DE3623312C2

DE3623312C2 -

Info

Publication number: DE3623312C2
Application number: DE3623312A
Authority: DE
Inventors: Helmut 7022 Leinfelden-Echterdingen De Ulmer
Original assignee: Ulmer Schweissanlagen 7000 Stuttgart De GmbH
Current assignee: Ulmer Schweissanlagen 7000 Stuttgart De GmbH
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1986-07-11
Publication date: 1990-11-29
Also published as: DE3623312A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Metallpulver-Flammspritzpistole, die einen Düsenträger und einen sich daran anschließenden Düsenkörper aufweist.

Aus der DE-OS 35 28 749 gilt eine Metallpulver-Flammspritzpistole als bekannt, bei der die Zuleitung für eine der beiden Brenngaskomponenten über eine Düsenbohrung in einen Kanal mündet, der über einen Winkel von ca. 160° ringförmig ausgebildet ist und dem an seinem anderen Ende über eine zweite Zuleitung die andere Brenngaskomponente zugeführt wird. An diesen Kanal schließt sich fluchtend mit der Düsenbohrung eine achsparallele Leitung an, in der die Mischung der Brenngaskomponenten stattfindet. Diese Leitung endet in einen noch im Düsenträger befindlichen Ringkanal, an dessen Stirnfläche sich der Düsenkörper anschließt, in dem weitere Leitungen vorgesehen sind, durch die das Brenngasgemisch heraus austritt.

Nachteilig an dieser Metallpulver-Flammspritzpistole ist, daß die Vermischung der Brenngaskomponenten noch nicht gut genug ist um eine vollständige Verbrennung zu gewährleisten. Es zeigt sich vielmehr, daß in der mittels einer derartigen Metallpulver-Flammspritzpistole aufgetragenen Metallschicht immer noch Kohlenstoffablagerungen als Folge einer unvollkommenen Verbrennung enthalten sind.

Aus der DE-OS 30 33 579 ist eine Metallpulver-Flammspritzpistole bekannt, bei der die Gemischbildung in einem im Düsenkörper vorgesehenen Ringkanal vorgesehen ist, dem über einen Ringspalt die eine Brenngaskomponente und über Düsenbohrungen die andere Brenngaskomponente zugeführt wird. Mit den Düsenbohrungen fluchtend gehen von diesem Ringkanal Leitungen ab, aus denen das Brenngasgemisch austritt. Die Mischung erfolgt hier in den letztgenannten Leitungen in Strömungsrichtung hinter dem im Düsenkörper angeordneten Ringkanal. Die Mischung der Brenngaskomponente ist auch bei diesem Gerät noch nicht zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Metallpulver-Flammspritzpistole derart auszubilden, daß die Verbrennung besser als seither möglich erfolgt und eine einwandfreie Auftretung der Metallschicht gesichert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die zweiteilige Ausbildung der Düse macht es möglich, in dieser eine Mehrzahl von Düsenbohrungen mit dahinter fluchtend angeordneten Leitungen, dem zugehörigen ersten und zweiten Ringkanal sowie anschließend an die Leitungen nach als weiteren Vermischungsraum den dritten Ringkanal vorzusehen. Damit erfolgt die Vermischung so intensiv, daß eine vollkommene Verbrennung ohne die Bildung von Kohlenstoffablagerungen in der durch die Metallpulver-Flammspritzpistole aufzutragenden Metallschicht erfolgen kann. Außerdem ist die weitere Verbesserung der Verbrennung und die dadurch bedingte Verringerung schädlicher Abgasbestandteile umweltfreundlich. Dies wird durch sehr einfache Maßnahmen, die auch einen leichten Bau und damit die erleichterte Handhabung der Metallpulver-Flammspritzpistole gewährleisten, ermöglicht.

Die Führung des Brenngasgemisches von dem dritten Ringkanal bis zum Austritt aus der Düse wird durch einen Ringspalt oder durch entsprechend viele Einzelbohrungen, in der Stirnfläche der Düse gebildet. Es entsteht in jedem Fall eine zusammenhängende Ringflamme, die sich vorteilhaft auf die Spritzpartikel und damit auf die Spritzqualität auswirkt. So werden z. B. beim Verspritzen von selbstfließenden CrNiBSiFi-Pulverlegierungen oder Co-Basispulvern Spritzschichten von hoher metallurgischer Reinheit erzielt, obwohl als Pulvertransportgas Sauerstoff verwendet wird. Außerdem liegen bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Düse alle für deren Heizleistung maßgebenden Querschnitte in der Düse selbst, so daß für andere Heizleistungen lediglich die Düse auszuwechseln ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrie ben. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Metallpulver-Flammspritzpistole;

Fig. 2 einen Querschnitt durch Pistolenkörper (5) mit Einsatz (9), Zwischenstück (10) und Düse (15);

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Düse (15).

Die Metallpulver-Flammspritzpistole weist gemäß Fig. 1 einen Pulverbehälter 1 auf, der mit Metallpulver gefüllt wird. Der Pulverbehälter 1 steht über eine Leitung 2 mit einer Metall pulverdüse in Verbindung, die durch die Manschette 3 a und den Einsatz 3 b gebildet wird. Der Düseneinsatz 3 a sitzt in einer Bohrung 4 im Pistolenkörper 5. Die Bohrung 4 steht über eine Leitung 6 mit einer Leitung 7 in Verbindung, die zur Zufuhr einer Brenngaskomponente, nämlich des Sauer stoffs, dient. Im Pistolenkörper 5 ist ferner eine Leitung 8 zur Zufuhr der zweiten Brenngaskomponente, z.B. Azetylen, vorgesehen.

In den Pistolenkörper 5 ist ein Düsenträger, gebildet aus Einsatz 9 und Zwischenstück 10 eingelassen. Der Einsatz 9 weist Leitungen 6′, 7′, 8′ auf, die die Fortsetzung der Leitungen 6, 7, 8 bilden. Mit dem Einsatz 9 ist das Zwischenstück 10 verlötet. Es weist die Leitungen 6′′, 7′′, 8′′ auf, in denen das Metallpulver und die beiden Brenngaskomponenten weitergeführt werden. Der Übergang von der Leitung 7′ im Einsatz 9 zur Leitung 7′′ im Zwischenstück 10 erfolgt über einen in radialer Richtung verlaufenden Kanal 11. Der Über gang vom Kanal 8′ im Einsatz 9 zum Kanal 8′′ im Zwischen stück 10 erfolgt über einen ebenfalls in radialer Richtung verlaufenden Kanal 12.

Im Zwischenstück 10 hat der Kanal 7′′ von der Achse A (strichpunktiert eingezeichnet) einen geringeren Abstand als der Kanal 8′′. Beide Kanäle, also der Kanal 7′′ und der Kanal 8′′, enden in Ringkanäle 13 bzw. 14. Diese Ringkanäle erstrecken sich entlang des vollen Kreisumfangs des Zwi schenstücks 10.

An der rechten Stirnfläche des Zwischenstücks 10 schließt sich die Düse 15 an (vgl. auch Fig. 3). Die Düse 15 wird durch einen Düseninnenkörper 16 und einen Düsenaußenkörper 17 gebildet. Mit 18 bzw. 19 sind Überwurfmuttern bezeichnet, die die Anordnung in der ersichtlichen Weise zusammenhalten.

Im Düseninnenkörper 16 ist ein innerer Ringkanal 20 angeord net. Er steht in Verbindung mit dem Ringkanal 14 und über diesen mit den Leitungen 7, 7′, 7′′. Von dem Ringkanal 20 erstrecken sich Düsenbohrungen 21 in achsparalleler Richtung. Durch diese Düsenbohrungen, die entlang des Umfangs verteilt sind (beispielsweise vier Bohrungen entlang des Umfang, je weils um 90° versetzt), wird also der Sauerstoff, der eine der Brenngaskomponenten bildet, mit hohem Druck hindurchge drückt. Beim Austritt aus den Düsenbohrungen 21 hat er etwa Schallgeschwindigkeit.

In einem gewissen radialen Abstand von der Achse, der dem radialen Abstand des Ringkanals 13 (im Zwischenstück 10) entspricht, weist der Düseninnenkörper 16 ferner Bohrungen 22 auf, die sich in einen im Querschnitt dreieckförmigen Ringraum 23 öffnen, der zwischen dem Düsenaußenkörper 17 und dem Düseninnenkörper 16 durch deren spezielle Ausbildung entsteht. Dieser Ringraum 23 ist entlang seines Umfangs mit einem radialen Einstich 24 versehen, in den die bereits er wähnten Düsenbohrungen 21 münden. Der radiale Einstich 24 steht über den Ringraum 23, die Bohrungen 22, den Ringkanal 13, sowie die Leitungen 8′′, 8′ und 8 mit der Quelle zur Zu führung der zweiten Brenngaskomponente, z.B. Azetylen, in Verbindung. Durch den in den Ringraum 24 aus den Düsenboh rungen 21 austretenden schallschnellen Sauerstoffstrahl wird das Azetylen mitgerissen. Es erfolgt eine Mischung. Diese Mischung bildet sich in den Bohrungen 25 aus, die im Düsen innenkörper 16 vorgesehen sind, und die mit den Düsenbohrun gen 21 fluchten. Es entsteht also ein Saugstrahlpumpen effekt, durch den der aus den Düsenbohrungen 21 austretende Sauerstoffstrahl das Azetylen mit ansaugt und sich mit die sem vermischt und dabei weiter mit hoher Geschwindigkeit in die Bohrungen 25 strömt.

Die Bohrungen 25 öffnen sich in einen weiteren Ringkanal 30, der durch entsprechende Ausbildung zwischen Düseninnenkörper 16 und Düsenaußenkörper 17 entsteht. Er dient als ein Ver mischungsraum zur Verbesserung der innigen Vermischung der Brenngaskomponenten. Aus diesem Ringraum 30 tritt das Ge misch durch den Ringspalt 31 aus der Düse 15 aus. Dieser Ringspalt 31 entsteht zwischen Ringinnenkörper 16 und Ring außenkörper 17 und hat in radialer Richtung einen Durchmes ser, der kleiner ist als der Abstand der Bohrungen 25 von der Achse, so daß dadurch, daß die Bohrungen 25 nicht mit dem Ringspalt 31 fluchten, sondern das hindurchtretende Gas gemisch eine Wegänderung vornehmen muß, eine intensive Ver mischung bzw. Verwirbelung eintritt. Charakteristisch ist, daß der Querschnitt des Ringkanals 30 (senkrecht zu A) größer ist als der des Ringspalts 31 bzw. der Bohrungen 25. Beim Austritt aus dem Ringspalt 31 wird das Brenngas gezün det, wobei durch die hohe Geschwindigkeit des Austritts des Gasgemisches ein Rückwandern der Flamme in den Ringspalt 31 hinein vermieden wird. Am Ringspalt 31 kann das austretende Gemisch gezündet und die Flamme aufrechterhalten werden. Die Flamme reißt Metallpulver mit, das auf diese Weise auf eine bestimmte Fläche aufgespritzt werden kann.

Claims

1. Metallpulver-Flammspritzpistole, die einen Düsenträger und einen sich daran anschließenden Düsenkörper aufweist, mit folgenden Merkmalen:

a) die Zuleitung (7′′) für eine der beiden Brenngaskomponenten endet in einem Ringkanal (20);
b) der Ringkanal (20) befindet sich in dem Düsenkörper (15);
c) die Zuleitung (8′′) für die andere der beiden Brenngaskomponenten endet in einem zweiten Ringkanal (24);
d) der zweite Ringkanal (24) befindet sich ebenfalls in dem Düsenkörper (15);
e) der erste Ringkanal (20) steht mit dem zweiten Ringkanal (24) über mehrere Düsenbohrungen (21) in Verbindung;
f) an die Düsenbohrungen (21) schließen sich mit diesen fluchtend weitere Leitungen (25) an;
g) die weiteren Leitungen (25) münden in einen dritten Ringkanal (30);
h) die weiteren Leitungen (25) und der dritte Ringkanal (30) befinden sich ebenfalls in dem Düsenkörper (15);
i) aus dem dritten Ringkanal (30) tritt das Brenngasgemisch durch einen Ringspalt (31) oder einzelne Leitungen aus dem Düsenkörper (15) aus;
j) der Düsenkörper (15) ist zweiteilig (16, 17) ausgebildet;
k) der zweite Ringkanal (24), der dritte Ringkanal (30) und ggf. der Ringspalt (31) entstehen zwischen den beiden den Düsenkörper (15) bildenden Teilen (16, 17).

2. Metallpulver-Flammspritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand der einzelnen Leitungen oder des Ringspalts (31), über die bzw. über den das Gemisch austritt, von der Achse (A) der Metallpulver-Flammspritzpistole kleiner ist, als der radiale Abstand der mit den Düsenbohrungen (21) fluchtend angeordneten Leitungen (25), über die das Brenngasgemisch in den Ringkanal (30) gelangt.

3. Metallpulver-Flammspritzpistole nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des dritten Ringkanals (30) senkrecht zur Achse (A) der Metallpulver-Flammspritzpistole größer ist, als der der weiteren Leitungen (25), über die Gemisch in den dritten Ringkanal (30) gelangt, und größer ist, als der Querschnitt der einzelnen Leitungen oder des Ringspalts (31), über die das Brengasgemisch aus der Düse (15) austritt.