NO860194L - Brenner for aa oppvarme overflaten av et substrat. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å oppvarme overflaten av et substrat ved hjelp av en varmgasstråle,

spesielt med samtidig tilførsel av et materiale for over-flatebehandlingen eller belegningen i overensstemmelse med flammesprøyteprosessen, hvor brenselgassen som tilføres ringformig og skal blandes med forbrenningsluft, akselereres i retning mot overflaten som skal oppvarmes, ved tilførsel av pressluft i form av en pumpestråle.

Oppfinnelsen angår dessuten en brenner for å oppvarme overflaten av et substrat, spesielt i kombinasjon med en sprøytedyse for flammesprøyting for et materiale for over-flatebehandling eller belegning, bestående av en fortrinnsvis koaksial dyse for pressluft med en aksial strømnings-komponent og med et ringlede.blikk som omgir dysen i avstand fra denne og som sammen med de bakre sider av åpninger for tilførselen av luft danner en ringkanal, og av en konsentrisk anordnet brenselgassdyse.

Ved en kjent brenner av denne type transporterer pressluften som tilføres via den aksiale dyse, samtidig belegningsmaterialet i partikkelform. Ifølge injektorprinsippet suger pumpestrålen av pressluft utvendig luft inn via ringkanalen som bakentil er åpen. Den innsugede luft blander seg i ringkanalen med brenselgassene som via en ringdyse er blitt tilført langs ringkanalens ytre rand, slik at en flamme-krans dannes som i likhet med en kappe omgir den sentrale kjegleformige pressluftstråle som inneholder partikler av belegningsmaterialet, hvorved en kappe av den innsugde luft dannes mellom denne kappe og den kjegleformige pressluftstråle. Varmgassflammekappen oppvarmer overflatene som skal belegges og tørker disse. Dessuten avskjermer den den kjegleformige trykkluftstråle mot innvirkninger fra omgivelsen og oppvarmer denne ved stråling og omhvirvling på veien fra dysens utløp til overflaten som skal belegges.

Fordelene ved en fremgangsmåten som utføres ved anvendelse av en slik brenner består i at belegningen finner sted i en sone med lavest mulig luftfuktighet. Den varme-energi som er nødvendig for å tørke overflaten, kan dannes tilstrekkelig hurtig og fremtransporteres uten at tempera- turen blir for høy på transportveien. Brennbare og lavt-kokende oppløsningsmidler kan også tilsettes til belegningsmaterialet uten at de antennes ved sprøytingen.

Disse fordeler er grunnene til den fremgangsrike anvendelse av den kjente fremgangsmåte og den kjente brenner som flammesprøytepistol, men brenneren er likevel ikke fri for ulemper. Således kunne en pulsering av strømninger fastslås som førte til en ufullkommen forbrenning av brenselgassene. En pulsering fører også til en ujevn oppvarming av overflaten fordi flammen da er tilbøyelig til å pendle. Dersom pulseringen er meget sterk, kan flammen til og med bli slukket.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte og en brenner av den ovennevnte type med forbedret ytelse og flammestabilitet.

Denne oppgave løses ved den foreliggende fremgangsmåte som er særpreget ved at ytterligere trykkluft i form av minst én ytterligere pumpestråle med aksial strømningskomponent tilføres til et plan som er forlagt til munningsplanet for pressluften for den ene pumpestråle. For å øke stråletverr-snittet mellom pumpestrålenes munningsplan bør fortrinnsvis ytterligere luft tilføres utenfra. Den ytterligere pumpestråle kan komme ut fra en sentral stråledyse, spalte-dyse eller kransdyse. Det er dessuten en fordel dersom brenselgass tilføres koaksialt i flere aksialt forskøvne plan.

Forbedringen av ytelsen og flammestabiliteten beror ifølge oppfinnelsen på den flere gangers akselerasjon av de varme forbrenningsgasser og på den kaskadeformige tverrsnittsutvidelse ved samtidig lufttilførsel. Målinger har vist at det fås en forbrenning med et innhold under 0,1 volum% CO.

Ved hjelp av de foreliggende forholdsregler finner en omsetning mellom den høye forbrenningsgasstemperatur til en lavere temperatur for de varme gasser sted i et trykkløst,. konsentrisk system ved høy strømningshastighet for disse gasser. Dette er en forutsetning for gunstige varmeover-gangskoeffisienter på overflaten som skal oppvarmes. Det er også fordelaktig at de utstrømmende varme gasser har et lavt temperaturfall i strømningsretningen. Av denne grunn kan også ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte legemer oppvarmes som er ømfintlige overfor for høye tem-peraturer. Således kan også krympefolier for emballering av gjenstander oppvarmes ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte uten at det oppstår en overoppheting av krympe-folien allerede ved små avstandsforandringer.

En overflateoppvarming, tørking og belegning, f.eks. belegning av et rør eller et bånd, kan ikke bare utføres stasjonært, men også kontinuerlig ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte.

For en brenner av den ovennevnte type kan den stilte oppgave løses ved at det ene ringledeblikk er omgitt av minst ett videre ringledeblikk med større diameter og med åpninger bakentil for tilførsel av luft, eller ved at minst én ytterligere, fortrinnsvis koaksial, dyse for tilførsel av trykkluft er forsynt med en aksial strømningskomponent, eller endelig derved at begge de ovennevnte forholdsregler er kombinert med hverandre.

Dersom ett eller flere ringledeblikk anvendes, har det vist seg fordelaktig at det nest største rager kaskadeformig ut over den fremre ende av det mindre ringledeblikk. Det er dessuten fordelaktig at den tilknyttede ytterligere dyse for trykkluft er anordnet innenfor det større tverrsnitt, spesielt den overragende seksjon av det større ringledeblikk.

For å regulere flammens temperatur kan strupeelementer være tilknyttet til de bakentil anordnede åpninger av ringkanalen for luften. Strupeelementene kan være dannet av en hullskive. Strupeelementene kan imidlertid også utgjøres av skråstilte skovler som gjør at den tilførte luft får en impuls som begunstiger omhvirvling. Såvel hullskiven som de skråstilte skovler kan anvendes som avstands- og bærer-elementer mellom ringledeblikkene.

Såvel brenneren som sprøytepistolen kan anvendes i en oxygenfri atmosfære dersom hver ringkanal bakentil, med unntagelse av åpningene for lufttilførselen, er stengt og åpningene står i forbindelse med en tilførselsledning for trykkluft. For at brenneren eller pistolen skal kunne an vendes under vann er dessuten brennerens frontside, med unntagelse av en sentral åpning, stengt med en ringplate. Når brenneren anvendes under saltvann, bør en dyse for et spylemiddel med stråleretning gjennom den sentrale åpning være anordnet, idet et ringledeblikk fortrinnsvis er tilkoblet til åpningen. Spylemidlet renser da overflaten som skal belegges slik at den befris for rester dannet ved tørking, som f.eks. salt.

En ytterligere dyse for et gassformig eller flytende medium med stråleretninger mot det området av substratet som treffes av de varme gasser, kan være anordnet utenfor brennerhodet for å rense den oppvarmede overflate for smuss eller for å forbehandle denne, f.eks. for å aktivere en overflatereaksjon med belegningsmidlet.

Nedenfor vil oppfinnelsen bli nærmere beskrevet under henvisning til tegningene som viser utførelseseksempler.

Av tegningene viser

Fig. 1 et aksialsnitt gjennom en brenner vist skjematisk, Fig. 2 et aksialsnitt gjennom en sprøytepistol for flam-mesprøyting og Fig. 3 et aksialsnitt gjennom en undervannspistol for flammesprøyting.

Ifølge alle utførelseseksempler har brenneren og sprøyte-pistolen en konsentrisk oppbygning.

Brenneren ifølge Fig. 1 består av et første ringledeblikk 1 og et annet ringledeblikk 2 med større diameter som er anordnet konsentrisk i forhold til det første ringledeblikk 1 og understøttet av det første ringledeblikk 1 ved hjelp av avstandsstykker 3. Disse er fortrinnsvis utformet som skråstilte skovler.

En kanal 4 for tilførsel av trykkluft er anordnet i det første ringledeblikk 1 og holdes på plass ved hjelp av tilsvarende avstandsstykker 3. Tilnærmet halvveis langs ringledeblikkets 1 aksiale lengde er åpninger 5 utformet som dyser i kanalen 4 med en hovedstrømningskomponent i aksial retning. En dyse 6 er anordnet ved enden av kanalen 4 og befinner seg utenfor ringledeblikket 1, og fra dysen kommer trykkluft ut med en hovedstrømkomponent i aksial retning. Dysen 6 kan også være utformet som en vidspalte-dyse idet spalten også kan være dannet av en hullrekke.

Ringkanalene som dannes av ringledeblikkene 1 og 2 og

av trykkluftkanalen 4 er åpne bakentil slik at omgivende luft kan innsuges gjennom åpningene 7, 8. Sugekraften dannes på grunn av den fra dysene 5, 6 utstrømmende trykkluft som virker som pumpestråler. Tilførselen av trykkluft i to aksialt forskutte plan tilfører kinetisk energi til den innsugede luft, slik at luften blir akselerert i ringledeblikkene 1, 2 i aksial retning ved tiltagende luftvolum.

Foruten åpningene 7, 8 bakentil kan også hull være tatt ut i det bakre område av ringledeblikkets 1 vegger.

Ved den bakre ende av ringledeblikket 1 og på dets

vegg er en ringdyse 9 anordnet som oppviser en hullrekke for utløp av brenselgass på den side som er vendt mot ringledeblikket 2. Den utstrømmende brenselgass blander seg med luften som er blitt suget inn via de bakre åpninger 7, slik at det fås en brennbar gass-luftblanding for en ringflamme.

På grunn av den to ganger forekommende akselerasjon

av den gjennomstrømmende gassblanding på dens vei til brenner-munningen fås en optimal forbrenning med stor flammestabilitet, stort gassvolum og høy strømningshastighet. Flammestabiliteten blir ytterligere forbedret på grunn av at ringledeblikkene er kaskadeformig anordnet.

En sprøytepistol kan også bygges opp i overensstemmelse med prinsippet for den beskrevne brenner. I et slikt til-felle tilføres trykkluft med belegningspartikler via den sentrale kanal 4, eller når belegningsmaterialet tilføres adskilt, blir dette tilført i utløpsplanet for trykkluften og der forstøvet. På et annet aksialt forskutt sted kan da ytterligere trykkluft tilføres sentralt eller ringformig for ytterligere akselerasjon av strømmen.

Ifølge det utførelseseksempel som er vist på Fig. 1,

er en ytterligere dyse 10 for tilførsel av trykkluft eller et flytende middel anordnet på siden av brennerhodet, idet det flytende middel blåses hhv. sprøytes på den flate av substratet som de varme gasser støter mot, eller inn i varmgasstrålen. Ved anvendelse av trykkluft kan støvpartikler

og smuss partikler som frigjøres ved tørking, blåses bort.

Ved anvendelse av et flytende middel, f.eks. et aktiverings-middel, kan overflaten aktiveres for belegningsmidlet. Dysen 10 kan være utformet som en enkeltdyse eller bredspaltedyse. Istedenfor spalten kan også en hullrekke være anordnet.

For sprøytepistolen ifølge Fig. 2 blir belegningsmidlet tilført til en sentral høytrykksdyse 11 med kjeglestråle. Høytrykksdysen 11 er anordnet inne i et ringledeblikk 12 som bakentil har åpninger 13 for tilførsel av luft. På utsiden av ringledeblikket 12 er en ringkanal 14 som tilføres trykkluft anordnet. Fra ringkanalen 14 strømmer trykkluft med aksial hovedstrømningskomponent via flere ringformig anordnede dyser 15 inn i ringkanalen som er dannet av ringledeblikket 12 og høytrykksdysen 11, slik at luft fra atmosfæren suges inn via åpningene 13. Dessuten strømmer trykkluft ut fra ringkanalen 14 via ringformig anordnede, aksiale dyser 16

inn i ringkanalen som er dannet av ringledeblikket 12 og et ringledeblikk 17 med større diameter. På samme måte som trykkluften som strømmer ut fra dysene 15, virker også trykkluften fra dysene 16 som pumpestråle og suger inn luft via de bakre åpninger 18. I den ytre ringkanal er en ringdyse 19 for tilførsel av brenselgass i ringkanalen anordnet på innsiden av ringledeblikket 17.

Ifølge utførelseseksemplet vist på Fig. 3 blir belegningsmateriale tilført via en dyse 20 som kan stenges med en sentral hulnål 21. Trykkluft kan tilføres via hulnålen 21. Dysen 20 er omgitt av en ringdyse 22 til hvis ringkanal 23 trykkluft tilføres via en aksial kanal 24 og en forgrening 25 fra en hovedkanal 26, idet trykkluften forstøver det ut-strømmende belegningsmateriale i dysens 20 munningsplan. Dyseanordningen 20 - 22 er omgitt av et indre ringledeblikk 27 som sammen med et ytre ringledeblikk 28 danner en ringkanal i hvilken en ringdyse 29 for brenselsgass er anordnet. Ringkanalen er bakentil stengt med en plate 30, med unntagelse av åpningene 31 gjennom hvilke trykkluft tilføres fra hoved-tilførselskanalen 26 via en mellominnkoblet ringformig for-delingskanal 32.

Brennerens frontside er stengt med en ringplate 34, bortsett fra en sentral åpning 33, og på ringplatens innvendige rand er et traktformig ringledeblikk 35 anordnet som rager innad. Strålen av de varme gasser blir styrt av ringledeblikket 35, og for det annet forårsaker ringledeblikket 35 at de varme gasser ombøyes i ringrommet som er dannet av ringledeblikkene 28,35.

Også for denne utførelsesform blir tverrsnittet først trinnsvis øket i strømningsretningen, idet strømmen til-føres kinetisk energi fra den tilførte trykkluft i aksialt forskutte plan , og først ved utløpet innen området for ringledeblikket 34 er tverrsnittet mindre.

Den beskrevne brenner er på grunn av at den er inn-kapslet bortsett fra den fremre, sentrale åpning 33, egnet for å benyttes under vann. På grunn av den sentrale ytterligere trykkluftstråle gjennom hulnålen 21 fås en sterk pumpestråle som holder stand mot det utvendige trykk.

Et spylemiddel, spesielt ferskvann, kan tilføres via den sentrale åpning 33 og ytterligere via en dyse 36 for å rense den tørkede overflate for rester, som salt. Stråle-retningen bør være svakt skrå for å fremkalle en ombøyning.

Gode resultater ble oppnådd med en brenner ifølge ut-førelseseksemplet vist på Fig. 1, hvor diameteren for det ytre ringledeblikk er tilnærmet lik eller mindre enn den dobbelte diameter for det nærmeste mindre ringledeblikk og den samlede brenners lengde var større enn lengden av ringledeblikket med den største diameter. Ringspalten mellom ringdysen 9 for brenselgass som ligger an mot det indre ringledeblikk 1, og et bærerrør som omgir brenselgasskanalen 4, har en diameter som tilnærmet er lik en fjerdedel av diameteren for ringledeblikket 1. En brenner med følgende dimensjoner har gitt godt resultat:

Claims (9)

1. Brenner for oppvarming av overflaten av et substrat, spesielt i kombinasjon med en sprøytedyse for et belegningsmateriale, bestående av en spesielt koaksial dyse (6,15) for trykkluft med en aksial strømningskomponent og et ringleder-blikk (1,17) som omgir dysen (6,15) i avstand fra denne og danner en ringkanal med bakre åpninger (7,18) for tilførsel av forbrenningsluft, såvel som av en brenselgassdysekrans (9,19) som er konsentrisk anordnet i ringkanalen og hvis brenselgass i forbrenningssonen akselereres i aksial retning av trykkluften som kommer ut av dysen (6,15), karakterisert ved at for å danne en pumpestråle i et plan som er aksialt forskutt i forhold til den ene dyse (6,15) er en ytterligere dyse (5,16) for trykkluft med en aksial strømningskomponent anordnet, hvorved forbrenningsluft av trykkluften transporteres inn i forbrenningssonen og forbrenningsgassene i tillegg akselereres i aksial retning.

2. Brenner ifølge krav 1, karakterisert ved at for dannelse av en kaskadeformig tverrsnittsutvidelse ved samtidig tilførsel av luft er et ytterligere ringledeblikk (2,12) anordnet konsentrisk i forhold til og med radial avstand fra det ene ringledeblikk (1,17), idet det ytterligere ringledeblikk (2,12) sammen med det ene ringledeblikk (1,17) danner den ene ringkanal og/eller en ytterligere ringkanal med bakre åpninger (8).

3. Brenner ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at minst ett ringledeblikk (2,17) rager kaskadeformig ut over det mindre ring-ledeblikks (1,12) fremre ende.

4. Brenner ifølge krav 1-3, karakterisert ved at den ene eller den ytterligere dyse (6,16) er anordnet innen området for det større ringledeblikk (2,17), spesielt i det overragende avsnitt av dette ringledeblikk, (2,17)

5. Brenner ifølge krav 2-4, karakterisert ved at når flere enn to ringledeblikk ; er anordnet, er brenselgassdyser (9,19) anordnet for i det minste et utvalg av innvendige ringlede- ■ blikk eller for samtlige innvendige ringledeblikk.

6. Brenner ifølge krav 2, karakterisert ved at strupeelementer (3) er anordnet i forbindelse med de bakre åpninger (8) for luften i ringkanalen.

7. Brenner ifølge krav 6, karakterisert ved at strupeelementene (3) utgjøres av en hullskive.

8. Brenner ifølge krav 6, karakterisert ved at strupeelementene (3) utgjøres av skråstilte skovler.

9. Brenner ifølge krav 1-8, karakterisert ved at en dyse (10) er anordnet for et gassformig eller flytende medium med stråleretning mot det område av substratet som de varme gasser støter mot, eller i varmgasstrålen utenfor brennerhodet.