EP0477211B1 - Autogenes flammspritzgerät zum flammspritzen von pulverförmigen werkstoffen bzw. spritzpulver - Google Patents

Autogenes flammspritzgerät zum flammspritzen von pulverförmigen werkstoffen bzw. spritzpulver Download PDF

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EP0477211B1
EP0477211B1 EP90908512A EP90908512A EP0477211B1 EP 0477211 B1 EP0477211 B1 EP 0477211B1 EP 90908512 A EP90908512 A EP 90908512A EP 90908512 A EP90908512 A EP 90908512A EP 0477211 B1 EP0477211 B1 EP 0477211B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
injection apparatus
flame injection
gas
nozzle
powder
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP90908512A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0477211A1 (de
Inventor
Wolfgang Simm
Hans-Theo Steine
Peter Sommer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ECG Immobilier SA
Original Assignee
Castolin SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Castolin SA filed Critical Castolin SA
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Application granted granted Critical
Publication of EP0477211B1 publication Critical patent/EP0477211B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B05B7/206—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 in a container fixed to the discharge device

Definitions

  • the invention relates to an autogenous flame spraying device for flame spraying powdery materials or spray powder according to the preamble of independent claim 1.
  • This WO document does not address how the feed and how the powder-carrier gas mixture should take place. Therefore, a completely modular structure of an autogenous flame spraying device cannot be inferred from this document. The division of the entire burner body according to the two functions of the powder feed or powder / carrier gas mixture on the one hand and the gas feed or control on the other hand cannot be found in this WO document.
  • Accelerating gas or cooling gas is not provided in this known flame spray burner.
  • the inventor has set himself the goal of creating a flame spraying device which is considerably simplified in terms of the structure of its burner body and which permits cost-saving production with high accuracy. Furthermore, the flame spraying device according to the invention is intended to cover a wide range of possible uses. H. be adaptable to a wide variety of spray materials and types of use.
  • an autogenous flame spraying device for flame spraying powdery materials leads to the characterizing part of independent claim 1.
  • Control valves for the channels for fuel gas, oxidizing gas and accelerating gas should be assigned to this further basic part - either outside the actual basic part or integrated into its channels.
  • a parting plane of the burner body, on which O-rings are provided for the gas seal at the transition between the two base parts of the burner body, has proven to be advantageous.
  • a further parting plane allows the nozzle holder to be attached to the burner body and is penetrated by at least one plug element engaging in the latter for the non-rotatably fixed nozzle holder.
  • the base parts of the burner body are advantageously connected by a tensioning or clamping device, by means of which sealing elements interposed can be tensioned.
  • Such a construction of the flame spraying device allows the burner body to be built on the one hand from a part that can be produced by machining - in particular by drilling - a workpiece from rod material and whose accuracy is therefore easily sufficient, on the other hand from a part that only supplies and optionally control devices for the various gases required.
  • a completely modular design of the entire flame spraying device can be achieved and thus an unprecedented range of use with all the advantages that result for the manufacture, use, operational organization, repair and maintenance, etc.
  • connection levels provided on the central piece allow easy and hand-replaceable parts to be attached - nozzle holder, powder feed adapter or the like. -,
  • the opening of an axial powder channel allows a carrier gas injector to be used for internal delivery and the connection for the carrier gas-powder mixture for external delivery.
  • the screw-in carrier gas injector for sucking the powder out of the powder container placed on the powder feed adapter can be equipped with a laser-drilled synthetic ruby for the injector bore in order to maintain the accuracy of the powder quantity supplied.
  • the design of the centerpiece also means that by changing the nozzle holder, the powder supply adapter and the carrier gas injector or the external powder supply channel, the structure of the flame spraying device is coordinated in such a way that the entire area of application for autogenous flame spraying with regard to flame output, flame speed, and quantity of powder with just one device can be covered.
  • the supply housing or valve block In the further base part of the burner body, the supply housing or valve block, the connections for the supply of gases, such as fuel gas, oxidizing gas, carrier gas and accelerating gas, are arranged with the control valves and the quick-closing valve.
  • gases such as fuel gas, oxidizing gas, carrier gas and accelerating gas
  • a feeder housing designed in this way makes it possible to equip the burner body to the necessary conditions with one or more control valves, with or without a quick-closing valve for the gases, by exchanging the central part.
  • the connections or supply lines for the gases can also be adapted as required by this process.
  • the combination of the assembled device can be changed to such an extent that the entire range of sprayable materials - from plastic to metals or metal alloys with or without hard materials, metal oxides and refractory metals - can process.
  • a flame spraying device 10 has a burner body 12 with a detachably pushed-on feed attachment 14 for a powder container 15 and also removable nozzle holder 16. This is attached to an end face 13 of the burner body 12 and surrounded by a union tube 17 screwed onto the burner body 12, which with its free end engages over a nozzle ring 18 of a burner nozzle 19.
  • Feed attachment 14 and nozzle carrier 16 are attached to a cuboid-like central piece 20 of the burner body 12; to which, in the area of a projection plane 22 opposite the feed attachment 14, a feed line housing 26 of the burner body 12 is connected by screws 24.
  • a powder channel 28 running in the feed attachment 14 at right angles to the longitudinal axis A of the central piece 20 in FIG. the attachment and detachment of the feed attachment 14 is only possible when the shut-off device 27 is closed.
  • That bore 30 of the central piece 20 connects to a mixing chamber 32 which is formed by a radial bore in a powder feed pipe 34.
  • the latter is inserted into an axial bore 36 of the central piece 20 and sealed there with an O-ring 37 a ; otherwise, further O-rings in the flame spraying device 10 are designated 37.
  • an inlet opening 38 in the nozzle in the tube space 35 of the powder conveying tube 34 which is enlarged at 35 a to form a step, there is an outlet opening 39 on an injector nozzle 40 which projects from a screw bolt 42 inserted into the axial bore 36.
  • a transverse bore 44 extends from a shaft bore of the screw bolt 42 which cannot be seen in the drawing and which ends at the other end in a circumferential groove 45 of the screw bolt 43.
  • This circumferential groove 45 is placed in front of a radial bore 46 of the central piece 20, through which the injector nozzle 40 can be supplied with oxygen as a carrier gas.
  • the supply of the oxidizing or carrier gas (oxygen) to the bore 46 takes place via an oblique bore 48 and a delivery channel 51 in the supply housing 26, which also includes a delivery channel 52 for fuel gas (acetylene) and a delivery channel 53 for an acceleration and / or cooling gas (air ) also contains, for example, control and shut-off devices 54 in each of the delivery channels 51 to 53, which can be operated via rotary knobs that are not shown.
  • a quick-closing valve is indicated schematically, by means of which an operating lever 57 quickly switches off the various gases in the desired order can.
  • a tube piece 25 surrounding the delivery channels 51 to 53 is fixed to the feed housing 26 as a handle, and an additionally mountable handle piece, shown at 58, or a fastening device for connecting the flame spraying device 10 to a machine can also be provided.
  • the delivery channels 52, 53 also continue beyond their shut-off elements 54 in oblique bores 49, 50 of the feed housing 26, which in turn open into radial blind bores 60, 61 of the central piece 20.
  • O-rings 37 are used for sealing in the projection plane 22.
  • radial or blind bores 46, 60, 61 From the radial or blind bores 46, 60, 61, axially parallel gas channels 62, 63, 64 output.
  • the latter as well as the radial or blind bores 46, 60, 61 are placed in the drawing in the drawing plane for simplification, but in practice preferably run in different planes.
  • the gas channels 62, 63 merge into flow bores 66, 67 of the nozzle carrier 16, whereas the external gas channel 64 opens into an annular space 68 between the nozzle carrier 16 and the union tube 17, which serves to cool the nozzle carrier 16.
  • the annular space 68 is connected via openings 69 to the outer front of the nozzle ring 18.
  • the openings 69 produce an air jacket surrounding the outer part of the burner nozzle 19 and a gas flame present there during the operation of the flame spraying device 10.
  • the nozzle carrier 16 comprises a connecting sleeve 70 with a screwed-in nozzle holder 71.
  • a sealing washer 72 is arranged on a flat connecting surface of these parts 70, 71, which seals two annular chambers 74, 75.
  • the annular chamber 74 is connected to the oxygen channel 62 via flow bore / s 66 and the annular chamber 75 is connected to the fuel gas channel 63 via oblique bore / s 67.
  • a further injector nozzle 76 is seated in the nozzle holder 71 and flows in from the annular chamber 74 via an opening 73 in the sealing disk 72.
  • a radial bore 78 emanating from the annular chamber 75 opens into a mixing chamber 77 at the outlet of the injector nozzle 76. It is not clear that several - for example three - analog injector nozzles 76 are distributed circumferentially on the nozzle holder 71, from which the Gas mixture is supplied to the burner nozzle 19 through corresponding orifices 80.
  • the cylindrical burner nozzle 19 is designed in two parts in FIG. 1; an inner part 82 and an outer part 83 firmly connected thereto are inserted into correspondingly central recesses in the nozzle carrier 16. In addition, they delimit an annular mixing space 84.
  • the orifices 80 and, on the other hand, a plurality of nozzle outlet channels 85 end in this.
  • the inner part 82 of the burner nozzle 19 has a central bore 81 for powder conveyance, which is connected to the interior of the powder conveying tube 34, which engages in an axial bore 86 of the nozzle carrier 16 extending in the longitudinal axis A.
  • Nozzle carrier 16 and powder feed tube 34 together form a plug connection;
  • An axially parallel fixing pin 87 is used for radially fixing the position of the two parts 16, 34 to one another.
  • the feed housing 26 is parallel to the longitudinal axis A of the central piece 20, the delivery channels 51 to 53 end at right angles to the approach plane 22.
  • the longitudinal axis A here runs a powder feed line 43 which - instead of the described screw bolt 42 - in the axial bore 36 is inserted.
  • the supply housing 26 can also be formed perpendicular to the longitudinal axis A as a whole.
  • the union tube 17 with its radial collar 17 a comprises an acceleration tube 90 which is clamped with an annular collar 89 between the union tube 17 and the burner nozzle 19 or nozzle holder 71.
  • the acceleration tube is double-skinned, that is to say two concentric tubes 91 i , 91 a of different diameters provided at a distance delimit an annular space 92 which connects to the upstream annular space 68.
  • another acceleration tube 95 which can be axially displaced on the union tube 17, sits on the union tube 17, which is provided with a pressure collar 94 which contains the obliquely lying openings 69.
  • This acceleration tube 95 forms a combustion chamber 96 in front of the burner nozzle 19, which tapers into an area 97 to form an axial channel 98.
  • Surrounding the tube interior 96 to 98 is an annular space 99 integrated in the acceleration tube 95 as a cooling channel with a supply or discharge connector 100.
  • the powder is fed axially at 43.
  • a central piece 20 b with axially parallel gas channels 62 to 64, a housing attachment 102 attached to the back surface 101, which is by an extension 35 b of the tubular space 35 passes through.
  • the control and shut-off devices are integrated here outside the flame spraying device 10 s in supply lines for the delivery channels 51 to 53.
  • wettable powder is fed axially from above, in the other embodiments shown from the rear.
  • the carrier gas reaches the central piece 20 from below in FIGS. 1 to 5, parallel to the powder feed in FIG. 6.
  • wettable powder and carrier gas can be introduced parallel to one another from above or below.
  • the burner body 12 of the flame spraying device 10, 10 s forms the basis for a completely modular construction of such a device.
  • simple plug-in connections with clamping screw connection which can be detached and restored at the workplace without special tools, are preferably used, as a result of which the adaptation to the respective use cases and replacement for repair purposes are made significantly easier.
  • the described division of the burner body 12 in accordance with the two functions of the powder feed or powder / carrier gas mixture on the one hand and the gas feed or control on the other hand enables a constructive solution by means of which a high accuracy of the different delivery channels in the powder feed part can be achieved in a simple and cost-saving manner .

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein autogenes Flammspritzgerät zum Flammspritzen von pulverförmigen Werkstoffen bzw. von Spritzpulver nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches 1.
  • Derartige bekannte Flammspritzgeräte mit Injektoren zum Mischen von Brenngas und Oxidationsgas sind -- bedingt durch ihren konstruktiven Aufbau -- für eine bestimmte Brenngasgemischmenge ausgelegt und in ihrem konstruktiven Aufbau ziemlich kompliziert. Insbesondere der Brennerkörper ist bei den bekannten Konstruktionen nur sehr schwer mit der wünschbaren Genauigkeit der für die Brennerfunktion kritischen Teile herstellbar. Bislang ist es nicht gelungen, die Konstruktionsgenauigkeit zu erhöhen und eine Anpaßbarkeit einzelner Teile für einen weitgesteckten Einsatzbereich bezüglich des Schmelzpunktes der verschiedenen pulverförmigen Werkstoffe zu erreichen.
  • Ein autogenes Flammspritzgerät der eingangs genannten Art ist aus dem Dokument WO-A-8 801 203 bekanntgeworden. Diese Schrift beschreibt für zwei Ausführungsformen detailliert, wie das gesamte geförderte Brenngas-Oxidationsgas-Volumen auf mehrere voneinander getrennte Injektor-Mischvorrichtungen verteilt werden soll. Diese Aufteilung soll bei einem allfälligen Flammenrückschlag in einem der Gaswege von Vorteil sein. Die dort beschriebene Anordnung der Injektordüsen im Düsenträgerteil soll eine einfache Auswechslung derselben, entweder einzeln oder mitsamt dem Düsenträgerteil als ganzes, erlauben.
  • Wie die Zuführung und wie die Pulver-Trägergasmischung erfolgen soll, ist durch dieses WO-Dokument nicht angesprochen. Auch ist deshalb ein vollständig modularer Aufbau eines autogenen Flammspritzgerätes dieser Schrift nicht zu entnehmen. Die Aufteilung des gesamten Brennerkörpers entsprechend den beiden Funktionen der Pulverzuführung bzw. Pulver-Trägergasmischung einerseits und der Gaszuführung bzw. -regelung anderseits ist diesem WO-Dokument nicht zu entnehmen.
  • Beschleunigungsgas oder Kühlgas ist bei diesem bekannten Flammspritzbrenner nicht vorgesehen.
  • Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, ein im Aufbau seines Brennerkörpers erheblich vereinfachtes Flammspritzgerät zu schaffen, das eine kostensparende Fertigung bei hoher Genauigkeit erlaubt. Ferner soll das erfindungsgemäße Flammspritzgerät einen großen Bereich an Einsatzmöglichkeiten abdecken, d. h. an die verschiedensten Spritzmaterialien und Einsatzarten anpaßbar sein.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe führt ein autogenes Flammspritzgerät zum Flammspritzen von pulverförmigen Werkstoffen nach dem Kennzeichen des unabhängigen Anspruches 1.
  • Diesem weiteren Grundteil sollen Regelventile für die Kanäle für Brenngas, Oxidationsgas und Beschleunigungsgas zugeordnet sein - dies entweder außerhalb des eigentlichen Grundteils oder aber integriert in dessen Kanäle.
  • Als günstig hat sich dazu eine Trennebene des Brennerkörpers erwiesen, an der O-Ringe für die Gasabdichtung am Übergang zwischen den beiden Brennerkörper-Grundteilen vorgesehen sind.
  • Eine weitere Trennebene erlaubt das Ansetzen des Düsenträgers an den Brennerkörper und wird von wenigstens einem in letzteren eingreifenden Steckelement für den undrehbar festliegenden Düsenträger durchsetzt.
  • Im übrigen sind die Grundteile des Brennerkörpers vorteilhafterweise durch eine Spann- oder Klemmeinrichtung verbunden, mittels deren zwischengelegte Dichtelemente verspannt zu werden vermögen.
  • Als günstig hat es sich erwiesen, die beschriebenen Trennebenen zueinander etwa lotrecht zu legen, jedoch können sie bei bestimmten Ausführungen einander auch gegenüberliegen.
  • Bezüglich weiterer Merkmale wird auf die Patentansprüche Bezug genommen.
  • Ein solcher Aufbau des Flammspritzgeräts erlaubt es, den Brennerkörper einerseits aus eine Teil aufzubauen, das durch Bearbeiten -- insbesondere durch Bohren -- eines Werkstücks aus Stangenmaterial herstellbar ist und dessen Genauigkeit daher problemlos genügend ist, andererseits aus eine Teil, das lediglich die Zuführungs- und gegebenenfalls Regelvorrichtungen für die verschiedenen benötigten Gase aufweist. Zudem kann eine vollständig modulare Konzeption des gesamten Flammspritzgerätes erreicht werden und damit eine bislang unerreichte Einsatzbreite mit allen sich daraus für das Herstellen, den Einsatz, die betriebliche Organisation, die Reparatur und die Wartung etc. ergebenden Vorteilen.
  • Die am Zentralstück vorgesehenen Anschlußebenen erlauben das Anbringen leicht und von Hand austauschbarer Teile --Düsenträger, Pulverzufuhradapter od.dgl. --, die Öffnung eines axialen Pulverkanals gestattet es, bei interner Förderung einen Trägergasinjektor und bei externer Förderung den Anschluß für das Trägergas-Pulvergemisch einzusetzen.
  • Der einschraubbare Trägergasinjektor für das Ansaugen des Pulvers aus dem auf den Pulverzufuhradapter aufgesetzten Pulverbehälter kann zur Einhaltung der Genauigkeit der zugeführten Pulvermenge mit einem lasergebohrten synthetischen Rubin, für die Injektorbohrung ausgestattet sein.
  • Dank der beschriebenen Seiten und Flächen des Zentralstücks kann nicht nur die Art der Pulverzuführung sondern auch durch Austauschen des Düsenträgers -- der ein oder mehrere Injektoren für das Brenngas/Oxidationsgas-Gemisch und die Brennerdüse enthält -- die Leistung der Flame des Flammspritzgerätes schnell und einfach geändert werden.
  • Die Konstruktion des Zentralstücks führt auch dazu, durch Auswechseln des Düsenträgers, des Pulverzufuhradapters und des Trägergasinjektors oder des externen Pulverzufügekanals den Aufbau des Flammspritzgerätes so abzustimmen, daß der gesamte Anwendungsbereich für das autogene Flammspritzen in Hinsicht auf die Flammenleistung, Fllammengeschwindigkeit, Pulvermenge mit nur einem Gerät abgedeckt zu werden vermag.
  • Im weiteren Grundteil des Brennerkörpers, dem Zuleitungsgehäuse oder Ventilblock, sind die Anschlüsse für die Zufuhr der Gase, wie Brenngas, Oxidationsgas, Trägergas und Beschleunigungsgas mit den Regelventilen und dem Schnellschlußventil angeordnet.
  • Ein derart ausgebildetes Zuleitungsgehäuse ermöglicht es --entsprechend dem Zentralstück -- durch Austauschen den Brennerkörper an die notwendigen Bedingungen mit einem oder mehreren Regelventilen, mit oder ohne Schnellschlußventil für die Gase, auszustatten. Auch die Anschlüsse bzw. Zuleitungen für die Gase können je nach Wunsch durch diesen Vorgang angepaßt werden.
  • Es wird erkennbar, daß dank der Ausgestaltung des Brennerkörpers die Kombination des zusammengesetzten Gerätes soweit verändert zu werden vermag daß man den gesamten Bereich der spritzbaren Werkstoffe -- von Plastik über die Metalle bzw. Metallegierungen mit oder ohne Hartstoffen, die Metalloxide und die Refraktärmetalle -- verarbeiten kann.
  • Im Rahmen der Erfindung liegt deshalb eine Vielzahl von Ausführungsformen, von denen vor allem die folgend beschriebenen alternativ von Bedeutung sind:
    Das Zentralstück oder Pulverförderteil
    • * besitzt einen abnehmbaren Aufsatz zur Aufnahme eines Pulverbehälters sowie eine zumindest teilweise austauschbare Mischvorrichtung zum Erzeugen des Spritzpulver-Trägergasgemisches, die mit dem Pulverbehälter sowie mit einem -- seinerseits an einen Gaskanal des Gasförderteils angeschlossenen -- Trägergaskanal in Verbindung steht;
    • * ist mit einer Zuführeinrichtung eines extern erzeugten Spritzpulver- Tragergasgemisches verbunden;
    • * ist mit dem Düsenträger verbunden;
    • * weist mit Förderkanälen des Zuleitungsgehäuses in Verbindung stehende Gaskanäle für die dem Gasförderteil zugeführten Gase zum Düsenträger auf;
    das Zuleitungsgehäuse oder Gasförderteil ist
    • ** zumindest mit Förderkanälen für Brenngas und Oxidationsgas oder
    • ** zumindest mit einem Regelventil für das Brenngas sowie mit eine Schnellschlußventil für das Brenngas und das Oxidationsgas versehen, wobei dieses auch für wenigstens ein weiteres der geförderten Gase wirksam sein kann;
    • ** mit einer Einrichtung zum Zuführen eines externen Trägergases verbunden und weist einen entsprechenden Förderkanal auf;
    • ** mit einer Einrichtung zum Zuführen eines Beschleunigungs- und/oder Kühlgases verbunden und enthält einen entsprechenden Förderkanal;
    • ** mit zumindest einem zweiten Regelventil für wenigstensw ein weiteres der geförderten Gase und
    • ** mit mit dem Düsenträger verbunden sowie mit einem Förderkanal für das Spritzpulver-Trägergasgemisch ausgestattet.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
    • Fig. 1:
    einen Längsschnitt durch ein Flammspritzgerät;
    Fig. 2
    ein vergrößertes Detail aus Fig. 1;
    Fig. 3: bis Fig. 6:
    teilweise geschnittene Seitenansichten weiterer Ausführungen eines Flammspritzgerätes.
    Fig. 7,8:
    Schemabilder zu Einsatzvariationen von Flammspritzgeräten.
  • Ein Flammspritzgerät 10 weist nach Fig. 1 einen Brennerkörper 12 mit lösbar aufgeschobenem Zuführaufsatz 14 für einen Pulverbehälter 15 und ebenfalls entfernbarem Düsenträger 16 auf. Dieser ist an eine Stirnfläche 13 des Brennerkörpers 12 angesetzt sowie von einem auf den Brennerkörper 12 aufgeschraubten Überwurfrohr 17 umgeben, das mit seinem freien Ende einen Düsenring 18 einer Brennerdüse 19 übergreift.
  • Zuführaufsatz 14 und Düsenträger 16 sind an ein quaderartiges Zentralstück 20 des Brennerkörpers 12 angefügt; an das im Bereich einer dem Zuführaufsatz 14 gegenüberliegenden Ansatzebene 22 durch Schrauben 24 ein Zuleitungsgehäuse 26 des Brennerkörpers 12 angeschlossen ist.
  • Ein in Fig. 1 rechtwinkelig zur Längsachse A des Zentralstückes 20 im Zuführaufsatz 14 verlaufender Pulverkanal 28 ist von einer beispielsweise drehbaren Lochblende 29 durchgriffen und fluchtet -- unter Zwischenschaltung eines Schiebers 27 als Absperreinrichtung -- mit einer Bohrung 30 des Zentralstückes 20; das Aufsetzen und Lösen des Zuführaufsatzes 14 ist nur bei geschlossener Absperreinrichtung 27 möglich.
  • Jene Bohrung 30 des Zentralstückes 20 schließt an eine Mischkammer 32 an, die von einer Radialbohrung in einem Pulverförderrohr 34 gebildet wird. Letzteres ist in eine Axialbohrung 36 des Zentralstückes 20 eingeschoben und dort mit einem O-Ring 37a abgedichtet; im übrigen sind weitere O-Ringe im Flammspritzgerät 10 mit 37 bezeichnet.
  • Gegenüber einer düsenwärtigen Eintrittsöffnung 38 in dem bei 35a unter Bildung einer Stufe erweitertenn Rohrraum 35 des Pulverförderrohres 34 liegt eine Austrittsöffnung 39 an einer Injektordüse 40, die von einem in die Axialbohrung 36 eingesetzten Schraubbolzen 42 abragt.
  • Von einer in der Zeichnung nicht erkennbaren Schaftbohrung des Schraubbolzens 42 geht in diesem eine Querbohrung 44 aus, die andernends in eine Umfangsnut 45 des Schraubbolzens 43 mündet. Diese Umfangsnut 45 ist einer radialen Bohrung 46 des Zentralstückes 20 vorgesetzt, über die der Injektordüse 40 Sauerstoff als Trägergas zugeführt zu werden vermag.
  • Die Zuleitung des Oxidations- oder Trägergases (Sauerstoff) zur Bohrung 46 erfolgt über eine Schrägbohrung 48 sowie einen Förderkanal 51 im Zuleitungsgehäuse 26, das auch einen Förderkanal 52 für Brenngas (Acetylen) sowie einen Förderkanal 53 für ein Beschleunigungs- und/oder Kühlgas (Luft) enthält, zudem -- beispielsweise über nicht wiedergegebene Drehknöpfe bedienbare -- Regel- und Absperrorgane 54 in jedem der Förderkanäle 51 bis 53. Bei 56 ist ein Schnellschlußventil schematisch angedeutet, durch welches mittels eines Bedienungshebels 57 die verschiedenen Gase rasch in gewünschter Reihenfolge abgeschaltet werden können.
  • Am Zuleitungsgehäuse 26 liegt ein die Förderkanäle 51 bis 53 umgebendes Rohrstück 25 als Handgriff fest, auch kann ein bei 58 teilweise dargestelltes zusätzlich montierbares Griffstück oder eine Befestigungsvorrichtung für das Verbinden des Flammspritzgerätes 10 mit einer Maschine vorgesehen sein.
  • Auch die Förderkanäle 52, 53 setzen sich jenseits ihrer Absperrorgane 54 in Schrägbohrungen 49, 50 des Zuleitungsgehäuses 26 fort, die ihrerseits in radialen Sackbohrungen 60, 61 des Zentralstückes 20 münden. Zur Abdichtung in der Ansatzebene 22 werden O-Ringe 37 eingesetzt.
  • Von den Radial- bzw. Sackbohrungen 46, 60, 61 geben zueinander achsparallele Gaskanäle 62, 63, 64 aus. Letztere sowie die Radial- bzw. Sackbohrungen 46, 60, 61 sind in der Zeichnung zur Vereinfachung in die Schnittebene gelegt, verlaufen aber in der Praxis bevorzugt in verschiedenen Ebenen.
  • Die Gaskanäle 62, 63 gehen in Strömungsbohrungen 66, 67 des Düsenträgers 16 über, wohingegen der außenliegende Gaskanal 64 in einen der Kühlung des Düsenträgers 16 dienenden Ringraum 68 zwischen Düsenträger 16 und Überwurfrohr 17 mündet.
  • Der Ringraum 68 steht über Öffnungen 69 mit der Außenfront des Düsenringes 18 in Verbindung. Die Öffnungen 69 erzeugen während des Betriebes des Flammspritzgerätes 10 einen den äußeren Teil der Brennerdüse 19 sowie eine dort vorhandene Gasflamme umgebenden Luftmantel.
  • Der Düsenträger 16 umfaßt eine Verbindungsbüchse 70 mit eingeschraubter Düsenhalterung 71. An einer ebenen Verbindungsfläche dieser genannten Teile 70, 71 ist eine Dichtungsscheibe 72 angeordnet, welche zwei Ringkammern 74, 75 abdichtet. Die Ringkammer 74 steht über Strömungsbohrung/en 66 mit dem Sauerstoffkanal 62 und die Ringkammer 75 über Schrägbohrung/en 67 mit dem Brenngaskanal 63 in Verbindung. In der Düsenhalterung 71 sitzt eine weitere Injektordüse 76, der über einen Durchbruch 73 in der Dichtungsscheibe 72 Sauerstoff aus der Ringkammer 74 zuströmt.
  • Zur Brenngaszufürung mündet in eine Mischkammer 77 am Ausgang der Injektordüse 76 eine von der Ringkammer 75 ausgehende radiale Bohrung 78. Nicht verdeutlicht ist, daß mehrere -- beispielweise drei -- analoge Injektordüsen 76 in Umfangsrichtung an der Düsenhalterung 71 verteilt sind, von denen aus das Gasgemisch durch entsprechende Mündungsbohrungen 80 der Brennerdüse 19 zugeführt wird.
  • Die zylindrische Brennerdüse 19 ist in Fig. 1 zweiteilig ausgeführt; ein Innenteil 82 und ein damit fest verbundener Außenteil 83 sind in entsprechend zentrische Ausnehmungen des Düsenträgers 16 eingesteckt. Zudem begrenzen sie einen ringförmigen Mischraum 84. In diesem enden einerseits die Mündungsbohrungen 80 sowie anderseits mehrere Düsenaustrittskanäle 85.
  • Der Innenteil 82 der Brennerdüse 19 weist eine Zentralbohrung 81 zur Pulverförderung auf, die mit dem Innenraum des -- in eine in der Längsachse A verlaufende Axialbohrung 86 des Düsenträgers 16 eingreifenden --Pulverförderrohres 34 in Verbindung steht. Düsenträger 16 und Pulverförderrohr 34 bilden zusammen eine Steckverbindung; zum radialen Festlegen der Stellung der beiden Teilen 16, 34 zueinander wird ein achsparalleler Fixierstift 87 eingesetzt.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 steht das Zuleitungsgehäuse 26 parallel zur Längsachse A des Zentralstückes 20, die Förderkanäle 51 bis 53 enden rechtwinkelig zur Ansatzebene 22. In der Längsachse A verläuft hier eine Pulverzuführleitung 43, die -- anstelle des beschriebenen Schraubbolzens 42 -- in die Axialbohrung 36 eingesteckt ist. Statt des axial abkragenden Düsenringes 18 umgibt die Brennerdüse 19 ein die Öffnungen 69 enthaltender Einsatzring 18a
  • Das Zuleitungsgehäuse 26 kann gemäß Fig. 4 auch insgesamt lotrecht zur Längsachse A ausgebildet sein. In dieser Ausführung umfaßt das Überwurfrohr 17 mit seinem Radialkragen 17a ein Beschleunigungsrohr 90, das mit einem Ringkragen 89 zwischen Überwurfrohr 17 und Brennerdüse 19 bzw. Düsenhalterung 71 klemmend festgelegt ist. Das Beschleunigungsrohr ist doppelschalig, d.h. zwei in Abstand zueinander vorgesehene konzentrische Rohre 91i, 91a unterschiedlicher Durchmesser begrenzen einen Ringraum 92 der an den vorgeschalteten Ringraum 68 anschließt.
  • In Fig. 5 sitzt auf dem -- mit einem die hier schrägliegenden Öffnungen 69 enthaltenden Druckkragen 94 versehenen -- Überwurfrohr 17 ein anderes Beschleunigungsrohr 95, das auf dem Überwurfrohr 17 axial verschoben werden kann. Dieses Beschleunigungsrohr 95 bildet vor der Brennerdüse 19 eine Brennkammer 96, die sich in eine Bereich 97 zu einen Axialkanal 98 verjüngt. Den Rohrinnenraum 96 bis 98 umgibt ein in das Beschleunigungsrohr 95 integrierter Ringraum 99 als Kühlkanal mit Zuführ- bzw. Ableitstutzen 100.
  • Auch beim Flammspritzgerät 10s der Fig. 6 erfolgt die Pulverzuführung bei 43 axial. Hier ist an die Rückenfläche 101 eines Zentralstückes 20b mit achsparallelen Gaskanälen 62 bis 64 ein Gehäuseansatz 102 angefügt, der von einer Verlängerung 35b des Rohrraumes 35 durchsetzt ist. Die Regel- bzw. Absperrorgane sind hier außerhalb des Flammspritzgerätes 10s in Zuleitungen für die Förderkanäle 51 bis 53 integriert.
  • In Fig. 1 wird das Spritzpulver von oben, bei den anderen gezeigten Ausführungsformen von hinten axial zugefördert. Das Trägergas gelangt in den Fig. 1 bis 5 von unten her zum Zentralstück 20, in Fig. 6 parallel zur Pulverzuführung. Bei nicht wiedergegebenen Ausführungen können Spritzpulver und Trägergas parallel zueinander von oben oder unten eingeführt werden.
  • Der Einsatz des beschriebenen Zentralblockes 20, 20b erlaubt beispielsweise die folgenden Variationen:
    • (a) an Brenner mit interner Pulverzuführung (PZ):
      • 1) PZ mit O₂
        aus Trägergas intern,
      • 2) PZ mit O₂
        mit externem Trägergas;
      • 3) PZ mit externem Trägergas,
    • (b) an Brenner mit externer Pulverzuführung (PZ):
      • 1) PZ mit externem Trägergas,
      • 2) PZ mit externem Trägergas und internem O₂,
      • 3) PZ mit internem Träger-O₂,
    • (c) am Brenner und am externen Pulverförderer:
      • 1) Nachfüllen mit Gasrückführung (s. lit. b₃),
      • 2) pneumatische Pulverzuführung (s. lit b₂, b₃),
      • 3) elektronische Steuerung (s. lit. b₁, b₂)
    Der Einsatz des Zuleitungsstückes 26 gestattet etwa die in Fig. 7 der Zeichnung dargestellten Variationen, die Ausgestaltung des Düsenträgers 16 Einsatzmöglichkeiten nach Fig. 8.
  • Aus dem Vorstehenden geht insgesamt hervor, daß der Brennerkörper 12 des Flammspritzgerätes 10, 10s die Basis für einen vollständig modularen Aufbau eines solchen Gerätes bildet. Dabei werden vorzugsweise einfache, ohne spezielle Werkzeuge am Arbeitsplatz lösbare und wieder herstellbare Steckverbindungen mit Spannschraubung verwendet, wodurch die Anpassung an die jeweiligen Anwendungsfälle und ein Austauschen zu Reparaturzwecken entscheidend erleichtert wird.
  • Die beschriebene Aufteilung, des Brennerkörpers 12 entsprechend den beiden Funktionen der Pulverzuführung bzw. Pulver-Trägergasmischung einerseits und der Gaszuführung bzw. -regelung anderseits ermöglicht eine konstruktive Lösung, durch die in einfacher sowie kostensparender Weise eine hohe Genauigkeit der verschiedenen Förderkanäle im Pulverförderteil erzielt werden kann.
  • Es ergibt sich andererseits auch eine günstige Trennebene im Hinblick auf die Betriebskategorien Handbetrieb und Automatikbetrieb. Die spezielle Konstruktion des Pulverförderteils sowie des Komplexes Düsenträger / Oxidationsgas- und Brenngas-Injektor erlaubt ferner eine extrem große Anzahl von Kombinationen der Elemente des vorliegenden modularen Geräts, die jedem spezifischen Spritzmaterial und jedem Anwendungsfall in idealer Weise gerecht wird.

Claims (31)

  1. Autogenes Flammspritzgerät (10) zum Flammspritzen von pulverförmigen Werkstoffen, sogenanntem Spritzpulver, mit Zuleitungen für das Spritzpulver sowie für Brenngas, Oxidations- und Trägergas sowie Beschleunigungs- und/oder Kühlgas, mit einem austauschbaren Grundteil in Form eines Zentralstückes (20,20b), das einen austauschbaren Düsenträger (16) für eine lösbare Brennerdüse (19) trägt sowie einen Anschluß (14) für eine Spritzpulverzuführung und Kanäle (30,36;62 bis 64) für das Spritzpulver sowie die Gase aufweist, wobei der Düsenträger (16) mit einem Injektor (76) zum Mischen des Brenngases und des Oxidationsgases sowie mit Kanälen (66 bis 68;81) zum Zuführen des Gasgemisches und eines Gemisches aus Spritzpulver und Oxidations- als Trägergas aus dem ersten Grundteil an die Brennerdüse versehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß vorzugsweise der erste Grundteil (20,20b) mit einem weiteren Injektor (40) zum Mischen des Spritzpulvers und des Trägergases versehen ist, und daß zumindest ein zweiter austauschbarer Grundteil (26,102) vorhanden ist, der die Anschlüsse der Zuleitungen sowie Kanäle (51 bis 53) für das Brenngas, Oxidations- und Trägergas und das Beschleunigungs- und/oder Kühlgas und Regelventile (54) in den Kanälen der Gase aufweist.
  2. Flammspritzgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Trennebene (22) zwischen den beiden Grundteilen (20,26;20b,102) des Brennkörpers (12) mit O-Ringen (37) für die Gasabdichtung am Übergang zwischen den beiden Grundteilen.
  3. Flammspritzgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Trennebene (13) zum Ansetzen des Düsenträgers (16) an den Brennerkörper (12), die wenigstens ein in diesen eingreifendes Steckelement (Pulverförderrohr 34) für den undrehbar festgelegten Düsenträger durchsetzt.
  4. Flammmspritzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundteile (20, 26; 20b, 102) des Brennerkörpers (12) durch eine Spann- oder Klemmeinrichtung verbunden sind, mittels deren Dichtelemente (37, 37a) verspannbar sind.
  5. Flammspritzgerät nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Trennebenen (22,13) einander gegenüberliegen.
  6. Flammspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Grundteil (26) das Regelventil (54) im Brenngaskanal (52) angeordnet ist.
  7. Flammspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Grundteil (26) jeweils ein Regelventil (54) im Kanal (52,53) für das Brenngas und das Beschleunigungsgas angeordnet ist.
  8. Flammspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Grundteil (26) jeweils ein Regelventil (54) in den als Gaszuleitungen dienenden Kanälen (51 bis 53) für Brenngas, Beschleunigungsgas und Trägergas angeordnet ist.
  9. Flammspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Grundteil (26) jeweils ein Regelventil (54) in den als Gaszuleitungen dienenden Kanälen (51 bis 53) für Oxidationsgas, Brenngas, Beschleunigungsgas und Trägergas angeordnet ist.
  10. Flammspritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelventile (54) und/oder ein Schnellschlußventil (56) außerhalb des Grundteils (102) liegen.
  11. Flammspritzgerät mit angesetztem Zuführaufsatz für die Pulverzuführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einem das Spritzpulver ansaugenden Injektor (40) vorgeschaltete Zuführaufsatz (14) der Trennebene (22) des Brennerkörpers (12) gegenüberliegt.
  12. Flammspritzgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführaufsatz (14) an einer Anschlußebene des ersten Grundteils (20) festgelegt sowie mit wenigstens einer Absperreinrichtung (27) für die Pulverzufuhr versehen ist.
  13. Flammspritzgerät nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine Lochblende (29) in der Pulverzuführung zur Regelung der Zufuhrmenge des pulverförmigen Werkstoffes, insbesondere durch eine drehbare Lochblende.
  14. Flammspritzgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverzuführung (30) quer zu einem Pulverförderrohr (34) verläuft und in einer Mischkammer (32) des Injektors (40) im Pulverförderrohr mündet.
  15. Flammspritzgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Längsbohrung (Axialbohrung 36) des an den Düsenträger (16) anschließenden, das Zentralstück bildenden ersten Grundteils (20) ein die Längsbohrung verschließender Einsatz (42) lagert, der den Injektor (40) enthält und Teil der Trägergasführung (44 bis 48, 51) ist.
  16. Flammspritzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Injektor (40) gegen ein Zuleitungsrohr (43) für den pulverförmigen Werkstoff und das Trägergas aus einem externen Pulverförderer austauschbar ausgebildet ist.
  17. Flammspritzgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverzuführung durch eine in Achsrichtung (A) des ersten Grundteils (20) an dieses anschließende Pulverzuführleitung (43) des Flammspritzgerätes (10, 10a) vorgesehen ist.
  18. Flammspritzgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführungskanäle (62 bis 64) durch Radialbohrungen (46, 60, 61) an der Trennebene (22) münden und bevorzugt im ersten Grundteil (20) etwa parallel verlaufen.
  19. Flammspritzgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverzuführleitung (43) bzw. das Pulverförderrohr (34) Teil der Steckverbindung des Brennerkörpers (12) ist.
  20. Flammspritzgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem ersten Grundteil (20) ragende Pulverförderrohr (34) unmittelbar an die Brennerdüse (19) angeschlossen ist.
  21. Flammspritzgerät nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulverförderrohr (34) an einen Innenteil (82) der mehrteiligen Brennerdüse (19) anschließt.
  22. Flammspritzgerät nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteil (82) der Brennerdüse (19) mit einem Außenteil (83) einen Mischraum (84) begrenzt, von dem Düsenaustrittskanäle (85) ausgehen.
  23. Flammspritzgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aufgesteckten Düsenträger (16) zum Herstellen des Brenngasgemisches zumindest ein Injektor (76) der Brennerdüse (19) in kurzem Abstand vorgeordnet ist.
  24. Flammspritzgerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Injektor/en (76) an einer Trennebene einer Verbindungsbüchse (70) sowie einer Düsenhalterung (71) vorgesehen ist/sind.
  25. Flammspritzgerät nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß dem Injektor (76) eine Dichtscheibe (72) mit Durchbruch (73) vorgeordnet ist.
  26. Flammspritzgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Injektor (76) wenigstens eine Ringkammer (75) der Brenngasführung verläuft.
  27. Flammspritzgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (75) der Brenngasführung durch Bohrungen (78) mit einer Mischkammer (77) der Sauerstoffzuführung verbunden ist.
  28. Flammspritzgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenträger (16) bzw. die Brennerdüse (19) mit dem ersten Grundteil (20) durch ein Überwurfrohr (17) unter Zwischenschaltung eines Düsenringes (18) oder eines Teils (Ringkragen 89) eines Beschleunigungsrohres (90) lösbar gasdicht verspannt ist.
  29. Flammspritzgerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringraum des Düsenringes (18) oder des Beschleunigungsrohres (90) mit einem Ringraum (68) im Inneren des Überwurfrohres (17) verbunden und dieser Teil eines Luftführungssystems (49, 53, 64) ist.
  30. Flammspritzgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 28 bis 29, gekennzeichnet durch ein auf das Überwurfrohr (17) aufgeschobenes Beschleunigungsrohr (95) mit auf die Brennerdüse (19) in Strömungsrichtung folgender und sich verjüngender Brennkammer (96 bis 98).
  31. Flammspritzgerät nach Anspruch 28 oder 30, gekennzeichnet durch einen Kühlmantel (92, 99) des Beschleunigungsrohres (90, 95).
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