DE4418437C2

DE4418437C2 - Verfahren und Vorrichtung zum autogenen Flammspritzen

Info

Publication number: DE4418437C2
Application number: DE4418437A
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Raab; Karl Dipl Ing Schober
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 1996-10-24
Anticipated expiration: 2014-05-27
Also published as: DE4418437A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum autogenen Flamm spritzen, auch zum Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, bei dem ein Sauerstoffgas und ein Brenngas mit Druck einer Verbrennungszone zugeführt und dort zur Reaktion gebracht werden und bei dem dieser Verbrennungszone ebenfalls das entweder draht- oder pulverförmige Spritzmaterial zugeführt wird, dieses dort durch die stattfindende Verbrennung erhitzt und durch den offenen Austrittskanal in eine Vorzugsrichtung beschleunigt wird und so seine Bewegungsenergie erhält, um auf eine Oberfläche gespritzt zu werden.

Aus der US-PS 2 861 900 sind Flammspritzverfahren und Flammspritzeinrichtungen der eben beschriebenen Art - also mit getrennter Zuleitung des Sauerstoffgases und des Brenngases zur Verbrennungszone - bekannt. An diesem Prinzip hat sich auch bis in jüngere Zeit nichts geändert (vgl. EP-A 0 570 084).

Insbesondere in ungüstigen Betriebsituationen, z. B. beim Flammspritzen mit erhöhten Drücken, aber auch beim üblichen Flammspritzbetrieb treten Rückzün dungen bei diesem Funktionsprinzip auf, die zu Schäden in den zugehörigen, in der Regel viel- und kleinteiligen Flammspritz-Vorrichtungen führen können, wobei deren Beseitigung teuer und zeitaufwendig sein kann.

Aus der DE 40 16 412 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Hochgeschwin digkeitsflammspritzen von hochschmelzenden draht- oder pulverförmigen Spritz zusatzwerkstoffen zum Beschichten von Oberflächen mit mindestens zwei voneinander unabhängig arbeitenden Gasmischsystemen bekannt. Brenngas wie H₂ oder Propan und Sauerstoff werden vermischt, in eine Primärbrennkammer geleitet und dort verbrannt, wobei die Spritzzusatzwerkstoffe geschmolzen werden. Die Verbrennungsgase mit den Spritzzusatzwerkstoffen aus der Primärbrennkammer werden in eine Sekundärbrennkammer geführt, wo ein Gemisch aus einem Brenngas wie Acetylen und aus Sauerstoff verbrannt wird und zur Restschmelzung und Beschleunigung der Spritzzusatzwerkstoffe beiträgt. Die Vermischung von Brenngas und Sauerstoff finden dabei unmittelbar vor den Brennkammern statt.

Aus der EP-A 0 049 915 und der US-PS 4 869 936 sind Verfahren und Vorrichtungen zum Hochgeschwindigkeitsflammspritzen bekannt, bei denen Brenngase wie Propan bzw. H₂ in eine Brennkammer gegeben und verbrannt werden. Die heißen Ver brennungsabgase werden zusammen mit pulverförmigem Zusatzmittel in eine Beschleunigungsdüse geführt.

In der US-PS 4 869 936 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Hochgeschwin digkeitsflammspritzen beschrieben, wobei Brenngase wie Propan, Propylene oder H₂ und ein Oxidationsgas in einer Düse vermischt und verbrannt werden und dann die Spritzzusatzwerkstoffe tragen.

Die Anmelderin hat sich nunmehr die Aufgabe gestellt, die geschilderte Problemlage beim Flammspritzen zu verbessern, d. h. die immer wieder auftretende Rückzün dungen bei gängigen Flammspritzmethoden zu reduzieren oder ganz abzustellen.

Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß das Sauerstoffgas und das Brenngas für den gerade ablaufenden Flammspritzprozeß bereits außerhalb der Flammspritzeinrichtung zusammengeführt und vermischt werden und dann über gemeinsame Kanäle der Verbrennungszone in der jeweiligen Einrichtung zufließen und dort die Verbrennung geeignet ausgeführt wird.

Entgegen der Erwartung, d. h. entgegen der ersten und naheliegenden Einschätzung, daß ein Sauerstoff und ein Brenngas enthaltendes Gasgemisch vom Funktions- und Sicherheitsaspekt kritischer als ungemischte Gase einzustufen sind, ist der Flamm spritzbetrieb mit einer Vormischung des Brenn- und des Sauerstoffgases funktions sicherer und insbesondere in Sonderbetriebssituationen stabiler und zuverlässiger als ein Betrieb mit getrennter Zuführung der besagten Prozeßmedien. Dies gilt insbe sondere auch bei der Anwendung des Brenngases Acetylen.

Erfindungsgemäß erfolgt also die Vermischung der Medien außerhalb der Flamm spritzeinrichtung und damit vor der Verteilung der einzelnen Medien in enge Kanäle innerhalb einer solchen Einrichtung. In besonders günstiger Weise wird die erfindungsgemäße Zusammenführung unmittelbar vor der Spritzeinrichtung durch geführt, da auch ein weitläufiger Gasgemischtransport vor der Spritzpistole mit nach teiligen Umständen einhergeht und dabei zusätzliche Vorkehrungen zu treffen wären (unter Umständen mehrere Flammenrücktrittssicherungen).

Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft näher beschrieben.

Zunächst wird auf die bereits eingangs genannte US-PS 2 861 900 und die dortige Ausgestaltung von Flammspritzvorrichtungen - siehe Figuren - hingewiesen. Bei den gezeigten Einrichtungen erfolgt eine getrennte Zufuhr von Sauerstoff und Acetylen bis zur Spritzpistole und in dieser bis zur Misch- und Verbrennungszone. Demgegenüber wird gemäß der Erfindung eine Vermischung des Acetylens und des Sauerstoffs bereits in einem der Spritzeinrichtung unmittelbar vorgeschalteten Mischer hergestellt, wobei hierfür beispielsweise ein einfaches Zusammenführungselement ausreichend ist, jedoch sind auch übliche Mischeinrichtungen einsetzbar. Dabei ist es in jedem Falle günstig, wenn der Mischer unbeeinflußbar von der Erwärmung der Spritzeinrichtung installiert wird.

In der Spritzeinrichtung selbst wird erfindungsgemäß das nunmehr hergestellte Gasgemisch entweder über einen der bereits vorhandenen Kanäle (entweder dem vormaligen Acetylenkanal oder dem vormaligen Sauerstoffkanal) weitertransportiert oder es wird gleichzeitig über beide geleitet, wozu die Vormischeinheit - je nach Variante - über den jeweils passenden Anschluß bzw. die passenden Anschlüsse zur Spritzvorrichtung verfügen muß. Ebenso ist jedoch selbstverständlich der Einsatz einer entsprechend neu gestalteten und an den erfindungsgemäßen Vorschlag angepaßten Spritzvorrichtung möglich, bei der die Gasgemischzufuhr wegen der kurzen Wege mit Vorteilen etwa so gestaltet ist wie die Sauerstoffzuführung bei den Spritzeinrichtungen gemäß der genannten US-PS 2 861 900. Bei der Erfindung ist ferner darauf zu achten, daß die Gasaustrittsgeschwindigkeiten oberhalb der Zündgeschwindigkeiten des jeweils vorliegenden Brenngasgemisches liegen, um daher rührende Flammenrücktritte auszuschließen.

Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Vorschlags werden die eingangs be schriebenen Fehlfunktionen (deren Ursachen im einzelnen oft gar nicht völlig geklärt sind) vermindert und ein sehr weitgehend störungsfreier Betrieb verschiedenster Flammspritzanlagen in vielen Anwendungsfällen erreicht.

Claims

1. Verfahren zum autogenen Flammspritzen, bei dem ein Sauerstoffgas und ein Brenngas mit Druck einer Verbrennungszone in einer entsprechenden, geschlossenen Einrichtung zugeführt und dort zur Reaktion gebracht werden bei dem dieser Verbrennungszone ebenfalls das entweder draht- oder pulverförmige Spritzmaterial zugeführt wird,
dies dort durch die stattfindende Verbrennung erhitzt und durch den offenen Aus trittskanal in eine Vorzugsrichtung beschleunigt wird und so seine Bewegungs energie für den Spritzvorgang erhält,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sauerstoffgas und das Brenngas für den gerade ablaufenden Flamm spritzprozeß bereits außerhalb der Flammspritzeinrichtung zusammengeführt und vermischt werden
und dann über gemeinsame Kanäle der Verbrennungszone zugeführt werden und dort die Verbrennung ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenfüh rung von Sauerstoffgas und Brenngas unmittelbar vor der Spritzeinrichtung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas austrittsgeschwindigkeiten oberhalb der Zündgeschwindigkeiten des jeweils benutzten Brenngasgemisches liegen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Brenngas Acetylen verwendet wird.

5. Vorrichtung zum autogenen Flammspritzen, umfassend eine Zuführung für ein Sauerstoffgas und ein Brenngas mit Druck in eine Verbrennungszone in einer entsprechenden, geschlossenen Einrichtung,
eine Zuführung für ein entweder draht- oder pulverförmiges Spritzmaterial in diese Verbrennungszone und einen offenen Austrittskanal in eine Vorzugsrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Element zum Zusammenführen des Sauerstoffgases und des Brenn gases außerhalb der Flammspritzeinrichtung angeordnet ist und über Kanäle mit der Verbrennungszone verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammen führungselement aus einem Mischer besteht.