DE4041810A1 - Mehrdraht-lichtbogen-spritzpistole zum drahtspritzen - Google Patents
Mehrdraht-lichtbogen-spritzpistole zum drahtspritzenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpi
stole mit Grundkörper und Düsenaufsatz zum thermischen
Spritzen von Füll- und/oder Massivdraht mit einem Lichtbo
genfußpunkt sowie erhöhter Geschwindigkeit des Spritzstrah
les.
Bekannte Zweidraht-Lichtbogen-Spritzpistolen werden in der
Industrie in vielen Fällen für die Serienproduktion oder
zum Beschichten von größeren Flächen verwendet.
Es hat sich gezeigt, daß mit solchen Pistolen durch Licht
bogen-Spritzverfahren hergestellte Beschichtungen eine re
lativ starke Porosität aufweisen, wodurch die Anwendung
dieser Verfahren auf Gebiete begrenzt bleibt, auf denen die
Porosität der Beschichtung nur einen geringen oder gar kei
nen Einfluß hat.
Weitere Nachteile sind zum einen der hohe Spritzverlust
durch den breiten Spritzstrahl solcher Lichtbogendraht
spritzpistolen und zum anderen der groblamellare Aufbau der
Beschichtungen; hierdurch liegt die Anwendung der Beschich
tungen in der Hauptsache beim anodischen Korrosionsschutz
mit Aluminium und Zink sowie bei Schichten für Lagersitze.
Angesichts dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder
das Ziel gesetzt, Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistolen der
eingangs genannten Art zu verbessern, die beschriebenen
Nachteile zu beseitigen sowie die Qualität der Beschichtun
gen zu erhöhen.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt eine Mehrdraht-Lichtbogen-
Spritzpistole nach der Lehre des Patentanspruches 1; der
Erfinder hat überraschenderweise gefunden, daß es möglich
ist, durch diese Maßgaben die bekannten negativen Faktoren
durch Einsatz des erfindungsgemäßen Düsenkörper auszu
schalten. Die damit hergestellten Beschichtungen weisen
eine wesentlich bessere Dichte und höhere Schichtqualität
mit laminarem Aufbau auf.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Düsenkör
per mit einer Abdeckkappe zu einem einstückigen Düsenkör
perblock verbunden, der anschließend an die äußere Mün
dungskante des Düsenkanals mit einer sich davon in Flamm
richtung konisch erweiternden Stirneinformung versehen ist.
Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführung sind Düsen
körper und Abdeckkappe geteilt, und letztere weist sowohl
die äußere Mündungskante des Düsenkanals auf als auch jene
Stirneinformung. Hierbei ist vorteilhafterweise der
Düsenkörper im Grundkörper durch die in diesem verschraubte
Abdeckkappe gehalten.
Der Stabilisierung des Lichtbogens dient ein besonderer Ab
stand des Lichtbogenfußpunktes zu jener äußeren Mündungs
kante des Düsenkanals von 1 bis 20 mm, vor allem 2 bis 15
mm, insbesondere 3 bis 8 mm bei einem Düsenkanaldurchmesser
von 3 bis 15 mm, bevorzugt 4 bis 10 mm. Auch hat es sich
als günstig dazu erwiesen, den Querschnitt des Düsenkanals
zwischen 4 bis 50 mm2, bevorzugt 12 bis 30 mm2 zu wählen.
Für die Wandstabilisierung des Lichtbogens und des Spritz
strahls ist ein kreisförmiger oder ein etwa elliptischer
Querschnitt des Düsenkanals von besonderer Bedeutung.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Mündung
des Düsenkanals an der Austrittsseite mit einem kleineren
Durchmesser versehen als an der den Lichtbogenfußpunkt na
hen Eintrittsseite des Lichtbogens. Zudem soll im Düsenkör
per wenigstens ein Kühlmittelkanal für die Wandstabilisie
rung vorhanden sein, wobei als innen zugeführtes Kühlmittel
ein gasförmiges und als von außen her zugeführtes ein flüs
siges Kühlmittel, z. B. Wasser, eingesetzt werden.
Im Rahmen der Erfindung liegt ein Kühlmittelringkanal des
Düsenkörpers mit radialen Zu- und Abfuhreinrichtungen oder
achsparallelen innenliegenden Zufuhrkanälen; die innenlie
gende Abfuhr des Kühlmittels erfolgt beispielsweise über
einen den Düsenkanal querenden Austrittsspalt für das
Kühlmittel, der von zwei gegeneinander verschieblichen
Teilen des Düsenkörpers begrenzt wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung führen aus dem
Kühlmittelringkanal achsparallele Kühlmittelaustrittsboh
rungen in einen Auslaßspalt zwischen Düsenkörper und Ab
deckkappe oder in fluchtende Auslaßbohrungen der Abdeck
kappe.
Auch kann der Kühlmittelringkanal mit radialen Bohrungen an
den Düsenkanal angeschlossen sein.
Als günstig hat es sich erwiesen, die Austrittsbohrungen in
der Stirneinformung der Abdeckkappe unter verschiedenen
Winkeln zum Düsenkanal anzuordnen.
Um die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Erfolg betreiben zu
können, kann ein Gemisch aus brennbaren oder inerten Gasen
als Zerstäubungs- und/oder Einschnürgas eingesetzt werden,
als Kühlgas ein inertes und/oder brennbares Gas, das der
Kühlkammer von außen zugeführt und das über die Stirnein
formung der Abdeckkappen abgeleitet wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den Un
teransprüchen zu entnehmen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese
zeigt jeweils im Querschnitt in
Fig. 1 den Kopf einer Flammspritzpistole mit auswechsel
barem Düsenkörper und einer Abdeckkappe;
Fig. 2 eine weitere Ausführung mit einem Düsenblock und
einer Abdeckkappe;
Fig. 3 bis Fig. 5 weitere Ausgestaltungen von Düsenkörpern;
Fig. 6 und 7 gegenüber Fig. 1 geänderte Ausführungen von Dü
senkörpern mit zugeordneter Abdeckkappe.
Bei einem in Fig. 1 wiedergegebenen Kopf 10 einer aus Grün
den der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellten Zwei
draht-Lichtbogen-Spritzpistole zum thermischen Spritzen von
Drähten, insbesondere von Fülldrähten, sind an einen koni
schen Abschnitt 14 eines Grundkörpers 15 ein Düsenkörper
aufnahmeteil 16 sowie an dessen anderen Ende eine Abdeck
kappe 18 angeschraubt. Diese enthält eine sich zu einem in
der Vorrichtungslängsachse A liegenden Düsenkanal 20 des
Durchmessers d von 3 bis 15 mm, bevorzugt 4 bis 10 mm, hin
verjüngende, auch als Kappenkonus bezeichnete Stirneinfor
mung 19.
In einem schulterartigen Absatz 17 des Düsenkörperaufnahme
teils 16 sitzt ein scheibenartiger Düsenkörper 22 und wird
durch die eingeschraubte Abdeckkappe 18 klemmend festge
legt. Jener Düsenkanal 20 setzt sich durch den Düsenkörper
22 hindurch fort und endet an dessen Innenfläche 24 mit ei
ner konisch erweiterten Eintrittsmündung 21. Innerhalb des
Düsenkörpers 22 verläuft eine ringförmige Kühlkammer 26 für
ein gasförmiges Kühlmittel, von der Kühlkammer 26 gehen ra
diale Bohrungen 28 aus, die anderseits bei 29 in den Düsen
kanal 20 münden. In der Kühlkammer 26 enden innenliegende
und parallel zur Längsachse A verlaufende Kühlmittelkanäle
30.
Außerhalb eines in der Längsachse A liegenden Zuführrohres
32 mit einem Kanal 33 für Zerstäubergas umströmt im Innen
raum 12 des Kopfes 10 bzw. des Grundkörpers 15 Einschnürgas
E zwei Zuführungen 34 für Füll- oder Massivdrähte 36, deren
Zuführwinkel w zur Längsachse A - mit nicht wiedergegebe
nen Einrichtungen - einstellbar ist. Der Kreuzungspunkt 38
der beiden Fülldrahtachsen bildet einen Lichtbogenfußpunkt,
der bevorzugt in einer von der Innenfläche 24 des Düsenkör
pers 22 bestimmten Fläche - oder in Flammrichtung x vor
ihr - liegt. Der Abstand q zwischen Lichtbogenfußpunkt 38
und der äußeren Mündungskante 37 des Düsenkanals 20 liegt
unter 20 mm, bevorzugt zwischen 3 bis 8 mm.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist auf dem konischen
Abschnitt 14 des Grundkörpers 15 ein Düsenkörperblock 23
unmittelbar aufgeschraubt, dessen Düsenkanal 20 in der hier
im Düsenkörperblock 23 vorgesehenen konischen Stirneinfor
mung 19 endet. Die ringförmige Kühlkammer 26 ist nicht mit
dem Düsenkanal 20 verbunden, sondern mit einem radial nach
außen gerichteten Kühlmitteleinlaß 40 bzw. einem Kühlmit
telauslauf 41 versehen.
Fig. 3 zeigt einen zweiteiligen Düsenkörper 22 aus einem Dü
senkörperunterteil 42 und einem Düsenkörperoberteil 43, die
zwischen sich einen Austrittsspalt 44 für das Kühlmittel
bilden; dessen Breite b ist dank eines Gewindes 46 zwischen
den Düsenteilen 42, 43 verstellbar. Der Düsenkanal 20 ver
jüngt sich hier über die gesamte Düsenhöhe h hin konisch.
Nach Fig. 4 kann einem der Düsenkörperteile 42,43 ein zen
traler Formkörper 48 angeformt sein, in welchem jene Ra
dialbohrungen 28 vorgesehen sind.
Bei einer anderen Ausbildung des Düsenkörpers 22 (Fig. 5)
wird der Kühlmittelkanal 26 von scheibenartigen Teilen 50,
50 a und einem Wandungsabschnitt 16 a des Düsenkörperaufnah
meteils 16 begrenzt; der sich hier in Flammrichtung x er
weiternde Düsenkanal 20 verläuft im zentralen Formstück 48,
an das beide Scheiben 50, 50 a angeformt sind.
Die Kühlkammer 26 eines weiteren Düsenkörpers 22 e nach Fig.
6 ist mit achsparallelen Austrittsbohrungen 52 ausgerüstet,
die in einen Auslaßspalt 54 zwischen Düsenkörper 22 und
Abdeckkappe 18 führen; der Auslaßspalt 54 öffnet sich zur
Stirneinformung 19 hin. Bei dieser Ausführung wird der Dü
düsenkanal 20 a von einer Innenwand 27 der Kühlkammer 26 be
grenzt, deren Konturen querschnittlich von parabelartigen
Kurven bestimmt sind; die Innenwand 27 verengt sich vom In
nenraum 12 des Grundkörpers 15 zuerst etwas, um sich an
schließend in einer sanft gekrümmten Kontur zu erweitern.
Schließlich gibt Fig. 7 einen Düsenkörper 22 i mit radialer
externer Kühlmittelzuführung 40 und achsparallelen Aus
trittsbohrungen 52 wieder, an welche achsparallele
Kühlmittelbohrungen 56 der Abdeckkappe 18 anschließen;
diese Kühlmittelbohrungen 56 enden in Abstand zur Mündung
des Kühlmittelkanals 20 in der Wandungsfläche der
Stirneinformung 19.
Claims (23)
1. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole mit Grundkörper und
Düsenaufsatz zum thermischen Spritzen von Füll-
und/oder Massivdraht mit einem Lichtbogenfußpunkt so
wie erhöhter Geschwindigkeit des Spritzstrahles,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Lichtbogenfußpunkt (38) in Flammrichtung (x)
ein Düsenkörper (22, 23) mit axialem Düsenkanal (20)
nachgeschaltet ist und durch ihn das aus einem vorge
ordneten Zuführkanal (33) strömende Zerstäubungsgas
sowie der flüssigen Spritzwerkstoff enthaltende
Spritzstrahl eingeschnürt und beschleunigt sind.
2. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (22) mit
einer Abdeckkappe (18) zu einem einstückigen Düsenkör
perblock (23) verbunden ist, der anschließend an die
äußere Mündungskante (37) des Düsenkanals (20) eine
sich davon in Flammrichtung (x) konisch erweiternde
Stirneinformung (19) aufweist.
3. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (22) mit
einer Abdeckkappe (18) verbunden ist und diese die
äußere Mündungskante (37) des Düsenkanals (20) sowie
eine sich anschließend in Flammrichtung (x) konisch
erweiternde Stirneinformung (19) aufweist.
4. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 1
oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper
(22) im Grundkörper (15) durch die in diesem ver
schraubte Abdeckkappe (18) gehalten und gegebenenfalls
klemmend festgelegt ist, oder daß sowohl Düsenkörper
als auch Abdeckkappe im Grundkörper (11) verschraubt
festgelegt ist.
5. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen
Abstand (q) des Lichtbogenfußpunktes (38) zur äußeren
Mündungskante (37) des Düsenkanals (20) von 1 bis 20
mm, vorzugsweise 2 bis 15 mm bzw. 3 bis 8 mm bei einem
Durchmesser (d) des Düsenkanals (20) von 3 bis 15 mm,
bevorzugt 4 bis 10 mm.
6. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach einem der An
sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dü
senkanal (20) einen Querschnitt von 4 bis 50 mm2, be
vorzugt 12 bis 30 mm2 aufweist.
7. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach einem der An
sprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen kreisför
migen oder einen etwa elliptischen Querschnitt des Dü
senkanals (20).
8. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mündung des Düsenkanals (20) an der Austrittsseite
für den Lichtbogen größer ist als an der dem Lichtbo
genfußpunkt (38) nahen Eintrittsseite des Lichtbogens.
9. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 7
oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkanal
(20) als Bohrung ausgebildet ist, die auf der Ein
trittsseite des Lichtbogens konisch ausgebildet ist.
10. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach einem der An
sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dü
senkanal (20) die Form einer Lavaldüse aufweist.
11. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mündung des Düsenkanals an der Austrittsseite
einen kleineren Durchmesser aufweist, als an der den
Lichtbogenfußpunkt (38) nahen Eintrittsseite des
Lichtbogens.
12. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch we
nigstens einen Kühlmittelkanal (26, 30, 56) des Düsen
körpers (20) für die Wandstabilisierung.
13. MehrdrahtLichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen
Kühlmittelringkanal (26) mit radialen Zu- und Abfuhr
einrichtungen (40, 41) oder achsparallelen innenliegen
den Zufuhrkanälen (30).
14. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlmittelringkanal (26) mit radialen Bohrun
gen (28) an den Düsenkanal (20) angeschlossen ist.
15. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenkörper (22) aus zwei etwa radial getrenn
ten Teilen besteht, die zwischen sich einen den Düsen
kanal (20) querenden Austrittsspalt (44) für das Kühl
mittel begrenzen.
16. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß aus dem Kühlmittelringkanal (26) achsparallele
Kühlmittelaustrittsbohrungen (52) in einen Auslaßspalt
(54) zwischen Düsenkörper (22) und Abdeckkappe (18)
oder in fluchtende Auslaßbohrungen (56) der Abdeck
kappe (18) führen.
17. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsbohrungen
(52) in der Stirneinformung (19) der Abdeckkappe (18)
unter verschiedenen Winkeln zum Düsenkanal (20) ange
ordnet sind.
18. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch ein
Gemisch aus brennbaren oder inerten Gasen als Zerstäu
bungs- und/oder Einschnürgas.
19. MehrdrahtLichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
daß als Kühlgas ein inertes und/oder brennbares Gas
der Kühlkammer von außen zuführbar ist und das über
die Stirneinformung (19) der Abdeckkappe (18) ableit
bar ist.
20. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch Zer
stäubungs- und/oder Einschnürgas als gasförmiges Kühl
mittel für den Düsenkanal (20).
21. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch Luft
als Zerstäubungs- und/oder Einschnürgas.
22. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch ein
inertes Gas wie z. B. Argon, Stickstoff, Helium oder
deren Gemische als Zerstäubungs- und/oder Einschnür
gas.
23. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens ei
nem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch ein
brennbares Gas, insbesondere Propan- oder Propylengas
als Zerstäubungs- und/oder Einschnürgas.
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