DE102014001199A1

DE102014001199A1 - internal burner

Info

Publication number: DE102014001199A1
Application number: DE201410001199
Authority: DE
Inventors: Tilmann Haug; Johannes König; Michael Lahres; Oliver Methner
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2015-02-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Innenbrenner (1) zum Lichtbogendrahtspritzen von Umfangsflächen (10) von Bohrungen (8), mit einer Gaszuführung (7) in axialer Richtung (Achse 9) der zu beschichtenden Bohrung (8) und einer senkrecht dazu angeordneten Lavaldüse (15) zum Erzeugen eines auf einen Lichtbogen (5) gerichteten Gasstroms, und mit einer Gasumlenkung (13) zwischen der Gaszuführung (7) und der Lavaldüse (15). Der erfindungsgemäße Innenbrenner ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gasumlenkung (13) eine gebogene Außenkontur aufweist, welche tangentenstetige Übergänge sowohl zur Gaszuführung (7) als auch zur Lavaldüse (15) hin aufweist.The invention relates to an internal burner (1) for arc wire spraying of circumferential surfaces (10) of bores (8), with a gas feed (7) in the axial direction (axis 9) of the bore (8) to be coated and a Laval nozzle (15) arranged perpendicular thereto. for producing a gas stream directed towards an arc (5), and with a gas deflector (13) between the gas feed (7) and the Laval nozzle (15). The internal burner according to the invention is characterized in that the gas deflection (13) has a curved outer contour, which has tangentenstetige transitions both to the gas supply (7) and to the Laval nozzle (15) out.

Description

Die Erfindung betrifft einen Innenbrenner zum Lichtbogendrahtspritzen von Umfangsflächen von Bohrungen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to an internal burner for arc wire spraying of peripheral surfaces of holes according to the closer defined in the preamble of claim 1.

Das Lichtbogendrahtspritzen, bei welchem in einem Lichtbogen beispielsweise zwischen einem Draht und einer starren Elektrode, oder insbesondere zwischen zwei Drähten, aufgeschmolzenes Material über einen Gasstrahl auf eine zu beschichtende Oberfläche gespritzt wird, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Die Technologie kann insbesondere auch zum Beschichten von Umfangsflächen von Bohrungen, beispielsweise von Lagerbohrungen oder insbesondere von Zylinderbohrungen, in Brennkraftmaschinen eingesetzt werden.The arc wire spraying, in which in an arc, for example between a wire and a rigid electrode, or in particular between two wires, molten material is injected via a gas jet onto a surface to be coated, is known from the prior art. The technology can also be used in particular for coating circumferential surfaces of bores, for example bearing bores or, in particular, cylinder bores, in internal combustion engines.

Aus der gattungsgemäßen DE 10 2008 004 607 A1 ist ein Lichtbogendrahtbrenner bekannt, welcher insbesondere als Innenbrenner ausgebildet sein kann. Die Anmeldung weist dabei einen sehr komplexen Aufbau auf, bei welchem eine Vordüse und eine Strahldüse vorgesehen sind. Die Vordüse kann dabei als Lavaldüse ausgebildet sein. Problematisch bei dem Aufbau ist es immer, dass aufgrund der kleinen Baulänge senkrecht zur axialen Richtung der Bohrung, welche ein solcher Innenbrenner lediglich aufweisen darf, die Auslegung der Lavaldüse sowie die Umlenkung des Gasstroms entsprechend schwierig ist. Dies führt in der Praxis immer wieder zu Problemen beim Betrieb einer solchen Lavaldüse, da diese in vielen Betriebszuständen überkritisch oder unterkritisch betrieben wird. Hierdurch ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten beim Betrieb, sodass häufig kein gleichmäßiges Spritzbild erzeugt werden kann, da die gewünschte Überschallströmung in der Lavaldüse mit den anschließend auftretenden Druckspitzen im Bereich ihres Machkegels nicht durchgängig in der gewünschten Art auftritt.From the generic DE 10 2008 004 607 A1 is a Lichtbogendrahtbrenner known, which may be formed in particular as an internal burner. The application has a very complex structure, in which a pre-nozzle and a jet nozzle are provided. The pre-nozzle can be designed as a Laval nozzle. The problem with the structure is always that due to the small length perpendicular to the axial direction of the bore, which may only have such an internal burner, the design of the Laval nozzle and the deflection of the gas flow is correspondingly difficult. This leads in practice again and again to problems in the operation of such a Laval nozzle, since it is operated in many operating conditions supercritical or subcritical. This results in considerable difficulties in operation, so often no uniform spray pattern can be generated because the desired supersonic flow in the Laval nozzle with the subsequently occurring pressure peaks in the area of their Machkegels does not occur consistently in the desired manner.

Zum weiteren Stand der Technik wird auf die EP 1 506 816 A1 verwiesen. Für thermisches oder kinetisches Spritzen ist dabei eine Lavaldüse beschrieben. Der Aufbau ist relativ groß und eignet sich nicht für den Einsatz in einem Innenbrenner.For further prior art is on the EP 1 506 816 A1 directed. For thermal or kinetic spraying while a Laval nozzle is described. The structure is relatively large and is not suitable for use in an internal burner.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, den Stand der Technik weiterzubilden, insbesondere die genannten Nachteile zu vermeiden und einen Innenbrenner anzugeben, welcher prozesssicher, zuverlässige und homogene Beschichtungsergebnisse an inneren Umfangsflächen von Bohrungen ermöglicht.The object of the present invention is now to further develop the prior art, in particular to avoid the disadvantages mentioned and to provide an internal burner, which allows process reliable, reliable and homogeneous coating results on inner peripheral surfaces of holes.

Diese Aufgabe wird durch einen Innenbrenner mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by an internal burner with the features in claim 1. Advantageous embodiments and further developments emerge from the subclaims dependent thereon.

Bei dem erfindungsgemäßen Innenbrenner zum Lichtbogendrahtspritzen von Umfangsflächen von Bohrungen, insbesondere von Umfangsflächen von Zylinderbohrungen in Brennkraftmaschinen, wird, wie auch im Stand der Technik vorgeschlagen, eine Lavaldüse eingesetzt. Diese Lavaldüse erzeugt einen auf den Lichtbogen gerichteten Gasstrom mit den hinsichtlich der Bauraumverhältnisse optimierten Eigenschaften, sodass eine Überschallströmung am Lichtbogen anlangt. Um dies über einen großen Betriebsbereich hinweg sicher und zuverlässig zu erreichen, ist zwischen der Gaszuführung und der Lavaldüse, ähnlich wie im Stand der Technik, eine Gasumlenkung angeordnet. Diese Gasumlenkung weist dabei eine gebogene Außenkontur auf, welche tangentenstetige Übergänge sowohl zu der Gaszuführung als auch zur Lavaldüse hin hat. Die Gasumlenkung ist also so gestaltet, dass sie das Gas möglichst frei von Verwirbelungen und durch die Wandungen der Gasumlenkung verursachten Stauungen im Volumenstrom in den Bereich der Lavaldüse einleitet. Insbesondere kann die Gasumlenkung auch als eine Weiterführung des sich verjüngenden Eintrittsbereichs der Lavaldüse ausgebildet sein. Hierdurch wird eine sehr gute Anströmung der Lavaldüse erreicht, welche dafür sorgt, dass diese über den gesamten Betriebsbereich des Innenbrenners hinweg in ihrem optimalen Betriebsbereich betrieben werden kann.In the internal burner according to the invention for arc wire spraying of circumferential surfaces of bores, in particular peripheral surfaces of cylinder bores in internal combustion engines, as proposed in the prior art, a Laval nozzle is used. This Laval nozzle generates a directed to the arc gas flow with optimized in terms of space conditions properties, so that a supersonic flow arrives at the arc. In order to achieve this safely and reliably over a wide operating range, a gas deflection is arranged between the gas supply and the Laval nozzle, similar to the prior art. This gas deflection has a curved outer contour, which has tangentenstetige transitions both to the gas supply and the Laval nozzle out. The gas deflection is thus designed so that it introduces the gas as free as possible of turbulence and caused by the walls of the gas deflection congestion in the flow in the region of the Laval nozzle. In particular, the gas deflection can also be designed as a continuation of the tapering inlet region of the Laval nozzle. As a result, a very good flow of the Laval nozzle is achieved, which ensures that it can be operated over the entire operating range of the inner burner away in their optimal operating range.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee ist es dabei vorgesehen, dass die Gasführung in Strömungsrichtung nach der Lavaldüse so ausgebildet ist, dass eine Position des Machkegels in der Gasströmung aus der Lavaldüse mit dem Bereich der Materialschmelze am Lichtbogen zusammenfällt. Hierdurch wird erreicht, dass die in der Gasströmung nach der Lavaldüse auf der Länge von wenigen Mikrometern auftretenden Verdichtungsstöße genutzt werden können, um eine schnellere, feinere und kontrolliertere Zerstäubung der Partikel in der Metallschmelze zu erreichen. Die Qualität der Beschichtung lässt hierdurch steigern und es lassen sich sehr dünne und homogene Beschichtungen mit guter Anhaftung realisieren.According to an advantageous development of the idea, it is provided that the gas guide in the flow direction after the Laval nozzle is formed so that a position of the Machkegels in the gas flow from the Laval nozzle coincides with the region of the molten material at the arc. This ensures that the compressive impacts occurring in the gas flow after the Laval nozzle on the length of a few micrometers can be used to achieve a faster, finer and more controlled atomization of the particles in the molten metal. The quality of the coating can thereby increase and it can be very thin and homogeneous coatings with good adhesion realize.

Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Innenbrenners ist die Gasführung in Strömungsrichtung vor und nach der Lavaldüse frei von einer weiteren Düse. Die Lavaldüse kann also als einzige Düse verwendet werden. Gegenüber dem Aufbau im gattungsgemäßen Stand der Technik bedeutet dies, dass eine einzige Düse ausreicht und der im Stand der Technik nach der Vordüse befindliche Aufbau eingespart werden kann. Dies führt einerseits zu einem Bauraumvorteil und führt andererseits dazu, dass in Strömungsrichtung nach dem Zusammentreffen des Gasstroms aus der Lavaldüse und der Materialschmelze im Bereich des Lichtbogens keine weiteren Komponenten vorhanden sind, welche verschmutzen könnten. Hierdurch entsteht ein sehr zuverlässiger und wartungsfreier Aufbau des erfindungsgemäßen Innenbrenners in dieser vorteilhaften Weiterbildung.According to a further very favorable embodiment of the internal burner according to the invention, the gas flow in the flow direction before and after the Laval nozzle is free of a further nozzle. The Laval nozzle can therefore be used as the only nozzle. Compared to the structure in the generic state of the art, this means that a single nozzle is sufficient and the structure located in the prior art after the pre-nozzle can be saved. This leads on the one hand to a space advantage and on the other hand leads to the fact that no other components are present in the flow direction after the coincidence of the gas flow from the Laval nozzle and the molten material in the arc, which could pollute. This results in a very reliable and maintenance-free construction of the internal burner according to the invention in this advantageous development.

Wie bereits erwähnt sind die Übergänge tangentenstetig ausgebildet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Gasumlenkung kann es nun ferner vorgesehen sein, dass die Wandungen der Gasumlenkung zwischen einem Austrittsquerschnitt der Gaszuführung und einem Eintrittsquerschnitt der Lavaldüse stetig verlaufen. Dieser stetige Verlauf ohne Sprünge, Kanten oder dergleichen stellt eine sehr gleichmäßige und kontinuierliche Gasströmung in Richtung der Lavaldüse sicher, sodass diese auch bei kleinen Abmessungen und minimalen Bauraumanforderungen ideal betrieben werden kann.As already mentioned, the transitions are formed tangentenstetig. According to an advantageous development of the gas deflection, it can now also be provided that the walls of the gas deflection between an outlet cross-section of the gas supply and an inlet cross-section of the Laval nozzle run continuously. This steady course without cracks, edges or the like ensures a very uniform and continuous gas flow in the direction of the Laval nozzle, so that it can be ideally operated even with small dimensions and minimal space requirements.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee kann es außerdem vorgesehen sein, dass ein Strömungsquerschnitt in der Gasumlenkung sich vom Austrittsquerschnitt der Gaszuführung zum Eintrittsquerschnitt der Lavaldüse hin verjüngt. Die Gasumlenkung bildet dann bereits einen Teil des Einströmbereichs der Lavaldüse, sodass der Aufbau zusätzlich hinsichtlich der Strömungseigenschaften optimiert werden kann. Gemäß einer sehr günstigen Ausgestaltung der Idee kann es außerdem vorgesehen sein, dass die Lavaldüse einen Durchmesser am Austritt von weniger als 5 mm aufweist. Ein solcher geringer Austrittsdurchmesser von beispielsweise lediglich 3,5–4 mm stellt einen sehr kompakten Aufbau des Innenbrenners sicher.According to an advantageous development of this idea, it can also be provided that a flow cross section in the gas deflection tapers from the outlet cross section of the gas feed to the inlet cross section of the Laval nozzle. The gas deflection then already forms part of the inflow region of the Laval nozzle, so that the structure can be additionally optimized with regard to the flow properties. According to a very favorable embodiment of the idea, it can also be provided that the Laval nozzle has a diameter at the outlet of less than 5 mm. Such a small outlet diameter, for example, only 3.5-4 mm ensures a very compact design of the internal burner.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung hiervon kann es außerdem vorgesehen sein, dass die Lavaldüse eine Gesamtlänge von weniger als dem vierfachen dieses Durchmessers am Austritt aufweist. Auch dies ist hinsichtlich der Optimierung und Anpassung der Lavaldüse auf die geringen Bauraumanforderungen ideal.According to an advantageous development thereof, it may also be provided that the Laval nozzle has an overall length of less than four times this diameter at the outlet. This is also ideal in terms of optimizing and adapting the Laval nozzle to the small installation space requirements.

Ferner kann es dann vorgesehen sein, dass der minimale Durchmesser der Lavaldüse mindestens 75%, insbesondere mindestens 82% des Durchmessers am Austritt beträgt. Die Lavaldüse weist also eine relativ geringe Verjüngung bzw. Verengung ihres Querschnitts im Bereich des minimalen Durchmessers auf. Hierdurch lässt sich bei den typischerweise für das Lichtbogendrahtspritzen eingesetzten Druck- und Bauraumverhältnissen an dem Innenbrenner eine ideale und zuverlässige Funktion der Lavaldüse erzielen.Furthermore, it may then be provided that the minimum diameter of the Laval nozzle is at least 75%, in particular at least 82% of the diameter at the outlet. The Laval nozzle thus has a relatively small taper or narrowing of its cross section in the region of the minimum diameter. As a result, an ideal and reliable operation of the Laval nozzle can be achieved in the pressure and space ratios on the inner burner which are typically used for the arc wire spraying.

Letztlich führt dies dazu, dass der Innenbrenner gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung so aufgebaut werden kann, dass seine maximale Baugröße senkrecht zur axialen Richtung der zu beschichtenden Bohrung weniger als 50–70 mm beträgt.Ultimately, this leads to the fact that the internal burner can be constructed according to a very advantageous embodiment so that its maximum size is perpendicular to the axial direction of the bore to be coated less than 50-70 mm.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Innenbrenners ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben wird.Further advantageous embodiments of the internal burner according to the invention will become apparent from the remaining dependent subclaims and will be apparent from the embodiment, which will be described below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine dreidimensionale Prinzipdarstellung eines Innenbrenners; und 1 a three-dimensional schematic diagram of an internal burner; and

2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 1 bei dem erfindungsgemäßen Innenbrenner in einer möglichen Ausführungsvariante. 2 a section along the line II-II in 1 in the internal burner according to the invention in a possible embodiment variant.

In der Darstellung der 1 ist ein Ausschnitt aus einem Innenbrenner 1 als Lichtbogendrahtbrenner zu erkennen. Der Ausschnitt umfasst dabei einen Brennerkopf 2. Ferner umfasst der Innenbrenner 1 eine Drahtzuführung 3, mit deren Hilfe zumindest ein Draht 4 in Richtung zu einem Lichtbogen 5 zugeführt werden kann. Der Lichtbogen 5 ist in der Darstellung durch einen Blitzsymbol angedeutet. In der beispielhaften Darstellung dient die Drahtzuführung 3 zur Zuführung von zwei Drahten 4a, 4b, welche als aufschmelzende Elektroden zur Ausbildung des Lichtbogens 5 dienen. Alternativ dazu wäre auch ein einziger Draht 4 mit einer feststehenden Elektrode als Gegenelement denkbar.In the presentation of the 1 is a section of an indoor burner 1 to recognize as arc wire burner. The section includes a burner head 2 , Furthermore, the internal burner includes 1 a wire feeder 3 , with the help of which at least one wire 4 towards an arc 5 can be supplied. The arc 5 is indicated in the illustration by a lightning symbol. In the exemplary illustration, the wire feed is used 3 for feeding two wires 4a . 4b , which are used as melting electrodes for the formation of the arc 5 serve. Alternatively, there would be a single wire 4 conceivable with a fixed electrode as a counter element.

Die in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel verwendeten Drähte 4 bzw. 4a, 4b, die aus einem Metall bestehen, werden an einer geeigneten Stelle auf an sich bekannte Weise elektrisch kontaktiert. An ihren freien Enden kann sich dann aufgrund der anliegenden Spannung der angesprochene Lichtbogen 5 ausbilden. Durch die im Lichtbogen 5 freigesetzte Wärme schmelzen die Drähte 4a, 4b an ihren Enden auf. Die dabei entstehende Materialschmelze kann nun mit Hilfe eines Gasstroms zerstäubt und gegen die zu beschichtende Oberfläche geschleudert werden. Zur Erzeugung dieses in der Darstellung der 2 mit 6 bezeichneten Gasstroms umfasst der Innenbrenner 1 eine Gaszuführung 7. Sowohl die Gaszuführung 7 als auch die Drahtzuführungen 3 sind dabei bevorzugt in den Brennerkopf 2 integriert.The wires used in the embodiment shown here 4 respectively. 4a . 4b made of a metal are electrically contacted at a suitable location in a manner known per se. At their free ends can then due to the voltage applied to the mentioned arc 5 form. By the arc 5 released heat melts the wires 4a . 4b at their ends. The resulting material melt can now be atomized by means of a gas stream and thrown against the surface to be coated. To produce this in the representation of 2 With 6 designated gas flow includes the internal burner 1 a gas supply 7 , Both the gas supply 7 as well as the wire feeders 3 are preferably in the burner head 2 integrated.

In der Darstellung der 2 ist der Aufbau in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung in einer Schnittdarstellung zu erkennen. Der Brennerkopf 2 des Innenbrenners 1 ist dafür in eine angedeutete Bohrung 8 eingeführt und bewegt sich typischerweise um eine Achse 9 der Bohrung 8 sowohl in axialer Richtung als auch rotatorisch, um die mit 10 bezeichneten Umfangsflächen der Bohrung mit einer in einem Teilbereich angedeuteten Beschichtung 11 zu versehen. Hierfür wird, wie bereits erwähnt, die Materialschmelze in dem Bereich des Lichtbogens 5 erzeugt, dessen Stelle in der Darstellung der 2 mit einem punktierten Kreis angedeutet ist. Über die Gaszuführung 7 wird der mit 6 bezeichnete Gasstrom zugeführt. An einem Austrittsdurchmesser 12 der Gaszuführung 7 strömt das Gas in eine Gasumlenkung 13 ein und gelangt von dort in den Bereich eines Eintrittsdurchmessers 14 einer Lavaldüse 15, über welche der Gasstrom 6 in Richtung der Materialschmelze im Bereich des Lichtbogens 5 geleitet wird, um das Material auf die Umfangsflächen 10 der Bohrung als Beschichtung 11 aufzuspritzen.In the presentation of the 2 the structure in an embodiment according to the invention can be seen in a sectional view. The burner head 2 of the internal burner 1 is in an indicated hole 8th inserted and typically moves around an axis 9 the bore 8th both in the axial direction and rotationally, with the 10 designated circumferential surfaces of the bore with a direction indicated in a partial area coating 11 to provide. For this purpose, as already mentioned, the molten material in the area of the arc 5 whose place in the representation of the 2 With a dotted circle is indicated. About the gas supply 7 will the with 6 referred to gas stream supplied. At an exit diameter 12 the gas supply 7 the gas flows into a gas diversion 13 and from there into the area of an inlet diameter 14 a Laval nozzle 15 over which the gas stream 6 towards the molten material in the area of the arc 5 is directed to the material on the peripheral surfaces 10 the bore as a coating 11 to spray.

Die Lavaldüse 15 ist dabei als die einzige Düse im Bereich des Innenbrenners 1 ausgebildet. Wie es bei einer Lavaldüse üblich ist, besteht diese Lavaldüse 15 aus einem konvergenten und einem divergenten Abschnitt zwischen dem Eintrittsdurchmesser 14 und einem Austrittsdurchmesser 16. Dazwischen ist ein minimaler Durchmesser 17 der Lavaldüse 15 angeordnet. Die Abmessungen betragen hier typischerweise ca. 10 mm für die Länge der Lavaldüse und in etwa 4 mm für den Austrittsdurchmesser 16 der Lavaldüse 15. Dementsprechend ist der minimale Querschnitt 17 in der Größenordung von ca. 75–85%, typischerweise größer als 85% des Austrittsdurchmessers 16 ausgebildet und beträgt dementsprechend beispielsweise ca. 3–3,5 mm.The Laval nozzle 15 is the only nozzle in the area of the internal burner 1 educated. As is usual with a Laval nozzle, this Laval nozzle exists 15 a convergent and a divergent section between the entry diameter 14 and an exit diameter 16 , In between is a minimum diameter 17 the Laval nozzle 15 arranged. The dimensions here are typically about 10 mm for the length of the Laval nozzle and about 4 mm for the outlet diameter 16 the Laval nozzle 15 , Accordingly, the minimum cross section 17 in the order of about 75-85%, typically greater than 85% of the exit diameter 16 trained and is accordingly, for example, about 3-3.5 mm.

Die Gasumlenkung 13 ist so ausgebildet, dass die Wandungen tangentenstetig aus den Wandungen der Gaszuführung 7 in die Wandungen der Gasumlenkung 13 übergehen und dann wiederum tangentenstetig in die Wandungen im Bereich des Eintrittsdurchmessers 14 der Lavaldüse. Insbesondere können die Konturen der Gasumlenkung 13 elliptisch ausgebildet sein, um eine ideale Umlenkung des Gasstrom 6 zu erreichen. Insbesondere kann dabei der Durchmesser von dem Austrittsdurchmesser 12 der Gaszuführung 7, welcher in etwa 8–9 mm beträgt, sich entsprechend verjüngen, um dann im Bereich des Eintrittsdurchmessers 14 in die Lavaldüse ca. 3,5–4 mm zu betragen. Insbesondere ist die Lavaldüse so aufgebaut, dass der Eintrittsdurchmesser 14 und der Austrittsdurchmesser 16 identisch sind, und der minimale Durchmesser 17 dazwischen ca. 82–85% des Austrittsdurchmessers 16 beträgt. Beispielsweise hat der Austritts- und Eintrittsdurchmesser 16, 14 3,8 mm und der minimale Durchmesser liegt in der Größenordnung von 3,2 mm. Diese gesamte Baulänge der Lavaldüse 15 zwischen dem Eintrittsdurchmesser 14 und dem Austrittsdurchmesser 16 würde dann in etwa 6 mm betragen, wobei idealerweise der Abschnitt zwischen dem minimalem Durchmesser 17 und dem Austrittsdurchmesser 16 größer, insbesondere ca. doppelt so groß wie der Abstand zwischen dem Eintrittsdurchmesser 14 und dem minimalen Durchmesser 17 ist. Bei den beschriebenen Maßen wäre dann eine Gesamtbaulänge von ca. 6 mm, also dem ca. 1,5-fachen des Austrittsdurchmessers 16, sinnvoll, je nach Ausgestaltung der Düse beispielsweise als sogenannte Raketendüse oder als trompetenförmige Düse könnte insbesondere die Länge zwischen dem Austrittsdurchmesser 16 und dem minimalem Durchmesser 17 auch auf bis zu 10 mm anwachsen.The gas diversion 13 is formed so that the walls tangentenstetig from the walls of the gas supply 7 into the walls of the gas diversion 13 go over and then again tangentenstetig in the walls in the region of the inlet diameter 14 the Laval nozzle. In particular, the contours of the gas deflection 13 elliptical be formed to an ideal deflection of the gas flow 6 to reach. In particular, while the diameter of the outlet diameter 12 the gas supply 7 , which is about 8-9 mm, tapering accordingly, and then in the region of the inlet diameter 14 into the Laval nozzle approx. 3.5-4 mm. In particular, the Laval nozzle is constructed so that the inlet diameter 14 and the exit diameter 16 are identical, and the minimum diameter 17 between about 82-85% of the outlet diameter 16 is. For example, the exit and entry diameter 16 . 14 3.8 mm and the minimum diameter is of the order of 3.2 mm. This entire length of the Laval nozzle 15 between the entry diameter 14 and the exit diameter 16 would then be about 6 mm, ideally the section between the minimum diameter 17 and the exit diameter 16 larger, in particular about twice as large as the distance between the inlet diameter 14 and the minimum diameter 17 is. In the dimensions described then a total construction length of about 6 mm, ie about 1.5 times the exit diameter would be 16 , meaningful, depending on the configuration of the nozzle, for example as a so-called rocket nozzle or as a trumpet-shaped nozzle, in particular the length between the outlet diameter 16 and the minimum diameter 17 also grow up to 10 mm.

Mit einer solchen Düse lässt sich dann je nach Eingangsdruck, beispielsweise bei einem Eingangsdruck von 7 bar und einer Auslegung der Düse auf genau diesen Eingangsdruck, eine entsprechende Machzahl von ca. 1–2, insbesondere von ca. 1,5–1,8 erzielen. Der Aufbau ist dabei so optimiert, dass der Machkegel, also die Stelle, an welcher die Verdichtungsstöße in der Gasströmung 6 nach der Lavaldüse 15 austreten, so ausgebildet ist, dass er in dem Bereich der Materialschmelze des Lichtbogens 5 liegt, um so eine sehr schnelle, feine und kontrollierte Zerstäubung des geschmolzenen Materials zu erzielen. Hierdurch lässt sich eine optimierte Beschichtung erreichen. Der Aufbau des Innenbrenners 1 ist dabei idealerweise sehr klein, sodass er in seiner Richtung senkrecht zur Achse 9 der zu beschichtenden Bohrung 8 lediglich maximal 50–70 mm umfasst, sodass problemlos Bohrungen mit Durchmessern in der Größenordung von 60 mm aufwärts über das Lichtbogendrahtspritzen thermisch beschichtet werden können.With such a nozzle can then be depending on the inlet pressure, for example, at an inlet pressure of 7 bar and a design of the nozzle to exactly this input pressure, a corresponding Mach number of about 1-2, in particular of about 1.5-1.8 , The structure is optimized so that the Machkegel, ie the point at which the compression shocks in the gas flow 6 after the Laval nozzle 15 emerge, is formed so that it is in the range of molten material of the arc 5 so as to achieve a very fast, fine and controlled atomization of the molten material. This makes it possible to achieve an optimized coating. The construction of the indoor burner 1 is ideally very small, so that it is perpendicular to the axis in its direction 9 the hole to be coated 8th only a maximum of 50-70 mm, so that holes with diameters in the order of 60 mm upwards can be thermally coated over the arc wire spraying without any problems.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008004607 A1 [0003]
EP 1506816 A1 [0004]

Claims

Inside burner ( 1 ) for arc wire spraying of peripheral surfaces ( 10 ) of bores ( 8th ), with a gas supply ( 7 ) in the axial direction (axis 9 ) of the bore to be coated ( 8th ) and a perpendicularly arranged Laval nozzle ( 15 ) for generating one on an arc ( 5 ) directed gas flow, and with a gas deflection ( 13 ) between the gas supply ( 7 ) and the Laval nozzle ( 15 ), characterized in that the gas deflection ( 13 ) has a curved outer contour, which tangentenstetige transitions both to the gas supply ( 7 ) as well as the Laval nozzle ( 15 ).

Inside burner ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the gas guide in the flow direction after the Laval nozzle ( 15 ) is formed so that a position of a Machschen cone in the gas flow from the Laval nozzle ( 15 ) with the area of molten material at the arc ( 5 ) coincides.

Inside burner ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the gas flow in the flow direction before and after the Laval nozzle ( 15 ) is free from another nozzle.

Inside burner ( 1 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that walls of the gas deflection ( 13 ) between an exit diameter ( 12 ) of the gas supply ( 7 ) and an entry diameter ( 14 ) of the Laval nozzle ( 15 ) run steadily.

Inside burner ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flow cross-section in the gas deflection ( 13 ) differs from an exit diameter ( 12 ) of the gas supply ( 7 ) to an entry diameter ( 14 ) of the Laval nozzle ( 15 ) steadily tapered.

Inside burner ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that walls of the gas deflection ( 13 ) between an exit diameter ( 12 ) of the gas supply ( 7 ) and an entry diameter ( 14 ) of the Laval nozzle ( 15 ) elliptical.

Inside burner ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the Laval nozzle ( 15 ) an exit diameter ( 16 ) of less than 5 mm.

Inside burner ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Laval nozzle ( 15 ) has a total length of less than four times the exit diameter ( 16 ) of the Laval nozzle ( 15 ) having.

Inside burner ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the Laval nozzle ( 15 ) a minimum diameter ( 17 ) of at least 75%, in particular at least 82%, of the exit diameter ( 16 ) having.

Inside burner ( 1 ) according to one of claims 1 to 9 characterized by a maximum size perpendicular to the axial direction (axis 9 ) of the bore to be coated ( 8th ) of 50-70 mm.