DE2743567A1

DE2743567A1 - Brennerduese fuer flammspritzgeraete

Info

Publication number: DE2743567A1
Application number: DE19772743567
Authority: DE
Inventors: Erwin Huehne
Original assignee: Castolin SA
Current assignee: ECG Immobilier SA
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1979-03-29
Also published as: ES238426U; JPS5845783Y2; FR2404475B3; CH637310A5; ES238426Y; GB2005565A; GB2005565B; DE2743567C2; JPS5488015U; IT7822909V0; FR2404475A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennerdüse for FlammepritzgerSte zur Beechichtung von Flächen inabesondere mit Keramikpulvern, bestehend aus einem in eine am Kopf eines Pulverflammspritzbrenners angeordnete Aufnahme einsetzbaren Düseneinsatz mit zentralem Pulverauatrittskanal und konzentrisch um diesen angeordneten GaaföhrungakanSien.

Die Qualität pulverflammgeapritzter Schichten in Bezug auf Dichtheit, Festigkeit und dgl. iat von verschiedenen Faktoren abhängig, Eine einwandfreie funktionsfähige Pulverflammepritzpiatole mit richtig eingestellten Spritz-Parametern, entsprechende Grundwerkstoff-Vorbereitung durch Sandstrahlen, Einhaltung dea vorgegebenen Spritzabstandea, Spritzuinkela usu. gewährleistet nicht in jedem Fall einwandfreien Schichtaufbau. Speziell hochschmelzende Pulver-Spritzwerketoff·, z.B. Metilloxyde, auch Keramik genannt,

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zeigen beim Verarbeiten einen hohen Schwierigkeitsgrad. Exotherm reagierende Metallpulver, die als Haftbrücke Verwendung finden, neigen zum Anbacken an der Düsenstirnseite, sofern keine optimale Konstruktion dieses Bauteiles vorliegt. Brennerdusen, bei denen Schwierigkeiten der vorgenannten Art auftreten, sind schon seit langem nach der CH-PS 2o7i* und der US-PS 2.125.11k bekannt. Durch eine Düsenausbildung nach der DT-PS 1. 2i*5.B13, wurde bereite eine Verbesserung gegenüber den vorgenannten Düsen erreicht .

Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daB auch diese vorbekannte Spritzdüse bei extremer Belastung und speziell beim Verarbeiten von hochschmelzenden pulverförmigen Keramik-Spritzuierkstoffen nur unzureichende SchichtqualitMten bringt. Auch beim Verarbeiten von exotherm reagierenden Metallpulvern bzw. beim Spritzen über längere Zeitabstände neigt die vorgenannte Düse zum Hieben bzw. Zubacken durch FulverrückstMnde an der Stirnseite der Düse.

Beim Spritzen hochschrot?!zf: wie 7.B., AluminiufiGxyd, ZS (M e t a 11 ρ u 1 ν s r - M e t a 11 f j κ ν rJ -.":

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bile aus der DT-PS 2 175 77<* erkennbar, ist die Düse so konstruiert, daß ein zylindrischer Teil etuia um 1,7 mm über die eben ausgebildete Stirnfläche hervorragt bzu. dieser vorgelagert ist. Aufgrund dieser ungünstigen aerodynamischen Konstruktion kommt es offenbar zu blirbelbildungen, die zu den vorgenannten Störungen in Form von Anlagerungen von Pulverrückständen an der Stirnseite der Düse führen, die sich von Zeit zu Zeit lösen und in die Auftragschicht fliegen können und damit die Qualität der Schicht beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Brennerdüse ausgehend von der der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine optimale Verteilung der Spritzkomponenten (Gas,Pulver) in der Flamme gewährleistet, unter Vermeidung der Gefahr des An- und Zubackens mit den nachteiligen Folgen für die Qualität der aufgetragenen Beschichtung.

Diese Aufgabe ist mit einer Brennerdüse der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die austrittsseitige Fläche der Brennerdüse konvex geuiölbt bzui. etuia kegelstumpfförmig und der Düsenkörper mindestens im MUndungsbereich bus einem nicht netzenden Werkstoff ausgebildet ist und daß die Kanäle für das Pulver und die Gase derart angeordnet und ausgebildet sind, daß sich die austretenden Pulver- und Gasatröme vor der austrittsseitigen Fläche schneiden bzuj. durchdringen.

Die einfachste Uerujirklichungsfarm einer aalchen Brennerdüse

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besteht in einer Blackdüse bus einem nichtnetzsnden ülerkstoff, d.h. ein Werkstoff, der beispielsweise nicht bei einer bestimmten Temperatur mit Aluminium reagiert, bei der die Stirnfläche kegelig oder konvex gewölbt eusgebildet ist. Im Zentrum der Stirnseite ist die Pulveraustrittsbohrung, um die konzentrisch eine Vielzahl von Gasbohrungen oder ein Ringgaskanal angeordnet ist, aus dem das Brenngas-Saueratoff-Gemisch axial oder auf einen beliebigen Brennpunkt konzentriert austritt und die Spritzpartikel mit der kinetischen Energie dsr Flamme auf die entsprechend vorbereitete Werkstückoberfläche schleudert.

Die konvex gewölbte bzw. flach kegelstumpfförmige Stirnflache sargt dabei, uias im einzelnen noch näher erläutert wird, für eine gunstige Strömungsanlsge an dieaer Fläche, sa daß lilirbelbildungen (sogenannte Todmasserbereiche) weitgehend vermieden werden.

Bevorzugte Ausführungsformen bestehen darin, daß der Brenngaskanal in Form eines Ringkanales oder in Form von Einzelkanälen in Strömungsrichtung konvergierend verlaufend in der Düse angeordnet ist;

daß der Pulver-Trägergaskanal in Strömungsrichtung divergierend ausmündend ausgebildet ist und

daß im Pulver-Trügergaskanel ein aus Hartmaterial, uiie gehorteter Stahl, Hartmetall, Keramik od. dgl., gebildeter Einsatz unter Ausbildung einee Ringkanales angeordnet ist.

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Die erfindungagemSBe Brennerdüse und uieitere AuefOhrungeformen, uiie sie sich nach den UnteransprQchen ergeben, werden nachfolgend anhand der zeichnerlachen Darstellung von AuafUhrungebeisplelen näher erläutert.

Es zeigen schematisch Fig. 1 einen Schnitt durch die Brennerdüse; Fig. 2 eine flammaeitige Ansicht der Brennerdüse nach

Fig. 1;

eine Fig. 3 einen Schnitt durch besondere Ausführung eines

BrennerdOseneinsatzea; Flg. If einen Schnitt durch eine besondere einfache Aus-

fÖhrungeform einer Brennerdüse; Fig. 5 einen Schnitt durch eine uieitere AuefQhrungsform einer Brennerdüse;

Fig. 6 einen Schnitt lBngs Linie WI - UI in Fig. 5; Fig. 7 die flammaeitige Ansicht der Düse nach Fig. 5; Fig. 8 die anströmaeitlge Ansicht der DQse nach Fig. 5; Fig. 9 einen Schnitt durch eine andere AuafOhrungsform

der Düse und Fig.Io einen Schnitt durch eine besondere Ausführunga form der DQse.

Fig. 1,2 zeigen einer Brennerdüse 2 in Form einer Blockdüse, aus nichtnetzendem Material, bapu. Berylium -Cu, bei dar die austrittsseltige Fliehe 1 flach kegelstumpfförmig ausgebildet und der Pulver - Trigergaakanal 3 auetrlttsseitlg erweitert ist.

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Im Pulver-Trägergaskanal 3 ist ein Einsatz 6 aus verechleiBfe-8tem Material, beispielsweise aus gehärtetem Stahl, Hartmetall, Keramik od. dgl. angeordnet, dessen vorderes Ende θ mit einem erweiterten Kopfstück 9, angepaßt an die Erweiterung des Pulver-TrMgergaskanales, versehen ist, dessen maximaler Außendurchmesser mit Einschubtoleranz dem Innendurchmesser dea Pulver-TrSgergaskanalea entspricht, so daB der Einsatz 6 von der Anströmseite her eingeschoben werden kann. Sternförmig angeordnete Fortsätze IB halten den Einsatz G zentrisch im Pulver-Trägergaskanal. Das Brenngasgemisch tritt durch die öffnungen 12 der Gaskanäle k aus.

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Gemäß Fig. S kann das Ende S des Einsatzes G vorteilhaft mit einem

Btrömungsföhrenden Ansatz Io versehen sein.

Bei einer solchen Ausfuhrungsform, bei der die kegelstumpfförmige Formgebung der austrittsseitigen Fläche 1 wesentlich ist, wobei diese Formgebung von kegelstumpfförmig über abgestuft kegelstumpf fSrmig (wie dargestellt) bis konvex gewölbt gehen kann, ergeben sich günstige Strömungsverhältnisse im Bereich dieser Fläche, da eich die Gesamtströmung, also auch die von außerhalb der Düse mit eingesaugte Luft gut und im wesentlichen ohne bJirbelbildung bzw. ahne Todwaaserbildung an die Fische 1 anlegen kann, was im Zentralbereich, also innerhalb dea divergierend ausmündenden Pulver-TrMgergaakanales, noch durch den Anaatz Io unteratützt werden kann.

Bei der Aueführungsform nach Fig. h ist kein Einsatz im Pulver-TrMgergaskanal 3 vorgesehen, der an seinem Ende mit einer

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kleinen konischen Erweiterung 19 versehen aein kann. Konvergierend auemOndende Brenngaakanile *♦' sorgen dafOr, daß die BrenngaaatrQme den sich vor der DQse erweiternden Pulver-TrBgergaastrom achneiden, was bei der Düse nach Fig. 1 umgekehrt durch den zuangaueiae divergierend geführten Pulver-Trögergasstrom erreicht wird.

Fig. 5-8 zeigen eine mehrteilige Düse, bei der die Austritte-Öffnungen sowohl des Pulver-Trägergaakanalea als auch des Brenngaakanalea, wie aus der Aneicht gemäß Fig. 7 ersichtlich, beide ringförmig sind. Durch Nuten am Zwischenstück 2o, das aua Berylium -Cu, Cr - Cu od. dgl. bestehen kann, und durch Stege am Zwischenstück 6 (Fig. 6) sind die Kanäle entaprechend gegliedert. Fig. β stellt die ajkfiatrBmaeitige Ansicht dieser Düse dar, bei der die wesentlichen Merkmale abatrBmaeitig ebenfalle verwirklicht sind.

Die Ausführungsform der Düse nach Fig. 9 verdeutlicht eine mögliche und vorteilhafte Maßnahme zur Wärmedämmung zwischen Pulver-TrSgergaakanal und Brenngaskanälen U.

Es kann nämlich in diesem Bereich ein ringförmigea Sackloch 13 mit einem blärmedämm-Mittel Ik, wie Keramik, Asbestzement od. dgl., vorgesehen werden. Anstelle einea ringförmigen Sacklachea könnten natürlich auch in Ringanordnung mehrere SacklOcher angeordnet werden (nicht dargestellt).

Das blärmedämmittel kann auch durchströmbar porös ausgebildet und der Sacklochboden mit einem KühlgaszuatrQmkanal 15 verbunden

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sein, durch den Kühlgas mit gerade ausreichendem Druck zugeführt biird, um das Kühlgas nach Passage der Dämmschicht Ik aus dieser ausfließen zu lassen, um seine Kühluiirkung im Flammbereich auf einem Minimum zu halten. Selbstverständlich könnte diese Düse auch mit einem Einsatz 6 ausgestattet werden, genauso wie sich alle beschriebenen Einzelausbildungen der Düse untereinander kombinieren lassen und zwar alles unter der Voraussetzung, daß die wesentlichen Bedingungen, nämlich Gestaltung der abströmseitigen Fische 1, Verblendung nichtnetzendem Materials mindestens für den abströmseltigen Teil und Kanalanordnung derart, daß sich die austretenden Ströme vor der Fische 1, also im Flammbereich schneiden, erfüllt sind.

Diese Bedingungen sind auch bei einer besonderen Ausführungsform der Düse nach Fig. Io erfüllt, uiobel die Düse mit einem mit Kühlgas beschickbaren Süßeren Kühlmantel 16 umgeben ist, dessen KühlgasaustrittskanSle 17 in Strömungerichtung axial oder schwach konvergierend ausmündend angeordnet sind, so daß keine Überschneidung den inneren Strömen erfolgt, die vielmehr vom Kühlgasstrom nur ummantelt werden.

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Claims

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Patentanaprüche:

1.^Brennerdüse für Flammspritzgeräte zur Beachichtung von Flächen insbesondere mit Keramikpulvern, bestehend aus einem in eine am Kopf einea Pulverflammapritzbrenner angeordnete Aufnahme einsetzbaren Düseneinsatz mit zentralem Pulveraustrittakanal und konzentrisch um diesen angeordneten Gesführungskanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die auatrittBseitige FlMche (1) der Brennerdüse (2) konvex geuiBlbt bzw. etuia kegelstumpfförmig und der Düsenkörper mindestens im Mündungsbereich aus einem nichtnetzenden Werkstoff ausgebildet ist und daß die Kanäle (3,U) for daa Pulver und die Gase derart angeordnet und ausgebildet sind, daß sich die austretenden Pulver- und GaastrQme vor der austrittsseitigen FlSche (1) schneiden bzw. durchdringen.

2. Brennerdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenngaskanal in Form eines Ringkanales (5) oder in Form von EinzelkanSlen (5¹) in Strömungsrichtung konvergierend verlaufend in der Düse angeordnet ist.

3. Brennerdüse nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulver-TrMgergaekanal (3) in Strömungarichtung divergierend ausmündend ausgebildet ist.

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ORIGINAL INSPECTED

U. Brennerdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Pulver-TrMgergaskanal (3) eine aus Hartmaterial, uiie gehärteter Stahl, Hartmetall, Keramik od. dgl., gebildeter Einsatz (6) unter Ausbildung eines Ringkanales (7) angeordnet ist.

5. Brennerdüse nach Anspruch if, dadurch gekennzeichnet, daß das mündungsseitige Ende (8) des Einsatzes (6) mit einem sich im Sinne einer divergierenden Ausströmung erweiternden Kopfstück (9) versehen ist.

6. BrennerdQse nach Anspruch U und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem mOndungsseitigen Ende (8) des Einsatzes ein strBmungsfQhrender Ansatz (la) angeordnet ist.

7. Brennerdüse nach jedem der Ansprüche k bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale AuBendurchmeseer am Ende (8) des Einsatzes (6) mit Durchschubtoleranz dem Innendurchmesser des Pulver-TrSgergaekanales (3) entspricht.

8. Brennerdüse nach jedem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Pulver- und GaskanalOffnungen (11,12) und konzentrisch zu diesen ein an sich bekanntes Ringsackloch (13) angeordnet ist bzui. mehrere

ringförmig angeordnete SacklBcher angeordnet sind, in dem bzbi. denen ein UärmedBmmittel (Ii*), uiie Keramik , Asbestzement od. dgl. angeordnet ist.

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9. Brennerdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das UiMrmedatnmittel (IU) durchströmbar porös ausgebildet und das Ringsacklach (13) bodenseitig mit einem KDhlgaszustrSmkanal (15) in Verbindung steht.

la.Brennerdüse nach jedem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse mit einem mit Kühlgas beschickbaren Kühlmantel (16) umgeben ist, wobei die KühlgasBustrittskanSle (17) in Strömungsrichtung axial oder konvergierend ausmündend angeordnet sind.

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