DE4105408C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Plasmaspritzgerät zum Versprühen
von pulverförmigem oder gasförmigem Material, mit
einem indirekten Plasmatron zur Erzeugung eines Langlichtbogens,
welches wenigstens eine Kathode, eine von der Kathode
distanzierte ringförmige Anode und einen sich von der Kathode
zur Anode erstreckenden Plasmakanal aufweist, welcher
durch den Anodenring und eine Anzahl ringförmiger, voneinander
elektrisch isolierter Neutronen gebildet ist, und mit
Mitteln für eine axiale Zufuhr des Spritzmaterials in den
Plasmastrahl.
Zum Versprühen von z. B. pulverförmigem Material in schmelzflüssigem
Zustand sind Plasmaspritzgeräte im Gebrauch, welche
mit einem indirekten Plasmatron arbeiten, d. h. einem
Plasmaerzeuger mit einem aus einer Düse ausströmenden, elektrisch
nicht stromführenden Plasmastrahl. In der Regel wird
das Plasma durch einen Lichtbogen erzeugt und durch einen
Plasmakanal zu einer Ausströmdüse geleitet, wobei man
zwischen Geräten mit Kurzlichtbogen und solchen mit Langlichtbogen
unterscheidet.
Bei einem großen Teil der heute technisch eingesetzten Plasmaspritzgeräte
wird dem Plasma, das durch eine stromstarke
Bogenentladung zwischen einer stiftförmigen Kathode und einer
hohlzylinderförmigen Anode erzeugt wird, das aufzuschmelzende
und axial zu beschleunigende, z. B. pulverförmige Spritzmaterial,
z. B. Metall- oder Keramikpulver, seitlich im Bereich
der Anodenöffnung beigegeben. Diese Art der Pulvereingabe ist
jedoch ungünstig, da die Pulverteilchen, abhängig von ihrer
Größe und Eintrittsgeschwindigkeit, eine unterschiedliche
Behandlung im Plasmastrahl erfahren. Große Pulverteilchen
z. B. durchfliegen den Plasmastrahl und werden nicht aufgeschmolzen.
Dies führt zu einer schlechten Ausnützung des
Spritzmaterials und zu einer Qualitätsminderung der plasmagespritzten
Schicht. Außerdem erschweren die komplexen Zusammenhänge
der Betriebsparameter die Optimierung des Plasmaspritzprozesses.
Vor allem die Störung des Plasmastrahls
durch das seitlich einströmende, für den Pulvertransport
nötige Trägergas wirkt sich nachteilig aus.
Aus der EP 02 49 238 A2 ist demgegenüber ein Plasmaspritzgerät
bekannt, bei dem die Zufuhr des Spritzmaterials axial
erfolgt, und zwar durch ein Rohr, das an einer Anode vorgesetzten
Düse von der Seite radial in den Düsenhohlraum eingeführt
und innerhalb desselben in die Düsenachse umgebogen
ist. Die Anordnung des Zuführrohres innerhalb des Plasmastrahls
führt jedoch zu Schwierigkeiten, weil das Zuführrohr
und der Plasmastrahl sich gegenseitig ungünstig beeinflussen.
Einerseits wird die Strömung des Plasmastrahls durch das Zuführrohr
mechanisch behindert, andererseits wird das Zuführrohr
im Zentrum des Plasmastrahls thermisch außerordentlich
stark beansprucht.
Energetisch besitzen die heutigen Plasmaspritzgeräte außerdem
einen sehr schlechten Wirkungsgrad. Dies rührt vor allem
daher, daß bei anodenseitiger Zufuhr des Spritzmaterials nur
der Energieanteil genutzt wird, welcher aus dem Lichtbogen in
den freien Plasmastrahl übergeht. Andererseits fließt ein
Großteil der zugeführten elektrischen Energie innerhalb des
Plasmakanals über Wandverluste in das Kühlwasser ab
und geht damit dem Energieinhalt des Plasmastrahls verloren.
Dies betrifft insbesondere auch Plasmatrons mit Langlichtbogen.
Ein solches Gerät besitzt gemäß der EP 02 49 238 A2
einen von der Kathode zur Anode sich erstreckenden länglichen
Plasmakanal, welcher durch eine Anzahl ringförmiger,
voneinander elektrisch isolierter Neutronen gebildet ist. Der
Langlichtbogen kann zwar eine größere thermische Energie
entwickeln als ein Kurzlichtbogen, ist aber in dem längeren,
verhältnismäßig engen Plasmakanal auch einer intensiveren
Kühlung ausgesetzt.
Es zeigt sich also, daß unter diesen Umständen alle Bemühungen,
eine möglichst hohe Energiekonzentration im freien Plasmastrahl
zu erhalten, nämlich in dem Bereich, in welchem das
Spritzmaterial zugeführt wird, aus den genannten Gründen
nicht zu einer wesentlichen Verbesserung des Wirkungsgrades
führen können.
Es sind zwar zahlreiche Vorschläge für Ausführungen von Plasmaspritzgeräten
mit besseren Eigenschaften bekannt geworden.
Insbesondere wurde vorgeschlagen, die Zufuhr des Spritzmaterials
an das kathodenseitige Ende des Plasmakanals
zu verlegen.
Das DE-GM 19 32 150 zeigt ein Plasmaspritzgerät dieser Art
zum Versprühen von pulverförmigem Material, mit einem indirekten
Plasmatron, das mit einem Kurzlichtbogen arbeitet.
Eine hohlzylindrische Kathode arbeitet mit einer ebenfalls
hohlzylindrischen, düsenförmig ausgebildeten Anode zusammen,
wobei die Kathode in die koaxial zu dieser angeordneten
Anode hineinragt. Die Hohlkathode dient zugleich als Zuführrohr
für das Spritzmaterial, das auf diese Weise axial in
den Lichtbogenraum eingeführt wird. Das Plasmagas gelangt
durch den Ringspalt zwischen Kathode und Anode in den Lichtbogenraum
und anschließend in die Anodendüse, durch welche
der Plasmastrahl eingeschnürt wird. Ein Nachteil dieser Anordnung
ist die durch die relativ hohen Stromstärken bedingte,
relativ geringe Standzeit.
Die Verweilzeit des aus der Hohlkathode austretenden Spritzmaterials
im Lichtbogenraum ist ziemlich kurz, so daß die
Pulverteilchen in diesem Raum nur verhältnismäßig wenig
thermische Energie aufnehmen können, zumal der Lichtbogenansatz
am Kathodenrand und daher außerhalb der Pulverstrahlachse
liegt. Es mag zwar von Vorteil sein, daß die Pulverteilchen
unter diesen Umständen bis zum Austritt aus der Anodendüse
noch nicht aufgeschmolzen sind und sich daher nicht
an der Wandung der Anodendüse niederschlagen können. Hingegen
ist dabei wiederum der überwiegende Energieanteil zum Aufschmelzen
und Beschleunigen der Pulverteilchen vom freien
Plasmastrahl aufzubringen.
Ausgehend von dem gattungsgemäßen Plasmaspritzgerät nach der EP 02 49 238 A2
ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verbesserung hinsichtlich des
Wirkungsgrades und der Standzeit eines derartigen Plasmaspritzgerätes
zu erzielen und sicherzustellen, daß das zugeführte
Spritzmaterial gleichmäßiger aufbereitet wird.
Mit der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sich die Mittel für die
Zufuhr des Spritzmaterials am kathodenseitigen Ende des Plasmakanals
befinden und daß der Plasmakanal im
kathodennahen Bereich der Lichtbogenstrecke eine Einschnürungszone aufweist und sich von
dieser Einschnürungszone zur Anode hin erweitert.
Die Einschnürungszone komprimiert das im Einlaufbereich des
Plasmakanals gebildete Plasma und engt zugleich die
elektrische Stromverteilung ein. Dies bewirkt gasdynamisch
eine Erhöhung von Druck und Temperatur und elektrisch eine
verstärkte Aufheizung im Zentrum des Plasmastrahls. Es wird
außerdem angenommen, daß die in der Einschnürungszone
zusammengeführten elektrischen Stromlinien aufgrund der Anziehung
paralleler Stromfäden auch im weiteren Bereich des
Plasmakanals konzentriert bleiben und das Plasma dank
eines sozusagen plasmadynamischen Pincheffektes komprimiert
halten. Praktische Versuche mit der genannten Einschnürungszone
haben jedenfalls gezeigt, daß in der achsennahen Zone
des Kathodenraumes, in den das Spritzmaterial eingegeben
wird, eine erhöhte Energiedichte und Geschwindigkeit des
Plasmas entsteht. Damit wird der Wärmeübergang auf das
Spritzmaterial, z. B. auf die Pulverteilchen zum Aufschmelzen
derselben und die axiale Beschleunigung der Pulverteilchen
verbessert. Ohne die Einschnürungszone ist eine "kalte Seele"
im Plasmastrahl auch visuell erkennbar. Die Einschnürungszone
nach der Erfindung hat jedoch keine anodische Funktion.
Bei den vorbekannten Geräten ist zwar ebenfalls eine Einschnürung
vorhanden. Diese befindet sich aber stets im wesentlichen
außerhalb des Lichtbogenbereichs und beeinflußt
nur den freien Plasmastrahl, nicht aber den Lichtbogen. Die
EP 01 57 407 A2 zeigt außerdem ein mit Kurzlichtbogen arbeitendes
Plasmatron, bei dem der Plasmakanal im Anschluß
an eine Einschnürung eine Erweiterung aufweist. Der
erweiterte Bereich des Plasmakanals befindet sich jedoch
außerhalb der Anodendüse. Zudem wird das Plasma in diesem
Bereich nicht gekühlt, sondern durch äußere Einwirkung
zusätzlich erhitzt, und ein Durchlaß von Spritzmaterial
durch diesen Kanalbereich ist nicht vorgesehen.
Bei einem Plasmaspritzgerät nach dem EP 02 49 238 A2 mit einem
nach der Einschnürung unveränderten Querschnitt des Plasmakanals
hätte eine axiale Zufuhr des Spritzmaterials
im Kathodenbereich, z. B. durch eine Hohlkathode gemäß
DE-GM 19 32 150 den Nachteil, daß sich allenfalls bereits
innerhalb des Plasmakanals schmelzendes Spritzmaterial
an der Wandung desselben niederschlagen und damit zu einer
Verschmutzung und einer allmählichen Verengung des Plasmakanals
führen könnte.
Ein wesentlicher Vorteil eines mit Langlichtbogen arbeitenden
Plasmaspritzgerätes und mit im Kathodenraum axial eingeführtem
Spritzmaterial besteht darin, daß dem Spritzmaterial
auf der ganzen Länge des energiereichen Lichtbogens thermische
Energie zugeführt wird, so daß das Spritzmaterial bereits
im geschmolzenen Zustand aus dem Plasmakanal
austritt. Von dieser Lichtbogenenergie wird bei den bekannten
Plasmaspritzgeräten dieser Art nur der aus dem Lichtbogen in
den freien Plasmastrahl übergehende Anteil genutzt, wobei jedoch
ein erheblicher Teil der Lichtbogenenergie durch Wärmeübergang
an die gekühlte Wandung des verhältnismäßig engen
Plasmakanals verlorengeht.
Durch die erfindungsgemäße Ausweitung des Plasmakanals
von der Einschnürungszone zur Anode hin läßt sich demgegenüber
der Wärmeverlust aus dem gebündelten Plasmastrahl
außerordentlich stark reduzieren und der Kühlmittelaufwand
verringern. Dabei ist es gerade die Verlagerung der Energiekonzentration
in den Lichtbogenraum, welche es ermöglicht,
anstelle einer Anodendüse eine Anode mit größerem Innendurchmesser
vorzusehen, da an dieser Stelle eine weitere Beeinflussung
des freien Plasmastrahls durch einen Düseneffekt
nicht mehr nötig ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat
der Plasmakanal am anodenseitigen Ende einen mindestens
1,5-mal so großen Durchmesser wie an der engsten Stelle
der Einschnürungszone. Dabei kann der auf die Einschnürungszone
folgende, erweiterte Teil des Plasmakanals
ganz oder teilweise zylindrisch oder konisch verlaufen. Beispielsweise
kann der Hohlraum der Anode nach außen konisch
erweitert sein. Andererseits kann die Anode im Kanalprofil
nach außen versetzt sein, d. h. die ringförmige Anode kann
einen größeren Innendurchmesser aufweisen als die der Anode
benachbarte Neutrode. Durch diese einzeln oder in Kombination
getroffenen Maßnahmen läßt sich nicht nur eine Ablagerung
des Spritzmaterials an der Anode verhindern, sondern auch deren
Wärmebelastung erheblich vermindern.
Die den Plasmakanal bildenden Neutroden sind üblicherweise
durch ringförmige Isolierscheiben voneinander getrennt,
welche in der Regel gegenüber der Kanalwandung zurückgesetzt
wird, um sie einer übermäßigen Wärmeeinwirkung
des Plasmastrahls zu entziehen. Infolgedessen ist die Kanalwandung
durch Spalte zwischen den Neutroden unterbrochen, was
zu unerwünschten Turbulenzen am Rande des Plasmastrahls führen
kann, und zwar vor allem im Einlaufbereich des Plasmakanals,
in welchem das Plasma von der Kanalwandung
eingeengt wird. Eine gasdynamisch günstige Lösung besteht
darin, daß die der Kathode am nächsten liegende Neutrode
sich wenigstens bis zur engsten Stelle der Einschnürungszone
erstreckt. D. h., daß in diesem Bereich nur eine einzige Neutrode
vorhanden ist, welche eine durchgehende Kanalwandung
bildet.
Das Spritzmaterial wird vorzugsweise durch ein Rohr mit Hilfe
eines Trägers in den Kathodenraum eingebracht. Von hier aus
verlaufen die Teilchenbahnen aufgrund des Schroteffektes im
wesentlichen innerhalb eines Kegels. Durch die genannte Ausweitung
des Plasmakanals läßt sich nun erreichen,
daß sich dieser Kegel gesamthaft ausschließlich innerhalb
des Plasmakanals ausbreitet und die Kanalwandung
nicht schneidet, damit sich keine geschmolzenen Teilchen an
der Kanalwandung ablagern können. Ein Auftreffen der Pulverteilchen
auf die Kanalwandung in der Einschnürungszone führt
dagegen nicht zu Ablagerungen, da die Pulverteilchen in diesem
Bereich noch nicht geschmolzen sind.
Für die Zufuhr des Spritzmaterials kann in an sich bekannter
Weise ein zentrales Rohr vorgesehen sein, das auf den Plasmakanal
axial ausgerichtet ist und in den Hohlraum
der der Kathode am nächsten liegenden Neutrode ragt. Im Falle
einer einzelnen Kathode ist diese vorzugsweise als Hohlkathode
ausgebildet, welche zugleich das Rohr für die Zufuhr des
Spritzmaterials bildet oder ein von dieser isoliertes Rohr
umschließt. Es können aber auch mehrere stabförmige Kathoden
vorgesehen sein, welche im Kreis um das zentrale Rohr verteilt
angeordnet sind.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 ein Plasmaspritzgerät nach der Erfindung im Längsschnitt,
mit drei Kathoden;
Fig. 2 einen auf den Kathodenraum beschränkten Querschnitt
nach der Linie II-II in Fig. 1 in größerem Maßstab;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht des Plasmakanals
gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 in
größerem Maßstab, mit eingezeichneter Plasma- und
Spritzmaterialströmung;
Fig. 4 Einzelheiten einer anderen Ausführungsform des
Plasmaspritzgerätes im Längsschnitt, mit einer Hohlkathode; und
Fig. 5 eine andere Ausführungsform des Anodenrings.
Das Plasmaspritzgerät nach den Fig. 1 und 2 besitzt drei
stabförmige Kathoden 1, welche parallel zueinander verlaufen
und im Kreis um die zentrale Längsachse 2 des Gerätes gleichmäßig
verteilt angeordnet sind, ferner eine von den Kathoden
1 distanzierte ringförmige Anode 3 und einen von den Kathoden
1 zur Anode 3 sich erstreckenden Plasmakanal 4. Der
Plasmakanal 4 ist durch eine Anzahl ringförmiger,
voneinander elektrisch isolierter Neutroden 6 bis 12 und die
ringförmige Anode 3 gebildet.
Die Kathodenstäbe 1 sind in einem Kathodenträger 13 aus Isoliermaterial
verankert. An diesen schließt sich ein hülsenförmiger
Anodenträger 14 aus Isoliermaterial an, der die Neutroden
6 bis 12 und die Anode 3 umgibt. Das Ganze wird zusammengehalten
durch drei Metallhülsen 15, 16 und 17, wobei die
erste Hülse 15 mit dem Kathodenträger 13 stirnseitig und die
zweite Hülse 16 mit der ersten umfänglich verschraubt ist,
während die dritte Hülse 17 einerseits an der zweiten Hülse
16 lose verankert und andererseits mit dem Anodenträger 14
umfänglich verschraubt ist. Die dritte Hülse 17 drückt außerdem
mit einem nach innen gerichteten Flanschrand 18 gegen
den Anodenring 3 und hält damit die den Plasmakanal 4
bildenden Elemente zusammen, wobei sich die den Kathoden am
nächsten liegende Neutrode 6 an einem Innenbund 19 des Anodenträgers
4 abstützt.
Die Kathodenstäbe 1 tragen an ihren freien Enden Kathodenstifte
20, welche aus einem elektrisch und thermisch besonders
gut leitenden und zudem hochschmelzenden Material, z. B.
thoriertem Wolfram, bestehen. Dabei sind die Kathodenstifte
20 derart exzentrisch zur jeweiligen Achse der Kathodenstäbe
1 angeordnet, daß deren Längsachsen der zentralen Längsachse
2 näher liegen als diejenigen der Kathodenstäbe 1. An den Kathodenträger
13 ist auf der am Plasmakanal 4 zugewandten
Seite ein zentraler Isolierkörper 21 aus hochschmelzendem,
insbesondere glaskeramischem Material angesetzt, aus
dem die Kathodenstifte 20 heraus in den Hohlraum 22 der durch
die erste Neutrode 6 gebildeten Einlaufdüse ragen. Der freiliegende
Teil der äußeren Mantelfläche des Isolierkörpers 21
liegt einem Teil der Düsenwandung radial gegenüber und bildet
mit diesem Wandungsteil einen Ringkanal 23 für den Einlaß
des Plasmagases in den Düsenhohlraum 22.
Die Zufuhr des Spritzmaterials SM, z. B. Metall- oder Keramikpulver,
in den Plasmastrahl erfolgt mit Hilfe eines Trägergases
TG am kathodenseitigen Ende des Plasmakanals 4.
Zu diesem Zweck ist ein in der Längsachse 2 verlaufendes und
vom Isolierkörper 20 gehaltenes Rohr 24 vorgesehen, das ebenfalls
in den Düsenhohlraum 22 mündet, wobei sich die Kathodenspitzen
21 über die Mündung 25 des Rohrs 24 hinaus erstrecken.
Das Plasmagas PG wird durch einen im Kathodenträger 13 vorgesehenen
Querkanal 26 zugeführt, welcher in einen Längskanal
27 übergeht, aus dem das Plasmagas in einen Ringraum 28 und
von da in den Ringkanal 23 gelangt. Zur Erzielung einer möglichst
laminaren Einströmung des Plasmagases in den Düsenhohlraum
22 ist ein auf dem Isolierkörper 20 sitzender Verteilerring
29 mit einer Mehrzahl von Durchgangsbohrungen 30
vorgesehen, welche den Ringraum 28 mit dem Ringkanal 23
verbinden.
Die den Plasmakanal 4 bildenden Elemente, nämlich die
Anode 3 und die Neutroden 6 bis 12, sind durch Ringscheiben
31 aus Isoliermaterial, z. B. Bornitrid, gegeneinander elektrisch
isoliert und durch Dichtungsringe 32 gasdicht miteinander
verbunden. Der Plasmakanal 4 weist im kathodennahen
Bereich eine Einschnürungszone 33 auf und erweitert
sich im Anschluß an diese Einschnürungszone 33 zur Anode 3
hin auf einen Durchmesser, welcher mindestens 1,5-mal so
groß ist wie der Kanaldurchmesser an der engsten Stelle der
Einschnürungszone 33. Nach dieser Erweiterung verläuft der
Plasmakanal 4 zylindrisch bis an sein anodenseitiges
Ende. Während die Neutroden 6 bis 12 z. B. aus Kupfer bestehen,
ist die Anode 3 aus einem Außenring 34, z. B. aus Kupfer,
und einem Innenring 35 aus einem elektrisch und thermisch
besonders gut leitenden und zudem hochschmelzenden
Material, z. B. thoriertem Wolfram aufgebaut.
Um die Plasmaströmung, insbesondere im Düsenbereich, nicht
durch Spalte in der Wandung des Plasmakanals 4 zu behindern,
erstreckt sich die den Kathodenstäben 1 am nächsten
liegende Neutrode 6 über die ganze Einschnürungszone 33, damit
die Kanalwandung 52 bis über die engste Stelle der Einschnürungszone
hinaus einen stetigen Verlauf aufweist.
Die der Lichtbogen- und Plasmawärme unmittelbar ausgesetzten
Teile sind weitgehend wassergekühlt. Zu diesem Zweck sind im
Kathodenhalter 13, in den Kathodenstäben 1 und im Anodenhalter
14 verschiedene Hohlräume für die Zirkulation des Kühlwassers
KW vorgesehen. Der Kathodenhalter 13 weist drei Ringräume
36, 37 und 38 auf, die mit Anschlußleitungen 39, 40
bzw. 41 verbunden sind, und der Anodenhalter 14 weist im Bereich
der Anode 3 einen Ringraum 42 und im Bereich der Neutroden
6 bis 12 einen alle Neutroden umgebenden Hohlraum 43
auf. Kühlwasser KW wird über die Anschlußleitungen 39 und 41
zugeführt. Das Kühlwasser der Anschlußleitung 39 gelangt
durch einen Längskanal 44 zunächst zu dem die thermisch am
stärksten belastete Anode 3 umgebenden Ringraum 42. Von da
strömt das Kühlwasser durch den Hohlraum 43 der Mantelfläche
der Neutroden 6 bis 12 entlang zurück durch einen Längskanal
45 in den Ringraum 37. Das Kühlwasser der Anschlußleitung 41
fließt in einen Ringraum 38 und aus diesem in je einen Hohlraum
46 der Kathodenstäbe 1, welcher durch eine zylindrische
Trennwand 47 unterteilt ist. Aus den Kathodenstäben 1 gelangt
das Kühlwasser schließlich ebenfalls in den Ringraum 37, aus
dem es über die Anschlußleitung 40 abfließt.
Die Fig. 3 zeigt den ungefähren Verlauf des Lichtbogens 48
beim Betrieb des Plasmaspritzgerätes nach den Fig. 1 und 2,
sowie den Strömungsverlauf des Plasmagases PG und die Flugbahn
des Spritzmaterials SM. Man erkennt deutlich die Wirkung
der Einschnürungszone 33 und der anschließenden Erweiterung
des Plasmakanals 4. Die von den einzelnen Kathodenstiften
20 ausgehenden Lichtbogenäste 49 vereinigen sich in
unmittelbarer Nähe der Bogenansatzstellen, und zwar einerseits
aufgrund des geringen gegenseitigen Abstandes der Kathodenstifte
20 und andererseits wegen der kathodennahen Einschnürungszone
33, welche das Plasma und die Stromlinien derart
einengen, daß sich im Zentrum des Plasmakanals 4
bereits an der Stelle der Spritzmaterialzufuhr eine hohe
Energiekonzentration ergibt und keine kalte Seele im Plasmastrahl
auftritt. Im erweiterten Teil des Plasmakanals
4 ist der Abstand der Kanalwandung 50 zum Plasmastrahl verhältnismäßig
groß. Unter diesen Umständen wird die Kanalwandung
50 in diesem Bereich thermisch weniger beansprucht,
und die Kühlleistung läßt sich dementsprechend verringern.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist eine einzelne Kathode
54 vorgesehen, welche als Hohlkathode ausgebildet ist. Die
Neutroden-Kaskade 55 und der Anodenring 56, welche den
Plasmakanal 57 bilden, sind im Prinzip gleich aufgebaut
wie in die entsprechenden Teile bei der Ausführungsform nach
Fig. 1, mit dem Unterschied, daß die Einlaufdüse 58 hier
flacher verlaufen kann und daß der Anodenring 56 einen größeren
Innendurchmesser aufweist als die dem Anodenring 56 am
nächsten liegende Neutrode 59. In die Hohlkathode 54 ist ein
Rohr 60 für die Zufuhr des Spritzmaterials eingesetzt, dessen
Mündung 61 gegenüber dem Ende der Kathode 54 zurücksteht. Ein
Isolierrohr 62, welches die Mündung 61 des Rohres 60 überragt
und das Rohr 60 mit einem Distanzring 63 radial fixiert,
sorgt für die nötige Isolation zwischen Kathode 54 und Rohr
60 und schützt das letztere vor übermäßiger Erwärmung. Im
übrigen kann das Plasmaspritzgerät gleich oder ähnlich aufgebaut
sein wie dasjenige nach Fig. 1.
Die Fig. 5 zeigt schließlich noch eine andere Ausführungsform
der Anode 64, bei welcher die Innenwandung 65 des eingesetzten
Anodenrings 66 nach außen konisch verläuft.
Claims (11)
1. Plasmaspritzgerät zum Versprühen von pulverförmigem
oder gasförmigem Material, mit einem indirekten
Plasmatron zur Erzeugung eines Langlichtbogens, welches wenigstens
eine Kathode (1, 20), eine von der Kathode distanzierte,
ringförmige Anode (3) und einen sich von der Kathode
zur Anode erstreckenden Plasmakanal (4) aufweist, welcher
durch den Anodenring (3) und eine Anzahl ringförmiger, voneinander
elektrisch isolierter Neutroden (6 bis 12) gebildet
ist, und mit Mitteln für eine axiale Zufuhr des Spritzmaterials
in den Plasmastrahl, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Mittel (24) für die Zufuhr des Spritzmaterials (SM)
am kathodenseitigen Ende des Plasmakanals (4) befinden und
daß der Plasmakanal (4) im kathodennahen Bereich der Lichtbogenstrecke
eine Einschnürungszone (33) aufweist und sich
von dieser Einschnürungszone zur Anode (3) hin erweitert.
2. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der auf die Einschnürungszone (33) folgende,
erweiterte Teil des Plasmakanals (4) zylindrisch verläuft.
3. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der auf die Einschnürungszone (33) folgende,
erweiterte Teil des Plasmakanals (4) konisch verläuft.
4. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die ringförmige Anode (56) einen größeren Innendurchmesser
aufweist als die der Anode benachbarte Neutrode
(59) (Fig. 4).
5. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenfläche (65) der Anode (64) nach außen
konisch erweitert ist (Fig. 5).
6. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser des Plasmakanals (4) am anodenseitigen
Ende mindestens 1,5-mal so groß ist wie an der
engsten Stelle der Einschnürungszone (33).
7. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die der Kathode (1, 20) am nächsten liegende
Neutrode (6) sich wenigstens bis zur engsten Stelle der Einschnürungszone
(33) erstreckt.
8. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß für die Zufuhr des Spritzmaterials (SM) ein
zentrales Rohr (24) vorgesehen ist, das auf den Plasmakanal
(4) axial ausgerichtet ist und in den Hohlraum (22) der der
Kathode (1, 20) am nächsten liegenden Neutrode (6) ragt.
9. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere stabförmige Kathoden (1, 20) vorgesehen
sind, welche im Kreis um das zentrale Rohr (24) verteilt angeordnet
sind.
10. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kathoden (1, 20) parallel zueinander verlaufen
und symmetrisch um das zentrale Rohr (24) verteilt
angeordnet sind.
11. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß als Kathode eine Hohlkathode (54) vorgesehen
ist, welche zugleich das Rohr für die Zufuhr des Spritzmaterials
bildet oder ein von dieser isoliertes Rohr (60)
umschließt (Fig. 4).
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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