence, as esp Especially in the crankcase particle deposits are to be avoided.

Durch die Vorrichtung 2 sind beispielsweise Trennbleche oder Maskierungen zum Schutz nicht zu beschichtender Flächen 13 und eine Oversprayentfernung mittels Hochdruckwasserstrahlen nicht mehr erforderlich, da sich Abfallpartikel 12 nicht mehr an nicht zu beschichtenden Flächen 13 ablagern, sondern mittels der Absaugeinrichtung 9 absaugbar sind. Dadurch sind ein Fertigungsaufwand und Fertigungskosten reduziert, da ein Bereithalten, Anbringen, Abnehmen, Reinigen und Aufbereiten von Trennblechen und Maskierungen und die Oversprayentfernung mittels Hochdruckwasserstrahlen entfallen, die Vorrichtung 2 zum thermischen Beschichten wesentlich vereinfacht ist, eine Prozesskette des thermischen Beschichtens verkürzt ist und weniger Mitarbeiter erforderlich sind.Through the device 2 are, for example, partitions or masks to protect surfaces not to be coated 13 and overspray removal by high-pressure water jets is no longer necessary because of waste particles 12 no longer on surfaces that are not to be coated 13 deposit, but by means of the suction device 9 are sucked. As a result, a production cost and manufacturing costs are reduced, as a holding, attaching, removing, cleaning and processing of dividers and masks and the overspray removal by means of high-pressure water jets omitted, the device 2 is significantly simplified for thermal coating, a process chain of thermal coating is shortened and fewer employees are required.

11
Brennerburner
22
Vorrichtungcontraption
33
Innenflächepalm
44
Bohrungdrilling
55
erste Öffnungfirst opening
66
Düsejet
77
Partikelstrahlparticle beam
88th
Rotorrotor
99
Absaugeinrichtungsuction
1010
Rotorblattrotor blade
1111
zweite Öffnungsecond opening
1212
Abfallpartikelwaste particles
1313
nicht zu beschichtende FlächeNot to be coated surface
1414
Absaugströmungaspiration

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 5439714 [0002] US 5439714 [0002]
  • - JP 2008240020 A [0003] - JP 2008240020 A [0003]

Claims (15)

Vorrichtung (2) zum thermischen Beschichten einer Innenfläche (3) einer Bohrung (4), umfassend einen Brenner (1), welcher in eine erste Öffnung (5) der Bohrung (4) einführbar ist und eine Absaugeinrichtung (9), welche im Bereich einer zweiten Öffnung (11) der Bohrung (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer Absaugströmung (14) zwischen dem Brenner (1) und der Absaugeinrichtung (9) zumindest ein Rotor (8) angeordnet ist.Contraption ( 2 ) for thermally coating an inner surface ( 3 ) of a bore ( 4 ) comprising a burner ( 1 ), which in a first opening ( 5 ) of the bore ( 4 ) is insertable and a suction device ( 9 ), which in the region of a second opening ( 11 ) of the bore ( 4 ), characterized in that in the region of a suction flow ( 14 ) between the burner ( 1 ) and the suction device ( 9 ) at least one rotor ( 8th ) is arranged. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (1) drehbar ist.Contraption ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the burner ( 1 ) is rotatable. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) ein Repeller ist und durch die Absaugströmung (14) antreibbar ist.Contraption ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor ( 8th ) is a repeller and by the suction flow ( 14 ) is drivable. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch antreibbar ist.Contraption ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor ( 8th ) is electrically, pneumatically, hydraulically and / or mechanically driven. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) am Brenner (1) angeordnet ist.Contraption ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotor ( 8th ) on the burner ( 1 ) is arranged. Vorrichtung (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) mit dem Brenner (1) pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch gekoppelt ist.Contraption ( 2 ) according to claim 5, characterized in that the rotor ( 8th ) with the burner ( 1 ) is pneumatically, hydraulically and / or mechanically coupled. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) an der Absaugeinrichtung (9) angeordnet ist.Contraption ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotor ( 8th ) at the suction device ( 9 ) is arranged. Vorrichtung (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) mit der Absaugeinrichtung (9) pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch gekoppelt ist.Contraption ( 2 ) according to claim 7, characterized in that the rotor ( 8th ) with the suction device ( 9 ) is pneumatically, hydraulically and / or mechanically coupled. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) zumindest ein Rotorblatt (10) aufweist.Contraption ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 8th ) at least one rotor blade ( 10 ) having. Vorrichtung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anstellwinkel des zumindest einen Rotorblatts (10) bei stehendem und/oder bei sich drehendem Rotor (8) verstellbar ist.Contraption ( 2 ) according to claim 9, characterized in that an angle of incidence of the at least one rotor blade ( 10 ) with the rotor standing and / or rotating ( 8th ) is adjustable. Vorrichtung (2) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wirkfläche des zumindest einen Rotorblatts (10) im Wesentlichen rechteckförmig und/oder eben ausgebildet ist.Contraption ( 2 ) according to claim 9 or 10, characterized in that an active surface of the at least one rotor blade ( 10 ) is substantially rectangular and / or flat. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch bremsbar ist.Contraption ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 8th ) is electrically, pneumatically, hydraulically and / or mechanically braked. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahl des Rotors (8) vorgebbar ist.Contraption ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a rotational speed of the rotor ( 8th ) can be specified. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) aus einem hitzebeständigen Material ist, insbesondere aus einem hitzebeständigen Kunststoff, Metall oder Keramik.Contraption ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 8th ) is made of a heat-resistant material, in particular of a heat-resistant plastic, metal or ceramic. Verwendung der Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Beschichten einer Innenfläche einer Zylinderbohrung eines Verbrennungsmotors.Use of the device ( 2 ) according to one of claims 1 to 14 for coating an inner surface of a cylinder bore of an internal combustion engine.
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