DE19732815A1 - Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner - Google Patents
HochgeschwindigkeitsflammspritzbrennerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner zum Verspritzen von
draht-, stab- und/oder pulverförmigen Spritzzusatzwerkstoffen
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Bekannt sind Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner zum
Verspritzen von draht-, stab- und/oder pulverförmigen
Spritzzusatzwerkstoffen aus der DE 44 43 811.7. Diese
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner können wahlweise mit
gasförmigen und flüssigen Brennstoffen betrieben werden, die
in einer Brennkammer mit einer nachgeschalteten
Expansionsdüse einen Hypersonicflammstrahl erzeugen. Über
Düsen werden Spritzzusatzwerkstoffe in diesen
Hypersonicflammstrahl eingebracht. Diese
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner arbeiten
ausgezeichnet, sofern nur gasförmige Brennstoffe eingesetzt
werden. Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist es aber,
daß es beim Betrieb des
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner mit Sauerstoff und
flüssigen Brennstoffen zu unvollständigen Verbrennungen des
flüssigen Brennstoffs kommt und dieses wiederum zu
Ölkohleablagerungen in der Brennkammer und teilweise an der
Brennkammerwandung führt. Diese Ölkohleablagerungen lösen
sich während des Betriebs des
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenners von Zeit zu Zeit und
werden mit dem schmelzplastischen Spritzzusatzwerkstoff im
Hypersonicflammstrahl durch die Expansionsdüse auf die zu
beschichtende Oberfläche geschleudert und dort eingelagert.
Aufgabe der Erfindung ist es,
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner zu schaffen, mit
denen auch flüssiger Brennstoff vollständig verbrannt wird,
so daß es zu keinen Ölkohleablagerungen in der Brennkammer
und teilweise an der Brennkammerwandung kommt, die während
des Betriebs des Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenners mit
dem schmelzplastischen Spritzzusatzwerkstoff im
Hypersonicflammstrahl durch die Expansionsdüse auf die zu
beschichtende Oberfläche geschleudert und dort eingelagert
werden.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner mit den Merkinalen des
Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen dargestellt.
Gemäß der Erfindung ist ein
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner zum Verspritzen von
draht-, stab- und/oder pulverförmigen Spritzzusatzwerkstoffen
mit einem Geräteanschlußflansch zum Einleiten von
Betriebsmedien aus gasförmigen und flüssigen Brennstoffen,
einem Mischblockträger, einem Injektormischblock, einer
Brennkammer mit anschließender Expansionsdüse, einem
Kühlkreislaufsystem, und einer Vorrichtung zur Zufuhr der
Spritzzusatzwerkstoffe ausgestattet. Die gasförmigen
Betriebsmedien sind Sauerstoff in einer bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung. Erfindungsgemäß ist mindestens
eine Mischkammer zwischen dem Injektormischblock und der
Brennkammer und mindestens eine Nachmischbohrung zwischen
Misch- und Brennkammer vorgesehen. Beiin o.g. Stand der
Technik hat sich gezeigt, daß auf Grund der extrem hohen
Strömungsgeschwindigkeiten einzelner Sauerstoffströme beim
Durchströmen der mit flüssigen Betriebsmedien, wie z. B.
Kerosin, gefüllten Injektorspalten und beim Einmünden in
nachgeordnete Nachmischbohrungen oder in die Brennkammer es
zu einer unzureichenden Vermischung und Feinzerstäubung des
flüssigen Brennstoffs mit dein Sauerstoff kommt. Folglich
durchströmen die hochbeschleunigten Sauerstoffströme die
Brennkammer strahlartig und treten als nahezu reine
Sauerstoffströme aus der der Brennkammer nachgeschalteten
Expansionsdüse aus, so daß das Mischungsverhältnis in der
Brennkammer durch Sauerstoffmangel geprägt ist, wodurch
unvollständige Verbrennung und Ölkohleablagerungen
entstehen, obwohl die Zufuhr der flüssigen und der
gasförmigen Betriebsmedien so ausgelegt ist, daß es
eigentlich zu einer stöchiometrischen und damit
vollständigen Verbrennung in der Brennkammer kommen müßte.
Dieses Phänomen läßt sich dadurch erklären, daß die
einzelnen Sauerstoffströme beim Durchströmen der bei dem
genannten Stand der Technik sich in axialer Richtung ca.
0.5 mm erstreckenden Injektorspalte, der nachgeordneten
Mischdüsenbohrungen und der Brennkammer auf Grund ihrer
extrem hohen Strömungsgeschwindigkeit sich wie Festkörper
verhalten und sich nur ungenügend mit Kerosin mischen und
somit für die Verbrennung teilweise ungenutzt durch die
Expansionsdüse abströmen. Im Gegensatz zu diesem Stand der
Technik und dessen nachteiligen Wirkungen schlägt die
Erfindung anstelle der Injektorspalte mindestens eine
Mischkammer vor, mit der für herkömmliche
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner eine optimale
Mischung und Zerstäubung flüssiger und gasförmiger
Betriebsmedien erfolgt, so daß sauber, vollständig und
rückstandsfrei in der Brennkammer des
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner verbrannt wird. Durch
die vollständige, rückstandsfreie Verbrennung in der
Brennkammer gemäß der Erfindung entstehen keine
Ölkohleablagerungen, die mit dem schmelzplastischen
Spritzzusatzwerkstoff im Hypersonicflammstrahl durch die
Expansionsdüse auf die zu beschichtende Oberfläche
geschleudert und dort eingelagert werden könnten, so daß
eine beschichtete Oberfläche hervorragender Qualität
entsteht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner mit einer
rotationssymmetrischen Mischkammer ausgebildet, die koaxial
zur Brennkammer angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
unterteilt ein Einsatz die Mischkammer des
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenners in eine
stromaufwärts und in eine stromabwärts gelegene Kammer und
mehrere axial-radial gerichtete Mischdüsen verbinden die
Kammern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
sind radial verteilte Mischkammern über jeweils mindestens
zwei Nachmischbohrungen mit der Brennkammer des
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenners verbunden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
sind radial verteilte Mischkammern als Sacklochbohrungen,
bzw. Ringnuten ausgebildet und über jeweils eine
Nachmischbohrung mit der Brennkammer des
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenners verbunden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
sind die Brennkammer mit anschließender Expansionsdüse, das
Kühlkreislaufsystem, und die Vorrichtung zur Zufuhr der
Spritzzusatzwerkstoffe mit Steck- und Schraubverbindungen
leicht montierbar.
Die Offenbarung der DE 44 43 811 wird vollinhaltlich in die
vorliegende Beschreibung übernommen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines
Ausführungsbeispiels dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner gemäß der
Erfindung, und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch Mischblockträger und
Mischkammer des
Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenners gemäß der
Erfindung.
Fig. 1 ein Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner 50 weist
eine Außenschraubhülse 1, eine Steckhülse 6 und ein
Gerätegehäuse 16 auf. Im Gerätegehäuse 16 sind ein
Zündgasanschlußstutzen 28, ein Oxidationsgasanschlußstutzen
26 ein Brennstoffanschlußstutzen 27 und Kühlwasseranschlüsse
33, 34 an einem Geräteanschlußflansch 25 vorgesehen.
Geräteanschlußflansch 25 ist mit Gerätegehäuse 16
verschraubt.
Im Gerätegehäuse 16 ist ein Mischblock 17 für die Mischung
der Betriebsmedien, nämlich von flüssigen Brennstoffen mit
mindestens einem Oxidationsgas, vorzugsweise Sauerstoff,
enthalten. Eine Überwurfmutter 18 liegt axial an einem
radial außen gelegenen Anschlag des Mischblocks 17 an und
hält den Mischblock 17 gegen einen Mischblockträger 20, der
koaxial im Geräteanschlußflansch 25 und im Gerätegehäuse 16
angeordnet ist. Zwischen Geräteanschlußflansch 25 und
Gerätegehäuse 16 ist eine Verteilerplatte 22 für die
Betriebskomponenten vorgesehen.
Von Zündgasanschlußstutzen 28 führt koaxial durch den
Mischblockträger 20 ein Verschleißschutzinsert 35 mit einer
Zentralbohrung für das Zündgas. In einem Injektorinischblock
62 ist eine Verlängerung 51 des Verschleißschutzinserts 35
enthalten. Auf Verlängerung 51 ist ein Einsatz 52
aufgesteckt, der stromabwärts des Mischblocks 17 koaxial zu
Mischblock 17 angeordnet ist und eine Mischkammer 53 in eine
stromaufwärts und eine stromabwärts gelegene Kammer 56, 57
unterteilt. Mit Sauerstoffkanälen 58, 59 fluchtende achsial
radial gerichtete Mischdüsen 54, 55 verbinden die Kammern
56, 57. Einsatz 52 kann mittels einem Zylinderstift 67
relativ zu Injektormischblock 62 justiert werden.
Zwischen Mischblock 17 und Injektorinischblock 62 ist ein
Ringkanal 60 für flüssige Brennstoffe, insbesondere Kerosin,
angeordnet, der in die Kammer 56 mündet. Einsatz 52 ist so
ausgebildet, daß die sich im wesentlichen in radialer
Richtung zwischen Injektormischblock 62 und entlang Einsatz
52 erstreckende Kammer 56 in axialer Richtung eine
Erstreckung von 2 mm bis 7 mm aufweist. Einsatz 52 und
Verlängerung 51 des Verschleißschutzinserts 35 bilden eine
ebene Fläche 61, die sich in radialer Richtung nach außen
bis zum Mischblock 17 erstreckt. Kammer 57 ist
rotationssymmetrisch, schließt schalenförmig an die Fläche
61 an und weist stromabwärts eine zum Mischblock 17 koaxiale
Nachmischbohrung 64 auf. Das Volumen der Kammer 57 ist um
ein vielfaches größer als das Volumen der Kammer 56.
Austrittsbohrung 64 mündet koaxial in eine Brennkammer 36,
an die wiederum koaxial ein Expansionsdüsenrohr 5
anschließt. Koaxial zu Expansionsdüsenrohr 5 ummantelt in
der Außenschraubhülse 1 eine Zwischensteckhülse 3 als
Abgrenzung zwischen Kühlwasservor- und -rücklauf das
Expansionsdüsenrohr 5. Außenschraubhülse 1 ist mit einer
Außenschraubsteckhülse 6 verschraubt.
Eine Preßmutter 11 ist auf ein Gewinde in dem Gerätegehäuse
16 geschraubt und hält die Außenschraubsteckhülse 6 im
Gerätegehäuse 16. Außenschraubsteckhülse 6 liegt an einer
Flanschmutter 13 für die Befestigung der Brennkammer 36 an.
Flanschmutter 13 ist in Gerätegehäuse 16 verschraubt.
In die Außenschraubsteckhülse 6 sind Düsen 65, 66
eingeschraubt, die mit ihren Düsenköpfen in das Innere des
Expansionsdüsenrohrs 5 münden. Durch die Düsen 65, 66 werden
die Spritzzusatzwerkstoffe in den Hypersonicflammstrahl in
der Expansionsdüse eingedüst. Die zur Montage der Düsen 65,
66 erforderliche Justierung zwischen Außenschraubsteckhülse
6 und Expansionsdüsenrohr 5 erfolgt mittels Zylinderstiften
38.
Fig. 2 entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen
aus Fig. 1 versehen.
Im Injektormischblock 62 ist die Verlängerung 51 des
Verschleißschutzinserts 35 enthalten. Auf Verlängerung 51
ist der Einsatz 52 aufgesteckt, der stromabwärts des
Mischblocks 17 koaxial zu Mischblock 17 angeordnet ist und
eine Mischkammer 53 in eine stromaufwärts und eine
stromabwärts gelegene Kammer 56, 57 unterteilt. Einsatz 52
umgreift mit einem hohlzylindrischen Vorsatz 90 die
Verlängerung 51 und ist mit diesem hohlzylindrischen Vorsatz
90 im Injektormischblock 62 gelagert. Zwischen
hohlzylindrischen Vorsatz 90 und Verlängerung 51 ist ein
Dichtring 91 angeordnet. Mit den Sauerstoffkanälen 58, 59
fluchtende axial-radial gerichtete Mischdüsen 54, 55
verbinden die Kammern 56, 57.
Zwischen Mischblock 17 und Injektormischblock 62 ist der
Ringkanal 60 für flüssige Brennstoffe, insbesondere Kerosin,
angeordnet, der in die Kammer 56 mündet. Einsatz 52 ist so
ausgebildet, daß die sich im wesentlichen in radialer
Richtung zwischen Injektormischblock 62 und dem
hohlzylindrischen Vorsatz 90 des Einsatzes 52 erstreckende
Kammer 56 in axialer Richtung eine Erstreckung von 2 mm bis
7 mm aufweist. Der Einsatz 52 und eine Stirnfläche der
Verlängerung 51 des Verschleißschutzinserts 35 bilden die
ebene Fläche 61, die sich in radialer Richtung nach außen
bis zum Mischblock 17 erstreckt. Kammer 57 ist
rotationssymmetrisch, schließt mit einem Rand 92
schalenförmig an die Fläche 61 an und weist stromabwärts
eine zum Mischblock 17 koaxiale, im wesentlichen
zylindrische Austrittsbohrung 64 auf. Das Volumen der Kammer
57 ist um ein vielfaches größer als das Volumen der Kammer
56.
Gemäß bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung können an
den Einsatz 52 stromabwärts gerichtete, dezentral verteilte
Kammern 57 anschließen, die an die mit den Sauerstoffkanälen
58, 59 fluchtenden, axial-radial gerichteten Mischdüsen
54, 55 anschließen. Die Kammern 57 sind wie
Sacklochbohrungen und/oder Radialringmischnuten (nicht
dargestellt) ausgebildet, an deren bohrungsseitige Enden
jeweils eine axial-radial gerichtete Nachmischbohrung 64
anschließt. Verlängerung 51 des Verschleißschutzinserts 35
im Injektormischblock 62 bildet einen Vorsprung 74 gegenüber
der stromabwärts gerichteten Stirnseite des Einsatzes 52,
wobei die axiale Erstreckung des Vorsprungs 74 ungefähr der
Tiefe der Sacklochbohrungen 70, 71 entspricht. Koaxial zur
Zentralbohrung für das Zündgas in Verlängerung 51 ist in
Mischblock 17 eine separate Austrittsbohrung 64 für Zündgas
vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der
Erfindung können an den Einsatz 52 stromabwärts gerichtete,
sphärisch ausgebildete Kammern 57 anschließen, die an die
mit den Sauerstoffkanälen 58, 59 fluchtenden axial-radial
gerichteten Mischdüsen 54, 55 in Einsatz 52 anschließen. An
die Enden der Kammern 57 schließen jeweils mindestens zwei
Nachmischbohrung 64 an. Verlängerung 51 des
Verschleißschutzinserts 35 im Injektormischblock 62 bildet
mit der stromabwärts gerichteten Stirnseite des Einsatzes 52
eine ebene Fläche.
Claims (6)
1. Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner (50) zum
Verspritzen von draht-, stab- und/oder pulverförmigen
Spritzzusatzwerkstoffen mit
einem Geräteanschlußflansch (25) zum Einleiten von Betriebsmedien aus gasförmigen und flüssigen Brennstoffen,
einem Mischblockträger (20),
einem Injektormischblock (62),
einer Brennkammer (36) mit anschließender Expansionsdüse (5),
einem Kühlkreislaufsystem, und
Vorrichtungen (65, 66) zur Zufuhr der Spritzzusatzwerkstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine Mischkammer (53) zwischen dem Injektormischblock (62) und der Brennkammer (36) und mindestens eine Nachmischbohrung (64) zwischen Misch- und Brennkammer (53, 36) vorgesehen ist.
einem Geräteanschlußflansch (25) zum Einleiten von Betriebsmedien aus gasförmigen und flüssigen Brennstoffen,
einem Mischblockträger (20),
einem Injektormischblock (62),
einer Brennkammer (36) mit anschließender Expansionsdüse (5),
einem Kühlkreislaufsystem, und
Vorrichtungen (65, 66) zur Zufuhr der Spritzzusatzwerkstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine Mischkammer (53) zwischen dem Injektormischblock (62) und der Brennkammer (36) und mindestens eine Nachmischbohrung (64) zwischen Misch- und Brennkammer (53, 36) vorgesehen ist.
2. Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner (50) gemäß Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (53)
rotationssymmetrisch ausgebildet und koaxial zur
Brennkammer (36) angeordnet ist.
3. Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner (50) gemäß Anspruch
1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (53)
von einem Einsatz (52) in eine stromaufwärts und eine
stromabwärts gelegene Kammer (56, 57) unterteilt ist und
mehrere axial-radial gerichtete Mischdüsen (54, 55) die
Kammern (56, 57) verbinden.
4. Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner (50) gemäß Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß radial verteilte Kammern
(57) über mindestens zwei Nachmischbohrungen (64) mit der
Brennkammer (36) verbunden sind.
5. Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner (50) gemäß Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß radial verteilte Kammern
(57) als Sacklochbohrungen und/oder als
Radialringmischnuten ausgebildet und über jeweils eine
Nachmischbohrung (64) mit der Brennkammer (36) verbunden
sind.
6. Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner (50) gemäß Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (36) mit
anschließender Expansionsdüse (5), das
Kühlkreislaufsystem, und die Vorrichtungen (65, 66) zur
Zufuhr der Spritzzusatzwerkstoffe mit Steck- und
Schraubverbindungen montiert sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997132815 DE19732815A1 (de) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997132815 DE19732815A1 (de) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19732815A1 true DE19732815A1 (de) | 1999-02-04 |
Family
ID=7837374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997132815 Withdrawn DE19732815A1 (de) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | Hochgeschwindigkeitsflammspritzbrenner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19732815A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10253794A1 (de) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Erwin Hühne GmbH | Niedertemperatur Hochgeschwindigkeits-Flammspritzsystem |
DE10357440B4 (de) * | 2003-02-05 | 2006-02-09 | Hühne, Erwin Dieter | Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeits-Flammspritzsystem zum Vorbereiten von Oberflächen und/oder zum thermischen Spritzen von pulverförmigen Spritzzusatzwerkstoffen |
-
1997
- 1997-07-30 DE DE1997132815 patent/DE19732815A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10253794A1 (de) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Erwin Hühne GmbH | Niedertemperatur Hochgeschwindigkeits-Flammspritzsystem |
DE10253794B4 (de) * | 2002-11-19 | 2005-03-17 | Hühne, Erwin Dieter | Niedertemperatur Hochgeschwindigkeits-Flammspritzsystem |
DE10357440B4 (de) * | 2003-02-05 | 2006-02-09 | Hühne, Erwin Dieter | Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeits-Flammspritzsystem zum Vorbereiten von Oberflächen und/oder zum thermischen Spritzen von pulverförmigen Spritzzusatzwerkstoffen |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |