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Metall-Flammspruhvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Metall-Flammsprühvorrichtung, insbesondere jener Bauart, die mit meh- reren Sprühköpfen versehen ist.
Die gebräuchlichen Vorrichtungen dieser Art sind für das Beschichten von gewöhnlich zylindrischen oder kreisförmigen Gegenständen ausgebildet und bestimmt, welche relativ zu den Sprühköpfen während desBeschichtungsvorganges gedreht werden. Hiebei sind verwickelte (elektronische) Steuerungen für die Gewährleistung gleichförmiger Schichten vorgesehen.
Das Beschichten von ebenen Flächen durch Flammsprühen, insbesondere von rechteckigen Flächen von Werkstücken, welche sehr gross oder schwierig zu handhaben sind, wird gewöhnlich mit einem einzigen Sprühkopf von Hand ausgeführt und bedingt ein kostspieliges, umständliches und zeitraubendes Verfahren, ohne jede Gewährleistung eines gleichmässigen Ergebnisses.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine Metall-Flammsprühvorrichtung zu schaffen, die das Aufbringen von im wesentlichen gleichmässigen Schichten auf im allgemeinen ebene Flächen ermöglicht. Fer- ner soll die Vorrichtung leicht und entsprechend der gewünschten Anzahl von Sprühköpfen zusammenzustellen sein, u, zw. mit den Sprühköpfen dichter aneinander, als dies bisher möglich war, wodurch eine gleichförmige Beschichtung von gewünschter Tiefe auf einer rechteckigen Fläche in einem einzigen raschen Vorgang erreicht wird.
Ausgehend nun von einer Metall-Flammsprühvorrichtung mit mehreren Sprühköpfen zum Aufbringen einer gleichmässigen Metallschicht auf eine im wesentlichen ebene Fläche eines Werkstückes, wobei jeder Sprühkopf Mittel für das Mischen eines Brenngases mit Sauerstoff, das Verbrennen dieses Gases zwecks Bildung einer Flamme für das Schmelzen eines Metalldrahtes und die Zufuhr eines Treibgases aufweist, um das geschmolzene Metall zu zersprühen und in einem divergierenden Strahl von jedem Kopf gegen einen Bereich der Werkstückoberfläche zu werfen, besteht das Wesentliche der Erfindung darin, dass ein Verteilerblock mit drei Verteilerkanälen vorgesehen ist, die sich in Längsrichtung innerhalb des Blockes zwecks Zufuhr der Gase unter Druck durch Verbindungsbohrungen zu einer Mehrzahl von Querbohrungen erstrecken,
die den Block parallel zueinander durchsetzen, wobei in jeder dieser Querbohrungen ein Sprühkopf angeordnet ist. Hiebei ist eine Antriebs- und Stützeinrichtung vorgesehen, welche den Verteilerblock und die an ihm montierten Sprühköpfe trägt und relativ zu der zu beschichtenden Werkstücksfläche u. zw. im allgemeinen parallel zu dieser und quer zu den Verteilerkanälen bewegt. Ferner sind Mittel für die Zufuhr von Draht, die, benachbart zu jeder der Querbohrungen gelegen den Draht in und durch jeden der Sprühköpfe schieben, wobei ein gemeinsamer Antrieb für den Vorschub des Drahtes in gleichen Schritten in die Sprühköpfe vorgesehen ist, so dass das Sprühen einer im wesentlichen gleichen Menge von Metall durch jeden der Sprühköpfe gewährleistet ist.
Nachstehend soll die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden, in denen Fig. 1 die anmeldungsgemässe Metall-Flammsprühvorrichtung mit mehreren Köpfen in perspektivischer Dar-
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stellung von vorne zeigt. Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Vorrichtung entlang der Linie --2 bis 2-- in
Fig. 1. Fig. 3 zeigt die Vorrichtung gemäss Fig. 1 in perspektivischer Ansicht, teilweise im Schnitt.
Fig. 4 ist ein hinterer aufgehender Schnitt eines Teiles der Vorrichtung. Fig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie --5 bis 5-- in Fig. 4. Fig. 6 ist eine Teilansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung und Fig. 7 stellt zum Teil schematisch Teile der Vorrichtung perspektivisch dar.
Jede Einheit, wie sie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, umfasst einen Verteilerblock-10--, der billig, z. B. durch Giessen, hergestellt werden kann, und ein Minimum von verhältnismässig einfachen
Bearbeitungsvorgängenerfordert. Der Verteilerblock--10-- besitzt im wesentlichen eine quaderförmige
Gestalt und wird gleich bei seiner Herstellung, z. B. durchGiessen, mitdreiVerteilerkanälen-12, 14, 16-- versehen, die sich durch den Block von einer Seite zur andern erstrecken. Ferner ist eine zentrale Boh- rung --18-- vorgesehen, die den Block von vorne nach hinten durchsetzt.
Der Verteilerkanal--l2-- ist im oberen hinteren Teil des Blockes --10-- angeordnet u. zw. ober- halb der Bohrung --18--, wogegen die Kanäle --14 und 16-- im unteren Teil des Blockes liegen u. zw. der Verteilerkanal--14 hinter dem Verteilerkanal--16--. Alle drei Verteilerkanäle haben einen im allgemeinen rechteckigen Querschnitt, der sich gleichförmig durch jeden Verteilerblock erstreckt. Der
Verteilerblockistferner am oberen, hinteren Rand desselben mit einem Flansch--20-- ausgestattet und mit einem Flansch --22-- am unteren Rand, wodurch die Montage des Blockes in der noch später be- schriebenen Weise ermöglicht ist.
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Bohrung--18-- ist zur Aufnahmeköpfen dienen.
Die Herstellungsschritte, welche für die komplette Erstellung eines jeden Verteilerblokkes notwendig sind, sind nur wenige und im wesentlichen auf die Fertigstellung der Bohrung --18-- beschränkt, welche den Sprühkopf aufnimmt, wobei Verbindungsbohrungen oder-leitungen zwischen den Verteilerkanälen und der Bohrung --18- vorgesehen werden und Löcher durch die Flansche für die Befestigung des Blockes und durch den Block für die Befestigung eines Blockes'an einem andern gebohrt werden. Vier mit-26, 28, 30 und 32-bezeichnete Verbindungsleitungen-oder-bohrungen sind für die Verbindung der Verteiler mit der Bohrung --18- vorgesehen, wobei die Bohrung --26-- die hinterste ist
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mündet,diese Weise von aussen im Block erzeugten Bohrungen und den Verteilerkanälen verschlossen und mit Madenschrauben--34-- versehen werden.
Eine Bohrung --36-- wird im oberen, vorderen Teil des Blok-
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spannen von zwei oder mehr Verteilerblöcken dienen. Dichtungen --42--, welche mit Öffnungen entsprechend den Verteilerkanälen --12,14 und 16-- sowie den Bohrungen--36 und 38-- versehen sind, sind zwischen jedem Verteilerblock angeordnet, um den Austritt von Gasen zu unterbinden.
Der Sprühkopf oder die Sprühdüse --24-- ist von üblicher Bauart, die als Beispiel gezeigte Düse wird von der Fa. Meko, Inc. als Teil der Metallisiervorrichtung Type K dieser Firma verwendet.
Der Sprühkopf umfasst von hinten nach vorne eine Drahtführung oder -hülse--44--, welche in engstem Querschnitt der Bohrung --18-- angeordnet ist ; ein sogenanntes Syphonstück --46--, welches mit drei peripheren Nuten für den Gaseintritt versehen ist, die mit den Bohrungen --26, 28 und 30-- korrespondieren und durch Dichtungsringe in Nuten des Syphonstückes --46-- voneinander getrennt sind ; eine Überwurfmutter --48-- für die Befestigung des Syphonstückes --46-- ; eine Flammsprühdüse--50--. welche in die Mutter --48-- im erweiterten Teil der Bohrung eingreift ; und schliesslich eine Luftkap- pe-52-, die von einem Schraubeinsatz --54-- am Ende der Bohrung --18-- abgedichtet gehalten wird.
Die Drahtführung --44--, das Syphonstück --46-- und die Flammsprühdüse -- 5 0-- sind je mit einer Axialbohrung -56-- versehen, welche einen Durchmesser etwas grösser als der Drahtdurchmesser besitzt und durch welche der Draht nach vorne in die Luftkappe --52-- vorgeschoben wird. Das Syphonstück umfasst radiale und axiale, nicht dargestellte Bohrungen, welche die Nuten für die Zufuhr von SauerstoffundBrenngas mit konvergierenden, axialen Bohrungen der Flammsprühdüse verbinden, um innerhalb der Luftkappe eine Flamme zu bilden. Weitere Bohrungen sind im Syphonstück für die Zufuhr der Luft von der Bohrung -30-- in die Bohrung --56-- vorgesehen, so dass die Luft den Draht umströmen kann u. zw. innerhalb des vorderen Endes des Syphonstückes, wodurch die Flammsprühdüse vor einem Überhitzen bewahrt wird.
Die Luftkappe umfasst Bohrungen für die Zufuhr der Luft von der Bohrung --18-- rund um das vordere Ende der Flammsprühdüse, wodurch das Atomisieren und Austreiben
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des Metalls erreicht wird, sobald es durch die Flamme innerhalb der Luftkappe geschmolzen ist.
Die einzelnen Verteilerbläcke --10-- sind im wesentlichen in ihrem Aufbau gleich und sind aneinander derart befestigt, dass die sich durch die Verteilerblöcke erstreckenden Kanäle im wesentlichen dreikontinuierliche Verteiler für die Weiterleitung der drei Gase zu jedem der Sprühköpfe bilden u. zw. mit im wesentlichen gleichen Drücken, wobei die Verteilerkanäle von ausreichender Grösse sind, um die Förderung der Gase ohne wesentlichen Druckabfall zwischen den einzelnen Verteilerblöcken zu gewährleisten.
Die genormten Einheiten, von denen jede einen Verteilerblock und einen Sprühkopf aufweist, sind in Reihe zwischen einem Paar von Endblöcken--58-- befestigt, welche Bohrungen besitzen, die mit den Bohrungen --36 und 38--, durch welche sich die Zugstangen --40-- erstrecken, kor- responderen. Einer oder beide der Endblöcke sind mit Kanälen für die Zufuhr von Sauerstoff, Brenngas undLuftzuden jeweiligen Verteilerblocken versehen, wobei die Gase in den Endblock z. B. durch biegsame Schläuche -- 60-- geführt sind.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst eine Antriebs- und Stützeinrichtung, deren Aufgabe es ist, die Flammsprühköpfe zu tragen und relativ zu der zu metallisierenden Werkstückoberfläche zu bewegen und Drähte den Sprühköpfen in vorausbestimmbaren Raten zuzuführen. Diese Antriebs- und Stützeinrichtung besteht aus einem Lagergehäuse --62-- in der gezeigten Form, welche längliche, parallele obere und untere Wände --64 und 66-- besitzt, die durch Stirnwände --68-- verbunden sind. Die Stützeinrichtung ist mindestens so lange wie die Verteilervorrichtung samt den Endblöcke und die Verteilerblöcke sind an den vorderen Kanten der oberen und unteren Wände--64 und 66-durch Schrauben-70befestigt, die sich durch die Flanschbohrungen --20 und 22-- erstrecken.
Das Lagergehäuse --62-- ist für eine Bewegung planparallel zu der Ebene der Werkstückfläche, die metallisiert werden soll, montiert u. zw. an einem Paar von Führungsschrauben -- 72-, die ihrerseits in ihren Achsen in einer Ebene parallel zu der Werkstückflächenebene angeordnet sind u. zw. senkrecht zu denAchsenderSprühköpfe--24--. DieFührungsschranbengreifeninSchraubhülsenoderMuttern--74-ein, welche gegen Drehung an der oberen Wand --64-- nahe den Enden derselben gesichert sind und erstrecken sich durch die obere und untere Wand hindurch, wobei die untere Wand mit nicht dargestellten Führungshülsen versehen sind, durch welche die Führungsschrauben --72-- sich frei erstrecken und axial
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gleichen Geschwindigkeit zu drehen erlaubt, um die Stützeinrichtung auf-und abwärts zu bewegen.
Weiters sind Mittel in der Stützeinrichtung vorgesehen, welche der Zufuhr und der Führung der Drähte zu den Sprühköpfen in gleichen Schritten dienen, um einen gleichförmigen Metallauftrag durch die Sprühköpfe zu erreichen. Diese Mittel umfassen ein Paar von Speiserollen--76, 78-- für jeden Sprühkopf, welche Rollen eine über der andern und einander gegenüberliegend montiert sind, u. zw. dicht hinter jeder Drahtführung --44--, wobei die Fläche der unteren Speiserolle --76- im wesentlichen tangential zu dem Draht liegt, der sich durch die Bohrung --56-- der Drahtführung erstreckt. Die Trans- ponflächen der Rollen können gekordelt oder gerieft sein, um das Greifen des Drahtes zwischen ihnen zu fördern.
Die Rollen --76-- sind an einer Antriebswelle --80-- verkeilt, welche sich in Längsrichtung der Versorgungseinheit unterhalb der Achse der Sprühköpfe erstreckt, u. zw. parallel zu den oberen und unteren Wänden der Einheit und gelagert in nicht dargestellten, auf der unteren Wand --66-- angeordneten Lagern. Für den Antrieb der Welle --80-- ist eine Ritzelwelle-82- (Fig. 4, 5, 7) vorgesehen, die sich im wesentlichen parallel zu den Führungsschrauben --72--, benachbart zu einer derselben, erstreckt, wobei beispielsweise ein Elektromotor -130-- für den Antrieb der Ritzelwelle --82-- mit vor- ausbestimmbarerGeschwindigkeit vorgesehen ist.
Die Ritzelwelle --82-- erstreckt sich durch Öffnungen in der oberen und unteren Wand der Stützeinheit und befindet sich in Eingriff mit einem Zahnrad--84--, welches auf einer frei gelagerten Welle --86-- befestigt ist, die zwischen der oberen und der unteren Wand mit ihrer Achse im wesentlichen parallel zu der Ritzelwelle --82-- befestigt ist, wodurch sich die Antriebs- und die Stützeinrichtung frei auf und ab hinsichtlich der Ritzelwelle --82-- mit dem Zahn- rad --84-- bewegt werden kann, welches sich dauernd in Eingriff mit der Ritzelwelle --82-- befindet.
Der Antrieb der Welle--80-- von der Ritzelwelle --82-- erfolgt über eine Schnecke --88--, welche
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derWelle--86-- verkeilt ist und überJede der Versorgungsrollen-78-ist auf einem kurzen Achsstummel--92-- befestigt u. zw. zwischen einem Paar von Armen-94-am Ende eines Lagerarme-96-, der drehbar in der Nähe seines andern Endes auf einer Stützwelle--98-- gelagert ist, die sich von einem Ende zum andern der Stützeinrichtung erstreckt. Auf diese Weise sind die Rollen --78-- in der Lage, sich gegen und von den Rol-
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len--76-- weg zu bewegen und werden gegen die Rollen --76-- durch Schraubfedern --100-- gedrückt, von denen jede zwischen dem Lagerarm --96-- und der oberen Wand --64-- eingesetzt ist.
Die Rol- len--78-- sind einzeln durch je ein Zahnrad --102-- angetrieben, welches auf einer Welle --93-- zu- gleich mit einer Rolle --78-- befestigt ist, und mit einem ähnlichen Zahnrad --104-- in Eingriff steht, welches auf der Welle --80- befestigt ist. Die Zähne der Zahnräder --102 und 104-- können eine be- sonders grosse Höhe haben, so dass sie auch dann miteinander in Eingriff bleiben, wenn Drähte grösseren
Durchmessers als solche mit vorausbestimmten Minimaldruckmesser verwendet werden.
Eine Anzahl von Hülse'l. --106- sind auf einem Lagerstück --108-- befestigt, wobei die Bohrung einer jeden dieser Hülsen sich in Verlängerung der Bohrung einer Drahtführung --44-- für die Zufuhr des
Drahtes in den Spalt zwischen einem Paar von Zufuhrrollen-76 und 78-- befindet. Ein langer He- bel-110-ist auf jedem Lagerstück--96-- angeordnet, um das Drehen (entgegen dem Uhrzeiger- sinn in Fig. 2) eines jeden Lagerstückes zu erleichtern, mit dem Zweck, die Zufuhrrollen so voneinan- derinAbstand zu bringen, dass ein Draht zwischen ihnen in die Führung --44-- eingeführt werden kann.
Die Steuerung der erfindungsgemässen Flammsprühvorrichtung ist verhältnismässig einfach und um- fasst Mittel für die Steuerung des Druckes eines jeden der drei Gase (Brennstoff, Sauerstoff und Luft), welche den drei Verteilerkanälen zugeführt werden, ferner einen Motor--126-- für den Antrieb der Führungsschrauben--72-- in vorausbestimmbarer Geschwindigkeit und einen Motor --130-- für den An- trieb der Ritzelwelle--82--, ebenfalls in vorausbestimmbarer Geschwindigkeit. Die Motoren sind vor- zugsweiseinder Drehzahl regelbar und Mittel, wie Widerstände --132 und 134--, sind für die Regelung der Drehzahl der Motoren --126 und 130-- angeordnet.
Die gesamte Einheit einschliesslich der Antriebe kann so montiert werden, dass die Abstände zwischen den Sprühköpfen und der Werkstückoberfläche ein- gestellt werden können, wobei diese Lage, einmal eingestellt, während aufeinanderfolgender Metalli- siervorgänge erhalten bleibt.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung ist völlig einfach und erfordert lediglich, dass jeder Sprühkopf oder jede Sprühdüse unter einem Gasdruck steht, der ausreicht, um mindestens eine Zündflamme aufrechtzuerhalten.
Ein Werkstück, beispielsweise das in Fig. 6 dargestellte Paneel--121-- mit einer Maske--122--, welche vom Elektromagnet --120-- festgehalten wird, wird vor der Sprühvorrichtung so montiert, dass sich die obere oder untere Kante der zu metallisierenden Fläche gegenüber den Düsen befindet. Der Gasdruck wird dann bis auf den Arbeitsdruck erhöht, während die Führungsschrauben --72-- und das An- triebszahnrad-82-zu gleich zu rotieren beginnen, wodurch der Draht zu den Sprühköpfen zugeführt wird und sich die Sprühköpfe relativ zu der Werkstückoberfläche gegen die gegenüberliegenden Ränder bewegen.
Wenn das Metallisieren in einer einzigen vorzugsweise abwärts gerichteten Querbewegung der Sprühköpfe ausgeführt ist, wird die Drahtzufuhr unterbrochen und der Gasdruck herabgesetzt sobald die Beschichtung am Ende der Querbewegung fertig ist. Hierauf wird die Drehrichtung der Führungsschrau- ben umgekehrt, um die Stützeinrichtung in ihre Ausgangsposition zurückzuführen ; oder, falls dies gewünscht wird, kann das Metallisieren des gleichen oder eines andern Werkstückes während der Retourbewegung erfolgen,, indem man die Zufuhr des Drahtes und des Gases fortsetzt.
Das Sprühen erfolgt vor- zugsweiselediglich in einer abwärts gerichteten Bewegung, weil die Drähte gewöhnlich in grossen Mengen auf Spulen zugeführt werden, welche natürlich eine erhebliche Masse darstellen, die sich dem Ab- wickelnwidersetzt, sodassdas Abspulen während der Aufwärtsbewegung erfolgt und die abgespulten Längen des Drahtes in die Sprühköpfe während der Abwärtsbewegung eingeführt werden.
Falls weniger Sprühköpfe angewendet werden sollen, werden die Zuganker --40-- entfernt und eine oder mehrere der End- verteilerblöckewerdenvon der Stützeinrichtung abgenommen, worauf die gewünschte Anzahl der Sprühköpfe entfernt wird und die Zuganker wieder angebracht werden, um die Endblöcke zusammenzuhalten und die Dichtungen zwischen den einander benachbarten Blöcken zusammenzupressen.
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