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Die
Erfindung betrifft eine Spritzvorrichtung zum Beschichten der Innenwandung
eines Förderkanals
insbesondere einer Rohrinnenwand mit einer hitze- und oder feuerresistenten
Masse.
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Es
sind gattungsgemäße Spritzvorrichtungen
bekannt, die z.B. zum Auftragen von feuerfesten Materialien auf
die Innenwandung eines Tauchrohres bzw. Tauchrüssels in einer Vakuumanlage
zur Stahlentgasung verwendet werden. Bei der Stahlentgasung tauchen
beim RH-Verfahren zwei Rüssel
in die heiße
Stahlschmelze einer Stahlpfanne ein. Beim DH-Verfahren wird dagegen nur ein Rüssel benötigt. Durch
hier nicht näher
beschriebene Verfahren wird ein Umlauf der heißen Stahlschmelze hervorgerufen, wobei
in einem über
dem Tauchrüssel
bzw. den Tauchrüsseln
angeordnetem Gefäß der Stahl
unter Vakuum entgast wird. Bei diesem Behandlungs prozeß verschleißen die
in die Stahlschmelze eingetauchten Tauchrüssel sowohl innen als auch
außen. Mit
Hilfe von feuerfesten Spritzmassen, welche auf die Oberflächen der
Rüssel
außen
aufgetragen werden, die in direkten Kontakt mit der Stahlschmelze kommen,
wird deren Verschleiß gemindert.
Während des
Entgasungsprozesses wird insbesondere die feuerfeste Innenausmauerung
stark beansprucht und sollte von Zeit zu Zeit mit einer Spritzmasse
gepflegt werden. Je gleichmäßiger die
Spritzmasse innen aufgetragen wird, desto längere Standzeiten können mit den
Tauchrüsseln
erzielt werden. Bei den heute üblichen
Spritztechniken, kann ein Tauchrüssel
je nach Art der Vakuumanlage ca. 100 Stahlschmelzen behandeln, bis
er gegen einen neuen Tauchrüssel
ausgewechselt werden muß.
Die Hauptsache für
den Rüsselwechsel
liegt dabei im Innenrohrverschleiß.
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Bei
den gattungsgemäßen Spritzvorrichtungen
wird das zu verarbeitende trockene Spritzgut z.B. durch eine elektropneumatische
Füllschleuse
in eine Druckkammer geleitet, die nach Füllung druckdicht verschlossen
wird. Ein im Unterteil der Druckkammer angeordneter und durch einen
Getriebemotor angetriebener Zuteiler, auch Taschenrad genannt, transportiert
das Spritzgut dosiert zum Ausblasestutzen, wo es mittels Druckluft
in eine Schlauch- oder Rohrleitung geblasen wird. Im Dünnstromverfahren
wird das zu verspritzende Material mit einem variablen Blasendruck
von 0,5 bis 6 bar zum Verwendungsort transportiert und vor dem Austritt
aus der Spritzdüse mit
Wasser vermischt. Die Wasserzufuhr erfolgt dabei über ein
Mischstück,
welches in einem bestimmtem Abstand zur Austrittsöffnung am
Förderrohr
angeordnet ist. Der Abstand zwischen dem Mischstück und der Austrittsöffnung der
Spritzdüse
bestimmt sich nach dem Förderdruck,
der Fördermenge
und -höhe,
sowie nach dem verwendeten Spritzgut. Die Spritzlanze kann bei der
Außenpflege
des Rüssels manuell
geführt
werden. Bei der Innenpflege muß dagegen
aus Sicherheitsgründen
eine Spritzautomatik verwendet werden.
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Bei
den heute verwendeten Innen-Spritzvorrichtungen erfolgt das Auftragen
der Spritzmasse über
eine rotierende Spritzlanze, welche auf einer hydraulisch betriebenen
Hubsäule
befestigt ist. Die Hubsäule
ist drehbar auf einem Schlitten montiert, der seinerseits in seiner
Längsrichtung
verfahrbar ist. Durch die Verfahrbarkeit kann wahlweise einer der beiden
Tauchrüssel
angefahren werden, sobald sich keine Stahlpfanne unter der Entgasungsanlage
befindet. Über
die Hubsäule
wird die Spritzlanze von unten in den Tauchrüssel in die erforderliche Position gefahren
und kann dort die Reparaturarbeiten ausführen.
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Die
Spritzlanze ist dabei eine Förderrohr, welches
koaxial zur Achse des Tauchrüssels
positioniert wird. An seinem offenen Ende ist das Förderrohr um
ca. 90° umgebogen,
so daß die
Austrittsöffnung in
Richtung der zu beschichtenden Innenwandung des Tauchrüssels bzw.
-rohres zeigt. Durch Drehen des Förderrohres um seine Achse kann
die gesamte Innenwandung des Tauchrüssels beschichtet werden. Durch
ein Verfahren des Förderrohres
durch die Hydraulikanlage parallel zur Achse des Tauchrüssels kann
dessen Innenwandung über
einen großen
Bereich hin beschichtet werden.
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Nachteilig
bei der bekannten Spritzvorrichtung ist, daß die Spritzlanze über einen
Winkelbereich von 360° verdreht
werden muß,
damit der gesamte Winkelbereich von 360° der Innenwandung beschichtet
wird. Bedingt durch das Verdrehen der Lanze ist die aufgetragene
Schutzschicht nicht gleichmäßig dick.
Hierbei kann es trotz Automatisierung des Spritzvorganges passieren,
daß die
Innenwandung an einigen Stellen nur ungenügend beschichtet ist.
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Durch
die Verdrehbarkeit der Spritzlanze müssen nachteilig Dichtungen
vorgesehen werden. Bedingt durch die notwendige Wasserzufuhr verläuft parallel
zum Förderrohr
ein Wasserschlauch. Hierdurch ist es nicht möglich, die Lanze um mehr als 360° zu Verdrehen
ohne das sich der Schlauch um das Förderrohr bzw. die Lanze wickelt.
Um dieses Umwickeln zu verhindern, müssen spezielle in ihrem Aufbau
aufwendig Kupplungen eingesetzt werden.
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Aus
der
DE 4300751 ist eine
Vorrichtung zum Versprühen
von Flüssigkeit
bekannt, bei der ein Kegelmantel in Strömungsrichtung der zu verteilenden
Flüssigkeit
angeordnet ist, welcher die Flüssigkeit
radial verteilt. Aus der
DE 3731181 ist
ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von schwer
zugänglichen
Wandflächen
metallischer Gegenstände
mit thermoplastischem Kunststoffpulver bekannt, wobei ein Blasrohr
in den Gegenstand eingeführt
und das Kunststoffpulver in diesen eingeblasen wird. Um ein seitliche
Ausbreitung des austretenden Pulverstromes zu bewirken ist ein konischer
Vorsatz vor der Austrittsöffnung
des Blasrohres angeordnet.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Innenspritzvorrichtung der
gattungsgemäßen Art
dahingehend weiterzubilden, daß die
vorbeschriebenen Nachteile vermieden werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer
Spritzvorrichtung gemäß Patentanspruch
1 gelöst. Hierbei
erhält
der Förderstrom
durch das Verteilungselement eine Geschwindigkeitskomponente in Richtung
der Innenwandung des zu beschichtenden Förderkanals. Je nach Ausgestaltung
der Umlenkfläche
des Verteilungselementes kann ein bestimmter Aufstrahlwinkel eingestellt
werden. Vorteilhaft ist das Verteilungselement ein Rotationskörper, dessen
Rotationsachse auf dem Mittelpunkt der Austrittsöffnung des Förderrohres
liegt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
muß das
Förderrohr
samt seinem Verteilungselement vorteilhaft nicht mehr um seine Achse verdreht
werden. Dies hat den Vorteil, daß zum einen nicht nur kein
Verdrehantrieb, sondern auch keine Dichtungsteile mehr erforderlich
sind. Hierdurch erhöht
sich die Betriebssicherheit und die Anlagenverfügbarkeit.
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Der
Kegel ist rotationssymmetrisch und somit kostengünstig herstellbar.
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Bedingt
durch das gleichzeitige Auftragen der Spritzmasse in einem Winkelbereich
von 360° kann
mittels der erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung
die Spritzmasse schnell und gleichmäßig auf die Innenwandung eines
Förderkanals
aufgetragen werden, da auch vorteilhaft größere Volumenströme möglich sind.
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Wird
mittels eines gebündelten
Strahls die Spritzmasse auf die Innenwandung aufgetragen, wie es
bei der Spritzvorrichtung gemäß dem Stand
der Technik erfolgt, so prallt in der Regel 20% der zu verteilenden
Masse an der Innenwandung ab, wodurch sich nachteilig ein Ausschuß von 20%
ergibt. Wird dagegen wie bei der erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung ein diffuser, über den
gesamten Winkelbereich relativ gleichmäßiger Strahl verwendet, sinkt der
Anteil des Ausschusses, da weniger Material von der Innenwandung
abprallt.
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Das
Verteilungselement ist vorteilhaft über mindestens ein Haltemittel
an dem Förderrohr
gehalten. Jedes Haltemittel kann dabei mit seinem einen Ende außen am Förderrohr
und mit seinem anderen Ende an dem breiten Ende des Verteilungselements befestigt
sein. Vorteilhaft ist das Haltemittel ein schmales Teil, so daß das Haltemittel
nur in einem sehr kleinen Winkelbereich die zu beschichtende Fläche verdeckt.
Durch den diffusen Spritzvorgang ist dennoch stets gewährleistet,
daß die
gesamte Innenwandung in einem Winkelbereich von 360° ausreichend
beschichtet wird. Eine besonders stabile Befestigung des Verteilungselements
an dem Ende des Förderrohres
erhält
man, wenn drei Haltemittel jeweils um 120° versetzt außen am Förderrohr angeordnet sind. In
einer weiteren Ausführungsform
können
die Haltemittel auch an dem Verteilungselement angegossen sein.
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Um
den Volumenstrom möglichst
effektiv in Richtung der Innenwandung umzulenken, kann des Verteilungselement
aus mehreren aneinandergrenzenden Kegelstumpfabschnitten bestehen,
die unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen. Hierdurch wird eine
strömungstechnisch
besonders vorteilhaft Form erreicht.
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Damit
das Spritzgut möglichst
lotrecht auf die Innenwandung des Förderkanals auftrifft, beträgt vorteilhaft
der Neigungswinkel am zur Spitze des Kegels abgewandten Ende des
Verteilungselements ungefähr
45°–90°.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weitet sich das Förderrohr
in einem Abschnitt hin zur Austrittsöffnung derart auf, daß zwischen
dem in das Förderrohr
hineinragenden Verteilungselement und der Innenwandung des Förderrohres
eine über
einen Abschnitt konstante Durchtrittsfläche ist. Das Aufweiten des
Förderrohres
ist nicht zwingend notwendig, jedoch aus strömungstechnischen Gründen zu
empfehlen.
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Damit
ein möglichst
großer
Bereich des Förderkanals
mittels der Spritzvorrichtung beschichtet werden kann, ist das Ende
des Förderrohres
mit dem daran befestigten Verteilungselement mittels eines Antriebs
entlang der Achse des Förderkanals
bzw. der Rotationsachse eines zu beschichtenden Rohres verfahrbar.
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Bedingt
durch die vorgenannten Vorteile, ist die erfindungsgemäße Spritzvorrichtung
besonders vorteilhaft zum Auftragen von feuerfesten Materialien auf
die Innenwandung eines Tauchrüssels
in einer Vakuumanlage zur Stahlentgasung geeignet.
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Nachfolgend
werden die erfindungsgemäße Spritzvorrichtung
und mehrere Ausführungsformen des
Verteilungselementes anhand von Figuren näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1: Eine Querschnittsdarstellung
der erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung;
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2: eine Querschnittsdarstellung
eines möglichen
Verteilungselementes;
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3 bis 6: verschiedene Ausführungsformen von Verteilungselementen.
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Die 1 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch
die erfindungsgemäße Spritzvorrichtung.
Vom unteren Figurenrand wird das Spritzgut S über eine nicht dargestellte
Förderanlage
durch das Förderrohr 1 nach
oben gefördert. Über das
Zuleitungsrohr 5 wird dem Spritzgut Wasser W zugeführt. In
dem Mischerteil 4 wird das Wasser von einem um das Förderrohr 1 umlaufenden
Kanal 6 durch die Außenwände des
Förderrohres 1 in
das Förderrohr
hineingedrückt,
wo es sich mit dem Spritzgut vermischt. Auf dem Streckenabschnitt
zwischen dem Mischer 4 und dem Förderrohrende 1a, welches
die Austrittsöffnung bildet,
vermengt sich das Spritzgut mit dem Wasser und bildet letztendlich
das fertige Gemisch SW, welches anschließend auf die nicht dargestellte
Innenwandung des zu beschichtenden Förderkanals gespritzt wird.
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Vor
der Austrittsöffnung
des Förderrohres 1 ist
das Verteilungselement 2 angeordnet, welches mittels der
Haltemittel 3 am Förderrohr
befestigt ist. Das Verteilungselement 2 ist kegelförmig, wobei
seine Rotationsachse auf der Achse des Förderrohres 1 liegt.
Die Spitze 2s des Kegels 2 ragt in die Austrittsöffnung des
Förderrohres
hinein. Die Austrittsöffnung des
Förderrohres 1 ist
durch einen angeschweißten Stutzen 1a gebildet,
dessen freies Ende 1b aufgeweitet ist. Der Öffnungswinkel
des aufgeweiteten Endes 1b entspricht dem Neigungswinkel
des in 2 dargestellten
Kegelabschnitts 2'.
Hierdurch entsteht ein Kanal zwischen dem Abschnitt 2' und dem Ende 1b, dessen
Querschnittsfläche über einen
weiten Bereich konstant ist, so daß sich der Strömungswiderstand
nur unwesentlich ändert.
Der Massestrom ist in der 1 durch
die Pfeile angedeutet.
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Die
Haltemittel 3 sind schmale Platten, welche mit der schmalen
Stirnseite ihres einen Endes 3a an dem Stutzen 1a und
mit ihrem anderen Ende 3b an dem Verteilungselement 2 befestigt,
insbesondere angeschweißt
sind. Das Verteilungselement 2 kann wahlweise ein seinem
dem Förderrohr
abgewandten Ende ein insbesondere angeformtes Befestigungsteil 2b aufweisen,
an dem das Haltemittel 3 befestigt ist.
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Die 2 bis 6 zeigen verschiedene mögliche Ausführungsformen
von Verteilungselmenten 2. Die Kontur und Oberflächengestaltung
hängt maßgeblich
von dem verwendeten Spritzgut, der Fördergeschwindigkeit und der
Größe des Volumenstroms ab.
Außer
dem in 5 dargestellten
Verteilungselement 2c weisen die Verteilungselemente 2, 2a, 2b und 2d mehrere
Kegelabschnitte 2', 2'' und 2''' auf, welche
jeweils unterschiedliche Neigungswinkel besitzen. So hat der Kegelabschnitt 2' des Verteilungselements 2 der 2 einen Neigungswinkel von
20°, der
Abschnitt 2'' einen Neigungswinkel
von 15° und der
Abschnitt 2''' einen Neigungswinkel von 125°16'. Die Nei gungswinkel
bestimmen ganz wesentlich die Abstrahlcharakteristik der Spritzvorrichtung.
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Das
in 5 dargestellte Verteilungselement 2c besitzt
lediglich einen Kegelabschnitt, dessen Neigungswinkel einer hyperbolischen
Funktion entspricht. Es sind Neigungswinkelverläufe unterschiedlichster Form
denkbar, sofern sie ein gleichmäßiges Auftragen
der Spritzmasse gewährleisten.
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Es
ist zudem denkbar, mittels Rillen und Stegen, welche in Förderstromrichtung
außen
am Verteilungselement angeordnet sind oder durch andersartige Ausgestaltung
der Oberfläche
des Verteilungselements, den Förderstrom
zu unterteilen, so daß je nach
Winkelbereich unterschiedlich viel Spritzgut aufgetragen wird.