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Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen Düsenkopf bzw. eine neue Düse für das Aufbringen von in Pulverform bzw. als Pulver zugeführten und im wesentlichen im Bereich der Düsen- öffnung in den gesinterten und/oder geschmolzenen Zustand übergeführten Materialien, wie insbesondere Metalle, Legierungen, Minerale, Gläser, Keramik und/oder Kunststoffe mit einem zentralen Hohlraum für die Zuführung von Energie, wie insbesondere in Form von Heissgas, Heizgas, Flamme, Plasma, Laserstrahlung od.dgl., und einem denselben umgebenden - im Bereich von dessen Düsenöffnung eine dieselbe umgebende Ringraum-Düsenöffnung aufweisenden - Ringraum, in welchen eine Mehrzahl von Zuführungs-Leitungen mit Öffnungen bzw.
Düsen für das Einbringen eines - mindestens eines der genannten Pulver enthaltenden - Pulver/Fördergasstroms mündet, sowie bevorzugterweise mit zumindest einem weiteren, den Ringraum umgebenden Ringraum mit Ringdüse für die Zuführung eines Schutzgases.
Derartige Düsenköpfe bzw. Düsen werden heute insbesondere zur Aufbringung von auf andere Weise schwierig zu handhabenden Auftragsmaterialien auf die verschiedensten Substrate eingesetzt, und bezüglich des allgemeinen Standes der Technik auf diesem Gebiet sei nur beispielsweise auf die WO 97/21515 A1 verwiesen.
Weiters sei auf die DE 100 57 676 C1 verwiesen, welche einen Plasmabrenner mit einer Düsenkonstruktion mit einer Mehrzahl von Austrittsöffnungen für das hoch erhitzte Pulver beschreibt, was den Nachteil mit sich bringt, dass damit ein tatsächlich gleichmässiger Materialauftrag nicht erreicht werden kann.
Die hier weiters zu nennende US 2 805 323 A bezieht sich an sich auf Elektroschweiss- Verfahren. Dieses funktioniert nur unter Einsatz von magnetischen Pulvern, wobei bei der dort beschriebenen Düse ein durch das Elektroschweissen entstehendes Magnetfeld ausgenützt wird, um das Pulver ins Schmelzbad zu bringen.
Bei dem gemäss dieser US-A einzusetzenden Düsenkopf ist der für die Zuführung der gasstromgeförderten Schweisspulvers vorgesehene Raum ringförmig und weiters ist derselbe durch eine mit einer Mehrzahl von Kanälen durchsetzte Querwandung geteilt, allerdings ist dort nicht angegeben, zu welchem Zweck diese Barriere mit den durchströmbaren Kanälen vorgesehen sein soll.
Obwohl - wie die genannten Druckschriften zeigen - die Technik der Materialaufbringung, ausgehend von Pulvern, schon seit langem hoch entwickelt ist, konnte bisher das Problem einer für die verschiedensten Anwendungsgebiete tatsächlich ausreichenden Homogenisierung des aus der Ringdüse austretenden Pulvermaterialstroms, der dort durch eine Flamme, durch Plasma od.dgl. sehr rasch und, wenn notwendig hoch, erhitzt wird, nicht erreicht werden, sodass immer noch Inhomogenitäten in der schmelz- und/oder sinter-aufgetragenen Masse in Kauf genommen werden mussten, was immer wieder zu verminderter Haftung, zu verringerten mechanischen Festigkeiten, zu Korrosionsproblemen od.dgl. geführt hat.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Düsenkopf bzw. eine Düse für das Auftragen von ursprünglich als Pulver oder als Pulvergemisch vorliegenden Materialien in geschmolzenen oder im gesinterten Zustand zu schaffen, bei dessen Einsatz die oben angeführten, nachteiligen Material-Inhomogenitäten der unter Schmelzen und/oder Sintern aufgebrachten Masse praktisch ausgeschaltet werden.
Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, dass ein wesentlicher Grund für die unerwünschten Inhomogenitäten in den aufgetragenen Massen durch im Materialstrom während des Flie- #ens des Pulvers durch die für die Pulverzuführung vorgesehene Ringkammer des Düsenkopfes bis hin zur Ringdüsenöffnung sich durchziehende, oft auch nur geringe Querströmungen, Strömungswirbel, Turbulenzen, Dralleffekte od.dgl. verursacht werden. Weiters wurde gefunden, dass durch den Einbau von Entwirbelungs- bzw. Materialstrom-Homogenisierungsbauteilen sich der Materialfluss bzw. die Bewegung des Pulvers, welches gegebenenfalls mit einem
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Restanteil des ursprünglichen Pulverzuführungs-Fördergasstroms durch die Ringkammer des Düsenkopfes transportiert wird, in hohem Ausmass beruhigt und vergleichmässigt werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist somit gemäss Anspruch 1 ein neuer Düsenkopf bzw. eine neue Düse der eingangs genannten Art, wobei der Pulverzuführungs-Ringraum durch mindestens einen, jeweils zwischen der Pulver/Fördergasstrom-Zuführung und der Düsenöffnung angeordneten, sich von der Ringraum-Innenwand zur Ringraum-Aussenwand erstreckenden, dessen offenen Querschnitt deckenden Querwand-Bauteil mit einer Mehrzahl von vom zugeführten Pulver und dem Fördergas durchsetzbaren, durchströmbaren bzw. durchrieselbaren Durchgangs-Öffnungen, -Kanälen od. dgl. in zumindest zwei, vom genannten Pulver in Materialstromrichtung sequentiell zu durchsetzenden, zu durchströmenden bzw. zu durchrieselnden Ringkammern geteilt ist.
Der neue Düsenkopf bzw. die neue Düse ist dadurch gekennzeichnet, dass die in Materialstromrichtung letzte, in die Pulver-Ausbringungs- bzw. Ringkammerdüse mündende Ringkammer zur Ringkammerdüse hin mit einer ersten Zone mit sich in Materialstromrichtung von dem als Pulver-Vergleichmässigungs-Bauteil ausgebildeten Querwand-Bauteil mit den ihn durchsetzenden Kanälen weg, bevorzugt stetig, verringerndem Ringkammerquerschnitt und mit einer, bevorzugt stetig, sich in Materialstromrichtung an die genannte erste Zone materialstromabwärts anschliessenden zweiten Zone, mit zur genannten Ringraum-Düsenöffnung hin sich verjüngend konisch ausgebildeter Innen- und Aussenwand ausgebildet ist, wobei die zwischen den eben genannten Wänden freibleibende Ringkonus-Zone bis zur Ringdüse hin im wesentlichen konstante Querschnittsbreite aufweist.
Dadurch, dass das in den Ringraum des Düsenkörpers zugeführte Pulver zusammen mit einem eventuellen Rest-Fördergasstrom die Durchgangs-Öffnungen bzw.-Kanäle des zumindest einen Vergleichmässigungs-Bauteil durchsetzen muss, werden die Pulverteilchen mit nicht materialstromrichtungs-konformen Querbewegungs-Komponenten zu einer fluss-konformen Bewegung gezwungen. Durch deren Stösse an die Wand der Durchgangsöffnungen wird ihre Querbewegungsenergie abgebaut, sodass der Fluss bzw. Fall der Teilchen durch die unterhalb des Vergleichmässigungsbauteils liegende Ringkammer wesentlich homogener ist als oberhalb desselben.
Die spezielle Formgebung des Ringraums der Düse gemäss der Erfindung führt, wie gefunden wurde, zu einer hinsichtlich Volumensdichte und zeitlicher Konstanz unerwartet hohen Gleichmässigkeit der Verteilung der Schweisspulver-Partikel, welche sich ihrerseits in der hohen Qualität des Schweissauftrages bzw. der Schweissplattierung und dessen bzw. deren Verbindung zum Untergrund-Material besonders günstig auswirkt.
Durch die erfindungsgemäss vorgesehene Formgebung des Düsen-Innenbaus wird erreicht, dass das Pulver ohne hohe Verluste in das Schmelzbad gebracht wird, indem alle Dralleffekte, Turbulenzen, usw. aus dem Pulverstrahl herausgenommen werden. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Düsenkammer wird verhindert, dass der homogen zu haltende Pulverstrahl zerfallen würde und es so zu unbefriedigender Qualität der Auftragsschweissung kommt.
Durch den Einbau eines zweiten derartigen Vergleichmässigungs-Bauteils in den Ringraum kann eine noch weitergehende Homogenisierung des Pulver/Fördergas-Materialflusses erreicht werden. Zur Erhöhung des Effektes können auch Kaskaden von mehr als zwei derartigen Vergleichmässigungs-Bauteilen und jeweils stromabwärts von denselben liegenden, von der jeweils vorhergehenden Ringkammer getrennten Ringkammern vorgesehen werden.
Demgemäss ist es von Vorteil, wenn gemäss Anspruch 2 vorgesehen ist, dass der Ringraum des Düsenkörpers für die Zuführung von Pulver zwei oder mehr Vergleichmässigungs-Bauteile aufweist, dass aber nur in die in Materialstromrichtung erste, in den meisten Einsatzfällen auch oberste, Ringkammer über dort einmündende, zumindest zwei, bevorzugt jedoch mehr als zwei,
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Pulverzuführungs-Öffnungen bzw.-Düsen das durch das inerte Fördergas unter Druck geförderte Pulver oder Pulvergemisch eingebracht wird.
Gleich an dieser Stelle sei erwähnt, dass ein Schmelz- und/oder Sinterauftrag eines Materialgemisches, also ursprünglich basierend auf ein Gemisch von zwei oder mehr Pulvern, auch in der Weise erfolgen kann, dass die Pulver/Fördergas-Zuführungsdüsen in Mehrzahl vorhanden sind und einen Zuführungsdüsenkranz bilden, wobei jeweils durch nebeneinander angeordnete Düsen des genannten Düsenkranzes Pulver unterschiedlicher Materialien oder unterschiedlicher Zusammensetzungen eingebracht werden, welche in der ersten Ringkammer infolge der dort noch auftretenden und erwünschten Turbulenzwirkung in ein gewünschte Pulvergemisch übergeführt wird, welches durch den der ersten Ringkammer folgenden und dieselbe von der zweiten Ringkammer trennenden Vergleichmässigungs-Bauteil in den erwünschten homogenen Pulver-Materialstrom umgewandelt wird.
Wenn, wie gemäss Anspruch 3 vorgesehen, durch eine Mehrzahl von VergleichmässigungsBauteilen der Pulverzuführungs-Ringraum in mehrere Ringkammern geteilt ist, so können im Falle des gewünschten Auftrags eines Pulvergemisches jeweils durch die Zuführungsdüsen eines in eine bestimmte Ringkammer mündenden Düsenkranzes und durch die Zuführungsdüsen eines in eine folgende Ringkammer mündenden Düsenkranzes jeweils Pulver verschiedener Materialien eingebracht werden.
Einen wegen seiner robusten und einfachen Bauart bevorzugten, die einzelnen Ringkammern des Ringraumes voneinander trennenden Vergleichmässigungs-Bauteil offenbart der Anspruch 4. Die dortigen Dimensionierungsangaben können zur Optimierung der Durchgangslänge der Durchgangsöffnungen in Materialstromrichtung beitragen, was insbesondere deshalb von Bedeutung ist, weil mit zunehmender Länge der Durchgangsöffnungen in denselben die Bewegungsanteile der Pulverteilchen quer zur Materialstromrichtung in steigendem Masse beschränkt werden, gleichzeitig aber der Durchgangswiderstand steigt, was den Durchsatz vermindert und beispielsweise durch Fördergas-Druckerhöhung kompensiert werden kann.
Dem Anspruch 5 sind Grenzen der bevorzugten Bereiche des Verhältnisses zwischen Summe der Querschnittsflächen der Durchgangsöffnungen für den Pulver-Materialstrom und der Gesamt-Querschnittsfläche des Vergleichmässigungs-Bauteils zu entnehmen.
Über besonders günstige Verhältnisse zwischen lichter Weite der Pulver-Durchgangsöffnungen und der Grösse der Partikel des jeweils zum Einsatz kommenden Pulvers gibt der Anspruch 6 näher Auskunft.
Zu den beiden letztgenannten Ansprüchen ist noch hinzuzufügen, dass mit dem dort verwendeten Begriff Querschnittsfläche bzw.-weite diese Fläche bzw. Weite an der jeweils engsten Stelle der Durchgangsöffnung in deren Längserstreckung gemeint ist.
Deutlich wird die Notwendigkeit dieser Klarstellung gleich bei der besonders günstigen Ausgestaltung der anströmseitigen Fläche des einzelnen Vergleichmässigungsbauteils, wie er gemäss Anspruch 7 mit trichterartigen Erweiterungen der Durchgangsöffnungen ausgebildet ist.
Eine weitere, wie sich in der Praxis herausgestellt hat, vorteilhafte Gestaltung der Durchgangs- öffnungen des Vergleichmässigungs-Bauteils, etwa in Form von Radial-Schlitzöffnungen, ist dem Anspruch 8 zu entnehmen.
Sind gemäss Anspruch 8 die Radial-Schlitzöffnungen jeweils durch zwischen ihnen angeordnete durchgehende Stege voneinander getrennt, so ist gemäss Anspruch 9 vorteilhafterweise vorgesehen, dass diese Stege jeweils abwechselnd von einem Tragring od.dgl. an der Innenwand und von einem analogen Tragring od.dgl. an der Aussenwand des Ringraums ausgehen, sich jeweils radialstrahlig nach aussen bzw. innen erstrecken und jeweils frei enden, wodurch eine
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Art Zickzack-Verlauf der dann endlosen, in sich geschlossenen Spalt- bzw. Schlitzöffnung entsteht.
Zur Erhöhung der Flexibilität im Falle des Einsatzes von Pulvern verschiedener Konsistenz und/oder Teilchengrösse kann es günstig sein, den Vergleichmässigungs-Bauteil so auszugestalten, dass eine an die jeweiligen Verhältnisse anpassende Einstellung der Breite der Schlitzöffnungen erfolgen kann. Der Anspruch 10 offenbart einen solchen Vergleichmässigungs-Bauteil, der mit zwei Lagen von Radialschlitzöffnungen aufweisenden Teil-Bauteilen gebildet ist, welche gegeneinander um die Düsenkopf-Achse winkelverdrehbar sind, sodass die zwischen den beiden Teil-Bauteilen übrigbleibende Schlitzöffnung auf verschiedene Schlitzbreiten eingestellt werden kann.
Um dem die Ringkammern durchströmenden Pulverstrom möglichst keine die Homogenität eventuell störende Gelegenheit zu geben, sich auf den Stegen oder auf der anströmseitigen Fläche zwischen den Durchgangsöffnungen des Vergleichmässigungs-Bauteils abzusetzen, hat sich eine Gestaltung dieser Seite des Bauteils mit Kanten bzw. Schneiden und schräg geneigten Flächen auf den Stegen oder zwischen den Durchgangsöffnungen als vorteilhaft erwiesen, wie dies im Anspruch 11 näher beschrieben ist.
Es hat sich im Sinne des Abbaus von Querströmungs-Komponenten und Wirbelbewegungen im Pulvermaterialstrom gezeigt, dass es für die Erhaltung der Durchgängigkeit der Durchgangsöffnungen des Vergleichmässigungs-Bauteils und damit zur Vermeidung von Störungen des Materialflusses günstig ist, wenn, wie aus dem Anspruch 12 hervorgeht, die Querschnitte dieser Öffnungen in Materialstromrichtung sich um kleine Beträge erweiternd ausgebildet sind.
Es wurde gefunden, dass sich mit Vergleichmässigungs-Bauteilen mit vom Pulverstrom zu durchsetzenden Mikro-Durchgangskanälen bzw. -löchern von z.B. 1 mm Durchmesser gemäss Anspruch 13 ein besonders hohes Mass an Strömungshomogenität erzielen lässt.
Eine weitere, dem angestrebten Zweck in günstiger Weise dienliche, Ausführungsart besteht, wie dem Anspruch 14 zu entnehmen, in einem aus zumindest zwei Lagen von Sieben, Netzen, Gittern od.dgl. gebildeten Vergleichmässigungs-Bauteil.
Eine weitere vorteilhafte Bauweise des neuen Düsenkopfs sieht die Möglichkeit vor, die Höhe zumindest einer der Ringkammern zu verändern, wobei zur näheren Erläuterung auf den Anspruch 15 verwiesen sei. Mit einem Düsenkopf in dieser Ausführungsform kann jeweils die Pulver-Freifall- oder-Durchströmungsstrecke ringkammer-individuell eingestellt werden.
Was vorteilhafte Bauprinzipien eines solchen mit höhen-einstellbaren Ringkammern ausgebildeten Düsenkopfs betrifft, gibt darüber der Anspruch 16 näher Auskunft.
Bezüglich der jeweils bevorzugten Arten der Anordnung und/oder Ausrichtung der Zuführungs- öffnungen bzw.-düsen für die Einbringung des Pulver/Fördergasstroms in den Ringraum bzw. in zumindest eine der Ringkammern sind dazu jeweils den Ansprüchen 17, 18 und 19 die näheren Details zu entnehmen.
Weist der neue Düsenkopf zumindest zwei Vergleichmässigungs-Bauteile auf, und ist somit in zumindest drei Ringkammern geteilt, so ist es, wie dem Anspruch 20 zu entnehmen, günstig, wenn die Pulverzuführungs-Düsen bzw. Öffnungen zweier oder mehrerer in verschiedene Ringkammern mündender Zuführungsdüsen-Kränze in Richtung Düsenkopf-Achse gesehen, nicht kongruent unter- oder übereinander angeordnet sind, sondern zueinander winkelverschoben bzw.-verdreht.
Für den Abbau des im zugeführten Pulver-Fördergasstrom herrschenden Fördergas-Druckes in einem jeweils notwendigen bzw. gewünschten Ausmass, dient in günstiger Weise, wie dem
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Anspruch 21 zu entnehmen, zumindest eine aus der jeweiligen Ringkammer herausführende Leitung od.dgl. für den Abbau von Überdruck bzw. für das Abführen von überschüssigem Fördergas, welches letztlich wieder in die Erzeugung des Pulver-Fördergasstroms rezykliert werden kann.
Um eine exakte Regelung der Druckverhältnisse in den einzelnen Ringkammern vornehmen zu können, ist es, siehe dazu Anspruch 22, günstig, die soeben beschriebenen Abführungen für überschüssiges Fördergas mit Druckregelungsorganen auszustatten.
Anhand der Zeichnung wir die Erfindung näher erläutert: Es zeigen die Fig. 1 und 2 eine Längs- und eine Querschnittsansicht des erfindungsgemässen Düsenkopfs, die Fig. 3 einen Düsenkopf mit durch zwei Vergleichmässigungs-Bauteile in drei Ringkammern geteilten Ringraum, die Fig. 4 eine Detailschnitt-Schrägansicht eines Vergleichmässigungs-Bauteils und die Fig. 5 und 6 jeweils Ansichten zweier weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemässen Vergleichmässigungs-Bauteils von oben.
Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Düsenkörper 100 mit Düsenkörperachse ad umfasst einen um einen zylindrischen, zu einer Düsenöffnung 10 hin sich konisch verjüngenden Innenhohlraum 1 mit einer Zuführung 15 für einen Energieträger E, z.B. ein für die Erzeugung einer heissen Flamme an der Düsenöffnung 10 geeignetes Heizgas. Der zentrale Hohlraum 1 ist von einem konzentrisch zu ihm angeordneten, sich zu seiner Ringdüsen-Öffnung 20 hin ebenfalls konisch verjüngenden Ringraum 2 umgeben, welcher vom vorgenannten Hohlraum 1 für die Zuführung des Energieträgers E durch eine Innenwandung 21 getrennt ist. Nach aussen hin ist der Ringraum 2 durch eine Aussenwandung 22 abgeschlossen.
Im zylindrischen Teil des Ringraumes 2 bzw. in dessen Ringkammer-Zone Z1 ist die lichte Weite qr desselben grösser als in dessen in die Ringdüsenöffnung 20 ausmündenden konischen Teil Z2 mit der Weite qk. Der Ringraum 2 dient der gezielten Zuführung eines, das aufzutragende Pulvermaterial P tragenden bzw. fördernden, unter Druck stehenden Fördergases F, welche gemeinsam den Pulver/Fördergasstrom PF bilden, welcher sich in Materialstromrichtung RMs durch den Ringraum 2 abwärts bewegt.
In Ringraum 2 ist der neue, von der Innenwand 21 zu seiner Aussenwand 22 hin sich erstreckende, die Ringraum-Querschnittsfläche deckende, im Wesentlichen Toroidgestalt aufweisende Vergleichmässigungs-Bauteil 3 angeordnet, welcher den Ringraum 2 in eine erste und in eine zweite Ringkammer R1, R2 teilt.
In die erste, obere Ringkammer R1 münden, siehe dazu auch insbesondere die Fig. 2, insgesamt sechs voneinander in gleichen Winkeln bzw. Bogenabständen beabstandete, hier zur Düsenkörperachse ad in einem Winkel # von einigen Graden von der exakten Radialrichtung abweichend und in einem Winkel # von einigen Grad zu einer Ebene Es senkrecht zur Düsenachse ad geneigte, in Öffnungen oder Düsen 40 endende Zuführungen 4, durch welche ein materialeinheitliches Pulver P oder aber ein Gemisch von mindestens zwei oder mehr Pulvern P1, P2, getragen von einem mit Druck beaufschlagten, inerten Fördergas F, insgesamt also ein Pulver/Fördergasstrom PF bzw. P1F, P2F, in die erste Ringkammer R1 des Ringraums 2 eingebracht wird.
Die jeweils von der Seite in den Ringraum 2 bzw. in die erste Ringkammer R1 einmündenden sechs Pulver/Fördergasströme werden in diesem Ringraum R1 in eine Richtung abwärts zur Ringkammer R2 hin abgelenkt. Es bilden sich bei dem Einströmen des Pulver/Fördergasstroms PF ; P1F, P2F selbstverständlich Quer-Strömungs-, Wirbel-, Dralleffekte, Turbulenzen od.dgl. aus, und ausserdem ist, bedingt durch die ja auf sechs Düsenöffnungen 40 beschränkte Einbringung der Materialströme der schliesslich abwärtslaufende Materialstrom Ms nicht vollständig homogen.
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Während der Abwärtsbewegung des Pulvers P, P1, P2, kommt es schon vor Erreichen des Vergleichmässigungs-Bauteils 3 zu einer gewissen, jedoch für einen exakten Pulverauftrag noch nicht ausreichenden hohen Vergleichmässigung des Materialstroms Ms.
Das normalerweise mit einem Rest des Fördergasstroms F sich bewegende Pulver P ist nach Erreichen der Oberfläche 35 des Vergleichmässigungs-Bauteils 3 gezwungen, seinen Weg durch die Durchgangsöffnungen 30 bzw. Rundlöcher bzw. -kanäle 305 desselben zu nehmen, wobei, bedingt durch die Verteilungswirkung der etwa siebartigen Ausbildung des Vergleichsmässigungs-Bauteils 3 ein wesentlicher Effekt in Richtung Homogenisierung des Materialstroms Ms eintritt. Durch die Zwangsführung der Pulverpartikel beim Durchfliessen der Durchgangsöffnungen 30 wird dieser Effekt dadurch verstärkt, dass etwa quer zur Materialstromrichtung RMs strömende bzw. sich bewegende Pulverpartikel an den Öffnungswänden anstossen und ihnen dabei Querbewegungsenergie entzogen wird, sodass sie sich schliesslich auch nur mehr konform mit der Materialstromrichtung RMs abwärts bewegen.
Der in die erste Ringkammer R1 eintretende Pulver/Fördergasstrom PF steht unter dem Druck des Fördergases und weist eine relativ hohe Geschwindigkeit auf, welche in der - wesentlich grössere Querschnittsfläche im Vergleich zu den Zuführungsdüsen bzw. -öffnungen 40 aufweisenden - ersten Ringkammer R1 relativ stark abgebremst wird. Da zur Vergleichmässigung des Stromes der Pulverteilchen auch ein verringerter Gasdruck günstig beiträgt, ist die für den Pulvereintrag vorgesehene Fördergasmenge zu hoch, und es sind daher oberhalb der über die Zuführungsleitungen 4 versorgten Fördergaszuführungs-öffnungen bzw.-düsen 40 beispielsweise zwei mit Filtern ausgestattete Fördergasauslässe 5 mit Druckregelorganen bzw.
Strömungsmengen-Regelorganen 51, angeordnet, durch welche überschüssiges Fördergas Fü abströmen kann, welches wieder als Fördergas für die Bildung eines Pulver/Fördergasstromes PF rezykliert werden kann.
Nicht zuletzt ist aus der Fig. 1 ein im unteren konischen Teil des neuen Düsenkopfes 100 angeordneter, einen Teil der Konus-Ringzone Z2 der zweiten Ringkammer R2 konzentrisch umgebender Ringraum 6, mit Ring-Auslaufdüse 60 ersichtlich, durch welche ein Schutzgas Sg für die Bildung eines Schutzgasmantels gegen Sauerstoffzutritt zum heissen und daher in den meisten Fällen gegen Oxydation äusserst anfälligen Schmelz- und/oder Sintergut über eine Zuführung 65 zugeführt wird.
Die Partikel des Pulvers P ; P1, P2 gelangen, fliessen oder fallen in praktisch homogenem Strom vom Vergleichmässigungs-Bauteil 3 in die im Wesentlichen sich verjüngende und relativ grosse Querschnittsweite aufweisende Zone Z1 der zweiten Ringkammer R2 und gehen von dort aus stufenlos in die letztlich relativ enge, gleichmässige Ringweitenquerschnitt qk aufweisende ringkonus-förmige zweite Zone Z2 der Ringkammer R2 über und werden von dort schliesslich durch die Ringkammerdüse 20 ausgetragen.
Angedeutet ist noch in der Fig. 1, wie die Aussenwand 61 des Schutzgaszuführungsraums 6 einen etwa zylindrischen Verlängerungsfortsatz 63 aufweisen kann, welcher ein unerwünschtes seitliches Entweichen des Schutzgases Sg von der Pulver-Schmelz- bzw. Sinterzone verbindet.
Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es günstig ist, wenn die Summe der Querschnittsflächen der Öffnungen 30,305 des Vergleichmässigungs-Bauteils 3 im wesentlichen der Summe der Querschnittsflächen der Düsenöffnungen 40 der Pulverzuführungen 4 entspricht.
Die Fig. 3 zeigt - bei im übrigen gleichbleibenden Bezugszeichenbedeutungen - schematisch einen erfindungsgemässen Düsenkopf 100, welcher durch zwei Vergleichmässigungs-Bauteile 3 in insgesamt drei Ringkammern R1, R2, R3 unterteilt ist, wobei sowohl die erste Ringkammer R1 als auch die zweite Ringkammer R2 jeweils einen Kranz von etwa radialstrahlig angeordneten Zuführungen 4 mit Öffnungen bzw. Düsen 40 für die Einbringung von Pulver/Fördergasströmen PF; P1 F, P2F aufweisen.
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Hier ist gezeigt, wie der in die erste, R1 der insgesamt drei Ringkammern eintretende Pul- ver/Fördergasstrom P1 F ein Pulver P1 aus einem anderen Material enthält oder eine andere Zusammensetzung aufweist als das in die zweite Ringkammer R2 mit dem dortigen Fördergas- strom P2F eingebrachte Pulver P2.
Nach Durchlaufen der beiden Ringkammern R1, R2 und des dieselben jeweils nach unten abschliessenden Vergleichmässigungs-Bauteile 3 durchläuft das Pulvergemisch schliesslich die dritte Ringkammer R3 und tritt aus deren Ringraumdüse 20 als homogenes Gemisch der beiden Pulver P1 plus P2 aus.
Eingezeichnet ist in dieser Fig. noch schematisch, wie der Ringraum 2 des Düsenkopfes 100, und zwar dort, wo sich die zweite Ringkammer R2 befindet, durch ein jeweils sich in der Innen- wandung 21 und der Aussenwandung 22 befindliches Feingewinde 2121,2222 in zwei Teile geteilt ist. Durch Verdrehen der beiden Teile des Ringraumes 2 gegeneinander kann die Höhe hr der zweiten Ringkammer R2 bzw. der Abstand zwischen den beiden dieselbe nach oben und unten hin abschliessenden Vergleichmässigungs-Bauteilen 3 verändert werden und damit die Fallhöhe des Pulvers P1, P2, womit eine individuell auf die Pulverqualität bzw. Pulverteilchen- grösse abgestimmte, für die Homogenisierung vorgesehene Fallhöhe in dieser Ringkammer R2 eingestellt werden kann.
Die Fig. 4 zeigt - bei ansonsten gleichbleibenden Bezugszeichen-Bedeutungen - einen kleinen Bereich eines im Wesentlichen ringförmigen Vergleichmässigungs-Bauteils 3 mit anströmseitig trichterartige Erweiterungen 301 aufweisenden Durchgangsöffnungen 30,305, für das diesel- ben durchsetzende Pulver P, wobei die sich an die Trichter-Erweiterung materialstromrich- tungsmässig anschliessende Zone der Durchgangsöffnung 30 mit einem geringen Öffnungswin- kel a, der z. B. einer etwa fünfprozentigen Querschnittserweiterung entlang der Öffnungs- Durchgangslänge Id entspricht, nach unten hin sich schwach konisch erweitert, was Brücken- bildungen und damit Verstopfungen der Öffnung 30 durch das Pulver P in besonders effektiver Weise verhindert.
Aus dieser Fig. sind weiters die Querschnittsfläche fö einer der Öffnungen 30, 305 des Vergleichmässigungs-Bauteils 3 sowie die Gesamt-Querschnittsfläche fg von dessen anströmseitiger Oberseite 35 eingezeichnet. Die Summe aller Flächen fö beträgt hier etwa ein Drittel bis ein Viertel der Gesamt-Querschnittsfläche fg. Das Verhältnis zwischen Bauhöhe hv und Ringbreite bv des Vergleichmässigungs-Bauteils kann z. B. zwischen 5 :1 0,5 :1 ken und beträgt in der nur skizzenhaften Fig. 4 etwa 0,6 zu 1. Bevorzugt sind Bauhöhen hv, welche zumindest das Eineinhalbfache der Ringbreite bv aufweisen.
Die Fig. 5 zeigt - bei ansonsten gleichbleibenden Bezugszeichen-Bedeutungen - die Draufsicht auf einen sektoralen Bereich eines im Wesentlichen ebenfalls ringartigen Vergleichmässigungs- bauteils 3, welcher jedoch radialstrahlige Schlitze 305' mit radial gleichbleibender Breite bs aufweist, währenddessen die die Schlitze 305 definierenden Stege 306 radial nach aussen hin breiter werten. Die Stege 306 sind anströmseitig nicht flach bzw. eben, sondern weisen eine Art Gratkante 3061 auf und fallen jeweils beidseitig davon schräg zu den eigentlichen Schlitzöff- nungen 305 ab, was den Vorteil hat, dass auf diesen Stegen 306' kein Pulverteilchen liegen bleiben kann.
Es soll an dieser Stelle erwähnt werden, dass sich an einen, wie soeben beschrieben, mit Schlitzöffnungen ausgebildeten Vergleichmässigungs-Bauteil, wie ihn die Fig. 5 zeigt, ein zwei- ter, bezüglich der Anordnung und Grösse seiner Schlitzöffnungen gleicher Bauteil ohne solche Gratkanten direkt und flächig gleitend anschliessen kann, der gegenüber dem ersten Bauteil um die Düsenkörper-Achse verdrehbar ist, sodass - z. B. ausgehend von übereinander kongruent angeordneten Stegen und Schlitzöffnungen, also von maximaler Durchgangsbreite - durch Verdrehung eines der beiden Vergleichmässigungsbauteile die Durchgangsbreite verändert werden kann.
Die Fig. 6 zeigt - bei ansonsten gleichbleibenden Bezugszeichen-Bedeutungen - ebenfalls in
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Draufsicht eine weitere Ausführungsform des neuen Vergleichmässigungs-Bauteils 3, wobei hier jeweils frei endende Stege 306' radialstrahlig abwechselnd von der Innenwandung 21 und von der Aussenwandung 22 des Ringraumes 2 ausgehen, wodurch eine im Wesentlichen etwa zickzack-förmige, in sich geschlossene Endlos-Schlitzöffnung 305 gebildet wird. Auch diese Stege 306' können mit anströmseitigen Schneiden bzw. Kanten 3061 ausgestattet sein.
Patentansprüche : 1. Düsenkopf bzw. Düse (100) für das Aufbringen von in Pulverform bzw. als Pulver (P; P1, P2,....) zugeführten und im wesentlichen im Bereich der Düsenöffnung (10) durch Energie- zufuhr in den gesinterten und/oder geschmolzenen Zustand übergeführten Materialien, wie insbesondere Metalle, Legierungen, Minerale, Gläser, Keramik und/oder Kunststoffe, mit einem zentralen Hohlraum (1) für die Zuführung von Energie (E), wie insbesondere in Form von Heissgas, Heizgas, Flamme, Plasma, Laserstrahlung od.dgl., und einem denselben umgebenden - im Bereich von dessen Düsenöffnung (10) eine dieselbe umgebende Ring- raum-Düsenöffnung (20) ausweisenden - Ringraum (2), in welchen eine Mehrzahl von Zu- führungs-Leitungen (4) mit Öffnungen bzw.
Düsen (40) für das Einbringen eines - mindes- tens eines der genannten Pulver (P; P1, P2,...) enthaltenden - Pulver/Fördergasstroms (PF; P1F, P2F...) mündet, sowie bevorzugterweise mit zumindest einem weiteren, den
Ringraum (2) umgebenden Ringraum (6) mit Ringdüse (60) für die Zuführung eines
Schutzgases (Sg), wobei der Pulverzuführungs-Ringraum (2) durch mindestens einen, jeweils zwischen der
Pulver/Fördergasstrom-Zuführung (4) und der Düsenöffnung (20) angeordneten, sich von der Ringraum-Innenwand (21) zur Ringraum-Aussenwand (22) erstreckenden, dessen offe- nen Querschnitt (qr) deckenden Querwand-Bauteil (3) mit einer Mehrzahl von vom zuge- führten Pulver (P;
P1, P2, ...) und dem Fördergas (F) durchsetzbaren, durchströmbaren bzw. durchrieselbaren Durchgangs-Öffnungen (30,305, 305 ), -Kanälen od. dgl. in zumin- dest zwei, vom genannten Pulver (P; P1, P2,...) in Materialstromrichtung (RMs) sequentiell zu durchsetzenden, zu durchströmenden bzw. zu durchrieselnden Ringkammern (R1, R2,...) geteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die in Materialstromrichtung (RMs) letzte, in die Pulver-Ausbringungs- bzw.
Ring- kammerdüse (20) mündende Ringkammer (R2, R3,...Rn) zur Ringkammerdüse (20) hin mit einer ersten Zone (Z1) mit sich in Materialstromrichtung (RMs) von dem als Pulver-
Vergleichmässigungs-Bauteil ausgebildeten Querwand-Bauteil mit den ihn durchsetzenden
Kanälen weg, bevorzugt stetig, verringerndem Ringkammerquerschnitt und mit einer, be- vorzugt stetig, sich in Materialstromrichtung (RMs) an die genannte erste Zone Z1 materi- alstrom-abwärts anschliessenden zweiten Zone (Z2), mit zur genannten Ringraum-
Düsenöffnung (20) hin sich verjüngend konisch ausgebildeter Innen- und Aussenwand (21,
22) ausgebildet ist, wobei die zwischen den eben genannten Wänden (21,22) freibleiben- de Ringkonus-Zone (Z2) bis zur Ringdüse (20) hin im wesentlichen konstante Quer- schnittsbreite aufweist.