DE8909503U1 - Hochgeschwindigkeitsflammspritzpistole - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hochgeschwindigkeitsflammspritzpistole
mit wassergekühlter Brennkammer j Injektorgasmischblock
und Expansionsdüse, bei der -die gas- und
flammenbeaufschlagten Oberflächen eine zu dan schmeizflüssigen
Spritzzusatzwerkstoffen und sonstigen Verbrennungsrückständen
affinitätslose Deckschicht aufweisen.
Hochgeschwir»d?.sk€ itsflamBiSpritzpistolen weisen einen
Gasmischblock mit »c^asergekühlter Brennkammer und
nachgeschalteter Expansi-isdüse t\'f. Der Vorteil gegenüber
konventionellen Flammspritzpietcien besteht darin, daß die
Brenngase z. B. Acetylen, ?&kgr;&mgr;&eegr; oder Wasserstoff und/oder
die tferbrennungsgase z. B. Sauerstoff bzw. Luft in der wassergekühlten Brennkammer verbrennen, wobei es zu einer
sehr starken G;.sexpansion kommt, mit der Folge, daß der aus der wassergekühlten Expansionsdüse austretende Heißgasstrahl
Überschallgeschwindigkeit aufweist.
Hierbei durchströmt z. B. pulverförmiger Spritzzusatzwerkstoff die Brennkammer, wobei dieser in einen
geschmolzenen oder schmelzplastischen Zustand versetzt wird. Das Gemisch aus Brenn- und Verbrennungsgas strömt ebenfalls
in die Brennkammer ein und ist beim Eintritt des draht- oder pulverförmigen Spritzzusatzwerkstoffes bereits gezündet.
Hierbei entstehen naturgemäß gewisse technische Probleme derart, daß der Zusatzwerkstoff durch den Druck und die
Gasverwirbelung in der Brennkammer nachteiligerweise nicht zentrisch in die gegenüberliegende Expansionsdüsenbohrung
eintreten kann. Auf diese Weise werden geschmolzene Spritzzuaatzwerkstoffpartikel
an die Brennkammerwandung oder an die Stirnseite des Injektorgasmischblocks geschleudert, wo diese
anbacken bzw. ablagern.
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Diese Ablagerungen treten ebenfalls auf dem Brennkammerboden &ngr; d im Übergangsbereich der Brennkammer zur Expansionsdüsenbohrung
auf.
Da diese Ablagerungen von Zeit zu Zeit von der Hochgeschwindigkeitsflamme
mitgerissen und auf das Substrat geschleudert bzw. aufgeschossen werden, verursachen diese
Fehlstellen in der· zu erzeugenden Spritzschicht.
Für bestimmte spezielle Anwendungen, z. B. High-Tech-Schichten im Flugzeugmotorenbau und Gasturbinenschaufelbau
sind die herkömmlichen Verfahrensweisen der Schichtaufbringung daher nicht immer zufriedenstellend.
Bei den bekanntten Hochgeschwindigkeitsflammspritzpistolen besteht der Injektorgasmischblock, die Brennkammer und die
angeschlossene Expansionsdüse normalerweise aus Kupfer, deren gas- und flammenbeaufschlagten Oberflächen maximal
geglättet sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hochgeschwindigkeitsflammspritzpistole der eingangs
genannten Gattung zu schaffen, bei der im Bereich der
Brennkammer keine Ablagerungen von Spritzzusatzwerkstoffen und sonstigen Verbrennungsrückständen gebildet werden.
Diene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gas- und flammenbeaufschlagten Oberflächen eine zu d^n
schmelzflüssigen Spritzzusatzwerkstoffen und sonstigen Verbrennungsrückständen affinitätslose Deckschicht
aufweisen.
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Besondere AuafUhrungsformen sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Anhand der beigefügten Zeichnung, die ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wird diese nun
näher erläutert·:
Die Figur 1 zeigt unter anderem die Expansionsdüse 22, die
Brennkammer 2, den Injektorgasmischblock 18 und den
Kühlwassermantel 23 einer Hochgeschwindigkeitsflammspritzpistole 1.
In dem Aufnahmeelement 25 an das der Injektorgasmischblock
18 und der Kühlwassermantel 23 angeschlossen werden, sind verschiedene Zu- und Abführungsdüsen 26 bis 30 eingelassen,
die in entsprechende Zuführungs- und Abführungsleitungen 3 bis 6 und 24 münden.
Hierbei durchströmt &zgr;. B: der -Spri tz-z-usatzwerkstof f ir
Pulverform ausgehend von der Zuführungsleitung 24 durch die
Brennkammer 2. Im Bereich der Brennkammer 2 wird der Zusatzwerkstoff in einen geschmolzenen oder schmelzplastischen
Zustand versetzt. Z. B. Sauerstoff strömt durcli die Verbrennungsgaszuführung 4 in die Quernute 7 durch die
Bohrung 8 in eine Radialnute 9 von wo aus dieser über die Injektordruckdüsenbohrung 10 durch die brenngasgefüllte
Ringnute 13, die als Injektorspalt fungiert. Das Brenngas strömt über die Zuführung 3 in die Quernute 12 und strömt
von hier aus in den Ringraum 11, der mit der Ringnut« (Injektorspalt) 13 verbunden ist. Der Injektorspalt 13 ist
Teil des Injektorsystems, bestehend aus Injektordruckdüsenbohrung 10, Inkjektorspalt 13 und Injektormischdüsenbohruneen
14.
-u-
Bekanntlich bewirkt das Injektorsystem, daß im Injektorspalt
ein Unterdruck entsteht, der im vorliegende Falle das Brenngas ansaugt (sogenanntes Venturi-Prinzip in
vereinfachter Ausführung).
Das Verbrennungsgas strömt mit Überschallgeschwindigkeit aus mindestens zwei Injektordruckdüsenbohrungen 10 durch die
Ringnut (Injektorspalt) 13 in die Injektormischdüsenbohrungen
14 und saugt dabei Brenngas aus dem Injektorspalt
13 in die Injektormischdüsenbohrungen 14 mit, wo die
Mischung zwischen Brenn- und Verbrennungsgas stattfindet. Danach tritt das Gemisch in die Brennkammer 2 ein. Durch die
Anordnung der -zu dem Spritzzuoatzwerkstoff und den sonstigen
Verbrennungsrückständen affinitätslosen Deckschicht 21 auf der Stirnseite 17 des Injektorgasmischblocks 18, auf der
Brennkammerwandung 16, dem Brennkammerboden 19 und auf dem Ubergangsbereich 20 zur Expansionsdüse 22 kann der Spritzzusatzwerkstoff,
wie auch die sonstigen Verbrennungsrückstände nicht in diesem Bereich ablagern oder anbacken.
Die Probleme des Standes der Technik, die sich dadurch ergeben, daß der in die Brennkammer 2, in der bereits das
Gasgemisch gezündet ist, eintretende draht- oder pulverförmige Spritzzusatzwerkstoff durch den Druck und die
Gasverwirbelung in der Brennkammer 2 nicht zentrisch in die gegenüberliegende Expansionsdüsenbohrung 15 eintreten kann,
und im Bereich der Brennkammerwandung 16, an der Stirnseite
17 des Injektorgasmischblocks 18, auf den Brennkammerboden 19 oder auf den Übergangsbereich 20 der Brennkammer 2 zur
Expansionsdüsenbohrung 15 geschleudert werden und dort anbacken, besteht mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung
einer zu diesen Stoffen affinitätslosen Deckschicht 21 nicht mehr.
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Vorzugsweise eignen sich Elemente für die Deckschicht 21 aus der Gruppe VIII des periodischen Systems, vorzugsweise
Platin. Ferner einige Angehörige der I. Nebengruppe (Ia), nämlich Gold/Silber sowie keramische Schichten,
beispielsweise oxidische und karabidische Keramikschichten.
Es eignen sich ferner Schwermetalloxidschichten, wie z. B. eine Titanoxidsch;cht.
Bevorzugterweise erfolgt die Aufbringung der Deckschicht 21, beispielsweise Goldschicht, am fertig bearbeiteten und auf
Funktionsfähigkeit geprüften Bauteil, beispielsweise durch galvanische Verfahren oder durch Aufdampfen.
Die Schichtdicke beträgt vorzugsweise 1 bis 5&mgr;.
Ein weiterer positiver Effekt der Anordnung einer Deckschicht 21 aus vorgenannten Materialien ist, daß die
Zündwilligkeit des aus der Expansionsdüse austretenden Initialzündgemisches sprunghaft erhöht wird.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Hochgeschwindigkeitsf lammspritzpistole geschaffen, mit der durch die
Anordnung einer zu Spritzzusatzwerkstoffen und sonstigen Verbrennungsrückständen affinitätslosen Deckschicht auf den
gas- und flammenbeaufschlagten Oberflächen eine Ablagerung und ein Anbacken dieser Stoffe vermieden und verhindert wird
und somit das Problem, das diese Ablagerung von der Hochgeschwindigkeitsflamme mitgerissen und auf das Substrat
geschleudert bzw. aufgeschossen wird, wo sie Fehlstellen in der Spritzschicht erzeugen, vermieden und ausgeschaltet
wird.
- 6 Bezugszeichenliste
1 Hochgeschwindigkeitsflammspritzpistole
2 Brennkammer
3 Brenngaszuführungsleitung
U Verbrennungsgaszuführungsleitung
5 Kühlwasserzuführungsleitung
6 Kühlwasserabgangsleitung
7 Quernute
8 Bohrung
9 Radial nute
10 Injekt^rdruckdüsenbohrungen
11 Ringkanal
12 Quernute
13 Injektorspalt (Ringnute)
14 Injektormischdüsenbohrungen
15 Expansionsdüsenbohrung
16 Brennkammerwandung
17 Stirnseite des Gasmischblocks
18 Injektorgasmischblock
19 Brennkammerboden
20 Übergangsbereich zur Expansionsdüse
21 affinitätslose Deckschicht
22 Expansionsdüse
23 Kühlwassermantel
2H zentrale Zuführungsleitung für Spritzzusatzwerkstoffe
25 Element zur Aufnahme von 23 und 18
26 Kühlwasserabgangsdüse
21 Kühlwasserzuführungsdüse
28 Brenngaszuführungsdüse
29 Verbrennungsgaszuführungsdüse
30 Spritzzusatzwerkstoffzuführungsdüse
Claims (3)
1. Hochgeschwindigkeitsflammspritzpistole mit wassergekühlter
Brennkammer, Injektorgasmischblock und S
Expansionsdüse, -
dadurch gekennzeichnet, &eegr;
daß die gas- und flammenbeaufschlagten Oberflächen :
eine, zu den schaaelzflüssigen Spritzzusatzwerkstoffen %
und sonstigen Verbrennungsrückständen affinitätslose 's.
Deckschicht (21) aufweisen. &iacgr;
2. Hochgeschwindigkeitsflammspritzpistole nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckschicht (21) auf der Brennkammerwandung (16), der Stirnseite des Gasmischblocks (17),
Brennkammerboden (19) und im Übergangsbereich (20) zur Expansionsdüse (22) angeordnet ist.
3. Hochgeschwindigkeitsflammspritzpistole nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, : daß mindestens ein Teil der gas- und flammenbeaufschlagten
Wandung beschichtet ist.
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