DE1276518B

DE1276518B - Spray gun for spraying meltable powder

Info

Publication number: DE1276518B
Application number: DEM46329A
Authority: DE
Inventors: Merle Lee Thorpe
Original assignee: Metco Inc
Current assignee: Metco Inc
Priority date: 1959-08-21
Filing date: 1960-08-20
Publication date: 1968-08-29

Description

Spritzpistole zum Verspritzen von schmelzbarem Pulver Die Erfindung betrifft eine Spritzpistole zum Verspritzen von schmelzbarem Pulver aus feinverteilten, in der Hitze schmelzenden Stoffen, mit einer im wesentlichen geschlossenen Kammer und mit mindestens einem einen Auslaß aus dieser Kammer bildenden düsenartigen Kanal, welcher eine erste, ringförmige Elektrode aufnimmt, und wobei eine mindestens teilweise in dieser Kammer angeordnete zweite Elektrode im Abstand zur ersten Elektrode angeordnet ist zur Bildung eines plasmaformenden, den Bogen einschnürenden Gases entlang des ganzen, zwischen diesen Elektroden gebildeten Bogens, in welches das schmelzbare Pulver unmittelbar und außerhalb des Bogens einführbar ist.Spray gun for spraying meltable powder The invention relates to a spray gun for spraying meltable powder from finely divided, substances that melt in the heat, with a substantially closed chamber and with at least one nozzle-like channel forming an outlet from this chamber, which receives a first, annular electrode, and wherein one at least partially in this chamber arranged second electrode arranged at a distance from the first electrode is to form a plasma-forming, arc-constricting gas along the entire arc formed between these electrodes, in which the fusible Powder can be introduced immediately and outside of the arc.

Die bisher bekannten Pulverspritzpistolen dieser Art sind Vorrichtungen, die mit dem Flammenstrahl das geschmolzene Material versprühen und zur Herstellung von festhaftenden Oberflächenschichten auf Werkstücken dienen.The previously known powder spray guns of this type are devices which spray the molten material with the flame jet and for production of firmly adhering surface layers on workpieces.

In der Regel wird zu diesem Zweck das schmelzbare Pulver in die Erhitzungszone mit Hilfe eines Trägergases eingeführt, und die Pulverteilchen werden entweder geschmolzen oder mindestens an ihren Oberflächen schmelzbar gemacht und auf den zu überziehenden Gegenstand gesprüht, an dem sie schichtbildend erstarren.As a rule, the meltable powder is put into the heating zone for this purpose introduced with the aid of a carrier gas, and the powder particles are either melted or at least made fusible on their surfaces and on those to be coated Sprayed object on which they solidify, forming layers.

Erfolgt die Erhitzung mit einer Flamme, dann können die heißen Verbrennungsgase zugleich als Träger der geschmolzenen Pulverteilchen benutzt werden. Zusätzlich wird jedoch häufig ein Druckgas verwendet, um die geschmolzenen Teilchen beschleunigt abzustoßen und eine intensive Besprühung zu erreichen. Außerdem kann ein solches Druckgas auch zur Kühlung des Werkstückes und des darauf hergestellten Überzuges benutzt werden, wenn beim Arbeiten mit der Pulverspritzpistole unzulässige Werkstücktemperaturen vermieden werden sollen.If the heating is done with a flame, the hot combustion gases can can also be used as a carrier for the molten powder particles. Additionally however, a pressurized gas is often used to accelerate the molten particles repel and achieve an intense spray. In addition, such a Pressurized gas also for cooling the workpiece and the coating produced on it used when working with the powder spray gun inadmissible workpiece temperatures should be avoided.

Ebenfalls bekannt ist die Erzeugung der erforderlichen Schmelztemperaturen durch elektrische Heizleistung, beispielsweise durch Widerstandsheizung, Induktionsheizung oder durch den elektrischen Lichtbogen.The generation of the required melting temperatures is also known by electrical heating power, for example by resistance heating, induction heating or by the electric arc.

In neuerer Zeit ist man dazu übergegangen, den sogenannten freien Plasmastrahl als Heizmedium zu benutzen und hat auch schon in der Praxis brauchbare Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens entwickelt. Man versteht unter dem Plasma den Zustand eines Werkstoffes, bei dem sein Energiegehalt noch größer ist als derjenige des gasförmigen Zustandes und wobei mindestens ein Teil der betreffenden Werkstoffatome freie Elektronen abgibt, die das gasförmige Gemisch durchsetzen. Dementsprechend bezeichnet man als einen freien Plasmastrahl den Zustand, der sich außerhalb des eigentlichen elektrischen Lichtbogens einstellt und freie Elektronen enthält, ohne am Stromfluß zwischen den Elektroden beizutragen.More recently there has been a move to the so-called free ones To use plasma jet as a heating medium and has already been useful in practice Devices for carrying out this process were developed. One understands by the plasma is the state of a material in which its energy content is even greater is as that of the gaseous state and where at least part of the pertinent Atoms of material emits free electrons that penetrate the gaseous mixture. Accordingly, a free plasma jet is the state that occurs outside of the actual electric arc sets and free electrons without contributing to the flow of current between the electrodes.

Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, einen freien Plasmastrahl als Heizmedium zu benutzen, wobei zwar außerordentlich hohe Schmelztemperaturen erreicht, jedoch bei Verwendung besonders feinkörniger Pulvermassen auch erhebliche technische Schwierigkeiten nicht in befriedigender Weise beherrscht werden. Diese betreffen insbesondere die gleichmäßige Erhitzung des Pulvers.It has therefore already been proposed to use a free plasma jet to use as a heating medium, although extremely high melting temperatures achieved, but also considerable when using particularly fine-grained powder masses technical difficulties cannot be mastered in a satisfactory manner. These relate in particular to the uniform heating of the powder.

Damit der freie Plasmastrahl bei einer solchen Konstruktion sowohl die Funktion der Erhitzung als auch die Weiterförderung des geschmolzenen Pulvers ausführen kann, muß das Pulver in geeigneter Weise in die Plasmazone hineingeführt werden. Wenn man das zu schmelzende Pulver in bekannter Weise von einem Trägergas in die Mitte des Plasmastrahls hineinsprühen will, dann muß ein Kanal, beispielsweise ein Einführungsrohr, sich bis in den Plasmastrahl hineinerstrecken. Es gibt jedoch keinen Werkstoff, der solche Temperaturen aushalten könnte, ohne zu schmelzen oder zu verdampfen. Andererseits wäre grundsätzlich zur Vermeidung dieses Nachteils die Anwendung einer Wasserkühlung denkbar, jedoch würde die betreffende Konstruktion dann außerordentlich unhandlich und zu einem untragbaren Verlust an Wärmeenergie führen, so daß man keine handlichen und keine wirtschaftlichen Spritzpistolen herstellen kann, die nach diesem Prinzip arbeiten. Es bleibt also praktisch nur der Kompromiß, das schmelzbare Pulver von außen her an die Plasmaflamme heranzuführen und die Konstruktion der Spritzpistole räumlich so zu gestalten, daß die Plasmaflamme ihre Temperatur auf das Pulver konzentriert, die Pistolenteile jedoch möglichst wenig erhitzt.So that the free plasma jet in such a construction both the function of heating as well as the further conveyance of the molten powder can perform, the powder must be introduced into the plasma zone in a suitable manner will. If the powder to be melted is controlled by a carrier gas in a known manner wants to spray into the center of the plasma jet, then a channel, for example an insertion tube, extending into the plasma jet. There are, however no material that could withstand such temperatures without melting or to evaporate. On the other hand, to avoid this disadvantage, the The use of water cooling is conceivable, but the construction in question would then extraordinary unwieldy and an intolerable loss lead to thermal energy, so that there are no handy and no economical spray guns that work on this principle. So it just remains practically the compromise to bring the meltable powder from the outside to the plasma flame and to design the construction of the spray gun spatially so that the plasma flame Concentrate their temperature on the powder, but the gun parts if possible little heated.

Bei einer seitlichen Pulvereinführung kommt es entscheidend darauf an, daß das Pulver gleichmäßig und unabhängig von den einzelnen Korngrößefraktionen mit der Plasmaströmung durchmischt wird. Eine bereits vorgeschlagene, mit einer Plasmaflamme arbeitende Vorrichtung arbeitet sehr vorteilhaft in der Weise, daß das schmelzbare Pulver durch eine separate Zuführung außerhalb des Lichtbogens in den Plasmastrom hineingeführt wird. Dadurch wird also die Lichtbogencharakteristik von der Beschaffenheit des zu schmelzenden Pulvers nicht beeinflußt, es bestehen jedoch Schwierigkeiten, eine gleichmäßige Durchmischung bei verschiedenartigen Pulvern und insbesondere bei Pulvern unterschiedlicher Korngrößen zu erreichen. Infolge der seitlichen Zuführung haben verschiedene Pulverpartikeln auch sehr unterschiedliche Bewegungsgrößen, leichtere Teilchen werden von der Plasmaströmung zurückgedrängt, während schwere und größere Teilchen besser in die Plasmaflamme eindringen und versprüht werden. Eine Entmischung des zu versprühenden Pulvers und eine ungleichmäßige Arbeitsweise der Vorrichtung sind die Folge. Auch die schon aus der USA.-Patentschrift 2 858 411 bekannte Spritzvorrichtung hat die gleichen Nachteile. Bei dieser vorbekannten Konstruktion sind in konzentrischer Anordnung um die in der Spritzachse angeordnete Plasmaflamme herum der Lichtbogen und außerhalb dieses die Pulverzuführung angeordnet. Infolgedessen muß das in den Zerstäubungsraum eintretende Pulver erst durch den elektrischen Bogenraum hindurchgeführt werden, bevor es in den Plasmastrahl eintreten kann. Infolgedessen ist nicht nur die gleichmäßige Durchmischung des Plasmas mit Pulvern verschiedener Korngröße und Schwere, sondern auch die gleichmäßige Arbeitscharakteristik des Lichtbogens gefährdet und auch bei außerordentlich sorgsamer Bedienung der bekannten Vorrichtung eine über längere Zeiträume gleichmäßige Arbeitsweise nicht zu erreichen.This is crucial when introducing powder from the side indicates that the powder is uniform and independent of the individual grain size fractions is mixed with the plasma flow. One already proposed, with one Plasma flame working device works very advantageously in such a way that the fusible powder through a separate feed outside the arc in the plasma flow is introduced. So this becomes the arc characteristic not influenced by the nature of the powder to be melted, they exist however, difficulties in uniformly mixing different types of powder and especially with powders of different grain sizes. As a result the side feed, different powder particles also have very different ones Movement sizes, lighter particles are pushed back by the plasma flow, while heavy and larger particles penetrate and spray better in the plasma flame will. A segregation of the powder to be sprayed and an uneven working method the device are the result. Also the one from the USA patent specification 2,858 411 known spray device has the same disadvantages. In this previously known Construction are in a concentric arrangement around the one in the injection axis Plasma flame arranged around the arc and outside this the powder feed. As a result, the powder entering the atomization chamber must first pass through the electrical arc space are passed through before it enter the plasma jet can. As a result, not only is the plasma mixed evenly Powders of different grain size and weight, but also the uniform working characteristics of the arc endangered and even with extremely careful operation of the known Device not to achieve a uniform mode of operation over long periods of time.

Um die genannten Schwierigkeiten und Nachteile zu vermeiden sowie eine Spritzpistole zu schaffen, die mit einer außerhalb des Lichtbogenraumes erzeugten freien Plasmaflamme in weiten Grenzen verschiedenartige Pulversorten zu versprühen gestattet, geht die Erfindung von dem Gedanken aus, die quer_ zur Flammenrichtung einmündende Pulveröffnung in einem Raumabschnitt anzuordnen, der besonders vorteilhafte Abmessungen für eine Durchwirbelung des Pulvers mit der dazu senkrecht weisenden Plasmaströmung ermöglicht. Um das in einem düsenartigen Ausströmkanal einer Spritzpistole geführte Plasma, welches zuvor in einem ringförmigen Elektrodenraum erzeugt wird, zur gleichmäßigen Aufnahme auch der feinkörnigsten Pulverpartikeln geeignet zu machen, wird außerhalb des Lichtbogenbereichs ein Strömungsunterdruck gemäß der Erfindung dadurch erzeugt, daß der düsenartige Kanal im Auslaßbereich erweitert ist und durch dessen erweiterte Wandfläche eine Querbohrung zur Einführung des schmelzbaren Pulvers in den Kanal hineinmündet. Die beim Betrieb der erfindungsgemäßen Spritzpistole auftretende Flammenströmung wird also venturiähnlich geführt und erzeugt bei kreissymmetrischer Gestaltung des Auslaßbereichs eine besonders wirksame Wirbelzone, welche die in Richtung zur Spritzachse eingeführten Pulverteilchen nicht mehr abstößt, sondern wirksam erfaßt.To avoid the aforementioned difficulties and disadvantages as well To create a spray gun that generated with an outside of the arc room free plasma flame to spray different types of powder within wide limits allowed, the invention is based on the idea that transverse_ to the flame direction to arrange emptying powder opening in a space section, the particularly advantageous Dimensions for a swirling of the powder with the one pointing perpendicular to it Plasma flow allows. To do this in a nozzle-like outflow channel of a spray gun guided plasma, which is generated beforehand in a ring-shaped electrode space, to make it suitable for evenly absorbing even the finest powder particles, a negative flow pressure according to the invention is established outside the arc area generated in that the nozzle-like channel is widened in the outlet area and through whose extended wall surface has a transverse hole for the introduction of the meltable powder opens into the canal. The operation of the spray gun according to the invention Occurring flame flow is thus guided like a venturi and generated with circular symmetry Design of the outlet area a particularly effective vortex zone, which the in No longer repels powder particles introduced in the direction of the spray axis, but effectively recorded.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Spritzpistole im Auslaßbereich so konstruiert, daß sich die ringförmige Elektrode des Lichtbogenbereichs wenigstens bis zum Beginn der sich erweiternden Wandfläche des düsenförmigen Kanals erstreckt. Eine sehr gleichmäßige Flammenführung ergibt sich insbesondere dann, wenn Stauräume vermieden und der erfindungsgemäße Auslaßbereich so bemessen wird, daß die erweiterte Wandfläche zur Durchwirbelung des schmelzbaren Pulvers mit der Plasmaflamme einen trichterförmigen Auslaß bildet, dessen Öffnungsrand einen größeren Durchmesser hat als die ringförmige Elektrode.The spray gun according to the invention is particularly advantageous in the outlet area constructed so that the annular electrode of the arc region at least extends to the beginning of the widening wall surface of the nozzle-shaped channel. A very even flame guidance results especially when there are storage spaces avoided and the outlet area according to the invention is dimensioned so that the expanded A wall surface for swirling the meltable powder with the plasma flame Forms funnel-shaped outlet, the opening edge of which has a larger diameter than the annular electrode.

Konstruktionsbeispiele der erfindungsgemäßen Spritzpistole sind in der Zeichnung dargestellt, es zeigt F i g. 1 den Vertikalschnitt einer mit Plasmaflamme arbeitenden Spritzpistole, F i g. 2 das zweite Beispiel einer für diesen Zweck geeigneten Plasmadüse sowie F i g. 3 den vergrößerten Vertikalschnitt durch eine andere Düse als drittes Beispiel und F i g. 4 die dazugehörige Draufsicht zu F i g. 3, F i g. 5 stellt eine ähnliche Draufsicht auf das vierte Beispiel einer Düse dar, und F i g. 6 ist ein Vertikalquerschnitt durch die in F i g. 5 dargestellte Düse.Construction examples of the spray gun according to the invention are in of the drawing, it shows F i g. 1 the vertical section of a plasma flame working spray gun, F i g. 2 the second example of one suitable for this purpose Plasma nozzle and FIG. 3 shows the enlarged vertical section through another nozzle as a third example and FIG. 4 shows the corresponding top view of FIG. 3, fig. FIG. 5 shows a similar plan view of the fourth example of a nozzle, and FIG i g. 6 is a vertical cross-section through the areas shown in FIG. 5 nozzle shown.

Die erfindungsgemäße Spritzpistole zum Zerstäuben feinverteilter Partikelchen aus einem unter Hitze schmelzbaren Werkstoff besitzt eine Plasmaflammenvorrichtung zur Erzeugung eines freien Plasmastrahls. Diese Vorrichtung enthält eine im wesentlichen geschlossene Kammer mit einer aus der Kammer herausragenden Düse. Mindestens ein Teil der Düsenbohrung ist elektrisch leitend und bildet eine Elektrode. Eine zweite Elektrode, die die Gestalt eines Bleistiftes oder eines Zylinders aufweisen kann, ist mindestens teilweise in der Kammer und benachbart zur ersten Elektrode angeordnet. Zur Erzeugung eines elektrischen Stromes ist z. B. ein bekannter Schweißgenerator vorhanden, um den Lichtbogen zu erzeugen. Es sind ferner Hilfsmittel zur Führung des das Plasma bildenden Gases, z. B. in Gestalt einer Hülle, längs des Bogens und durch die Düse hinaus ohne Kontaktberührung mit dem Bogen und ohne Kontaktberührung mit der Düse vorhanden, wobei der Plasmastrahl als freier Plasmastrahl ausgebildet ist, den Lichtbogen einengt und ihn zur Düse ausrichtet.The spray gun according to the invention for atomizing finely divided particles made of a material that melts under heat has a plasma flame device to generate a free plasma jet. This device essentially includes one closed chamber with a nozzle protruding from the chamber. At least one Part of the nozzle bore is electrically conductive and forms an electrode. A second Electrode, which can have the shape of a pencil or a cylinder, is arranged at least partially in the chamber and adjacent to the first electrode. To generate an electric current, for. B. a well-known welding generator present to create the arc. They are also aids to leadership of the gas forming the plasma, e.g. B. in the form of a shell, along the arch and out through the nozzle without contact with the sheet and without contact with the nozzle present, the plasma jet being designed as a free plasma jet is, constricts the arc and aligns it with the nozzle.

Die Mittel zur Führung des das Plasma bildenden Gases längs des Lichtbogens und durch die Düse hinaus, ohne Kontaktberührung mit dem Lichtbogen in Form eines freien Plasmastrahls, sind auch Mittel zur Einengung des Lichtbogens und zwingen diesen mindestens teilweise in Richtung des Düseninnenteils, bevor er am Düsenauslaßende ankommt. Es ist ein seitlich verlaufender Kanal zwischen Auslaßende der Düse und dem Auftreffpunkt des Bogens im Düsenmantel vorgesehen, und es sind Mittel zur Zuführung des schmelzbaren Pulvers durch diesen Kanal vorhanden. Der Kanal wird vorzugsweise durch die Düsenwand in einem wesentlichen Abstand vom Auslaßende geführt, ist z. B. mindestens 25,4 mm vom Auslaßende entfernt, so daß das Pulver auf einer nicht unbeachtlichen Länge durch die Düse wandern kann, bevor es die Düse verläßt. Wird die Querschnittsfläche der Düse an diesem oder vor diesem Punkt der Pulvereinführung vergrößert, sind die Flußcharakteristika und der Plasmastrahldruck an dieser Stelle derart, daß eine gleichmäßige Diffusion des Pulvers im ganzen Strahl erreicht wird, die Größenunterschiede der Teilchen unberücksichtigt bleiben können und auch andere Schwierigkeiten vermieden werden.The means for guiding the gas forming the plasma along the arc and out through the nozzle without contacting the arc in the form of a free plasma jet, are also means of narrowing the arc and forcing it this at least partially in the direction of the nozzle inner part before it reaches the nozzle outlet end arrives. It is a side channel between the outlet ends the Nozzle and the point of impact of the sheet in the nozzle jacket provided, and there are means for feeding the meltable powder through this channel. The channel will preferably guided through the nozzle wall at a substantial distance from the outlet end, is z. B. at least 25.4 mm from the outlet end, so that the powder on a cannot travel insignificantly length through the nozzle before it leaves the nozzle. Will be the cross-sectional area of the nozzle at or before this point of powder introduction are enlarged, the flow characteristics and the plasma jet pressure are at this point in such a way that a uniform diffusion of the powder is achieved throughout the jet, the size differences of the particles can be disregarded and others too Difficulties are avoided.

In F i g. 1 ist mit Bezugszeichen 1 ein aus isolierendem Material hergestelltes Gehäuse bezeichnet, welches z. B. aus Kunstharz, wie Polyäthylen, einem Polykondensationsprodukt von Hexamethylendiamin und Adipinsäure, bestehen kann. Das Gehäuse umgibt einen Metallkörper 2 aus elektrisch leitendem Werkstoff, z. B. Kupfer, Kupferlegierung, Messing. Aluminium, Stahl. Der Körper 2 ist mit einer mittleren Gewindebohrung versehen, in den ein Elektrodenhalter 3 aus leitendem Material eingeschraubt ist. Halter 3 ist mit einer Justierkappe 4 aus geeignetem, elektrisch nicht leitendem Material wie Kunstharz versehen. Der Körper 2 enthält eine Ringnut 5, die mit Kanälen oder Bohrungen 6 in Verbindung steht, und ferner einen Gewindezapfen 7, in den ein vom Wasser gekühlter elektrischer Leiter oder ein Kabel 8 eingeschraubt ist. Am leitenden Metallkörper 2 ist ein Zwischenstück 9 aus Isoliermaterial befestigt, der z. B. aus Kunstharz, wie Polyäthylen, bestehen kann. Mit Hilfe einer Dichtung 10 sind die Teile 2 und 9 gegeneinander abgedichtet. Das isolierende Zwischenstück 9 ist mit einer Mittelbohrung 12 versehen, deren Durchmesser größer als derjenige des Halters 3 ist, wobei diese Bohrung den Elektrodenhalter umgibt und an seinem oberen Ende zur Herstellung einer Verbindung mit den ersten Bohrungen 6 erweitert ist. Der Elektrodenhalter 3 ist an seinem unteren Ende mit einer mittleren Bohrung oder einem Kanal 13 versehen, der mit einem dünnen hohlen Röhrchen 14 in Verbindung steht. Über Seitenbohrung 15 ist die Mittelbohrung 12 ebenfalls mit dem Kanal 13 verbunden. Das untere Ende des Zwischenstückes 9 ist mit einer zweiten Bohrung 16 versehen, die mit der Mittelbohrung 12 und einem ersten Rohr 17 in Verbindung steht, wobei letztere an der Verlängerung der zweiten Bohrung 16 vorhanden ist. Das untere Ende des Zwischenstückes 9 ist ebenfalls mit einer dritten Bohrung 18 und einem zweiten Rohr 19 in der Bohrungsverlängerung versehen. Die dritte Bohrung 18 führt zum Ringraum 20 im Zwischenstück 9. An der Stelle 22 ist der Kanal 13 im Halter 3 um das Röhrchen 14 herum erweitert und mit Kanälen 23, 24 versehen, die mit der dritten Bohrung 18 und dem Ringraum 20 in Verbindung stehen. Ein rohrförmiges Mantelteil 25, welches vorzugsweise aus Kupfer, Kupferlegierung oder Stahl besteht, umgibt das isolierende Zwischenstück 9 nach der Art eines Gehäuses und ist am Zwischenstück mittels O-förmigen Dichtungsringen 26 abgedichtet. Mantelteil 25 ist mit einem mit Gewinde versehenen Nippel 27 zum Anschluß an ein wassergekühltes elektrisches Kabel versehen, wobei Nippel 27 in den Ringraum 20 mündet. In das untere Ende des Halters 3 ist eine feste Elektrode 28 eingeschraubt, die z. B. aus Wolfram oder mit Thorium überzogenem Wolfram bestehen kann. Die Elektrode 28 ist hohl, und ihr innerer Hohlraum ist größer als das Röhrchen 14, so daß das Röhrchen in den Hohlraum hineinragt und einen Ringraum zwischen dem Innenmantel der Elektrode 28 und der äußeren Oberfläche des Röhrchens 14 bildet. Ein vorzugsweise aus dem gleichen Metall wie das Mantelstück 25 bestehender Düsenkörper 29 ist an diesem mit Hilfe der Überwurfmutter 30 befestigt. Eine Scheibe 31 aus feuerfestem Material, wie z. B. Aluminiumoxyd, ist zwischen dem Düsenkörper 29 und dem Zwischenstück 9 angeordnet. Die Scheibe 31 ist mit CSffnungen für die Rohre 17 und 19 und ferner mit einer Zentralbohrung versehen. Im Düsenkörper 29 ist eine Düse 32 befestigt. Diese aus Platin, Silber oder vorzugsweise aus Kupfer bestehende Düse 32 ist flüssigkeitsdicht mit dem Düsenkörper verschweißt, so daß ein Ringraum 33 entsteht. An der einen Seite ist Ringraum 33 mit dem Rohr 17 über eine weitere Bohrung 34, an der anderen Seite mit dem Rohr 19 mittels Bohrung 35 verbunden. Der Düsenkörper und die feuerfeste Scheibe 31 stellen eine geschlossene Kammer 36 dar, in welche die Elektrode 28 hineinragt.In Fig. 1, reference numeral 1 denotes a housing made of insulating material which, for. B. made of synthetic resin such as polyethylene, a polycondensation product of hexamethylenediamine and adipic acid, may exist. The housing surrounds a metal body 2 made of electrically conductive material, e.g. B. copper, copper alloy, brass. Aluminum, steel. The body 2 is provided with a central threaded hole into which an electrode holder 3 made of conductive material is screwed. Holder 3 is provided with an adjustment cap 4 made of a suitable, electrically non-conductive material such as synthetic resin. The body 2 contains an annular groove 5, which is in communication with channels or bores 6, and also a threaded pin 7 into which an electrical conductor or a cable 8 cooled by the water is screwed. On the conductive metal body 2, an intermediate piece 9 made of insulating material is attached, the z. B. made of synthetic resin such as polyethylene. With the aid of a seal 10 , the parts 2 and 9 are sealed against one another. The insulating intermediate piece 9 is provided with a central bore 12 , the diameter of which is greater than that of the holder 3, this bore surrounding the electrode holder and being widened at its upper end to establish a connection with the first bores 6. The electrode holder 3 is provided at its lower end with a central bore or a channel 13 which is connected to a thin hollow tube 14. The central bore 12 is also connected to the channel 13 via the side bore 15. The lower end of the intermediate piece 9 is provided with a second bore 16 which is in communication with the central bore 12 and a first tube 17, the latter being present on the extension of the second bore 16. The lower end of the intermediate piece 9 is also provided with a third bore 18 and a second tube 19 in the bore extension. The third bore 18 leads to the annular space 20 in the intermediate piece 9. At the point 22, the channel 13 in the holder 3 is widened around the tube 14 and provided with channels 23, 24 which are connected to the third bore 18 and the annular space 20 . A tubular jacket part 25, which is preferably made of copper, copper alloy or steel, surrounds the insulating intermediate piece 9 in the manner of a housing and is sealed on the intermediate piece by means of O-shaped sealing rings 26. Shell part 25 is provided with a threaded nipple 27 for connection to a water-cooled electrical cable, nipple 27 opening into annular space 20. In the lower end of the holder 3, a fixed electrode 28 is screwed, which z. B. may consist of tungsten or tungsten coated with thorium. The electrode 28 is hollow and its inner cavity is larger than the tube 14 so that the tube protrudes into the cavity and forms an annular space between the inner jacket of the electrode 28 and the outer surface of the tube 14. A nozzle body 29, which is preferably made of the same metal as the jacket piece 25, is fastened to the latter with the aid of the union nut 30. A disc 31 made of refractory material, such as. B. aluminum oxide is arranged between the nozzle body 29 and the intermediate piece 9. The disk 31 is provided with C openings for the tubes 17 and 19 and also with a central bore. A nozzle 32 is fastened in the nozzle body 29. This nozzle 32, which consists of platinum, silver or preferably copper, is welded to the nozzle body in a liquid-tight manner, so that an annular space 33 is formed. On one side, the annular space 33 is connected to the pipe 17 via a further bore 34, and on the other side to the pipe 19 by means of a bore 35. The nozzle body and the refractory disk 31 represent a closed chamber 36 into which the electrode 28 protrudes.

Das isolierende Zwischenstück 9 ist mit einem Gewindeanschluß 37 versehen, der in den Gaskanal 38 führt, wobei letzterer mit dem Gasverteilerkanal 39 in Verbindung steht. Verteilerkanal 39 steht seinerseits mit der die Elektrode 28 umgebenden Gasauslaßkammer 40 in Verbindung.The insulating intermediate piece 9 is provided with a threaded connection 37 which leads into the gas duct 38, the latter being in connection with the gas distribution duct 39. The distribution channel 39 is in turn connected to the gas outlet chamber 40 surrounding the electrode 28.

An Stelle des von den Gasverteilerkanälen gebildeten und in die Auslaßkammer 40 mündenden Ringspalts kann eine einzige eingeschlossene Nut oder ein Kanal vorgesehen werden, in den der Gaskanal 38 mündet. Diese Nut oder dieser Kanal kann mit der Auslaßkammer 40 durch eine einzige oder eine Mehrzahl von ringförmig angeordneten öffnungen verbunden werden. Diese Öffnung bzw. öffnungen sollten winklig zur Mittelachse der Elektrode 28 angeordnet sein, um einen gesteuerten Gasstrahl zu gewährleisten. Diese Anordnung kann also tangential oder unter einem Winkel von 10 bis 30° erfolgen. Unter allen Umständen ist es erforderlich, daß eine gleichmäßige Gasverteilung um die Elektrode erreicht wird. Das Ende der Elektrode 28 ist als Kegelstumpf ausgebildet, d. h., es ist von konischer Gestalt mit einer abgeflachten oder abgeplatteten Spitze, und diese Elektrode ragt teilweise in die zylindrisch ausgeführte Düse 32 hinein.Instead of that formed by the gas distribution channels and into the outlet chamber 40 opening annular gap can be provided a single enclosed groove or a channel into which the gas channel 38 opens. This groove or this channel can with the Outlet chamber 40 by a single or a plurality of annularly arranged Openings are connected. This opening or openings should be at an angle to the central axis the electrode 28 to ensure a controlled gas jet. This arrangement can therefore take place tangentially or at an angle of 10 to 30 °. In all circumstances it is necessary to have an even gas distribution around the electrode is reached. The end of the electrode 28 is designed as a truncated cone, d. i.e., it is conical in shape with a flattened or flattened tip, and this electrode partially protrudes into the cylindrical nozzle 32.

Das Auslaßende der Düse 32 ist konisch an der Stelle 42 erweitert. Eine Querbohrung 43 von kreisförmigem Querschnitt durchstößt die Seitenwand der Düse 32. Ein Nippel oder eine Büchse 44 ist in den Düsenkörper 29 eingeschraubt und weist eine Zentralbohrung auf, die eine Verlängerung der Querbohrung 43 bildet. Ein flexibler Schlauch 45, z. B. aus Gummi, ist mit der Büchse 44 verbunden. Ein Pulverbehälter 46 mit einer Zuführungsöffnung 47 steht mit dem Schlauch 45 in Verbindung. In vorteilhafter Weise kann die Querbohrung 43 mit Abstand, z. B. mindestens um 25,4 mm, vom Auslaßende der Düse entfernt angeordnet sein, so daß das Pulver längs eines Düsenteils vor Verlassen der Düse geführt ist. Im Betrieb werden wassergekühlte elek- Irische Kabel an den Stellen 7 und 27 befestigt. Diese an sich bekannten Kabel bestehen aus Metall und sind elektrisch leitend, haben einen isolierenden Überzug und weisen in diesem Überzug Wasserkanäle auf. Das Kühlwasser der wassergekühlten elektrischen Kabel 8 fließt über die Bohrungen 6 in die Ringnut 5 und in den von der Mittelbohrung 12 gebildeten Ringraum. Von hier fließt ein Teil des Kühlwassers über Seitenbohrung 15, Kanal 13 und Röhrchen 14 in das Innere der Hohlelektrode 28, die somit gekühlt wird. Das Kühlwasser verläuft weiter über den das Röhrchen 14 umgebenden Ringspalt und über die Kanäle 23, 24 in eine dritte Bohrung 18, von hier zum Ringraum 20 und jetzt über die wassergekühlten, an der Stelle 27 befestigten Kabel heraus zu einer Saugvorrichtung und beginnt seinen Lauf von neuem. Ein anderer Teil des Kühlwassers wird vom Ringspalt an der Mittelbohrung 12 abgezweigt und fließt über die zweite Bohrung 16, das erste Rohr 17, eine weitere Bohrung 34 in den Ringraum 33, wobei die Düse 32 gekühlt wird. Das Wasser fließt über eine weitere Bohrung 35, ein zweites Rohr 19, eine dritte Bohrung 18 über den Ringraum 20 zu dem wassergekühlten elektrischen Kabel und zusammen mit dem vorher abgezweigten Wasser hinaus.The outlet end of the nozzle 32 is flared at 42. A transverse bore 43 of circular cross section pierces the side wall of the nozzle 32. A nipple or a bushing 44 is screwed into the nozzle body 29 and has a central bore which forms an extension of the transverse bore 43. A flexible hose 45, e.g. B. made of rubber, is connected to the sleeve 44. A powder container 46 with a feed opening 47 is connected to the hose 45. Advantageously, the transverse bore 43 can be spaced, for. B. at least 25.4 mm away from the outlet end of the nozzle, so that the powder is guided along a nozzle part before leaving the nozzle. In operation, water-cooled electrical cables are attached to points 7 and 27. These known cables are made of metal and are electrically conductive, have an insulating coating and have water channels in this coating. The cooling water of the water-cooled electrical cables 8 flows via the bores 6 into the annular groove 5 and into the annular space formed by the central bore 12. From here, part of the cooling water flows through the side bore 15, channel 13 and tube 14 into the interior of the hollow electrode 28, which is thus cooled. The cooling water continues through the annular gap surrounding the tube 14 and through the channels 23, 24 into a third bore 18, from here to the annular space 20 and now through the water-cooled cables attached at point 27 to a suction device and begins its course from new. Another part of the cooling water is branched off from the annular gap at the central bore 12 and flows via the second bore 16, the first pipe 17, another bore 34 into the annular space 33, the nozzle 32 being cooled. The water flows through a further bore 35, a second pipe 19, a third bore 18 via the annular space 20 to the water-cooled electrical cable and out together with the previously branched off water.

Eine elektrische Stromquelle, z. B. ein an sich bekannter Schweißgenerator oder Gleichrichter, ist mit dem Kabel 8 verbunden. Der Stromverlauf erfolgt durch den leitenden Metallkörper 2 zum Halter 3 und dann zur Elektrode 28. Der andere Spannungspol oder die Erde steht mit der Stelle 27 in Verbindung und ist also über Mantelteil 25 und Düsenkörper 29 mit der Düse 32 elektrisch leitend verbunden.A source of electrical power, e.g. B. a known welding generator or rectifier is connected to the cable 8. The current flows through the conductive metal body 2 to the holder 3 and then to the electrode 28. The other voltage pole or the earth is connected to the point 27 and is therefore connected to the nozzle 32 in an electrically conductive manner via the jacket part 25 and the nozzle body 29.

Wenn das Kühlwasser die Kabel und die Vorrichtung durchfließt und wenn eine geeignete Spannungsquelle an die Stellen 7 und 27 angeschlossen ist, kann ein elektrischer Bogen zwischen Düse 32 und Elektrode 28 erzeugt werden, indem entweder Elektrodenhalter 3 mit Hilfe der isolierten Kappe abwärts geschraubt wird, damit der Bogen zündet, wonach die Elektrode in der entgegengesetzten Richtung zurückgeschraubt wird oder indem eine Wechselstromhoch frequenzquelle an die Stellen 17 und 27 angeschlossen wird. Nachdem der Bogen gezündet hat, kann er in geeigneter Weise durch Verschrauben des Halters 3 verstellt werden. Bevor der Bogen gebildet wird, wird unter geeignetem Druck ein das Plasma bildende Gas bei 37 eingeführt, das über Gaskanal 38 und Gasverteiler 39 über Auslaßkammer 40 der Kammer 36 zugeführt wird. Das das Plasma bildende Gas wandert entlang der Elektrode 28 und überstreicht die kegelstumpfartige Elektrodenspritze und gelangt in die Düse. Das Plasmagas bildet eine Hülle um den Bogen, zwischen dem Bogen und der inneren Oberfläche der Düse 32, engt den Bogen ein und zwingt ihn in die Düse, wie mit 41 veranschaulicht. Der Bogen wird entlang der Düse so gestaltet, daß er vor dem Düsenende auf der Innenfläche der Düse auftrifft, wobei der Auftreffpunkt ebenfalls vor der Querbohrung 43 liegt, so daß die Querbohrung 43 zwischen dem Auslaßende der Düse und dem Bogenauftreffpunkt ausläuft. Das das Plasma bildende Gas wird in der Düse in freies Plasma verwandelt und steht als freier Plasmastrahl mit dem Bogen in Berührung, und wird von der Düse ausgestoßen. Das zu verspritzende Pulvermaterial wird im Behälter 46 aufbewahrt, und es wird ein kleines Volumen von Trägergas durch den Schlauch 45 geleitet. Das Trägergas erfaßt das von der Auslaßöffnung 47 kommende Pulver, nimmt es mit und trägt es durch die Querbohrung 43. Nachdem der freie Plasmastrahl nicht mehr in Berührung mit dem Bogen 41 steht, nimmt er das Pulvermaterial auf, erhitzt es und treibt es aus der Düse bei der Stelle 42 heraus. Die Fluß- und Druckänderungen des Plasmastrahls beim Vorbeistreichen an der Querbohrung 43 verursachen eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers im ganzen Strahl, beseitigen eine ungleichmäßige Pulververteilung nach verschiedener Teilchengröße, bewirken ein gleichmäßiges Mitnehmen und eine gleichmäßige Pulvererhitzung unabhängig von der verschiedenen Teilchengröße. Das Plasmagas dringt in die Kammer 36, vorzugsweise mit einer ausreichenden Geschwindigkeit und/oder einem Druck, so daß es aus der Düse 32 als freier Plasmastrahl mit einer Geschwindigkeit von mindestens 1,5 m/sec, vorzugsweise mit einer Mindestgeschwindigkeit von 15,2 m/sec ausströmt, wobei die Ausströmgeschwindigkeit aber insbesondere mindestens 150 bis 300 m/sec betragen soll.When the cooling water flows through the cables and the device and if a suitable voltage source is connected to points 7 and 27, can an electrical arc can be generated between nozzle 32 and electrode 28 by either Electrode holder 3 is screwed down with the help of the insulated cap so that the arc ignites, after which the electrode is screwed back in the opposite direction is connected to the points 17 and 27 by an alternating current high frequency source will. After the arc has ignited, it can be screwed in a suitable manner of the holder 3 can be adjusted. Before the arch is formed, under appropriate Pressure introduced the plasma forming gas at 37, which is via gas channel 38 and gas distributor 39 is fed to the chamber 36 via the outlet chamber 40. The gas that forms the plasma migrates along the electrode 28 and sweeps over the truncated cone-shaped electrode syringe and gets into the nozzle. The plasma gas forms an envelope around the arch, between the arc and the inner surface of the nozzle 32, constricts and forces the arc it into the nozzle, as illustrated at 41. The arc will be along the nozzle like this designed so that it strikes the inner surface of the nozzle before the nozzle end, wherein the point of impact is also in front of the transverse bore 43, so that the transverse bore 43 runs out between the outlet end of the nozzle and the sheet impact point. The the Plasma-forming gas is converted into free plasma in the nozzle and stands as free Plasma jet contacts the arc and is ejected from the nozzle. That Powder material to be sprayed is stored in the container 46 and it becomes a small volume of carrier gas passed through hose 45. The carrier gas is detected the powder coming from the outlet opening 47, takes it with it and carries it through the Cross hole 43. After the free plasma jet is no longer in contact with the arc 41 stands, he picks up the powder material, heats it and drives it out of the nozzle at point 42 out. The changes in flow and pressure of the plasma jet as it sweeps by at the transverse bore 43 cause a uniform distribution of the powder as a whole Beam, eliminate uneven powder distribution according to different particle size, cause even take away and even powder heating independently of the different particle size. The plasma gas enters chamber 36, preferably with sufficient speed and / or pressure that it comes out of the Nozzle 32 as a free plasma jet with a speed of at least 1.5 m / sec, preferably flows out at a minimum speed of 15.2 m / sec, the However, in particular, the outflow speed should be at least 150 to 300 m / sec target.

Die angestrebte Zunahme der Querschnitts$äche der Düse sollte mindestens an der Stelle der Querbohrung 43 beginnen. Die Zunahme könnte in einer an sich beliebigen Weise erfolgen z. B. als Erweiterung, konische Erweiterung oder stufenweise Erweiterung, wie F i g. 2 darstellt, wobei hier 232 die Düse, 242 die erweiterte Querschnitts$äche und 243 die Querbohrung bedeuten.The desired increase in the cross-sectional area of the nozzle should be at least begin at the point of the transverse bore 43. The increase could be in any per se Way done z. B. as an extension, conical extension or stepwise extension, like F i g. 2, where 232 the nozzle, 242 the expanded cross-sectional area and 243 mean the cross hole.

Aus F i g. 2 geht ferner hervor, daß die Achse der Querbohrung 243 in Richtung der Düsenöffnung geneigt verläuft.From Fig. 2 also shows that the axis of the transverse bore 243 runs inclined in the direction of the nozzle opening.

Wenn der freie Plasmastrahl nicht genügend Energie oder Geschwindigkeit besitzt, um dem Pulver die erforderliche Spritzgeschwindigkeit zu erteilen, kann ein zusätzlicher Druckgasstrahl benutzt werden. In den in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist Vorkehrung für Verwendung dieses zusätzlichen Druckgasstrahls getroffen. Diese Erweiterung besitzt einen Endteil 301, der aus handelsüblichem Metall oder isolierendem Werkstoff bestehen kann und enthält eine Bohrung 332, die der Bohrung in der Düse des Plasmagenerators entspricht. Die Bohrung 332 erweitert sich nach außen, 342, und ist mit einem Röhrchen 343 für das Pulver versehen. Das Röhrchen 343 ist geneigt, so daß seine Achse nicht senkrecht auf der Achse der Erweiterung 342 steht, sondern in Richtung der Düsenöffnung geneigt verläuft. Der Endteil 301 ist mit einer Gaseinlaßröhre 302 versehen, die in den Ringraum 303 mündet. Dieser steht mit einem Ringraum der am Umfang verteilten Gasdüsen 304 in Verbindung.If the free plasma jet does not have enough energy or speed to give the powder the required spray speed, an additional compressed gas jet can be used. In the FIGS. In the exemplary embodiments shown in FIGS. 3 and 4, provision is made for the use of this additional jet of pressurized gas. This extension has an end part 301 which can consist of commercially available metal or insulating material and contains a bore 332 which corresponds to the bore in the nozzle of the plasma generator. The bore 332 widens outward, 342, and is provided with a tube 343 for the powder. The tube 343 is inclined so that its axis is not perpendicular to the axis of the enlargement 342, but is inclined in the direction of the nozzle opening. The end part 301 is provided with a gas inlet tube 302 which opens into the annular space 303. This is connected to an annular space of the gas nozzles 304 distributed around the circumference.

Zusätzlich zu der einzigen Pulverzuführung oder der Pulverquerbohrung kann eine ganze Anzahl von Kanälen vorgesehen werden. Wenn eine derartige Vielzahl von Kanälen vorhanden ist, ist es wünschenswert, daß sie am Umfang gleichmäßig um die Düse oder die Düsenerweiterung verteilt und alle vorwärts in Richtung eines gemeinsamen Punktes auf der Düsenachse gerichtet und vorzugsweise nach vorn in Richtung dieses Punktes geneigt sind. Es ist sehr günstig, wenn zwei solche Kanäle vorhanden sind, die in einer Horizontalebene sich befinden.In addition to the single powder feed or the powder cross-hole a number of channels can be provided. If such a multitude of channels is present, it is desirable that they be evenly around the circumference the nozzle or nozzle extension spreads and all forward in the direction of one common point directed on the nozzle axis and preferably forward in the direction inclined at this point. It is very beneficial if there are two such channels which are located in a horizontal plane.

Ein derartiges Ausführungsbeispiel wird in den F i g. 5 und 6 dargestellt. In einem analog den F i g. 3 und 4 eine Düsenverlängerung bildenden Basisteil 501 ist eine Mittelbohrung 532 vorgesehen, die der Düse des Plasmagenerators entspricht und sich an der Stelle 542 nach außen erweitert. Der Teil 501 enthält einen Ringraum 502, in den das Röhrchen 503 zwecks Zuführung des Pulvers ausläuft. Zwei diametral einander gegenüberliegende und nach vorn geneigte Kanäle 543 erstrecken sich vom Ringraum 502 durch den Wandteil der Erweiterung 542. Diese Kanäle sind nach vorn geneigt und auf einen auf der Achse befindlichen gemeinsamen Punkt der Düsenbohrung 532 ausgerichtet.Such an embodiment is shown in FIGS. 5 and 6 shown. In an analogous to FIG. 3 and 4, a base part 501 forming a nozzle extension is provided with a central bore 532 which corresponds to the nozzle of the plasma generator and which widens outward at point 542. The part 501 contains an annular space 502 into which the tube 503 for the purpose of supplying the powder runs out. Two diametrically opposite and forwardly inclined channels 543 extend from the annular space 502 through the wall portion of the extension 542. These channels are inclined forward and aligned with a common point of the nozzle bore 532 located on the axis.

Claims

Claims: 1. Spray gun for spraying finely divided, substances that melt in the heat, with a substantially closed chamber and with at least one nozzle-like channel forming an outlet from this chamber, which receives a first, annular electrode, and wherein one at least partially in this chamber arranged second electrode arranged at a distance from the first electrode is to form a plasma-forming, arc-constricting gas along the entire arc formed between these electrodes, in which the fusible Powder can be introduced directly and outside of the arch, d u r c h e k It is noted that the nozzle-like channel (41) widens in the outlet area is and through its enlarged wall surface (42) a transverse guide (43) for insertion of the meltable powder opens into the channel (41).

2. Spray gun according to claim 1, characterized in that the annular electrode (32) is at least up to extends to the beginning of the widening wall surface (42) of the nozzle-like channel (41).

3. Spray gun according to claims 1 or 2, characterized in that a A plurality of powder feed channels (343) is provided which point to one point of the Longitudinal axis of the nozzle-like channel are directed.

4. Spray gun according to the claims 1 to 3, characterized in that two opposite powder feed channels (543) are provided in a horizontal plane pointing to a common point are directed on the longitudinal axis of the nozzle-like channel.

5. Spray gun after one or more of claims 1 to 4, characterized in that the or the powder feed channels to the front or to the outlet end of the nozzle-like channel are inclined.

6. Spray gun according to one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that around the outlet end of the nozzle-like channel several, of one Pressurized gas-fed channels or openings are arranged. Elderly considered Patents: German Patent No. 1244 626.