CN109642690A - 具有冲洗腔的粉末转动贯通装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使粉末气体混合物从固定的机器部分贯通至转动的机器部分的转动贯通装置(201)，具有形式为相互滑动地布置的平坦的圆环形的两个滑动密封面(207f、207r)的密封件，滑动密封面相对转动的机器部分的转动轴线同心地布置，并且滑动密封面能沿轴向方向运动离开彼此，从而滑动密封面形成间隙，其中密封件嵌入在具有至少一个气体入口(211)和至少一个气体出口(213)的冲洗腔(209)中。

Description

具有冲洗腔的粉末转动贯通装置

技术领域

本发明涉及一种从固定的媒介到转动的媒介或从转动的媒介到固定的媒介的转动贯通装置。尤其应该贯通粉末气体混合物。

背景技术

用于将未润滑的介质从固定的机器部分贯通到转动的机器部分的转动贯通装置是已知的。在此尤其地，词条：能干式运行的转动贯通装置是非常重要的。在润滑的介质的贯通中，形式为相互滑动地布置的平坦的圆环形的两个滑动密封面的密封件也可以针对更高的转速和高达400bar的传递压力实现，而这在未润滑的介质中仅在更小的转速和压力下是可行的。当介质不必非中断地输送时，滑动面尤其是应该有时沿轴向方向运动离开彼此，以便形成并且可以冷却间隙，其中转动的机器部分此外可以利用一定的旋转速度转动。此外，滑动密封面必须保持接触，这相应限制转速和压力。一定的泄漏损失在此不能够完全避免。

在DE19932355 B4中，泄漏损失以如下方式减小，替代平坦的滑动面，柱形的轴向的筒柱周侧面构造为密封面。利用筒柱面可以实现狭小的密封间隙，其具有大得多的表面和间隙长度，而没有半径的改变，即没有大的半径和相应的相对速度，从而未润滑的介质仅可以在很小的程度中穿过柱形的密封间隙。

如下所谓的粉末气体混合物然而形成特殊情况，该粉末气体混合物例如在热喷涂缸套和其表面时使用。这种混合物也可以被称为未润滑的介质。柱形的密封间隙然而在该应用中没有考虑到，这是因为粉末固定在密封间隙中，这很快速地导致转动贯通装置的堵塞。

在热喷涂缸套时，涂层粉末必须被可靠地传输直到到达旋转的喷射器，并且相应地必须确保在粉末线路的如下部位上的密封，从“固定的”到“旋转的”粉末线路的接口位于该部位上。为了说明该应用，图1示出了申请人的燃烧器操纵器RotaPlasma。示出了燃烧器操纵器1，其包括粉末转动贯通装置3、用于流传递的器件5、燃烧器支架7、燃烧器接头9和最后包括燃烧器11。

在该接口上的密封对于涂覆过程来说是特别重要的，这是因为粉末在粉末线路的端部上应该借助特殊的粉末喷射器在恒定的条件下喷射到等离子焰中。在恒定的条件下，特别的注意力放到参数，即粉末速度和粉末量上。参量尤其是通过粉末线中的非密封性受到负面影响。例如在粉末转动贯通装置的区域中的粉末泄漏导致压力变化，其导致粉末的脉动。附加地，粉末可以基于粉末线路中的稍微的过压通过粉末线中的非密封的部位向外逸出，并且因此强烈减少传输至注射器的粉末量。粉末线路内的过压根据参数是100至800mbar。

根据现有技术，特氟龙套筒-密封环的结合用于粉末转动贯通装置。这迄今为止是可能的，这是因为根据现有技术，这种设备的燃烧器以高达接近200转/分钟旋转。在200U/min时，设备然而已经示出了特别有限的使用寿命，从而该方法不能够经济地运行。目标是该设备可以在高达800U/min并且优选更大的转速中运行。与适应于更高的转速的更高的生产率相结合，如在申请人之一的已经悬而未决的专利申请中公开的那样，可以制造出具有明显更好的质量的层。短暂地，这种高的转速也可以以常规的设备实现。但如果想超过实验室规划地制造层，那么需要粉末转动贯通装置的新的变型方案。

确定的是，具有800U/min和更大转速的该应用与在DE 19932355 B4中利用未润滑的介质有待实现的例如20000U/min的转速相隔很远，并且能干式运行的转动贯通装置的在那里描述的问题是不太重要的。

然而，利用粉末气体混合物作为介质出现另外的和非常严重的问题。这种粉末尤其是绝不仅具有特定的颗粒大小的粉末颗粒。颗粒大小可以向上特别好地例如通过过滤来限制。然而，更小的颗粒的存在可以仅被排除到特定的百分比，尤其是因为例如通过快速传输粉末导致颗粒碰撞，颗粒碰撞导致更小的尺寸的碎屑。

但这导致的是，不重要的是两个密封环垫片之间的间隙是多小，总是会得到更小的并且进入间隙中的颗粒。一方面由此形成摩擦。另一方面，颗粒可以导致增大间隙，这又可以导致的是，现在更大的颗粒可以置于增大的间隙中，以此类推。最后可以导致上面描绘的泄漏。但也可以基于或者随着密封质量的改变导致压力波动，压力波动与燃烧器的旋转结合地可以导致脉动的粉末流。这整体导致的是，在施布层时可以导致层厚波动，这是因为两个现象，即粉末脉动和粉末泄漏如已经在上面描述的那样导致不均匀的粉末施布并且因此导致不均匀的层厚分布。这尤其是在最重要的质量特征之一的缸孔的内涂层中，因为该层随后通过另外的工艺步骤(研磨)被最终处理。不均匀的层厚分布此外导致在最终被处理的层表面上的由于不足够高的处理余量导致的缺陷处。因为(例如在缸孔中的)最终被处理的表面是相对配对体(例如具有活塞环的活塞)的密封面，所以通过形成这种缺陷处不再能够充分确保密封性。如果该质量不足例如在曲轴箱中出现，那么该质量不足与相对高的废品成本或再加工成本相关联。

尤其是指出的是，在DE 199 32 355 B4中描绘的解决方案借助密封的筒柱面没有带来帮助，而是附加地还导致细颗粒的粉末材料在筒柱面之间固定的困难，并且基于快速旋转导致极端的磨损和因此导致破坏筒柱表面。

在相互滑动的具有平坦的滑动面的密封环中，然而也不能够完全避免磨损的灰尘微粒或粉末组成部分渗入滑动面间隙中，这在常规的转动贯通装置中导致滑动密封面的提到的非常快速的磨损。

发明内容

本发明的任务是提供一种用于使未润滑的粉末/气体混合物贯通的转动贯通装置，其在200U/min至2000U/min的很高的转速中仅示出很小的磨损，并且因此可经济地使用。

该任务通过具有权利要求1的特征的转动贯通装置解决。根据本发明的转动贯通装置的特征在于横向于滑动密封垫片的轴线延伸的冲洗通道。通道能够实现使冲洗剂横向于滑动密封垫片的轴线并且在外部从滑动密封垫片旁边流动，所述通道例如通过转动贯通装置的壳体中的两个直径上对置的开口，优选在滑动密封垫片的轴向位置上形成。在一个变型方案中是空气流的冲洗剂流尤其是在滑动密封面的短暂的轴向的运动离开彼此中，使滑动密封面摆脱待贯通输送的介质的粉末微粒，并且由此阻止滑动密封面的快速磨损。

为了避免如上面描绘的极端的磨损适宜的是，平坦的滑动密封面相互弹性预紧地接触，从而滑动密封面在正常情况下以明确限定的挤压力接触。粉末的仍然到达滑动面之间的颗粒碎屑通过冲洗剂流带走，并且于是不会立即导致如上面描述的那样的极端的损害。通常，滑动密封面的挤压力可以通过传输通道的几何形状结合在传输通道中存在的压力、冲洗腔中的旋转部分的外侧的几何形状和在冲洗腔中存在的压力，并且最后通过挤压弹簧的选择来调节。

根据本发明，恒定的气流(冲洗气体)、例如压缩空气通过围绕密封面布置的冲洗腔引导。在运行时优选使用的冲洗气流为大约200l/min，工作压力优选在0.5至1bar之间选择。附加地，用于清洁泄漏空间的冲洗气体的压力冲击可以间歇性地进行。这可以优选在整个30s内利用优选最大1bar进行。

冲洗腔和冲洗气体具有如下效果：渗入两个密封面之间的粉末颗粒和/或碎屑基于横向延伸的冲洗气流和密封面的叠加的转动运动从滑动密封面清除。

粉末的一部分在此可以返回到输送流，另一部分通过冲洗气体的体积流携带，并且从冲洗空气腔传输走(参见图6、7)。因此确保的是，包围滑动密封垫片的空间没有逐渐填充以粉末并且破坏机构的功能，在该空间中存在弹簧机构，该弹簧机构提供作用到密封面上的挤压力。

如描绘的那样，压缩空气可以用作冲洗气体。然而，基于密封滑动面的上面描绘的清洁过程，冲洗气体的(尽管非常小的)量渗入传输通道中。由于该原因，在本发明的特别优选的实施方式中，粉末气体混合物的承载气体或至少一种类似的气体用作冲洗气体。

附图说明

本发明现在详细地并且示例性地借助附图示出，其中：

图1示出了燃烧器操纵器；

图2示出了根据本发明的粉末转动贯通装置。

具体实施方式

图2示出了根据本发明的粉末转动贯通装置201，其包括嵌入壳体203中的粉末传输通道205和具有粉末气体混合物的画出的流动方向的虚线的箭头。在粉末传输通道中的很小的未填充的圆圈应该示意性示出粉末颗粒。粉末传输通道205包括在应用中静止的通道部分205f和在应用中旋转的通道部分205r。画出的竖直的虚线应该示出旋转轴线，其同时视为转动贯通装置的轴线。

如果在此提到旋转的部件(例如通道部分205r)，那么基本上指的是可旋转支承，这是因为在未使用的设备中，部件可以完全静止。

在静止的通道部分205f和旋转的通道部分205r利用其端部碰撞的地方，在静止的通道部分205f上设置了静止的平坦的圆环形的滑动垫片207f，并且在旋转的通道部分205r上设置了另外的静止的平坦的圆环形的滑动垫片207r，但其利用通道部分205r旋转。粉末传输通道205的该区域根据本发明被冲洗腔209包围，冲洗腔与至少一个气体输送件211和至少一个气体排放件213联接。

在旋转的通道205r嵌入在壳体中的地方，该旋转的通道通过允许旋转的轴承215嵌入，其中轴承215或另外的轴承同样允许相对于旋转轴线轴向的运动。挤压器件217使旋转的滑动垫片207r以预限定的压力挤压静止的滑动垫片207f，挤压器件例如如在此示出的那样设计为弹簧。

在应用中，在粉末气体混合物传输通过粉末传输通道期间，冲洗气体通过气体输送件211输送至冲洗腔209，并且通过气体排放件213又被排放。冲洗气流尤其是可以在比在传输通道的内部存在的更高的压力中输送并且贯通冲洗腔。相应的情况示意性地在图3中示出。出于清晰性的原因，在弹簧的图示中取消附图标记的重复。

一旦在两个密封面之间形成很小的间隙，并且粉末渗入到两个密封面之间，那么粉末和冲洗气体一起被吸入旋转的通道205r中，或者输送至冲洗腔内，并且因此在滑动垫片207f与207r之间的间隙没有粉末颗粒，从而基本上基于弹簧力，间隙又快速关闭。(图4)示出。基于冲洗腔内的过压和滑动垫片207r的叠加的转动运动，粉末优选回到传输通道，并且在滑动垫片207f与207r之间的间隙没有粉末颗粒。

然而如果粉末颗粒如图5所示的那样渗入冲洗腔内，那么粉末颗粒利用冲洗气体从冲洗腔冲洗出。也就是说，冲洗腔具有自清洁的机制。

在实施方式中，滑动密封垫片可以由陶瓷或硬金属构成。

根据优选的实施方式，滑动垫片205f和205r的密封面利用涂层来涂覆，其一方面降低了垫片的摩擦，并且另一方面优选也还作为防粘附涂层，防止粉末颗粒粘附到密封面上。

涂层例如可以是PVD涂层和/或CVD涂层，涂层例如可以实施为陶瓷涂层或也实施为碳涂层。在碳涂层的情况下可能有利的是，相对密封面的表面，从类似于金刚石的涂层出发实现越来越多的sp2杂化份额。以该方式，层可以包括外部的组成部分作为磨合层，外部的组成部分在应用中磨损直到一定的深度，即直到一定的硬度。

通常，涂层允许使用非陶瓷的可更简单地处理的、用于滑动垫片的基底材料。通过材料的更简单的处理又可以实现更狭小的公差。

根据本发明的特别优选的实施方案，通过气体入口流入冲洗腔中的冲洗气体的质量流与从冲洗腔排放的气体的质量流持续或有规律地比较。如果从冲洗腔排放的气体的质量流与通过气体入口流入冲洗腔中的冲洗气体的质量流相比仅稍微减小，那么这意味着的是形成间隙，冲洗气体通过间隙流入传输通道中。必要时，通过弹簧产生的预应力减小，以便释放在间隙中夹入的粉末颗粒，并且因此加速清洁过程。

滑动密封面迄今为止描述为平坦的密封面。然而也可想到的是锥形的或拱曲的密封面。在实际中，原则上考虑到所有旋转对称的不具有筒柱周侧部分的面。平坦的密封面然而是优选的，这是因为这种密封面对于冲洗气流来说具有最小的阻力，并且因此有益于有效的冲洗过程。

本发明公开了一种用于使粉末气体混合物从固定的机器部分贯通至转动的机器部分的转动贯通装置，具有形式为相互滑动地布置的平坦的圆环形的两个滑动密封面的密封件，滑动密封面相对转动的机器部分的转动轴线同心地布置，并且滑动密封面能沿轴向方向运动离开彼此，从而滑动密封面形成间隙。转动贯通装置的特征在于，密封件嵌入在具有至少一个气体入口和至少一个气体出口的冲洗腔中。

平坦的密封面可以相互弹性预紧地接触。

平坦的密封面可以利用减小摩擦的涂层，优选利用PVD涂层覆盖。优选地，涂层是构造为用于粉末材料的防粘附层的涂层。

涂层可以包括陶瓷层和/或碳层，其中碳层优选在内部包括DLC层，并且特别优选地从DLC层出发朝表面包括碳化合物的更高的sp2杂化份额。

本发明公开了一种用于使粉末气体混合物从固定的机器部分输送至转动的机器部分的方法。该方法的特征在于，使用如上面描述的那样的转动贯通装置，并且冲洗腔利用具有与在传输通道中存在的压力相比的过压的冲洗气体流过，从而在粉末颗粒通过由此形成的间隙渗入滑动面之间时，冲洗气体流到传输通道中，冲洗气流将粉末颗粒从间隙带走并且由此从间隙清除粉末颗粒。

在冲洗腔中存在粉末颗粒时，冲洗腔可以借助冲洗气流清除粉末颗粒。

Claims (11)

1.一种用于使粉末气体混合物从固定的机器部分贯通至转动的机器部分的转动贯通装置，具有形式为相互滑动地布置的平坦的圆环形的两个滑动密封面的密封件，滑动密封面相对转动的机器部分的转动轴线同心地布置，并且滑动密封面能沿轴向方向运动离开彼此，其特征在于，密封件嵌入在具有至少一个气体入口和至少一个气体出口的冲洗腔中。

2.根据权利要求1所述的转动贯通装置，其特征在于，气体入口和气体出口布置在冲洗腔的直径上对置的侧面上并且优选大约布置在滑动密封面的轴向高度中。

3.根据权利要求1所述的转动贯通装置，其特征在于，平坦的密封面相互弹性预紧地接触。

4.根据权利要求1或2中任一项所述的转动贯通装置，其特征在于，平坦的密封面利用减小摩擦的涂层，优选利用PVD涂层覆盖。

5.根据权利要求3所述的转动贯通装置，其特征在于，涂层是构造为用于粉末材料的防粘附层的涂层。

6.根据前述权利要求3和4中任一项所述的转动贯通装置，其特征在于，涂层包括陶瓷层和/或碳层，其中碳层优选在内部包括DLC层，并且特别优选地从DLC层出发朝表面包括碳化合物的更高的sp2杂化份额。

7.根据前述权利要求中任一项所述的转动贯通装置，其特征在于，滑动垫片完全或大部分由陶瓷或硬金属构成。

8.一种用于使粉末气体混合物从固定的机器部分输送至转动的机器部分的方法，其特征在于，使用根据权利要求1至5中任一项所述的转动贯通装置，并且转动贯通装置的冲洗腔利用冲洗气体流过，从而在滑动面之间形成间隙时，粉末微粒通过冲洗气流从滑动密封面之间的中间空间清除。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，具有与在传输通道中存在的压力相比的过压的冲洗气体流过冲洗腔。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在冲洗腔中存在粉末颗粒时，所述冲洗腔借助冲洗气流清除粉末颗粒。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，同样用作粉末/气体混合物的承载气体的气体用作冲洗气体。