WO2012163380A1 - Vorrichtung zum thermischen beschichten - Google Patents

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WO2012163380A1
WO2012163380A1 PCT/EP2011/006129 EP2011006129W WO2012163380A1 WO 2012163380 A1 WO2012163380 A1 WO 2012163380A1 EP 2011006129 W EP2011006129 W EP 2011006129W WO 2012163380 A1 WO2012163380 A1 WO 2012163380A1
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WO
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burner
wires
shaft
internal
wire
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PCT/EP2011/006129
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Oliver Methner
Eyuep Akin ÖZDENIZ
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Mercedes Benz Group AG
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Daimler AG
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/06—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00 specially designed for treating the inside of hollow bodies
    • B05B13/0627—Arrangements of nozzles or spray heads specially adapted for treating the inside of hollow bodies
    • B05B13/0636—Arrangements of nozzles or spray heads specially adapted for treating the inside of hollow bodies by means of rotatable spray heads or nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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    • 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
    • B05B7/224—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 having originally the shape of a wire, rod or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/131—Wire arc spraying

Definitions

  • the invention relates to a device for thermal coating according to the
  • the device for thermally coating the inner walls of hollow bodies comprises an inner injection device, which has a burner shaft rotatable about its longitudinal axis, at one end of which a supply device for coating media and at the other end of which an inner burner is provided.
  • the internal burner is designed such that the coating media emerge radially.
  • the internal burner is designed as a hollow wire arc internal burner, with a burner head, which has two outgoing from the supply means wires between which an arc is ignited and which further comprises a Verteilergasdüse, which is arranged so that the distribution gas radially emerges.
  • the burner shaft is rotatably mounted in a holder and formed in the form of a hollow body, through which the wires are guided from the replenishment device to the burner head.
  • the holder has a feed device for distribution gas which opens into the hollow burner shaft.
  • Arc arc torch for arc spraying comprises at least two burner tubes for supplying wire-formed electrodes, which in the direction of
  • the wire is via a rotatably mounted, guiding and / or sliding elements
  • the invention is based on the object, an improved device for
  • a device for thermally coating inner walls of hollow bodies also referred to as an arc wire spraying device, comprises a supply device for at least one coating material and a hollow burner shaft rotatable about its longitudinal axis, on which a hollow inner burner is arranged, which is designed such that the coating material on a burner head of
  • Inner burner radially emerges, wherein the coating material in the form of two wires from the supply device through the burner shaft and the inner burner to the burner head of the inner burner is feasible and an arc is ignited at the burner head between the wires.
  • contacting units for making electrical contact with the wires are arranged outside the burner head.
  • Burner head arranged near a region in which the arc is to be generated.
  • a more compact design of the internal burner in particular realized by the burner head, d. H. a reduction of a diameter of the internal burner.
  • This allows internal coating of smaller hollow bodies, i. H. inner walls of smaller diameter bores than is possible with internal burners of the prior art.
  • a consistently high layer quality can be achieved.
  • Distributor gas nozzle is optimized in the burner head. Furthermore, the wires heat up due to the flow of current between contact points of the wires in the area of the wires Griffinierussien and the burner head due to the length of the wires from the Bachierstellen to the burner head and due to an internal resistance of the wires, whereby a deflection of the wires in the inner burner, in particular in
  • Burner head is facilitated just before the arc generation and wear of a wire deflection or more such wire deflections is reduced.
  • the contacting units are arranged outside of the internal burner. This makes it possible to carry out the entire inner burner with a correspondingly reduced diameter, so that the inner burner is also applicable for coating inner walls of hollow bodies, which have a small diameter and a high height, for example for coating cylinder liners of internal combustion engines, which cylinder with a have great depth, d. H.
  • Burner flange arranged, which connects the internal burner with the burner shaft.
  • the burner stem is usually not introduced into the cavity whose Inner wall to be coated so that its diameter can be greater than the diameter of the inner burner.
  • the contacting units are very well arranged in the burner shaft.
  • the contacting units are arranged in the burner flange.
  • the burner flange is for example fixedly arranged on the burner shaft and the
  • Internal burner is then interchangeable, for example, against another internal burner, or the burner flange is fixed to the internal burner and interchangeable with the internal burner.
  • different internal burners are to be attached to the same burner shaft, for example, for a respective
  • Coating purpose to be able to use an optimal internal burner. Furthermore, the internal burner is exchangeable in this way, for example, in the event of wear against a new internal burner.
  • the inner burner is firmly connected to the burner flange, then the inner burner is interchangeable, for example, even if the contacting units wear out, against a new inner burner, which accordingly has a new burner flange with new, unused contacting units. This allows for quick and inexpensive maintenance, thereby reducing downtime of the device
  • the burner flange may be fixedly connected to both the inner burner and the burner shaft, whereby it is merely formed as a transition or connecting part between the burner shaft and the inner burner.
  • the burner flange is usually not introduced into the cavity, analogous to the burner shaft, whose inner wall is to be coated so that its diameter can be greater than the diameter of the inner burner.
  • the burner flange if it is formed as a transition from burner shaft with a large diameter to the inner burner with a much smaller diameter, already largely a larger diameter than the inner burner anyway.
  • the contacting units are very easy to arrange in the burner flange, since the required space is available here.
  • the contacting units are each formed as a sliding contact, as a Greierstatt or as a bentmaschineier arrangement.
  • Contacting units allow a good and low-wear electrical contacting of the wires formed from the coating material, so that a proper operation of the device over a long period of use is ensured and necessary maintenance to replace worn contactor units are minimized.
  • the contacting units can each be pressed against the respective wire by means of at least one spring element.
  • the spring elements are each formed, for example, as a tension spring or a compression spring.
  • the electrical contacting of the wires is further improved, since the contacting units are always pressed with a predetermined by the spring elements pressure on the wires.
  • sparks between the contacting units and the respective wire are prevented or at least reduced, which would lead to increased wear of the contacting units and to poor energy transfer to the wires.
  • even with normal wear in the normal operating condition of the burner ensures a uniform contact,
  • Distribution unit for example, on
  • Burner flange ie be arranged below the burner shaft, or in the connecting region between the burner shaft and burner flange.
  • an external burner energy source can be connected, which may be part of the device, for example in the form of a generator or a welding power source, or which may be independent of the device, for example a power grid.
  • the burner-external power supply By the burner-external power supply, a weight and dimensions of the burner, ie the inner burner and the burner shaft are reduced, whereby the burner is easier to handle, for example by means of a robot arm or a CNC axis, which is for example connected to the burner shaft and by means of which Internal burner can be inserted into each hollow body to be coated and in particular parallel to a rotational axis of the bore in the hollow body is movable.
  • the electrical distribution unit on sliding contacts, which are formed for example as slip rings. In this way, the electrical energy from the electrical distribution unit can be transferred to the contacting units in the rotating burner shaft or burner flange.
  • the distributor unit is firmly connected to the burner shaft and / or the burner flange and also rotates, the electrical energy can be transmitted via the sliding contacts from the electrical energy source to the distributor unit.
  • a wire deflection for deflecting the wires in the direction of an outlet opening of the burner head is arranged in the burner head.
  • Exemplary embodiments of such wire deflections are disclosed, for example, in DE 10 2005 012 360 A1 of the applicant, whose entire contents are hereby incorporated by reference.
  • Such a deflection of the wires is advantageous or necessary in order to optimize the arc, to prevent or minimize migration effects of the arc and to optimize a flow of the arc with the distribution gas, d. H. in particular to optimize an arrangement of the arc with respect to the Verteilergasdüse and the outlet opening. In this way, an exit of the
  • the wire deflection of ceramic or metal in particular made of hard metal.
  • the wire deflection is very resistant to wear, so that even over a long period of use a proper deflection of the wires is ensured and maintenance, maintenance and maintenance costs to replace the wire deflection are minimized.
  • the wire deflection has a
  • the wire deflection is formed, for example, ski jump-like and each has a guide channel for each wire. These guide channels are covered with the cover, so that the wires are enclosed in the guide channels each over an entire circumference and are guided, ie, it is prevented from escaping from the guide channels, whereby a plastic or elastic bending of the wires in the wire deflection takes place in order to deflect the wires in the direction of the outlet opening and lead. Due to the exact guidance and defined deformation of the wires in the wire deflection, the wire deflection can be made shorter; Advantageously, no completely rectangular or larger wire deflection is required. In this way, the wire deflection requires less space.
  • the cover over the wire deflection is made possible by the laying of the contacting units out of the burner head. In burners according to the prior art, the contacting units are arranged in the region of the wire deflection, so that such a cover is not possible.
  • Fig. 1 shows schematically an apparatus for thermal coating of
  • Fig. 2 shows schematically a perspective view of a burner flange
  • Fig. 3 shows schematically an internal burner with a burner flange.
  • FIG. 1 schematically shows a device 1 for thermal coating of
  • the device 1 comprises a
  • the burner shaft 3 is connected to a corresponding, not shown here drive for rotating the burner shaft 3.
  • the supply device 2 which has two wire rollers 4, arranged in the burner shaft 3, so that it rotates with the burner shaft 3.
  • a hollow inner burner 5 is arranged, which rotates together with the burner shaft 3 about its longitudinal axis L. This inner burner 5 is partially in the example shown schematically in Figure 1 in the
  • Burner shaft 3 inserted arranged.
  • the internal burner 5 fixed to a
  • Burner flange 6 is connected, via which the inner burner 5 with the
  • Burner shaft 3 is to connect, d. H. the burner flange 6 allows a detachable connection of the internal burner 5 with the burner shaft 3.
  • various internal burners 5 are to be fastened to the same burner shaft 3 in order to be able to use an optimum internal burner 5, for example for a particular coating purpose.
  • the inner burner 5 is in this way, for example, in the event of wear against a new
  • Burner shaft 3 formed with a large diameter to the inner burner 5 with a much smaller diameter.
  • the inner burner 5 is in each case designed such that the coating material on a burner head 7 of the inner burner 5, which at a lower end of the
  • Internal burner 5 is formed, radially emerges.
  • the coating material can be guided in the form of two wires 8 from the supply device 2 through the burner shaft 3 and the internal burner 5 into the burner head 7 of the internal burner 5.
  • the replenishing device 2 has a corresponding drive, for example for driving the wire rollers 4 or for driving another suitable feed device for the wires 8. In the burner head 7, an arc can be ignited between the wires 8.
  • Distributing gas nozzle 9 arranged to supply a distributor gas to the arc.
  • the distributor gas is coating material, which is sealed by means of the arc of the wires, as a spray jet 10 through an outlet opening 1 1 in the burner head 7 through to be coated to the inner surface of the respective hollow body conveyed.
  • a formed example of ceramic or metal, in particular made of hard metal wire deflection 12 for deflecting the wires 8 in the direction of the outlet opening 11 of the burner head 7 is arranged in the burner head 7 in a manner not shown a formed example of ceramic or metal, in particular made of hard metal wire deflection 12 for deflecting the wires 8 in the direction of the outlet opening 11 of the burner head 7 is arranged.
  • This wire deflection 12 is preferably designed as a two-part component, that is, it has in a manner not shown in more detail on a cover, which is expediently also made of ceramic or metal, in particular made of hard metal.
  • wire deflections 12 are disclosed, for example, in the applicant's DE 10 2005 012 360 A1, whose entire contents are hereby incorporated by reference. Due to the design of the wire guide 12 made of ceramic or metal, in particular hard metal, the wire deflection 12 is very resistant to wear, so that even over a long
  • the wire deflection 12 is formed, for example, ski jump-like and each has a guide channel for each wire 8. These guide channels are covered with the cover, so that the wires 8 are enclosed and guided in the guide channels in each case over an entire circumference, d. H. it prevents escape from the guide channels, whereby a plastic or elastic bending of the wires 8 takes place in the wire guide 12 to the wires 8 in the direction of
  • Wire deflector 12 is the wire deflector 12 shortened form it is
  • Coating material from the burner head 7 in a predetermined direction ensured with a predetermined thickness and distribution and a predetermined speed, so that a homogeneous coating of the inner wall to be coated the hollow body is ensured in a predetermined thickness and with a predetermined formation and composition of the applied sprayed layer.
  • Contacting units 13 for electrical contacting of the wires 8 are in the embodiments of the device 1 shown in the figures outside of the
  • Burner head 7 and also outside the inner burner 5 is arranged.
  • the contacting units 13 are arranged in the burner shaft 3 and in the illustrated in Figures 2 and 3
  • the contacting units 13 are arranged in the burner flange 6. In both embodiments, the contacting units 13 are thus arranged in regions of the device 1, which are not to be introduced for coating the inner walls of hollow bodies in the respective hollow body, whereby a sufficient space for the contacting units 13 is available.
  • the contacting units 13 may be designed, for example, in each case as a sliding contact, as a contacting pin or as a bent contacting guide. Such contacting units 13 allow a good and low-wear electrical
  • Spring elements 14 are each formed, for example, as a tension spring or a compression spring.
  • Distributor unit 16 is a burner-external power source 5 can be connected, which is part of the device 1 in the example shown in Figure 1 and is designed for example as a generator.
  • the device 1 for power supply for example, with a power supply network as an energy source 15 can be coupled. Due to the burner-external power supply, a weight and dimensions of the burner, d. H. the internal burner 5 and the burner shaft 3, whereby the burner is easier to handle, for example by means of a robot arm, which is for example connected to the burner shaft 3 and by means of which
  • Internal burner 5 can be inserted into each hollow body to be coated and in particular parallel to a rotational axis of the bore in the hollow body is movable.
  • the distributor unit 16 has sliding contacts, for example, which are designed, for example, as slip rings. In this way, the electrical energy from the electrical distribution unit 16 to the contacting units 13 in the rotating
  • Distributor unit 16 is fixedly connected to the burner shaft 3 and also rotates, the electrical energy via the sliding contacts of the electric power source 15 to the distribution unit 16 transferable.
  • the wire bonding is located near a region where the arc is to be generated, i. H. right in the head of the burner.
  • a large space is required in this area and in the entire burner, are to be laid by the appropriate electrical supply lines.
  • Such burners according to the prior art therefore have a diameter of at least 60 mm.
  • the inner burner 5 therefore has a diameter of less than 60 mm, for example, a diameter of about 50 mm.
  • cylinder liners of internal combustion engines which have cylinders with a small diameter.
  • the small diameter of the inner burner 5 in particular at a diameter of only about 40 mm, for example, to coat connecting rods of internal combustion engines, for example, an inner wall of a large eye of the connecting rods, which also in such
  • Carbon dioxide emissions of the internal combustion engine can be achieved.
  • Diameter to use, d. H. these have instead of the usual 1, 6 mm, which are still to be used even with the internal burners 5 with a diameter of about 50 mm, for example, only 1, 2 mm or only one millimeter in diameter.
  • a connecting rod coating other coating materials are to be used than for a cylinder liner coating, for example, coating materials
  • Internal burner 5 also for coating of inner walls of hollow bodies can be used, which have a small diameter and a high height, for example, for coating cylinder liners of internal combustion engines, which cylinder with a have great depth, ie which have a large stroke or piston stroke. In such cylinder, the inner burner 5 is then fully inserted to the
  • the wires 8 are heated by the flow of current betweentechnischierstellen the wires 8 in the contacting units 13 and the burner head 7 due to the length of the wires 8 from the Bachierstellen to the burner head 7 and due to an internal resistance of the wires 8, whereby the deflection of the wires in the
  • Arc generation is facilitated and wear of the wire guide 12 is reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum thermischen Beschichten von Innenwänden von Hohlkörpern, umfassend eine Nachschubeinrichtung (2) für zumindest ein Beschichtungsmaterial und einen um seine Längsachse (L) drehbaren hohlen Brennerschaft (3), an welchem ein hohler Innenbrenner (5) angeordnet ist, welcher derart ausgebildet ist, dass das Beschichtungsmaterial an einem Brennerkopf (7) des Innenbrenners (5) radial austritt, wobei das Beschichtungsmaterial in Form von zwei Drähten (8) von der Nachschubeinrichtung (2) durch den Brennerschaft (3) und den Innenbrenner (5) bis zum Brennerkopf (7) des Innenbrenners (5) führbar ist und am Brennerkopf (7) zwischen den Drähten (8) ein Lichtbogen zündbar ist. Erfindungsgemäß sind Kontaktiereinheiten (13) zur elektrischen Kontaktierung der Drähte (8) außerhalb des Brennerkopfes (7) angeordnet.

Description

Vorrichtung zum thermischen Beschichten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Beschichten nach den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 198 41 617 A 1 beschrieben, eine rotierende Drahtlichtbogenspritzanlage zur Beschichtung von Innenflächen bekannt. Die Vorrichtung zum thermischen Beschichten der Innenwände von Hohlkörpern umfasst eine Innenspritzeinrichtung, welche einen um seine Längsachse drehbaren Brennerschaft aufweist, an dessen einem Ende eine Nachschubeinrichtung für Beschichtungsmedien und an dessen anderem Ende ein Innenbrenner vorgesehen ist. Der Innenbrenner ist derart ausgebildet, dass die Beschichtungsmedien radial austreten. Der Innenbrenner ist als hohler Drahtlichtbogen-Innenbrenner ausgebildet, mit einem Brennerkopf, welcher zwei von der Nachschubeinrichtung ausgehende Drähte aufweist, zwischen denen ein Lichtbogen zündbar ist und welcher ferner eine Verteilergasdüse aufweist, die so angeordnet ist, dass das Verteilergas radial austritt. Der Brennerschaft ist drehbar in einer Halterung befestigt und in Form eines Hohlkörpers ausgebildet, durch welchen die Drähte von der Nachschubeinrichtung zum Brennerkopf geführt sind. Die Halterung weist eine in den hohlen Brennerschaft mündende Zufuhreinrichtung für Verteilergas auf.
In der DE 10 2005 012 360 A1 der Anmelderin, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz aufgenommen wird, wird ein Lichtbogendrahtbrenner beschrieben. Der
Lichtbogendrahtbrenner zum Lichtbogenspritzen umfasst mindestens zwei Brennerrohre zur Zuführung von als Draht ausgebildeten Elektroden, die in Richtung der zu
beschichtenden Oberfläche eines Gegenstands durch das Brennerrohr geführt werden. Der Draht wird über eine drehbar gelagerte, Führungs- und/oder Gleitelemente
aufweisende Umlenkeinrichtung geführt, mittels derer der Draht im elastischen Bereich verformt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Vorrichtung zum
thermischen Beschichten anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum thermischen Beschichten mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Vorrichtung zum thermischen Beschichten von Innenwänden von Hohlkörpern, auch als Lichtbogendrahtspritzvorrichtung bezeichnet, umfasst eine Nachschubeinrichtung für zumindest ein Beschichtungsmaterial und einen um seine Längsachse drehbaren hohlen Brennerschaft, an welchem ein hohler Innenbrenner angeordnet ist, welcher derart ausgebildet ist, dass das Beschichtungsmaterial an einem Brennerkopf des
Innenbrenners radial austritt, wobei das Beschichtungsmaterial in Form von zwei Drähten von der Nachschubeinrichtung durch den Brennerschaft und den Innenbrenner bis zum Brennerkopf des Innenbrenners führbar ist und am Brennerkopf zwischen den Drähten ein Lichtbogen zündbar ist.
Erfindungsgemäß sind Kontaktiereinheiten zur elektrischen Kontaktierung der Drähte außerhalb des Brennerkopfes angeordnet.
Bei Innenbrennern nach dem Stand der Technik sind die Kontaktiereinheiten im
Brennerkopf nahe einem Bereich angeordnet, in welchem der Lichtbogen zu erzeugen ist. Durch eine Verlegung dieser Kontaktiereinheiten aus dem Brennerkopf heraus, d. h. durch deren Anordnung in einem Bereich außerhalb des Brennerkopfes, ist eine kompaktere Bauform des Innenbrenners, insbesondere von dessen Brennerkopf realisiert, d. h. eine Reduzierung eines Durchmessers des Innenbrenners. Dies ermöglicht ein Innenbeschichten von kleineren Hohlkörpern, d. h. von Innenwänden von Bohrungen mit einem kleineren Durchmesser als dies mit Innenbrennern nach dem Stand der Technik möglich ist. Dabei ist eine gleichbleibend hohe Schichtqualität erzielbar.
Da elektrische Zuleitungen nicht mehr bis zum Brennerkopf zu führen sind, ist eine Bauteilreduzierung erreicht. Zudem ist dadurch ein größerer freier Bauraum im
Innenbrenner geschaffen, wodurch beispielsweise eine Zuführung eines Verteilergases zum Brennerkopf und zu einer Verteilergasdüse und eine Anordnung der
Verteilergasdüse im Brennerkopf optimiert ist. Des Weiteren erwärmen sich die Drähte durch den Stromfluss zwischen Kontaktierstellen der Drähte im Bereich der Kontaktiereinheiten und dem Brennerkopf aufgrund der Länge der Drähte von den Kontaktierstellen bis zum Brennerkopf sowie aufgrund eines Innenwiderstandes der Drähte, wodurch eine Umlenkung der Drähte im Innenbrenner, insbesondere im
Brennerkopf kurz vor dem Bereich der Lichtbogenerzeugung erleichtert ist und ein Verschleiß einer Drahtumlenkung oder mehrerer derartiger Drahtumlenkungen verringert ist.
Mittels einer derartigen Vorrichtung sind beispielsweise Zylinderlaufbahnen von
Verbrennungsmotoren thermisch mit homogenen Spritzschichten zu beschichten, wodurch eine Reibleistungsreduktion und dadurch eine Verschleißreduzierung sowie eine Verbrauchsoptimierung und ein reduzierter Kohlenstoffdioxidausstoß erzielbar sind. Aufgrund des geringen Durchmessers des Innenbrenners, insbesondere von dessen Brennerkopf, sind auf diese Weise auch Zylinderlaufbahnen von Verbrennungsmotoren zu beschichten, welche Zylinder mit einem geringen Durchmesser aufweisen.
Zudem sind aufgrund des geringen Durchmessers des Innenbrenners beispielsweise auch Pleuel von Verbrennungsmotoren zu beschichten, beispielsweise eine Innenwand eines großen Auges der Pleuel. Hier ist vor allem die so ermöglichte Reduzierung der Lagerdicke vorteilhaft, die eine Änderung der Geometrie erlaubt und eine
Gewichtseinsparung erlaubt. Während übliche Lagerschalen zwischen 2 und 4 mm dick sind, ist eine geeignete Spritzschicht bis circa 200 [im dick. Außerdem wird durch die Änderung der Geometrie auch eine Reduktion des Hubs ermöglicht.
Zweckmäßigerweise sind die Kontaktiereinheiten außerhalb des Innenbrenners angeordnet. Dies ermöglicht es, den gesamten Innenbrenner mit einem entsprechend reduzierten Durchmesser auszuführen, so dass der Innenbrenner auch zum Beschichten von Innenwänden von Hohlkörpern einsetzbar ist, welche einen geringen Durchmesser und eine große Höhe aufweisen, beispielsweise zum Beschichten von Zylinderlaufbahnen von Verbrennungsmotoren, welche Zylinder mit einer großen Tiefe aufweisen, d. h.
welche einen großen Hub oder Kolbenhub aufweisen. Auch in derartige Zylinder ist der Innenbrenner dann vollständig einführbar, um die Zylinderlaufbahn vollständig zu beschichten.
Vorzugsweise sind die Kontaktiereinheiten im Brennerschaft oder in einem
Brennerflansch angeordnet, welcher den Innenbrenner mit dem Brennerschaft verbindet. Der Brennerschaft wird üblicherweise nicht in den Hohlraum eingeführt, dessen Innenwand zu beschichten ist, so dass dessen Durchmesser größer sein kann als der Durchmesser des Innenbrenners. Dadurch sind die Kontaktiereinheiten sehr gut im Brennerschaft anzuordnen. Alternativ sind die Kontaktiereinheiten im Brennerflansch angeordnet. Mittels dieses Brennerflansches ist der Innenbrenner mit dem Brennerschaft verbunden oder zu verbinden, d. h. über den Brennerflansch ist vorzugsweise eine lösbare Verbindung zwischen dem Brennerschaft und dem Innenbrenner geschaffen. Der Brennerflansch bildet beispielsweise einen Übergang vom Brennerschaft mit einem größeren Durchmesser zum Innenbrenner mit einem deutlich geringeren Durchmesser.
Der Brennerflansch ist beispielsweise fest am Brennerschaft angeordnet und der
Innenbrenner ist dann beispielsweise gegen einen anderen Innenbrenner austauschbar, oder der Brennerflansch ist fest am Innenbrenner angeordnet und zusammen mit dem Innenbrenner austauschbar. In beiden Fällen sind jeweils verschiedene Innenbrenner am selben Brennerschaft zu befestigen, um beispielsweise für einen jeweiligen
Beschichtungszweck einen optimalen Innenbrenner verwenden zu können. Des Weiteren ist der Innenbrenner auf diese Weise auch beispielsweise bei auftretendem Verschleiß gegen einen neuen Innenbrenner austauschbar.
Ist der Innenbrenner fest mit dem Brennerflansch verbunden, so ist der Innenbrenner beispielsweise auch bei einem Verschleiß der Kontaktiereinheiten gegen einen neuen Innenbrenner austauschbar, welcher entsprechend einen neuen Brennerflansch mit neuen, unverbrauchten Kontaktiereinheiten aufweist. Dies ermöglicht schnelle und kostengünstige Wartungsarbeiten, wodurch Stillstandszeiten der Vorrichtung zu
Wartungszwecken minimiert sind. Der Brennerflansch kann alternativ jedoch auch sowohl mit dem Innenbrenner als auch mit dem Brennerschaft fest verbunden sein, wodurch er lediglich als ein Übergang oder ein Verbindungsteil zwischen dem Brennerschaft und dem Innenbrenner ausgebildet ist.
Der Brennerflansch wird, analog zum Brennerschaft, üblicherweise nicht in den Hohlraum eingeführt, dessen Innenwand zu beschichten ist, so dass dessen Durchmesser größer sein kann als der Durchmesser des Innenbrenners. Zudem weist der Brennerflansch, wenn er als Übergang von Brennerschaft mit großem Durchmesser zum Innenbrenner mit wesentlich kleinerem Durchmesser ausgebildet ist, ohnehin größtenteils einen größeren Durchmesser auf als der Innenbrenner. Dadurch sind die Kontaktiereinheiten sehr gut im Brennerflansch anzuordnen, da hier der erforderliche Bauraum vorhanden ist. Zweckmäßigerweise sind die Kontaktiereinheiten jeweils als ein Schleifkontakt, als ein Kontaktierstift oder als eine gebogene Kontaktierführung ausgebildet. Derartige
Kontaktiereinheiten ermöglichen eine gute und verschleißarme elektrische Kontaktierung der aus dem Beschichtungsmaterial gebildeten Drähte, so dass eine ordnungsgemäße Funktion der Vorrichtung über eine lange Einsatzzeit sichergestellt ist und erforderliche Wartungsarbeiten zum Ersetzen verschlissener Kontaktiereinheiten minimiert sind.
Vorzugsweise sind die Kontaktiereinheiten jeweils mittels zumindest eines Federelementes an den jeweiligen Draht anpressbar. Die Federelemente sind beispielsweise jeweils als eine Zugfeder oder eine Druckfeder ausgebildet. Auf diese Weise ist die elektrische Kontaktierung der Drähte weiter verbessert, da die Kontaktiereinheiten stets mit einem durch die Federelemente vorgegebenen Druck an die Drähte angepresst sind. Auf diese Weise sind beispielsweise Funkenbildungen zwischen den Kontaktiereinheiten und dem jeweiligen Draht verhindert oder zumindest verringert, welche zu einem erhöhten Verschleiß der Kontaktiereinheiten und zu einer schlechten Energieübertragung auf die Drähte führen würden. Außerdem wird so auch bei normalen Verschleiß (im normalen Betriebszustand des Brenners) eine gleichmäßige Kontaktierung sichergestellt,
Vorteilhafterweise erfolgt eine Energieübertragung von einer elektrischen Energiequelle auf die Kontaktiereinheiten über eine am Brennerschaft angeordnete elektrische
Verteilereinheit. Alternativ kann die Verteilereinheit beispielsweise auch am
Brennerflansch, d. h. unterhalb des Brennerschaftes, oder im Verbindungsbereich zwischen Brennerschaft und Brennerflansch angeordnet sein. An diese Verteilereinheit ist eine brennerexterne Energiequelle anschließbar, welche Bestandteil der Vorrichtung sein kann, zum Beispiel in Form eines Generators oder einer Schweißstromquelle, oder welche unabhängig von der Vorrichtung sein kann, zum Beispiel ein Energieversorgungsnetz. Durch die brennerexterne Energieversorgung sind ein Gewicht und Abmessungen des Brenners, d. h. des Innenbrenners und des Brennerschaftes reduziert, wodurch der Brenner leichter zu handhaben ist, beispielsweise mittels eines Roboterarmes oder einer CNC-Achse, welcher zum Beispiel mit dem Brennerschaft verbunden ist und mittels welchem der Innenbrenner in den jeweils zu beschichtenden Hohlkörper einführbar und darin insbesondere parallel zu einer Rotationsachse der Bohrung im Hohlkörper bewegbar ist. Zweckmäßigerweise weist die elektrische Verteilereinheit Schleifkontakte auf, welche beispielsweise als Schleifringe ausgebildet sind. Auf diese Weise ist die elektrische Energie von der elektrischen Verteilereinheit auf die Kontaktiereinheiten im rotierenden Brennerschaft oder Brennerflansch übertragbar. Alternativ ist, falls die Verteilereinheit fest mit dem Brennerschaft und/oder dem Brennerflansch verbunden ist und ebenfalls rotiert, die elektrische Energie über die Schleifkontakte von der elektrischen Energiequelle auf die Verteilereinheit übertragbar.
Vorzugsweise ist im Brennerkopf eine Drahtumlenkung zur Umlenkung der Drähte in Richtung einer Austrittsöffnung des Brennerkopfes angeordnet. Ausführungsbeispiele für derartige Drahtumlenkungen sind beispielsweise in der DE 10 2005 012 360 A1 der Anmelderin offenbart, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz aufgenommen wird. Eine derartige Umlenkung der Drähte ist vorteilhaft oder erforderlich, um den Lichtbogen zu optimieren, Wanderungseffekte des Lichtbogens zu verhindern oder zu minimieren und eine Anströmung des Lichtbogens mit dem Verteilergas zu optimieren, d. h. insbesondere eine Anordnung des Lichtbogens in Bezug zur Verteilergasdüse und zur Austrittsöffnung zu optimieren. Auf diese Weise ist ein Austritt des
Beschichtungsmaterials aus dem Brennerkopf in einer vorgegebenen Richtung, mit einer vorgegebenen Stärke und Verteilung und einer vorgegebenen Geschwindigkeit sichergestellt, so dass eine homogene Beschichtung der zu beschichtenden Innenwand des Hohlkörpers in einer vorgegebenen Dicke und mit einer vorgegebenen Ausbildung und Zusammensetzung der aufgetragenen Spritzschicht sichergestellt ist.
Bevorzugt ist die Drahtumlenkung aus Keramik oder aus Metall, insbesondere aus Hartmetall ausgebildet. Auf diese Weise ist die Drahtumlenkung sehr verschleißbeständig, so dass auch über einen langen Einsatzzeitraum eine ordnungsgemäße Umlenkung der Drähte sichergestellt ist und Wartungsarbeiten, Wartungszeiten und Wartungskosten zum Austausch der Drahtumlenkung minimiert sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Drahtumlenkung eine
Abdeckung auf, welche zweckmäßigerweise ebenfalls aus Keramik oder aus Metall, insbesondere aus Hartmetall ausgebildet ist. Die Drahtumlenkung ist beispielsweise skisprungschanzenartig ausgebildet und weist jeweils einen Führungskanal für jeden Draht auf. Diese Führungskanäle sind mit der Abdeckung abgedeckt, so dass die Drähte in den Führungskanälen jeweils über einen gesamten Umfang eingeschlossen und geführt sind, d. h. es ist ein Entweichen aus den Führungskanälen verhindert, wodurch ein plastisches oder elastisches Biegen der Drähte in der Drahtumlenkung erfolgt, um die Drähte in Richtung der Austrittsöffnung umzulenken und zu führen. Durch die exakte Führung und definierte Umformung der Drähte in der Drahtumlenkung kann die Drahtumlenkung verkürzt ausgebildet werden; es ist vorteilhafterweise keine vollständig rechtwinkelige oder größere Drahtumlenkung erforderlich. Auf diese Weise erfordert die Drahtumlenkung einen geringeren Bauraum. Die Abdeckung über der Drahtumlenkung ist durch die Verlegung der Kontaktiereinheiten aus dem Brennerkopf heraus ermöglicht. Bei Brennern nach dem Stand der Technik sind die Kontaktiereinheiten im Bereich der Drahtumlenkung angeordnet, so dass eine derartige Abdeckung nicht möglich ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zum thermischen Beschichten von
Innenwänden von Hohlkörpern,
Fig. 2 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Brennerflansches, und
Fig. 3 schematisch einen Innenbrenner mit einem Brennerflansch.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zum thermischen Beschichten von
Innenwänden von hier nicht dargestellten Hohlkörpern, auch als
Lichtbogendrahtspritzvorrichtung bezeichnet. Die Vorrichtung 1 umfasst eine
Nachschubeinrichtung 2 für zumindest ein Beschichtungsmaterial und einen um seine Längsachse L drehbaren hohlen Brennerschaft 3.
Der Brennerschaft 3 ist mit einem entsprechenden, hier nicht näher dargestellten Antrieb zum Rotieren des Brennerschaftes 3 verbunden. Im hier dargestellten Beispiel ist die Nachschubeinrichtung 2, welche zwei Drahtrollen 4 aufweist, im Brennerschaft 3 angeordnet, so dass sie sich mit dem Brennerschaft 3 mitdreht. An einem unteren Ende des Brennerschaftes 3 ist ein hohler Innenbrenner 5 angeordnet, welcher sich zusammen mit dem Brennerschaft 3 um seine Längsachse L dreht. Dieser Innenbrenner 5 ist im in Figur 1 schematisch dargestellten Beispiel partiell in den
Brennerschaft 3 eingeschoben angeordnet. In den Figuren 2 und 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, in welchem der Innenbrenner 5 fest mit einem
Brennerflansch 6 verbunden ist, über welchen der Innenbrenner 5 mit dem
Brennerschaft 3 zu verbinden ist, d. h. der Brennerflansch 6 ermöglicht eine lösbare Verbindung des Innenbrenners 5 mit dem Brennerschaft 3.
Dadurch sind beispielsweise verschiedene Innenbrenner 5 am selben Brennerschaft 3 zu befestigen, um beispielsweise für einen jeweiligen Beschichtungszweck einen optimalen Innenbrenner 5 verwenden zu können. Des Weiteren ist der Innenbrenner 5 auf diese Weise auch zum Beispiel bei auftretendem Verschleiß gegen einen neuen
Innenbrenner 5 austauschbar. Dies ermöglicht schnelle und kostengünstige
Wartungsarbeiten, wodurch Stillstandszeiten der Vorrichtung 1 zu Wartungszwecken minimiert sind. Durch den Brennerflansch 6 ist ein Übergang zwischen dem
Brennerschaft 3 mit einem großen Durchmesser zum Innenbrenner 5 mit einem deutlich geringeren Durchmesser ausgeformt.
Der Innenbrenner 5 ist jeweils derart ausgebildet, dass das Beschichtungsmaterial an einem Brennerkopf 7 des Innenbrenners 5, welcher an einem unteren Ende des
Innenbrenners 5 ausgebildet ist, radial austritt. Das Beschichtungsmaterial ist in Form von zwei Drähten 8 von der Nachschubeinrichtung 2 durch den Brennerschaft 3 und den Innenbrenner 5 bis in den Brennerkopf 7 des Innenbrenners 5 führbar. Dazu weist die Nachschubeinrichtung 2 einen entsprechenden Antrieb auf, beispielsweise zum Antreiben der Drahtrollen 4 oder zum Antrieb einer anderen geeigneten Vorschubeinrichtung für die Drähte 8. Im Brennerkopf 7 ist zwischen den Drähten 8 ein Lichtbogen zündbar.
Des Weiteren ist im Brennerkopf 7 in nicht näher dargestellter Weise eine
Verteilergasdüse 9 zur Zuführung eines Verteilergases zum Lichtbogen angeordnet. Mittels des Verteilergases ist Beschichtungsmaterial, welches mittels des Lichtbogens von den Drähten abgeschmolzen ist, als ein Spritzstrahl 10 durch eine Austrittsöffnung 1 1 im Brennerkopf 7 hindurch zur zu beschichtenden Innenfläche des jeweiligen Hohlkörpers beförderbar. Zudem ist im Brennerkopf 7 in nicht näher dargestellter Weise eine beispielsweise aus Keramik oder Metall, insbesondere aus Hartmetall ausgebildete Drahtumlenkung 12 zur Umlenkung der Drähte 8 in Richtung der Austrittsöffnung 11 des Brennerkopfes 7 angeordnet. Diese Drahtumlenkung 12 ist bevorzugt als ein zweiteiliges Bauteil ausgebildet, d. h. sie weist in ebenfalls nicht näher dargestellter Weise eine Abdeckung auf, welche zweckmäßigerweise ebenfalls aus Keramik oder aus Metall, insbesondere aus Hartmetall ausgebildet ist. Ausführungsbeispiele von Drahtumlenkungen 12 sind beispielsweise in der DE 10 2005 012 360 A1 der Anmelderin offenbart, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz aufgenommen wird. Durch die Ausbildung der Drahtumlenkung 12 aus Keramik oder Metall, insbesondere aus Hartmetall, ist die Drahtumlenkung 12 sehr verschleißbeständig, so dass auch über einen langen
Einsatzzeitraum eine ordnungsgemäße Umlenkung der Drähte 8 sichergestellt ist und Wartungsarbeiten, Wartungszeiten und Wartungskosten zum Austausch der
Drahtumlenkung 12 minimiert sind.
Die Drahtumlenkung 12 ist beispielsweise skisprungschanzenartig ausgebildet und weist jeweils einen Führungskanal für jeden Draht 8 auf. Diese Führungskanäle sind mit der Abdeckung abgedeckt, so dass die Drähte 8 in den Führungskanälen jeweils über einen gesamten Umfang eingeschlossen und geführt sind, d. h. es ist ein Entweichen aus den Führungskanälen verhindert, wodurch ein plastisches oder elastisches Biegen der Drähte 8 in der Drahtumlenkung 12 erfolgt, um die Drähte 8 in Richtung der
Austrittsöffnung 11 umzulenken und zu führen.
Durch die exakte Führung und definierte Umformung der Drähte 8 in der
Drahtumlenkung 12 ist die Drahtumlenkung 12 verkürzt auszubilden, es ist
vorteilhafterweise keine vollständig rechtwinkelige Drahtumlenkung 12 erforderlich. Auf diese Weise erfordert die Drahtumlenkung 12 einen geringeren Bauraum.
Eine derartige Umlenkung der Drähte 8 ist vorteilhaft oder erforderlich, um den
Lichtbogen zu optimieren, Wanderungseffekte des Lichtbogens zu verhindern oder zu minimieren und eine Anströmung des Lichtbogens mit dem Verteilergas zu optimieren, d. h. insbesondere eine Anordnung des Lichtbogens in Bezug zur Verteilergasdüse 9 und zur Austrittsöffnung 11 zu optimieren. Auf diese Weise ist ein Austritt des
Beschichtungsmaterials aus dem Brennerkopf 7 in einer vorgegebenen Richtung, mit einer vorgegebenen Stärke und Verteilung und einer vorgegebenen Geschwindigkeit sichergestellt, so dass eine homogene Beschichtung der zu beschichtenden Innenwand des Hohlkörpers in einer vorgegebenen Dicke und mit einer vorgegebenen Ausbildung und Zusammensetzung der aufgetragenen Spritzschicht sichergestellt ist.
Zur Erzeugung des Lichtbogens zwischen den Drähten 8 sind diese über
Kontaktiereinheiten 13 mit elektrischer Energie zu beaufschlagen. Diese
Kontaktiereinheiten 13 zur elektrischen Kontaktierung der Drähte 8 sind bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Vorrichtung 1 außerhalb des
Brennerkopfes 7 und auch außerhalb des Innenbrenners 5 angeordnet.
Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform sind die Kontaktiereinheiten 13 im Brennerschaft 3 angeordnet und bei den in Figur 2 und 3 dargestellten
Ausführungsformen sind die Kontaktiereinheiten 13 im Brennerflansch 6 angeordnet. In beiden Ausführungsformen sind die Kontaktiereinheiten 13 damit in Bereichen der Vorrichtung 1 angeordnet, welche zum Beschichten der Innenwände von Höhlkörpern nicht in den jeweiligen Hohlkörper einzuführen sind, wodurch ein ausreichender Bauraum für die Kontaktiereinheiten 13 zur Verfügung steht.
Die Kontaktiereinheiten 13 können beispielsweise jeweils als ein Schleifkontakt, als ein Kontaktierstift oder als eine gebogene Kontaktierführung ausgebildet sein. Derartige Kontaktiereinheiten 13 ermöglichen eine gute und verschleißarme elektrische
Kontaktierung der aus dem Beschichtungsmaterial gebildeten Drähte 8, so dass eine ordnungsgemäße Funktion der Vorrichtung 1 über eine lange Einsatzzeit sichergestellt ist und erforderliche Wartungsarbeiten zum Ersetzen verschlissener Kontaktiereinheiten 13 minimiert sind.
Vorzugsweise sind die Kontaktiereinheiten 13, wie hier dargestellt, jeweils mittels zumindest eines Federelementes 14 an den jeweiligen Draht 8 anpressbar. Die
Federelemente 14 sind beispielsweise jeweils als eine Zugfeder oder eine Druckfeder ausgebildet.
Auf diese Weise ist die elektrische Kontaktierung der Drähte 8 weiter verbessert, da die Kontaktiereinheiten 13 stets mit einem durch die Federelemente 14 vorgegebenen Druck an die Drähte 8 angepresst sind. Dadurch sind beispielsweise Funkenbildungen zwischen den Kontaktiereinheiten 13 und dem jeweiligen Draht 8 verhindert oder zumindest verringert, welche zu einem erhöhten Verschleiß der Kontaktiereinheiten 13 und zu einer schlechten Energieübertragung auf die Drähte 8 führen würden. Eine Energieübertragung von einer elektrischen Energiequelle 15 auf die Kontaktiereinheiten 13 erfolgt über eine elektrische Verteilereinheit 16, welche im in Figur 1 dargestellten Beispiel am Brennerschaft 3 angeordnet ist. An diese
Verteilereinheit 16 ist eine brennerexterne Energiequelle 5 anschließbar, welche im in Figur 1 dargestellten Beispiel Bestandteil der Vorrichtung 1 ist und zum Beispiel als ein Generator ausgebildet ist. Alternativ ist die Vorrichtung 1 zur Energieversorgung beispielsweise auch mit einem Energieversorgungsnetz als Energiequelle 15 koppelbar. Durch die brennerexterne Energieversorgung sind ein Gewicht und Abmessungen des Brenners, d. h. des Innenbrenners 5 und des Brennerschaftes 3 reduziert, wodurch der Brenner leichter zu handhaben ist, beispielsweise mittels eines Roboterarmes, welcher zum Beispiel mit dem Brennerschaft 3 verbunden ist und mittels welchem der
Innenbrenner 5 in den jeweils zu beschichtenden Hohlkörper einführbar und darin insbesondere parallel zu einer Rotationsachse der Bohrung im Hohlkörper bewegbar ist.
Die Verteilereinheit 16 weist beispielsweise Schleifkontakte auf, welche zum Beispiel als Schleifringe ausgebildet sind. Auf diese Weise ist die elektrische Energie von der elektrischen Verteilereinheit 16 auf die Kontaktiereinheiten 13 im rotierenden
Brennerschaft 3 oder Brennerflansch 6 übertragbar. Alternativ ist, falls die
Verteilereinheit 16 fest mit dem Brennerschaft 3 verbunden ist und ebenfalls rotiert, die elektrische Energie über die Schleifkontakte von der elektrischen Energiequelle 15 auf die Verteilereinheit 16 übertragbar.
Mittels einer derartigen Vorrichtung 1 sind beispielsweise Zylinderlaufbahnen von
Verbrennungsmotoren thermisch mit homogenen Spritzschichten zu beschichten, wodurch eine Reibleistungsreduktion und dadurch eine Verschleißreduzierung sowie eine Verbrauchsoptimierung und ein reduzierter Kohlenstoffdioxidausstoß erzielbar sind.
Bei thermischen Beschichtungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik ist die Drahtkontaktierung nahe einem Bereich angeordnet, in welchem der Lichtbogen zu erzeugen ist, d. h. direkt im Kopf des Brenners. Dadurch ist in diesem Bereich sowie im gesamten Brenner, durch den entsprechende elektrische Versorgungsleitungen zu verlegen sind, ein großer Bauraum erforderlich. Derartige Brenner nach dem Stand der Technik weisen daher einen Durchmesser von mindestens 60 mm auf.
Durch eine Verlegung der Kontaktiereinheiten 13 aus dem Brennerkopf 7 heraus, d. h. durch deren Anordnung in einem Bereich außerhalb des Brennerkopfes 7, in der hier dargestellten Ausführungsformen im Brennerschaft 3 oder im Brennerflansch 6, ist eine kompaktere Bauform des Innenbrenners 5 realisiert, d. h. eine Reduzierung eines
Durchmessers des Innenbrenners 5. Der Innenbrenner 5 weist daher einen Durchmesser von weniger als 60 mm auf, beispielsweise einen Durchmesser von ca. 50 mm.
Es sind auf diese Weise auch Innenbrenner 5 mit einem Durchmesser von lediglich ca. 40 mm realisierbar. Dies ermöglicht ein Innenbeschichten von kleineren Hohlkörpern, d. h. von Innenwänden von Bohrungen mit einem kleineren Durchmesser, als dies mit thermischen Beschichtungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik möglich ist. Dabei ist mit der Vorrichtung 1 eine gleichbleibend hohe Schichtqualität erzielbar.
Aufgrund des geringen Durchmessers des Innenbrenners 5 sind auf diese Weise auch Innenwände von Hohlkörpern mit einem kleinen Durchmesser zu beschichten,
beispielsweise Zylinderlaufbahnen von Verbrennungsmotoren, welche Zylinder mit einem geringen Durchmesser aufweisen. Zudem sind aufgrund des geringen Durchmessers des Innenbrenners 5, insbesondere bei einem Durchmesser von lediglich ca. 40 mm, beispielsweise auch Pleuel von Verbrennungsmotoren zu beschichten, beispielsweise eine Innenwand eines großen Auges der Pleuel, wodurch auch bei derartigen
Komponenten des Verbrennungsmotors eine Reibleistungsreduktion und dadurch eine Verschleißreduzierung sowie eine Verbrauchsoptimierung und ein reduzierter
Kohlenstoffdioxidausstoß des Verbrennungsmotors erzielbar sind.
Bei Innenbrennern 5 mit einem derart geringen Durchmesser von beispielsweise lediglich ca. 40 mm sind des Weiteren zweckmäßigerweise Drähte mit einem geringeren
Durchmesser zu verwenden, d. h. diese weisen anstatt der üblichen 1 ,6 mm, welche auch bei den Innenbrennern 5 mit einem Durchmesser von ca. 50 mm noch zu verwenden sind, beispielsweise nur 1 ,2 mm oder nur einen Millimeter Durchmesser auf. Zudem sind für eine Pleuelbeschichtung auch andere Beschichtungsmaterialien zu verwenden als für eine Zylinderlaufbahnbeschichtung, beispielsweise Beschichtungsmaterialien auf
Kupferbasis. Durch diese anderen Beschichtungsmaterialien lassen sich die Drähte 8 aus dem Beschichtungsmaterial leichter umformen, so dass auch bei einem geringen
Durchmesser des Innenbrenners 5 mit einem geringen Bauraum im Inneren des
Innenbrenners 5 die Umlenkung der Drähte 8 problemlos möglich ist.
Da der gesamte Innenbrenner 5 den geringeren Durchmesser aufweist, ist der
Innenbrenner 5 auch zum Beschichten von Innenwänden von Hohlkörpern einsetzbar, welche einen geringen Durchmesser und eine große Höhe aufweisen, beispielsweise zum Beschichten von Zylinderlaufbahnen von Verbrennungsmotoren, welche Zylinder mit einer großen Tiefe aufweisen, d. h. welche einen großen Hub oder Kolbenhub aufweisen. Auch in derartige Zylinder ist der Innenbrenner 5 dann vollständig einführbar, um die
Zylinderlaufbahn vollständig zu beschichten.
Zudem ist, da elektrische Zuleitungen nicht mehr bis zum Brennerkopf 7 zu führen sind, eine Bauteilreduzierung erreicht. Des Weiteren ist dadurch ein größerer freier Bauraum im Innenbrenner 5 geschaffen, wodurch beispielsweise eine Zuführung des
Verteilergases zum Brennerkopf 7 und zur Verteilergasdüse 9 und eine Anordnung der Verteilergasdüse 9 im Brennerkopf 7 optimiert ist. Beispielsweise ist ein
Gaszufuhrquerschnitt zur Verteilergasdüse 9 erhöht, wodurch ein höherer
Gasvolumenstrom ermöglicht ist.
Zudem erwärmen sich die Drähte 8 durch den Stromfluss zwischen Kontaktierstellen der Drähte 8 im Bereich der Kontaktiereinheiten 13 und dem Brennerkopf 7 aufgrund der Länge der Drähte 8 von den Kontaktierstellen bis zum Brennerkopf 7 sowie aufgrund eines Innenwiderstandes der Drähte 8, wodurch die Umlenkung der Drähte 8 im
Innenbrenner 5, insbesondere im Brennerkopf 7 kurz vor dem Bereich der
Lichtbogenerzeugung erleichtert ist und ein Verschleiß der Drahtumlenkung 12 verringert ist.
Bezugszeichenliste
Vorrichtung
Nachschubeinrichtung
Brennerschaft
Drahtrolle
Innenbrenner
Brennerflansch
Brennerkopf
Draht
Verteilergasdüse
Spritzstrahl
Austrittsöffnung
Drahtumlenkung
Kontaktiereinheit
Federelement
Energiequelle
Verteilereinheit Längsachse

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1 ) zum thermischen Beschichten von Innenwänden von Hohlkörpern, umfassend
- eine Nachschubeinrichtung (2) für zumindest ein Beschichtungsmaterial und
- einen um seine Längsachse (L) drehbaren hohlen Brennerschaft (3),
an welchem ein hohler Innenbrenner (5) angeordnet ist,
welcher derart ausgebildet ist,
dass das Beschichtungsmaterial an einem Brennerkopf (7) des Innenbrenners (5) radial austritt,
wobei das Beschichtungsmaterial in Form von zwei Drähten (8) von der
Nachschubeinrichtung (2) durch den Brennerschaft (3) und den Innenbrenner (5) bis zum Brennerkopf (7) des Innenbrenners (5) führbar ist und am Brennerkopf (7) zwischen den Drähten (8) ein Lichtbogen zündbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass Kontaktiereinheiten (13) zur elektrischen Kontaktierung der Drähte (8) außerhalb des Brennerkopfes (7) angeordnet sind.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktiereinheiten (13) außerhalb des
Innenbrenners (5) angeordnet sind
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktiereinheiten (13) im Brennerschaft (3) oder in einem Brennerflansch (6) angeordnet sind, welcher den Innenbrenner (5) mit dem Brennerschaft (3) verbindet.
4. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktiereinheiten (13) jeweils als ein
Schleifkontakt, als ein Kontaktierstift oder als eine gebogene Kontaktierführung ausgebildet sind.
5. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktiereinheiten (13) jeweils mittels zumindest eines Federelementes (14) an den jeweiligen Draht (8) anpressbar sind.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Energieübertragung von einer elektrischen Energiequelle (15) auf die Kontaktiereinheiten (13) über eine am Brennerschaft (3) angeordnete elektrische Verteilereinheit (16) erfolgt.
7. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verteilereinheit (16) Schleifkontakte aufweist.
8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass im Brennerkopf (7) eine Drahtumlenkung (12) zur Umlenkung der Drähte (8) in Richtung einer Austrittsöffnung (11 ) des
Brennerkopfes (7) angeordnet ist.
9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtumlenkung (12) aus Keramik oder aus Metall, insbesondere aus Hartmetall ausgebildet ist.
10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtumlenkung (12) eine Abdeckung aufweist.
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