DE102004021847A1

DE102004021847A1 - Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Spritzen

Info

Publication number: DE102004021847A1
Application number: DE200410021847
Authority: DE
Inventors: Peter Heinrich; Heinz Huber; Helmut Höll; Walter Kokott; Werner Krömmer; Peter Richter
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2004-05-04
Filing date: 2004-05-04
Publication date: 2005-12-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Spritzen mit pulverförmigem Beschichtungsmaterial, welches in einen Pulverförderer (1) gefüllt wird und welches von dem Pulverförderer (1) dosiert bereitgestellt und von einem Fördergas aufgenommen, weitergeleitet und in eine Spritzpistole (5) injiziert wird, wobei im Betrieb der Druck im Pulverförderer (1) mit Hilfe des Fördergases auf den Druck, der an der Injektionsstelle in der Spritzpistole vorliegt, angehoben wird. Erfindungsgemäß wird zum Füllen des Pulverförderers (1) oder bei sonstigen kurzzeitigen Betriebsunterbrechungen das Fördergas über eine Bypassleitung (4) an dem Pulverförderer (1) vorbei geleitet, der Druck im Pulverförderer auf Normaldruck abgesenkt, der Pulverförderer geöffnet, gefüllt oder sonstiges vorgenommen und wieder verschlossen wird und nach dem Schließen das Fördergas wieder zur Druckherstellung in den Pulverförderer geleitet. Ferner wird eine Pulverförderanlage, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, beansprucht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Spritzen mit pulverförmigem Beschichtungsmaterial, welches in einen Pulverförderer gefüllt wird und welches von dem Pulverförderer dosiert bereitgestellt und von einem Fördergas aufgenommen, weitergeleitet und in eine Spritzpistole injiziert wird, wobei im Betrieb der Druck im Pulverförderer mit Hilfe des Fördergases auf den Druck, der an der Injektionstelle in der Spritzpistole vorliegt, angehoben wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Pulverfördereranlage zur Förderung von Pulver zu einer thermischen Spritzpistole umfassend einen Pulverförderer und eine Fördergasleitung, wobei die Fördergasleitung ein Fördergas in den Pulverförderer zur Pulverentnahme und das pulvertragenden Fördergas weiter zur Spritzpistole leitet.

Beim thermischen Spritzen werden Beschichtungen unterschiedlichster Art auf nahezu beliebige Werkstoffe aufgebracht. Das Beschichtungsmaterial liegt in der Regel als Draht oder als Pulver vor. Pulverförmige Beschichtungsmaterialien werden v.a. beim Flammspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, beim Plasmaspritzen und beim Kaltgasspritzen eingesetzt. Beim thermischen Spritzen wird Gas verdichtet und in die Spritzpistole geleitet. Gas und Beschichtungsmaterial werden in der Spritzpistole beschleunigt. Bei den meisten Methoden des thermischen Spritzens werden die Beschichtungsmaterialpartikel aufgeschmolzen – nicht jedoch beim Kaltgasspritzen, dort liegen die Temperaturen immer unter der Schmelztemperatur des Beschichtungswerkstoffs. Beim Auftreffen des Beschichtungsmaterials auf das Werkstück bildet sich die Beschichtung aus. Ferner ist es auch möglich, Formteile mittels thermischen Spritzens herzustellen.

Eine thermische Spritzanlage setzt sich im Wesentlichen aus einer Gaseversorgung, einer Einrichtung zur Druckregelung, einem Pulverförder und einer Spritzpistole zusammen. Beim Kaltgasspritzen kommt eine Gaserwärmungseinrichtung hinzu. Das Gas wird einer Gasversorgung entnommen und der Gasdruck auf ein vorher eingestelltes Druckniveau geregelt und entweder direkt oder nach einer Erwärmung der Spritzpistole zugeführt. Das pulverförmige Beschichtungsmaterial wird von einem Pulverförderer dosiert bereitgestellt und von einem Fördergas im Pulverförderer aufgenommen und zur Spritzpistole weitergleitet, wo es in diese injiziert wird.

Beim Kaltgasspritzen wird als Trägergas meist von dem unter Druck stehendem Gas ein Teil abgezweigt.

Der Pulverförder wird auf dem Druckniveau des Trägergases betrieben. Da das Pulver in der Regel auf der Hochdruckseite der Spritzpistole in diese injiziert wird, weist Trägergas und Pulverförderer das Druckniveau der Hochdruckseite auf. Wird, was bei manchen Spritzpistolen vorgesehen ist, das Pulver tragende Trägergas nicht der Hochdruckseite der Spritzpistole zugeführt, sondern erst an einer Stelle, an welcher der Druck bereits abgesunken ist, genügt es, das Trägergas und damit auch den Pulverförderer auf das Druckniveau an der Injektionsstelle anzuheben.

Beim Betreiben der thermischen Spritzanlage ist es sehr häufig notwendig, den Pulverförderer zu öffnen, da beispeilsweise Pulver nachgefüllt oder gewechselt oder eine Verstopfung im Pulverförderer beseitigt werden muss. Da der Pulverförderer über das Trägergas mit der gesamten thermischen Spritzanlage verbunden ist, muss zum Öffnen des Pulverförderes der Druck der kompletten Anlage auf Normaldruck abgesenkt werden. Nach dem Schließen des Pulverförderers istjedesmal ein Hochfahren der Anlage notwendig, bevor der eigentliche Spritzvorgang wieder fortgeführt werden kann. Von Nachteil ist dabei, dass beim Druckabsenken eine große Menge Pulver verloren geht und dass das Hochfahren der Anlage ca. eine Viertelstunde dauert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es ermöglicht, den Pulverförderer zu öffnen, ohne den Druck in der thermischen Spritzanlage abzusenken.

Die Aufgabe wird für das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Füllen des Pulverförderers oder bei sonstigen kurzzeitigen Betriebsunterbrechungen das Fördergas über eine Bypassleitung an dem Pulverförderer vorbei geleitet, der Druck im Pulverförderer auf Normaldruck abgesenkt, der Pulverförderer geöffnet, gefüllt oder sonstiges vorgenommen und wieder verschlossen wird und nach dem Schließen zur Druckherstellung wieder Fördergas in den Pulverförderer geleitet wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es somit möglich, den Pulverförderer zu öffnen ohne den Druck in der gesamten Spritzanlage auf Normaldruck abzusenken. Mit der Bypassleitung wird der Pulverförderer überbrückt, so dass der Druck in der Spritzpistole auf dem beim thermischen Spritzen üblichen hohen Niveau gehalten werden kann. Nun wird der Pulverförderer bis auf Normaldruck entlüftet. Durch die kontrollierte Entlüftung, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, wird die Pulvermenge, die beim Druckabsenken verloren geht, minimiert. Da das Pulver im Vergleich zum Gas sehr wertvoll ist, ist es von Vorteil, den Pulververlust möglichst gering zu halten. Am offenen Pulverförderer wird der notwendige Vorgang, wie beispielsweise Pulvernachfüllen, Pulverwechseln, Reinigen des Pulverförderers oder Beseitigen von Pulververstopfungen, durchgeführt. Danach wird der Pulverförderer wieder verschlossen und der Druck im Pulverförderer wird wieder auf das hohe Druckniveau, das durch das Druckniveau an der Pulverinjektionsstelle in die Spritzpistole vorgegeben ist, angehoben. Ist dies geschehen, wird der Spritzvorgang fortgeführt. Dabei ist von Vorteil, dass die Spritzanlage während den Vorgängen am Pulverföderer sozusagen "in Betrieb" war, auch wenn kein Pulver verspritzt wurde. Ein Hochfahren der thermischen Spritzanlage, bei welchem das Druckniveau von Normaldruck auf den Betriebsdruck angehoben wird, ist nicht notwendig. Dies spart in etwa eine Viertelstunde ein. Da der Pulverförderer relativ häufig geöffnet werden muss, führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einer deutlichen Arbeiterleichterung.

Vorteilhafterweise wird der Pulverförderer zum Reinigen geöffnet. Ein Reinigen des Pulverförderers ist v.a. bei Pulvern mit kleinen Partikelngrößen und bei Pulvern mit schlechten Rieseleigenschaften immer wieder notwendig, da diese Pulver dazu neigen, den Pulverförderer zu verstopfen.

In vorteilhafter Ausgestaltung wird zum Druckabsenken ein Entlüftungsventil verwendet.

Mit Vorteil wird zur Druckherstellung der Pulverförderer mit einem Ventil am Ausgang verschlossen. Erst wenn der Ausgang und das Entlüftungsventil des Pulverförderers verschlossen wurde, ist es möglich, den Druck im Pulverförderer durch Einströmen von Fördergas auf Betriebsdruck anzuheben.

Mit besonderem Vorteil wird Pulver mit einer Korngröße von 2 bis 100 μm, vorzugsweise von 5 bis 45 μm gefördert. Bei diesen Korngrößen entstehen besonders häufig Verstopfungen im Pulverförderer, die nur durch Öffnen und Reinigen des Pulverförderers beseitigt werden können.

Das Pulver wird in einer bevorzugten Ausgestaltung zu einer Kaltgas-Spritzpistole gefördert. Beim Kaltgasspritzen sind Pulverförderer besonders kritisch zu Betreiben, da Kaltgas-Spritzanlagen besonders hohe Drücke aufweisen. Beim Kaltgasspritzen verwendete Pulverförderer neigen deshalb besonders leicht zu Verstopfungen. Da sich die Vorteile jedoch auch beim Nachfüllen und Wechseln von Pulver zeigen, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zum Kaltgasspritzen sondern auch zum Plasmaspritzen und zum Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen in besonderer Weise.

Die Aufgabe wird für die Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Fördergasleitung (2) vor dem Pulverförderer (1) ein Doppelventil (3) eingebaut ist und von dem Doppelventil (3) eine Bypassleitung (4) parallel zur Fördergasleitung geführt ist, welche nach dem Pulverförderer (1) und vor der thermischen Spritzpistole (5) wieder in die Fördergasleitung (2) mündet. Das Doppelventil öffnet zum einen die Bypassleitung, welche parallel zur Fördergasleitung geführt ist und welche nach dem Pulverförderer und vor der thermischen Spritzpistole wieder in die Fördergasleitung mündet. Ferner schließt das Doppelventil die Fördergasleitung vor dem Pulverbehälter und ermöglicht so das Entlüften des Behälters. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt die vorgenannten Vorteile.

Vorteilhafterweise ist im Pulverförderer ein Entlüftungsventil vorgesehen. Ein Entlüftungsventil entlüftet den Pulverförderer bei minimalem Pulververlust. Auch bei einem Ausschalten der Anlage ist es möglich, den Pulverförderer mit dem Entlüftungsventil zu entlüften, um den Pulververlust zu verringern.

Weiterhin ist mit Vorteil in der Fördergasleitung nach dem Pulverförderer ein Ventil angeordnet. Das Ventil verschließt die Fördergasleitung hinter dem Pulverförderer, so dass das Föderergas in den Pulverförderer strömt und dort den notwendigen Druck aufbaut.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in der Bypassleitung ein Rückschlagventil vorgesehen. Ein Rückschlagventil verhindert ein Rückströmen von heißem Gas aus der Spritzpistole zurück in Richtung Gasversorgung.

In vorteilhafter Ausgestaltung handelt es sich bei der Spritzpistole um eine Kaltgas-Spritzpistole. Auch eine Plasma- oder eine Hochgeschwindigkeits-Flammspritzpistole sind möglich.

Im Folgendenden soll das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Hilfe von 1 in einer beispielhaften Ausgestaltung näher erläutert werden.
Beim thermischen Spritzen wird das Pulver von einem Pulverförderer 1 bereitgestellt. Das Pulver wird im Pulverförderer 1 von einem Fördergas, das über eine Fördergasleitung 2 in den Pulverförderer 1 geleitet wird, aufgenommen und weiter über die Fördergasleitung 2 zur Spritzpistole 5 gefördert und in diese gegen den in der Spritzpistole vorliegenden Druck injiziert. Dieses Druckniveau wird im Pulverförderer mit dem Förderergas aufgebaut. Die Bypassleitung ist geschlossen, wenn Pulver zur Spritzpistole gefördert wird. Zum Öffnen des Pulverförderers 1 wird nun das Fördergas an dem Pulverförderer vorbeigeleitet. Dazu wird mit dem Doppelventil 3 für das Fördergas der Weg über den Pulverförderer gesperrt und der Weg über den Bypass geöffnet. Das Fördergas strömt nun durch die Bypassleitung 4 zur Spritzpistole 5. Nun wird der Pulverförderer geöffnet: Das Ventil 7 wird geschlosssen und zur Entlüftung wird das Entlüftungsventil 6 geöffnet. Nun wird der Druck im Pulverförderer abgebaut. Ist der Druck auf Normaldruck abgefallen, wird der Pulverförderer geöffnet. Nun wird – je nach Bedarf – Pulver nachgefüllt, auf ein anderes Pulver gewechselt oder der Pulverförderer wird, beispielweise wegen einer Pulververstopfung, gereinigt. Danach wird der Pulverförderer wieder verschlossen. Danach muss der Druck im Pulverförderer wieder angehoben werden. Dazu wird Fördergas über die Fördergasleitung 2 in den Pulverförderer 1 geleitet. Das Entlüftungsventil wird verschlossen und die Leitung, die in den Pulverförderer führt, wird am Doppelventil geöffnet. Nun strömt das Fördergas in den Pulverförderer. Während des Druckaufbaus schließt das Ventil 7 die von dem Pulverförderer zu der Spritzpistole führende Leitung. Wenn im Pulverförderer das notwendige Druckniveau erreicht ist, öffnet das Ventil 7 die Fördergasleitung 2. Nun wird wieder Pulver zur Spritzpistole 5 gefördert. Am Doppelventil wird die Bypassleitung verschlossen. Der Ausgangszustand ist wieder erreicht.

1: Pulverförderer
2: Fördergasleitung
3: Doppelventil
4: Bypassleitung
5: Spritzpistole
6: Entlüftungsventil
7: Ventil

Claims

Verfahren zum thermischen Spritzen mit pulverförmigem Beschichtungsmaterial, welches in einen Pulverförderer (1) gefüllt wird und welches von dem Pulverförderer (1) dosiert bereitgestellt und von einem Fördergas (2) aufgenommen, weitergeleitet und in eine Spritzpistole (5) injiziert wird, wobei im Betrieb der Druck im Pulverförderer mit Hilfe des Fördergases auf den Druck, der an der Injektionstelle in der Spritzpistole vorliegt, angehoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Füllen des Pulverförderers oder bei sonstigen kurzzeitigen Betriebsunterbrechungen das Fördergas über eine Bypassleitung (4) an dem Pulverförderer (1) vorbei geleitet, der Druck im Pulverförderer (1) auf Normaldruck abgesenkt, der Pulverförderer (1) geöffnet, gefüllt oder sonstiges vorgenommen und wieder verschlossen wird und nach dem Schließen zur Druckherstellung wieder Fördergas in den Pulverförderer (1) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverförderer zum Reinigen geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Druckabsenken ein Entlüftungsventil (6) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Druckherstellung der Pulverförderer mit einem Ventil (7) am Ausgang verschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Pulver mit einer Korngröße von 2 bis 100 μm, vorzugsweise von 5 bis 45 μm gefördert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver zu einer Kaltgas-Spritzpistole gefördert wird.
Pulverfördereranlage zur Förderung von Pulver zu einer thermischen Spritzpistole (5) umfassend einen Pulverförderer (1) und eine Fördergasleitung (2), wobei die Fördergasleitung (2) ein Fördergas in den Pulverförderer (1) zur Pulverentnahme und das pulvertragenden Fördergas weiter zur Spritzpistole (5) leitet, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fördergasleitung (2) vor dem Pulverförderer (1) ein Doppelventil (3) eingebaut ist und von dem Doppelventil (3) eine Bypassleitung (4) parallel zur Fördergasleitung geführt ist, welche nach dem Pulverförderer (1) und vor der thermischen Spritzpistole (5) wieder in die Fördergasleitung (2) mündet.
Pulverförderanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Pulverförderer ein Entlüftungsventil (6) vorgesehen ist.
Pulverförderanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fördergasleitung nach dem Pulverförderer (1) ein Ventil (7) angeordnet ist.
Pulverförderanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bypassleitung ein Rückschlagventil vorgesehen ist.
Pulverförderanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Spritzpistole (5) um eine Kaltgas-Spritzpistole handelt.