DE3843436C2

DE3843436C2 -

Info

Publication number: DE3843436C2
Application number: DE3843436A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. Niederberger (Fh); Bernhard Dipl.-Ing. Volz (Fh), 8000 Muenchen, De; Peter Dipl.-Ing. Heinrich (Fh), 8034 Germering, De
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1991-11-21
Also published as: EP0381836A3; DE3843436A1; EP0381836A2; PT92691A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Versorgung Hochgeschwindigkeits-Flammspritzeinrichtungen mit Acetylen oder Acetylen-Brenngasgemischen.

Acetylen und andere, in ihren Eigenschaften zu Acetylen verwandte Brenngase, wie Mischungen von Acetylen mit anderen Brenngasen (z. B. mit Propan, Propylen, Wasser stoff) oder wie andere Brenngase oder Gemische mit positiver Bildungsenthalpie (z. B. Propylen), sind aufgrund ihrer Eigenschaften, beispielsweise hohem Energieinhalt, hoher Zündgeschwindigkeit, hoher Flammentemperatur, besonders vorteilhafte Brenngase für autogene Verfahren. Diesen Vorteilen steht der Nachteil gegenüber, daß Acetylen und verwandte Brenngase schon bei vergleichs weise geringem Überdruck und verhältnismäßig geringer Zündenergie unter Umständen sogar explosionsartig reagieren. Dies führt zu verschiedensten Konsequenzen im Umgang mit diesen Gasen:

Beispielsweise wird reines Acetylen nicht wie andere Kohlenwasserstoffbrenngase unter hohem Druck (bis zu mehreren 100 bar) gasförmig oder verflüssigt in Gasflaschen aufbewahrt, sondern es wird in Gasflaschen, die mit einer porösen Masse ausgestattet sind, unter Gegenwart eines Lösungsmittels mit vergleichsweise niedrigem Druck, ca. 17 bis 19 bar bei 15°C, gespeichert. Beim Anwender wird Acetylen aus Sicherheitsgründen mit noch niedrigeren Drücken - nur bis etwa 1,5 bar - den Verbrauchern zugeführt. Daraus resultiert eine Ein schränkung der Anwendungsmöglichkeiten von Acetylen und verwandten Brenngasen.

Als Ausweg aus dieser Problematik ist es bekannt, bei spielsweise gesamte Acetylenversorgungsanlagen auf den Betrieb mit höheren Drücken umzustellen, wobei dazu eine Umrüstung der Anlage und ein sich anschließendes amt liches Erlaubnisverfahren notwendig sind. Dies stellt einen erheblichen zeitlichen, finanziellen und technischen Aufwand dar.

Andrerseits ist aus der DE-OS 36 00 407 ein sog. Brenn stoffversorgungsmodul (= Brennstoffzufuhreinrichtung) bekannt, bei dem ein zuzuführendes Brenngas erst im Bedarfsfall und vor dem jeweiligen Verbraucher auf ein höheres Druckniveau gebracht wird. Gemäß der DE-OS 36 00 407 wird - wie dies insbes. auch in der zugehörigen Patentschrift zum Ausdruck kommt - vor allem auf den Einsatz des besagten Moduls bei Niederdruck- Erdgasversorgungen abgezielt und so die Verbesserung der dabei vorhandenen ungünstigen Bedingungen bewirkt. Es wird jedoch in einer im einleitenden Teil vorhandenen Aufzählung von Brenngasen, für die das Modul anwendbar sein soll, auch auf Acetylen hingewiesen, wobei dies aber - aufgrund der oben geschilderten Sondereigenschaften von Acetylen - nur in sehr eingeschränktem Ausmaß möglich sein kann - in der DE-OS werden beispielsweise für Acetylen nicht ausführbare Druckerhöhungen bis zum mehrhundertfachen angegeben.

Hinsichtlich der Erzeugung von Oberflächenschichten mittels Aufspritzen von Materialien mit autogener Flammen ist des weiteren die Anwendung praktisch aller gängigen Brenngase und Brenngasmischungen, darunter auch die von Acetylen, bekannt, wobei jedoch die Anwendung des Acety lens speziell beim Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen nur in "geringem Umfang" möglich ist ( siehe DE-Zeitschrift "Maschinenmarkt" 96 (1990) 30, S. 50 bis 53, insbes. S. 51, rechte Spalte). Insbesondere beim Hochgeschwindigkeits- Flammspritzen werden nämlich Drücke verlangt, die aus den gängigen Acetylenanlagen nicht verfügbar sind. Aus diesem Grund ist hier - hinsichtlich einer vielseitigen und weitreichenden Anwendbarkeit von Acetylen - ein Defizit vorhanden.

Die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, im Zusammenhang mit Acetylenversorgungsanla gen, mit vertretbarem Aufwand eine sichere Versorgung für das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen mit geeigneten, erhöhten Drücken zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der Versorgung von Einrichtungen zum Hochgeschwindigkeits- Flammspritzen mit einem Brenngas derart vorgegan gen wird, daß der Brenngasdruck erst im Bedarfsfall und unmittelbar vor der jeweiligen Hochgeschwindigkeits- Flammspritzeinrichtung auf einen gewünschten, höheren Wert als er ansonsten aus der Versorgung zur Verfügung steht, gesteigert wird und als Brenngas Acetylen oder eine Brenngasmischung mit bis zu 100% Acetylen verwendet wird, wobei der Druck maximal bis zum 7fachen des Ausgangs drucks gesteigert und wobei ein Enddruck von 10 bar nicht überschritten wird.

Das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen mit Acetylen- Brenngasen aus Standardversorgungsanlagen ist somit also in weiten Bereichen möglich. Dies eröffnet besondere Vorteile, da aufgrund des höheren Energieinhalts des Acety lens im Vergleich zu anderen Brenngasen ein schnelleres und/oder stärkeres Aufschmelzen des Spritzmaterials erreichbar ist oder andrerseits noch höhere Spritzpartikel geschwindigkeiten möglich werden. Dies führt zu qualitativ verbesserten Spritzschichten mit beispielsweise höherer Verschleißfestigkeit.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die optionsweise möglichen Brenngas gemische aus Acetylen und einem oder mehreren anderen Brenngasen dadurch hergestellt, daß die einzelnen Mischkomponenten vor der Druckerhöhung vermischt werden. Dies schafft einerseits bezüglich der Brenngaseigenschaften eine hohe Flexibilität, die sich mit dem Mischungsverhältnis der beteiligten Brenngase variieren läßt, und bedingt andererseits durch die Mischung der Brenngaskomponenten vor der Druckerhöhung eine zusätzliche sicherheitstechnische Verbesserung, da ein Gemisch aus Acetylen und einem anderen Brenngas stabiler ist als reines Acetylen.

Anhand der folgenden schematischen Zeichnungen wird das erfindungsgemäße Verfahren und eine Druckerhöhungseinheit beispielhaft näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Acetylenversorgung zum HG-Flammspritzen;

Fig. 2 den Aufbau einer Druckerhöhungseinheit im Detail;

Fig. 3 einen Brennerkopf zum Hochgeschwindigkeitsflamm spritzen im Querschnitt.

Fig. 1 zeigt die für die Erfindung notwendige Acetylen versorgung im Schema. Von einer mit einer Acetylenquelle verbundenen Hauptverteilungsleitung 1 einer Acetylen versorgungsanlage zweigen mehrere Zweigleitungen 2, 3 ab. Die Zweigleitung 2 ist über ein Absperrventil 4 und eine Gebrauchsstellenvorlage 5.1 mit einer Druckerhöhungs einheit 6, die für die gewünschte Druckerhöhung sorgt, verbunden. Ein- und Ausgangsseitig sind bei der Druckerhö hungseinheit 6 Absperrventile 7 und 8 angeordnet und ausgangsseitig ist darüber hinaus eine weitere Gebrauchsstellenvorlage 5.2 mit Anschlußmöglichkeit für den Verbraucher, die Hochgeschwindigkeits-Flammspritzein richtung, vorgesehen. Zusätzlich kann ein Steueranschluß 9 für eine koordinierte Schaltmöglichkeit von Druckerhö hungseinheit und Verbraucher vorgesehen sein.

In Fig. 2 ist der Aufbau der Druckerhöhungseinheit 6 im einzelnen dargestellt. Sie besteht aus einem in einer Hauptleitung 10 angeordneten Verdichter 14, der mit einem Überdruckventil 15 in einer Leitung 12 parallel geschaltet ist. Nach dieser Parallelschaltung folgt in der Hauptleitung 10 ein Kontrollmanometer 16 und ein Druckminderer 17, mit dem der vom Verdichter 14 erzeugte Druck auf das gewünschte Maß reduziert wird. Baut sich zwischen dem in günstiger Ausgestaltung in verschiedene Leistungsstufen schaltbaren Verdichter 14 und Druckminderer 17 ein zu großer Druck auf, wird dieser durch die Parallelleitung 12 und mit Hilfe des Überdruckventils 15 zur Eingangsseite des Verdichters 14 hin abgebaut. Vor dem Verdichter und der Parallelleitung 12 ist ein Rückschlagventil 13 angeordnet, das ein Rückfließen von Acetylen in die Versorgungsanlage verhindert. Nach dem Druckminderer 17 schließt sich eine Verbraucherleitung 11 an, in der aus Sicherheitsgründen, beispielsweise bei Rückzündungen, eine Abzweigung 18 mit einem weiteren Überdruckventil 19 vorgesehen ist. Darüber hinaus ist eingangsseitig bei der Druckerhöhungseinheit in der Hauptleitung 10 vor dem Rückschlagventil 13 ein Manometer 20 angeordnet, mit dem der Eingangsdruck überwacht wird. Das Manometer 20 ist andererseits mit einer Leuchtanzeige 31 und dem Antrieb des Verdichters 14 verbunden, wodurch das Aufleuchten der Leuchtanzeige und die Abschaltung des Verdichters bei einem eingangsseitig zu niedrigen Druck bewirkt wird. Schließlich ist der Verdichter 14 noch mit einem Ein- und Ausschalter 32 verbunden, wobei der Ein- und Ausschaltvorgang auch über der Steueranschluß 9 und die Verbindung 30 bewirkt werden kann.

Die gezeigte Druckerhöhungeinheit kann nun z. B. in folgenden Fällen eingesetzt werden:

a) es steht in einer Versorgungsanlage ein Fließdruck von 1.5 bar mit einem maximalen Durchsatz von 4 m³/h zur Verfügung. Daraus folgt, daß erfindungsgemäß ein Verbraucher beispielsweise mit etwa 6 bar und 1 m³/h versorgt werden kann.
b) es steht ein Fließdruck von 0.5 bar mit 3 m³/h Durchsatz zur Verfügung. Damit kann beispielsweise eine Versorgung mit 1 bar und bis etwa 1.5 m³/h ausgeführt werden.

Fig. 3 zeigt das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen anhand eines im Querschnitt dargestellten Vorderteils eines zugehörigen Brennerkopfes aber ohne die Versorgungsseite für Brenngas und Spritzmaterial.

Das Acetylenbrenngas wird mit einem Druck von z. B. 5 bar bei seiner Anwendung beim HG-Flammspritzen zusammen mit einer entsprechenden Menge Sauerstoff in eine Brennkammer 21 eingeführt, wobei die dazugehörenden Zufuhrkanäle 22 eine leicht konische Ausrichtung besitzen, so daß sich die eintretenden Gasstrahlen in der Brennkammer 21 schneiden. In diesen Schnittpunkt hinein wird ein weiterer Gasstrahl durch einen Zentralkanal 23 geführt. Dieser besteht aus einem Trägergas, beispielsweise Stickstoff, und den darin transportierten, metallischen Spritzpartikeln. Das Spritzmaterial wird in der von Acetylen und Sauerstoff erzeugten Flamme 24 geschmolzen und die gesamte Mischung aus Verbren nungsgasen, Trägergas und geschmolzenem Spritzmaterial wird durch einen sich an die Brennkammer anschließenden Hauptkanal 25 im Brennerkopf weitergeleitet und verläßt diesen schließlich in Form eines Spritzstrahles 27. Durch eine äußere Umhüllung 28 und eine zwischen dieser äußeren Umhüllung und dem Zentralkanal und der Brennkammer entstehenden Kanal 29 wird der Brennerkopf gekühlt.

Aufgrund der Hochdruckzufuhr von Acetylen kann nun auch der Zufuhrdruck des Trägergases ohne die Gefahr des Zurückdrängens des Brenngasgemisches gesteigert werden. Dieser Acetyleneinsatz beim Hochgeschwindigkeits flammspritzen hat weitgehende Vorteile. Zum einen können aufgrund der hohen, beinhalteten thermischen Energie mit Acetylen und Acetylengemischen höherschmelzende Spritz materialien angewendet werden als mit anderen Brenngasen. Andererseits ergeben sich kürzere Aufschmelzdauern für die anderen Spritzmaterialien in einer Acetylenflamme, wodurch höhere Spritzpartikelgeschwindigkeiten einstellbar sind, mit denen widerum verbesserte Spitzschichtqualitäten erreicht werden können, da eine höhere Spritzpartikel geschwindigkeit größere Haftzugwerte und geringere Porösität in der aufgespritzten Schicht bewirkt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden also erwei terte Anwendungsmöglichkeiten von Acetylen und Brenngas gemischen mit Acetylen beim Hochgeschwindigkeits-Flamm spritzen geschaffen und letzlich verbesserte Möglichkeiten beim HG-Flammspritzen selbst bewirkt.

Claims

1. Verfahren zur Versorgung von Einrichtungen zum Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen mit einem Brenngas, bei dem der Brenngasdruck erst im Bedarfsfall und unmittelbar vor der jeweiligen Einrichtung auf einen gewünschten, höheren Wert als er ansonsten aus der Versorgung zur Verfügung steht, gesteigert wird und als Brenngas Acetylen oder eine Brenngasmischung mit bis zu 100% Acetylen zur Anwendung kommt, wobei maximal eine Drucksteigerung bis zum 7fachen des Ausgangsdrucks ausgeführt und ein Enddruck von 10 bar nicht überschritten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase der Brenngasmischung vor der Druckerhöhung auf niedrigem Druckniveau vermischt werden.