DE4228064A1 - Plasmaspritzgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Plasmaspritzgerät nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1, mit welchem insbesondere Hohlraum­ wandungen, wie sie in Bohrungen, Kanälen oder dergleichen vor­ kommen, beschichtet werden können. Ferner betrifft die Erfin­ dung einen Brennerkopf für ein solches Plasmaspritzgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.

Das Beschichten von außenliegenden, gut zugänglichen Flächen stellt mit bekannten Plasmaspritzgeräten im allgemeinen kein Problem dar. Sollen jedoch Hohlraumwandungen (innenliegende Flächen), wie sie z. B. bei Bohrungen und Kanälen vorkommen, mit den bekannten Plasmaspritzgeräten beschichtet werden, so ist mit diversen Problemen und Schwierigkeiten zu rechnen.

Ein Hauptproblem beim Beschichten von Hohlraumwandungen stellt die Länge der zu beschichtenden Bohrung bzw. des Kanals dar. Da der Anschlußteil eines Plasmaspritzgerätes im allgemeinen we­ sentlich größer als der Brennerschaft mit dem am Ende plazier­ ten Brenner ist, kann nicht mit dem gesamten Plasmaspritzgerät in die zu beschichtende Bohrung eingefahren werden. Damit für kurze Bohrungen ein kleines handliches Gerät und für lange Boh­ rungen ein entsprechend langes, angepaßtes Plasmaspritzgerät zur Verfügung steht, sollte somit für unterschiedliche Boh­ rungstiefen auch die Länge des in die Bohrung eintauchenden Teils des Plasmaspritzgerätes entsprechend angepaßt werden können.

Durch den Außendurchmesser eines Plasmaspritzgerätes, insbe­ sondere des Brennerschafts mit dem am Ende plazierten Brenner­ kopf, wird der minimale Bohrungs- bzw. Kanaldurchmesser der zu beschichtenden Innenfläche (Hohlraumwandung) bestimmt. Das heißt also, je kompakter der Brenner und der Schaft eines sol­ chen Plasmaspritzgerätes ausgebildet sind, desto kleiner kann der Durchmesser des zu beschichtenden Rohres sein.

Um eine homogene Beschichtung, insbesondere auch von verwinkel­ ten Stellen wie z. B. Absätzen zu ermöglichen, sollte der Plas­ mastrahl eines solchen Plasmaspritzgerätes radial aus dem Bren­ ner austreten.

Ein weiteres Problem stellt die Erwärmung der in das Rohr bzw. den Kanal hineinreichenden Teile des Plasmaspritzgerätes dar, da durch die Plasmaflamme Temperaturen von zehntausend Grad und mehr erzeugt werden. Diese Problematik stellt sich noch in weit größerem Masse, wenn in einer Unterdruckatmosphäre beschich­ tet werden soll, da in einer Unterdruckatmosphäre nicht, wie unter atmosphärischen Bedingungen üblich, Luft oder CO₂ zu Kühlzwecken eingeblasen werden kann. Um eine Beschädigung der thermisch hochbelasteten Teile unter atmosphärischen Bedingung­ en sowie insbesondere auch unter vakuumähnlichen Bedingungen zu vermeiden, ist daher eine effiziente Kühlung unumgänglich.

Bei der Beschichtung von engen Rohren und dergleichen stellt sich im weiteren das Problem der Durchschlagfestigkeit bzw. der Isolation des Brenners. Da bei einem transferierten Lichtbogen, dessen kürzester Weg oft nicht mit dem gewünschten Weg zwischen der Kathode und der zu beschichtenden Fläche, beispielsweise einer Rohrwandung, identisch ist, muß darauf geachtet werden, daß der Brenner eine allseitige Isolation aufweist.

Da bei herkömmlichen Plasmabrennern zudem schon geringe, durch Beschädigung der Isolation oder durch hohen Staubniederschlag hervorgerufene Nebenschlüsse eine ungewollte Übertragung des Lichtbogens auf das Werkstück, insbesondere auch im Vakuum, begünstigen, sollte das Plasmaspritzgerät so konstruiert sein, daß die Isolation auch unter extremen Bedingungen ein unge­ wolltes Übertragen bzw. Durchschlagen des Lichtbogens verhin­ dert.

Zum Beschichten von Rohren ist ein Plasmaspritzgerät bekannt, welches z. B. unter der Bezeichnung "Type 7 MST-2" von der Fa. Metco, Westbury, USA, vertrieben wird. Dieses bekannte Plasma­ spritzgerät besteht im wesentlichen aus einem Anschlußstück und einer daran anschließbaren Verlängerung, welche an ihrem Ende einen integrierten Brenner (Plasmatron) aufweist. Durch die Verlängerung erfolgt die Zufuhr von Plasmagas sowie von elek­ trischem Strom für den Betrieb des Brenners, währenddem die Zu­ fuhr von Plasmapulver außerhalb der Verlängerung über eine ge­ trennte Leitung erfolgt.

Zum Befestigen der Verlängerung wird eine Hülse über die Ver­ längerung geschoben, welche mit dem Anschlußstück verschraubt wird und dadurch die Verlängerung an das Anschlußstück preßt.

Die Plasmapulverleitung selber wird mittels die Verlängerung umfassenden Flanschen an dieser befestigt. Am Ende der Ver­ längerung muß ein separater Flansch befestigt werden, in welchen die Plasmapulverleitung eingeschraubt wird. Dieser Flansch besitzt eine Pulverführung, über welche der eigentli­ chen Plasmaflamme das Beschichtungsmaterial, im allgemeinen Plasmapulver, außerhalb des eigentlichen Brennerkopfs zuge­ führt wird. Am anderen Ende wird die Plasmapulverleitung im Bereich des Anschlußstücks an eine Pulverzuführleitung ange­ schraubt.

Der in die Verlängerung integrierte Plasmabrenner selber ist in Bezug auf die Verlängerung axial fluchtend angeordnet, so daß der Austritt des Plasmastrahls ebenfalls axial erfolgt. Um den Plasmastrahl umlenken zu können, ist im weiteren eine Umlenkdüse vorgesehen, durch welche der Plasmastrahl um ca. 40-50 Grad gegenüber der Längsachse des Plasmaspritzgerätes ab­ gelenkt wird.

Der Aufbau dieses Plasmaspritzgerätes bringt einige gravierende Nachteile mit sich:

• - Da jede Verlängerung einen integrierten Brenner aufweist, ist die Ersatzteilhaltung sehr teuer.
• - Durch den axialen Austritt des Plasmastrahls sind verwin­ kelte Stellen innerhalb einer Bohrung praktisch nicht zu Be­ schichten. Auch durch die Ablenkdüse, welche den Plasma­ strahl um ca. 40-50 Grad gegenüber der Längsachse ablenkt, können Absätze und dergleichen innerhalb einer Bohrung, ins­ besondere wenn diese nur von einer Seite zugänglich sind, schlecht oder nur ungenügend beschichtet werden.
• - Ein Austausch von einzelnen Komponenten wie beispielsweise der Anode oder Kathode durch den Benutzer ist nicht oder nur mit großem Aufwand möglich.
• - Die Kühlung, insbesondere der außerhalb der Verlängerung geführten Pulverleitung, ist schlecht.
• - Das Austauschen des Verlängerungsstücks ist aufwendig und zeitraubend.
• - Zu jedem Verlängerungsstück muß eine entsprechende, korre­ spondierende Plasmapulverleitung vorhanden sein, welche zu­ dem noch separat mittels Flanschen an der Verlängerung be­ festigt werden muß. Zudem muß die Pulverleitung auf der einen Seite noch an eine Plasmapulverzuführleitung und auf der anderen Seite in den vordersten Flansch eingeschraubt werden.
• - Durch die außen an der Verlängerung zur Befestigung der Pulverleitung angebrachten Befestigungsflansche können Wärmestaus der aus der Bohrung austretenden heißen Gase entstehen. Außerdem sind diese Befestigungsflansche durch ihre exponierte Lage extrem der Verschmutzung sowie einer erhöhten Beschädigungsgefahr ausgesetzt.

Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, ein Plasmaspritzgerät der gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln, daß es phy­ sisch auf einfache Art und Weise unterschiedlichen Beschich­ tungsaufgaben angepaßt werden kann und somit zur Beschichtung von unterschiedlichsten Hohlraumwandungen, wie sie in Rohren, Kanälen und dergleichen vorkommen, mit unterschiedlichen Boh­ rungstiefen eingesetzt werden kann, und daß die einzelnen Bau­ einheiten schnell und einfach ausgetauscht werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Pa­ tentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Durch den modularen Aufbau des Plasmaspritzgerätes kann jeweils ein und derselbe Brennerkopf, jedoch mit in der Länge unter­ schiedlichen Schäften, eingesetzt werden. Dies erlaubt prak­ tisch eine individuelle Anpassung der Schaftlänge an die zu be­ schichtende Bohrung, den Kanal etc. Somit kann für eine kurze Bohrung ein kurzer Schaft und für eine tiefe Bohrung ein ent­ sprechend langer Schaft eingesetzt werden. Dies hat den Vor­ teil, daß ein solches Gerät eine den Gegebenheiten entspre­ chende, optimale Handlichkeit aufweist. Durch den vom Brenner­ schaft unabhängigen Brennerkopf brauchen zudem nur verschieden lange Schäfte an Lager gehalten zu werden, um das Plasmaspritz­ gerät umzurüsten und somit den unterschiedlichen Beschichtungs­ aufgaben anzupassen. Dadurch können natürlich die Lagerhal­ tungskosten ganz erheblich gesenkt werden. Durch den modularen Aufbau wird außerdem die Umrüstzeit auf ein Minimum reduziert und damit dem Benutzer die Anpassung des Plasmaspritzgerätes wesentlich erleichtert.

Eine weitere Ausführungsform sieht zudem vor, daß der Brenner­ schaft eine von einer Geraden abweichende Form aufweist. Auf diese Weise kann die Form des Brennerschafts dem zu beschich­ tenden Objekt angepaßt werden, so daß beispielsweise auch bogenförmige Rohre beschichtet werden können. Auch ist es denk­ bar, verschiedene Brennerschäfte zum Beschichten eines komplex­ en Objektes einzusetzen, so daß für zu beschichtende Teil­ flächen des Objektes ein jeweils angepaßter Brennerschaft zum Einsatz kommt.

Um eine effiziente Kühlung zu gewährleisten, ist es vorteil­ haft, den gesamten zur Verfügung stehenden Rohrquerschnitt des Brennerschaftes mit Kühlwasser zu beaufschlagen, denn dadurch wird der Brennerschaft ausreichend und gleichmäßig gekühlt und außerdem kann durch den geringen Widerstand eine entsprechend große Wassermenge zirkulieren. Somit kann ein solchermaßen ausgebildetes Plasmaspritzgerät auch in einer Unterdruckatmos­ phäre bedenkenlos eingesetzt werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Brennerkopfs sieht vor, daß sowohl die Anodendüse wie auch die Kathodenanordung von außen zugänglich sind, so daß diese Teile, im Falle eines Defekts oder bei entsprechendem Verschleiß, vom Benutzer schnell und einfach selber ausgewechselt werden können. Auch der als Klemmbacke der Anodendüse ausgebildete Pulverinjektor kann durch Lösen einer einzigen Schraube entfernt bzw. ausge­ tauscht werden. Da zudem verschiedene Pulverinjektoren mit ver­ schiedenen Querschnitten zur Verfügung stehen, kann durch den Austausch des Pulverinjektors die Injektionsgeschwindigkeit des Plasmapulvers variiert werden.

Der in einer bevorzugten Ausführungsform zwischen dem Anoden­ körper und dem Kathodenkörper angebrachte Isolierkörper, wel­ cher längsseitig den Anodenkörper und den Kathodenkörper teil­ weise umgreifende Flansche aufweist, gewährleistet eine gute Isolation zwischen dem Anoden- und Kathodenkörper.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform, in welcher der Brennerkopf nebst dem Isolierkörper noch eine aufsteckbare, keramische Schutzhaube aufweist, eignet sich ein solches Plas­ maspritzgerät besonders für die Innenbeschichtung von engen Rohren und insbesondere auch für Beschichtungen im Vakuum.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Brennerkopfs sieht eine Reihenschaltung des Kühlwasserkreislaufes im Brennerkopf vor. Das heißt, daß die Kathodenanordung und die Anodendüse am gleichen Kühlwasserkreislauf angeschlossen sind. Dadurch wird eine kompakte Bauform des Plasmaspritzgerätes begünstigt und außerdem resultiert daraus eine minimierte Anzahl Durch­ führungen und Steckverbindungen zwischen den einzelnen Modulen. Im weiteren wird dadurch sichergestellt, daß die Anodedüse und die Kathodenanordnung von derselben Wassermenge umspült werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Plasmaspritzgerätes anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1a und 1b eine schematische Darstellung des Plasma­ spritzgerätes;

Fig. 2a bis 2f eine schematische Darstellung der drei Modu­ le des Plasmaspritzgerätes und deren Be­ festigungsart;

Fig. 2g bis 2i eine schematische Darstellung möglicher Aus­ führungsformen von Brennerschäften;

Fig. 3a bis 3f einen Längsschnitt durch das Plasmaspritz­ gerät zur Veranschaulichung der Steck- bzw. Stoßverbindungen;

Fig. 4, 4a und 4b eine schematische Darstellung der drei Modu­ le des Plasmaspritzgerätes im Längsschnitt zur Veranschaulichung der Kühlung;

Fig. 5a und 5b einen Längs- und Querschnitt durch den Bren­ nerschaft, und

Fig. 6a bis 6c einen Längs- und Querschnitt durch den Bren­ nerkopf sowie eine Außenansicht des Bren­ nerkopfs.

Aus der Fig. 1a ist ein Plasmaspritzgerät im zusammengebauten, betriebsbereiten Zustand ersichtlich. Dieses Plasmaspritzgerät besteht im wesentlichen aus drei modularen Baueinheiten. Diese drei Baueinheiten sind ein Anschlußelement 1, ein Brenner­ schaft 2 sowie ein Brennerkopf 3. Der Brennerschaft 2 ist mit­ tels Schrauben 6 am Anschlußelement 1 und der Brennerkopf 3 mittels Schrauben 7 am Brennerschaft 2 befestigt. Die Zufuhr der für den Betrieb des Plasmaspritzgerätes notwendigen Medien erfolgt über nicht eingezeichnete Zufuhrleitungen, welche an Anschlüssen 9 angeschraubt bzw. angesteckt werden. Die am An­ schlußelement 1 angebrachten Anschlüsse 9 sind gegenüber der Längsachse des Plasmaspritzgerätes radial angeordnet. Im weite­ ren ist aus dieser Darstellung eine am Brennerkopf 3 angebrach­ te Anodendüse 11, aus welcher im Betrieb die Plasmaflamme ra­ dial gegenüber der Längsachse des Plasmaspritzgerätes austritt, sowie ein Schutzschild 5 zu sehen. In der Fig. 1b ist außer­ dem eine Keramikkappe 4 dargestellt, welche am Brennerkopf 3 zu dessen thermischer wie elektrischer Isolation angebracht werden kann. Diese Keramikkappe 4 besitzt eine ovale Aussparung 8 so­ wie eine Bohrung 10. Die Aussparung 8 läßt die Anodendüse 11 bei aufgesetzter Keramikkappe frei. Die Bohrung 10 dient der Befestigung der Keramikkappe 4 am Brennerkopf 3, indem eine Be­ festigungsschraube durch die Bohrung 10 gesteckt und in ein entsprechendes Gewinde im Brennerkopf 3 eingeschraubt werden kann. Konstruktive Details sind aus diesen Figuren nicht er­ sichtlich, da diese nachfolgend anhand weiterer Figuren erläu­ tert werden. Diese Darstellung soll jedoch die kompakte Bau­ weise des Plasmaspritzgerätes verdeutlichen.

Aus den Fig. 2a bis 2c sind die für die Befestigung der drei Baueinheiten 1, 2, 3 wesentlichen Teile bzw. Details zu sehen. Dazu sind die drei Baueinheiten 1, 2, 3 des Plasmaspritzgerätes jeweils einzeln in einer Ansicht von der Seite dargestellt. Im weiteren ist in der Fig. 2d das Anschlußelement in Richtung des Pfeiles A von hinten, in Fig. 2e der Brennerschaft 2 in Pfeilrichtung B ebenfalls von hinten und in Fig. 2f der Bren­ nerkopfin Pfeilrichtung C von vorne dargestellt.

Das für den Anschluß von Brennermedien-Zuführleitungen aus­ gebildete Anschlußelement 1 besteht aus einem runden, um 90° abgewinkelten Grundkörper 15. Der Brennerschaft 2 ist als rohr­ förmige Verlängerung für die Zufuhr der Brennermedien vom An­ schlußelement 1 zum Brennerkopf 3 ausgebildet. Der Brenner­ schaft 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel gerade ausgeführt. Weitere Ausführungsformen werden nachfolgend noch erläutert. Für die Erzeugung einer Plasmaflamme schließlich ist der Bren­ nerkopf 3 zuständig. Dieser Brennerkopf 3 besitzt eine zylin­ drische Grundform und weist in etwa den gleichen Außendurch­ messer wie der Brennerschaft 2 auf.

Im Anschlußelement 1 ist eine runde, gegen den Brennerschaft 2 gerichtete Öffnung 17 vorhanden, welche mit dem Außendurch­ messer des Brennerschafts 2 korrespondiert und der Fixierung desselben dient. Am Boden dieser Öffnung 17 ist eine Nut 18 an­ gebracht. Für die Durchführung der zur Befestigung des Brenner­ schaftes 2 am Anschlußelement 1 notwendigen Schrauben 6 weist das Anschlußelement 1 drei parallel zur Längsachse 25 des Plasmaspritzgerätes konzentrisch um diese Längsachse 25 ver­ teilte Bohrungen 19 auf. Am unteren Ende des Anschlußelements 1 sind vier Anschlüsse 20, 21, 22, 23 angebracht, über welche die Zufuhr der zum Betrieb des Plasmaspritzgerätes notwendigen Medien sowie die Stromzufuhr erfolgt. Die Anschlüsse 20, 21 und 23 sind dabei mit Gewinden zum Befestigen der Zuführleitungen und der Anschluß 22 mit einer entsprechenden Steckverbindung versehen. Die von den Anschlüssen 20, 21, 22, 23 ausgehenden und durch das Anschlußelement 1 und den Brennerschaft 2 füh­ renden Leitungen und Kanäle für die Brennermedien sind der bes­ seren Übersichtlichkeit wegen in diesen Darstellungen nicht eingezeichnet.

Der rohrförmige Brennerschaft 2 weist am hinteren, gegen das Anschlußelement 1 gerichteten Ende eine Leiste 26 auf. Im wei­ teren besitzt der Brennerschaft 2 einen ihn umfassenden Bund 27. Der Abstand dieses Bundes 27 vom hinteren Ende des Brenner­ schafts 2 entspricht dabei der Tiefe der im Anschlußelement 1 vorhandenen Öffnung 17. Am Umfang des Bundes 27 sind drei In­ nengewinde 28 verteilt angeordnet.

Am anderen, dem Anschlußelement 1 abgewandten Ende besitzt der Brennerschaft 2 eine zylindrische Vertiefung 30. Am Boden die­ ser Vertiefung 30 ist wiederum eine Nut 31 angebracht. Von die­ ser Nut 31 gehen zwei Sackgewinde 32 aus. Der Brennerkopf 3 schließlich weist einen zylindrischen Absatz 36 auf, welcher in Form und Lage mit der zylindrischen Vertiefung 30 des Bren­ nerschafts 2 korrespondiert. Im weiteren ist am Brennerkopf 3 eine Leiste 34 angeformt, welche in Form und Lage mit der Nut 31 des Brennerschaftes 2 korrespondiert. Auf der Höhe dieser Leiste 34 führen zwei Bohrungen 33 in Längsrichtung durch den Brennerkopf 3.

Um die drei Baueinheiten 1, 2, 3 zu einem Plasmaspritzgerät zu­ sammenzufügen, wird der Brennerkopf 3 am Brennerschaft 2 befes­ tigt, indem die zwei Schrauben 7 durch die Bohrungen 33 des Brennerkopfs 3 geführt und in die Sackgewinde 31 eingeschraubt werden. Eine gewisse Zentrierung und Ausrichtung des Brenner­ kopfs 3 ergibt sich dabei einerseits durch den in die zylindri­ sche Vertiefung 30 eingeführten Absatz 36 sowie andererseits durch die in die Nut 31 eingreifende Leiste 34. Danach wird der als Verlängerung ausgebildeten Brennerschaft 2 am Anschluß­ element 1 befestigt. Dazu werden die Schrauben 6 durch die Bohrungen 19 des Anschlußelements 1 gesteckt und in die Innen­ gewinde 28 des Bundes 27 eingeschraubt. Eine gewisse Ausrich­ tung und Zentrierung des Brennerschafts 2 gegenüber dem An­ schlußelement 1 ergibt sich auch hier wiederum durch die in die Nute 18 eingreifende Leiste 26. Die genaue Zentrierung und Ausrichtung sowohl des Brennerkopfs 3 gegenüber dem Brenner­ schaft 2 wie auch des Brennerschafts 2 gegenüber dem An­ schlußelement 1 ergibt sich, wie nachfolgend noch ausführlich beschrieben wird, aus in Buchsen eingreifenden Steckern. Der Zusammenbau der Baueinheiten kann natürlich auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen.

In den Fig. 2g bis 2i sind einige weitere mögliche Ausführungs­ formen von Brennerschäften dargestellt. Fig. 2g zeigt einen ge­ kröpften Brennerschaft 102 währenddem in Fig. 2h ein gebogener Brennerschaft 202 und in Fig. 2i ein abgerundeter Brennerschaft 302 dargestellt ist. Die Befestigung der solcherart ausgestal­ teten Brennerschäfte 102, 202, 302 erfolgt auf dieselbe Art, wie sie anhand der Fig. 2a bis 2c beschrieben wurde. Bei dem in Fig. 2g dargestellten gekröpften Brennerschaft 102 verläuft dessen brennerseitiges Ende 105 parallel zum anschlußelement­ seitigen Ende 107. Durch die Länge und den Winkel a des abge­ winkelten Teils 117 des Brennerschafts 102 kann der parallele Versatz der beiden Enden 105, 107 bestimmt werden. Der Winkel b zwischen dem brennerseitigen Ende 105 und dem abgewinkelten Teil 117 des Brennerschafts 102 entspricht dabei dem Winkel a. Natürlich ist es auch denkbar, daß der Winkel a ungleich dem Winkel b ausgebildet ist. Dadurch kann die Winkellage bezüglich der Längsmittelachse 113 des am brennerseitigen Endes 105 zu befestigenden Brennerkopfs verändert werden. Ein nach der Fig. 2g ausgestalteter Brennerschaft 102 erlaubt beispielsweise ei­ nen zylindrisch ausgebildeten Körper, welcher nur über eine kleine Öffnung verfügt, innen zu beschichten. Läßt man den Brennerschaft 102 mit dem daran befestigten Brennerkopf nach dem Eintauchen in den Körper um die Längsmittelachse 25 des Plasmaspritzgerätes rotieren, so kann auf diese Art und Weise ein gegenüber der Öffnung viel größerer innerer Hohlraum be­ schichtet werden.

Fig. 2h zeigt einen gegen das brennerkopfseitige Ende 205 hin abgewinkelten Brennerschaft 202. Bei diesem Ausführungsbeispiel läßt sich über den Winkel b zwischen der Längsmittelachse 25 des Plasmaspritzgerätes und der Längsmittelachse 213 des bren­ nerkopfseitigen Endes 205 des Brennerschafts 202, die Lage des am Brennerschaft 202 zu befestigenden Brennerkopfs variieren.

Dieser Winkel b hat somit einen direkten Einfluß auf den Aus­ trittswinkel des Plasmastrahls. Durch die Länge des abgewinkel­ ten Teils 211 läßt sich zudem die Lage des Brennerkopfs bezüg­ lich der Längsmittelachse 25 des Plasmaspritzgerätes beeinflus­ sen.

In der Fig. 2i ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bren­ nerschafts 302 zu sehen, bei welchem ein Teil 311 des Brenner­ schafts 302 gebogen ist. Durch eine solche Ausgestaltung können selbst gekrümmte Rohre und dergleichen innenbeschichtet werden. Somit ist es möglich, durch verschiedenartig ausgestaltete Brennerschäfte 102, 202, 302 unterschiedlichste Hohlraumwan­ dungen zu beschichten. Zum Beschichten von verschlungenen, aus verschiedenen Teilflächen bestehenden Hohlräumen, können die Brennerschäfte 102, 202, 302 ausgetauscht werden und so die einzelnen Teilflächen eines komplexen Objektes beschichtet wer­ den. Es versteht sich von selbst, daß die Winkel a, b, c und Radien r dieser Brennerschäfte 102, 202, 302 in einem weiten Bereich variieren können, und daß auch noch andere Ausfüh­ rungsformen der Brennerschäfte 102, 202, 302 denkbar sind.

Die Fig. 3a bis 3c zeigen einen Längsschnitt durch die drei Baueinheiten 1, 2, 3 zur Veranschaulichung der zwischen den Kühlwasserleitungen 40, 45, 52, 53 einerseits sowie zwischen den Kühlwasserleitungen 52, 53 und den Kühlwasserkanälen 135, 136 andererseits vorhandenen und jeweils aus einem Stecker 39, 44, 66, 67 und einer Buchse 49, 50, 58, 60 bestehenden Steck­ verbindungen. Die Fig. 3d bis 3f zeigen wiederum einen Längs­ schnitt durch die drei Baueinheiten zur Veranschaulichung der zwischen den Plasmagasleitungen 75, 76, 77 und den Plasmapul­ verleitungen 70, 71, 72 vorhandenen und jeweils aus einem Dichtring 84, 85; 86, 87 und einem Bund 79, 80; 81, 82 be­ stehenden Stoßverbindungen.

In den Fig. 3b und 3e ist jeweils der Brennerschaft 2 darge­ stellt. Dieser besitzt an beiden Enden eine eingesetzte und aus thermisch hoch belastbarem Kunststoff bestehende Abschlußkappe 56, 57. Diese Abschlußkappen 56, 57 dienen der Befestigung der beiden Kühlwasserleitungen 52, 53 sowie der Plasmagas- und Plasmapulverleitung 71, 76 im Brennerschaft 2.

Eine Besonderheit des Plasmaspritzgerätes besteht darin, daß in den Kühlwasserleitungen 40, 45, 52, 53 bzw. den Kühlwasser­ kanälen 135, 136 das Kühlwasser zirkuliert, und daß im weite­ ren durch die aus Metall bestehenden Leitungen die elektrische Stromzufuhr zum Brennerkopf 3 erfolgt. Im Brennerschaft 2 füh­ ren von den Buchsen 49, 58 jeweils radiale Kanäle 91, 93 in das Mantelrohr 92 des Brennerschafts 2. Dadurch kann das Kühlwasser am Eingang des Brennerschafts 2 aus der Leitung 52 bzw. aus der Buchse 49 austreten und den Brennerschaft 2 durchströmen. Am Ende des Brennerschafts 2 kann das Kühlwasser dann über die radialen Kanäle 93 in die Buchse 58 einfließen und über den Stecker 66 in den Kühlkanal 135 gelangen. Die elektrische Ver­ bindung zwischen den beiden Buchsen 49, 58 wird durch einen stabförmigen Stromleiter 62 gewährleistet. Die genaue Funk­ tionsweise dieses Kühlwasserkreislaufes wird nachfolgend noch anhand der Fig. 4, 4a und 4b beschrieben. Da die beiden Kühlwasserleitungen 52, 53 auf unterschiedlichem Potential lie­ gen, dienen die beiden Abschlußkappen 56, 57 gleichzeitig auch als Isolator zwischen den Buchsen 49, 50, 58, 60. Da die Kühl­ wasserleitungen bzw. die Kühlwasserkanäle über den Brennerkopf zudem in Reihe geschaltet sind, ist es natürlich notwendig, daß als Kühlmedium ein elektrisch nicht- bzw. schlechtlei­ tendes Medium wie beispielsweise hochreines Wasser zum Einsatz kommt.

Die in den Fig. 3e bis 3f dargestellten Plasmapulverleitungen 70, 71, 72 sowie die Plasmagasleitungen 75, 76, 77 sind unter­ einander jeweils mittels einer Stoßverbindung verbindbar. Der prinzipielle Aufbau der Baueinheiten wurde bereits vorgängig erwähnt, so daß sich die nachfolgenden Figurenbeschreibungen auf die wesentlichen Details der Steck- bzw. Stoßverbindungen beschränken.

Für die Verbindung der durch das Anschlußelement 1 führenden Kühlwasserleitungen 40, 45, mit den entsprechenden, durch den Brennerschaft führenden Leitungen 52, 53, sind Steckverbindun­ gen vorgesehen. Diese Steckverbindungen bestehen jeweils aus einem metallenen Stecker 39, 44 und einer metallenen Buchse 49, 50. Die Stecker 39, 44 sind dabei so ausgebildet, daß sie an ihrem hinteren Ende einen Bund 41, 46 aufweisen. Werden nun die Stecker 39, 44 in die entsprechenden Buchsen 49, 50 ge­ steckt und das Anschlußelement 1 mit dem Brennerschaft 2 ver­ schraubt, so kommt jeweils der Bund 41, 46 an die Stirnseiten 54, 55 der Buchsen 49, 50 zu liegen und es entsteht somit je­ weils eine Kontaktfläche. Über diese Kontaktflächen kann nun der elektrische Strom von der einen Leitung auf die andere übertragen werden. Durch die beiden im Bereich der jeweiligen Steckverbindungen in die Nuten 18, 31 eingreifenden Leisten 26, 34 wird zudem eine gute elektrische Isolation zwischen den auf unterschiedlichem Potential liegenden Steckverbindungen gewähr­ leistet. Zur Abdichtung der Steckverbindungen bezüglich des da­ rin zirkulierenden Kühlwassers sind Dichtringe 42, 43 vorgese­ hen.

Sinngemäß auf dieselbe Art und Weise sind die wiederum aus Steckern 66, 67 und Buchsen 58, 60 gebildeten Steckverbindungen für das Kühlwasser sowie den elektrischen Strom auch zwischen dem Brennerschaft 2 und dem Brennerkopf 3 ausgebildet. Der we­ sentliche Unterschied besteht darin, daß am Brennerkopf 3 ein aus Metall bestehender Anodenbasiskörper 63 sowie ein ebenfalls aus Metall bestehender Kathodenbasiskörper 64 vorhanden sind. Der Kathodenbasiskörper 64 ist dabei so ausgebildet, daß er die Stromzufuhr zur Kathode übernimmt, während der Anodenbasis­ körper 63 die Stromzufuhr zur Anode gewährleistet. Anstelle einer separaten Leitung sind die für die Kühlung des Brenner­ kopfs 3 notwendigen Kanäle 135, 136 direkt in diese beiden Kör­ per 63, 64 eingelassen. Da diese beiden Körper zudem aus Metall bestehen, ist dadurch eine gleichmäßige Kühlung des Brenner­ kopfes 3 gewährleistet. Im weiteren erübrigt es sich, daß die beiden Stecker 66, 67 einen Bund aufweisen müssen, da nämlich beim Zusammenstecken der Buchsen 58, 60 mit den Steckern 66, 67, die an den Buchsen 58, 60 vorhandenen Stirnflächen 59, 61 mit dem Anodenbasiskörper 62 und dem Kathodenbasiskörper 64 in Berührung kommen und somit der elektrische Kontakt ebenfalls gewährleistet ist. Die in die Buchsen 49, 50, 58, 60 eingrei­ fenden Stecker 39, 44, 66, 67 zentrieren zudem den Brennerkopf 3 gegenüber dem Brennerschaft 2 und den Brennerschaft 2 gegen­ über dem Anschlußelement 1.

Als Abdichtung für das Kühlwasser sind an den Steckern 66, 67 wiederum Dichtringe 68, 69 angebracht.

Die Leitungsverbindungen zwischen den Plasmapulverleitungen 70, 71, 72 sowie zwischen den Plasmagasleitungen 75, 76, 77 sind als Stoßverbindungen ausgebildet. Dazu besitzen die beiden durch den Brennerschaft 2 führenden Leitungen 71, 76 an ihren Enden jeweils einen Bund 79, 80, 81, 82, der beim Zusammen­ schrauben des Plasmaspritzgerätes an einen entsprechenden, die Leitung 70, 72, 75, 77 umfassenden Dichtring 84, 85, 86, 87 im Anschlußelement 1 sowie im Brennerkopf 3 zu liegen kommt und durch diesen abgedichtet wird.

Da ein solches Plasmaspritzgerät durch die Plasmaflamme eine sehr hohe Temperatur erzeugt, muß einerseits der Brennerkopf 3 und andererseits aber auch der Brennerschaft 2 gekühlt werden. Dies trifft im besonderen beim Beschichten von Rohren, Bohrun­ gen und dergleichen zu, wo die erzeugte Wärme nur schlecht ab­ fließen kann. Insbesondere trifft dies auch für Beschichtungen im Vakuum zu.

Aus der Fig. 4 ist der Kühlwasserkreislauf im Plasmaspritzge­ rät ersichtlich. Dazu sind wiederum die drei Baueinheiten 1, 2, 3 in einem auf das wesentliche reduzierten Längsschnitt darge­ stellt. In den Fig. 4a und 4b sind zudem zwei Details in ver­ größerten Ausschnitten dargestellt. Eine Kühlung bei einem Plasmaspritzgerät ist vor allem für den Brennerkopf 3 sowie den Brennerschaft 2 notwendig.

Damit die drei Baueinheiten 1, 2, 3 des Plasmaspritzgeräts mög­ lichst wenig Leitungen und Steckverbindungen aufweisen, wurde ein serieller Kühlkreislauf gewählt. Das heißt, daß im Bren­ nerkopf 3 die Anodendüse 11 sowie die Kathodenanordnung 12 kühltechnisch in Reihe geschaltet sind und daher vom Kühlwasser nacheinander durchflossen werden.

Das Kühlwasser wird am Anschluß 23 über eine nicht eingezeich­ nete Leitung zugeführt und tritt da radial zur Längsachse des Plasmaspritzgerätes in die Kühlwasserzuleitung 40 des An­ schlußelements 1 ein. Im Anschlußelement 1 selber wird das einfließende Kühlwasser zuerst um 90° umgelenkt. Danach fließt das Kühlwasser in die aus dem Stecker 39 sowie der Buchse 49 bestehende Steckverbindung ein. Durch die in der Buchse 49 vorhandenen, radialen Kanäle 91 kann das Kühlwasser aus der Leitung 40 austreten und in das Mantelrohr 92 des Bren­ nerschafts 2 einfließen. Das Wasser kann dadurch den Brenner­ schaft 2 im ganzen, verbleibenden Querschnitt durchströmen. Am Ende des Brennerschafts 2 fließt das Kühlwasser wiederum über radiale Kanäle 93 in die aus dem Stecker 66 und der Buchse 58 gebildete Steckverbindung ein. Von dieser Steckverbindung fließt das Kühlwasser schließlich in den Kanal 135 des Bren­ nerkopfs 3. Die in dieser Steckverbindung notwendigen Dicht­ ringe sind der besseren Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet. Im Brennerkopf 3 fließt das Kühlwasser über den im Anoden­ basiskörper 63 vorhandenen Kanal 135 zuerst zur Anodendüse 11 und umspült diese. Danach wird das Kühlwasser umgelenkt und durchdringt dabei einen zwischen dem Anodenbasiskörper 63 und dem Kathodenbasiskörper 64 angebrachten Isolierkörper 65, um anschließend zur Kathodenanordnung 12 zu gelangen und diese zu umströmen. Die an der Anodendüse 11 sowie an der Kathodenfas­ sung 13 vorhandenen Ringkanäle sind aus dieser Darstellung nicht ersichtlich und werden später bei der detaillierten Be­ schreibung des Brennerkopfs 3 noch genauer erläutert.

Der Rückfluß des Kühlwassers aus dem Brennerkopf 3 erfolgt durch eine im Brennerschaft 2 vorhandene Leitung 73. Diese Leitung 73 besitzt eine Ummantelung 96, welche die elektrische Isolation zwischen den beiden auf unterschiedlichem Potential liegenden Leitungen 62, 73 verbessert und dadurch allfällige Kriechströme reduziert. Von der Leitung 72 fließt das Kühlwas­ ser wieder in das Anschlußelement 1 ein, wo es schließlich über den Anschluß 20 aus dem Plasmaspritzgerät austritt.

Ein solcher Kühlwasserfluß hat den Vorteil, daß durch die kühltechnische Serienschaltung der Anodendüse 11 und der Katho­ denanordnung 12 nur ein einzelner Kühlwasserkreislauf notwendig ist. Bedingung für einen solchen Kühlwasserverlauf ist natür­ lich, daß als Kühlwasser hochreines oder ultrareines Wasser verwendet wird, so daß dieses eine entsprechend geringe elek­ trische Leitfähigkeit besitzt. Im weiteren wird das Mantelrohr 92 des Brennerschafts 2 im ganzen zur Verfügung stehenden Quer­ schnitt durchströmt und somit der gesamte Brennerschaft 2 ent­ sprechend effizient gekühlt.

Bei den Fig. 4, 4a und 4b ist zu berücksichtigen, daß, zur besseren Veranschaulichung der Kühlung, das Plasmaspritzgerät in einem Schnitt durch zwei verschiedene und in dieser Dar­ stellung kombinierte Ebenen dargestellt ist. Außerdem sind bei diesen Figuren die Plasmagasleitung sowie die Plasmapulverlei­ tung, der besseren Übersichtlichkeit wegen, weggelassen worden.

In der Fig. 5a ist der Brennerschaft 2 im Querschnitt zu se­ hen, während in der Fig. 5b ein Ausschnitt des Brennerschafts 2 im Längsschnitt dargestellt ist. Im Mantelrohr 92 des Bren­ nerschafts 2 sind die rohrförmige Kühlwasserleitung 73, der stabförmige Stromleiter 62 sowie die Plasmapulverleitung 71 und die Plasmagasleitung 76 zu sehen. Die als elektrische Isolation ausgebildete Ummantelung 96 der Kühlwasserleitung 73 ist eben­ falls eingezeichnet. Aus dieser Darstellung ist im weiteren sehr gut zu ersehen, daß das Mantelrohr 92 des Brennerschafts 2 großflächig vom Kühlwasser durchströmt wird und daß dadurch eine effiziente Kühlung gewährleistet wird. Beide Figuren sind dabei gegenüber den vorhergehenden Darstellungen zur besseren Veranschaulichung vergrößert dargestellt.

Die Fig. 6a, 6b und 6c zeigen in einer vergrößerten Dar­ stellung den Brennerkopf 3 im Längsschnitt, im Querschnitt so­ wie in einer Außenansicht vom Brennerschaft her. Der Brenner­ kopf 3 dient der Erzeugung einer Plasmaflamme, mittels welcher zugeführtes Plasmapulver geschmolzen und beschleunigt wird, so daß das in Bewegung versetzte Plasmapulver dadurch auf ein zu beschichtendes Werkstück aufgetragen werden kann. Für den Be­ trieb des Brenners werden elektrische Energie sowie verschie­ dene Medien zugeführt.

Der Brennerkopf 3 weist eine zylindrische Grundform auf, welche im wesentlichen aus einem Kathodenbasiskörper 64 mit darin an­ gebrachter Kathodenanordnung 12, einem Anodenbasiskörper 63 mit darin befestigter Anodendüse 11, sowie einem den Anodenbasis­ körper 63 elektrisch vom Kathodenbasiskörper 64 trennenden Iso­ lierkörper 65 besteht. Auf seiner dem Brennerschaft 2 zugewand­ ten Seite ist ein den gesamten Brennerkopf 3 umfassender Absatz 36 vorhanden. Der aus Metall bestehende Anodenbasiskörper 63 besitzt im wesentlichen eine rechteckige Grundform, wobei die eine Fläche 98 abgerundet ist. Diese obere, abgerundete Fläche 98 bildet gleichzeitig einen Teil der Außenseite des Brenner­ kopfs 3. Der ebenfalls aus Metall bestehende Kathodenbasiskör­ per 64 weist eine Form auf, die in etwa spiegelbildlich zum Anodenbasiskörper 63 ausgebildet ist und bei der der abgerunde­ te Teil 99 einen unteren Teil der Außenseite des Brennerkopfs 3 bildet. Der Isolierkörper 65 ist dabei zwischen der Innenflä­ che des Kathodenbasiskörpers 64 und der Innenfläche des Anoden­ basiskörpers 63 angeordnet. Um die elektrische Isolation zwi­ schen dem Kathodenbasiskörper 64 und dem Anodenbasiskörper 63 zu optimieren, weist der Isolierkörper 65 an seinen Längsseiten je einen zylindersegmentförmigen Flansch 74 auf, welche den Anodenbasiskörper 63 und den Kathodenbasiskörper 64 an deren geraden Teilen der Außenseiten teilweise umgreifen. An seinem dem Brennerschaft 2 abgewandten Ende weist der Brennerkopf 3 zudem eine aus Keramik bestehende Isolierkappe 101 auf.

Der mechanische Zusammenhalt des Brennerkopfs 3 wird durch Schrauben 97 gewährleistet, welche jeweils den Kathodenbasis­ körper 64 und den Anodenbasiskörper 63 mit dem Isolierkörper 65 verbinden. Um die gute Isolation zwischen dem Kathodenbasiskör­ per 64 und dem Anodenbasiskörper 63 nicht zu beeinträchtigen, sind die beiden Körper 63, 64 an verschiedenen Stellen mit dem Isolierkörper 65 verschraubt. Die Kathodenanordung 12 selber besteht aus einer zylindrischen Kathodenfassung 13 mit einer von oben eingesetzten, stiftförmigen und aus Wolfram bestehen­ den Kathode 14. Die Kathodenfassung 13 besitzt an ihrem hinte­ ren Ende ein Außengewinde 103, mittels welchem sie in ein ent­ sprechendes Gewinde 104 des Kathodenbasiskörpers 64 einge­ schraubt ist. Durch diese Gewinde 103, 104 ist auch ein siche­ rer elektrischer Kontakt zwischen dem Kathodenbasiskörper 64 und der Kathodenanordnung 12 gewährleistet. Die Längsachse der Kathodenanordnung 12 kommt dabei quer zur Längsachse des Bren­ nerkopfs 3 zu liegen. Die Kathodenfassung 13 wird an ihrem oberen Ende von einer keramischen Isolierscheibe 138 umfaßt. Um die axiale Lage der Kathodenanordnung 12 zu bestimmen, weist die Kathodenfassung 13 eine Schulter 106 auf, welche durch das Einschrauben mit ihrer Stirnseite definiert am Kathodenbasiskörper 64 aufliegt. Auf der Höhe der Kühlwasser­ bohrung 136 besitzt die Kathodenfassung 13 eine Ringnut 108, welche zusammen mit einer in den Kathodenbasiskörper 64 einge­ lassenen und in Form und Lage korrespondierenden Nut 109 einen Kühlringkanal 110 ergibt. Um diesen Kühlringkanal 110 abzudich­ ten, ist jeweils ober- und unterhalb desselben ein die Katho­ denfassung 13 umfassender Dichtring 112 vorgesehen. Für die Zu­ fuhr von Plasmagas weisen die Kathodenfassung 13 und der Katho­ denbasiskörper 64 jeweils eine Ringnut 114, 115 auf, welche sich zusammen, unterhalb des Kühlringkanals 110, zu einem Ring­ kanal 116 ergänzen. In diesen Ringkanal 116 mündet ein von der Stirnseite 132 ausgehender Plasmagaskanal 127. Von diesem Ring­ kanal 116 gehen schließlich Längskanäle 118 aus, welche im pe­ ripheren Bereich der Kathodenfassung 13 der Kathode 14 entlang führen und an stirnseitigen Öffnungen in die Bohrung 120 der Anodendüse 11 münden.

Die Anodendüse 11 besitzt eine zylindrische Grundform mit einer durchgehenden Bohrung 120, wobei die Bohrung 120 am Anfang und am Ende konisch ausläuft. Die Anodendüse 11 ist von außen in den Anodenbasiskörper 63 eingesetzt, so daß die Längsachse der Anodendüse 11 wiederum quer zur Längsachse des Brennerkopfs 3 liegt. Um die axiale Lage der Anodendüse 11 definieren, weist sie einen als Anschlag ausgebildeten Bund 121 auf, welcher beim Einsetzen der Anodendüse 11 auf einer Stirnfläche einer Bohrung 100 im Anodenbasiskörper 63 zu liegen kommt. Über diese Stirnfläche wird gleichzeitig auch der Strom vom Anodenbasis­ körper 63 auf die Anodendüse 11 übertragen. Im eingesetzten Zu­ stand ragt dabei die Kathode 14 in die Bohrung 120 der Anoden­ düse 11. Die Fixierung der Anodendüse 11 im Anodenbasiskörper 63 erfolgt durch eine Klemmbacke 122, welche mittels einer nicht eingezeichneten Schraube am Anodenbasiskörper 63 ange­ schraubt ist. Diese Klemmbacke 122 ist dabei so ausgebildet, daß sie über eine interne Bohrung 123 einen durch den Anoden­ basiskörper 63 führenden Pulverkanal 125 mit einer radial in den Innenraum der Anodendüse 11 führenden Bohrung 126 verbindet.

Wie schon bei der Kathodenfassung 13 beschrieben, besitzt die Anodendüse 11 ebenfalls eine Ringnut 128, welche zusammen mit einer in den Anodenbasiskörper 63 eingelassenen Nut 129 einen Kühlringkanal 130 ergibt. Zum Abdichten dieses Kühlringkanals 130 sind wiederum entsprechende Dichtringe 131 vorhanden.

Auf der dem Brennerschaft 2 zugewandten Stirnseite 132 ist wie­ derum die in eine entsprechende Nut des Brennerschafts eingrei­ fende Leiste 34 zu sehen. Auf dieser Stirnseite 132 münden außer­ dem alle Anschlüsse für Zuführleitungen der Brennermedien in Steck- bzw. Stoßverbindungen. Für den Einlaß von Kühlwasser ist der Stecker 66 vorgesehen. Von diesem Stecker 66 aus führt ein Kanal 135 für Kühlwasser in den Anodenbasiskörper 63 hi­ nein, wo er als erstes in den um die Anodendüse 11 führenden Kühlringkanal 130 mündet. Danach führt der Kühlwasserkanal 135 weiter durch den Anodenbasiskörper 63, wird dann um 90° nach unten umgelenkt, führt durch den Isolierkörper 65 in den Katho­ denbasiskörper 64, wird da wiederum um 90° umgelenkt, um schließlich in den Kühlringkanal 110 der Kathodenfassung 13 zu münden. Ab dem Übergang vom Isolierkörper in den Kathodenbasis­ körper 64 wird der Kühlwasserkanal mit 136 bezeichnet. Über den Stecker 67 schließlich führt der Kühlwasserkanal 136 wieder aus dem Brennerkopf 3 hinaus.

Die beiden rohrförmig ausgebildeten Stecker 66, 67 sind so in den Kathodenbasiskörper 64 bzw. den Anodenbasiskörper 63 einge­ setzt und mit diesen verbunden, daß ein guter elektrischer Kontakt mit diesen gewährleistet ist.

Um den Brennerkopf 3 gegen Hitzeeinwirkung möglichst gut abzu­ schirmen, ist schließlich ein abgewinkeltes Hitzeschutzschild 5 vorgesehen, welches auf der Seite der Anodendüse 11, bündig mit deren Oberfläche, am Brennerkopf 3 angebracht ist.

Die Funktionsweise eines solchen Brennerkopfs 3 ist hinlänglich bekannt, weshalb hier nur auf einige Besonderheiten und Vortei­ le der vorgängig beschriebenen Ausbildungsart hingewiesen wird. Ein wesentlicher Vorteil eines solchermaßen ausgebildeten Brennerkopfs 3 ist, daß sowohl die Anodendüse 11 wie auch die Kathodenanordung 12 von außen zugänglich sind und daher vom Benutzer auf einfache Art und Weise schnell ausgetauscht werden können. Durch den Quereinbau des Plasmatrons tritt der Plasma­ strahl, bezogen auf die Längsachse des Brennerkopfs 3, radial aus diesem aus. Dadurch können, insbesondere beim Innenbe­ schichten von Rohren und dergleichen, auch allfällig vorhan­ dene, verwinkelte Stellen gleichmäßig und homogen beschichtet werden. Das durch die im peripheren Bereich der Kathodenfassung 13 der Kathode 14 entlang durch die Kanäle 118 geleitete Plas­ magas kühlt die Kathodenfassung 13. Im weiteren wird durch die­ se Zuführung das Plasmagas vorgewärmt, was eine Verbesserung des Wirkungsgrads zur Folge hat. Der aus Metall bestehende Kathodenbasiskörper 64 wird für die Zuführung des elektrischen Stroms zur Kathode 14 benutzt. Der Stecker 67 ist dabei, wie bereits vorgängig beschrieben, sowohl als Stecker für die Ver­ bindung der Kühlleitungen wie auch als Kontakt für den elektri­ schen Strom ausgebildet. Da sowohl die Kathodenfassung 13 und damit die Kathode 14 selber als auch der Stecker 67 in direktem Kontakt mit dem Kathodenbasiskörper 64 stehen, wird natürlich auch der elektrische Strom entsprechend übertragen.

Durch eine bezogen auf den Kühlwasserkreislauf serielle Schal­ tung der Kathodenkühlung und der Anodenkühlung kann die Anzahl der Verbindungsleitungen auf ein Minimum reduziert werden. Um die gegenüber der Kathodenanordnung 12 auf unterschiedlichem Potential liegende Anodendüse 11 über das Kühlmedium miteinan­ der zu verbinden, wird natürlich vorausgesetzt, daß als Kühl­ medium eine Kühlflüssigkeit mit einem hohen spezifischen, elek­ trischen Widerstand eingesetzt wird. Ideal dafür ist, wie be­ reits vorgängig erwähnt, hochreines oder ultrareines Wasser.

Die als Klemmbacke 122 ausgebildete Verbindung des Plasmapul­ verkanals 125 mit der radial in die Anodendüse 11 mündenden Pulverzuführleitung 126 ist austauschbar. Wenn nun verschiedene Klemmbacken 122 mit unterschiedlichen Leitungsquerschnitten zur Verfügung stehen, kann durch den Austausch dieser als Pulver­ injektor ausgebildeten Klemmbacke 122 die Injektionsgeschwin­ digkeit des Plasmapulvers, welches der Plasmaflamme zugeführt wird, vorgewählt bzw. verändert werden.

Claims (25)

1. Plasmaspritzgerät, insbesondere zur Beschichtung von Hohl­ raumwandungen, welches ein Anschlußelement (1), einen Brenner­ schaft (2) und einen Brennerkopf (3) aufweist, welche in einer die Längsachse des Plasmaspritzgerätes bildenden Achse (25) hintereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (1), der Brennerschaft (2) und der Bren­ nerkopf (3) als einzeln austauschbare Module ausgebildet sind, die durch den Benutzer auswechselbar miteinander verbunden sind, daß sämtliche für den Betrieb des Brenners erforderli­ chen Leitungen und Kanäle (52, 53, 71, 76,) durch das Innere des Brennerschafts (2) hindurch verlaufen, und daß die Ver­ bindung sämtlicher Leitungen und Kanäle zwischen dem Anschluß­ element (1) und dem Brennerschaft (2) einerseits und zwischen dem Brennerschaft (2) und dem Brennerkopf (3) andererseits über Steck- und/oder Stoßverbindungen (39, 49; 44, 50; 58, 66; 60, 67; 79, 84; 80, 85; 81, 86; 82, 87) erfolgt.

2. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerschaft (2) ein Mantelrohr (92) aus Metall auf­ weist, welches an beiden Enden mit Anschlußteilen (49, 50, 58, 60, 79, 80, 81, 82) ausgerüstet ist und im Innern Leiter (62, 71, 73, 76) für die Stromzu- und ableitung, für die Kühlmittel­ zu- und ableitung, für die Zufuhr von Plasmagas und für die Zu­ fuhr von Beschichtungsmaterial enthält.

3. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Brennerschaft (2) für die Stromzuleitung zum Brenner­ kopf (3) ein stabförmiger Stromleiter (62) und für die Strom­ ableitung vom Brennerkopf (3) ein rohrförmiger Stromleiter (73) vorgesehen sind, und daß für die Zuleitung des Kühlmittels das Mantelrohr (92) mit seinem ganzen verbleibenden Querschnitt und für die Ableitung des Kühlmittels der rohrförmige Stromleiter (73) dient.

4. Plasmaspritzgerät nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens der eine der beiden Stromleiter (62, 73) eine als elektrische Isolation ausgebildete Umman­ telung (96) aufweist.

5. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der dem Brennerkopf (3) zugewandte Anschlußteil des Brennerschaftes (2) eine Verschlußkappe (57) und zwei dar­ in angeordnete Buchsen (58, 60) aufweist, welche auf je einen, an einem Anodenbasiskörper (63) bzw. einem Kathodenbasiskörper (64) angeordneten Stecker (66, 67) des Brennerkopfs (3) passen, und daß die eine Buchse (58) mit dem stabförmigen Stromleiter (62) und die andere Buchse (60) mit dem rohrförmigen Stromlei­ ter (73) verbunden ist, wobei der Hohlraum der mit dem stabför­ migen Stromleiter (62) verbundenen Buchse (58) durch radiale Kanäle (93) mit dem Innenraum des Mantelrohrs (92) verbunden ist.

6. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerkopf (3) mittels zweier Schrauben (7) am Bren­ nerschaft (2) und der Brennerschaft (2) mittels dreier Schrau­ ben (6) am Anschlußelement (1) befestigt ist.

7. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Anschlußelement (1) Anschlüsse (20, 21, 22, 23) für Brennermedienzuführleitungen vorhanden sind, welche gegenüber der Längsachse (25) des Plasmaspritzgerätes radial angeordnet sind.

8. Plasmaspritzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerschaft eine von einer Geraden abweichende Form, insbesondere eine zumindest teilweise abgewinkelte, gekröpfte oder bogenförmige Form aufweist.

9. Brennerkopf für ein Plasmaspritzgerät nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser einen Anodenbasiskörper (63), welcher eine Anodendüse (11) trägt, einen Kathodenbasiskörper (64), welcher eine in die Anodendüse (11) ragende Kathode (14) trägt, und einen zwischen den Kathodenbasiskörper (64) und den Anodenbasiskörper (63) eingefügten Isolierkörper (65) aufweist, daß der Kathoden­ basiskörper (64), der Anodenbasiskörper (63) und der Isolier­ körper (65) entlang von parallel zur Längsachse (25) des Plas­ maspritzgerätes verlaufenden Ebenen miteinander verbunden sind, wobei der Kathodenbasiskörper (64) und der Anodenbasiskörper (63) Teile der Außenseite des Brennerkopfs (3) bilden, und daß die Kathode (14) und die Anodendüse (11) von außen her quer zur Längsachse (25) des Plasmaspritzgerätes in den Katho­ denbasiskörper (64) bzw. Anodenbasiskörper (63) eingesetzt sind.

10. Brennerkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (65) an seinen Längsseiten Flansche (74) auf­ weist, welche den Kathodenbasiskörper (64) und den Anodenbasis­ körper (63) an deren Außenseiten teilweise umgreifen.

11. Brennerkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Brennerkopfs (3) Verbindungskanäle (125, 127) für die Zufuhr von Plasmagas und Plasmapulver vorgesehenen sind, die außerhalb des Isolierkörpers (65) verlaufen.

12. Brennerkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenbasiskörper (64), der Anodenbasiskörper (63) und der Isolierkörper (65) des Brennerkopfs (3) zusammen eine im wesentlichen zylinderförmige Baueinheit bilden, deren Längs­ achse mit der Längsachse (25) des Plasmaspritzgerätes zusam­ menfällt.

13. Brennerkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenbasiskörper (64) und der Anodenbasiskörper (63) Kühlkanäle (135, 136) für ein flüssiges Kühlmittel aufweisen, welche über einen Durchlaß im Isolierkörper (65) in Reihe ge­ schaltet sind und zu Anschlußelementen (66, 67) führen, welche an der Brennerschaft-seitigen Stirnfläche (132) des Brenner­ kopfs (3) angeordnet sind.

14. Brennerkopf nach Anspruch 11 und 13, dadurch gekennzeich­ net, daß an der einen Stirnseite (132) des Brennerkopfs (3) sämtliche Anschlüsse (66, 67, 88, 89) für Verbindungskanäle (125, 127) sowie für die Kühlkanäle (135, 136) vorgesehen sind, und daß die andere, dem Brennerschaft (2) abgewandte Stirn­ seite (137) durch eine Isolierkappe (101) abgeschlossen ist.

15. Brennerkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerkopf (3) eine die Stirnseite (137) übergreifende Kappe (101) aufweist.

16. Brennerkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenbasiskörper (64) einerseits und der Anodenbasis­ körper (63) andererseits an verschiedenen Stellen mit dem Iso­ lierkörper (65) verschraubt sind.

17. Brennerkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf den Brennerkopf (3) aufsteckbare, die Anodendüse (11) freilassende Schutzhaube (4) aus keramischen Material vorgese­ hen ist.

18. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kathode (14) stiftförmig ausgebildet ist, und daß zur Aufnahme der Kathode (14) eine zylindrische Kathodenfassung (13) vorgesehen ist, welche in den Kathoden­ basiskörper (64) eingeschraubt ist und dessen Kühlmittelkanal (136) durchsetzt.

19. Brennerkopf nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenbasiskörper (64) und die zylindrische Kathoden­ fassung (13) Ringnuten (114, 115) aufweisen, welche sich zu einem Ringkanal (116) ergänzen, in den die Zuleitung (127) für das Plasmagas mündet.

20. Brennerkopf nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß im peripheren Bereich der Kathodenfassung (13) Längskanäle (118) vorhanden sind, welche vom Ringkanal (116) ausgehend der Kathode (14) entlang führen und an stirnseitigen Öffnungen in den Innenraum (120) der Anodendüse (11) münden.

21. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (14) aus dotiertem Wolfram besteht.

22. Brennerkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenbasiskörper (63) eine zylindrische Bohrung aufweist, in welche die Anodendüse (11) eingesteckt ist, wobei die Ano­ dendüse (11) durch eine am Anodenbasiskörper (63) angeschraub­ te, an einem Bund (121) der Anodendüse (11) angreifende Klemm­ backe (122) fixiert ist.

23. Brennerkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodendüse (11) einen außerhalb des Anodenbasiskörpers (63) liegenden radialen Kanal (126) aufweist, über welchen die Zufuhr des als Beschichtungsmaterials vorgesehenen Plasmapul­ vers in den Innenraum (120) der Anodendüse (11) erfolgt.

24. Brennerkopf nach den Ansprüchen 22 und 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klemmbacke (122) einen Verbindungskanal (123) aufweist, welcher den durch den Anodenbasiskörper (63) führenden Plasmapulverkanal (125) mit dem radialen, in die Anodendüse (11) führenden Kanal (126) verbindet.

25. Brennerkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Brennerkopf (3) auf der Seite der Anodendüse (11) ein abge­ winkeltes Schutzschild (5) vorgesehen ist.