DE102009018661A1 - Device for generating a gas-powder mixture - Google Patents

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    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Gas-Pulvergemisches, insbesondere für Beschichtungsverfahren wie Kaltgasspritzen, ist eine Mischkammer (10) unterhalb eines Pulveraufnahmeraumes (3) angeordnet. Weiterhin weist die Mischkammer (10) eine zumindest im Wesentlichen waagrecht angeordnete, geschlossene Bodenfläche (20) und eine Umfangswand (27) auf, in welche eine Gaszuführleitung (24) in einer zumindest überwiegend horizontalen Ausrichtung mündet.In a device for producing a gas-powder mixture, in particular for coating methods such as cold gas spraying, a mixing chamber (10) is arranged below a powder receiving space (3). Furthermore, the mixing chamber (10) has an at least substantially horizontally arranged, closed bottom surface (20) and a peripheral wall (27) into which a gas supply line (24) opens in an at least predominantly horizontal orientation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Gas-Pulvergemisches, insbesondere für Beschichtungsverfahren wie Kaltgasspritzen unter erhöhtem Druck, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a device for producing a gas-powder mixture, especially for coating processes such as cold gas spraying under increased pressure, according to the preamble of claim 1.

Kaltgasspritzen ist bekanntermaßen eine Spritztechnik für Metalle und Kunststoffe, bei der ein pulverförmiger Spritzwerkstoff aus Metall, Metalllegierungen oder Kunststoff mit hoher Geschwindigkeit, insbesondere Überschallgeschwindigkeit, auf ein Substrat aufgespritzt wird, so dass sich das Pulver aufgrund seiner hohen kinetischen Energie mit dem Werkstoff des Substrates verbindet. Das Gas, vorzugsweise Stickstoff, wird durch hohen Druck und mittels einer Lavall-Düse (Venturi-Düse) auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt.Cold Spraying is known to be a spraying technique for metals and plastics, in which a powdered spray material made of metal, metal alloys or plastic at high speed, in particular supersonic speed, on a substrate is sprayed so that the powder due to its high Kinetic energy connects with the material of the substrate. The gas, preferably nitrogen, is by high pressure and by means of a Lavall nozzle (Venturi nozzle) at supersonic speed accelerated.

Ein Aufheizen des Gasstrahls erhöht die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und somit auch die Partikelgeschwindigkeit. Die damit ebenfalls verbundene Erwärmung der Parti kel begünstigt deren Verformung beim Aufprall. Die Gastemperatur liegt beim Kaltgasspritzen jedoch deutlich unterhalb der Schmelztemperatur des Spritzwerkstoffs, so dass ein Schmelzen der Partikel im Gasstrahl nicht stattfindet.One Heating the gas jet increases the flow velocity of the gas and thus also the particle velocity. The so also associated heating of Parti angle favors their deformation upon impact. The gas temperature is at the cold gas spraying but well below the melting temperature of the spray material, so that melting of the particles in the gas jet does not take place.

Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der EP 0 484 533 A1 bekannt. Dort wird ein Pulverbehälter verwendet, bei dem mittels einer bodenseitig angeordneten Dosiertrommel Pulver dosiert in eine nachgelagerte Mischkammer abgegeben wird, in welche das Gas mit hohem Druck eingeleitet wird. Anschließend wird das Gemisch in einer Überschalldüse auf die gewünschte Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Pulverbehälter, Dosiertrommel und Mischkammer befinden sich in einem einzigen Gehäuse, wobei die Mischkammer seitlich neben der Dosiertrommel und dem Pulverbehälter angeordnet ist. Die Dosiertrommel ermöglicht zwar eine gleichmäßige Pulverzuführung in den Gasstrom, jedoch erhöht sie die Komplexität, Herstellkosten und die Abmessungen der Vorrichtung.A device of this kind is for example from the EP 0 484 533 A1 known. There, a powder container is used, in which by means of a bottom-side arranged metering dosing powder is discharged into a downstream mixing chamber, in which the gas is introduced at high pressure. Subsequently, the mixture is accelerated in a supersonic nozzle to the desired supersonic speed. The powder container, metering drum and mixing chamber are located in a single housing, wherein the mixing chamber is arranged laterally next to the metering drum and the powder container. Although the metering drum allows a uniform powder feed into the gas stream, but it increases the complexity, manufacturing costs and the dimensions of the device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen möglichst einfachen Aufbau aufweist, kostengünstig und mit relativ kleinen Abmessungen herzustellen ist und darüber hinaus eine besonders gleichmäßige und homogene Durchmischung des Pulvers und des Gasstroms ermöglicht.Of the Invention is based on the object, a device of the above to create the type mentioned, the simplest possible Structure has, inexpensive and relatively small Dimensions is to manufacture and beyond a special uniform and homogeneous mixing of the powder and the gas flow allows.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.These The object is achieved by a device solved with the features of claim 1. advantageous Embodiments of the invention are in the further claims described.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Mischkammer unterhalb des Pulveraufnahmeraums angeordnet und weist eine zumindest im Wesentlichen waagrecht angeordnete, geschlossene Bodenfläche und eine Umfangswand auf, in welche die Gaszuführleitung in einer zumindest überwiegend horizontalen Ausrichtung mündet.at the device according to the invention is the mixing chamber disposed below the powder receiving space and has at least one essentially horizontally arranged, closed bottom surface and a peripheral wall into which the gas supply line in an at least predominantly horizontal orientation empties.

Da die Mischkammer unterhalb des Pulveraufnahmeraums angeordnet ist, kann das Pulver allein aufgrund seiner Schwerkraft vom Pulveraufnahmeraum über die Pulverzuführleitung in die Mischkammer gelangen. Eine Dosiertrommel ist nicht erforderlich. Das Pulver prallt auf die waagrechte Bodenfläche der Mischkammer und wird dort durch den seitlich eintretenden Gasstrom intensiv und gleichmäßig verwirbelt, bevor das Pulver-Gasgemisch über die vorzugsweise aus dem Deckenbereich oder aus dem oberen Bereich der Mischkammer wegführende gemischabführleitung unter hohem Druck aus der Mischkammer abgeführt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach und kostengünstig aufgebaut und weist nur eine geringe Baugröße auf. Aufgrund der waagrechten Anordnung der Mischkammer findet eine besonders gleichmäßige und intensive Verwirbelung und Durchmischung von Pulver und Gas statt, wodurch ein besonders homogenes Gas-Pulvergemisch erzeugt werden kann, das ein besonders gleichmäßiges und genaues Arbeiten, insbesondere beim Kaltgasspritzen, ermöglicht.There the mixing chamber is arranged below the powder receiving space, Due to its gravity, the powder can pass over from the powder receiving space alone enter the powder feed line into the mixing chamber. A Dosing drum is not required. The powder bounces on the horizontal bottom surface of the mixing chamber and is there through the laterally entering gas flow intense and even vortexed before the powder-gas mixture over the preferably from the ceiling area or from the upper area of the mixing chamber leading away Mischabführleitung under high pressure is discharged from the mixing chamber. The device according to the invention is simple and inexpensive and has only one small size. Due to the horizontal Arrangement of the mixing chamber finds a particularly uniform and intensive turbulence and mixing of powder and gas instead, creating a particularly homogeneous gas-powder mixture that can be a particularly even and accurate work, especially in cold gas spraying enabled.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Pulverzuführleitung vertikal ausgerichtet und mündet zentrisch in die Mischkammer. Hierdurch wird der gesamte Raum der Mischkammer in besonders gleichmäßiger Weise zum Verwirbeln und Vermischen ausgenutzt.According to one advantageous embodiment, the Pulverzuführleitung vertically aligned and opens centrally into the mixing chamber. As a result, the entire space of the mixing chamber in particularly uniform Used for swirling and mixing.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Mischkammer im Bereich ihrer Bodenfläche eine kalottenförmige Senke auf, wobei die Pulverzuführleitung zur Senke hin ausgerichtet ist. Das vom Pulveraufnahmeraum in die Mischkammer einströmende Pulver fällt somit zuerst in die Senke. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch insbesondere dann, wenn die Gaszuführleitung gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform in einer tangentialen Ausrichtung in die Mischkammer mündet, eine besonders intensive und homogene Verwirbelung und Durchmischung des Pulvers mit dem Gasstrom stattfindet.According to one particularly advantageous embodiment, the mixing chamber in the area of its bottom surface a dome-shaped Lower, with the powder feed to the sink is aligned. The from the powder receiving space into the mixing chamber inflowing powder thus falls first in the sink. It has been found that, in particular, when the Gas supply line according to a special advantageous embodiment in a tangential orientation flows into the mixing chamber, a particularly intense and homogeneous turbulence and mixing of the powder with the gas stream takes place.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Pulverzuführleitung ein auswechselbares Dosierrohr. Hierdurch kann das Dosierrohr optimal an die Art und Partikelgröße des Pulvers angepasst werden. Insbesondere ist es möglich, Dosierrohre mit unterschiedlichen Innendurchmessern zu verwenden, um die in die Mischkammer einströmende Pulvermenge optimal an die jeweiligen Erfordernisse anzupassen.According to an advantageous embodiment, the powder feed line comprises a replaceable metering tube. As a result, the metering tube can be optimally adapted to the type and particle size of the powder. In particular, it is possible to use metering tubes with different inner diameters in order to optimize the amount of powder flowing into the mixing chamber to the respective requirements to adapt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Pulverbehälter eine in den oberen Bereich des Pulveraufnahmeraums einmündende und mit einer Unterdruckerzeugungseinrichtung verbundene Unterdruckleitung auf, über welche innerhalb des Pulveraufnahmeraums ein im Vergleich zur Mischkammer reduzierter Druck und damit innerhalb der Pulverzuführleitung ein entgegen der Pulverströmungsrichtung gerichteter Gasstrom erzeugbar ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass aufgrund des im Pulveraufnahmeraums erzeugten relativen Unterdrucks im Pulveraufnahmeraum ein Gasstrom erzeugt wird, der von der Mischkammer durch die Pulverzuführleitung und durch das im Pulverbehälter bevorratete Pulver hindurch strömt und entgegen der Pulverzuführrichtung gerichtet ist. Hierdurch können Strömungsblockaden und insbesondere eine Brückenbildung des Pulvers in oder unmittelbar vor der Pulverzuführleitung vermieden werden, so dass auch bei einem geringen Durchmesser der Pulverzuführleitung eine kontinuierliche, gleichmäßige Pulverströmung erreicht werden kann. Es ist auch möglich, dass der gesamte Pulverstock im Pulverbehälter aufgrund der rückwärts gerichteten Gasströmung aufgelockert wird.According to one advantageous embodiment, the powder container an opening into the upper area of the powder receiving space and a negative pressure line connected to a negative pressure generating device on, above which within the powder receiving space compared to the mixing chamber reduced pressure and thus within the Pulverzuführleitung one opposite to the direction of powder flow directed gas flow can be generated. This can be achieved that due to the relative negative pressure generated in the powder receiving space In the powder receiving space, a gas flow is generated, which is from the mixing chamber through the powder feed line and through the powder container stockpiled powder flows through and against the powder feed direction is directed. This can flow blocks and in particular a bridging of the powder in or be avoided immediately before the powder feed line, so that even with a small diameter of Pulverzuführleitung a continuous, uniform powder flow can be achieved. It is also possible that the whole Pulverstock in the powder container due to the backward directed gas flow is loosened.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Unterdruckleitung mit der Gaszuführleitung gekoppelt, derart, dass der Unterdruck durch die Gasströmung in der Gaszuführleitung erzeugt wird. Bei dieser Ausführungsform wird somit ein ”Saugstrahlpumpeneffekt” des der Mischkammer zugeführten Gases ausgenutzt.According to one advantageous embodiment is the vacuum line coupled to the gas supply line, such that the negative pressure through the gas flow in the gas supply line is produced. In this embodiment, therefore, a "Saugstrahlpumpeneffekt" of exploited the mixing chamber supplied gas.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. In diesen zeigen:The The invention will be more closely understood by way of example with reference to the drawings explained. In these show:

1: einen etwas schematisch dargestellten Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, 1 : a somewhat schematically illustrated longitudinal section through the device according to the invention,

2: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 2 a side view of the device according to the invention,

3: einen Schnitt längs der Linie III-III von 2, 3 a section along the line III-III of 2 .

4: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, 4 : a plan view of the device according to the invention,

5: einen Schnitt längs der Linie V-V von 4, und 5 : a section along the line VV of 4 , and

6: einen Schnitt längs der Linie VI-VI von 4. 6 a section along the line VI-VI of 4 ,

Die in den 1 bis 6 gezeigte Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 1 mit einem Pulverbehälter 2. Der Pulverbehälter 2 weist ein stabiles Pulverbehältergehäuse 16 auf, in dem sich ein Pulveraufnahmeraum 3 zur Aufnahme von Pulver 4 befindet. Das Pulver 4 kann beispielsweise aus Metall, Metalllegierungen, Kunststoffen, Keramikpartikeln oder anderen pulverförmigen Materialien sowie aus beliebigen Gemischen bestehen.The in the 1 to 6 The device shown comprises a housing 1 with a powder container 2 , The powder container 2 has a stable powder container housing 16 in which there is a powder receiving space 3 for the absorption of powder 4 located. The powder 4 may for example consist of metal, metal alloys, plastics, ceramic particles or other powdery materials as well as any mixtures.

Der Pulverbehälter 1 ist an seiner Oberseite mittels eines Deckels 5 druckdicht verschließbar. Hierzu trägt der Deckel 5 auf seiner Innenseite eine umlaufende Dichtung 6, deren äußere Dichtlippe bei erhöhtem Druck im Pulveraufnahmeraum 3 radial nach außen gegen die Innenwand des Pulverbehälters 2 gedrückt wird und damit auch bei hohen Innendrücken eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet. Bei abgenommenen Deckel 5 ist der Pulverbehälter 2 von oben her mit dem Pulver 4 befüllbar.The powder container 1 is at its top by means of a lid 5 pressure-tight lockable. The lid carries this 5 on its inside a circumferential seal 6 whose outer sealing lip at elevated pressure in the powder receiving space 3 radially outward against the inner wall of the powder container 2 is pressed and thus ensures a reliable seal even at high internal pressures. With the lid removed 5 is the powder container 2 from above with the powder 4 fillable.

Die Befestigung des Deckels 5 am Pulverbehälter 2 erfolgt mittels eines bejonettartigen Schnellverschlusses, der aus 4 ersichtlich ist. Hierzu sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel acht Schrauben, die über dem Umfang des Pulverbehälters 2 gleichmäßig verteilt angeordnet sind, von der oberen Stirnseite her in den Pulverbehälter 2 eingeschraubt, wobei die Schraubenköpfe zur oberen Stirnseite einen gewissen Abstand aufweisen.The attachment of the lid 5 on the powder container 2 takes place by means of a bejonettartigen quick release, the 4 is apparent. For this purpose, in the embodiment shown, eight screws, which are above the circumference of the powder container 2 are arranged evenly distributed, from the upper end side into the powder container 2 screwed in, the screw heads have a certain distance to the upper end face.

Im Deckel 5 sind in entsprechender Weise acht Kopfeinführöffnungen 7 vorgesehen, die in Umfangsrichtung mit einem schmäleren Schlitz verbunden sind. Der Deckel 5 kann so auf die Schraubenköpfe 8 aufgesetzt werden, dass diese durch die Kopfeinführöffnungen 7 hindurch treten, worauf der Deckel 5 dann um einen bestimmten Winkelbetrag, im gezeigten Ausführungsbeispiel 5°, gedreht wird, so dass die Schraubenbolzen in den Bereich der schmäleren Schlitze gelangen und die Schraubenköpfe 8 die angrenzenden Bereiche übergreifen. Dieser Zustand ist in 4 dargestellt.In the lid 5 are correspondingly eight Kopfeinführöffnungen 7 provided, which are connected in the circumferential direction with a narrower slot. The lid 5 so can on the screw heads 8th be placed on these through the Kopfeinführöffnungen 7 pass through, whereupon the lid 5 is then rotated by a certain angle, in the illustrated embodiment 5 °, so that the bolts reach the area of the narrower slots and the screw heads 8th overlap the adjacent areas. This condition is in 4 shown.

Der Pulveraufnahmeraum 3 läuft in seinem unteren Bereich trichterförmig zusammen und ist an seinem unteren Ende über eine Pulverzuführleitung 9 mit einer Mischkammer 10 verbunden. Die Mischkammer 10 befindet sich vertikal und zentrisch unterhalb des Pulveraufnahmeraums 3. Es ist jedoch auch möglich, dass die Mischkammer 10 zur vertikalen Mittelachse 11 des Gehäuses 1 etwas seitlich versetzt und/oder die Pulverzuführleitung 9 nicht zentrisch zur Mittelachse 11 angeordnet ist. Die Pulverzuführleitung 9 verläuft im gezeigten Ausführungsbeispiel vertikal und mündet zentrisch in die Mischkammer 10. Die Pulverzuführleitung 9 umfasst ein auswechselbares Dosierrohr 12, dessen Innendurchmesser an die Art, Partikelgröße und gewünschte Durchflussmenge des Pulvers 4 angepasst ist.The powder receiving room 3 Runs funnel-shaped in its lower part and is at its lower end via a Pulverzuführleitung 9 with a mixing chamber 10 connected. The mixing chamber 10 is located vertically and centrally below the powder receiving space 3 , However, it is also possible that the mixing chamber 10 to the vertical center axis 11 of the housing 1 slightly laterally offset and / or the powder feed line 9 not centric to the central axis 11 is arranged. The powder feed line 9 runs vertically in the illustrated embodiment and opens centrally into the mixing chamber 10 , The powder feed line 9 includes a replaceable dosing tube 12 , whose internal diameter depends on the type, particle size and desired flow rate of the powder 4 is adjusted.

Die Mischkammer 10 und das Dosierrohr 12 befinden sich in einem Mischkammergehäuse 13, das über eine Flanschverbindung an der unteren Stirnwand des Pulverbehälters 2 festgeschraubt ist. Die Schrauben der Flanschverbindung sind mit 14 bezeichnet.The mixing chamber 10 and the dosing tube 12 are located in a mixing chamber housing 13 , which has a flange connection on the lower end wall of the powder container 2 is screwed. The screws of the flange connection are with 14 designated.

Die Mischkammer 10 ist zweigeteilt und besteht aus einem unteren Mischkammerbasisteil 15 und einem oberen Mischkammerdeckelteil 17. Beide Teile sind scheibenförmig und mittels eines radial außerhalb der Mischkammer 10 angeordneten O-Ringes 18 gegenseitig abgedichtet und mittels Schrauben 35 (5) miteinander verbunden. Weiterhin ist das Mischkammergehäuse 13 über das Mischkammerdeckelteil 17 mit dem Pulverbehälter 2 verbunden, wobei ein O-Ring 19 für eine Abdichtung zwischen den Kontaktflächen sorgt.The mixing chamber 10 is divided into two parts and consists of a lower mixing chamber base part 15 and an upper mixing chamber lid part 17 , Both parts are disk-shaped and by means of a radially outside of the mixing chamber 10 arranged O-ring 18 mutually sealed and by means of screws 35 ( 5 ) connected with each other. Furthermore, the mixing chamber housing 13 over the mixing chamber lid part 17 with the powder container 2 connected, with an O-ring 19 ensures a seal between the contact surfaces.

Die horizontale Trennebene zwischen dem Mischkammerbasisteil 15 und dem Mischkammerdeckelteil 17 verläuft durch die Mischkammer 10 hindurch, so dass diese auf einfache Weise hergestellt werden kann.The horizontal parting plane between the mixing chamber base part 15 and the mixing chamber lid part 17 passes through the mixing chamber 10 through, so that it can be easily produced.

Die Mischkammer 10 weist eine waagrecht angeordnete, kreisförmige Bodenfläche 20 auf, deren Durchmesser größer ist als die Höhe der Mischkammer 10. Zentrisch in der Bodenfläche 20 ist eine kalottenfömrige Senke 21 angeordnet. Das Dosierrohr 12, das sich von oben zentrisch und in vertikaler Ausrichtung in die Mischkammer 10 hinein erstreckt, endet in einem bodennahen Bereich der Mischkammer 10 kurz vor der Senke 21, das heißt der Abstand zwischen dem Senkenboden und dem unteren Ende des Dosierrohrs 12 beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel nur etwa 15% der maximalen Mischkammerhöhe. Dieser Abstand kann jedoch in Abhängigkeit der Erfordernisse in relativ großem Umfang variiert werden und beispielsweise zwischen 10 und 100%, insbesondere zwischen 10 und 50%, der maximalen Mischkammerhöhe betragen.The mixing chamber 10 has a horizontally arranged, circular bottom surface 20 on whose diameter is greater than the height of the mixing chamber 10 , Centric in the bottom surface 20 is a dome-shaped depression 21 arranged. The dosing tube 12 extending from above centrically and vertically into the mixing chamber 10 extends into a near-ground region of the mixing chamber 10 just before the sink 21 that is, the distance between the sink bottom and the lower end of the metering tube 12 is only about 15% of the maximum mixing chamber height in the illustrated embodiment. However, this distance can be varied to a relatively large extent as a function of the requirements, for example between 10 and 100%, in particular between 10 and 50%, of the maximum mixing chamber height.

Die Befestigung des Dosierrohrs 12 erfolgt ausschließ lich im Mischkammerdeckelteil 17. Hierzu weist das Dosierrohr 12 einen zylinderförmigen Kopfabschnitt 22 auf, dessen Außendurchmesser größer ist als derjenige des daran anschließenden Rohrabschnitts. Das Dosierrohr 12 kann auf diese Weise von oben her in eine entsprechend angepasste, gestufte Bohrung eingesetzt werden, die sich im Mischkammerdeckelteil 17 befindet. Mittels eines O-Rings 23, der in einer Außenumfangsnut des Kopfabschnittes 22 sitzt, erfolgt eine Abdichtung zwischen Kopfabschnitt 22 und der angrenzenden Wand des Mischkammerdeckelteils 17.The attachment of the metering tube 12 takes place exclusively in the mixing chamber lid part 17 , For this purpose, the metering tube 12 a cylindrical head section 22 on, whose outer diameter is greater than that of the adjoining pipe section. The dosing tube 12 can be used in this way from the top in a suitably adapted, stepped bore, located in the mixing chamber lid part 17 located. By means of an O-ring 23 in an outer circumferential groove of the head section 22 sits, there is a seal between the head section 22 and the adjacent wall of the mixing chamber lid part 17 ,

Aufgrund der beschriebenen Konstruktion kann das Mischkammergehäuse 13 und der Pulverbehälter 2 relativ einfach hergestellt werden. Weiterhin ist es möglich, auf einfache Weise das Dosierrohr 12 auszutauschen, falls beispielsweise ein Dosierrohr mit einem anderen Innendurchmesser bei einem Wechsel der Pulverart erforderlich wird, um die gewünschte Pulverdosierung zu erreichen.Due to the construction described, the mixing chamber housing 13 and the powder container 2 be made relatively easy. Furthermore, it is possible to easily dosing 12 if, for example, a dosing tube with a different inner diameter is required when changing the type of powder, in order to achieve the desired powder dosage.

Der Mischkammer 13 wird über eine Gaszuführleitung 24 unter Druck stehendes Gas, beispielsweise Stickstoff, zugeführt. Wie beispielsweise aus den 1 und 5 ersichtlich, mündet die Gaszuführleitung 24 in einer horizontalen Ausrichtung in die Mischkammer 10, wobei die Mündungsöffnung 25 (1) im unteren Bereich der Mischkammer 10 direkt über der Bodenfläche 20 angeordnet ist. Weiterhin mündet die Gaszuführleitung 24, wie aus 3 ersichtlich, tangential in die Mischkammer 10, das heißt die seitlich am weitesten außenliegende Seitenwand der Gaszuführleitung 24 bildet eine Tangente an eine kreisringförmig umlaufende Umfangswand 27 der Mischkammer 10. Das eintretende Gas strömt daher kreis ringförmig um die vertikale Mittelachse 11 und nimmt dabei das vom Dosierrohr 12 in die Senke 21 abgegebene Pulver 4 mit, das von der Senke 21 radial nach außen strömt.The mixing chamber 13 is via a gas supply line 24 pressurized gas, for example nitrogen. Such as from the 1 and 5 can be seen, opens the gas supply 24 in a horizontal orientation in the mixing chamber 10 , wherein the mouth opening 25 ( 1 ) in the lower part of the mixing chamber 10 directly above the ground surface 20 is arranged. Furthermore, the gas supply line opens 24 , like out 3 visible, tangential in the mixing chamber 10 that is the laterally outermost side wall of the gas supply line 24 forms a tangent to an annular circumferential wall 27 the mixing chamber 10 , The incoming gas therefore flows in a circle around the vertical central axis 11 and takes it from the dosing tube 12 into the valley 21 discharged powder 4 with, that of the valley 21 flows radially outward.

In die Gaszuführleitung 24 ist von außen her ein Gasanschlussstutzen 28 eingeschraubt, der an seinem äußeren Ende mit einer nicht dargestellten Gasleitung verbunden werden kann.In the gas supply line 24 is from the outside a gas connection 28 screwed, which can be connected at its outer end with a gas line, not shown.

Das in die Mischkammer 10 gebildete und intensiv verwirbelte Gas-Pulvergemisch wird über eine Gemischabführleitung 29 aus der Mischkammer 10 abgeleitet. Die Gemischabführleitung 29 ist mit einem Gemischanschlussstutzen 30 verbunden, an den eine nicht dargestellte, weitere Leitung angeschlossen werden kann, über die das Gas-Pulvergemisch an die gewünschte Einsatzstelle transportiert werden kann. Wird die dargestellte Vorrichtung beispielsweise für ein Kaltspritz-Beschichtungsverfahren eingesetzt, kann das aus der Mischkammer 10 austretende Gas-Pulvergemisch insbesondere einer Überschalldüse (Lavall- oder Venturi-Düse) zur Beschleunigung des Gemischstromes und einer Heizeinrichtung zur Erwärmung des Gemisches zugeführt werden, bevor das Gemisch über eine Pistole mit hoher kinetischer Energie auf ein Substrat aufgespritzt wird.That in the mixing chamber 10 formed and intensely fluidized gas-powder mixture is a Gemischabführleitung 29 from the mixing chamber 10 derived. The mixture discharge line 29 is with a connection piece 30 connected to a non-illustrated, further line can be connected, via which the gas-powder mixture can be transported to the desired site. If the device shown is used, for example, for a cold spraying coating method, this can be done from the mixing chamber 10 escaping gas-powder mixture in particular a supersonic nozzle (Lavall or Venturi nozzle) are supplied to accelerate the mixture flow and a heater for heating the mixture before the mixture is sprayed onto a substrate via a gun with high kinetic energy.

Wie aus 6 ersichtlich, verläuft die Gemischabführleitung 29 im Mischkammerdeckelteil 17 und erstreckt sich von der Deckenfläche der Mischkammer 10 in leichter Schräglage, das heißt in einem spitzen Winkel zur Horizontalebene, radial nach außen. Das im unteren Bereich der Mischkammer 10 eintretende Gas und das Pulver sind somit gezwungen, zunächst innerhalb der Mischkammer 10 nach oben zu steigen, bevor das Gas-Pulvergemisch in die Gemischabführleitung 29 aus der Mischkammer 10 austreten kann.How out 6 can be seen, the Gemischabführleitung runs 29 in the mixing chamber lid part 17 and extends from the ceiling surface of the mixing chamber 10 in a slight angle, that is at an acute angle to the horizontal plane, radially outward. That in the lower part of the mixing chamber 10 entering gas and the powder are thus forced, first within the mixing chamber 10 to rise up before the gas-powder mixture in the Gemischabführleitung 29 from the mixing chamber 10 can escape.

Das Pulver 4 wird innerhalb des Pulverbehälters 2, wie aus 1 ersichtlich, zweckmäßigerweise bis zu einer bestimmten Maximalhöhe eingefüllt, die ein bestimmtes Maß unterhalb des Deckels 5 liegt, so dass zwischen dem Pulverspiegel und dem Deckel 5 ein Leerraum vorhanden ist. In diesen Leerraum mündet eine Unterdruckleitung 31, die innerhalb des Pulverbehälters 2 und des Mischkammergehäuses 13 verläuft (5) und am anderen Ende mit der Gaszuführleitung 24 verbunden ist. Unter Unterdruck wird hierbei ein relativer Unterdruck im Vergleich zu demjenigen Druck verstanden, der in der Mischkammer 10 herrscht. Beträgt der Druck in der Mischkammer 10 beispielsweise 20 bar, so wird als Unterdruck jeder Druck verstanden, der geringer als 20 bar ist, auch wenn er noch bedeutend höher als der Umgebungsdruck ist. Aufgrund des im Pulveraufnahmeraums 3 herrschenden relativen Unterdrucks strömt Gas von der Mischkammer 10 durch das Dosierrohr 12 hindurch und von dort durch das Pulver 4 hindurch nach oben, wodurch das Pulver 4 insbesondere im Dosierrohr 12 aufgelockert und ein Stocken des Pulverflusses im Dosierrohr 12 verhindert wird. Hierdurch wird ein gleichförmiger, kontinuierlicher Pulverstrom vom Pulveraufnahmeraum 3 in die Mischkammer 10 selbst bei sehr kleinem Dosierrohrdurchmessern sicher gestellt.The powder 4 gets inside the powder container 2 , like out 1 visible, expediently filled up to a certain maximum height, which is a certain amount below the lid 5 lies between the powder mirror and the lid 5 there is a white space. In this void opens a vacuum line 31 inside the powder container 2 and the mixing chamber housing 13 runs ( 5 ) and at the other end with the gas supply line 24 connected is. In this case, negative pressure is understood to mean a relative negative pressure in comparison to the pressure which prevails in the mixing chamber 10 prevails. Is the pressure in the mixing chamber 10 For example, 20 bar, so is understood as a vacuum any pressure that is less than 20 bar, even if it is still significantly higher than the ambient pressure. Because of the powder receiving space 3 prevailing relative negative pressure flows gas from the mixing chamber 10 through the dosing tube 12 through and through the powder 4 through it, causing the powder 4 especially in the metering tube 12 loosened and a stagnation of the powder flow in the metering tube 12 is prevented. This results in a uniform, continuous stream of powder from the powder receiving space 3 into the mixing chamber 10 Ensured even with very small Dosierrohrdurchmessern.

Die von der Gaszufuhrleitung 24 ausgehende Unterdruckleitung 31 stellt eine Unterdruckerzeugungseinrichtung dar, die nach Art einer Wasserstrahlpumpe einen relati ven Unterdruck in der Unterdruckleitung 31 erzeugt. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, die Unterdruckleitung 31 nicht zur Gaszuführleitung 24 zurück zu führen, sondern an eine separate Unterdruckerzeugungseinrichtung anzuschließen, die außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet ist.The from the gas supply line 24 outgoing vacuum line 31 represents a negative pressure generating device, which in the manner of a water jet pump relati a negative pressure in the vacuum line 31 generated. Alternatively, however, it is also possible, the vacuum line 31 not to the gas supply line 24 but to connect to a separate negative pressure generating device, outside the housing 1 is arranged.

Aus den 2 und 3 ist eine im Mischkammerbasisteil 15 angeordnete elektrische Durchführung 32 ersichtlich. Diese elektrische Durchführung 32 dient zum Hindurchführen von elektrischen Signalleitungen, die in nicht näher dargestellter Weise innerhalb des Gehäuses 1 verlegt und mit einem Sensor verbunden sind, der überprüft, ob der Deckel 5 geschlossen ist.From the 2 and 3 is one in the mixing chamber base part 15 arranged electrical feedthrough 32 seen. This electrical implementation 32 is used for passing electrical signal lines, in a manner not shown within the housing 1 laid and connected to a sensor, which checks if the lid 5 closed is.

Der Druck innerhalb des Pulveraufnahmeraums 3 wird mittels eines Druckmanometers 33 angezeigt, der sich im oberen Endbereich des oberen Pulverbehälters 2 befindet und über eine unmittelbar unterhalb des Deckels 5 in den Pulveraufnahmeraum 3 einmündende Druckabnahmeleitung 34 mit dem Inneren des Pulveraufnahmeraums 3 in Verbindung steht.The pressure inside the powder receiving space 3 is by means of a pressure gauge 33 displayed in the upper end of the upper powder container 2 located and above an immediately below the lid 5 in the powder receiving room 3 opening pressure-reducing line 34 with the interior of the powder receiving space 3 communicates.

Alternativ zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es ohne weiteres möglich, am Ausgang der Mischkammer 10, das heißt zwischen der Mischkammer 10 und der Gemischabführleitung 29 oder innerhalb der Gemischabführleitung 29, eine zusätzliche Dosiereinrichtung in der Form einer Dosierscheibe, Dosierschnecke, eines Förderrads etc. vorzusehen, um die Menge des abströmenden Gas-Pulvergemisches zu regulieren. Die Zweiteilung des Mischkammergehäuses 13 in ein Mischkammerbasisteil 15 und ein Mischkammerdeckelteil 17 ermöglicht dies durch einfaches Austauschen des Mischkammerdeckelteils 17.As an alternative to the illustrated embodiment, it is readily possible at the outlet of the mixing chamber 10 that is, between the mixing chamber 10 and the Gemischabführleitung 29 or within the Gemischabführleitung 29 to provide an additional metering device in the form of a dosing disc, metering screw, a delivery wheel, etc., to regulate the amount of outgoing gas-powder mixture. The division of the mixing chamber housing 13 into a mixing chamber base part 15 and a mixing chamber lid part 17 allows this by simply replacing the mixing chamber lid part 17 ,

Die beschriebene Vorrichtung kann nicht nur für Beschichtungsverfahren wie Kaltgasspritzen verwendet werden, sondern ist bei vielen Verfahren einsetzbar, bei denen einem Gasstrom ein Pulver zugemischt wird. Beispielsweise kann die Vorrichtung auch bei thermischen Spritzverfahren (z. B. Gasflammenbesprühungsverfahren, Plasmabeschichtungsverfahren, etc.) verwendet werden, bei denen die zugeführten Pulverpartikel im Gasstrom geschmolzen werden. Ferner ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum Befördern beliebiger anderer pulverförmiger Stoffe mittels eines Gasstroms anwendbar, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie. Es ist weiterhin auch ohne weiteres möglich, nicht nur eine, sondern mehrere Pulverbehälter 2 vorzusehen, welche über jeweils eigene Pulverzuführleitungen mit der Mischkammer 10 verbunden sind.The device described can not only be used for coating processes such as cold gas spraying, but can also be used in many processes in which a powder is added to a gas stream. For example, the device may also be used in thermal spraying methods (eg, gas flame spraying method, plasma coating method, etc.) in which the supplied powder particles are melted in the gas stream. Furthermore, the device according to the invention is also applicable for conveying any other powdered substances by means of a gas flow, for example in the food industry. It is also readily possible, not just one, but several powder containers 2 provide, which in each case via its own powder feed lines to the mixing chamber 10 are connected.

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Claims (16)

Vorrichtung zum Erzeugen eines Gas-Pulvergemisches, insbesondere für Beschichtungsverfahren wie Kaltgasspritzen, unter erhöhtem Druck, mit: – einem Pulverbehälter (2), der einen Pulveraufnahmeraum (3) zum Aufnehmen eines Pulvers (4) umfasst, – einer Mischkammer (10) zum Mischen von Gas und Pulver (4), – einer Gaszuführleitung (24) zum Zuführen von unter erhöhtem Druck stehendem Gas in die Mischkammer (10) – einer Pulverzuführleitung (9), die den Pulveraufnahmeraum (3) mit der Mischkammer (10) verbindet, um Pulver (4) vom Pulveraufnahmeraum (3) in die Mischkammer (10) zu leiten, – eine Gemischabführleitung (29) zum Abführen des Gas-Pulvergemisches aus der Mischkammer (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (10) unterhalb des Pulveraufnahmeraums (3) angeordnet ist und eine zumindest im Wesentlichen waagrecht angeordnete, geschlossene Bodenfläche (20) und eine Umfangswand (27) aufweist, in welche die Gaszuführleitung (24) in einer zumindest überwiegend horizontalen Ausrichtung mündet.Apparatus for producing a gas-powder mixture, in particular for coating processes such as cold gas spraying, under elevated pressure, comprising: a powder container ( 2 ) containing a powder receiving space ( 3 ) for receiving a powder ( 4 ), - a mixing chamber ( 10 ) for mixing gas and powder ( 4 ), - a gas supply line ( 24 ) for supplying gas under increased pressure into the mixing chamber ( 10 ) - a powder feed line ( 9 ) containing the powder receiving space ( 3 ) with the mixing chamber ( 10 ) connects to powder ( 4 ) from the powder receiving space ( 3 ) into the mixing chamber ( 10 ), - a Gemischabführleitung ( 29 ) for discharging the gas-powder mixture from the mixing chamber ( 10 ), characterized in that the mixing chamber ( 10 ) below the powder receiving space ( 3 ) is arranged and at least substantially horizontally arranged, closed bottom surface ( 20 ) and a peripheral wall ( 27 ) into which the gas supply line ( 24 ) opens in an at least predominantly horizontal orientation. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverzuführleitung (9) in einer zumindest überwiegend vertikalen Ausrichtung in die Mischkammer (10) mündet.Apparatus according to claim 1, characterized in that the powder feed line ( 9 ) in an at least predominantly vertical orientation into the mixing chamber ( 10 ) opens. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverzuführleitung (9) vertikal ausgerichtet ist und zentrisch in die Mischkammer (10) mündet.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the powder feed line ( 9 ) is vertically aligned and centrically into the mixing chamber ( 10 ) opens. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (10) im Bereich ihrer Bodenfläche (20) eine kalottenförmige Senke (21) aufweist, wobei die Pulverzuführleitung (9) zur Senke (21) hin ausgerichtet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mixing chamber ( 10 ) in the area of their bottom surface ( 20 ) a dome-shaped depression ( 21 ), wherein the powder feed line ( 9 ) to the sink ( 21 ) is aligned. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverzuführleitung (9) ein auswechselbares Dosierrohr (12) umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the powder feed line ( 9 ) a replaceable dosing tube ( 12 ). Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Dosierrohr (12) bis in die untere Hälfte der Mischkammer (10) hinein erstreckt.Apparatus according to claim 5, characterized in that the metering tube ( 12 ) into the lower half of the mixing chamber ( 10 ) extends into it. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (10) eine kreisförmige Bodenfläche (20) und eine kreisförmig umlaufende Umfangswand (17) aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mixing chamber ( 10 ) a circular bottom surface ( 20 ) and a circular circumferential wall ( 17 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuführleitung (24) in einer tangentialen Ausrichtung in die Mischkammer (10) mündet.Apparatus according to claim 7, characterized in that the gas supply line ( 24 ) in a tangential orientation into the mixing chamber ( 10 ) opens. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gemischabführleitung (29) mit einem oberen Bereich der Mischkammer (10) verbunden ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the Gemischabführleitung ( 29 ) with an upper region of the mixing chamber ( 10 ) connected is. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverbehälter (2) eine einerseits mit dem Pulveraufnahmeraum (3) und andererseits mit einer Unterdruckerzeugungseinrichtung verbundene Unterdruckleitung (31) aufweist, über welche innerhalb des Pulveraufnahmeraums (3) ein im Vergleich zur Mischkammer (10) reduzierter Druck und damit innerhalb der Pulverzuführleitung (9) ein entgegen der Pulverströmungsrichtung gerichteter Gasstrom erzeugbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the powder container ( 2 ) on the one hand with the powder receiving space ( 3 ) and, on the other hand, a vacuum line connected to a vacuum generating device ( 31 ), over which within the powder receiving space ( 3 ) in comparison to the mixing chamber ( 10 ) reduced pressure and thus within the powder feed line ( 9 ) A counter to the direction of powder flow directed gas flow can be generated. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckleitung (31) mit der Gaszuführleitung (24) gekoppelt ist, derart, dass der Unterdruck durch die Gasströmung in der Gaszuführleitung (24) erzeugt wird.Apparatus according to claim 10, characterized in that the vacuum line ( 31 ) with the gas supply line ( 24 ) in such a way that the negative pressure due to the gas flow in the gas supply line ( 24 ) is produced. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckleitung (31) mit einer von der Gaszuführleitung (24) getrennten Unterdruckerzeugungseinrichtung verbunden ist.Apparatus according to claim 10, characterized in that the vacuum line ( 31 ) with one of the gas supply line ( 24 ) is connected to separate negative pressure generating device. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Pulveraufnahmeraum (3) und die Mischkammer (10) in einem mehrteiligen Gehäuse (1) befinden, das ein Pulverbehältergehäuse (16) und ein Mischkammergehäuse (13) umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the powder receiving space ( 3 ) and the mixing chamber ( 10 ) in a multi-part housing ( 1 ), which is a powder container housing ( 16 ) and a mixing chamber housing ( 13 ). Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, dass das Mischkammergehäuse (13) mehrteilig ausgebildet ist und ein Mischkammerbasisteil (15) und ein Mischkammerdeckelteil (17) umfasst.Apparatus according to claim 13, characterized in that the mixing chamber housing ( 13 ) is formed in several parts and a mixing chamber base part ( 15 ) and a mixing chamber lid part ( 17 ). Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuführleitung (24) im Mischkammerbasisteil (15) angeordnet ist, während die Gemischabführleitung (29) im Mischkammerdeckelteil (17) angeordnet ist.Apparatus according to claim 14, characterized in that the gas supply line ( 24 ) in the mixing chamber base part ( 15 ), while the Gemischabführleitung ( 29 ) in the mixing chamber lid part ( 17 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischkammergehäuse (13) über das Mischkammerdeckelteil (17) mit dem Pulverbehälter (2) verbunden ist.Apparatus according to claim 14 or 15, characterized in that the mixing chamber housing ( 13 ) over the mixing chamber lid part ( 17 ) with the powder container ( 2 ) connected is.
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