DE102007004416A1 - Coating apparatus for hollow articles comprises spray for coating material fitted with burner for melting coating material which incorporates rotating spray head - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten von Hohlkörpern.The The invention relates to a device for coating hollow bodies.
Zur Erzeugung von Oberflächen hoher Güte an Bauteilen werden diese vielfach beschichtet. Hierbei wird ein Werkstoff in einer regelmäßig nur wenige μm betragen Schicht auf ein Trägerbauteil aufgetragen, um beispielsweise dessen Verschleißfestigkeit zu erhöhen oder der Bauteiloberfläche bestimmte Eigenschaften (z. B. elektrische Leitfähigkeit) zu verleihen.to Production of surfaces of high quality on components these are coated many times. This is a material in a regular amount of only a few microns Layer applied to a support member, for example to increase its wear resistance or the Component surface certain properties (eg Conductivity).
Verschiedene Beschichtungsverfahren sind bekannt, wobei insbesondere thermische Beschichtungsverfahren, bei denen der Beschichtungswerkstoff aufgeschmolzen und anschließend – regelmäßig mittels eines Druckluft- oder sonstigen Gasstroms – zerstäubt und auf die zu beschichtende Oberfläche transportiert wird, zum Einsatz kommen. Bekannte thermische Beschichtungsverfahren sind das Plasmabeschichten, das (Hochgeschwindigkeits)Flammspritzen und das Lichtbogendrahtspritzen.Various Coating methods are known, in particular thermal Coating process in which the coating material is melted and then - regularly by means of a compressed air or other gas stream - atomized and transported to the surface to be coated, be used. Known thermal coating methods are Plasma coating, the (high speed) flame spraying and the Arc wire spraying.
Aus
Die darin offenbarte Lichtbogenspritzanlage weist einen rotierend angetriebenen Brennerschaft in Form einer Hohlwelle auf, die in den zu beschichtenden Hohlraum eingeführt wird. An dem unteren Ende des Brennerschafts ist eine radial ausgerichtete Düse vorgesehen, durch die die Tropfen des aufgeschmolzenen Beschichtungswerkstoffs mittels Drucklufts, die durch das hohle Innere des Brennerschafts zugeführt wird, ausgetragen wird.The disclosed therein arc spray system has a rotationally driven Burner shaft in the form of a hollow shaft, in the to be coated Cavity is introduced. At the bottom of the burner shaft a radially aligned nozzle is provided through which the drops of the melted coating material by means of compressed air, which are fed through the hollow interior of the burner shaft will be discharged.
Oberhalb des Brennerschafts ist eine Nachschubeinrichtung mit zwei Drahtrollen an diesem befestigt. Ausgehend von den Drahtrollen werden die zwei Drähte parallel zur Längsachse des Brennerschafts bis zu dessen Spitze geführt. Dort wird mittels einer elektrischen Hochspannung ein Lichtbogen zwischen den zwei Drahtenden erzeugt, der das Drahtmaterial aufschmilzt. Die Tropfen des aufgeschmolzenen Drahts werden dann von der Druckluftströmung erfasst und durch die Düse ausgetragen. Die Nachschubeinrichtung sorgt für eine kontinuierliche Versorgung des Brenners mit Beschichtungsmaterial.Above The burner shaft is a replenishment device with two wire rolls attached to this. Starting from the wire rolls become the two Wires parallel to the longitudinal axis of the burner shaft led to the top. There is by means of an electric High voltage creates an arc between the two wire ends, which melts the wire material. The drops of melted Wires are then caught by the compressed air flow and discharged through the nozzle. The replenishment device takes care of for a continuous supply of the burner with coating material.
Nachteilig
an der Vorrichtung der
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Beschichten von Bauteilen anzugeben, die zumindest einen aus dem Stand der Technik bekannten Nachteil vermindert. Insbesondere soll eine Vorrichtung angegeben werden, die sich durch einen konstruktiv einfacheren Aufbau auszeichnet.outgoing From this prior art, the invention is based on the object to provide an improved device for coating components, the at least one known from the prior art disadvantage reduced. In particular, a device should be specified, which is characterized by a structurally simpler structure.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche.These The object is achieved by a method and a device according to the independent claims solved. Advantageous embodiments are the subject of the siblings Claims.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei einer Beschichtungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art, die Anzahl sowie die Masse der rotierend angetriebenen Bauteile auf ein Minimum zu beschränken.Of the The invention is based on the idea of a coating device of the type described above, the number and the mass of rotating to keep driven components to a minimum.
Hierzu ist eine Vorrichtung vorgesehen, die eine in den zu beschichtenden Hohlraum verfahrbare Verteilvorrichtung aufweist, mittels der der Beschichtungswerkstoff auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht wird, wobei die Verteilvorrichtung einen Brenner zum Aufschmelzen des Beschichtungswerkstoffs und einen Sprühkopf aufweist, der um den Brenner rotiert. Der Sprühkopf sorgt mittels geeigneter Mittel für eine Verteilung des durch den Brenner aufgeschmolzenen Beschichtungswerkstoffs.For this a device is provided, one in the to be coated Having cavity movable distributor, by means of the Coating material applied to the surface to be coated is, wherein the distribution device a burner for melting the coating material and a spray head, which rotates around the burner. The spray head provides by means suitable means for a distribution of melted by the burner Coating material.
Hierdurch ist es möglich, die Verteilvorrichtung einschließlich des Brenners nicht-rotierend auszuführen und die Verteilung des Beschichtungswerkstoffs mittels des rotierenden Sprühkopfs zu steuern.hereby is it possible to include the distribution device of the burner non-rotating and the distribution of the coating material by means of the rotating spray head to control.
Vorzugsweise ist die Verteilvorrichtung als Langkörper ausgebildet, so dass eine Beschichtung auch tiefer Hohlräume geringen Querschnitts möglich ist. Herstellungstechnisch besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung der Verteilvorrichtung in Form eines (geraden) Zylinders. Grundsätzlich kann jedoch jede beliebige Ausgestaltung, die insbesondere auch auf die Form des zu beschichtenden Hohlraums abgestimmt sein kann, vorteilhaft sein.Preferably if the distributor is designed as a long body, so that a coating even low cavities low Cross-section is possible. Production technology especially advantageous is the embodiment of the distribution device in the form of a (straight) cylinder. In principle, however, any Embodiment, in particular to the shape of the coated Cavity can be coordinated, be beneficial.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung eine Druckgasführung zu dem Sprühkopf auf. In Verbindung mit mindestens einem Druckgasauslass in dem Sprühkopf kann somit eine Verteilung des aufgeschmolzenen Beschichtungswerkstoffs mittels eines Druckgasstroms erfolgen. Hierzu wird vorzugsweise Druckluft oder ein sonstiges Gas, beispielsweise Stickstoff, Kohldioxid, Argon oder Brenngas verwendet.In an advantageous embodiment of the present invention the device has a compressed gas guide to the spray head on. In conjunction with at least one compressed gas outlet in the spray head Thus, a distribution of the molten coating material done by means of a compressed gas stream. For this purpose, preferably compressed air or another gas, for example nitrogen, carbon dioxide, argon or fuel gas used.
Vorzugsweise verläuft die Druckgasführung im Inneren der Verteilvorrichtung. Besonders bevorzugt kann diese somit als Hohlzylinder ausgeführt sein.Preferably, the compressed gas guide runs in the interior of the distributor. Particularly preferably, this can thus be designed as a hollow cylinder be.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Druckgasauslass in dem Sprühkopf so ausgerichtet, dass die Gasströmung in Normalenrichtung bezogen auf die zu beschichtende Oberfläche gerichtet ist. Dadurch kann erreicht werden, dass die Tropen des aufgeschmolzenen Beschichtungswerkstoffs, die von der Gasströmung erfasst und zu der zu beschichtenden Oberfläche transportiert werden, einen möglichst kurzen Weg bis zum Auftreffen auf die Oberfläche zurücklegen. Sie weisen daher beim Auftreffen sowohl eine hohe kinetische Energie als auch Temperatur auf. Beides begünstigt die Oberflächenhaftung des Beschichtungswerkstoffs an der Oberfläche und begünstigt dadurch die Schichtqualität. In Abhängigkeit von der Ausbildung der Verteilvorrichtung und/oder der Geometrie des zu beschichtenden Hohlkörpers können auch andere, angepasste Winkel sinnvoll sein.In an advantageous embodiment of the present invention the compressed gas outlet is aligned in the spray head so that the gas flow in the normal direction relative to the directed to be coated surface. This can be achieved be that the tropics of the melted coating material, captured by the gas flow and to be coated Surface transported, one possible Short distance to hit the surface. They therefore have both a high kinetic energy when hitting as well as temperature. Both favor the surface adhesion of the coating material on the surface and favors thereby the layer quality. In dependence of the formation of the distribution device and / or the geometry of the hollow bodies to be coated may also be adjusted angles make sense.
Der Druckgasauslass kann beliebig ausgeführt sein. Beispielsweise kann dieser als einfache Öffnung in einer Fläche ausgebildet sein. Andere Ausgestaltungen sehen einen Druckgasauslass in Form einer Düse vor, die eine Beschleunigung und/oder Richtungssteuerung des austretenden Gasstroms bewirken kann.Of the Compressed gas outlet can be designed arbitrarily. For example This can be considered a simple opening in a plane be educated. Other embodiments see a compressed gas outlet in the form of a nozzle, which is an acceleration and / or Direction control of the exiting gas flow can cause.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Sprühkopf eine Führungsfläche auf, die für eine gezielte Führung des Druckgasstroms sorgt. Die Ausgestaltung der Führungsfläche kann beispielsweise von der Form des zu beschichtenden Hohlkörpers, der Art des Brenners (z. B. Plasma-, Lichtbogenbrenner) und/oder des Beschichtungswerkstoffs abhängen. Beispielsweise kann die Führungsfläche eben ausgebildet sein, wobei die Austrittsrichtung des Druckgases aus dem Druckgasauslass senkrecht zu dieser ausgerichtet sein kann. Eine andere Ausgestaltung kann beispielsweise eine teilkreisförmige Führungsfläche vorsehen.In an advantageous embodiment of the present invention the spray head has a guide surface on, for a targeted guidance of the compressed gas flow provides. The design of the guide surface can for example, on the shape of the hollow body to be coated, the type of burner (eg plasma, arc burner) and / or the Depend on the coating material. For example, the Guide surface to be flat, the Outlet direction of the compressed gas from the compressed gas outlet vertically can be aligned to this. Another embodiment may, for example provide a part-circular guide surface.
Vorteilhafterweise ist der Druckgasauslass in die Führungsfläche integriert.advantageously, is the compressed gas outlet in the guide surface integrated.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verteilvorrichtung einen zylindrischen Grundkörper auf. Auf diesem zylindrischen Grundkörper kann eine Hohlwelle drehbar gelagert sein, an dessen Ende der Sprühkopf befestigt ist. Die Hohlwelle kann somit der Übertragung einer Drehbewegung auf den Sprühkopf dienen. Ein wiederum drehbar auf der Hohlwelle gelagertes Rohr kann dann die Zufuhr für das Druckgas aufweisen.In a preferred embodiment, the distributor device a cylindrical body on. On this cylindrical Basic body may be rotatably mounted a hollow shaft, at the end of the spray head is attached. The hollow shaft Thus, the transmission of a rotary motion on the spray head serve. A turn rotatably mounted on the hollow shaft tube can then have the supply for the compressed gas.
Der Sprühkopf selbst kann ebenfalls einen ringförmigen Abschnitt aufweisen, der rotierend auf dem zylindrischen Grundkörper angeordnet ist. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise, die einen Einsatz der Vorrichtung auch in Hohlräumen geringen Querschnitts zulässt.Of the Spray head itself can also be an annular Section having rotating on the cylindrical body is arranged. This allows a particularly compact Construction, the use of the device even in cavities small Cross section allows.
Vorteilhafterweise weist der Sprühkopf in seinem ringförmigen Abschnitt einen ringförmig verlaufenden Druckgaskanal auf. Dieser ermöglicht trotz der (Relativ-)Rotation zwischen dem Sprühkopf und den übrigen Bauteilen der Vorrichtung eine stete Verbindung zwischen dem (nicht-rotierenden) Druckgaseinlass und dem (mit dem Sprühkopf) rotierenden Druckgasauslass herzustellen.advantageously, has the spray head in its annular section a ring-shaped pressure gas channel. This allows despite the (relative) rotation between the spray head and the remaining components of the device a constant connection between the (non-rotating) compressed gas inlet and the (with the Spray head) to produce rotating compressed gas outlet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The Invention is described below with reference to an illustrated in the drawings Embodiment explained in more detail.
In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows
Die
in
Den
Grundkörper
Der
Sprühkopf
Die
Hohlwelle
Im
Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird
diese in einen zu beschichtenden Hohlkörper (nicht dargestellt)
eingefahren. Dann wird eine Spannung zwischen den zwei Drähten
Die
mit dem Aufschmelzen des Drahtwerkstoffs verbundene Verkürzung
der Drähte
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