EP3695909A2 - Vorrichtung zum beschichten einer zylinderbohrung - Google Patents

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EP3695909A2
EP3695909A2 EP20154660.3A EP20154660A EP3695909A2 EP 3695909 A2 EP3695909 A2 EP 3695909A2 EP 20154660 A EP20154660 A EP 20154660A EP 3695909 A2 EP3695909 A2 EP 3695909A2
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EP
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cylinder bore
fan
coating
air
hood
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Stefan Richter
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Definitions

  • the invention relates to a device for coating a cylinder bore in a crankcase for an internal combustion engine, comprising a coating device that can be introduced into the cylinder bore and a suction device, by means of which the cylinder bore can be subjected to an axial pressure gradient, the suction device being used for generation downstream of the cylinder bore in the suction direction having a negative pressure switched, first fan.
  • the DE 199 36 393 A1 discloses - as the prior art there - a plasma coating of the bore wall of a cylinder bore in a crankcase for the formation of long-lasting and tribologically favorable cylinder running surfaces.
  • a plasma torch is inserted into the bore and guided along its wall until the entire wall is provided with the desired coating.
  • a constant axial pressure gradient is applied to the cylinder bore in order to extract the plasma mist that arises.
  • the hood is provided with an exhaust duct which in turn is connected to the first fan.
  • a negative pressure is generated above the crankcase, which draws air through the supply air line, the air passage of the work table and the cylinder bore.
  • the plasma mist produced there during the coating process is carried away and discharged via the exhaust air line of the hood. It is important to maintain a strong and constant negative pressure, which is uniform in particular across multiple cylinder bores of a clutch housing and / or across multiple crankcases placed under the hood on the workbench.
  • suction device has an additional second fan, which is different from the first fan and is switched to generate an overpressure, upstream of the cylinder bore in the suction direction.
  • the core idea of the invention is, in addition to the first fan, which is arranged downstream of the cylinder bore and generates a negative pressure there, a second fan upstream of the cylinder bore, which generates an overpressure there or the overpressure that already exists compared to the negative pressure generated by the first fan reinforced.
  • the supply air is not sucked in exclusively by means of the first fan, but rather is actively blown in additionally by means of the second fan. This not only results in the possibility of an absolute amplification of the air flow through the cylinder bore. This also results in an additional degree of control freedom which allows a more precise, needs-based control of the air flow prevailing in the cylinder bore currently being subjected to a coating process. Overall, the air flow through the cylinder bore can be amplified and made more even.
  • the invention is particularly suitable for retrofitting coating devices according to the state of the art, ie devices which are characterized in that the The suction device has a work table vaulted by a hood, which is provided with at least one air passage and on which the crankcase can be placed in an air-conducting connection between the cylinder bore and the air passage.
  • the hood is provided on the outlet side with at least one exhaust air line connected to the first fan.
  • the second fan according to the invention is preferably connected to the supply air line with which the air passage of the workbench is provided on the inlet side.
  • the second fan can be integrated into this supply air line.
  • Such an integrated arrangement of the fan which is especially designed like a turbine, which causes the air injection to be particularly efficient, is possible because, unlike the first (exhaust) fan, no filter or separation elements are required between the fan and the cylinder bore.
  • the hood is provided with at least one additional air inlet opening.
  • Such a supply air opening can be used to control the negative pressure in the hood.
  • the coating device itself is preferably designed as a plasma coating device.
  • the plasma torch can be arranged laterally and vertically within the hood and, if necessary, can be introduced into the cylinder bore and moved there.
  • Corresponding baffle plates can be provided to protect those components of the plasma torch that do not immerse directly into the cylinder bore from plasma mist which is torn from the cylinder bore by the air flow.
  • control of the air flow i. in particular the control of the second blower according to the invention can take place as a function of the current process parameters of the coating process.
  • FIG 1 shows a highly schematic representation of a coating device 10 according to the invention for coating the wall of a cylinder bore 121 of a crankcase 12 by means of a plasma coating device 14.
  • the plasma coating device 14 comprises an actual plasma burner 141, which is inserted into the cylinder bore and used in a plasma coating process according to FIG the direction arrows 142 can be moved axially and rotationally.
  • a baffle plate 144 is provided between the mechatronics 143 and the burner 141 in order to protect the mechatronics 143 of the plasma coating device 14, shown very roughly schematically, from the plasma mist emerging from the cylinder bore 141.
  • the crankcase 12 is positioned on a work table 16 through which an air passage 161 extends from bottom to top.
  • the air passage 161 merges largely flush and airtight into the cylinder bore 121 positioned concentrically to it, so that the two openings form a common air channel.
  • an air supply line 18 connects to the air passage 161.
  • the air supply line 18 is divided into a first supply line arm 181 and a second supply line arm 182, which will be discussed in greater detail below.
  • a hood 20 is arranged above the workbench 16 and arches over the crankcase 12 and the plasma coating device 14. Plasma mist that occurs during the coating process cannot spread out in an uncontrolled manner, but initially remains in the space defined by the hood.
  • the hood 20 is connected laterally to an exhaust air line 22.
  • a First fan 24 is integrated into the exhaust air line 22, so that a negative pressure is generated here, which causes an exhaust air flow 26.
  • the exhaust air stream 26 entrains the plasma mist spreading in the hood 20 and can be arranged in front of the fan 24, in Figure 1 Filters and / or separators not shown are isolated.
  • the air withdrawn from the hood 20 via the exhaust air line 22 is compensated for by an inflow of air via the supply air line 18.
  • a first supply air substream 281 flows purely passively through the first branch 181 of the supply air line 18.
  • a second fan 30 is arranged, which actively presses a second supply air substream 282 into the supply air line 18.
  • the air flow flowing through the cylinder bore 121 can be intensified and evened out compared to a purely passive suction by means of the first fan 24 - the latter especially in the context of embodiments in which several cylinder bores 121 or crankcase 12 to be coated simultaneously are positioned under the same hood 20 are.
  • a third supply air partial flow 283 is also provided, which can flow in via an additional supply air connection 32 and can be controlled by means of a flap valve 34.
  • the third supply air partial flow can be fed in via a perforated plate (not shown).

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beschichten einer Zylinderbohrung (121) in einem Kurbelgehäuse (12) für einen Verbrennungsmotor, umfassend eine in die Zylinderbohrung (121) einführbare Beschichtungseinrichtung (14) sowie eine Absaugeinrichtung mittels derer die Zylinderbohrung (121) mit einem axialen Druckgefälle beaufschlagbar ist, wobei die Absaugeinrichtung in Absaugrichtung stromabwärts der Zylinderbohrung (121) ein zur Erzeugung eines Unterdrucks geschaltetes, erstes Gebläse (24) aufweist,Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch aus, dass die Absaugeinrichtung in Absaugrichtung stromaufwärts der Zylinderbohrung (121) ein zusätzliches, vom ersten Gebläse (24) verschiedenes, zur Erzeugung eines Überdrucks geschaltetes, zweites Gebläse (30) aufweist.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beschichten einer Zylinderbohrung in einem Kurbelgehäuse für einen Verbrennungsmotor, umfassend eine in die Zylinderbohrung einführbare Beschichtungseinrichtung sowie eine Absaugeinrichtung mittels derer die Zylinderbohrung mit einem axialen Druckgefälle beaufschlagbar ist, wobei die Absaugeinrichtung in Absaugrichtung stromabwärts der Zylinderbohrung ein zur Erzeugung eines Unterdrucks geschaltetes, erstes Gebläse aufweist.
    • Stand der Technik
  • Die DE 199 36 393 A1 offenbart - als dortiger Stand der Technik - eine Plasmabeschichtung der Bohrungswandung einer Zylinderbohrung in einem Kurbelgehäuse zur Ausbildung von langlebigen und tribologisch günstigen Zylinderlaufflächen. Zur Beschichtung der Bohrungswandung wird ein Plasmabrenner in die Bohrung eingeführt und entlang deren Wandung geführt, bis die gesamte Wandung mit der gewünschten Beschichtung versehen ist. Zur Absaugung des dabei entstehenden Plasmanebels wird die Zylinderbohrung mit einem konstanten, axialen Druckgradienten beaufschlagt. Aus der Praxis der Anmelderin ist es dabei bekannt, das Kurbelgehäuse auf einem Werktisch zu platzieren, der einerseits mit einem mit der Zylinderbohrung in luftleitender Verbindung stehenden Luftdurchgang versehen ist und der andererseits von einer haubenartigen Absaugvorrichtung überwölbt ist. Eingangsseitig ist der Luftdurchgang mit einer Zuluftleitung versehen. Die Haube ist mit einer Abluftleitung versehen, die ihrerseits mit dem ersten Gebläse verbunden ist. Auf diese Weise wird oberhalb des Kurbelgehäuses ein Unterdruck erzeugt, der Luft durch die Zuluftleitung, den Luftdurchgang des Werktisches und die Zylinderbohrung zieht. Beim Durchgang durch die Zylinderbohrung wird der dort während des Beschichtungsprozesses entstehende Plasmanebel mitgerissen und über die Abluftleitung der Haube abgeleitet. Wichtig ist dabei die Aufrechterhaltung eines starken und konstanten Unterdrucks, der insbesondere über ggf. mehreren Zylinderbohrungen eines Kupplungsgehäuses und/oder über mehreren unter der Haube auf dem Werktisch platzierten Kurbelgehäusen gleichförmig ist.
  • Insbesondere bei größeren Anlagen, bei denen mehrere Kurbelgehäuse unter der Haube auf dem Werktisch Platz finden, sind diese Vorgaben teils schwierig umzusetzen, zumal die konkrete Gestaltung der Haube und der Abluftleitungen zusätzlichen Randbedingungen, die beispielsweise durch die Konstruktion der Gesamtanlage vorgegeben sind, unterworfen sein können.
    • Aufgabenstellung
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Beschichtungsvorrichtung derart weiterzubilden, dass ein hinreichend starker, gut steuerbarer Luftstrom durch die Zylinderbohrung gewährleistet ist.
    • Darlegung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Absaugeinrichtung in Absaugrichtung stromaufwärts der Zylinderbohrung ein zusätzliches, vom ersten Gebläse verschiedenes, zur Erzeugung eines Überdrucks geschaltetes, zweites Gebläse aufweist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Kerngedanke der Erfindung ist es, zusätzlich zu dem ersten Gebläse, welches stromabwärts der Zylinderbohrung angeordnet ist und dort einen Unterdruck erzeugt, ein zweites Gebläse stromaufwärts der Zylinderbohrung vorzusehen, welches dort einen Überdruck erzeugt bzw. den bereits gegenüber dem vom ersten Gebläse erzeugten Unterdruck bestehenden Überdruck verstärkt. Mit anderen Worten, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Zuluft nicht ausschließlich mittels des ersten Gebläses angesaugt, sondern vielmehr zusätzlich mittels des zweiten Gebläses aktiv eingeblasen. Hierdurch ergibt sich nicht nur die Möglichkeit einer Absolutverstärkung des Luftstroms durch die Zylinderbohrung. Es resultiert auch ein zusätzlicher Steuerungs-Freiheitsgrad, der eine präzisere, bedarfsgerechte Steuerung des jeweils in der aktuell einem Beschichtungsprozess unterworfenen Zylinderbohrung herrschenden Luftstroms erlaubt. Insgesamt lässt sich also eine Verstärkung und Vergleichmäßigung des Luftstroms durch die Zylinderbohrung erzielen.
  • Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Nachrüstung von Beschichtungsvorrichtungen gemäß Stand der Technik, d.h. von Vorrichtungen, die sich dadurch auszeichnen, dass die Absaugvorrichtung einen von einer Haube überwölbten Werktisch aufweist, der mit wenigstens einem Luftdurchgang versehen ist und auf welchem das Kurbelgehäuse in luftleitender Verbindung der Zylinderbohrung mit dem Luftdurchgang platzierbar ist. Wie oben bereits erwähnt, ist bei solchen Vorrichtungen die Haube ausgangsseitig mit wenigstens einer mit dem ersten Gebläse verbundenen Abluftleitung versehen. Das erfindungsgemäße zweite Gebläse ist bevorzugt mit der Zuluftleitung verbunden, mit der der Luftdurchgang des Werktisches eingangsseitig versehen ist. Insbesondere kann das zweite Gebläse in diese Zuluftleitung integriert sein. Eine solch integrierte Anordnung des insbesondere turbinenartig ausgebildeten Gebläses, die eine besondere Effizienz der Lufteinblasung bewirkt, ist möglich, weil, anders als in der Regel bei dem ersten (Abluft-)Gebläse keinerlei Filter- oder Abscheideelemente zwischen dem Gebläse und der Zylinderbohrung erforderlich sind.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haube mit wenigstens einer zusätzlichen Zuluftöffnung versehen ist. Eine solche Zuluftöffnung kann zur Steuerung des Unterdrucks in der Haube genutzt werden.
  • Wie aus dem Stand der Technik bereits grundsätzlich bekannt, ist die Beschichtungseinrichtung selbst vorzugsweise als eine Plasmabeschichtungseinrichtung ausgebildet. Der Plasmabrenner kann seitlich sowie in der Höhe verfahrbar innerhalb der Haube angeordnet sein und bedarfsweise in die Zylinderbohrung eingeführt und dort bewegt werden. Zum Schutz derjenigen Komponenten des Plasmabrenners, die nicht unmittelbar in die Zylinderbohrung eintauchen, vor Plasmanebel, der durch den Luftstrom aus der Zylinderbohrung gerissen wird, können entsprechende Prallbleche vorgesehen sein.
  • Die Steuerung des Luftstroms, d.h. insbesondere die Steuerung des erfindungsgemäßen zweiten Gebläses, kann in Abhängigkeit von den jeweils aktuellen Prozessparametern des Beschichtungsprozesses erfolgen.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Es zeigt:
    • Figur 1:
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung.
    Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • Figur 1 zeigt in stark schematisierter Darstellung eine erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung 10 zur Beschichtung der Wandung einer Zylinderbohrung 121 eines Kurbelgehäuses 12 mittels einer Plasma-Beschichtungseinrichtung 14. Die Plasma-Beschichtungseinrichtung 14 umfasst einen eigentlichen Plasmabrenner 141, der in die Zylinderbohrung eingeführt und im Rahmen eines Plasma-Beschichtungsprozesses gemäß den Richtungspfeilen 142 axial und rotativ bewegt werden kann. Zum Schutz der sehr grob schematisiert dargestellten Mechatronik 143 der Plasma-Beschichtungseinrichtung 14 vor aus der Zylinderbohrung 141 austretendem Plasmanebel ist zwischen der Mechatronik 143 und dem Brenner 141 ein Prallblech 144 vorgesehen.
  • Das Kurbelgehäuse 12 ist auf einem Werktisch 16 positioniert, der von unten nach oben von einem Luftdurchgang 161 durchsetzt ist. Der Luftdurchgang 161 geht weitgehend bündig und luftdicht in die konzentrisch zu ihm positionierte Zylinderbohrung 121 über, sodass beide Öffnungen einen gemeinsamen Luftkanal bilden.
  • Unterhalb des Werktischs 116 schließt sich eine Zuluftleitung 18 an den Luftdurchgang 161 an. Bei der dargestellten Ausführungsform teilt sich die Luftzuleitung 18 in einen ersten Zuleitungsarm 181 und einen zweiten Zuleitungsarm 182, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird.
  • Oberhalb des Werktischs 16 ist eine Haube 20 angeordnet, die das Kurbelgehäuse 12 sowie die Plasma-Beschichtungseinrichtung 14 überwölbt. Im Rahmen des Beschichtungsprozesses entstehender Plasmanebel kann sich daher nicht unkontrolliert ausbreiten, sondern verbleibt zunächst in dem von der Haube definierten Raum.
  • Um eine zuverlässige Absaugung des Plasmanebels zu gewährleisten, ist die Haube 20 seitlich mit einer Abluftleitung 22 verbunden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein erstes Gebläse 24 in die Abluftleitung 22 integriert, sodass hier ein Unterdruck erzeugt wird, der einen Abluftstrom 26 bewirkt. Der Abluftstrom 26 reißt den sich in der Haube 20 ausbreitenden Plasmanebel mit und kann in vor dem Gebläse 24 angeordneten, in Figur 1 nicht dargestellten Filtern und/oder Abscheidern isoliert werden.
  • Die über die Abluftleitung 22 der Haube 20 entzogene Luft wird durch einen Zustrom von Luft über die Zuluftleitung 18 kompensiert. Ein erster Zuluft-Teilstrom 281 strömt dabei rein passiv durch den ersten Zweig 181 der Zuluftleitung 18. Im zweiten Zweig 182 der Zuluftleitung 18 ist hingegen ein zweites Gebläse 30 angeordnet, welches einen zweiten Zuluft-Teilstrom 282 aktiv in die Zuluftleitung 18 presst. Auf diese Weise kann der die Zylinderbohrung 121 durchströmende Luftstrom gegenüber einer rein passiven Absaugung mittels des ersten Gebläses 24 verstärkt und vergleichmäßigt werden - letzteres insbesondere im Kontext von Ausführungsformen, bei denen mehrere, gleichzeitig zu beschichtende Zylinderbohrungen 121 bzw. Kurbelgehäuse 12 unter derselben Haube 20 positioniert sind.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform ist noch ein dritter Zuluft-Teilstrom 283 vorgesehen, der über einen zusätzlichen Zuluftstutzen 32 zuströmen kann und dabei mittels eines Klappenventils 34 steuerbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann der dritte Zuluft-Teilstrom über ein nicht dargestelltes Lochblech zugeführt werden.
  • Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Beschichtungsvorrichtung
    12
    Kurbelgehäuse
    121
    Zylinderbohrung
    14
    (Plasma-)Beschichtungseinrichtung
    141
    Plasmabrenner
    142
    Richtungspfeile
    143
    Mechatronik
    144
    Prallblech
    16
    Werktisch
    161
    Luftdurchgang
    18
    Zuluftleitung
    181
    erster Zweig von 18
    182
    zweiter Zweig von 18
    20
    Haube
    22
    Abluftleitung
    24
    erstes Gebläse
    26
    Abluftstrom
    281
    erster Zuluft-Teilstrom
    282
    zweiter Zuluft-Teilstrom
    283
    dritter Zuluft-Teilstrom
    30
    zweites Gebläse
    32
    zusätzlicher Zuluftstutzen
    34
    Klappenventil

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Beschichten einer Zylinderbohrung (121) in einem Kurbelgehäuse (12) für einen Verbrennungsmotor, umfassend eine in die Zylinderbohrung (121) einführbare Beschichtungseinrichtung (14) sowie eine Absaugeinrichtung mittels derer die Zylinderbohrung (121) mit einem axialen Druckgefälle beaufschlagbar ist, wobei die Absaugeinrichtung in Absaugrichtung stromabwärts der Zylinderbohrung (121) ein zur Erzeugung eines Unterdrucks geschaltetes, erstes Gebläse (24) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Absaugeinrichtung in Absaugrichtung stromaufwärts der Zylinderbohrung (121) ein zusätzliches, vom ersten Gebläse (24) verschiedenes, zur Erzeugung eines Überdrucks geschaltetes, zweites Gebläse (30) aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Absaugvorrichtung weiter einen von einer Haube (20) überwölbten Werktisch (16) aufweist, der mit wenigstens einem Luftdurchgang (161) versehen ist und auf welchem das Kurbelgehäuse (12) in luftleitender Verbindung der Zylinderbohrung (121) mit dem Luftdurchgang (161) platzierbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Haube (20) ausgangsseitig mit wenigstens einer mit dem ersten Gebläse (24) verbundenen Abluftleitung (22) versehen ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Luftdurchgang (161) des Werktisches (16) eingangsseitig mit wenigstens einer mit dem zweiten Gebläse (30) verbundenen Zuluftleitung (18) versehen ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Haube (20) mit wenigstens einer zusätzlichen Zuluftöffnung (32) versehen ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beschichtungseinrichtung (14) als eine Plasmabeschichtungseinrichtung ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Betriebsleistung des zweiten Gebläses (30) in Abhängigkeit von Prozessparametern des Beschichtungsprozesses steuerbar ist.
EP20154660.3A 2019-02-18 2020-01-30 Vorrichtung zum beschichten einer zylinderbohrung Active EP3695909B1 (de)

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EP3695909A2 true EP3695909A2 (de) 2020-08-19
EP3695909A3 EP3695909A3 (de) 2020-09-02
EP3695909B1 EP3695909B1 (de) 2022-08-10

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ID=69411354

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