DE3638088C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine instandgesetzte Förderschnecke oder Förderschneckensegment mit einer auf deren Verschleißflächen aufgebrachte Verschleißschicht sowie ein Verfahren zum Aufbringen der Verschleißschicht und eine zum Durchführen des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Aus den "technischen Berichten" der Firma Castolin GmbH 6239 Kriftel, 1982, Seite 9, unteres Bild, ist es bekannt, Mischerflügel, Rotoren von Schlammpumpen und Verschleißteile der keramischen Industrie durch thermisches Aufspritzen einer keramischen Verschleißschicht instandzusetzen, wobei die maximale Schichtdicke 0,5 mm beträgt. Eine derart begrenzte Schichtdicke reicht jedoch für Förderschnecken und Förderschneckensegmente zum Extrudieren von Zie­ gelrohmaterial wegen der außerordentlich hohen Reibwirkung dieses Materials nicht aus, um eine ausreichend lange Standzeit zu bekommen. Solche Förderschnecken oder Förderschneckensegmente werden üblicherweise durch Auftragsschweißen instandgesetzt, wie aus der o. g. Publikation, Seite 9, mittleres Bild bekannt ist. Dort wird darauf hingewiesen, daß Extruderschnecken und Schlammpumpenrotoren im allgemeinen durch Auftragsschweißen auf ihren Verschleißflächen instandgesetzt werden. Auftragsschweißen hat allerdings den Nachteil, daß eine nachträgliche Schleifbehandlung zum Erzielen einer glatten Oberfläche erforderlich ist, und daß die auf diese Weise erzeugte Oberfläche immer noch eine solche Rauhigkeit besitzt, daß sie dem abrasiven Ziegelrohmaterial nur kurze Zeit zu widerstehen vermag.

Die keramischen Verschleißschichten, die durch thermisches Spritzen aufgebracht werden können, bieten eine ausreichende Härte und eine glatte Oberfläche, so daß sie ansich zum Instandsetzen von Förderschnecken oder Förderschneckensegmenten zum Extrudieren von Ziegelrohmaterial geeignet wären. Aufgrund der maximalen Schichtdicke von 0,5 mm läßt sich aber damit keine zufriedenstellende Standzeit erreichen. Die Technik des thermischen Spritzens ist bekannt und wird beispielsweise in der Zeitschrift "Schweißen und Schneiden" Heft 8/80, Verfasser F. Krauskopf, "Anwendung von Pulvern für das Flammspritzen" im Detail erläutert. Aus dieser Literaturstelle geht deutlich hervor, daß die Schichtdicke im Höchstfall 0,5 mm betragen kann. Weitere Informationen geben die "Technischen Mitteilungen" 74, Heft 8 bis 9/81, Seiten 464 bis 470, wo die technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten des Flammspritzens erläutert werden. Die mögliche Schichtdicke der verarbeiteten keramischen Materialien wird darin nicht diskutiert. In der Praxis werden jedoch größere Schichtdicken als 0,5 mm für harte Verschleißschichten auf keramischer Basis deshalb nicht erreicht, weil die Verschleißschicht bei 0,5 mm übersteigenden Schichtdicken rasch zerbröckelt oder abspringt.

Es ist zwar aus der US-PS 42 73 824 ein Verfahren zum thermischen Isolieren von hochtemperaturbelasteten Metalloberflächen aus dem Fachgebiet der Gasturbinen bekannt, bei dem eine Keramikschicht auf eine auf der zu isolierenden Fläche angebrachte Trägergewebeschicht aufgespritzt wird, die jedoch ausschließlich als Kompensator für die erheblich verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metalls und der Keramikschicht wirkt. Andere als von Temperatureinwirkungen herrührende Belastungen spielen dabei keine Rolle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, möglichst für die Verschleißflächen von Förderschnecken oder derartigen Segmenten zu erreichen und dies auch wiederholt bei der Instandsetzung zu erlangen und dazu ein einfaches Verfahren anzugeben, sowie auch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zu entwickeln.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die in die Verschleißschicht eingebettete Trägergewebelage stabilisiert den Aufbau der Verschleißschicht derart, daß sie in einer 0,5 mm übersteigenden Schichtdicke ausgebildet werden kann und trotz dieser großen Schichtdicke den abrasiven Belastungen durch das Fördern von Ziegelrohmaterial über eine erheblich gesteigerte Standzeit zu widerstehen vermag. Vor allem gestattet das Trägergewebe, das auf der Verschleißfläche nur angeheftet ist, eine stärker aufgebrachte Verschleißschicht von mehreren Millimetern, weil dieses Trägergewebe wie eine Armierung in der harten und spröden Verschleißschicht wirkt und dabei gewisse Elastizität zuläßt.

Weitere, wichtige Gesichtspunkte gehen aus Anspruch 2 hervor. Das Drahtgitter oder Sieb hat in etwa eine Struktur ähnlich einem Fliegengitter. Denkbar ist auch ein Vlies aus Kunststoff, Metall, Kohlenstoff- oder Glasfasern, wobei insbesondere Metallfasern mit Haarstruktur dem Material der Verschleißschicht eine große Haftoberfläche darbieten.

Wichtig ist ferner die Weiterbildung des Produkts nach Anspruch 3, weil damit das Trägergewebe den beim Aufspritzen der Verschleißschicht auftretenden Kräften zu widerstehen vermag und seine Lage nicht ändert. Das Trägergewebe läßt sich problemlos auch an gekrümmte oder sphärische Oberflächenbereiche der zu beschichtenden Flächen anpassen.

Von besonderem Vorteil ist das Merkmal von Anspruch 4, weil mit einer derartigen Schichtdicke eine außerordentlich lange Standzeit für die Förderschnecke oder das Förderschneckensegment erreicht wird.

Zur Erstellung eines derartigen Produkts hat sich besonders vorteilhaft ein Verfahren gezeigt, das die Merkmale des Anspruchs 5 aufweist. Nachdem auf der zu beschichtenden Fläche das Trägergewebe angebracht ist, läßt sich die Verschleißschicht aus keramischem Material durch thermisches Spritzen in einer derart gesteigerten Schichtdicke aufbringen, daß für die Förderschnecke oder das Förderschneckensegment ohne jegliche Nachahmung eine um annähernd den Faktor 10 gegenüber den bekannten Lösungen gesteigerte Standzeit erzielt wird. Dieser überraschende Effekt beruht vermutlich darauf, daß das Trägergewebe in der Verschleißschicht eine zusätzliche Abstützung entsprechend einer wirkungsvollen Armierung erzeugt, so daß die Partikel der Verschleißschicht sich an der beschichteten Fläche, am Trägergewebe und gegeneinander so wirkungsvoll festzuhalten vermögen, daß trotz der großen Schichtdicke das Zerbröckeln der Verschleißschicht unter der Einwirkung mechanischer Kräfte vermieden wird. Dazu kommt, daß trotz der gesteigerten Schichtdicke eine außerordentlich glatte Oberfläche entsteht, an der das abrasive Fördermaterial, selbst Ziegelrohmaterial, keinen schädlichen Angriff findet. Die Oberfläche ist glatt, hart und dicht ähnlich wie eine Glasur.

Sehr vorteilhaft ist ferner die Variante nach Anspruch 6, weil die Haftgrundierung eine hohe Haftung zwischen der Verschleißschicht und der zu beschichtenden Fläche herstellt und gleichzeitig eine Pufferzone geringerer Härte zwischen der zu beschichtenden Fläche und der Verschleißschicht bildet.

Zweckmäßigerweise wird ferner gemäß Anspruch 7 vorgegangen, weil mit Flammspritzen oder Plasmaspritzen mit gleichzeitiger Anschmelzung hochfeste, harte und widerstandsfähige Keramikmaterialien sehr zuverlässig aufgebracht werden können.

In der Praxis hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Materialien gemäß Anspruch 8 zur Erzeugung der Verschleißschicht zu verwenden. Diese sind üblicherweise in Pulverform handelsüblich und lassen sich problemlos verarbeiten.

Ein weiterer, wichtiger Gesichtspunkt geht aus Anspruch 9 hervor. Verscheißschichtdicken zwischen 1,0 und 5,0 mm erbringen insbesondere bei der Instandsetzung von Förderschnecken oder Förderschneckensegmenten die Widerstandsfähigkeit, die für die Steigerung der Standzeit bei besonders abrasiven Fördermaterialien gebraucht wird.

Sehr vorteilhaft ist ferner die Verfahrensvariante von Anspruch 10, weil damit auch die Haftung der Verschleißschicht am Trägergewebe verbessert und zudem eine Pufferschicht zwischen dem harten Material der Verschleißschicht und dem Werkstoff, aus dem das Trägergewebe besteht, gebildet wird. Die Haftgrundierung kann dabei gleichzeitig auf die zu beschichtende Fläche unter das Trägergewebe aufgespritzt werden. Denkbar ist allerdings auch, das Aufspritzen der Haftgrundierung in zwei getrennten Schritten vorzunehmen. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich dann besonders einfach durchführen, wenn die zu beschichtende Fläche und auch das Trägergewebe vorgewärmt und entsprechend vorbehandelt werden, so daß die Verschleißschicht und die Haftgrundierung gut anbinden.

Zum Durchführen des Verfahrens und zum Instandsetzen von Förderschnecken oder Förderschneckensegmenten eignet sich weiterhin erfindungsgemäß eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11. In der Vorrichtung läßt sich die Spritzvorrichtung in festgelegter Ausrichtung auf die zu beschichtende Fläche, insbesondere was den Abstand betrifft, anordnen, so daß bei den Relativbewegungen zwischen der Spritzvorrichtung (Hin- und Herbewegung und Auf- und Abwärtsbewegung) und der Förderschnecke bzw. Förderschneckensegmentes-Drehbewegung eine gleichmäßig dicke Verschleißschicht auf die zu beschichtende Fläche aufgebracht werden kann.

Zweckmäßig ist ferner die Ausführungsform von Anspruch 12, weil die Pendelhalterung das Bestreichen eines verhältnismäßig großen Flächenbereiches der zu beschichtenden Fläche mit gleichbleibendem Abstand sicherstellt.

Wichtig ist ferner das Merkmal von Anspruch 13, weil die Abtastvorrichtung die Spritzvorrichtung dem Flächenverlauf der beschichtenden Fläche exakt nachführt, so daß der Spritzabstand stets konstant gehalten wird.

Günstig ist auch die Ausführungsform von Anspruch 14, weil damit die der Spritzvorrichtung zugeordneten Komponenten in unmittelbarer Nähe der Spritzvorrichtung vorliegen und sich mit ihr bewegen können.

Zweckmäßig ist ferner die Ausführungsform von Anspruch 15, weil mit der elektronischen, programmierbaren Steuereinrichtung das Aufbringen der Verschleißschicht automatisch durchführbar ist.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, welches weitere Varianten haben könnte. Es zeigen

Fig. 1 einen Detailschnitt durch eine instandgesetzte Förder­ schnecke oder ein Förderschneckensegment, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum In­ standsetzen von Förderschnecken oder Förderschneckenseg­ menten.

Aus Fig. 1 ist ein Teil einer Förderschnecke oder eines Förder­ schneckensegmentes (1) im Schnitt erkennbar, wobei die Förder­ schnecke einen Schneckenkern (2) mit einer Kernoberfläche (3) und beispielsweise eine davon abstrebende Schneckenwindung (4) besitzt, die in einer bestimmten Steigung entlang dem Schneckenkern (2) verläuft. Die Förderschnecke oder das Förderschneckensegment (1) dient zum Extrudieren von Ziegelrohmaterial bei der Ziegelherstel­ lung, wobei das Ziegelrohmaterial in einem Extrudierkanal durch die Förderschnecke (1) oder das Förderschneckensegment durch eine Formöffnung ausgepreßt wird. Der Schneckengang (4) mit seinem Schneckenkamm (5) besitzt eine Verschleißfläche (6), die der mecha­ nischen Belastung durch das Fördern des Ziegelrohmaterials in be­ sonderem Maße ausgesetzt ist. Die Fläche (6) wird entweder von vornherein, d. h. vor der ersten Benutzung der Förderschnecke, oder bei Instandsetzungsarbeiten nach einem merkbaren Verschleiß der Fläche (6), mit einer Verschleißschicht (7) versehen, und zwar durch thermisches Spritzen, d. h. Flammspritzen oder Plasmaspritzen mit gleichzeitiger Anschmelzung des gespritzten Materials. Zweckmäßiger­ weise wid ein keramisches Material, z. B. auf Aluminiumoxidbasis, aufgespritzt, das im verfestigten Zustand annähernd Diamanthärte bei einer glatten, glasurartigen Oberfläche darbietet und der abra­ siven Beaufschlagung durch das geförderte Ziegelrohmaterial gut wi­ dersteht.

Vor dem Aufspritzen der Verschleißschicht (7) wird die Förderschnec­ ke bzw. das Förderschneckensegment (1) gereinigt und ggfs. sand­ gestrahlt. Danach wird ein Trägergewebe (8), das z. B. ein Draht­ gitter oder Netz oder Sieb ist, auf die Fläche (6) aufgebracht und an Stellen (9) angehaftet. Das Trägergewebe folgt exakt der Kontur der Fläche (6). Danach wird beispielsweise eine Haftgrundierung thermisch aufgespritzt, ehe nachfolgend die Verschleißschicht (7) in einem Zug aufgespritzt wird. Mittels des Trägergewebes (8) lassen sich Schichtdicken zwischen 1,0 und 5,0 mm erzeugen. Die freie Oberfläche ist glasurartig glatt und äußerst hart.

Zum Durchführen dieses Verfahrens eignet sich besonders eine Vor­ richtung (10) gemäß Fig. 2. Die Vorrichtung (10) besitzt ein Funda­ ment (11), auf dem eine Säule (12) mit einer vertikalen Zahnstange (13) angeordnet ist. Auf der Säule (12) ist ein kragenartiger Trä­ ger (14) auf und ab verschiebbar, der über nicht gezeigte Zahnrä­ der mit der Zahnstange (13) kämmt. Eine Kurbel (15) dient zum groben Höhenverstellen des Trägers (14) auf der Säule (12). Im Träger (14) ist ferner ein Antrieb (16) für das selbsttätige Verstel­ len der Höhenlage des Trägers (14) enthalten. Am oberen Ende der Säule (12) bzw. auf dem Träger (14) ist eine Plattform (17) ange­ bracht. Am Träger ist ferner eine Pendelhalterung (18) für eine Spritzvorrichtung (19) angebracht, die ihre Versorgungseinrichtungen (20) auf der Plattform (17) aufweist. Mit der Pendelhalterung (18) ist die Spritzvorrichtung (19) quer zur Verstellrichtung des Trägers (14) hin und her beweglich und zwar mittels eines nicht dargestell­ ten Antriebs.

Auf dem Fundament (11) ist ferner eine Halterung (21) angebracht, die einen Schwenkteil (22) enthält, der mittels eines Handrades (23) um eine Querachse (26) kippbar ist. Im Schwenkteil (22) ist eine Welle (25) drehbar gelagert, die mittels eines im Schwenkteil (22) enthaltenen, nicht dargestellten Drehantriebes gedreht werden kann. Auf der Welle (25) ist eine Spannvorrichtung (24) für die Förder­ schnecke bzw. das Förderschneckensegment angebracht, mit der die­ ses koaxial zur Welle (25) drehbar ist. In einem Steuerpult (27) ist ferner eine elektronische, zweckmäßigerweise programmierbare Steuer­ vorrichtung (28) für sämtliche Antriebe der Vorrichtung angeordnet. Am Träger (14) befindet sich ferner eine Abtastvorrichtung (29), die mit einer Steuereinrichtung (30) derart in Verbindung steht, daß sie die jeweilige Höhenlage der zu beschichtenden Fläche (6) abtastet und die Spritzvorrichtung in einem gleichbleibendem Abstand davon mittels des Antriebes (16) nachführt.

Vor dem Beschichten der Fläche (6) wird zunächst das Trägergewebe (8) aufgebracht und durch Schweißen oder auf andere Weise ange­ haftet. Dann wird die Förderschnecke oder das Förderschneckenseg­ ment (1) in die Spannvorrichtung (24) eingesetzt und die Spritzvor­ richtung (19) in einem vorbestimmten Abstand relativ zur Fläche (6) einjustiert. Danach wird die Haftgrundierung thermisch aufgespritzt. Gegebenenfalls wird zuvor die Förderschnecke (1) oder das Förderschnecken­ segment vorgewärmt. Nach dem Aufspritzen der Haftgrundierung wird das die Verschleißschicht (7) bildende Material thermisch aufge­ spritzt, wobei die Spritzvorrichtung mittels der Pendelhalterung (18) zyklisch hin und her bewegt wird und gleichzeitig der Träger (14) dank der Abtastvorrichtung (29) den eingestellten Abstand bezüglich der Fläche (6) einhält. Die Fläche (6) wird in eng beieinanderlie­ genden Zügen kontinuierlich beschichtet, wobei das Material der Verschleißschicht (7) sofort aushärtet, so daß nach der Beschichtung die Förderschnecke oder das Förderschneckensegment (1) keine un­ zweckmäßige Erwärmung mehr aufweist.

Anstatt der mechanischen Abtasteinrichtung (29) könnte auch eine optische berührungslose Abtasteinrichtung vorgesehen sein. Denkbar ist es ferner, die Anstellung der Spritzvorrichtung (19) beim Arbei­ ten so zu verstellen, daß der Spritzstrahl stets senkrecht auf die zu beschichtende Fläche gerichtet ist. Eine Nachbehandlung der Ver­ schleißschicht (7) ist nicht erforderlich.

Claims (15)

1. Verschleißschicht auf Verschleißflächen von Förderschnecken oder Förderschneckensegmenten, insbesondere von Förderschnecken zum Extrudieren von Ziegelrohmaterial dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (7) von wenigstens einer Lage eines auf der Verschleißfläche (6) liegenden und angehafteten Trägergewebes (8) durchgesetzt ist.

2. Verschleißschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergewebe (8) ein bei der Spritz- und Anschmelztemperatur resistentes Drahtgitter, -sieb oder ein Flies aus Metall, z. B. V2A-Stahl, Kunststoff, Kohlenstoff oder Glasfasern ist.

3. Verschleißschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergewebe (8) auf der Verschleißfläche (6) durch Schweißen, Kleben oder Anbinden mit einer aufgeschmolzenen Glasmasse angehaftet ist.

4. Verschleißschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke (S) der Verschleißschicht (7) mehr als 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 1,0 und 5,0 mm beträgt.

5. Verfahren zum Beschichten der Verschleißflächen von Förderschnecken oder Förderschneckensegmenten, insbesondere von Förderschnecken zum Extrudieren von Ziegelrohmaterial durch thermisches Aufspritzen einer, insbesondere keramischen Verschleißschicht auf die Verschleißflächen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zu beschichtenden Verschleißfläche (6) ein durchlässiges Trägergewebe (8) als Armierung angebracht und die Verschleißschicht (7) in und auf das Trägergewebe (8) gespritzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufspritzen der Verschleißschicht (7) eine Haftgrundierung thermisch aufgespritzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (7) durch Flammspritzen oder Plasmaspritzen mit gleichzeitiger Anschmelzung aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (7) aus einem, vorzugsweise in Pulverform vorliegenden, keramischen Material, z. B. auf Aluminiumoxyd-, Zirkoniumdioxyd- oder auf Nickel-Chrom-Bor-Silicium-Basis, gebildet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht in einer 0,5 mm übersteigenden, vorzugsweise zwischen 1,0 und 5 mm betragenden Schichtdicke (S) aufgebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftgrundierung auf die zu beschichtende Verschleißfläche (6) und das darauf aufgebrachte Trägergewebe (8) aufgespritzt wird.

11. Vorrichtung zum Beschichten der Verschleißflächen von Förderschnecken oder Förderschneckensegmenten zum Extrudieren von Ziegelrohmaterial durch thermisches Aufspritzen einer keramischen Verschleißschicht mit einer thermischen Spritzvorrichtung und einer Halterung für die Förderschnecke oder ein Förderschneckensegment nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzvorrichtung (19) an einem durch einen Antrieb (16) höhenverstellbaren Träger (14) quer zu dessen Verstellrichtung hin- und herbeweglich gelagert ist, daß die Halterung (21) eine Spannvorrichtung (24) für die Förderschnecke oder das Förderschneckensegment (1) aufweist und daß die Spannvorrichtung (24) relativ zur Spritzvorrichtung (19) kippbar und dabei um ihre Längsachse drehbar in der Halterung (21) gelagert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzvorrichtung am Träger (14) in einer Pendelhalterung (18) gelagert ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Träger (14) eine Abtastvorrichtung (29) angebracht ist, die die Lage der zu beschichtenden Fläche (6) abtastet und mit dem Antrieb (16) für die Höhenverstellung der Spritzvorrichtung (19) derart in Steuerverbindung steht, daß der Abstand der Spritzvorrichtung von der zu beschichtenden Fläche (6) bei der Drehung der Förderschnecke (1) konstant gehalten wird.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Träger (14) ein Antrieb und eine Vorratseinrichtung (20) für das Rohmaterial der Verschleißschicht sowie die Brenner-Versorgungs- und Steuereinrichtungen angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, gekennzeichnet durch eine elektronische, programmierbare Steuereinrichtung (28).