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.The invention relates to a metal powder flame spray gun, the one nozzle holder and an adjoining one Has nozzle body.

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.From DE-OS 35 28 749 applies one Metal powder flame spray gun known as the Supply line for one of the two fuel gas components a nozzle bore opens into a channel that over an angle of approximately 160 ° is ring-shaped and the the other end via a second supply line Fuel gas component is supplied. To this channel an axially parallel one closes in alignment with the nozzle bore Line in which the mixture of the fuel gas components takes place. This line ends in a nozzle holder located ring channel, on the end face the nozzle body connects in the further lines are provided, through which the fuel gas mixture emerges.

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. A disadvantage of this metal powder flame spray gun is that the mixing of the fuel gas components is not good enough is to ensure complete combustion. It rather, it shows that in such a way Metal powder flame spray gun applied metal layer still carbon deposits as a result of one imperfect combustion are included.

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.From DE-OS 30 33 579 is one Metal powder flame spray gun known in which the Mixture formation in a provided in the nozzle body Ring channel is provided, which via an annular gap one fuel gas component and the other via nozzle bores Fuel gas component is supplied. With the nozzle bores Lines run in alignment from this ring channel which the fuel gas mixture exits. The mixing takes place here in the latter lines in the direction of flow behind the ring channel arranged in the nozzle body. The Mixing of the fuel gas component is still with this device not satisfactory.

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.The invention is therefore based on the object Form metal powder flame spray gun so that the Combustion is better than ever since and one flawless appearance of the metal layer is ensured.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This object is achieved by those listed in claim 1 Features solved.

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.The two-part design of the nozzle makes it possible in this a plurality of nozzle holes in alignment with it arranged lines, the associated first and second Ring channel and then to the lines after as another Mixing room to provide the third ring channel. In order to the mixing takes place so intensely that a perfect one Combustion without the formation of carbon deposits in the to be applied by the metal powder flame spray gun Metal layer can be done. Furthermore, the further one Improve combustion and the related Reduction of harmful exhaust gas components in an environmentally friendly manner. This is done through very simple measures that also include a lightweight construction and thus easier handling of the Ensure metal powder flame spray gun enables.

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.The guidance of the fuel gas mixture from the third ring channel to to exit from the nozzle is through an annular gap or through correspondingly many individual holes in the end face of the nozzle educated. In any case, a coherent arises Ring flame, which is beneficial to the spray particles and so it affects the spray quality. So z. B. at Spraying of self-flowing CrNiBSiFi powder alloys or co-base powders spray layers of high metallurgical Purity achieved, although as a powder transport gas oxygen is used. In addition, the present invention Formation of the nozzle all relevant for its heating output Cross sections in the nozzle itself, so that for others Heat output only the nozzle needs to be replaced.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrie ben. Es stellen dar:An embodiment of the invention is as follows with reference to the accompanying drawings ben. They represent:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Metallpulver-Flammspritzpistole; Figure 1 is a schematic representation of a metal powder flame spray gun.

Fig. 2 einen Querschnitt durch Pistolenkörper (5) mit Einsatz (9), Zwischenstück (10) und Düse (15); Figure 2 shows a cross section through gun body ( 5 ) with insert ( 9 ), intermediate piece ( 10 ) and nozzle ( 15 ).

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Düse (15). Fig. 3 shows a cross section through the nozzle ( 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.According to FIG. 1, the metal powder flame spray gun has a powder container 1 which is filled with metal powder. The powder container 1 is connected via a line 2 with a metal powder nozzle, which is formed by the sleeve 3 a and the insert 3 b . The nozzle insert 3 a sits in a bore 4 in the gun body 5 . The bore 4 is connected via a line 6 to a line 7 , which is used to supply a fuel gas component, namely the oxygen. A line 8 for supplying the second fuel gas component, for example acetylene, is also provided in the gun body 5 .

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.A nozzle holder, formed from insert 9 and intermediate piece 10, is let into the gun body 5 . The insert 9 has lines 6 ', 7 ', 8 ', which form the continuation of the lines 6 , 7 , 8 . The intermediate piece 10 is soldered to the insert 9 . It has the lines 6 '', 7 '', 8 '', in which the metal powder and the two fuel gas components are continued. The transition from line 7 'in use 9 to line 7 ''in the intermediate piece 10 takes place via a channel 11 extending in the radial direction. The transition from channel 8 'in use 9 to channel 8 ''in the intermediate piece 10 takes place via a channel 12 which also extends in the radial direction.

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.In the intermediate piece 10 , the channel 7 '' from the axis A (dash-dotted lines) has a smaller distance than the channel 8 ''. Both channels, i.e. channel 7 '' and channel 8 '', end in ring channels 13 and 14 respectively. These ring channels extend along the full circumference of the inter mediate piece 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.The nozzle 15 connects to the right end face of the intermediate piece 10 (cf. also FIG. 3). The nozzle 15 is formed by an inner nozzle body 16 and an outer nozzle body 17 . With 18 and 19 union nuts are designated, which hold the arrangement together in the obvious way.

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 the inner nozzle body 16 , an inner annular channel 20 is net angeord. It is connected to the ring channel 14 and via this with the lines 7 , 7 ', 7 ''. Nozzle bores 21 extend from the annular channel 20 in the axis-parallel direction. Through these nozzle bores, which are distributed along the circumference (for example, four bores along the circumference, each offset by 90 °), the oxygen which forms one of the fuel gas components is pressed through at high pressure. When it emerges from the nozzle bores 21 , it has approximately the speed of sound.

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.At a certain radial distance from the axis, which corresponds to the radial distance of the ring channel 13 (in the intermediate piece 10 ), the inner nozzle body 16 also has bores 22 which open into an annular space 23 which is triangular in cross section and which is between the outer nozzle body 17 and the nozzle Inner nozzle body 16 is formed by their special training. This annular space 23 is provided along its circumference with a radial recess 24 into which the nozzle bores 21 mentioned above open. The radial recess 24 is via the annular space 23 , the bores 22 , the annular channel 13 , and the lines 8 '', 8 'and 8 with the source to lead to the second fuel gas component, for example acetylene, in connection. The acetylene is entrained in the annular space 24 from the nozzle nozzle 21 through the ultrasonic jet. There is a mix. This mixture forms in the bores 25 , which are provided in the nozzle inner body 16 , and which are aligned with the nozzle holes 21 . So there is a suction jet pumping effect, through which the oxygen jet emerging from the nozzle bores 21 also sucks in the acetylene and mixes with it and continues to flow into the bores 25 at high speed.

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.The bores 25 open into a further annular channel 30 , which is formed by appropriate training between the inner nozzle body 16 and outer nozzle body 17 . It serves as a mixing space to improve the intimate mixing of the fuel gas components. From this annular space 30 , the mixture emerges from the nozzle 15 through the annular gap 31 . This annular gap 31 is formed between the inner ring body 16 and the outer ring body 17 and has a diameter in the radial direction which is smaller than the distance of the bores 25 from the axis, so that the bores 25 are not aligned with the annular gap 31 , but rather that gas mixture passing through must make a change in position, intensive mixing or swirling occurs. It is characteristic that the cross section of the annular channel 30 (perpendicular to A ) is larger than that of the annular gap 31 or the bores 25 . When leaving the annular gap 31 , the fuel gas is ignited, the backward movement of the flame into the annular gap 31 being avoided by the high speed of the gas mixture emerging. The emerging mixture can be ignited at the annular gap 31 and the flame can be maintained. The flame entrains metal powder, which can be sprayed onto a specific surface in this way.

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).

1. Metal powder flame spray gun, which has a nozzle carrier and an adjoining nozzle body, with the following features:

a) the feed line ( 7 '' ) for one of the two fuel gas components ends in an annular channel ( 20 );
b) the ring channel ( 20 ) is located in the nozzle body ( 15 );
c) the feed line ( 8 '' ) for the other of the two fuel gas components ends in a second ring channel ( 24 );
d) the second ring channel ( 24 ) is also located in the nozzle body ( 15 );
e) the first ring channel ( 20 ) is connected to the second ring channel ( 24 ) via a plurality of nozzle bores ( 21 );
f) adjoining the nozzle bores ( 21 ) with these further lines ( 25 );
g) the further lines ( 25 ) open into a third ring channel ( 30 );
h) the further lines ( 25 ) and the third ring channel ( 30 ) are also located in the nozzle body ( 15 );
i) the fuel gas mixture emerges from the third ring channel ( 30 ) through an annular gap ( 31 ) or individual lines from the nozzle body ( 15 );
j) the nozzle body ( 15 ) is formed in two parts ( 16, 17 );
k) the second ring channel ( 24 ), the third ring channel ( 30 ) and possibly the ring gap ( 31 ) are formed between the two parts ( 16, 17 ) forming the nozzle body ( 15 ).

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.2. Metal powder flame spray gun according to claim 1, characterized in that the radial distance of the individual lines or the annular gap ( 31 ), via which or via which the mixture emerges, from the axis (A) of the metal powder flame spray gun is smaller than the radial distance of the lines ( 25 ), which are aligned with the nozzle bores ( 21 ) and via which the fuel gas mixture reaches the annular channel ( 30 ).

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.3. Metal powder flame spray gun according to claim 1 or 2, characterized in that the cross section of the third ring channel ( 30 ) perpendicular to the axis (A) of the metal powder flame spray gun is larger than that of the other lines ( 25 ), via the mixture in the reaches the third ring channel ( 30 ), and is larger than the cross section of the individual lines or the annular gap ( 31 ), via which the fuel gas mixture emerges from the nozzle ( 15 ).