DE9218875U1 - Plasmaspritzgerät - Google Patents
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Description
Die Neuerung betrifft ein Plasmaspritzgerät zum Beschichten von Bohrungs- und Rohrwandungen.
Plasmaspritzgeräte werden im allgemeinen zum Beschichten von thermisch oder mechanisch hoch beanspruchten Teilen eingesetzt,
indem ein entsprechendes Material, beispielsweise Keramik oder eine geeignete Metallegierung, durch den im Plasmabrenner erzeugten
Lichtbogen geschmolzen und mittels Unterstützung einer Gasströmung auf die zu beschichtende Fläche aufgetragen wird. Solange
die zu beschichtende Fläche leicht von aussen her zugänglich ist, kann diese mit einem herkömmlichen Plasmaspritzgerät beschichtet
werden. Sollen jedoch Bohrungs- oder Rohrwandungen beschichtet werden, so stellen sich gewisse Probleme. Wird eine
solche Wandung durch ein Plasmaspritzgerät mit in Bezug auf seine Längsachse achsial austretendem Plasmastrahl beschichtet, so ist
dies höchst ineffizient, da nur ein verschwindend geringer Teil des geschmolzenen Beschichtungsmaterials auch effektiv auf die
Wandung aufgetragen wird.
Um solche Wandungen beschichten zu können, wird deshalb oft mit einem abgelenkten Plasmastrahl gearbeitet, welcher unter einem
bestimmten Winkel zur Längsachse des Plasmaspritzgerätes austritt. Dazu wird der Plasmabrenner in die zu beschichtende Bohrung
eingefahren und das Werkstück gedreht, und zwar so, dass die Rotationsachse des Werkstücks mit der Längsachse der Bohrung zusammenfällt.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Wan-
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dung des Rohres oder der Bohrung gleichmässig und am ganzen Umfang
beschichtet wird.
Sollen jedoch Bohrungswandungen von grossen Werkstücken oder beispielsweise
Wandungen von montierten Rohren beschichtet werden, so können diese zum Beschichten nicht mehr um den Brennerkopf
herum gedreht werden.
Aus der WO 90/08203 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Auftragen einer Metallschicht, insbesondere an Zylinderwandungen,
bekannt. Diese Vorrichtung weist eine zentrisch angeordnete Schmelzelektrode in Form eines Endlos-Drahtes auf. An einem um
die Schmelzelektrode drehbaren Arm ist endig ein Kopf angebracht, welcher eine Gasaustrittsdüse sowie eine nichtschmelzende Elektrode
trägt. Um eine zylindrische Wandung zu beschichten, rotiert die nichtschmelzende Elektrode um die Schmelzelektrode herum, wobei
zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen ansteht, der den Draht schmilzt und wobei gleichzeitig ein "Zerstäubergas" aus
der Düse austritt, welches den Lichtbogen quer zur Längsachse der Vorrichtung umströmt. Dadurch wird das geschmolzene Metall in
Richtung der Zylinderwand geblasen, in kleinste Partikel zerlegt und an der Wandung des Zylinders aufgetragen. Durch die Drehung
der nicht schmelzenden Elektrode mit dem ausströmenden Gas um die Schmelzelektrode herum wird die Zylinderwand auf ihrem ganzen Umfang
beschichtet.
Nachteilig an einer solchen Vorrichtung ist, dass nur relativ tief schmelzende Materialien aufgetragen werden können. Im weite-
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.. ,&phgr;
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ren können die Durchmesser von verschiedenen zu beschichtenden Zylinderbohrungen nur geringfügig voneinander abweichen, da die
maximale Flugstrecke des Metalls im geschmolzenen Zustand eher klein ist. Durch den relativ grossen Umfang des rotierenden Kopfes
ist zudem der minimale Durchmesser einer zu beschichtenden Wandung einer Bohrung relativ gross.
Ein drehbarer Plasmabrenner ist aus der DE 40 02 808 bekannt.
Dieser Plasmabrenner weist eine achsial fluchtende, am Ende einer Hohlwelle angebrachte Düsenanordnung mit achsial austretendem
Plasmastrahl auf. Die Hohlwelle ist dabei drehbar in einer starr mit einer Stütze gekoppelten Hülse aufgenommen. Zum Antrieb der
Hohlwelle ist ein über eine Riemenscheibe mit der Hohlwelle gekoppelter Elektromotor vorgesehen. Dieser Ausführungsform eines
Plasmabrenners liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine drehende Düsenanordnung das Auftreten von Doppelbögen weitgehend zu verhindern
oder zumindest ein Beschädigen der Düsenanordnung auszuschalten. Ein solchermassen ausgebildeter Plasmabrenner kann lediglich
als Wärmequelle zum Aufschmelzen von verschiedenen Materialien eingesetzt werden. Ein Beschichten der Innenfläche von
Rohren und Bohrungen ist mit einem solchen Plasmabrenner nicht möglich.
Aus der DE 33 01 548 ist ein weiteres, als Vorrichtung zum Spritzbeschichten benanntes Spritzgerät bekannt, welches sowohl
zum Flammspritzen als auch zum Plasmaspritzen eingesetzt werden kann. Dieses Spritzgerät weist einen an einem Gestell drehbar gelagerten,
als Doppelhebel ausgebildeten Dreharm auf, welcher am
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einen Ende die Spritzpistole und am anderen Ende ein Gegengewicht trägt. Das Gestell ist dabei zusammen mit dem Dreharm, in Längsrichtung
innerhalb der Bohrung verschiebbar. Der Antrieb des Dreharms erfolgt über einen am Gestell angebrachten Motor. Die
für den Betrieb der Spritzpistole notwendigen Versorgungsleitungen werden über eine Drehdurchführung vom Gestell auf den Dreharm
geführt. Nachteilig bei einer solchen Ausführungsform eines
Spritzgerätes ist, dass das gesamte Gerät in die zu beschichtende Bohrung eingefahren werden muss, das Spritzgerät daher thermisch
hoch beansprucht wird, und das gesamte Spritzgerät und insbesondere auch die Drehteile den Spritzpartikeln und auch dem Spritzstaub
ausgesetzt sind. Im weiteren sind für ein solchermassen ausgestaltetes Spritzgerät zudem nur Bohrungen und Rohre mit einem
entsprechend grossen Durchmesser zugänglich.
Es sind ausserdem auch noch Ausführungen von Plasmaspritzgeräten bzw. Flammspritzgeräten bekannt, die einen drehbaren Spritz- bzw.
Brennerkopf besitzen, bei welchem der Spritz- bzw. Plasmastrahl radial abgelenkt wird. Nachteilig bei einem drehbaren Spritzbzw.
Brennerkopf ist, dass dessen drehenden Teile und Lager in unmittelbarer Nähe des heissen Spritz- bzw. Plasmastrahls sind,
und dass der Kopf durch den Spritzstaub bzw. die Spritzpartikel leicht verschmutzt. Solche Plasmaspritzgeräte können daher im
allgemeinen nicht über längere Zeiträume ohne einen entsprechend hohen Aufwand (periodische Zerlegung und Reinigung) eingesetzt
werden. Auch können mit einem Plasmaspritzgerät, welches lediglich einen drehbaren Kopf besitzt, keine Wandungen von Rohren und
Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern beschichtet werden.
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Ein abgelenkter Plasmastrahl hat zudem den Nachteil/ dass innerhalb
einer Bohrung liegende Nuten oder Absätze nicht homogen beschichtet werden können. Ausserdem besteht bei einem abgelenkten
Plasmastrahl zusätzlich die Gefahr von Abrasionen bzw. des AbIagerns
von aufgeschmolzenem Beschichtungsmaterial am Brennerkopf. Zu einem abgelenkten Plasmastrahl ist im weiteren noch anzufügen,
dass dieser nicht um bis zu 90° gegenüber der Längsachse des Plasmaspritzgerätes
umgelenkt werden kann. Machbar und üblich sind heute Ablenkungswinkel zwischen 10 und ca. 45°.
Generell kann gesagt werden, dass das Umlenken eines Gasstromes im
Gegensatz zum Umlenken eines Plasmastrahls keine Schwierigkeiten bereitet. - -
Es ist daher die Aufgabe der Neuerung, ein Plasmaspritzgerät zu entwickeln, mit welchem Wandungen von Bohrungen und Rohren unterschiedlichsten
Durchmessers mit optimalem Spritzabstand beschichtet werden können, wobei das Plasmaspritzgerät einen hohen Wirkungsgrad
aufweisen soll, und wobei auch innerhalb einer Bohrung liegende Absätze und Nuten homogen beschichtbar sein sollen.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen davon
sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 23 beschrieben.
Durch ein Plasmaspritzgerät mit einem drehbaren Anschlusselement, einem daran angeordneten Brennerschaft mit endseitig angebrachtem
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Brennerkopf und einem quer zur Rotationsachse austretenden Plasmastrahl
braucht nur der Brennerschaft mit dem Brennerkopf in die zu beschichtende Bohrung eingefahren zu werden. Dadurch können selbst
Wandungen von Bohrungen und Rohren, die einen vergleichsweise kleinen Durchmesser aufweisen, beschichtet werden. Durch den quer
bzw. im wesentlichen radial zur Rotationsachse austretenden Plasmastrahl wird zudem ein hoher Wirkungsgrad erzielt und im weiteren
können auch innerhalb einer Bohrung vorhandene Absätze, Nuten und dergleichen homogen beschichtet werden. Durch die radiale Verschiebbarkeit
des Brennschafts zusammen mit dem Brennerkopf ist zudem die Möglichkeit gegeben, das Plasmaspritzgerät unterschiedlichsten
Bohrungsdurchmessern anzupassen und deren Wandungen unter Einhaltung eins optimalen Spritzabstandes zu-beschichten.- Wenn von
einem quer bzw. unter einem bestimmten Winkel austretenden Plasmastrahl gesprochen wird, bezieht sich diese Angabe jeweils auf die
Mittelachse des Plasmastrahls.
Bei einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des Plasmaspritzgerätes
ist vorgesehen, einen Drehübertrager für den elektrischen Strom mit zwei Schleifringen und jeweils vier Bürstenpaaren, welche
korrespondierend zu den Schleifringen angeordnet sind, einzusetzen. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass allfällige Unwuchteinflüsse
vom radial verschobenen Brennerkopf bzw. Bren-
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• ♦ ·
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nerschaft keine nachteilige Folgen auf eine sichere Stromzufuhr zum Brennerkopf hat, da durch diese Anordnung immer mehrere Bürsten
gleichzeitig am Schleifring aufliegen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Plasmaspritzgerätes
sieht zudem vor, dass das Anschlusselement aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt ist. Ein solchermassen ausgebildetes Anschlusselement
ist wesentlich einfacher herzustellen, insbesondere dann, wenn, wie in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen,
Kanäle für die Zufuhr der Brennermedien durch das Innere des Anschlusselements hindurch verlaufen. Diese Kanäle könnten nur
mit einem entsprechend hohen Aufwand in ein einstückiges Anschlusselement eingelassen werden. Ein aus einzelnen Segmenten
hergestelltes Anschlusselement ist ausserdem sehr wartungsfreundlich.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Neuerung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen
zeigen:
Fig. 1 eine erste, schematisch dargestellte Ausführungsform des
Plasmaspritzgerätes mit radial verschwenkbar angelenktem Brennerschaft in einem Teillängsschnitt;
Fig. 2 die erste, schematisch dargestellte Ausführungsform des
Plasmaspritzgerätes in einem Teillängsschnitt mit radial verschwenktem Brennerschaft;
·· ·· ·· #··&bgr; #*% J * *&244/85082&Tgr;<31.&thgr;&sgr;&sgr;
Fig. 3 eine zweite, schematisch dargestellte Ausführungsform
des Plasmaspritzgerätes mit radial verschiebbarem Brennerschaft in einem Teillängsschnitt; und
Fig. 4 die zweite, schematisch dargestellte Ausführungsform des
Plasmaspritzgerätes in einem Teillängsschnitt mit radial verschobenem Brennerschaft.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform
eines Plasmaspritzgeräts in teilweisem Längsschnitt. Anhand dieser stark vereinfachten Darstellung wird der prinzipielle
Aufbau und die Funktionsweise dieses Plasmaspritzgerätes erläutert. Weitere, für die Neuerung wesentliche Details werden
anhand zusätzlicher Figuren nachfolgend erläutert.
Die wesentlichen Bestandteile des Plasmaspritzgerätes sind ein Gehäuse 1, ein Anschlusselement 2, ein Brennerschaft 3, ein Brennerkopf
4, eine Drehbefestigungsvorrichtung 5 sowie ein Antriebsmotor 7 mit Getriebe 8. Der Brennerschaft 3 ist durch eine Bruchlinie
&khgr; unterbrochen, wobei ein Fortsetzungsteil 3a des Brennerschafts 3 mit dem endig angebrachten Brennerkopf 4 versetzt dargestellt
ist. Im Gehäuse 1 sind drei Stützplatten 10 angeordnet. An diesen Stützplatten 10 ist das Anschlusselement 2 über Lager
11 im Gehäuse 1 um eine Achse 47 drehbar gelagert, so dass das Gehäuse 1 als Stator und das Anschlusselement 2 als Rotor angesehen
werden können.
Das Anschlusselement 2 ist aus einzelnen Segmenten 32 modular
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aufgebaut, welche durch nicht eingezeichnete Schrauben miteinander
verbunden sind. An zwei der drei Stützplatten 10 ist ausserdem der Antriebsmotors 7 und das Getriebes 8 befestigt. Die
Kraftübertragung vom Motor 7 auf das Anschlusselement 2 erfolgt über das Getriebe 8 und einen, das Getriebe 8 mit dem Anschlusselement
2 koppelnden Zahnriemen 9. Um das Gehäuse 1 gegen eindringende Staubpartikel und insbesondere auch gegen Plasmapulverpartikel
abzudichten, ist am brennerschaftseitigen Ende des Gehäuses 1, zwischen dem Gehäuse 1 und dem Anschlusselement 2, ein Dichtring
20 vorgesehen.
Am vorderen Ende des Anschlusselements 2 ist die Drehbefestigungsvorrichtung
5 angebracht, mittels welcher der Brennerschaft 3 am Anschlusselement 2 befestigt ist. Diese Drehbefestigungsvorrichtung
5 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen U-förmigen Bügel 14 auf, welcher an einem rohrförmigen Fortsatz 13 des Anschlusselements
2 mittels zwei Drehgelenken 16 und vier Feststellschrauben 17 befestigt ist, wobei aus dieser Darstellung nur
zwei der vier Feststellschrauben 17 ersichtlich sind. Der Brennerschaft 3 ist durch eine, am vorderen Teil der Drehbefestigungsvorrichtung
5 angebrachte, den Brennerschaft 3 umfassende, rohrförmige Hülse 15 mit der Drehbefestigungsvorrichtung 5 verbunden
.
Um die für den Betrieb des Brenners notwendigen Medien vom Gehäuse
1 auf das rotierende Anschlusselement 2 zu überführen, sind bezüglich des Anschlusselements 2 radial angeordnete Drehübertrager
23, 24, 25, 26 vorgesehen. Der eine Drehübertrager 24 ist da-
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bei in einem schematischen Längsschnitt dargestellt, währenddem die anderen drei Drehübertrager 23, 25, 26 nur als Symbole angedeutet
sind. Die für die Kühlung des Brennerschafts 3, 3a und des Brennerkopfs 4 notwendige Kühlwasserzuleitung und -ableitung erfolgt
über die beiden hinteren Drehübertrager 23, 24, währenddem über die beiden vorderen Drehübertrager 25, 26 die Zufuhr von
Luft und Plasmagas erfolgt. Natürlich ist es auch möglich, für die Zufuhr von einzelnen Brennermedien mehr als einen Drehübertrager
vorzusehen. Die zu allen Drehübertragern führenden Zufuhrleitungen 4 6 für die Brennermedien innerhalb des Gehäuses 1 sind
nur ansatzweise eingezeichnet.
Für die Zufuhr von Plasmapulver ist ein achsial am Ende des Anschlusselements
2 angeordneter Drehübertrager 27 vorgesehen. Die Drehübertrager 23, 24, 25, 26 weisen jeweils einen das Anschlusselement
2 umgebenden Ringkanal 29 auf, in welchen jeweils ein durch das Anschlusselement 2 führender Kanal mündet. Von insgesamt
vier Kanälen ist der besseren Übersichtlichkeit wegen nur ein Kanal 30 eingezeichnet. Um den Verlauf dieses Kanals 30 durch
das Anschlusselement 2 hindurch aufzuzeigen, ist das Anschlusselement 2, im Bereich des Kanals 30, in einem Teillängsschnitt 31
dargestellt. Der Kanal 30 führt, vom Ringkanal 29 ausgehend, radial in das Anschlusselement 2 hinein, wird darin um 90° umgelenkt
und führt in Längsrichtung durch das Innere des Anschlusselements 2 hindurch zum brennerschaftseitigen Ende desselben.
Für die Zufuhr des Plasmapulvers führt vom achsialen Drehübertrager
27 aus eine gerade, zentrale Bohrung 28 durch das Anschlusse-
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lement 2 hindurch. Das Plasmapulver wird vorzugsweise mittels eines
Trägergases zugeführt. Da Plasmapulver abrasiv wirken kann, ist es wichtig, dass die Zuleitung 28 gerade durch das Anschlusselement
geführt ist.
Am brennerschaftseitigen Ende des Anschlusselements 2 münden die
Bohrungen bzw. Kanäle in flexiblen Anschlussleitungen 22. Diese
Anschlussleitungen 22 ihrerseits führen zu einem Anschlussstück 21, welches am hinteren, anschlusselementseitigen Ende des Brennerschafts
3 angebracht ist.
Die Übertragung der für den Betrieb des Plasmabrenners notwendigen
elektrischen Energie vom Gehäuse 1 auf das Anschlusselement 2 erfolgt über einen elektrischen Drehübertrager 44, welcher zwei
am Anschlusselement 2 angeordnete Schleifringe 42 und jeweils zwei Gruppen 43 mit je vier Bürstenpaaren 45, welche korrespondierend
zu den Schleifringen 42 angeordnet sind, aufweist. Von den beiden Schleifringen 42 führt jeweils eine Kupferschiene 41
durch das Innere des Anschlusselements 2 zum brennerschaftseitigen Ende desselben. Jede Kupferschiene 41 ist dabei elektrisch
mit dem einen der beiden Schleifringe 42 verbunden. An beiden Enden dieser Kupferschienen 41 sind elektrische Kabel 18, 19 angeschlossen,
welche zum Anschlussstück 21 führen.
Im Bereich der Bürstenpaare 45 sind zudem Rohre vorgesehen, deren Öffnungen zwischen die einzelnen Bürsten gerichtet sind. Über
diese Rohre kann Druckluft eingeblasen werden, wodurch verhindert wird, dass sich der durch Abrieb an den Bürsten entstehende Staub
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ablagert und Kriechströme bzw. Kurzschlüsse zwischen den einzelnen
Bürsten entstehen können. Die Rohre sind zugunsten einer übersichtlichen Darstellung nicht eingezeichnet.
Über die oberste der Anschlussleitungen 22 wird Kühlwasser vom Anschlusselement 2 zum Brennerschaft 3 zugeleitet. Dieses Kühlwasser
fliesst durch den Brennerschaft 3, 3a hindurch zum Brennerkopf 4 und umströmt diesen. Danach fliesst das Kühlwasser wiederum
im Brennerschaft zurück, wo es über die unterste der Leitungen 22 wieder in das Anschlusselement 2 zurückfliesst. Im Anschlussstück
21 ist das eine Stromkabel 18 mit der Kühlwasserzuleitung und das andere Stromkabel 19 mit der Kühlwasserableitung
elektrisch verbunden. Auf diese Weise wird die zum Betrieb des Plasmabrenners notwendige elektrische Energie über die vorzugsweise
aus Kupfer bestehenden Kühlwasserleitungen dem Brennerkopf 4 zugeführt. Dabei kommt als Kühlwasser natürlich nicht leitendes,
vorzugsweise hochreines Wasser zum Einsatz. Die durch den Brennerschaft 3 führenden Kühlwasserleitungen sind dabei so ausgebildet,
dass sie gleichzeitig auch den Brennerschaft 3 kühlen. Über die drei mittleren Zuführleitungen 22 werden die restlichen
Brennermedien, z.B. Kühlluft, Plasmagas sowie Plasmapulver, vom Anschlusselement 2 zum Brennerschaft 3 geführt. Die Art der Zufuhr
der Brennermedien vom Brennerschaft 3a zum Brennerkopf 4 ist bekannt, weshalb an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen
wird.
Der Brennerkopf 4 weist ein radial zur Längsachse des Plasmaspritzgerätes
ausgerichtetes Plasmatron auf, so dass der eigent-
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liehe Plasmastrahl quer zur Längsachse des Plasmaspritzgerätes
erzeugt wird und demzufolge auch quer austritt. Im weiteren weist der Brennerkopf 4 auf mehreren Seiten quer zur Längsachse des
Brennerschafts 3 angeordnete Öffnungen 48 auf, durch welche die Kühlluft austreten kann. Diese austretende Kühlluft hilft, die
Wandung der zu beschichtenden Bohrung bzw. das aufgebrachte Substrat zu Kühlen. Eine solche Kühlung ist insbesondere beim Beschichten
von Rohr- oder Bohrungswandungen wichtig, welche einen gegenüber dem Brennerkopf 4 vergleichsweise kleinen Durchmesser
aufweisen. Die Funktionsweise eines Plasmabrenners ist hinlänglich bekannt, weshalb an dieser Stelle auf nähere Erläuterungen
verzichtet werden kann.
In der Fig. 2 ist das in Fig. 1 gezeigte Plasmaspritzgerät in teilweisem Längsschnitt und mit gegenüber der Fig. 1 radial um
90° gedrehtem Anschlusselement 2 dargestellt. Im weiteren ist der Brennerschaft 3, 3a um ca. 15° gegenüber der Rotationsachse 47
des Plasmaspritzgerätes ausgelenkt. Dazu wurde der Bügel 14 der Drehbefestigungsvorrichtung 5 radial um das Gelenk 16 verschwenkt
und mittels der Feststellschrauben 17 fixiert. Aus dieser Darstellung sind zudem die vorgängig erwähnten Öffnungen 48, über
welche Kühlluft austreten kann, ersichtlich.
Um den Bügel 14 mit dem daran befestigten Brennerschaft 3, 3a radial
auszulenken, ist ein manuell betätigbarer Mechanismus vorgesehen. Dieser besteht im wesentlichen aus einer Gewindestange 51,
welche am Anschlusselement 2 drehbar gelagert ist und einer auf die Gewindestange 51 aufgeschraubten Rändelmutter 52. Die Rändel-
.··.,·*· · ·· · · · J 22244ffl50e21G1.DOC
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mutter 52 weist einen Bund 55 sowie einen am vorderen Ende aufgeschraubten
und fixierten Ring 53 auf. Am Bügel 14 ist ein Fortsatz 56 angeformt, der eine drehbar gelagerte Scheibe 54 aufweist.
Der Bund 55 und der Ring 53 der Rändelmutter 52 schliessen die ringförmige Scheibe 54 ein, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung
zwischen der Rändelmutter 52 und dem Fortsatz 56 und damit zwischen dem Anschlusselement 2 und dem Bügels 14 besteht.
Auf diese Weise kann durch Drehen der Rändelmutter 52 die Auslenkung des Brennerschafts 3, 3a verändert werden. Zudem dient dieser
Mechanismus dem Fixieren des Bügels 14 und des Brennerschafts 3, 3a in der ausgelenkten Position. Der Brennerschaft 3, 3a kann,
bezogen auf die hier eingezeichnete Position, sowohl nach unten wie auch nach oben ausgelenkt werden, was durch den Doppelpfeil
32 angedeutet ist.
Durch eine Auslenkung nach unten wird der Brennerkopf 4 der zu beschichtenden Fläche angenähert, währenddem durch eine Auslenkung
nach oben der Brennerkopf von der zu beschichtenden Fläche entfernt wird. Letzteres macht vor allem dann Sinn, wenn Rohre
mit geringem Durchmesser beschichtet werden müssen, da auf diese Weise der Spritzabstand vergrössert werden kann.
Um die Auslenkung des Brennerschafts 3, 3a zu erfassen, ist zudem eine am Bügel 14 angebrachte Skala und ein am Anschlusselement 2
angebrachter Zeiger vorgesehen. Beide Elemente sind jedoch zugunsten einer übersichtlichen Darstellung nicht eingezeichnet. Um
die Zentrierung bzw. die Ausrichtung des Brennerkopfs 4 zu erleichtern, ist im weiteren eine einen Laserstrahl emittierende
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Laserquelle vorgesehen. Diese Laserquelle ist vorzugsweise am vorderen Ende des Anschlusselements 2 in einem definierten, radialen
Abstand zur Rotationsachse 47 angebracht. Da solche Laserquellen bekannt sind, wurde auf deren Darstellung verzichtet.
Durch ein Verschwenken des Brennerschafts 3, 3a um 15° wird der
am Ende des Brennerschafts 3, 3a angebrachte Brennerkopf 4, bei einer gesamten, angenommenen Länge des Brennerschafts 3, 3a von
1000 mm, um ca. 270 mm radial verstellt/ so dass damit Wandungen von Bohrungen mit einen Durchmesser von bis zu 550mm beschichtet
werden können.
Fig. 3 zeigt eine zweite, schematisch dargestellte Ausführungsform
des Plasmaspritzgerätes mit radial verstellbarem Brennerschaft 3, 3a in einem Teillängsschnitt. Der wesentliche Unterschied
dieser zweiten Ausführungsform gegenüber der ersten, in
den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist die Befestigung
des Brennerschafts am Anschlusselement mittels einer Schiebebefestigungsvorrichtung
6. Da die übrigen Bestandteile im wesentlichen identisch sind, wird hier nur auf diese Schiebebefestigungsvorrichtung
6 eingegangen, welche anstelle der vorgängig beschriebenen Drehbefestigungsvorrichtung zum Einsatz kommt.
Die Schiebebefestigungsvorrichtung 6 weist wiederum einen U-förmigen
Bügel 34 auf. Am rohrförmigen Fortsatz 33 des Anschlusselements 2 sind zwei Schienen 36 befestigt, in welche je eine T-förmige
Führungsnut 38 eingelassen ist. In diese Führungsnuten 38 sind je zwei Befestigungsmuttern 39 eingeschoben, an welchen der
Bügel 34 mittels vier Feststellschrauben 40 befestigt werden kann. Aus dieser Darstellung sind nur jeweils zwei von vier Muttern
39 und Feststellschrauben 40 ersichtlich.
Der Brennerschaft 3 ist wiederum durch eine, am vorderen Teil der Schiebebefestigungsvorrichtung 6 angebrachte, den Brennerschaft 3
umfassende, rohrförmige Hülse 35 mit der Schiebebefestigungsvorrichtung 6 verbunden. Um den Brennerschaft 3, 3a gegenüber der
Rotationsachse 47 radial zu verschieben, kann der Bügel 34, und damit der Brennerschaft 3, 3a mit dem endig angebrachten Brennerkopf
4 entlang dieser Führungsnuten 38 verschoben und durch die vier Feststellschrauben 40 an jeder beliebigen Stelle der Schienen
36 fixiert werden. Die flexiblen Zuführleitungen 37 für Brennermedien sowie elektrischen Strom 4 9, 50 münden am hinteren Ende
des Brennerschafts 3 im Anschlussstück 21.
Fig. 4 zeigt das Plasmaspritzgerät aus Fig. 3, wobei das Anschlusselement
2, der Brennerschaft 3, 3a und der Brennerkopf gegenüber der Fig. 3 um 90° gedreht wurden. Im weiteren ist der
Brennerschaft 3, 3a radial gegenüber der Rotationsachse 47 des Plasmaspritzgerätes verschoben. Dazu wurde der Bügel 34 der
Schiebebefestigungsvorrichtung 6 entlang der beiden Führungsschienen 36 verschoben und mittels der Feststellschrauben 40 fixiert.
Wird nun das Anschlusselement 2 vom Elektromotor 7 angetrieben, so beschreibt der Brennerkopf 4 eine Kreisbewegung mit
dem Radius r. Auf diese Weise, durch radiales Verschieben des Bügels 34 zusammen mit dem Brennerschaft 3, 3a und dem Brennerkopf
4, können Wandungen von Rohren oder Bohrungen mit unterschied-
,·*·«, ,* « · « . »· 22244/950921G1 .DOC
- 23 -
lichsten Durchmessern beschichtet werden. Auch hier kann es wiederum
sinnvoll sein, eine Verzahnung vorzusehen, welche auf beiden Seiten des Bügels 34 korrespondierend zwischen dem Bügel 34
und den Schienen 36 angebracht ist, damit die im Betrieb entstehenden
Fliehkräfte keine ungewollte radiale Verschiebung des Bügels 34 bewirken. Werden der Brennerschaft 3, 3a und der Brennerkopf
4 so ausgerichtet, dass deren Längsachsen mit der Rotationsachse 47 zusammenfallen, so können auch Wandungen von Rohren oder
Bohrungen, welche einen nur geringfügig grösseren Durchmesser als der Brennerkopf 4, bzw. der Brennerschaft 3, 3a aufweisen, beschichtet
werden. Um die im Betrieb des Plasmaspritzgerätes bei ausgelenktem Brennerschaft 3, 3a auftretenden Fliehkräfte, insbesondere
im Bereich des Übergangs von der Schiebebefestigungsvorrichtung 6 auf das Anschlusselement 2, zu kompensieren, können am
Anschlusselement 2 oder an der Schiebebefestigungsvorrichtung 6 Gegengewichte angebracht werden.
Bei beiden vorgängig beschriebenen Ausführungsformen des Plasmaspritzgerätes
kann der Brennerschaft an seinem anschlusselementseitigen Ende verschoben bzw. verschwenkt werden. Beiden Ausführungsformen
ist somit gemeinsam, dass die zum Verschieben bzw. Verschwenken notwendige Mechanik entfernt vom Plasmastrahl ist/
und diese Mechanik dadurch nur einer vergleichsweise geringen Temperatur und Staubbelastung ausgesetzt ist. Ein solchermassen
ausgebildetes Plasmaspritzgerät garantiert eine zuverlässige Funktionsweise auch während langen Einsätzen.
Die quer zur Längsachse des Plasmaspritzgerätes erzeugte Plasma-
- 24 -
flamme garantiert zudem einen hohen Wirkungsgrad des Plasmaspritzgerätes
in Bezug auf das geschmolzene und schliesslich auf getragene Beschichtungsmaterial.
Claims (23)
1. Plasmaspritzgerät zum Beschichten von Bohrungs- und Rohrwandungen,
gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
- das Plasmaspritzgerät weist ein Anschlusselement (2), einen daran angeordneten Brennerschaft (3) und einen endseitig am
Brennerschaft (3a) befestigten Brennerkopf (4) auf;
- das Anschlusselement (2) ist in einer Aufnahme (1) gelagert
und zusammen mit dem Brennerschaft {3, 3a) und dem Brennerkopf (4) gegenüber der Aufnahme {1} um eine Rotationsachse
(47) drehbar;
- der Brennerschaft (3, 3a) ist radial auslenkbar am Anschlusselement
(2) befestigt, so dass der Brennerschaft {3, 3a) zusammen mit dem Brennerkopf (4) bezüglich der Rotationsachse
(47) radial verstellbar sind; und
- der Brennerkopf (4) ist derart ausgebildet, dass ein in ihm
erzeugter Plasmastrahl in Bezug auf die Rotationsachse (47) quer austritt. v-
2. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse des austretenden Plasmastrahls bzw. deren
.· ···· · ·· ,··. J**· 22244/951018G2.DOC
Verlängerung mit der Rotationsachse (47) einen Winkel von mindestens 30° einschliesst.
3. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse des austretenden Plasmastrahls bzw. deren
Verlängerung mit der Rotationsachse (47) einen Winkel von 45° bis 90° einschliesst.
4. Plasmaspritzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Drehbefestigungsvorrichtung (5) vorgesehen ist, mittels welcher der Brennerschaft (3, 3a)
am Anschlusselement (2) radial auslenkbar befestigt ist.
5. Plasmaspritzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Schiebebefestigungsvorrichtung (6) vorgesehen ist, mittels welcher der Brennerschaft (3, 3a) am
Anschlusselement (2) radial verschiebbar befestigt ist.
6. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbefestigungsvorrichtung (5) einen Bügel (14) und
eine am Bügel (14) befestigte, den Brennerschaft (3) umfassende Hülse (15) aufweist.
7. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Drehbefestigungsvorrichtung (5) zwei Drehgelenke
(16) zum Verschwenken des Brennerschafts (3) und vier Fest-
· »· ·· !··· 22244/951019G2.DOC
steilschrauben (17) zum Fixieren des verschwenkten Brennerschafts
(3) aufweist.
8. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet/ dass die Schiebebefestigungsvorrichtung (6) einen Bügel (34)
und eine am Bügel (34) befestigte, den Brennerschaft (3) umfassende Hülse (35) aufweist.
9. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Schiebebefestigungsvorrichtung (6) zwei Schienen
(36) mit je einer Führungsnut (38) zum radialen Verschieben des Brennerschafts (3) und vier Feststellschrauben (40) zum
Fixieren des Brennerschafts (3) aufweist.
10. Plasmaspritzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (1) Drehübertrager (23, 24, 25, 26, 27) vorgesehen sind, mittels welchen
die für den Betrieb des Brenners notwendigen festen, flüssigen und gasförmigen Medien vom Gehäuse (1) zum rotierbaren
Anschlusselement (2) überführt werden.
11. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Drehübertrager (23, 24, 25, 26) für die Überführung von Wasser, Luft und Plasmagas vom Gehäuse (1) zum rotierbaren
Anschlusselement (2) bezüglich des Anschlusselements (2) radial angeordnet sind, und dass der Drehübertrager (27) für die
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Überführung von Plasmapulver bezüglich des Anschlusselements (2) achsial angeordnet ist.
12. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement {2) Kanäle (30) für die Zufuhr der
Betriebsmedien für den Brenner aufweist, welche durch das Innere des Anschlusselements (2) hindurch verlaufen und die
Drehübertrager {23, 24, 25, 26) mit dem Brennerschaft (3) verbinden.
13. Plasmaspritzgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (2) einen zentralen,
geraden Längskanal (28) für die Zufuhr des Plasmapulvers aufweist, welcher vom achsialen Drehübertrager (27) ausgehend
durch das Anschlusselement (2) führt.
14. Plasmaspritzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest ein elektrischer Drehübertrager (44) vorgesehen ist, mittels welchem die zum Betrieb
des Brenners notwendige elektrische Energie vom Gehäuse (1) auf das Anschlusselement (2) übertragen wird.
15. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Drehübertrager (44) zwei Schleifringe
(42) und zwei Gruppen (43) mit je vier Bürstenpaaren (45) aufweist,
welche korrespondierend zu den Schleifringen (42) angeordnet sind.
«. ···» · ·· ·· I** 22244/951018G2DOC
16. Plasmaspritzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass flexible Leitungen (22, 37) bzw.
Leiter (18, 19, 49, 50) vorgesehen sind, mittels welchen sämtliche Betriebsmedien für den Brenner vom Anschlusselement (2) zum Brennerschaft (3) geführt sind.
Leiter (18, 19, 49, 50) vorgesehen sind, mittels welchen sämtliche Betriebsmedien für den Brenner vom Anschlusselement (2) zum Brennerschaft (3) geführt sind.
17. Plasmaspritzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass am bzw. im Gehäuse (1) zum Antrieb des Anschlusselements (2) ein Elektromotor (7) vorgesehen ist,
welcher über ein Getriebe (8) und einen Zahnriemen (9) mit dem Anschlusselement (2) gekoppelt ist.
18. Plasmaspritzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen dem brennerschaftseitigen Ende des Gehäuses (1) und dem rotierbaren Anschlusselement (2)
eine Dichtung (20) vorgesehen ist.
19. Plasmaspritzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (2) aus einzelnen
Segmenten (12) zusammengesetzt ist.
Segmenten (12) zusammengesetzt ist.
20. Plasmaspritzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass sowohl der Brennerschaft (3, 3a)
wie auch der Brennerkopf (4) eine Wasserkühlung aufweisen.
wie auch der Brennerkopf (4) eine Wasserkühlung aufweisen.
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21. Plasmaspritzgerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Brennerschaft {3, 3a) und im Brennerkopf (4) Kupferrohre
für die Kühlwasserzu- und Ableitung vorgesehen sind, welche gleichzeitig als Stromleiter für die Stromzufuhr zum
Brennerkopf (4) ausgebildet sind.
22. Plasmaspritzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Brennerkopf (4) mehrere Öffnungen {48) für den Austritt eines Kühlmediums zum Kühlen des
Substrats, vorzugsweise Luft, aufweist, welche Öffnungen (48) radial zur Längsachse des Brennerschafts (3, 3a) verlaufen.
23. Plasmaspritzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass Gegengewichte zur Kompensation von im Betrieb des Plasmaspritzgerätes auftretenden Fliehkräften
vorgesehen sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9218875U DE9218875U1 (de) | 1992-12-05 | 1992-12-05 | Plasmaspritzgerät |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9218875U DE9218875U1 (de) | 1992-12-05 | 1992-12-05 | Plasmaspritzgerät |
DE4240991A DE4240991A1 (de) | 1992-12-05 | 1992-12-05 | Plasmaspritzgerät |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9218875U1 true DE9218875U1 (de) | 1995-11-30 |
Family
ID=25921038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9218875U Expired - Lifetime DE9218875U1 (de) | 1992-12-05 | 1992-12-05 | Plasmaspritzgerät |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9218875U1 (de) |
-
1992
- 1992-12-05 DE DE9218875U patent/DE9218875U1/de not_active Expired - Lifetime
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