EP2829327A1 - Verfahren zur Reinigung eines Brenners einer Plasmabeschichtungsanlage und Plasmabeschichtungsanlage - Google Patents

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EP2829327A1
EP2829327A1 EP20140175216 EP14175216A EP2829327A1 EP 2829327 A1 EP2829327 A1 EP 2829327A1 EP 20140175216 EP20140175216 EP 20140175216 EP 14175216 A EP14175216 A EP 14175216A EP 2829327 A1 EP2829327 A1 EP 2829327A1
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EP
European Patent Office
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burner
cleaning
cleaning agent
designed
cleaning nozzle
Prior art date
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EP20140175216
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French (fr)
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EP2829327B1 (de
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Bernd DISTLER
Peter Dr. Ernst
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Oerlikon Metco AG
Original Assignee
Sulzer Metco AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0021—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by liquid gases or supercritical fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/50—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter
    • B05B15/55—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter using cleaning fluids
    • B05B15/555—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter using cleaning fluids discharged by cleaning nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/50—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter
    • B05B15/55—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter using cleaning fluids
    • B05B15/557—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter using cleaning fluids the cleaning fluid being a mixture of gas and liquid
    • 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
    • B05B7/22—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 electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc
    • B05B7/222—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 electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using an arc
    • B05B7/226—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 electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using an arc the material being originally a particulate material

Definitions

  • the invention relates to a method for cleaning a burner of a plasma coating installation according to the preamble of claim 1 and to a plasma coating installation according to the preamble of claim 11.
  • Plasma coating systems and methods are used to apply a layer to surfaces of workpieces.
  • the layer can serve as a heat-insulating layer in turbine blades or, in the case of cylinder inner surfaces of a crankcase of an internal combustion engine, improve the tribological properties.
  • a plasma flame is produced by a burner, to which a spray material forming the layer is supplied, for example in the form of a powder or a wire.
  • the spray material melts in the plasma flame and is sprayed onto the workpiece where it forms the above-mentioned layer.
  • not all of the injected spray material is deposited on the workpiece. Among other things, this leads to particles of spray material depositing on the burner and thus adhering to the burner. Such contamination can lead to malfunctions of the burner, which affect the quality of the applied layer and / or make interruptions of the coating process necessary.
  • the burner is exposed to a cleaning agent emerging from a cleaning nozzle during a coating interruption, that is to say in a phase in which no layer is applied to a workpiece. This removes adhering spray material particles on the burner.
  • the cleaning agent is designed so that it passes into a gaseous state after leaving the cleaning nozzle.
  • the cleaning agent passes either from a solid or a liquid state directly into the gaseous state.
  • the detergent sublimates or evaporates after leaving the cleaning nozzle.
  • the cleaning agent has a very low temperature and increases its volume during the transition to the gaseous state extremely. If the spray-material particles adhering to the burner have already formed a continuous layer, then it is strongly cooled and cracks are formed. Subsequent particles of the cleaning agent penetrate into the cracks and expand abruptly. The spray material particles are blasted off. If the spray material particles do not yet form a continuous layer on the burner, particles of the cleaning agent can penetrate directly into existing gaps and cracks, which also leads to a bursting of the spray material particles.
  • the adhering to the burner spray material particles can be removed very effectively, so that they no malfunction of the burner can cause.
  • the plasma is especially maintained during the cleaning of the burner. Thus, no reignition of the plasma after cleaning is necessary.
  • the burner can be applied from one cleaning nozzle or even from several cleaning nozzles at the same time or one after the other with cleaning agent.
  • a "burner” is intended to mean both the actual component in which the plasma is generated. be understood, as well as parts that are directly or indirectly connected to this component. An example of such a component would be a so-called burner shaft.
  • the term “apply” should be understood to mean, for example, sprayed, blown on or "shot at”.
  • the cleaning agent is designed so that it is fixed before leaving the cleaning nozzle.
  • the cleaning agent is designed in particular as dry ice, ie as solid carbon dioxide (CO 2 ). Dry ice sublimates under normal pressure at about -78 ° C, so goes directly into the gas phase, ie the gaseous state, without first becoming liquid. In the sublimation, the volume increases to more than 700-fold.
  • dry ice blasting In use, for example, a method called dry ice blasting may be used.
  • This dry ice pellets are with a grain size, for example, between 2 and 8 mm accelerated and directed to the burner.
  • the adhering to the burner spray material particles are then blasted off as described above.
  • the cleaning agent is designed so that it is liquid before leaving the cleaning nozzle.
  • the cleaning agent is designed in particular as liquid nitrogen (N). Liquid nitrogen evaporates at normal pressure at approx. -196 ° C. During evaporation, the volume increases up to 700 times.
  • the cleaning agent may advantageously also be designed as liquid carbon dioxide (CO 2 ).
  • CO 2 liquid carbon dioxide
  • the carbon dioxide relaxes, with part of the carbon dioxide in the gaseous and another part in a solid state, in particular in the form of snow particles, go over.
  • snow blasting Such a method is referred to as so-called snow blasting.
  • the mixture of gaseous carbon dioxide and snow particles is admixed in particular to a compressed air jet and so the mixer is charged with the cleaning agent.
  • the carbon dioxide can thus advantageously be supplied continuously, for example, from dip tube bottles or low-pressure tanks. This allows a continuous coating and cleaning process that is simple and therefore inexpensive to carry out.
  • the cleaning agent may also consist of another substance which is gaseous under normal conditions.
  • the sprayed particles adhering to the burner are blasted as described above.
  • the burner rotates during a coating process, wherein this rotation is stopped before the application of the cleaning agent. This can be avoided that the cleaning agent so impinges on the burner, that there is a risk that the plasma is inadvertently deactivated and thus must be re-ignited before a new coating process.
  • the rotation of the burner during a coating process takes place in particular about a longitudinal axis of the burner. It is also possible that the burner does not rotate during the entire coating process, but only temporarily.
  • a rotating burner is used, for example, in a coating of cylinder inner surfaces of a crankcase of an internal combustion engine.
  • the rotation is stopped in a defined cleaning position of the burner, wherein said cleaning position is defined in particular in relation to the cleaning nozzle.
  • a so-called stepping motor can be used to rotate the burner.
  • the burner is moved during the application of the cleaning agent on a defined cleaning path relative to the cleaning nozzle.
  • it is moved in particular in such a way that cleaning agents are applied to the largest possible areas of the burner and at the same time recessed sensitive areas which should not come into contact with cleaning agent. This can advantageously be achieved that the largest possible Be cleaned areas of the burner, without the risk of deactivation of the plasma.
  • a movement on a defined cleaning path relative to the cleaning nozzle can also be understood as meaning a defined rotation of the burner about its longitudinal axis.
  • the burner is driven prior to exposure to the cleaning agent in a cleaning station.
  • the burner can be positioned very precisely with respect to the cleaning nozzle and, on the other hand, the sprayed-particle particles which have been blown off the burner can simply be collected and disposed of.
  • the cleaning station also has, in particular, a collecting trough and / or an extraction for the sprayed-off particles of sprayed material.
  • a plasma coating machine with a burner and a cleaning device with a cleaning nozzle.
  • the cleaning device is provided to act on the burner during a coating interruption with a leaving the cleaning nozzle cleaning agent and so to remove adhering to the burner spray material particles.
  • the cleaning agent is designed so that it passes into a gaseous state after leaving the cleaning nozzle.
  • the cleaning nozzle is arranged on the burner.
  • a very short period of time is necessary for the cleaning of the burner, since it does not have to be brought to a special cleaning station for cleaning.
  • more than one cleaning nozzle can be arranged on the burner.
  • a plasma spraying device 10 of a plasma coating system has a housing 11, a connecting element 12 partially arranged in the housing 11, and a burner 13.
  • the burner 13 has a mainly cylindrical burner shaft 14, via which it is fixedly connected to the connecting element 12, and a burner head 15 opposite the connecting element 12.
  • the connecting element 12 and thus also the burner 13 can rotate about a longitudinal axis 16.
  • an electric motor 17 designed as a stepping motor 17 is arranged within the housing 11, which is connected via a gear 18 and a toothed belt 19 with a coaxial with the longitudinal axis 16 arranged drive shaft 20 of the connecting element 12.
  • the operating media necessary for the operation of the plasma spraying device 10 are supplied via ports 21, 22, 23, 24 and 25 and partly also discharged.
  • Coating material in the form of powder can be supplied via the connection 21 arranged coaxially to the longitudinal axis 16 on the drive shaft 20.
  • the other terminals 22, 23, 24 and 25 are arranged transversely to the longitudinal axis 16 on the housing 11. Cooling water is supplied via port 22 and discharged again via port 23.
  • Air is supplied via port 24 and plasma gas, for example in the form of argon, helium, hydrogen, nitrogen or mixtures thereof, via port 25.
  • the individual lines for the operating media within the connecting element 12 and the burner 13, and the associated rotary unions are not of interest here and therefore not shown.
  • the housing 11 of the plasma spray gun 10 is connected via an only partially illustrated coupling module 26 with an industrial robot, not shown, which can bring the plasma spray gun 10 in a desired position.
  • the plasma sprayer 10 can also be positioned so that the burner 13 is located in a cleaning station 27.
  • the cleaning station 27 has a cleaning nozzle 28, which is connected to a supply device 29, which is shown only schematically, for a cleaning agent 30.
  • the supply device 29 can supply the cleaning nozzle 28 with cleaning agent 30, which can be brought under pressure onto the burner 13, so that the burner 13 can be acted upon by cleaning agent 30.
  • the cleaning station 27 also has a collecting trough 31, over which the burner 13 is positioned during a cleaning process.
  • the cleaning station 27 has a suction 33, next to which the burner 13 is positioned during a cleaning process.
  • the plasma spraying apparatus 10 is used, for example, for coating cylinder inner surfaces of a crankcase of an internal combustion engine.
  • the burner 13 rotates about the longitudinal axis 16.
  • spray material on the cylinder inner surface also spray material particles 32 deposited on the burner 13, in a coating interruption, especially in the period in which a new crankcase in the right position, should be removed.
  • the plasma sprayer 10 is positioned so that the burner 13 is in the cleaning station 27 as shown, with the plasma remaining activated.
  • the rotation of the burner 13 is stopped so that it is in a defined cleaning position relative to the cleaning nozzle 28.
  • the burner head 15 with Cleaning agent 30 acted in the form of dry ice pellets, which are shot with compressed air against the burner head 15.
  • the dry ice pellets sublimate after exiting the cleaning nozzle 28.
  • the low temperature and the increase in volume during sublimation ensure that adhering to the burner head 15 spray material particles 32 are removed from the burner head 15 and collected in the drip pan 31 or sucked off the suction 33.
  • the burner 13 can remain in a fixed cleaning position during the cleaning process. But it is also possible that the burner 13 is moved during the cleaning process on a defined cleaning path relative to the cleaning nozzle 28. For this purpose, for example, the burner 13 can be easily rotated, wherein the cleaning path is selected so that the plasma is not directly applied with detergent, so for example, the burner 13 is rotated only by about 180 to 250 °. Alternatively or additionally, the burner 13 can be moved so that in addition to the burner head 15 and the burner shaft 14 is supplied with cleaning agent 30. For this purpose, the burner 13 in the FIG. 1 down, so moved towards drip tray 31. However, it is also possible that not the burner, but the cleaning nozzle is moved.
  • liquid nitrogen or liquid carbon dioxide can also be used as cleaning agent.
  • FIG. 2 Figure 1 shows a portion of a plasma sprayer 110 with another arrangement of cleaning nozzles 128.
  • the plasma sprayer 110 is otherwise the same as the plasma sprayer 10 Fig. 1 built so that only the differences are addressed.
  • the cleaning nozzles 128 are fixed to a connecting element 112 and thus arranged on a burner 113 so that they can act on a burner head 115 of the burner 113 with cleaning agent 130.
  • the cleaning nozzles 128 are arranged diametrically opposite with respect to a longitudinal axis 116. They are supplied via a non-illustrated connection to the connecting element 112 and corresponding lines in the connecting element 112 with detergent. It can basically the same cleaning agents as in the in conjunction with Fig. 1 described method can be used.

Landscapes

  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Details Or Accessories Of Spraying Plant Or Apparatus (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines Brenners einer Plasmabeschichtungsanlage. Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Reinigung eines Brenners (13) einer Plasmabeschichtungsanlage, bei dem der Brenner (13) während einer Beschichtungsunterbrechung, also in einer Phase, in der keine Schicht auf ein Werkstück aufgebracht wird, mit einem aus einer Reinigungsdüse (28) austretenden Reinigungsmittel (30) beaufschlagt wird. Damit werden am Brenner (13) anhaftende Spritzwerkstoffpartikel (32) entfernt. Erfindungsgemäss ist das Reinigungsmittel (30) so ausgeführt, dass es nach Verlassen der Reinigungsdüse (28) in einen gasförmigen Zustand übergeht. Das Reinigungsmittel ist beispielsweise als Trockeneis, flüssiger Stickstoff, flüssiger Sauerstoff oder flüssiges Kohlendioxid ausgeführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines Brenners einer Plasmabeschichtungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Plasmabeschichtungsanlage gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
  • Plasmabeschichtungsanlagen und -verfahren werden eingesetzt, um auf Oberflächen von Werkstücken eine Schicht aufzubringen. Die Schicht kann beispielsweise bei Turbinenschaufeln als Wärmedämmschicht dienen oder bei Zylinderinnenflächen eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors die tribologischen Eigenschaften verbessern. Zur Durchführung eines Plasmaspritzverfahrens wird von einem Brenner eine Plasmaflamme erzeugt, der ein die Schicht bildenden Spritzwerkstoff beispielsweise in Form eines Pulvers oder eines Drahts zugeführt wird. Der Spritzwerkstoff schmilzt in der Plasmaflamme und wird auf das Werkstück aufgesprüht, wo er die oben genannte Schicht bildet. Dabei wird aber nicht der gesamte zugeführte Spritzwerkstoff auf dem Werkstück abgeschieden. Dies führt unter anderem dazu, dass sich Spritzwerkstoffpartikel am Brenner ablagern und damit am Brenner anhaften. Derartige Verschmutzungen können zu Funktionsstörungen des Brenners führen, die die Qualität der aufgebrachten Schicht beeinträchtigen und/oder Unterbrechungen des Beschichtungsverfahrens notwendig machen.
  • In der EP 1837081 A1 wird ein Verfahren zur Reinigung eines Brenners einer Plasmabeschichtungsanlage und eine Plasmabeschichtungsanlage beschrieben, bei welchen der Brenner mit Druckluft als Reinigungsmittel beaufschlagt wird, um so am Brenner anhaftende Partikel zu entfernen. Dazu sind Reinigungsdüsen, aus denen die Druckluft austreten kann, direkt am Brenner angeordnet.
  • Demgegenüber ist es insbesondere die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Reinigung eines Brenners einer Plasmabeschichtungsanlage und eine Plasmabeschichtungsanlage vorzuschlagen, welche einen störungsfreien Betrieb der Plasmabeschichtungsanlagen ermöglichen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Plasmabeschichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
  • Beim erfindungsgemässen Verfahren zur Reinigung eines Brenners einer Plasmabeschichtungsanlage wird der Brenner während einer Beschichtungsunterbrechung, also in einer Phase, in der keine Schicht auf ein Werkstück aufgebracht wird, mit einem aus einer Reinigungsdüse austretenden Reinigungsmittel beaufschlagt. Damit werden am Brenner anhaftende Spritzwerkstoffpartikel entfernt.
  • Erfindungsgemäss ist das Reinigungsmittel so ausgeführt, dass es nach Verlassen der Reinigungsdüse in einen gasförmigen Zustand übergeht. Das Reinigungsmittel geht dabei entweder aus einem festen oder einem flüssigen Zustand direkt in den gasförmigen Zustand über. Das Reinigungsmittel sublimiert oder verdampft damit nach dem Verlassen der Reinigungsdüse. In beiden Fällen weist das Reinigungsmittel eine sehr geringe Temperatur auf und vergrössert sein Volumen beim Übergang in den gasförmigen Zustand extrem. Falls die am Brenner anhaftenden Spritzwerkstoffpartikel bereits eine durchgängige Schicht gebildet haben, so wird diese stark abgekühlt und es bilden sich Risse. Nachfolgende Partikel des Reinigungsmittels dringen in die Risse ein und expandieren schlagartig. Dabei werden die Spritzwerkstoffpartikel abgesprengt. Falls die Spritzwerkstoffpartikel noch keine durchgehende Schicht auf dem Brenner bilden, können Partikel des Reinigungsmittels direkt in vorhandene Lücken und Ritzen eindringen, womit es ebenfalls zu einem Absprengen der Spritzwerkstoffpartikel kommt.
  • Damit können die am Brenner anhaftenden Spritzwerkstoffpartikel besonders effektiv entfernt werden, so dass sie keine Funktionsstörungen des Brenners hervorrufen können. Ausserdem besteht keine Gefahr, den Brenner zu beschädigen, wie es bei einer mechanischen Reinigung des Brenners vorkommen kann.
  • Das Plasma wird während der Reinigung des Brenners insbesondere aufrechterhalten. Damit ist kein erneutes Zünden des Plasmas nach der Reinigung notwendig.
  • Der Brenner kann aus nur einer Reinigungsdüse oder auch aus mehreren Reinigungsdüsen gleichzeitig oder auch nacheinander mit Reinigungsmittel beaufschlagt werden.
  • Unter einem "Brenner" soll in diesem Zusammenhang sowohl das eigentliche Bauteil, in dem das Plasma erzeugt wird. verstanden werden, als auch Teile, die mit diesem Bauteil direkt oder indirekt verbunden sind. Ein Beispiel für ein solches Bauteil wäre ein so genannter Brennerschaft. Unter "beaufschlagen" soll in diesem Zusammenhang beispielsweise besprüht, angeblasen oder "beschossen" verstanden werden.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist das Reinigungsmittel so ausgeführt, dass es vor dem Verlassen der Reinigungsdüse fest ist. Das Reinigungsmittel ist dabei insbesondere als Trockeneis, also als festes Kohlenstoffdioxid (CO2) ausgeführt. Trockeneis sublimiert unter Normaldruck bei ca. -78 °C, geht also direkt in die Gasphase, also den gasförmigen Zustand über, ohne vorher flüssig zu werden. Bei der Sublimation vergrössert sich das Volumen auf das mehr als 700-fache.
  • Damit ist zum einen eine sehr effektive Reinigung möglich und zum anderen ist Trockeneis einfach und kostengünstig zu beschaffen, so dass eine kostengünstige Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens möglich ist.
  • Bei der Verwendung kann beispielsweise ein als Trockeneisstrahlen bezeichnetes Verfahren angewendet werden. Dabei werden Trockeneispellets mit einer Körnung beispielsweise zwischen 2 und 8 mm beschleunigt und auf den Brenner geleitet. Die am Brenner anhaftenden Spritzwerkstoffpartikel werden dann wie oben beschrieben abgesprengt.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist das Reinigungsmittel so ausgeführt, dass es vor dem Verlassen der Reinigungsdüse flüssig ist. Das Reinigungsmittel ist dabei insbesondere als flüssiger Stickstoff (N) ausgeführt. Flüssiger Stickstoff verdampft bei Normaldruck bei ca. -196 °C. Beim Verdampfen vergrössert sich das Volumen bis auf das 700-fache.
  • Damit ist zum einen eine sehr effektive Reinigung möglich und zum anderen ist flüssiger Stickstoff einfach und kostengünstig zu beschaffen, so dass eine kostengünstige Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens möglich ist.
  • Das Reinigungsmittel kann vorteilhafterweise auch als flüssiges Kohlenstoffdioxid (CO2) ausgeführt sein. Beim Verlassen der Reinigungsdüse entspannt sich das Kohlenstoffdioxid, wobei ein Teil des Kohlenstoffdioxids in den gasförmigen und ein anderer Teil in einen festen Zustand, insbesondere in Form von Schneepartikeln, übergehen. Ein derartiges Verfahren wird als so genanntes Schneestrahlen bezeichnet. Das Gemisch aus gasförmigen Kohlenstoffdioxid und Schneepartikeln wird insbesondere einem Druckluftstrahl zugemischt und so der Mischer mit dem Reinigungsmittel beaufschlagt.
  • Das Kohlenstoffdioxid kann damit vorteilhafterweise kontinuierlich beispielsweise aus Tauchrohrflaschen oder Niederdrucktanks zugeführt werden. Dies ermöglicht einen kontinuierliches Beschichtungs- und Reinigungsverfahren, das einfach und damit kostengünstig durchführbar ist.
  • Das Reinigungsmittel kann aber auch aus einem anderen Stoff bestehen, der unter Normalbedingungen gasförmig ist.
  • Bei Verwendung eines Reinigungsmittels, das vor dem Verlassen der Reinigungsdüse flüssig ist, werden die am Brenner anhaftenden Spritzwerkstoffpartikel ebenso wie oben beschrieben abgesprengt.
  • In Ausgestaltung der Erfindung rotiert der Brenner während eines Beschichtungsvorgangs, wobei vor der Beaufschlagung mit dem Reinigungsmittel diese Rotation gestoppt wird. Damit kann vermieden werden, dass das Reinigungsmittel so auf den Brenner auftrifft, dass die Gefahr besteht, dass das Plasma versehentlich deaktiviert wird und somit vor einem erneuten Beschichtungsvorgang wieder gezündet werden muss.
  • Die Rotation des Brenners während eines Beschichtungsvorgangs erfolgt insbesondere um eine Längsachse des Brenners. Es ist auch möglich, dass der Brenner nicht während des gesamten Beschichtungsvorgangs, sondern nur zeitweise rotiert. Ein rotierender Brenner wird beispielsweise bei einer Beschichtung von Zylinderinnenflächen eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors eingesetzt.
  • In Ausgestaltung der Erfindung wird die Rotation in einer definierten Reinigungsposition des Brenners gestoppt, wobei die genannte Reinigungsposition insbesondere in Relation zur Reinigungsdüse definiert ist. Damit kann gewährleistet werden, dass die Beaufschlagung des Brenners mit Reinigungsmittel unter reproduzierbaren Bedingungen erfolgt und damit die Reinigung auch zu reproduzierbaren Ergebnissen führt.
  • Um ein Stoppen der Rotation in der definierten Reinigungsposition zu ermöglichen, kann zum Rotieren des Brenners beispielsweise ein so genannter Schrittmotor eingesetzt werden.
  • In Ausgestaltung der Erfindung wird der Brenner während der Beaufschlagung mit dem Reinigungsmittel auf einer definierten Reinigungsbahn relativ zur Reinigungsdüse bewegt. Er wird dabei insbesondere so bewegt, dass möglichst grosse Bereiche des Brenners mit Reinigungsmittel beaufschlagt werden und gleichzeitig empfindliche Bereiche, die nicht mit Reinigungsmittel in Kontakt kommen sollten, ausgespart werden. Damit kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass möglichst grosse Bereiche des Brenners gereinigt werden, ohne dass die Gefahr der Deaktivierung des Plasmas besteht.
  • Unter einer Bewegung auf einer definierten Reinigungsbahn relativ zur Reinigungsdüse kann auch eine definierte Drehung des Brenners um seine Längsachse verstanden werden.
  • In Ausgestaltung der Erfindung wird der Brenner vor der Beaufschlagung mit dem Reinigungsmittel in eine Reinigungsstation gefahren. Damit kann zum einen der Brenner sehr exakt gegenüber der Reinigungsdüse positioniert werden und zum anderen können die vom Brenner abgesprengten Spritzwerkstoffpartikel einfach aufgefangen und entsorgt werden.
  • An der Reinigungsstation ist dabei die Reinigungsdüse angeordnet. Die Reinigungsstation weist ausserdem insbesondere eine Auffangwanne und/oder eine Absaugung für die abgesprengten Spritzwerkstoffpartikel auf.
  • Die oben genannte Aufgabe wird auch von einer Plasmabeschichtungsanlage mit einem Brenner und einer Reinigungseinrichtung mit einer Reinigungsdüse gelöst. Die Reinigungseinrichtung ist dazu vorgesehen, während einer Beschichtungsunterbrechung den Brenner mit einem aus der Reinigungsdüse austretenden Reinigungsmittel zu beaufschlagen und so am Brenner anhaftende Spritzwerkstoffpartikel zu entfernen. Erfindungsgemäss ist das Reinigungsmittel so ausgeführt, dass es nach Verlassen der Reinigungsdüse in einen gasförmigen Zustand übergeht.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist die Reinigungsdüse am Brenner angeordnet. Damit ist für die Reinigung des Brenners nur eine sehr kurze Zeitspanne nötig, da er zur Reinigung nicht in eine spezielle Reinigungsstation gebracht werden muss. Um ein besonders gutes Reinigungsergebnis zu ermöglichen, können auch mehr als eine Reinigungsdüse am Brenner angeordnet sein.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
  • Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    ein sehr schematisch dargestelltes Plasmaspritzgerät einer Plasmabeschichtungsanlage mit einem Brenner in einer Reinigungsstation und
    Fig. 2
    einen Teil eines sehr schematisch dargestellten Plasmaspritzgeräts mit einem Brenner und zwei am Brenner angeordneten Reinigungsdüsen.
  • Gemäss Fig. 1 weist ein Plasmaspritzgerät 10 einer nicht weiter dargestellten Plasmabeschichtungsanlage ein Gehäuse 11, ein teilweise im Gehäuse 11 angeordnetes Anschlusselement 12 und einen Brenner 13 auf. Der Brenner 13 verfügt über einen hauptsächlich zylindrischen Brennerschaft 14, über den er mit dem Anschlusselement 12 fest verbundenen ist, und einen dem Anschlusselement 12 gegenüber liegenden Brennerkopf 15. Das Anschlusselement 12 und damit auch der Brenner 13 können um eine Längsachse 16 rotieren. Dazu ist innerhalb des Gehäuses 11 ein als ein Schrittmotor ausgeführter Elektromotor 17 angeordnet, der über ein Getriebe 18 und einen Zahnriemen 19 mit einem koaxial zur Längsachse 16 angeordneten Antriebsschaft 20 des Anschlusselements 12 antriebsmässig verbunden. Die für den Betrieb des Plasmaspritzgeräts 10 notwendigen Betriebsmedien werden über Anschlüsse 21, 22, 23, 24 und 25 zu- und teilweise auch abgeführt. Über den koaxial zur Längsachse 16 am Antriebsschaft 20 angeordneten Anschluss 21 kann Beschichtungsmaterial in Form von Pulver zugeführt werden. Die anderen Anschlüsse 22, 23, 24 und 25 sind quer zur Längsachse 16 am Gehäuse 11 angeordnet. Über den Anschluss 22 wird Kühlwasser zu- und über den Anschluss 23 wieder abgeleitet. Luft wird über den Anschluss 24 und Plasmagas, beispielsweise in Form von Argon, Helium, Wasserstoff, Stickstoff oder Gemischen davon, über den Anschluss 25 zugeführt. Die einzelnen Leitungen für die Betriebsmedien innerhalb des Anschlusselements 12 und des Brenners 13, sowie die zugehörigen Drehdurchführungen sind hier nicht weiter von Interesse und deshalb auch nicht dargestellt.
  • Das Gehäuse 11 des Plasmaspritzgeräts 10 ist über ein nur teilweise dargestelltes Koppelmodul 26 mit einem nicht dargestellten Industrieroboter verbunden, der das Plasmaspritzgerät 10 in eine gewünschte Position bringen kann. Damit kann das Plasmaspritzgerät 10 auch so positioniert werden, dass sich der Brenner 13 in einer Reinigungsstation 27 befindet. Die Reinigungsstation 27 weist eine Reinigungsdüse 28 auf, die mit einer nur schematisch dargestellten Versorgungseinrichtung 29 für ein Reinigungsmittel 30verbunden ist. Die Versorgungseinrichtung 29 kann die Reinigungsdüse 28 mit Reinigungsmittel 30 versorgen, das unter Druck auf den Brenner 13 gebracht werden kann, so dass der Brenner 13 mit Reinigungsmittel 30 beaufschlagt werden kann. Die Reinigungsstation 27 weist ausserdem eine Auffangwanne 31 auf, über der der Brenner 13 während eines Reinigungsvorgangs positioniert ist. Darüber hinaus verfügt die Reinigungsstation 27 über eine Absaugung 33 auf, neben der der Brenner 13 während eines Reinigungsvorgangs positioniert ist.
  • Das Plasmaspritzgerät 10 wird beispielsweise zum Beschichten von Zylinderinnenflächen eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors verwendet. Während des Beschichtens, also während eines Beschichtungsvorgangs rotiert der Brenner 13 dabei um die Längsachse 16. Beim Auftragen von Spritzwerkstoff auf die Zylinderinnenfläche lagern sich auch Spritzwerkstoffpartikel 32 am Brenner 13 ab, die in einer Beschichtungsunterbrechung, insbesondere in der Zeit, in der ein neues Kurbelgehäuse in die richtige Position gebracht wird, entfernt werden sollen. Zu diesem Zweck wird das Plasmaspritzgerät 10 so positioniert, dass sich der Brenner 13 wie dargestellt in der Reinigungsstation 27 befindet, wobei das Plasma aktiviert bleibt. Gleichzeitig wird die Rotation des Brenners 13 so gestoppt, dass er sich in einer definierten Reinigungsposition gegenüber der Reinigungsdüse 28 befindet. Anschliessend wird der Brennerkopf 15 mit Reinigungsmittel 30 in Form von Trockeneispellets beaufschlagt, die mit Druckluft gegen den Brennerkopf 15 geschossen werden. Die Trockeneispellets sublimieren nach dem Austritt aus der Reinigungsdüse 28. Die tiefe Temperatur und die Volumenzunahme beim Sublimieren sorgen dafür, dass am Brennerkopf 15 anhaftende Spritzwerkstoffpartikel 32 vom Brennerkopf 15 entfernt werden und in der Auffangwanne 31 aufgefangen oder von der Absaugung 33 abgesaugt werden.
  • Der Brenner 13 kann während des Reinigungsvorgangs in einer festen Reinigungsposition stehen bleiben. Es ist aber auch möglich, dass der Brenner 13 während des Reinigungsvorgangs auf einer definierten Reinigungsbahn relativ zur Reinigungsdüse 28 bewegt wird. Dazu kann beispielsweise der Brenner 13 leicht rotiert werden, wobei die Reinigungsbahn so gewählt ist, dass das Plasma nicht direkt mit Reinigungsmittel beaufschlagt wird, also beispielsweise wird der Brenner 13 nur um ca. 180 bis 250 ° verdreht. Alternativ oder zusätzlich kann der Brenner 13 so bewegt werden, dass ausser dem Brennerkopf 15 auch der Brennerschaft 14 mit Reinigungsmittel 30 beaufschlagt wird. Dazu wird der Brenner 13 in der Figur 1 nach unten, also in Richtung Auffangwanne 31 bewegt. Es ist allerdings auch möglich, dass nicht der Brenner, sondern die Reinigungsdüse bewegt wird.
  • Statt Trockeneis kann beispielsweise auch flüssiger Stickstoff oder flüssiges Kohlenstoffdioxid als Reinigungsmittel verwendet werden.
  • In Fig. 2 ist ein Teil eines Plasmaspritzgeräts 110 mit einer anderen Anordnung von Reinigungsdüsen 128 dargestellt. Das Plasmaspritzgerät 110 ist ansonsten gleich wie das Plasmaspritzgerät 10 aus Fig. 1 aufgebaut, so dass nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Die Reinigungsdüsen 128 sind an einem Anschlusselement 112 so befestigt und damit an einem Brenner 113 so angeordnet, dass sie einen Brennerkopf 115 des Brenners 113 mit Reinigungsmittel 130 beaufschlagen können. Die Reinigungsdüsen 128 sind dabei bezüglich einer Längsachse 116 diametral gegenüber angeordnet. Sie werden über einen nicht weiter dargestellten Anschluss am Verbindungselement 112 und entsprechende Leitungen im Verbindungselement 112 mit Reinigungsmittel versorgt. Dabei können grundsätzlich die gleichen Reinigungsmittel wie bei dem in Zusammengang mit Fig. 1 beschriebenen Verfahren benutzt werden.
  • Es ist auch möglich, dass nur eine Reinigungsdüse oder mehr als zwei, also beispielsweise drei oder vier Reinigungsdüsen vorgesehen sind.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Reinigung eines Brenners (13, 113) einer Plasmabeschichtungsanlage, bei welchem der Brenner (13, 113) während einer Beschichtungsunterbrechung mit einem aus einer Reinigungsdüse (28, 128) austretenden Reinigungsmittel (30, 130) beaufschlagt wird und so am Brenner (13, 113) anhaftende Spritzwerkstoffpartikel (32) entfernt werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Reinigungsmittel (30, 130) so ausgeführt ist, dass es nach Verlassen der Reinigungsdüse (28, 128) in einen gasförmigen Zustand übergeht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Reinigungsmittel (30, 130) so ausgeführt ist, dass es vor dem Verlassen der Reinigungsdüse (28, 128) fest ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Reinigungsmittel (30, 130) als Trockeneis ausgeführt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Reinigungsmittel (30, 130) so ausgeführt ist, dass es vor dem Verlassen der Reinigungsdüse (28, 128) flüssig ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Reinigungsmittel (30, 130) als flüssiger Stickstoff ausgeführt ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Reinigungsmittel (30, 130) als flüssiges Kohlenstoffdioxid ausgeführt ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Brenner (13, 113) während eines Beschichtungsvorgangs rotiert und vor der Beaufschlagung mit dem Reinigungsmittel (30, 130) diese Rotation gestoppt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Rotation des Brenners (13, 113) in einer definierten Reinigungsposition gestoppt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Brenner (13, 113) während der Beaufschlagung mit dem Reinigungsmittel (30, 130) auf einer definierten Reinigungsbahn relativ zur Reinigungsdüse (28, 128) bewegt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Brenner (13) vor der Beaufschlagung mit dem Reinigungsmittel (30) in eine Reinigungsstation (27) gefahren wird.
  11. Plasmabeschichtungsanlage mit einem Brenner (13, 113) und einer Reinigungsdüse (28, 128), wobei die Reinigungsdüse (28, 128) dazu vorgesehen ist, während einer Beschichtungsunterbrechung den Brenner (13, 113) mit einem aus der Reinigungsdüse (28, 128) austretenden Reinigungsmittel (30, 130) zu beaufschlagen und so am Brenner (13, 113) anhaftende Spritzwerkstoffpartikel (32) zu entfernen, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Reinigungsmittel (30, 130) so ausgeführt ist, dass es nach Verlassen der Reinigungsdüse (28, 128) in einen gasförmigen Zustand übergeht.
  12. Plasmabeschichtungsanlage nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsdüse (128) am Brenner (113) angeordnet ist.
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