EP1506816B1 - Lavaldüse für thermisches oder kinetisches Spritzen - Google Patents

Lavaldüse für thermisches oder kinetisches Spritzen Download PDF

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EP1506816B1
EP1506816B1 EP04010236A EP04010236A EP1506816B1 EP 1506816 B1 EP1506816 B1 EP 1506816B1 EP 04010236 A EP04010236 A EP 04010236A EP 04010236 A EP04010236 A EP 04010236A EP 1506816 B1 EP1506816 B1 EP 1506816B1
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EP
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nozzle
gas
spraying
accordance
section
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EP04010236A
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Peter Heinrich
Heinrich Prof. Dr. Kreye
Thorsten Stoltenhoff
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Oerlikon Metco AG
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Sulzer Metco AG
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • 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
    • B05B7/1606—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 the spraying of the material involving the use of an atomising fluid, e.g. air
    • B05B7/1613—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 the spraying of the material involving the use of an atomising fluid, e.g. air comprising means for heating the atomising fluid before mixing with the material to be sprayed
    • B05B7/162—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 the spraying of the material involving the use of an atomising fluid, e.g. air comprising means for heating the atomising fluid before mixing with the material to be sprayed and heat being transferred from the atomising fluid to the material to be sprayed
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1 with a Laval nozzle for thermal spraying and kinetic spraying, in particular for cold gas spraying, with a converging and with a diverging section.
  • a Laval nozzle for thermal spraying and kinetic spraying, in particular for cold gas spraying, with a converging and with a diverging section.
  • Such nozzles are used in cold gas spraying and are used to produce coatings or moldings.
  • powdery spray particles are injected into a gas jet, for which a compressed and heated gas is expanded via the Laval nozzle, by means of a powder tube.
  • the spray particles are accelerated to high speeds above the speed of sound at relaxation of the gas jet in the divergent part of the Laval nozzle.
  • the spray particles then impinge on the substrate and, because of their high kinetic energy, fuse to an extremely dense layer.
  • the nozzle is also suitable for the other methods of thermal spraying, such as flame spraying or high-speed flame spraying with in
  • the particles that do not melt in the "cold" gas jet form a dense and tightly adherent layer, with plastic deformation and resultant local heat release providing cohesion and adhesion of the sprayed layer to the workpiece.
  • Heating the gas jet increases the flow velocity of the gas and thus also the particle velocity. In addition, it heats the particles and thereby promotes their plastic deformation on impact.
  • the gas temperature can be up to 800 ° C, but is significantly below the melting temperature of the coating material, so that melting of the particles in the gas jet does not take place. Oxidation and phase transformations of the coating material can thus be largely avoided.
  • Laval nozzles consist of a convergent and a downstream divergent section.
  • the narrowest cross-section of the Laval nozzle is called nozzle throat.
  • the process gas used is nitrogen, helium, argon, air or mixtures thereof. However, nitrogen is usually used, higher particle velocities are achieved with helium or helium-nitrogen mixtures.
  • the nozzle described there and currently customary has the shape of a double cone with a total length of about 100 mm. It has an expansion ratio of about 9, in addition, a variant with an expansion ratio of 6 is used.
  • the length of the convergent section is about 1/3, that of the divergent section 2/3 of the nozzle length.
  • the nozzle throat has a diameter of about 2.7 mm.
  • devices for cold gas spraying are designed for pressures of about 1 MPa up to a maximum pressure of 3.5 MPa and gas temperatures up to about 800 ° C.
  • the heated gas is released together with the spray particles in the Laval nozzle. While the pressure in the Laval nozzle drops, the gas velocity increases to values up to 3000 m / s and the particle velocity to values up to 2000 m / s.
  • a device for cold gas spraying according to the preamble of claim 1 is known.
  • the nozzle shown there has - apart from the injector nozzle for the powder - in the divergent region of the embodiments of Figures 1 and 2c is a pure conical shape.
  • the embodiment of Figure 2a has a cylindrical shape, the figure 2b a curvature to the outside.
  • “Outward curvature” means that the line of the boundary in FIG. 2b has a curvature to the right, that is, to the outside, in the flow direction of the gas at the bottom.
  • the Upper boundary line has a curvature to the left, so also to the outside.
  • the cross-sectional areas of the nozzle grow when going outward faster than a corresponding cone.
  • the object of the invention is to improve a nozzle for thermal and kinetic spraying to the effect that the application efficiency is increased and thereby the tendency of the particles to deposit on the nozzle wall is reduced.
  • a nozzle in which the entire diverging section or at least part of the diverging section has a bell-shaped contour.
  • a nozzle in which the entire diverging section or at least part of the diverging section has a bell-shaped contour.
  • the comparable dimensions we have the standard nozzle described above with respect to nozzle length, aspect ratio convergent to divergent section, expansion ratio, diameter of the nozzle neck, etc., but according to the invention has a bell-shaped contour of the divergent nozzle portion, shows a much better order behavior.
  • the whole divergent section is bell-shaped. But it is also sufficient if only a part of the divergent section bell shape and the rest is designed differently, for example, as a cone or as a cylinder.
  • the beginning of the diverging section has bell shape. This then extends over a third or half of the length of the diverging section. Thereafter, the nozzle may change to another shape, it being convenient if the nozzle has no discontinuities or "kinks" in its course. An abrupt transition from bell shape to cone or from cone to cylinder should be avoided as abrupt transitions interfere with the uniformity of the gas flow.
  • the bell-shaped contour is designed so that a parallel jet nozzle is present, that is, the jet leaves the nozzle in parallel, without widening.
  • This second variant of the invention with the same diameter in the nozzle throat, but a longer divergent section, the bell-shaped contour was designed so that a parallel gas flow is achieved results in otherwise same Rothparametem even an order efficiency of 75 to 80%.
  • the total length of the nozzle is between 60 and 300 mm, preferably using nozzles with overall lengths of 100 to 200 mm.
  • the cross-sectional area in the nozzle throat is 3 to 25 mm 2 , more preferably 5 to 10 mm 2 .
  • the particle velocity depends on the type and the state variables of the gas (pressure, temperature), the particle size and the physical density of the particle material (article by T. Stoltenhoff et al from the proceedings of the 5th HVOF Colloquium, 16 and 17.11.2000 in Erding, formula on page 31 below). It is therefore possible to tailor the nozzle contour specifically to the process gases nitrogen, air and helium as well as the spray material.
  • a powder tube is provided in the nozzle, which serves to supply the spray particles and ends in the divergent portion of the nozzle.
  • Such powder tubes and nozzle geometries are in the DE 101 26 100 A1
  • the divergent section of the nozzle always has at least one bell-shaped section.
  • the better acceleration of the particles by the new nozzle also allows the use of a coarser powder.
  • powders with flows of between 5 and 106 .mu.m instead of the previously used powders of 5 to 25 .mu.m, it being understood that the known powders can continue to be used.
  • Coarser powders are much cheaper.
  • a further advantage of the coarser powders is that when spraying with these powders, deposits at the nozzle wall occur only at relatively high gas temperatures. A higher gas temperature causes a higher flow rate of the gas and a lower gas consumption, so overall cost savings in powder and gas in the production of the layers.
  • the length of the convergent portion is substantially smaller than the length of the divergent portion, and the divergent portion has an overall bell shape, unlike the nozzle of Figure 2b DE 101 26 100 A1 ,
  • the convergent section is conically shaped along its entire length.
  • the bell shape ensures that the jet leaves the nozzle practically parallel and disadvantageous effects such as compression collisions at the nozzle exit or pressure node in the free jet are significantly reduced.
  • Bell shape means that from the taper, ie from the neck of the nozzle a konvexkonkaver course of curves takes place, the flow-through cross-section is always larger or at least remains the same, but never gets smaller.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer Lavaldüse für das thermische Spritzen und das kinetische Spritzen, insbesondere für das Kaltgasspritzen, mit einem konvergierenden und mit einem divergierenden Abschnitt. Solche Düsen werden beim Kaltgasspritzen verwendet und dienen zur Herstellung von Beschichtungen oder Formteilen. Dazu werden pulverförmige Spritzpartikel in einen Gasstrahl, für welchen ein komprimiertes und erhitztes Gas über die Lavaldüse entspannt wird, mittels eines Pulverrohrs injiziert. Die Spritzpartikel werden bei Entspannung des Gasstrahls im divergenten Teil der Lavaldüse auf hohe Geschwindigkeiten oberhalb der Schallgeschwindigkeit beschleunigt. Die Spritzpartikel treffen dann auf das Substrat auf und verschweißen aufgrund ihrer hohen kinetischen Energie zu einer äußerst dichten Schicht. Die Düse eignet sich aber neben dem Kaltgasspritzen auch für die anderen Verfahren des thermischen Spritzens, wie das Flammspritzen oder das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen mit inerten oder reaktiven Spritzkomponenten.
  • Es ist bekannt, auf Werkstoffe unterschiedlichster Art Beschichtungen mittels thermischen Spritzens aufzubringen. Bekannte Verfahren hierfür sind beispielsweise Flammspritzen, Lichtbogenspritzen, Plasmaspritzen oder Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen. In jüngerer Zeit wurde ein Verfahren entwickelt, das sog. Kaltgasspritzen, bei welchem die Spritzpartikel in einem "kalten" Gasstrahl auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden. Die Spritzpartikel werden als Pulver zugegeben, wobei das Pulver üblicherweise zumindest teilweise Partikel mit einer Größe von 1-50 µm umfasst. Nach der Injektion der Spritzpartikel in den Gasstrahl wird das Gas in einer Düse entspannt, wobei Gas und Partikel auf Geschwindigkeiten oberhalb der Schallgeschwindigkeit beschleunigt werden. Beim Aufprall mit hoher Geschwindigkeit bilden die Partikel, die in dem "kalten" Gasstrahl nicht schmelzen, eine dichte und fest haftende Schicht, wobei plastische Verformung und daraus resultierende lokale Wärmefreigabe für Kohäsion und Haftung der Spritzschicht auf dem Werkstück sorgen. Ein Aufheizen des Gasstrahls erhöht die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und somit auch die Partikelgeschwindigkeit. Außerdem erwärmt es die Partikel und begünstigt dadurch deren plastische Verformung beim Aufprall. Die Gastemperatur kann bis zu 800 °C betragen, liegt aber deutlich unterhalb der Schmelztemperatur des Beschichtungswerkstoffs, so dass ein Schmelzen der Partikel im Gasstrahl nicht stattfindet. Eine Oxidation und Phasenumwandlungen des Beschichtungswerkstoffes lassen sich somit weitgehend vermeiden.
  • Ein solches Verfahren und eine Vorrichtung zum Kaltgasspritzen sind in der europäischen Patentschrift EP 0 484 533 B1 im einzelnen beschrieben. Als Düse wird dabei eine de Laval'sche Düse benutzt, im folgenden kurz Lavaldüse genannt. Lavaldüsen bestehen aus einem konvergenten und einem sich in Stromrichtung daran anschließenden divergenten Abschnitt. Charakterisiert sind Lavaldüsen durch die Kontur und die Länge des divergenten Abschnitts und des Weiteren durch das Verhältnis des Austrittquerschnitts zum engsten Querschnitt (= Expansionsverhältnis). Der engste Querschnitt der Lavaldüse heißt Düsenhals. Als Prozessgas werden Stickstoff, Helium, Argon, Luft oder deren Gemische verwendet. Meist kommt jedoch Stickstoff zur Anwendung, höhere Partikelgeschwindigkeiten werden mit Helium oder Helium-Stickstoff-Gemischen erreicht.
  • Die dort beschriebene und derzeit übliche Düse hat die Form eines Doppelkegels mit einer Gesamtlänge von etwa 100 mm. Sie hat ein Expansionsverhältnis von etwa 9, daneben wird auch eine Variante mit einem Expansionsverhältnis von 6 verwendet. Die Länge des konvergenten Abschnittes beträgt etwa 1/3, die des divergenten Abschnittes 2/3 der Düsenlänge. Der Düsenhals hat einen Durchmesser von etwa 2,7 mm.
  • Derzeit sind Vorrichtungen zum Kaltgasspritzen auf Drücke von etwa 1 MPa bis zu einem Maximaldruck von 3,5 MPa und Gastemperaturen bis zu etwa 800 °C ausgelegt. Das erhitzte Gas wird zusammen mit den Spritzpartiken in der Lavaldüse entspannt. Während der Druck in der Lavaldüse abfällt, steigt die Gasgeschwindigkeit auf Werte bis zu 3000 m/s und die Partikelgeschwindigkeit auf Werte bis zu 2000 m/s.
  • Aus der DE 101 26 100 A1 ist eine Vorrichtung zum Kaltgasspritzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Die dort gezeigte Düse hat - sieht man von der Injektordüse für das Pulver ab - im divergenten Bereich der Ausführungen der Figuren 1 und 2c eine reine Kegelform. Die Ausführung der Figur 2a hat eine Zylinderform, die der Figur 2b eine Krümmung nach außen. "Krümmung nach außen" heißt, dass die Linie der Begrenzung in Figur 2b unten in Flussrichtung des Gases eine Krümmung nach rechts, also nach außen, aufweist. Die obere Begrenzungslinie weist eine Krümmung nach links auf, also ebenfalls nach außen. Die Querschnittsflächen der Düse wachsen beim weiter nach außen Gehen also schneller als bei einem entsprechenden Kegel.
  • Auf einem ganz anderen Gebiet der Technik, nämlich dem der Raketentriebwerke, werden als Schubdüsen ebenfalls Lavaldüsen verwendet. Die dortigen Düsen haben ein wesentlich größeres Expansionsverhältnis. Hier kommt es nur darauf an, das Gas (bzw. das Verbrennungsprodukt) auf möglichst kurzem Wege möglichst stark zu beschleunigen. Ein Problem der Raketendüsen ist dabei die Schubreduktion durch Strahldivergenz am Düsenaustritt. Dies wird in dem Lehrbuch "Gas Dynamics, Vol. 1", Seite 232 und 233, beschrieben. Aus diesem Grunde besitzen schuboptimierte Raketendüsen eine glockenförmige Kontur, die dafür sorgt, dass das Gas möglichst parallel strömend die Düse verlässt (= Parallelstrahldüse). Das Strömungsverhalten von Partikeln, die in den Verbrennungsprodukten der Rakete enthalten sind und mit ihnen die Düse verlassen, ist für die Optimierung der Düse von untergeordneter Bedeutung. Beim thermischen Spritzen und insbesondere beim Kaltgasspritzen hat dagegen das Verhalten der Partikel im Freistrahl hinter der Düse eine vorrangige Bedeutung.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Düse für das thermische und das kinetische Spritzen dahingehend zu verbessern, dass die Auftragswirkung gesteigert wird und dabei die Neigung der Partikel zur Ablagerung an der Düsenwand verringert wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer Düse, bei der der ganze divergierende Abschnitt oder zumindest ein Teil des divergierenden Abschnittes eine glockenförmige Kontur aufweist. Eine solche Düse, die vergleichbare Abmessungen wir die oben beschriebene Standarddüse bezüglich Düsenlänge, Längenverhältnis konvergenter zu divergentem Abschnitt, Expansionsverhältnis, Durchmesser des Düsenhalses usw. hat, jedoch erfindungsgemäß eine glockenförmige Kontur des divergenten Düsenabschnitts hat, zeigt ein wesentlich besseres Auftragsverhalten. In einem Vergleichstest zwischen einer Standarddüse und einer Düse mit Glockenform ergab sich bei Verwendung des gleichen Kupferpulvers mit Körnung 5 bis 25 µm und sonst gleichen Prozessparametern bezüglich Gasdruck, Gastemperatur, Gasfluss, Pulverförderate, Spritzabstand etc. eine Steigerung des Auftragswirkungsgrades von 50 bis 55 % auf 60 bis 65 %. Allein die - mit dem Auge fast gar nicht erkennbare - kleine Abänderung des divergenten Teils von einer Kegelform zu einer Glockenform, also eine zunächst überproportionale, dann unterproportionale Aufweitung im Vergleich zu einer Kegelform, ergibt diese deutliche Steigerung der Auftragswirkung. Als Auftragswirkungsgrad bezeichnet man die Menge des haften gebliebenen Pulvers zu der im gleichen Zeitraum gespritzten Pulvermenge je Flächeneinheit.
  • Günstig ist, wenn der ganze divergente Abschnitt glockenförmig gestaltet ist. Es reicht aber auch aus, wenn nur ein Teil des divergenten Abschnitts Glockenform hat und der Rest anders gestaltet ist, zum Beispiel als Konus oder als Zylinder. Bevorzugt hat der Beginn des divergierenden Abschnitts Glockenform. Diese zieht sich dann über ein Drittel oder die Hälfte der Länge des divergierenden Abschnitts hin. Danach kann die Düse in eine andere Form übergehen, wobei es günstig ist, wenn die Düse keine Unstetigkeiten oder "Knicke" in ihrem Verlauf aufweist. Vermieden werden sollte ein abrupter Übergang von Glockenform auf Konus oder von Konus auf Zylinder, da abrupte Übergänge die Gleichförmigkeit des Gasflusses stören.
  • In einer Ausführung ist die glockenförmige Kontur so gestaltet, dass eine Parallelstrahldüse vorliegt, das heißt, der Strahl verlässt die Düse parallel, ohne Aufweitung. Diese zweite Variante der Erfindung mit gleichem Durchmesser im Düsenhals, aber einem längeren divergenten Abschnitt, dessen glockenförmige Kontur so ausgelegt wurde, dass eine Parallelgasströmung erzielt wird, ergibt bei sonst gleichen Prozessparametem sogar einen Auftragswirkungsgrad von 75 bis 80 %.
  • In einer Ausführung der Erfindung ist die Gesamtlänge der Düse zwischen 60 und 300 mm, wobei bevorzugt Düsen mit Gesamtlängen von 100 bis 200 mm verwendet werden.
  • Bevorzugt ist ebenfalls, dass die Querschnittsfläche im Düsenhals 3 bis 25 mm2 beträgt, besonders bevorzugt 5 bis 10 mm2.
  • Günstige Ergebnisse haben sich bei Düsen ergeben, deren Erweiterungsverhältnis zwischen 1 und 25 liegt.
  • Günstig sind auch Düsen, bei denen die Austrittsmachzahl zwischen 1 und 5, besonders günstig zwischen 2,5 und 4 liegt.
  • Die Partikelgeschwindigkeit hängt ab von der Art und den Zustandsgrößen des Gases (Druck, Temperatur), der Partikelgröße und der physikalischen Dichte des Partikelwerkstoffs (Aufsatz von T. Stoltenhoff et al aus dem Tagungsband zum 5. HVOF-Kolloquium, 16. und 17.11.2000 in Erding, Formel auf Seite 31 unten). Daher ist es möglich, die Düsenkontur speziell auf die Prozessgase Stickstoff, Luft und Helium sowie den Spritzwerkstoff abzustimmen.
  • In einer Ausführung der Erfindung ist ein Pulverrohr in der Düse vorgesehen, welches der Zufuhr der Spritzpartikel dient und im divergenten Abschnitt der Düse endet.
    Solche Pulverrohre und Düsengeometrien sind in der DE 101 26 100 A1 gezeigt.. Der divergente Abschnitt der Düse weist aber immer zumindest einen glockenförmigen Abschnitt auf.
  • In einer weiteren Variante, bei der die Kontur noch besser auf Stickstoff als Prozessgas und Kupfer als Spritzwerkstoff abgestimmt wurde, wurde ein Auftragswirkungsgrad von über 80 % erreicht. Die Optimierung erfolgte dann durch Variation der Düsenkontur und Berechnung der danach erreichbaren Partikelgeschwindigkeiten. Die signifikante Steigerung des Auftragswirkungsgrades durch die Erfindung ist darauf zurückzuführen, dass mehr bzw. auch größere Pulverpartikel die für das Haften der Partikel notwendige Mindestgeschwindigkeit überschreiten.
  • Die bessere Beschleunigung der Partikel durch die neue Düse erlaubt auch die Verwendung eines gröberen Pulvers. So können nun Pulver mit Kömungen zwischen 5 und 106 µm statt der bisher verwendeten Pulver von 5 bis 25 µm eingesetzt werden, wobei die bekannten Pulver selbstverständlich weiterhin einsetzbar sind. Gröbere Pulver sind wesentlich kostengünstiger. Ein weiterer Vorteil der gröberen Pulver besteht darin, dass es beim Spritzen mit diesen Pulvern erst bei höheren Gastemperaturen zu Ablagerungen an der Düsenwand kommt. Eine höhere Gastemperatur bewirkt eine höhere Strömungsgeschwindigkeit des Gases und einen geringeren Gasverbrauch, insgesamt also Kosteneinsparungen bei Pulver und Gas bei der Herstellung der Schichten.
  • In der Lavaldüse der Erfindung ist die Länge des konvergenten Abschnittes wesentlich kleiner als die Länge des divergenten Abschnittes und der divergente Abschnitt hat insgesamt eine Glockenform, im Gegensatz zu der Düse der Figur 2b der DE 101 26 100 A1 . Der konvergierende Abschnitt ist über seine ganze Länge konisch gestaltet. Durch die Glockenform wird erreicht, dass der Strahl praktisch parallel die Düse verlässt und nachteilige Effekte wie Verdichtungsstöße am Düsenaustritt oder Druckknoten im Freistrahl deutlich vermindert werden.
  • Glockenform meint, dass ab der Verjüngung, also ab dem Hals der Düse ein konvexkonkaver Kurvenverlauf erfolgt, wobei der durchströmte Querschnitt stets größer wird oder zumindest gleich bleibt, aber nie kleiner wird.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zum Kaltgasspritzen oder zum Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, bei welcher Spritzpartikel in einen Gasstrahl eingespritzt werden, mit einer Lavaldüse, welche das Gas gemeinsam mit den Spritzpartikeln entspannt, wobei die Lavaldüse einen konvergenten und einen divergenten Abschnitt aufweist und eine Austrittsmachzahl zwischen 2,5 und 5 generiert, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des divergenten Abschnitts eine glockenförmige Kontur besitzt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur so gestaltet ist, dass eine Parallelstrahldüse vorliegt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtlänge der Düse zwischen 60 und 300 mm, vorzugsweise zwischen 100 und 200 mm liegt.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche im Dusenhals 3-25 mm2, vorzugsweise 5 bis 10 mm2 beträgt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erweiterungsverhältnis zwischen 1 und 25 beträgt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsmachzahl zwischen 2,5 und 4 liegt.
EP04010236A 2003-04-30 2004-04-29 Lavaldüse für thermisches oder kinetisches Spritzen Revoked EP1506816B1 (de)

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