DE2911231A1

DE2911231A1 - Brennerduese fuer flammspritzgeraete

Info

Publication number: DE2911231A1
Application number: DE19792911231
Authority: DE
Inventors: Erwin Dieter Huehne
Original assignee: Castolin SA
Current assignee: ECG Immobilier SA
Priority date: 1979-02-16
Filing date: 1979-03-22
Publication date: 1980-08-21
Also published as: DE7908047U1

Description

Brennerdüse für Flammspritzgeräte
Die Erfindung betrifft eine Brennerdüse für Flammspritzgeräte zur Beschichtung von Flächen mit Metall-, insbesondere aber Keramikpulvern, bestehend aus einem in eine am Kopf des Flammspritzgerätes angeordnete Aufnahme einsetzbaren Düseneinsatz mit zentralem Pulverträgergaskanal und mindestens einem Srenngasführungskanal.
Brennerdüsen der genannten Art sind allgemein bekannt.
Die Qualität pulverflammgespritzter Schichten in Bezug auf Dichtheit, Festigkeit und dgl. ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Eine einwandfreie funktionsfähige Pulverflemmspritzpistole mit richtig eingestellten Spritz-Parametern, entsprechende Grundwerkstoff- Vorbereitung durch Sandstrahlen, Einhaltung des vorgegebenen Spritzabstandes, Spritzwinkels usw. gewährleistet nicht in jedem Fall einwandfreien Schichtaufbau.
Speziell hochschmelzende Pulver-Spritzwerkstoffe, z.B. Metalloxyde, auch Keramik genannt, 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. Brennerdüsen, bei denen Schwieribkeiten der vorgenannten Art auftreten, sind schon seit langem nach der CH-PS 2oo o74 und der US-PS 2 125 764 bekannt.
Bei der Düse nach der DE 1 245 813 und 1 646 027 hat man auch schon vorgesehen, den Pulverträgergaskanal mündungsseitig abzudecken und in der Abdeckung divergierende Bohrungen anzuordnen, um damit den zentral austretenden Pulver-Gasstrom aufzuteilen und die Pulverteilchen besser an die heißen Flaminbereiche heranzuführen bzw. diesen auszusetzen.
Eine solche Ausbildung kann aber in verschiedener Hinsicht nicht befriedigen. Einmal ist die Bearbeitung und Herstellung einer solchen Düse aufwendig und schwierig (es muB in hartem Material gebohrt werden), zum anderen ist aber die mit dem übrigen Düsenkorper eine integrale Einheit bildende Abdeckung beträchtlichen Verschleißbeanspruchungen von innen her ausgesetzt und außerdem stellt die Abdeckung ein Stauelement dar, daß die Strömung behindert und nicht exakt beherrschbar beeinflußt.
Der Erfindung liegt demgemäB die Aufgabe zugrunde, eine Srennerdüese zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln auf die Strömungsausbildung des zentralen Pulver-Trägergasstromes Einfluß genommen werden kann unter Berücksichtigung der VerschleiBbeanspruchung vor und im Mündungsbereich einer Brennerdilse.
Diese Aufgabe ist mit einer Brennerdüse der genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß im zentralen Pulverträgergaskanal konzentrisch ein Einsatz aus verschleißfestem Material, wie gehärtetem Stahl, Hartmetall, Keramik od. dgl. angeordnet ist und dieser mit dem Pulverträgergaskanal einen Ringkanal oder gleichmäßig in Bezug auf den Querschnitt des Pulverträgergaskanales verteilte Einzelkanäle bildet, wobei der Einsatz anströmseitig mit einer strömungsgnnstigen Anströmfläche, wie Kegel- oder Halbkugelfläche, versehen ist.
Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung der Düse ist also lediglich in die zentrale Bohrung des Pulver-Trägergaskanales, dessen- Herstellung keinerlei Schwierigkeiten bietet, ein durchatrömseitig günstig ausgebildeter Einsatz einzusetzen, um auf die zentrale Strömung Einfluß nehmen zu können. Da dieser Einsatz einer separaten und vom sonstigen Düsenkörper unabhängigen Bearbeitung zugänglich ist, kann dieser bequem auch an- und abströmseitig, aber auch längs seiner Strömungsumfangsfläche auf die gewünschte Strömungsführung einflußnehmend ausgebildet werden, was noch näher erläutert wird.
In Düsen einsetzbare Elemente bzw. Einsätze sind zwar bspw.
nach der bereits genannten US-PS 2 125 764 bekannt, Solche Einsätze erstrecken sich aber in ihrer Wirkung nicht auf die zentrale Pulver-Trägergasströmung, sondern enthalten den dafür erforderlichen Kanal selbst und zwar einbautenfrei, so daß also mittels eines solchen Einsatzes kein Einfluß auf die zentrale Strömung im jeweils gewünschten Sinne genommen werden kann.
Abgesehen von der einfachsten Möglichkeit der Ausbildung einer schlauchförmigen Strömung mit der erfindungsgemäßen Düse, kann der Einsatz auch so ausgebildet werden, daß der innerhalb des Brenners ankommende Pulver-Tragergasstrom in einzelne Strömungsflächen aufgegliedert wird, die im Ringverband ausströmen.
Durch eine Ausbildung derart, daß der Pulver-Trägergaskanal und der Einsatz an ihren mündungaseitigen Enden mit einer divergierenden Erweiterung und einem sich entsprechend divergierend erweiternden Kopfstück versehen sind und in vorteilhafter Weiterbildung derart, daß der maximale Außendurchmesser des Kopfstückes mit Durchschubtoleranz dem Innendurchmesser des Pulverträgerkanales entsprichttkönnen besonders einfach die Voraussetzung für eine divergierende Strömungsausbildung vor der Mündung der Düse geschaffen werden.
Es ist aber auch möglich, am Einsatz schraubenlinienförmig verlaufende Einzelkanäle vorzusehen, um der Strömung vor der Mündung einen gewissen Drall zu vermitteln.
Die erfindungsgemäße Anordnung eines Einsatzes im zentralen Pulver-Trägergaskanal ergibt nuch die Möglichkeit, diesen in unterschiedlichen Stellungen zum Pulverträgergaskanal fixierbar anzuordnen.
Auf diese Weise kann das mündungsseitige Ende des Einsatzes in Strömungsrichtung gesehen vor der Mündung des Pulverträgergaskanales liegen, mit dieser fluchten oder etwas über diese hinausragen. Da in der Regel der Einsatz aber mit einem im Brennergehäuse festlegbaren Fixierungskopf ausgestattet sein wird, kann man solche unterschiedlichen Stellungen des mündungsseitigen Endes des Einsatzes zur Mündung des Pulverträgergaskanales in aequivalenter Weise auch einfach durch eine entsprechend unterschiedliche Längenbemessung des Einsatzes erzielen.
Durch die prinzipielle erfindungsgemäße Lösung sind also vorteilhaft eine beträchtliche Anzahl von Variationamög lichkeiten der Einflußnahme auf die zentrale Pulverträgergasströmung gegeben und zwar ohne dabei die Düse in ihrer Gesamtkonstruktion ändern zu müssen, sondern lediglich durch entsprechende Ausbildung bzw. Anordnung des Einsatzes.
Die verschiedenen Ausbildungs und Anordnungsmöglichkeiten des Einsatzes lassen natürlich auch entsprechende Kombinationen zu. So ist es bspw. möglich, einen mit auf seiner Umfangsfläche mit Drallkanälen versehenen Einsatz am mündungsseitigen Ende mit einem divergierenden Kopfstück zu versehen und diesen etwas über die Fläche der Mündung des Pulverträgergaskanales hervorstehen zu lassen.
Abgesehen von der mündungsseitigen Abblendung des Pulverträgergaskanales in Verbindung mit divergierend angeordneten Einzelbohrungen gemäß erwähnter DE-PS 1245 813 weisen die anderen bekannten Brennerdüsen für das Pulverflammapritzen durchweg einbautenfreie, zentrale Pulverträgergaskanäle auf und und ließen eine Einflußnahme auf die zentrale Pulverträgergasströmung aus der Strömung selbst heraus nicht zu, sondern es wurde versucht, über die Anordnung und Ausbildung der Brenngasführung(bspw, konvergierend angeordnete Bohrungen, Düsenkappen) Einfluß auf die Gesamtströmung vor der Düse zu nehmen. Einer Anwendung solcher bekannter Maßnahmen in Verbindung mit der Erfindung steht natürlich nichts entgegen.
Die erfindungsgemäße Brennerdüse wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen schemat sch Fig. 1 einen Schnitt durch eine stark vergrößert dargestellte Brennerdüse; Fig. 2 eine mündungsseitige Ansicht der Erennerdüse gemäß Fig. 1; Fig. 3 einen Einsatz in Seitenansicht; Fig. 4 stark vergrößert eine Ansicht des Einsatzes gemäß Fig. 3 in Strömungsrichtung; Fig. 5 eine mündungsseitige Ansicht der Brennerdüse gemäß Fig. 1 mit einem anderen Einsatz Fig. 6 in Seitenansicht eine andere Ausführungsform des Einsatzes ; Fig. 7 im Schnitt besondere Stellungsanordnungen des bis 9 Einsatzes im Pulverträgergaskanal und Fig.1A einen Schnitt längs Linie 1A-1A in Fig.1.
Die Darstellung der Brennerdüse in Fig. 1 verzichtet auf alle hier wenig interessierenden konstruktiven Einzelheiten und auch auf die Anordnung der Düse in den sie tragenden Geräteteilen des Flammspritzbrenners.
Im Düsenkörper lo sind eine Reihe von im Ringverband angeordneten Kanälen 11 für die Zufuhr von Brenngas angeordnet, die in der Frontfläche des Düsenkörpers ausmünden, wie aus Fig. 2 erkennbar.
Im zentralen Pulverträgergaskanal 1, der auch gemäß Fig.
7 - 9 zylindrisch bis zur Mündung 12 glatt durchlaufen kann, ist der Einsatz 2 angeordnet, der mit der Wandlung des Pulverträgergaskanales 1 einen Ringkanal 3 bildet.
Der Einsatz 2 kann aber in seinem Durchmesser so bemessen sein, daß er mit Einschubtoleranz gerade in den Pulverträgergaskanal 1 hineinpaßt. In diesem Dar sind aber in der Umfangsfläche des Einsatzes 2 Einzelkanäle 4 eingeschnitten, die entweder parallel zur Achse des Einsatzes 2 verlaufen oder schraubenlinienförmig, wie etwa in Fig. 6 dargestellt, wodurch der Pulverträgergasströmung ein Drall vermittelt wird.
Eine steilgewindeartige Profilierung der Oberfläche des Einsatzes 2, auch wenn dieser einen kleineren Außendurchmesser hat, würde ebenfalls eine gewisse Drallwirkung auf die Strömung ausüben.
Gemäß Fig. 1 ist das mündungsseitige Ende 2' des Einsatzes 2 mit einem sich divergierend erweiternden Kopfstück 6 versehen, dessen gröBter Außendurchmesser mit Durchschubtoleranz dem Innendurchmesser des Kanals 1 entspricht, so daß der Einsatz 2 auch in dieser Form von der Anströmseite her in den Düsenkörper lo eingeschoben werden kann. Falls dabei der Kanal 1 im Sinne der Fig. 7 - 9 zylindrisch glatt ausläuft, muß der Einsatz 2 mit seinem Kopfstück 6 etwas aus der Mündung 12 des Kanales 1 herausragen, um einen ringförmigen AuslaBspalt zu bilden.
GemäB Fig. 1 ist jedoch eine entsprechend divergierende Erweiterung 6' des Kanales 1 vorgesehen, eo daß sich ein entsprechend divergierender Ringkanal ergibt, aus dem die Pulvergasströmung entsprechend divergierend austritt und sich vor dem Düsenkörper mit dem aus den Kanälen 11 austretenden Brenngasströmen schneidet.
Sowohl ein ohne Kopfstück endender Einsatz als auch ein mit Kopfstück 6 versehener Einsatz 2 kann gemäß Fig. 3 mit einem strömungsführenden Ansatz 7 versehen sein, der ein evtl.
Anbacken von Pulvermaterial in diesem Bereich verhindert.
Anströmseitig ist der Einsatz, wie Fig. 3,4 zeigen, mit einer strömungsgünstigen Anströmfläche 5 versehen, in die, wie in Fig. 4 stark vergrößert dargestellt, auch die Halter 5' für die radiale und axiale Fixierung des Einsatzes 2 mit einbezogen sind. Etwa in der Mitte des Einsatzes 2 sind ferner drei um 12o0 versetzte Tragfortsätze angeordnet, die beim Einsatz 2 gemäß Fig. 6 natürlich nicht erforderlich sind.
Mündungeaeitig zylindrisch auslaufende Einsätze gemäß Fig. 5 bis 9 können in ihrer Länge so ausgebildet oder derart im Kanal 1 fixiert werden, daß sich das mündungsseitige Ende 2' in Strömungarichtung gesehen vor oder hinter der Mündung 12 befindet oder (Fig. 8) mit dieser fluchtet. Leerseite

Claims

Patentansprüche: gBrennerdüse für Flammspritzgerätezur Beschichtung von Flächen mit Metall, insbesondere aber Keramikpulvern, bestehend aus einem in eine am Kopf des Flammspritzgerotes angeordnete Aufnahme einsetzbaren Düseneinsatz mit zentralem Pulverträgergaskanal und mindestens einem Brenngasfhrungskanal , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im zentralen Pulverträgergaskanal (1) konzentrisch ein Einsatz (2) aus verschleißfestem Material, wie gehärtetem Stahl, Hartmetall, Keramik od. dgl. angeordnet ist und dieser mit dem Pulverträgergaskanal (1) einen Ringkanal (3) oder gleichmäBit in Bezug auf den Querschnitt des Pulverträgergaskanales verteilte Einzelkanäle (4) bildet, wobei der Einsatz (2) anströmseitig mit einer strömungagünstigen Anströmfläche (5), wie Kegel- oder Halbkugelfläche, versehen ist.
2. Brennerdüse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Einsatz (2) an seinem mündungaseitigen Ende (2') mit einem sich divergierend erweiternden Kopfstück (6) versehen ist.
3. Brennerdüse nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der maximale Außendurchmesser des Kopfstückes (6) mit Durchschubtoleranz dem Innendurchmesser des Pulverträgerkaneles (1) entspricht.
4. ErennerdüEe nach Anspruch 2 und/oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Pulverträgergaskanal (1) mit einer dem Kopfstück (6) entsprechend divergierenden Erweiterung (6') versehen ist.
5. Brennerdüse nach Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das mündungsseitige Ende (2') bzw. das Kopfstück (6) des Einsatzes (2) mit einem strömungsführenden Ansatz (7) versehen ist.
6. Brennerdüse nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einzelkanäle (4) schraubenlinienförmig um den Einsatz (2) verlaufend ausgebildet sind.
7. Brennerdüse nach jedem der Ansprüche 1 bis 6, d 5 d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Einsatz (2) anstrbmseitig mit einem Fixierungskopf (8) versehen ist.
8. Brennerdüse nach jedem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Einsatz (2) zwischen Anströmende (2') und mündungsseitigem Ende (2') mit mindestens zwei radialen Tragfortsätzen (9) versehen ist.
9. Brennerdüse nach jedem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Einsatz (2) in unterschiedlichen axialen Stellungen zum Pulverträgergaskanal (1) fixierbar angeordnet ist.