DE10121934A1 - Verfahren zum pneumatischen Fördern pulverförmiger Stoffe und dessen Anwendung beim Kaltgasspritzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum pneumatischen Fördern pulverförmiger Stoffe und dessen Anwendung beim Kaltgasspritzen. Erfindungsgemäß wird der pulverförmige Stoff in einem Rohrsystem in ein Volumen mit Unterdruck angesaugt und mit Überdruck zur Weiterführung abgegeben und innerhalb des Rohrsystems befindet sich eine Dosierkammer, die zum Dosieren des pulverförmigen Stoffes wechselweise gefüllt und geleert wird, wobei der Überdruck zur Weiterführung mehr als 1, vorzugsweise mehr als 1,5 und bis zu 4 MPa, beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein ein Verfahren zum pneumatischen Fördern pulverförmiger Stoffe mit Überdruck von bis zu 4 MPa und dessen Anwendung beim Kaltgasspritzen. Zu dem erfaßt die Erfindung die Verwendung dieses Verfahren beim Kaltgasspritzen.

Ein Verfahren zum pneumatischen Fördern pulverförmiger Stoffe sind durch die WO 98/17558 und die DE 199 59 473 bekannt. Die pneumatische Förderung arbeitet nach dem Prinzip der Dichtstromförderung. Bei diesem Verfahren wird eine Dosierkammer wechselweise gefüllt und entleert. Der pulverförmige Stoff wird mit Unterdruck über eine Zufuhrleitung aus einem Pulverbehälter in die Dosierkammer gesaugt und mit Überdruck in die Austragsleitung befördert. Der Pulvertransport beruht auf der Druckdifferenz zwischen Zufuhr- und Austragsleitung. Die Saug- und die Druckleitung, sowie die Zufuhr- und die Austragsleitung werden dabei über eine Steuerung geöffnet und geschlossen. Ein Membramfilter verhindert dabei das Eintreten des pulverförmigen Stoffes in die Saug- bzw. Gasdruckleitung. Diese Methode erlaubt eine genaue Dosierung des Pulvers in einer bestimmten Menge, da sie mittels mehrerer kleiner und genau abgestimmter Teildosierungen durchgeführt wird. Die Dosierkammer gibt eine genau bestimmte Pulvermenge pro Zyklus vor und die Steuerung sorgt für einen zeitlich genau festgelegten Pulverfluß. Durch eine serielle Schaltung von mindestens zwei Dosierkammern wird ein kontinuierlicher Pulvertransport erreicht, wobei die Steuerung dafür sorgt, dass die Zyklen zueinander versetzt sind.

Thermisches Spritzen zum Beschichten sind in verschiedenen Verfahrensvarianten seit langem bekannt. Das Spritzmaterial bildet die Beschichtung und wird in Form von Drähten, Stäben oder als Pulver verarbeitet. In jüngerer Zeit wurde darüber hinaus ein weiteres thermisches Spritzverfahren entwickelt, welches auch als Kaltgasspritzen bezeichnet wird. Es handelt sich dabei um eine Art Weiterentwicklung des Hochgeschwindigkeits-Flammspritzens mit Pulver. Dieses Verfahren ist beispielsweise in der europäischen Patentschrift EP 0 484 533 B1 beschrieben. Beim Kaltgasspritzen kommt ein Zusatzwerkstoff in Pulverform zum Einsatz. Die Pulverpartikel werden beim Kaltgasspritzen jedoch nicht im Gasstrahl geschmolzen. Vielmehr liegt die Temperatur des Gasstrahles unterhalb des Schmelzpunkts der Pulverpartikel des Zusatzwerk­ stoffes (EP 0 484 533 B1) oder aber nur in geringem Maße oberhalb der Schmelztemperatur des Pulvers. Im Kaltgasspritzverfahren wird also ein im Vergleich zu den herkömmlichen Spritzverfahren "kaltes" bzw. ein vergleichsweise kälteres Gas verwendet. Gleichwohl wird das Gas aber ebenso wie in den herkömmlichen Verfahren erwärmt, aber lediglich auf Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der Pulverpartikel des Zusatzwerkstoffes. Beim Kaltgasspritzen sind Fördersysteme mit hohem Förderdruck notwendig, um die Pulverpartikel auf die für die notwendige kinetische Energie erforderlichen hohen Geschwindigkeit von beispielsweise zwischen 300 und 2000 m/s beschleunigen zu können. Zur Partikelbeschleunigung wird das Gas zusammen mit den Pulverpartikeln durch eine Düse geleitet. Aufgrund der stattfindenden Gasentspannung werden die Pulverpartikel beschleunigt. Der pulverförmige Beschichtungswerkstoff muß folglich bei dem hohen Ausgangsdruck, der vor der Gasentspannung herrscht, injiziert werden. Derzeit liegt dieser Druck bei bis zu 4 MPa. Pulverförderer, die beim Kaltgasspritzen Verwendung finden, müssen es demnach ermöglichen, den pulverförmigen Stoff bei hohen Drücken in die Spritzpistole zu injizieren. Dies bedeutet, dass in der Ausgangsleitung des Pulverförderers ein Druck von bis zu 4 MPa herrscht. Ein gleichmäßiger Strom an Spritzmaterial ist dabei für die Qualität der Beschichtung von entscheidender Bedeutung.

Herkömmliche Fördersysteme arbeiten nach dem Prinzip der Schwebeförderung, wobei die Pulverpartikel mit einem Fördergas transportiert werden. Die Fördergasgeschwindigkeit ist dabei größer als die Schwebegeschwindigkeit der Pulverpartikel. Andere bekannte Fördersysteme arbeiten mit Zwangsförderung. Diese erfolgt mit Förderschnecken oder Pulverförderscheiben. Problematisch ist es jedoch, sowohl bei der Zwangs- als auch bei der Schwebeförderung an der Ausgangsleitung Drücke von bis zu 4 MPa herzustellen und einen kontinuierlichen und genau dosierten pulverförmigen Stoffstrom zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur pneumatischen Förderung pulverförmiger Stoffe mit hohen Drücken bereitzustellen, das insbesondere auch für das Verfahren des Kaltgasspritzens, ein Verfahren aus dem Bereich des thermischen Spritzen, geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Überdruck zur Weiterführung mehr als 1, vorzugsweise mehr als 1,5, und bis zu 4 MPa beträgt. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass das in der Patentanmeldung DE 199 59 473 beschriebene Verfahren zur pneumatischen Förderung auch für Drücke bis 4 MPa geeignet ist. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es möglich, einen pulverförmigen Stoff in einer genau dosierten Menge bei hohen Drücken von bis zu 4 MPa in eine Ausgangsleitung abzugeben.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Dosieren mit zwei oder mehreren geschalteten Dosierkammern. Durch die serielle Schaltung von mehreren Dosierkammern ist es ferner möglich, nicht nur große Mengen an Pulver zu fördern sondern auch einen kontinuierlichen Stoffstrom bei hohem Druck am Ausgangsort zu erreichen, da die Dosierkammern innerhalb eines Zykluses nacheinander entleert werden und so die Steuerung für eine gleichmäßige Pulverabgabe sorgt.

Mit Vorteil wird der pulverförmige Werkstoff unter einer Atmosphäre aus Argon, Helium und/oder Stickstoff und/oder deren Gemischen gefördert. Durch die Wahl eines Inertgases bei der Pulverförderung werden unerwünschte Reaktionen des Pulvers mit der Umgebung ausgeschlossen.

Erfindungsgemäß findet das oben beschriebene Verfahren des pneumatischen Förderns Verwendung beim Kaltgasspritzen. Beim Kaltgasspritzen ist eine Injektion eines pulverförmigen Spritzzusatzwerkstoffs an einer Stelle mit hohem Druck in die Spritzpistole notwendig. Dies und die notwendige konstante Födermenge an Spritzzusatzwerkstoff erfordert die Anwendung des pneumatischen Fördern.

Aufgrund der oben genannten Vorteile eignet sich das Verfahren hervorragend zum Kaltgasspritzen, da zum Kaltgasspritzen hohe Drücke beim Injizieren und konstante Fördermengen des pulverförmigen Spritzzusatzwerkstoffs notwendig sind.

Claims (4)

1. Verfahren zum pneumatischen Fördern pulverförmiger Stoffe in einem Rohrsystem, wobei ein Volumen mit Unterdruck angesaugt und mit Überdruck zur Weiterführung abgeben wird, wobei zumindest eine innerhalb des Rohrsystems befindliche Dosierkammer zum Dosieren des pulverförmigen Stoffes wechselweise gefühlt und geleert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck zur Weiterführung mehr als 1, vorzugsweise mehr als 1, 5, und bis zu 4 MPa beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosieren mit zwei oder mehreren seriell geschalteten Dosierkammern erfolgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der pulverförmige Werkstoff unter einer Atmosphäre aus Argon, Helium und/oder Stickstoff und/oder deren Gemischen gefördert wird.

4. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 zum Kaltgasspritzen, wofür ein pulverförmiger Stoff in das Innere einer Spritzpistole befördert wird.