EP0122517B1 - Einrichtung zur Beschichtung von metallischen und nicht-metallischen Werkstücken - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Spritzvorrichtung zur Beschichtung von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen eines Werkstückes, bei der im Anschluss an mindestens eine Austrittsöffnung für das Spritzgemisch ein Aufsatz vorgesehen ist, bei der der Aufsatz die Austrittsöffnung umgibt und einen Auslass für Gase und Dämpfe im Bereich der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstückes besitzt und bei der am Aufsatz mindestens eine zusätzliche Zuleitung für in den Innenraum des Aufsatzes einzubringendes Druckgas vorgesehen ist. Eine solche Spritzvorrichtung ist aus der GB-A 1 362822 bekannt. Allerdings wird sie nur verwendet für die Beschichtung von Werkstücken mit Farbe.
• 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 Atmosphärenbedingungen eingesetzt. Anwendungsgebiet ist auch das Erzeugen thermisch gespritzter Oberflächen im Schiffbau und bei Offshore-Konstruktionen als Korrosionsschutz im Überwasserbereich oder im Unterwasserbereich innerhalb von Habitaten, die Atmosphärebedingungen simulieren (Sonderheft 2/83) «Schiff und Hafen», Feb. 83, S. 83-87). 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 eingangs genannten 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 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 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 Flammenstrahl 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 Konstruktionen und 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 angeordneten 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 Brenndüsen 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 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 (4)

1. Spritzvorrichtung zur Beschichtung von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen eines Werkstückes unter Verwendung einer Spritzpistole, bei der im Anschluss an mindestens eine Austrittsöffnung für das Spritzgemisch ein Aufsatz vorgesehen ist, bei der der Aufsatz die Austrittsöffnung umgibt und einen Auslass für Gase und Dämpfe im Bereich der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstückes besitzt und bei der am Aufsatz mindestens eine zusätzliche Zuleitung für in den Innenraum des Aufsatzes einzubringendes Druckgas vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzvorrichtung eine Vorrichtung zur thermischen Beschichtung eines Werkstückes ist, dass die Austrittsöffnung (16) für das Spritzgemisch als Brenndüse (12) mit einer Zündvorrichtung (22) ausgebildet ist, dass der Aufsatz (19) mittels Zwischenringen oder einer teleskopartigen Führung in seiner Länge variierbar ist und dass das zur Vorwärmung oder Trocknung der zu beschichtenden Oberfläche dienende Druckgas über die Zuleitung (8) radial in einem Winkel zu der Achse (27) oder tangential direkt in den Innenraum (26) des Aufsatzes (19) einleitbar ist.

2. Spritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Brenndüsen (12) für das Spritzgemisch oder andere Substanzen auf einem Kreis oder flächendeckend in der Stirnplatte (17) angeordnet sind.

3. Spritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (28) am offenen Ende (23, 24) des Aufsatzes (19) mit Austrittsschlitzen, einem Bürstenkranz, einer flexiblen Dichtmanschette oder einem umlaufenden Spalt versehen ist, der durch Abstands- und/oder Führungsrollen (25) gebildet wird, die um den Umfang des Aufsatzes (19) herum angeordnet sind.

4. Spritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zuleitungen (8) für Druckgas über den Umfang des Aufsatzes (19) herum verteilt vorgesehen sind.

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