EP0848998A2 - Flammspritzvorrichtung und Verfahren zum thermischen Spritzen - Google Patents
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- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
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- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/129—Flame spraying
Definitions
- the invention relates to a flame spraying device - in particular one High speed flame spray gun - for thermal spraying metallic and non-metallic spray materials in powder or wire form by means of generated in a combustion chamber and in a constriction pipe accelerated flame from a liquid or gaseous fuel and an oxidizing gas.
- the invention also covers methods for Injection molding of such materials.
- a simple safety burner for powder flame spraying with Feed channels for fuel gas as well as for oxidation and carrier gas in one Burner body which has an injector with a powder feed channel, discloses for example the CH-PS 451 662.
- This burner is with a Neck of the bottle-like powder container receiving the collar Powder feeder equipped, which in turn in a housing part of the Burner body is screwed and of which that powder feed channel as i.w. axial bore starts.
- High-speed flame spraying systems and guns for gaseous and Liquid fuels have been used to manufacture dense fuels for several years Coatings used.
- the flame is in one Combustion chamber generated and then - by constriction in a so-called Pinch tube - accelerated.
- U.S. Patent 4,342,551 describes a high speed burner as a whole Ignition system in which the liquid fuel escaping into the combustion chamber burned by the oxygen and the resulting flame in one narrow tubular channel is constricted and thereby accelerated.
- US-PS 4 343 605 is also a burner with internal combustion become known, in which also no special atomization of the Fuel takes place in the combustion chamber and the High-speed flame is generated by constriction.
- the inventor has set the goal to improve the structure of the flame spraying device mentioned at the beginning and to facilitate their handling; in particular the mentioned Sealing problems eliminated and thus the service life and safety such devices can be increased overall.
- the flame spraying device has at least three parts comprehensive water-cooled burner system - preferably one Combustion chamber, a constriction tube and a flame constriction duct -, wherein the constriction tube is interchangeably attached and at least one is assigned by a force accumulator seal.
- the seal is for the inserted Constriction tube at least a helicoid - so spiral or helical - assigned spring or a leaf spring or a Leaf spring bundle.
- Has proven to be favorable for a flame spray gun with spray material inlet proven the inlet or entrance area for the powdered Spray material in the constricting tube with a removable insert, in particular a non-ferrous metal insert - preferably made of copper - to equip.
- the needle valve is for Release or to close the liquid fuel flow also over a helicoidal spring controllable, the needle valve by the liquid fuel pressure opened in the liquid fuel chamber and closed when the pressure drops can be.
- a leaf spring can also be used for the needle valve or a leaf spring block are used; especially for that it has proved to be favorable for switching off the liquid fuel inflow Needle valve in the liquid fuel chamber from one by compressed air controlled piston acted upon.
- Flame spray gun is the use of pressure springs - such as the helicoidal spring or the leaf spring bundle - to compensate for the the expansion change in the constriction tube that occurs due to heating.
- a method for thermal spraying of metallic and non-metallic spray materials in powder or wire form by means of a flame from a liquid or gaseous fuel and an oxidizing gas using the flame spraying device according to the invention where the flame is either with a liquid or gaseous fuel from an aliphatic compound - such as butane, Ethyl alcohol or the like - Or with a liquid or gaseous one Aromatic compound fuel such as kerosene, diesel or the like. petrochemical products is produced. Liquefied gases can also be used Get involved.
- the method according to the invention is described using the High-speed flame spray gun, especially in the chemical industry - especially the petrochemical industry - as well as for manufacturing of corrosion protection layers in energy generation - for example in large combustion plants - used.
- a high-speed flame spray gun 10 has a approximately cylindrical central body 12, on the one hand one to his Longitudinal axis A protrudes at an angle w inclined handle 14 and at the other end an axial flame guide tube 16. At its mouth edge 18 shows a connection ring 20 for a cooling water outlet pipe 22, that led to that handle 14 and there a powder feed tube 24th is adjacent; this opens at the end of the guide tube Central body 12.
- the central body 12 contains a combustion chamber 26 with an atomizing nozzle 30 for liquid fuel and oxygen arranged axially in a chamber base 27 which widens from it in a funnel shape.
- the combustion chamber 26 tapers towards the guide tube 16 in the manner of a bottle neck to a closure piece 28 in the powder feed area, at which that powder feed tube 24 opens.
- a further powder feed 24 a is indicated in FIG. 2.
- an inserted flame constriction tube 34 a is arranged downstream of the combustion chamber 26 in the flame direction x.
- a further sealing area 44 can be seen between the combustion chamber 26 and the flame necking channel 32 a - as said.
- a cooling water supply line at 52 a supply line for liquid fuel and at 54 Cable connection provided for an RF cable; this radio frequency line 54 enables the ignition of the high-speed flame.
- FIG. 6 shows a liquid fuel chamber 56 for the supply of liquid fuel to the atomizing nozzle 30, which is followed by a pressure plate 58 for a needle valve against the direction of flame x; another helicoidal spring 42 a for a valve needle 60 in the liquid fuel supply line to that atomizing nozzle 30 connects to this pressure plate 58 in a holding body or yoke 59.
- An oxygen supply line 62 is connected to this - inclined to the longitudinal axis A 1 of the atomizing nozzle 30.
- the pressure plate 58 with the valve needle 60 is pushed up by that helicoidal spring 42 a and the flow to the atomizing nozzle 30 is closed with the needle valve. If the pressure of the liquid fuel in the liquid fuel chamber 56 reaches the desired pressure, the helicoidal spring 42 a is pressed down and the valve needle 60 is guided into the open position; the liquid fuel atomizes with oxygen in the atomizing nozzle 30.
- FIG. 7 The location of a copper insert 64 as a wear part at the exit of Combustion chamber 26 is illustrated in FIG. 7.
- FIGS. 8, 9 show a structural design of the flame spray gun 10 a with leaf spring assemblies 66, 66 a for expansion compensation and a safety shutdown controlled by compressed air.
- the leaf spring bundle 66 of FIGS. 8, 9 for generating a sealing pressure between the combustion chamber 26 and the constricting tube 34 a lies against an end face or ring surface 67 a of a spring chamber 67 and presses against the combustion chamber 26 against a seal indicated at 40 a (see FIG . 11).
- 9 also offers a powder supply point 25 in the flame constriction tube 34 a and an oxygen feed line 51 to the flame spray gun 10 a .
- the flame constriction tube 34 a is inserted into the water-cooled flame constriction duct 38 and sealed by spring pressure to compensate for expansion, that is to say by means of the helicoidal springs 42 or the leaf spring bundle 66; when the burner is working, the expansion changes that occur are compensated for by the spring pressure of the energy stores 42, 66.
- a valve piston 68 is pressed down by the compressed air in a compressed air chamber 70, the needle valve is opened and the liquid fuel is supplied via the liquid fuel chamber 56 to the needle valve - and then to the atomizing nozzle 30 for atomizing with oxygen.
- the compressed air chamber 70 thus serves to lower the valve piston 68 against the leaf spring assembly 68 a of the valve needle 60 of the needle valve.
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Abstract
Description
- Fig. 1:
- eine Seitenansicht einer Hochgeschwindigkeits-Flammspritzpistole;
- Fig. 2, 8:
- jeweils einen Längsschnitt einer Ausgestaltung der Flammspritzpistole durch deren Längsachse A in Seitenansicht;
- Fig. 3, 9:
- jeweils den Längsschnitt zu Fig. 2 bzw. 8 durch die Längsachse A der Flammspritzpistole in Draufsicht;
- Fig. 4:
- den der Darstellung in Fig. 3 entsprechenden Teillängsschnitt durch eine Brennkammer und einen Flammeinspritzkanal der Flammspritzpistole, die zum Erzeugen von Dichtungsdruck eine Schraubenfeder enthält;
- Fig. 5:
- einen Teillängsschnitt durch eine Trennungsebene zwischen der Brennerkammer und einem Flammeinschnürkanal zur Ausgestaltung nach Fig. 2 bis 4;
- Fig. 6:
- ein vergrößertes Detail der Fig. 3 mit einem vom Druck des flüssigen Brennstoffes gesteuerten Nadelventil und eine Zerstäubungsdüse für das Zerstäuben flüssigen Brennstoffes mit Sauerstoff;
- Fig. 7:
- einen gegenüber Fig. 2 vergrößerten Teilschnitt durch den Bereich einer Pulverzuführung in den Flammeinschnürkanal als Beispiel für die Anordnung von Pulverzuführungsrohren bzw. Pulverzuführungsinjektoren;
- Fig. 10:
- den gegenüber Fig. 9 vergrößerten Längsschnitt in Draufsicht auf eine Ausführung der Flammspritzpistole mit einem Blattfedernbündel zum Erzeugen von Dichtungsdruck;
- Fig. 11:
- als vergrößertes Detail der Fig. 10 einen Längsschnitt durch den Übergangsbereich Brennkammer/ Flammeinschnürkanal, Einschnürrohr mit Pulverzufuhrstelle und Blattfederanordnung;
- Fig. 12:
- die etwa der Fig. 6 entsprechende Draufsicht auf eine andere Ausführung des Nadelventils für Flüssigbrennstoff und ein Zerstäubungsdüsen-System mit Druckluft.
Claims (14)
- Flammspritzvorrichtung, insbesondere Hochgeschwindigkeits-Flammspritzpistole, für das thermische Spritzen metallischer und nichtmetallischer Spritzwerkstoffe in Pulver- oder Drahtform mittels in einer Brennkammer erzeugter und in einem Einschnürrohr besschleunigter Flamme aus einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff sowie einem Oxidationsgas,
gekennzeichnet durch
ein zumindest drei Teile umfassendes wassergekühltes Brennersystem mit Brennkammer (26), Einschnürrohr (34) und einem Flammeneinschnürkanal (32), wobei das Einschnürrohr auswechselbar angebracht und wenigstens einer von einem Kraftspeicher (42, 66) druckbeaufschlagten Dichtung (40, 40a) zugeordnet ist. - Flammspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtung (40) für das eingesteckte Einschnürrohr (34) wenigstens eine helicoidale Feder (42) als Kraftspeicher zugeordnet ist.
- Flammspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtung (40a) für das eingesteckte Einschnürrohr (34) wenigstens eine Blattfeder (66) als Kraftspeicher zugeordnet ist.
- Flammspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (42) in dem das Einschnürrohr (34) umgebenden Kühlwasserkanal (38) lagert und gegen wenigstens einen diesen begrenzenden Dichtring (40) drückbar angeordnet ist.
- Flammispritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in einer Federkammer (67) lagernde Blattfederbündel (66) sich gegen eine von deren Ring- oder Stirnflächen (67a) abstützt und an einen Dichtring (40a) drückbar angeordnet ist.
- Flammspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (40, 40a) aus wenigstens zwei das Einschnürrohr (34) umfangenden Ringteilen (40', 40'') besteht, die mit zur Längsachse (A) der Flammspritzvorrichtung (10, 10a) geneigten Pult- oder Schrägflächen (41) einander anliegen.
- Flammspritzvorrichtung mit Spritzwerkstoffeinlaß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsbereich (25) für den pulverförmigen Spritzwerkstoff im Einschnürrohr (34) von einem lösbaren Einsatz (64) gebildet ist, wobei gegebenenfalls ein Buntmetalleinsatz, bevorzugt einen aus Kupfer geformten Einsatz (64), ausgebildet ist.
- Flammspritzvorrichtung mit Zufuhreinrichtung für Flüssigkeitsbrennstoff nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Fließweg des Flüssigbrennstoffes eine Flüssigbrennstoff-Kammer (56) sowie die Ventilnadel (60) eines Nadelventils zum druckabhängigen Steuern vorgesehen sind, wobei gegebenenfalls der Ventilnadel (60) zum Öffnen des Flüssigbrennstoffzuflusses als Steuerelement eine Helicoidalfeder (42a) zugeordnet sowie das Nadelventil durch den Flüssigbrennstoffdruck in der Flüssigbrennstoff-Kammer (56) offen sowie bei Druckabfall schließbar ausgebildet ist, oder wobei der Ventilnadel (60) zum Öffnen des Flüssigkeitsbrennstoffes als Steuerelement zumindest eine Blattfeder (66a) zugeordnet sowie das Nadelventil durch den Flüssigbrennstoffdruck in der Flüssigbrennstoff-Kammer (56) offen sowie bei Druckabfall schließbar ausgebildet ist.
- Flammspritzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadelventil zum Unterbrechen des Flüssigbrennstoffzuflusses in der Flüssigbrennstoff-Kammer (56) von einem durch Druckluft gesteuerten Kolben (68) beaufschlagbar ausgebildet ist, wobei gegebenfalls der Kolben (68) in einer luftdichten Kammer (70) lagert.
- Verfahren zum thermischen Spritzen metallischer und nichtmetallischer Spritzwerkstoffe in Pulver- oder Drahtform mittels einer Flamme aus einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff und einem Oxidationsgas unter Verwendung der Flammspritzvorrichtung nach einem der voraufgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flamme mit einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff aus einer aliphatischen Verbindung wie Butan, Ethylalkohol od.dgl. erzeugt wird.
- Verfahren zum thermischen Spritzen metallischer und nichtmetallischer Spritzwerkstoffe in Pulver- oder Drahtform mittels einer Flamme aus einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff und einem Oxidationsgas unter Verwendung der Flammspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Flamme mit einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff aus einer aromatischen Verbindung wie Kerosin, Diesel od.dgl. petrochemischen Produkten erzeugtwird.
- Verfahren zum thermischen Spritzen metallischer und nichtmetallischer Spritzwerkstoffe in Pulver- oder Drahtform mittels einer Flamme aus einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff und einem Oxidationsgas unter Verwendung der Flammspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Flamme mit verflüssigtem Gas erzeugt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Flamme metallische Werkstoffe mit einer Durchsatzmenge von 0,1 bis 10 kg/h, vorzugsweise 0,5 bis 8,0 kg/h, zugeführt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Flamme Hartstoffe in einer metallischen Matrix mit einer Durchsatzmenge von 0,1 bis 10 kg/h, vorzugsweise 0,5 bis 8,0 kg/h zugeführt werden.
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