EP0122517A2 - Einrichtung zur Beschichtung von metallischen und nicht-metallischen Werkstücken - Google Patents

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EP0122517A2
EP0122517A2 EP84103355A EP84103355A EP0122517A2 EP 0122517 A2 EP0122517 A2 EP 0122517A2 EP 84103355 A EP84103355 A EP 84103355A EP 84103355 A EP84103355 A EP 84103355A EP 0122517 A2 EP0122517 A2 EP 0122517A2
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EP
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metallic
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outlet
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EP0122517A3 (en
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Peter Dr. Szelagowski
Siegfried Motzkau
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GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
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GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
    • B05B7/201—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle
    • B05B7/205—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle the material to be sprayed being originally a particulate material

Definitions

  • the invention relates to a device for coating metallic and non-metallic surfaces of a workpiece using a spray gun for the thermal application of the surface layers.
  • Thermal spraying is a process for the surface coating of metallic and non-metallic workpieces.
  • a flame spray gun e.g. is described in the leaflets DVS 2307,2301.
  • Fuel gas usually acetylene, which cannot be compressed above 1.5 bar
  • ignition gas usually hydrogen
  • oxygen and powder are combined in a certain mixing ratio, whereby a flame jet is formed, and applied to a previously cleaned and dried surface.
  • the spray material can consist of metallic and non-metallic materials as described in DIN draft 32529 and DIN regulations 55928 and 8566, part 2.
  • the thermal energy required for the melting of the coating material is generated autogenously or electrically.
  • thermal spraying has only been used under normal atmospheric conditions.
  • the area of application is also the generation of thermally sprayed surfaces in shipbuilding and in offshore constructions as corrosion protection in the surface area.
  • Such an application would be impossible in the known flame spraying devices, since no flame with sufficient efficiency could develop under such conditions.
  • the object is to form a device of the EC type such r that a thermal coating of metallic and non-metallic surfaces with metallic and non-metallic layers in both dry may also be carried out in hyperbaric or wet conditions, with or without elevated ambient pressure.
  • the device provided for the coating is accordingly designed according to the invention in such a way that both the spraying and atomizing pressure can be adapted in accordance with the prevailing ambient pressure. It is equipped with a tool that allows drying, preheating and coating of the surfaces alternately without interrupting the work process. Through the additional introduction of a gas jet, the flame jet can be in contact with the um be protected against water and moisture, which would automatically cause an extinguishing process.
  • the device is also designed so that a thermal post-compaction can be carried out after the coating process. There are no technical difficulties to automate the coating process.
  • the method used according to the invention makes it possible to increase the service life of structures and structures by means of permanent corrosion protection and to reduce mechanical wear.
  • a flame spray gun with three nozzles and a spray rate of 24 kg / h is shown in section.
  • the construction of the flame spray gun 29 with a nozzle is already known from the various DIN regulations. The design for a multi-nozzle system does not cause any technical problems.
  • the flame spray gun 29 is supplied laterally via feed lines 1-3 fuel gas, ignition gas and oxygen. Powder for the various surface coatings of the workpiece 9 is added from above into the mixing chamber (not shown) via the feed line 4. Both parts 10 and 11, which are arranged at right angles to one another, are also fed via a cooling chamber with the feed and discharge lines 5 and 6 Water cooled.
  • the jacket pipes are in particular Burning nozzles 12 (one in section, the others drawn behind it; all three lying on a circle) cooled from the outside, the cooling water 5 entering the cylinder chamber 15 with the jacket pipes via a double-cylindrical cooling pipe 13 with correspondingly arranged inlet openings 14 and then via the discharge pipe 6 exits.
  • the outlet openings 16 of the Brersrsdüsen 12 are bordered and held by an end plate 17.
  • the burning nozzles 12 can be on a circle, area-wide or otherwise, e.g. staggered, over the end plate 17 depending on the requirement (surface coating, different mixtures, different tasks, such as also the introduction of dry air).
  • an attachment 19 in the form of a cup-shaped protective nozzle with an expanding diameter is provided. It is attached to the cylindrical part 11 of the spray gun by means of retaining rings 20, 21.
  • the end plate 17 itself still holds the ignition device 22 for the individual nozzles 12, which each consist of two ignition wires, similar to the ignition of an oil burner.
  • the electrical supply of the ignition wires takes place via connection 7; the insulation takes place in the end plate 17.
  • the spray jets 18 expand toward the workpiece 9.
  • the length of the protection nozzle 19 (Attachment) or the distance between the nozzle opening 16 and the surface of the workpiece 9 can be designed to be variable depending on the requirements by inserting intermediate rings or a telescopic configuration or the like of the protective nozzle jacket.
  • a circumferential gap 28 between the front edge 24 and the workpiece 9 is produced by means of spacer rollers 25 which are distributed over the circumference. It is used to provide gases and vapors, including water vapor, for use in a hyperbaric atmosphere or under water, an opening (gap 28) for the exit.
  • the gap width and design of this outlet opening depend on the conditions that exist during coating. So it would be quite possible to provide the lower edge of the protective nozzle with a flexible sleeve, a brush ring or a multi-slot ring. This depends on the surface quality of the workpiece 9.
  • At least one supply 8 to the interior 26 is provided, through which compressed air can be blown in, for example. It also serves to eliminate water or moisture in the top 19 continuously, to prevent the entry of water or the like or to dry the surface of the workpiece 9.
  • the compressed air enters the interior 26 radially.
  • the supply lines 8 (or only one) can also be oriented at an angle to the axis of symmetry 27 in the direction of the gap 28 or in such a way that the compressed gas enters the interior 26 tangentially.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beschichtung von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen eines Werkstückes unter Verwendung einer Spritzpistole für das thermische Aufbringen der Oberflächenschichten. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung dieser Art derart auszubilden, daß eine thermische Beschichtung von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen mit metallischen und nichtmetallischen Schichten sowohl in trockener als auch in hyperbarer oder nasser Umgebung mit oder ohne erhöhtem Umgebungsdruck vorgenommen werden kann. Die Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzpistole im Anschluß an mindestens eine Austrittsöffnung für das Sprizgemisch einen Aufsatz mit variierbarer Länge aufweist, daß der Aufsatz die Austrittsöffnung umgibt und einen Auslaß für Gase und Dämpfe im Bereich der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstückes besitzt, und daß an Aufsatz mindestens eine zusätzliche Zuleitung für in den linnenraum des Aufsatzes einzubring.endes Druckgas vorgesehen ist. Die für die Beschichtung vorgesehene Einrichtung ist demnach erfindungsgemäß derart ausgeführt, daß sowohl der Spritz- wie Zerstäuberdruck entsprechend dem vorliegenden Umgebungsdruck angepaßt werden kann. Sie ist mit einem Hilfsmittel versehen, das ohne Ünterbrechung des Arbeitsvorganges sogar abwechselnd eine Trocknung, Vorwärmung und Beschichtung der Oberflächen ermöglicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beschichtung von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen eines Werkstückes unter Verwendung einer Spritzpistole für das thermische Aufbringen der Oberflächenschichten.
  • Das thermische Spritzen ist ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von metallischen und nichtmetallischen Werkstücken. Hierzu dient z'.B. eine Flammspritzpistole, wie sie z.B. in den Merkblättern DVS 2307,2301 beschrieben wird. Brenngas (meist Azetylen, das nicht über 1,5 bar zu komprimieren ist), Zündgas (meist Wasserstoff), Sauerstoff und Pulver werden in einem bestimmten Mischverhältnis zusammengeführt, wobei sich ein Flammstrahl ausbildet, und auf eine vorher gereinigte und getrocknete.Oberfläche aufgebracht. Das Spritzmaterial (Pulver) kann dabei aus metallischen und nichtmetallischen Materialien bestehen, wie sie im DIN-Entwurf 32529 und den DIN-Vorschriften 55928 und 8566, Teil 2 beschrieben sind. Die für die Erschmelzung des Beschichtungswerkstoffes erforderliche thermische Energie wird autogen oder elektrisch erzeugt.
  • Bis zum derzeitigen Zeitpunkt wird das thermische Spritzen nur unter normalen Atmosphärenbedingungeneingesetzt. Anwendungsgebiet ist auch das Erzeugen ther-' misch gespritzter Oberflächen im Schiffbau und bei Offshore-Konstruktionen als Korrosionsschutz im Überwasserbereich. Es gibt jedoch keinerlei Hinweise und Möglichkeiten, solche Beschichtungen auch im Unterwasserbereich, in hyperbarer Atmosphäre oder nasser Umgebung vor Ort vornehmen zu können. Bei den bekannten Flammspritzvorrichtungen wäre ein solcher Einsatz unmöglich, da keine Flamme mit ausreichendem Wirkungsgrad unter solchen Bedingungen sich ausbilden könnte.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung der e.g. Art derart auszubildenrdaß eine thermische Beschichtung von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen mit metallischen und nichtmetallischen Schichten sowohl in trockener als auch in hyperbarer oder nasser Umgebung mit oder ohne erhöhtem Umgebungsdruck vorgenommen werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 beschrieben.
  • Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung wieder.
  • Die für die Beschichtung vorgesehene Einrichtung ist demnach erfindungsgemäß derart ausgeführt, daß sowohl der Spritz- wie Zerstäuberdruck entsprechend dem vorliegenden Umgebungsdruck angepaßt werden kann. Sie ist mit einem Hilfsmittel versehen, das ohne Unterbrechung des Arbeitsvorganges sogar abwechselnd eine Trocknung, Vorwärmung und Beschichtung der Oberflächen ermöglicht. Durch die zusätzliche Einbringung eines Gasstrahls kann der Flammstrahl vor der Berührung mit dem Umgebungswasser- bzw. feuchtigkeit geschützt werden, was automatisch einen Löschvorgang bewirken würde. Die Einrichtung ist außerdem so ausgelegt, daß nach dem Beschichtungsvorgang eine thermische Nachverdichtung durchgeführt werden kann. Der Automatisierung des Beschichtungsvorganges stehen keine technischen Schwierigkeiten entgegen. Durch das erfindungsgemäß angewendete Verfahren ist es möglich, die Standzeit/ Lebensdauer von Konstruktionenund Bauwerken durch einen dauerhaften Korrosionsschutz zu erhöhen und den mechanischen Verschleiß zu vermindern.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mittels der Figur näher beschrieben.
  • In der Figur ist im Schnitt eine Flammspritzpistole mit drei Düsen und einer Spritzleistung von 24 kg/h - dargestellt. Die Konstruktion der Flammspritzpistole 29 mit einer.Düse ist bereits aus den verschiedenen DIN-Vorschriften bekannt. Die Auslegung auf ein Mehrdüsensystem verursacht keine technischen Probleme. Der Flammspritzpistole 29 wird seitlich über Zuleitungen 1-3 Brenngas, Zündgas und Sauerstoff zugeführt. Von oben in die Mischkammer (nicht dargestellt) erfolgt über die Zuleitung 4 die Zugabe von Pulver für die verschiedenen Oberflächenbeschichtungen des Werkstückes 9. Beide im rechten Winkel zueinander angeordnete Teile 10 und 11 werden über eine Kühlkammer mit den Zu- und Ableitungen 5 und 6 mit Wasser gekühlt. Im Teil 11 werden insbesondere die Mantelrohre der Brenndüsen 12 (eine im Schnitt, die anderen dahinter gezeichnet; alle drei auf einem Kreis liegend)von außen gekühlt, wobei das Kühlwasser 5 über ein doppelzylindrisches Kühlrohr 13 mit entsprechend angeordneten Eintrittsöffnungen 14 in den Zylinderraum 15 mit den Mantelrohren eintritt und dann über die Ableitung 6 wieder austritt.
  • Die Austrittsöffnungen 16 der Brersrsdüsen 12 werden von einer Stirnplatte 17 eingefaßt und gehaltert. Die Brenndüsen 12 können auf einem Kreis, flächendeckend oder sonstwie, z.B. gestaffelt,über die Stirnplatte 17 je nach Anforderung (flächige Beschichtung, verschiedene Gemische, verschiedene Aufgaben wie z.B. auch Trockenlufteinbringung) angeordnet sein. Der Stirnplatte 17-in Austrittsrichtung der Spritzstrahlen 18 gesehen- folgend,ist ein Aufsatz 19 in Form einer becherartig ausgebildeten Schutzdüse mit sich erweiterndem Durchmesser vorgesehen. Er ist am zylindrischen Teil 11 der Spritzpistole mittels Halteringen 20, 21 befestigt. Die Stirnplatte 17 selbst haltert noch die Zündvorrichtung 22 für die einzelnen Düsen 12, die aus jeweils zwei Zünddrähten, ähnlich der Zündung eines Ölbrenners, bestehen. Die elektrische Zuführung der Zünddrähte erfolgt über den Anschluß 7; die Isolierung erfolgt in der Stirnplatte 17.
  • Die Spritzstrahlen 18 erweitern sich in Richtung auf das Werkstück 9 zu. Die Länge der Schutzdüse 19 (Aufsatz) bzw. der Abstand Düsenöffnung 16 zu Oberfläche Werkstück 9 kann je nach Anforderung durch Einfügen von Zwischenringen oder eine teleskopartige Ausgestaltung oder dergleichen des Schutzdüsenmantels variierbar ausgestaltet sein. Am offenen Ende bzw. an der Auslaßöffnung 23 des Aufsatzes 19 ist ein umlaufender Spalt 28 zwischen Stirnkante 24 und Werkstück 9 mittels Distanzrollen 25, die über den Umfang verteilt sind, erzeugt. Er dient dazu, Gasen und Dämpfen, einschließlich Wasserdampf,beim Einsatz in hyperbarer Atmosphäre oder unter Wasser, eine Öffnung (Spalt 28) zum Austritt zu bieten. Spaltbreite und Ausführung dieser Austrittsöffnung hängen von den Bedingungen ab, die beim Beschichten vorliegen. So wäre es durchaus möglich, den unteren Rand der Schutzdüse mit einer flexiblen Manschette, einem Bürstenkranz oder einem Vielschlitzkranz zu versehen. Dieses.hängt hierbei von der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückes 9 ab.
  • Zur Erzeugung des überdruckes in der Schutzdüse 19 (Aufsatz), der in der Lage ist, den Druck von außerhalb auszugleichen, ist mindestens eine Zuführung 8 zum Innenraum 26 vorgesehen, durch den z.B. Druckluft eingeblasen werden kann. Sie dient auch dazu Wasser oder Feuchtigkeit keit im Aufsatz 19 stetig zu beseitigen, den Zutritt von Wasser oder dergleichen zu verhindern bzw. die Oberfläche des Werkstückes 9 zu trocknen. Im dargestellten Beispiel tritt die Druckluft radial in den Innenraum 26 ein. Aus strömungstechnischen Gründen können die Zuleitungen 8 (oder auch nur eine) auch im Winkel zur Symmetrieachse 27 in Richtung Spalt 28 oder so ausgerichtet sein, daß das Druckgas tangential in den Innenraum 26 eintritt.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Beschichtung von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen eines Werkstückes unter Verwendung einer Spritzpistole, für das thermische Aufbringen der Oberflächenschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die'Spritzpistole-(29) im Anschluß an mindestens eine Austrittsöffnung (16) für das Spritzgemisch einen Aufsatz (19) mit variierbarer Länge aufweist, daß der Aufsatz (19) die Austrittsöffnung (16) umgibt und einen Auslaß (28) für Gase und Dämpfe im Bereich der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstückes (9) besitzt,und daß am Aufsatz (19) mindestens eine zusätzliche Zuleitung (8) für in den Innenraum (26) des Aufsatzes (19) einzubringendes Druckgas vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (16) für das Spritzgemisch als Düse (12) ausgebildet ist, an der eine Zündvorrichtung (22) angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Düsen für das Spritzgemisch oder andere Substanzen auf einem Kreis oder flächendeckend angeordnet vorgesehen sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Aufsatzes 09) mittels Zwischenringen oder einer teleskopartigen Führung variierbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufsatz (19) becherförmig mit zu seinem offenen Ende (23, 24) hin zunehmenden Durchmesser ausgebildet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (28) am offenen Ende (23,24 ) mit Austrittsschlitzen, einem Bürstenkranz, einer flexiblen Dichtmanschette oder einem umlaufenden Spalt (28) versehen ist, der durch Abstands- und/oder Führungsrollen (25) gebildet wird, die um den Umfang des Aufsatzes herum angeordnet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (8) radial oder in einem Winkel zu der Achse (27) in den Innenraum (26) des Aufsatzes (19) weist.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zuleitungen (8) über den Umfang des Aufsatzes (19) herum verteilt vorgesehen sind.
EP84103355A 1983-04-14 1984-03-27 Einrichtung zur Beschichtung von metallischen und nicht-metallischen Werkstücken Expired EP0122517B1 (de)

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EP0122517A3 EP0122517A3 (en) 1985-10-30
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