DE3520234A1

DE3520234A1 - Vorrichtung zur zufuehrung eines pulvers mittels eines traegergases zu einem geraet zum thermischen spritzen

Info

Publication number: DE3520234A1
Application number: DE19853520234
Authority: DE
Inventors: Anthony J. Hauppauge N.Y. Rotolico; Edward Freeport N.Y. Spinella
Original assignee: Eutectic Corp
Current assignee: Eutectic Corp
Priority date: 1984-06-06
Filing date: 1985-06-05
Publication date: 1985-12-12
Also published as: SU1449000A3; FR2565507B1; GB2161126A; US4582254A; FR2565507A1; AU571691B2; CA1231740A; DE3520234C2; BR8502821A; GB2161126B; AU4253185A; CH663964A5; IN164796B; JPS614560A; GB8514337D0; JPH0450864B2

Description

Vorrichtung zur Zuführung eines Pulvers mittels eines Trägergases zu einem Gerät zum thermischen Spritzen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Zuführung eines Pulvers mittels eines Trägergases zur gesteuerten Versorgung eines Gasbrenners mit einer Sprühflamme oder eines Lichtbogen- oder Plasmabrenners.

Es wurden verschiedene Systeme zum Ansaugen eines Pulvers durch eine Trägergasströmung vorgeschlagen, die jedoch aus dem einen oder anderen Grund nicht genau genug mit der gewünschten gesteuerten Dosierung das Pulver einem Brenner zur Ablagerung des Pulvers auf einer zu beschichtenden oder anderweitig zu behandelnden Oberfläche zuführen.

Aus der US- PS 3 976 332 ist es bekannt, in einer

Trägergasleitung innerhalb der konvergierenden unteren Zone eines Pulverversorgungsbehälters eine nach unten geöffnete öffnung vorzusehen, so daß in Gegenwart einer Fluidisierunggasströmung von der Oberseite des Behälters durch das Pulver im Behälter eine Zone fluidisierten Pulvers in unmittelbarer Nähe der Öffnung ausgebildet wird, wodurch fluidisiertes Pulver unter Druck zur Förderung mittels der Trägergasströmung geschaffen wird. Diese Technik hat den Nachteil, daß der Druckverlust des Fluidisierungsgases notwendigerweise eine Funktion der momentanen Höhe des nicht ausgegebenen Pulvers innerhalb des Vorratsbehälters ist.

Aus den US-PS'en 4 381 898 und 4 391 860 ist es bekannt, fluidisiertes Pulver in einer Fluidisierungskammer auszubilden, der eine Fluidisierungsgasströmung unterhalb eines porösen Gitters zugeführt wird, wobei eine Schwerkraftströmung des Pulvers durch eine relativ kleine mittlere Ausgabe oberhalb des porösen Gitters stattfindet. Eine Trägergasleitung erstreckt sich quer durch die Fluidisierungskammer; diese Leitung hat eine nach oben weisende öffnung, die der Pulverausgabe gegenüberliegt und zwischen dieser Öffnung und der Pulverausgabe ist ein Schutzblech vorgesehen, das sich ausreichend über die öffnung so erstreckt, daß nur fluidisiertes Pulver durch die Trägergasströmung zugeführt wird.

Bei einer einzigen Trägergasleitung ist eine genaue Steuerung zur Förderung des fluidisierten Pulvers möglich. Es ergeben sich dabei jedoch bei der Zuführung des Pulvers an dem Brenner Probleme, wodurch keine ausreichende Gleichförmigkeit erzielt wird,

d. h., es ist nicht möglich, eine gleichförmige Brennerablagerung des Pulvers, insbesondere bei größeren Ablagerungsmengen, die die Pulverzuführvorrichtung liefern kann, zu steuern.
5

Man hat versucht, die Pulver- und Trägergasströmungsmenge in zwei getrennten Schlauchleitungen zu führen, um das Pulver in die Brennerflamme einzuführen, insbesondere in eine Plasmaflamme, wobei man jedoch bei einer zufriedenstellenden Strömungsmenge keinen Erfolg hatte. Wenn man die gewünschten Pulvermengen zuführte, wurde die Flamme (insbesondere im Fall einer Plasmaflamme) abgelenkt und ein wesentlicher Anteil des Pulvers wurde verschwendet, da er nicht ausreichend weit in die Flamme eindrang, um zu schmelzen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Zuführung eines Pulvers mittels eines Trägergases zu einem Gerät zum thermischen Spritzen der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, eine verbesserte Qualität des mittels der Vorrichtung zugeführten und mittels des Brenners abgelagerten Pulvers zu erreichen.

Mit der Erfindung soll weiter in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung zur Zuführung eines Pulvers geschaffen werden, mit der unabhängig mehrere Pulverzuführungen von einer einzigen Pulverversorgung möglich sind.

Weiter soll mit der Erfindung in vorteilhafter Weise eine genaue gleichzeitige Pulverzuführung in allen der mehreren Pulverzuführungen erreicht werden.

Ebenfalls soll mit der Erfindung eine einzige Pulverzuführvorrichtung geschaffen werden, mit der mehrere unabhängige Pulverzuführungen mittels eines Trägergases zu mehreren Brennern möglich sind. 5

Schließlich soll mit der Erfindung in vorteilhafter Weise eine einfache und schnell veränderbare Konstruktion für eine wirksame Anpassung an den jeweiligen Einsatzzweck geschaffen werden.

Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung mit einem Vorratsbehälter, wie sie in den US-PS'en 4 381 898 und 4 391 860 beschrieben ist, durch Vorsehen einer Pulverfluidisierungskammer, in der eine Gasfluidisierung des Pulvers im wesentlichen gleichförmig über ein relativ großes Volumen der Kammer erreicht wird, und bei der mehrere unabhängige Trägergasleitungen den Teil der Kammer durchqueren, in der fluidisiertes Pulver notwendigerweise gleichförmig verteilt ist, gelöst. Jede Trägergasleitung hat eine einzige oder mehrere mit einem Schutzblech geschützte Öffnung, über die fluidisiertes Pulver unabhängig in die Leitung eingeführt wird, und jede Leitung mit der Strömung fluidisierten PuI-vers wird direkt der Düsenaustrittszone des Brenners oder einem ähnlichen Anwendungsgerät zugeführt.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Ansicht der Vorrichtung zur Zuführung eines Pulvers;

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht eines

Teils der Vorrichtung von Fig. 1, bei der ein Teil vertikal geschnitten darstellt ist;
5

Fig. 3 eine andere Ansicht der Vorrichtung

von Fig. 2 von rechts, wobei der Schnitt von Fig. 2 durch die Linie 2-2 in Fig. 3 angedeutet ist; 10

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des Aufbaus

des Pulververteilers in der Vorrichvon Fig. 1 bis 3;

Fig. 5 eine Schnittansieht längs der Linie

5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 schematische Diagramme, teilweise isobis 10 metrisch, zur Darstellung der verschiedenen Verwendungskombinationen

für eine oder mehrere Einheiten der Vorrichtung von Fig. 2 und 3; und

Fig. 11 eine Fig. 2 ähnliche Ansicht zur Darstellung einer zusätzlichen Änderung.

In Fig. 1 ist eine von einer Grundplatte 12 getragene Pulverversorgungs- und Ausgabeeinheit 10 und ihre Steuerung 12 dargestellt. Die Einheit 10 umfaßt einen zylindrischen Vorratsbehälter 13 mit eingepaßten oberen und unteren Verschlußteilen 14-15 zur Aufnahme einer gesteuert auszugebenden Pulvermenge. Eine umlaufende Nut 16 im Körper des Vorratsbehälters 13 nimmt gelenkig verbundene halbkreisförmige Hälften 17,

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17' eines Schnellverschlusses 18 auf, um wahlweise die nicht gelenkig miteinander verbundenen Enden der Hälften 17-17' zusammenzuziehen. Wie man in Fig. sieht, sind die Verschlußhälften 17-17' vorzugsweise mit einem nachgiebigen Material 19 ausgekleidet, um den gewünschten Grad einer Kreiselschwingung, die später beschrieben wird, zu gestatten. Die Einheit 10 ist über die Verschlußhälfte 17 befestigt, die an einer Nabenkonstruktion 20 befestigt ist und einen Teil des Gehäuses der Steuereinheit 11 bildet. Der Schnellverschluß 18 dient zum leichteren schnellen Ersetzen der Einheit 10 (beispielsweise zur Aufnahme und Ausgabe eines ersten Pulvers) durch eine andere Einheit 10 (zur Aufnahme und Ausgabe eines zweiten Pulvers).

Das obere Verschlußteil 14 weist eine große mittlere Öffnung auf, die wahlweise mittels einer Kappe 21 mit einem entfernbaren Bayonnettverschluß 22, der in eine Nut der öffnung eingreift, verschließbar ist. Der verriegelte Eingriff wird mittels eines 0-Rings 23 abgedichtet. Durchsichtige Mittel 24 bilden die Verschlußwand der Kappe 21, wodurch eine visuelle überwachung des momentanen Ladezustandes der Einheit 10 immer möglich ist; ein Schnellverschlußanschluß am Teil 14 ist mit einer flexiblen Entlüftungsschlauchverbindung 25 mit der Steuereinheit 11 verbunden.

Das untere Verschlußteil 15 hat eine relativ große mittlere Öffnung und ist durch eine konvergierende Innenwand oder Behälterausbildung 26 gekennzeichnet; die mittlere Öffnung ist mit einer kurzen Schulterbohrung 27 am oberen Ende der zylindrischen Innenwand einer becherförmigen Fluidisierungskammer 28

versehen, die durch eine ringförmige konvergierende Bodenzone 29 gekennzeichnet ist. Ein nach unten divergierendes Gitter 30 ist entfernbar in die Schulterbohrung 27 eingesetzt und unterteilt eine Pulverversorgung (in der oberen oder Vorratszone der Einheit 10) von dem Pulver, das schwerkraftsmäßig durch das Sieb 30 zur Fluidisierung in der Kammer 28 abgesiebt wurde; das Gitter 30 ist am unteren Ende einer Stange.31 befestigt, deren oberes Ende durch manuell bedienbare Stabilisierungsstege 32 gekennzeichnet ist, die in der mittleren Öffnung des Endteils 14 angeordnet sind.

Die Fluidisierung in der Kammer 28 wird nur beim Vorhandensein einer Strömung eines Fluidisierungsgases durch den Boden der Kammer 28 durchgeführt. Diese Strömung des Fluidisierungsgases tritt nur bei der Entlüftung über den Anschluß 25 auf, wobei die FIuidisierungsgasströmung über die flexible Schlauch-Verbindung von der Steuereinheit 11 zu einem oder mehreren Schnellverschlüssen 34-34" am Boden der Kammer 28 strömt; eine derartige Strömung kann über eine poröse Membran am Boden der Kammer 28 stattfinden, wie dies in der US-PS 4 381 898 dargestellt ist, wobei jedoch ein poröses Gitter (nicht dargestellt) in jedem der Anschlüsse 34-34' gleichwertig ist. Die Strömung eines derartigen Gases durchtritt das zugeführte Pulver in der Vorratszone, so daß örtlich eine Bewegung des Pulvers an den Öffnungen des Gitters 30 stattfindet, so daß das Pulver in einer der Fluidisierungsgasströmung proportionalen Menge durch das Gitter tritt, wobei die Maschengröße des Gitters 30 entsprechend der Körnigkeit des speziellen Pulvers ausgewählt wird, um die aufgezeigte

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Wirkung zu erhalten.

Anzeigeeinrichtungen der Steuereinheit 11 sind im einzelnen in den US-PS'en- 4 381 898 und 4 391 860 (insbesondere im Zusammenhang mit Fig. 5 der Patentschriften) beschrieben, so daß eine erneute Beschreibung hier nicht erforderlich ist. Es reicht, in Verbindung mit Fig. 6 darauf hinzuweisen, daß eine einzige Inertgasquelle, z. B. Argon, zuerst eine Leitung mit einem Regelventil 35 versorgt, die parallele Verbindungen zu den entsprechenden Fluidisierungsgasanschlüssen 34 (34') am Boden der Fluidisierungskammer 28 hat; d. h., daß die gleiche einzige Inertgasquelle gleichzeitig eine Trägergasversorgung über eine "Durchflußmengenmesser"-Leitung zu den entsprechenden Einlaßverbindungen 38-38' des Verteilers 36-36' bildet; und daß die Ventilsteuerung in der mit dem Anschluß 25 verbundenen Entlüftungsleitung so mit der Ventilsteuerung der Trägergasversorgung über den Regler 35 verbunden ist, daß die Entlüftung nur auftritt, wenn die Trägergasströmung abgeschaltet ist, und daß die Entlüftungsleitung geschlossen ist, wenn das Trägergas strömt.

Die Art der oben beschriebenen Fluidisierung wird bei dem relativ großen Volumen der Fluidisierungskammer 28 durchgeführt, d. h. dem relativ großen Volumen, verglichen mit einer Fluidisierungskammer gemäß der US-PS 4 391 860, wobei man herausgefunden hat, daß mehrere unabhängige Anreicherungen des Trägergases mit Pulver gleichzeitig aus einem einzigen derartigen Volumen ausreichender Größe durchgeführt werden können. Es wurde weiter herausgefunden, daß für jede derartige unabhängige Menge der Pulveran-

reicherung der getrennten Trägergasströmung die angereicherte Pulvermenge in einer derartigen getrennten Trägergasströmung direkt zur Menge der Fluidisierungsgasströmung in Beziehung steht. Diese Entdeckungen haben einen wichtigen Einfluß auf die Anwendung bei einem einzigen Brenner und bei mehreren Brennern, wie dies in Verbindung mit den Fig. 6 bis 12 erläutert wird. Zuerst soll jedoch die Vielfachpulverzuführung in der Vorrichtung der Fig. 1 bis 5 beschrieben werden.

In der einzigen Kammer 28 werden mehrere unabhängige Pulveranreicherungen bzw. -absaugungen über unabhängige Trägergasleitungen vorgenommen, von denen jede ihren eigenen Pulververteiler aufweist, der durch die Kammer 28 verläuft. Wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, sind derartige Verteiler 36-36' beabstandet parallel in einer horizontalen Ebene angeordnet, wobei die Fig. 4 und 5 jeweils einen dieser Verteiler zeigen.

Der Verteiler der Fig. 4 und 5 umfaßt einen länglichen zylindrischen Körper 37, der sich horizontal von seinem Trägergaseinlaßende 38 zum Pulverauslaßende 39 erstreckt. Der Körper 37 hat eine mittlere durchgehende Bohrung 40 zur Ausbildung einer Trägergasströmung. Der Körper 37 ist entfernbar in horizontal ausgerichteten durch den Körper der Kammer gehende Befestigungsbohrungen auf einer von 2 parallel beabstandeten Sehnen durch einen horizontalen Schnitt der Kammer 28 vertikal zwischen dem Boden der Kammer 28 und dem Pulverauslaßgitter 30 angeordnet. Um die Befestigung des Verteilers zu vereinfachen, sind die zwei beabstandeten auf Sehnen angeordneten Bohrungen

senkrecht zu gewalzten parallelen Abflachungen 41-42 an diametral gegenüberliegenden Zonen des Körpers am äußeren Umfang der Kammer 28. Bei jedem Verteiler 36 (36¹) sitzt ein Flansch 43 auf der Abflachung 41 am Einlaßende der winklig in Bezug auf einen Paßstift 44 ausgerichtet und mit ihm über einen Schlitz im Rand des Flansches 43 verriegelt ist. Der zylindrische Körper 37 hat vorzugsweise ein ausreichendes Spiel mit ausgerichteten Bohrungen in den Wänden der Kammer 28, um ein leichtes entfernbares Einsetzen des betreffenden Verteilers 36 (36') unter Zuhilfenahme eines Paares Federn der O-Ringe zu ermöglichen, um jeden Durchgang durch die Wand des Körpers 37 abzudichten. Am Pulverauslaßende 39 ist eine gegebene Verteileranordnung an der Kammer 28 mittels einer einzigen Mutter 45 befestigt, die gegen die benachbarte Abflachung 4 2 geschraubt wird, wobei das Auslaßende 39 sich durch die Mutter 45 erstreckt, um einen geeigneten Schnellverschluß eines flexiblen Schlauches zu dem Brenner oder einer anderen Anwendungsvorrichtung aufzunehmen.

An einer örtlich zurückgesetzten Zone jedes Verteilers 36 (36') ermöglichen eine oder mehrere nach oben gerichtete Öffnungen 48, daß in der Kammer 28 fluidisiertes Pulver in den mittleren Kanal des Körpers 37 eintritt, und so über die Pulverausgabeseite 39 zu der Anwendungsvorrichtung gefördert wird. Weiter ist ein Schutzschild 49 am Körper 37 im Zvischenraum . zwischen der (den) Öffnung(en) 48 und dem Gitter 30 vorgesehen. Wie man sieht, wird die mittlere Aussparung durch gewalzte Abflachungen 50 begrenzt, die parallel zur Achse des Körpers 37 ver laufen und gegenüberliegend um einen Winkel 0\ geneigt

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sind, wobei der WinkelDC mindestens nicht größer als der doppelte Pulverschüttwinkel ist, damit sichergestellt ist, daß bei einer richtigen Anordnung in bezug zur vertikalen Ebene, die die Achse des Körpers 37 einschließt, kein Pulver an einer der Oberflächen 50 anhaftet. An den longitudinalen Enden der Aussparung sind parallel zu den benachbarten Abflachungen 50 und in einem Abstand /^. davon Leisten 51 vorgesehen, um einen genauen passenden Sitz für die entsprechenden Dachseiten des Schutzes 49 zu bilden, da es verständlich ist, daß der Schutz 49 innerhalb der Aussparung des Körpers 37 so angeordnet werden muß, daß die Entfernbarkeit des Körpers 37 gewährleistet ist- Es soll weiter darauf hingewiesen werden, daß die Unterkantenbegrenzungen der Dachseiten des Schutzes 4 9 ausreichend über der (den) Öffnung(en) 48 angeordnet sind, so daß irgendein direkter schwerkraftsmäßiger Eintritt des Pulvers aus dem Gitter 30 verhindert wird, so daß nur fluidisiertes Pulver eintreten kann.

Außerhalb der Tafel der Steuereinheit 11 ist eine Anzeige 54 für den momentanen Gegendruck des der Einlaßverbindung 38 in der Leitung 55 zugeführten Trägergases für einen oder beide Pulververteiler 36 (36') vorgesehen. Die schematische Darstellung von Fig. 1 soll anzeigen, daß im Fall, daß beide Verteiler 36-36' mittels der gleichen Leitung 55 versorgt werden, die Anzeige 54 gleichzeitig eine direkte Ablesung der Trägergasströmung in beiden Verteilern 36 (36') ermöglicht. Alternativ soll die Darstellung 55 so verstanden werden, daß im Fall von zwei Verteilern (36-36') unabhängige Gasströmungen abgelesen werden können, die sich bis zu einem vorbestimmten Grad un-

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terscheiden, wobei in diesem Fall die Anzeige 54 wahlweise eine direkte Ablesung der Trägergasströmung in einem Verteiler und über einen geeigneten Schalter in der Einheit 11 (die Steuerung ist mit 54' bezeichnet) im anderen Verteiler ermöglicht. In jedem Fall zeigt die Anzeige 54 einen Druck, der den stromabwärtigen Widerstand an den einzelnen oder den kombinierten Pulververteilern und ihren Ausgangsverbindungen, d. h. ihren entsprechenden Leitungsverbindungen zum Brenner oder ähnlichen Anwendungsgeräten wiedergibt.

Ein mit "Pulversteuerung" bezeichneter Knopf 56 dient zur manuellen Einstellung' des Druckregelventils 35 in der Fluidisierungsgasversorgung zu einer oder mehreren Leitungen 53 der Anschlüsse 34-34'; wenn der Knopf 65 in die Richtung gedreht wird, um eine Strömung von Fluidisierungsgas zu den Anschlüssen 34-34' zu ermöglichen, steigt die Gegendruckanzeige 54 etwa direkt proportional zu der über dem Pulververteiler zugeführte Pulvermenge. Daher ist der Knopf 56 mit der Bezeichnung "Pulversteuerung" bezeichnet. Eine zweite Durchflußmengenanzeige 57 ermöglicht eine laufende Ablesung der Trägergasströmung in der (den) Leitung(en) 55 zu der (den) Verbindung(en) Ein zugeordneter Einstellknopf 58 bewacht eine veränderbare Blende und dient daher zur Einstellung der Durchflußmenge des dem Einlaß bzw. den Einlassen 3 8 zugeführten Trägergases. Eine Sicherung 59, grüne und gelbe Lampen 60-61 und ein Ein-Aus-Schalter 63 sind weitere Bedienungseinheiten der Steuertafel.

Die Fig. 6 bis 10 zeigen verschiedene unterschiedliche Brennerkombinationen, die durch die oben beschriebenen

Mehrfachpulververteiler bedient werden- In Fig. 6 ist ein einziger Brenner 89 in Form eines Plasma-Bogenbrenners mit einer einzigen Düse 81 vorgesehen, die in Richtung des Pfeils 82 sprüht. An oder unmittelbar stromabwärts der Düse 81 sind getrennt diametral gegenüberliegende radial nach innen gerichtete Leitungen 83-84 vorgesehen, die unabhängig und flexibel mit entsprechenden Ausgabeenden 39-39' der zwei Verteiler 36-36' der Pulverausgabeeinheit 10 verbunden sind.

Die Verteiler 36-36' erstrecken sich durch die gleiche Fluidisierungskammer 28 innerhalb der Einheit und führen ähnlich unabhängig Pulverströme und Trägergas zu unabhängigen diametral gegenüberliegenden Auslässen in die Flamme des Brenners 80. Das Ergebnis ist eine gleichförmigere Pulverversorgung der Flamme für eine gleichförmigere Ablagerung gesprühter Pulverlegierungströpfchen auf ein Werkstück; eine derartige größere Gleichförmigkeit bezieht sich (a) auf eine Einpunkteinspritzung (wie in Fig. 7 der US-PS 4 391 860 bei 80 gezeigt), oder (b) auf eine Mehrpunkteinspritzung aus einer einzigen Pulverleitung. Die Gleichförmigkeit der zwei Einspritzungen beruht auf der Unabhängigkeit der Pulveranreicherung oder des Pulvereinzugs in zwei getrennten Trägergasströmen, bis zu den entsprechenden Auslaßpunkten in die Brennerflamme; diese Gleichförmigkeit erfordert irgendeine bestimmt ausgewählte Steuerung der Durchflußmenge des Fluidisierungsgases, wie sie durch Einstellen des einzigen Regelventils 35 bestimmt wird.

In Fig. 7 umfaßt die einzige Einheit 10 die zugeordnete Steuereinrichtung von Fig. 6, hat jedoch zwei getrennte Pulverzuführungsausgänge, die für eine laufende Versorgung von Gasbrennern mit diesen ver-

bunden sind, wobei in jedem Fall die Pulverzuführung konzentrisch gegen die Sauerstoff- und Brennstoffverbindungen der entsprechenden Brenner eingeführt wird, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist. 5

In Fig. 8 sind zwei Pulverausgabeeinheiten 10-10' jeweils mit zwei Verteilern (36-36') ausgerüstet, wobei die Einheit 10 mit einem ersten Pulver und die Einheit 10' mit einem zweiten Pulver gefüllt ist.

Die zwei Einheiten 10-10' bedienen zwei Brenner .8 0-80'. Der Verteiler 36 der Einheit 10 ist zur Ausgabe in die Flamme des Brenners 80 bei 83 angeschlossen, und der Verteiler 36 der Einheit 10' ist zur Ausgabe in die gleiche Flamme des Brenners 80 bei 84 angeschlossen. Gleichzeitig sind die Verteiler 36' der entsprechenden Einheiten 10-10' zur Ausgabe in die Flamme des Brenners 80' bei 83'-84' angeschlossen. Die beschriebenen Verbindungen gestatten eine phasenmäßige und/oder fortlaufende Strömung der von den Einheiten 10-10' verfügbaren Pulver, wobei das Versorgungsprogramm dieser Pulver zum Brenner 80 gleichförmig mit dem Versorgungsprogramm zum Brenner 80' abläuft.

Die Steuersysteme für die entsprechenden Einheiten 10-10' von Fig. 8 entsprechen einer Verdopplung des in Verbindung mit Fig. 6 beschriebenen Systems. Fig. 8 zeigt jedoch weiter, daß die in der in der US-PS 4 391 860 in Verbindung mit Fig. 7 beschriebenen Weise eine differenzielle Steuerung durchgeführt werden kann, um die Einstellung des Regelventils 35 des einen Steuersystems zu steigern, während die Einstellung des Regelventils 35 des anderen Steuersystems vermindert wird, so daß eine phasenmäßig ge-

steuerte Aufbringung eines Pulvers über beide Brenner bei einer gesteuerten nicht phasenmäßigen Aufbringung des anderen Pulvers über beide Brenner ermöglicht wird.
5

Fig. 9 zeigt, daß die Vorrichtung ebenfalls zur Bedienung von mehr als zwei Pulververteilern aus der gleichen Einheit anwendbar ist, wobei vier Verteiler 36a-36b-36c-36d in beabstandeter paralleler Beziehung zueinander dargestellt sind, die sich quer über eine einzige Fluidisierungskammer 28 der Einheit 10 erstrecken. Alle vier Verteiler sind, wie dargestellt, parallel mit der gleichen Trägergasversorgungsleitung 55 verbunden, und die gleiche Fluidisierungsgasleitung bedient alle Verteiler so, daß innerhalb der Kammer eine gleichförmige Fluidisierung stattfindet, wobei die beschriebene Konstruktion (Fig. 4 und 5) für jeden der Verteiler eine gleichförmige Pulveranreicherung in der entsprechenden Trägergasströmung sicherstellt. Die Austrittsleitungen 39a-39b-39c-39d von den entsprechenden Verteilern kann unabhängig mehreren Brennern zugeführt werden, wobei jedoch in Fig. 9 unabhängig beabstandete zur Achse 85 eines einzigen Brenners 86 gerichtete Pulverauslässe dargestellt sind.

In der Anordnung von Fig. 10 sind zwei Einheiten 10-10', die jeweils vier Verteiler 36a-36b-36c-36d in paralleler Anordnung durch eine einzige Fluidisierungskammer 28 aufweisen,mit unterschiedlichen Pulvern gefüllt, wie es im Zusammenhang mit den Einheiten 10-10' von Fig. 7 beschrieben wurde. Zwei der Auslaßleitungen 39a-39b der Einheit 10 liefern unabhängige ähnliche Ströme eines ersten Pulvers zur

direkten diametral gegenüberliegenden Ausgabe in Richtung der Flammenachse 85 eines Brenners 86, während die anderen zwei Auslaßleitungen 39c-39d der Einheit 10 unabhängige Ströme des ersten Pulvers zur ähnlichen diametral gegenüberliegenden Ausgabe in Richtung der Flammenachse 85' eines anderen Brenners 86' liefern. Gleichzeitig oder in einer phasenmäßig geeigneten Steuerung in Beziehung zu der Pulverströmung aus der Einheit 10 ist die andere Einheit 10' zur Zuführung eines zweiten Pulvers zu diametral beabstandeten Pulverausgabepunkten in die entsprechenden Brennerflammen verbunden. Bisher wurden die Auslaßleitungen 39a-39b der Einheit 10' so dargestellt, daß sie für eine unabhängige diametral gegenüberliegende Ausgabe des zweiten Pulvers beim Brenner 8 6 verbunden mit einer Vernetzung der Ausgabepunkte der ersten Pulverströmung von der Einheit 10 und die restliehen Auslaßleitungen 39c-39c der Einheit 10" in ähnlicher Weise zur Ausgabe des zweiten Pulvers am Brenner 86' mit einer Vernetzung der Ausgabepunkte der ersten Pulverströmung von der Einheit 10 verbunden sind.

Fig. 11 zeigt, daß im Fall einer versuchsmäßigen Verwendung eines Brenners oder mehrerer Brenner mit der Pulverzuführvorrichtung gemäß der Erfindung, bei der eine Produktionslaufbeladung mit dem Pulver nicht erforderlich ist, daß die Gitteranordnung 30-31-32 von Fig. 2 entfernt werden und durch einen Vorratsbehälter 90 kleinerer Kapazität ersetzt werden kann, der einen derartig verminderten Durchmesser aufweist, daß er im wesentlichen als ein offenendiges Rohr ausgebildet ist, das in die Schulterbohrung 27 eingesetzt und mit einem O-Ring abgedichtet wird und sich bis zum

Verschluß 21' erstreckt. Eine Belüftung ist über einen Anschluß 25'' in der Spezialkappe 21 möglich. Das verminderte Volumen des Vorratsbehälters 90 soll so sein, daß kein Absieben des Pulvers zum Eintritt in die Fluxdisierungskammer 28 erforderlich ist.

Mit anderen Worten heißt das, wenn der Vorratsbehälter 90 und seine Kappe 21' zur Belüftung über den Anschluß 25'' eingesetzt sind, die Strömung des Fluidisierungsgases durch die Anschlüsse 34-35' ausreicht,um das Pulver zu fluidisieren, sogar dann, wenn es in die Kammer 28 und den Vorratsbehälter 90 eingebracht ist (z. B. als kleine Ladung von 500 g).

Mit der Erfindung wird die gestellte Aufgabe gelöst.

Es ist wichtig, daß nicht länger zwei getrennte Vorratsbehälter oder zwei getrennte Pulverzuführungen erforderlich sind, um zwei Pulverversorgungsschläuche zu versorgen, da jetzt diese Schlauch 39 (39') von unabhängigen Anreicherungen aus einem einzigen Volumen fluidisierten Pulvers versorgt werden können.

Es ist somit jetzt möglich, zwei Plasmabrenner zweier Brenner aus einer Quelle zu versorgen. Im Fall einer Plasmaflamme ist es möglich, die Beschichtungsqualität durch eine gleichförmigere Verteilung der Pulverpartikel zu steigern, wobei mehr der verfügbaren Wärme zum geeigneten Schmelzen verwendet wird. Weiter ist es durch die Erfindung möglich, die erforderliche Durchflußmenge des Fluidisierungsgases zur Einführung des Pulvers in eine Plasmaflamme zu vermindern, wodurch die Möglichkeit einer Übersättigung einer Plasmaflamme vermindert wird.

Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es ist jedoch verständlich,

daß Abänderungen möglich sind, ohne sich vom Erfindungsgedanken zu entfernen. Beispielsweise ist es möglich, in Fällen eines geringeren Pulverbedarfs, eine genaue Steuerung im Bereich niedriger Strömungsmengen durch eine Solenoidbetätigung eines Ventils 91, wie unter der Steuerung eines Schalters 92 in Fig. 6 zu erhalten, so daß die Pulverzuführeinheit bei einer Trägergasströmung in nur einem (36) mehrerer Verteiler arbeitet. Auch wenn in dem ungewöhnlichen Fall, daß ein besonderes Pulver und/oder seine Anreicherungsmenge im Trägergas geringer als zufriedenstellend bei einfacher schwerkraftsmäßiger Absiebung am Gitter 30 ist, daß ein einfacher Vibrator 33 (siehe Fig. 2 und 3) betätigt wird, indem man ein Antriebsgas (z. b.

Druckluft) in einer Ringkammer umströmen läßt, wodurch eine Kugel 33' als eine exzentrische Kreiselmasse in der Ringkammer umläuft, d. h. versetzt zu der mittels der federnd ausgekleideten Nut 16 gebildeten nachgiebigen Befestigung.

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- Leerseite -

Claims

Haft ■ Berngruber · Czybulka ; ; Patentanwälte J?

Eutectic Corporation, USA 11381

Vorrichtung zur Zuführung eines Pulvers mittels eines
Trägergases zu einem Gerät zum thermischen Spritzen

Patentansprüche

Vorrichtung zur Zuführung eines Pulvers mittels eines Trägergases zu einem Gerät zum thermischen Spritzen,

f wie z.B. einem Brenner, in Form loser Teilchen, dadurch | gekennzeichne t, daß die Vorrichtung min- £ destens eine Trägergasleitung (36), die an einem Ende
mit einer Trägergasquelle und am anderen Ende mit dem Gerät zum thermischen Spritzen zur Zuführung einer vorbestimmten Trägergasströmungsmenge durch die Leitung verbindbar ist, mindestens eine Pulverzuführeinrichtung mit einer Pulverfluidisierungskammer (28) mit Verbindungen an den Auslaßöffnungen für das fluidisierte Pulver mit der Trägergasleitung (36), eine der Kammer (28) zugeordnete Pulverzuführung und eine Zuführung (34) für das Fluidisierungsgas für die Kammer (28) umfaßt, wobei die Fluidisierungsgaszuführung (34) von der Trager-

gasleitung (36) gesondert und getrennt ist und ein Regelventil (35) umfaßt, wobei die Einstellung des RegelventiIs die Menge der Anreicherung des Trägergases mit dem Pulver aus der Kammer (28) und in die Trägergasleitung hinein bestimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mehrere Trägergasleitungen, die jeweils an einem Ende mit einer Trägergasquelle und mit dem anderen Ende mit einem Gerät zum thermischen Spritzen .verbindbar sind, Mittel zur Zuführung von vorbestimmten Strömungsmengen von Trägergas in den Leitungen, eine einzige Pulverfluidisierungskammer (28) mit unabhängigen Auslaßöffnungsverbindungen für das fluidisierte Pulver zu den entsprechenden Trägergasleitungen, eine der Kammer (28) zugeordnete Pulverzuführung und eine Fluidisierungsgaszuführung für die Kammer (28) umfaßt, wobei die Fluidisierungsgaszuführung gesondert und getrennt von den Trägergasleitungen vorgesehen ist und ein Regelventil (35) umfaßt, wobei die Einstellung des Regelventils (35) die Menge der Anreicherung des Trägergases mit dem Pulver aus der Kammer (28) und in die Trägergasleitung hinein bestimmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Zuführung eines Pulvers mittels eines Trägergases zu einem Gerät zum thermischen Spritzen mit einer Auslaßdüsenachse, dadurch g ekennzeichnet, daß die anderen Enden der entsprechenden Trägergasleitungen unabhängig mit dem Gerät zum thermischen Spritzen an winklig beabstandeten Stellen rings um die Achse (85) verbunden sind.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Zuführung eines Trägergases für ein einer entsprechenden Anzahl von Geräten zum thermischen Spritzen zuzuführenden Pulvers, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Enden der entsprechenden Trägergasleitungen unabhängig mit unterschiedlichen Geräten zum thermischen Spritzen (86, 86') verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η nzeichnet, daß die Pulverzuführvorrichtung eine im allgemeinen aufrechte Wand umfaßt, die zu einer reduzierten mittleren Öffnung am unteren Ende konisch konvergiert, daß die Kammer mit der Pulverversorgungseinrichtung an der Öffnung verbunden ist, und daß entsprechende Trägergasleitungen (36) die Kammer parallel beabstandet durchqueren,
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der mittleren Öffnung ein Sieb (30) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Kammer ein Kreiselvibrator (33) befestigt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß das Sieb (30) nach unten konisch divergiert.
9. ' Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (30) am unteren Ende einer aufrechten Betätigungsstange (31) befestigt ist, die über das obere Ende der im allgemeinen zylindrischen Wand zugänglich ist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein wahlweise entfernbarer Verschluß (21) für das obere Ende der im allgemeinen zylindrischen Wand vorgesehen ist, wobei der Verschluß ein durchsichtiges Betrachtungsfenster (24) umfaßt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g ekennzeichnet, daß der Verschluß (21) mit dem oberen Ende der im allgemeinen zylindrischen Wand einen dichtenden Sitz ausbildet, und daß eine Entlüftungsverbindung (25) an der Wand in der Nähe des oberen Endes vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g ekennzeichnet, daß die Anzahl der Trägergasleitungen (36) zwei beträgt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e-

kennzeichnet, daß Anzahl der Trägergasleitungen (36) vier beträgt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g ekennzeichnet, daß eine erste Pulverzuführeinrichtung mittels mehreren ersten Trägergasleitungen versorgt wird, daß eine zweite Pulverzuführeinrichtung mittels mehreren zweiten Trägergasleitungen versorgt wird, daß jede Pulverzuführeinrichtung eine Pulverfluidisierungskammer mit unabhängigen Auslaßverbindüngen für fluidisiertes Pulver mit den entsprechenden dadurch versorgten Trägergasleitungen, eine der Kammer zugeordnete Pulverversorgung und eine Fluidisierungsgasversorgung für die Kammer aufweist, daß Fluidisierungsgasversorgung gesondert und getrennt

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von den Trägergasleitungen ist und ein Regelventil für jede Pulverzuführeinrichtung aufweist, wodurch die Einstellung des Regelventils der ersten Pulverzuführeinrichtung die Anreicherungsmengen der Trägergases mit Pulver in den der ersten Pulverzuführeinrichtung zugeordneten Trägergasleitungen und die Einstellung des Regelventils der zweiten Pulverzuführeinrichtung in ähnlicher Weise die Anreicherungsrnengen des. Trägergases mit Pulver in den der zweiten Pulverzuführeinrichtung zugeordneten Trägergasleitungen bestimmt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14 zur Zuführung eines Pulvers mittels eines Trägergases zu einem Gerät zum thermischen Spritzen mit einer Auslaßdüsenachse, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Enden der entsprechenden Trägergasleitungen unabhängig mit Geräten zum thermischen Spritzen an winklig beabstandeten Stellen rings um die Achse (85) verbunden sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g eken η zeichnet, daß die Trägergasleitungen der ersten Pulverzuführeinrichtung mit dem Gerät zum thermischen Spritzen in Verbindung mit den Trägergasleitungen der zweiten Pulverzuführeinrichtung winklig vernetzt sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 14 zur Zuführung eines Pulvers mittels eines Trägergases zu mehreren Geräten zum thermischen Spritzen , dadurch gekennzeichnet, daß eine entsprechende Anzahl von Trägergasleitungen die entsprechenden Pulverzuführeinrichtungen versorgt, daß die anderen Enden der der ersten Pulverzuführeinrichtung zugeordneten Trägergasleitun-

gen unabhängig mit unterschiedlichen Brennern der Anzahl der Heißsprühvorrichtungen verbunden sind, und daß die anderen Enden der entsprechenden der zweiten Pulverzuführeinrichtung zugeordneten Trägergasleitungen unabhängig mit den entsprechenden Geräten zum thermischen Spritzen verbunden sind, die von der ersten Pulverzuführeinrichtung versorgt werden.
18. P_%ulverzuführvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverversorgung einen ersten Vorratsbehälter mit einer konvergierenden mit dem oberen Ende der Pulverfluidisierungskammer verbundenen unteren Zone umfaßt, der eine entfernbare Abdeckung aufweist, die einen dichtenden Verschluß für den Vorratsbehälter ausbildet, und daß eine wahlweise zu öffnende Entlüftungseinrichtung mit der oberen Zone des Vorratsbehälters (13) verbunden ist.
19. Pulverzuführvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung eine durchsichtige Betrachtungsscheibe umfaßt.
20. Pulverzuführeinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe

des unteren Endes der konvergierenden Zone ein entfernbares Sieb angeordnet ist, und daß das Sieb eine aufrechte Stange für eine manuelle Betätigung bei entfernter Abdeckung aufweist.
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21. Pulverzuführvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein entfernbares aufrechtes Rohr des im wesentlichen reduzierten Abschnittes des unteren Endes der unteren konvergie-

renden Zone in der Nähe dieser Zone einen dichtenden Sitz ausbildet und sich bis zum oberen Ende des Vorratsbehälters erstreckt, und daß ein auswechselbarer Verschluß das obere Ende des Vorratsbehälters verschließt und mit dem oberen Ende des Rohres einen
dichtenden Sitz ausbildet, wobei der auswechselbare
Verschluß einen Entlüftungsanschluß aufweist, um
wahlweise das Innere des Rohres zu entlüften.