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DE102024117476A1 - Cathode part, anode part, feeding device, thermal spraying apparatus, method for manufacturing such a cathode part and/or anode part, method for operating a thermal spraying apparatus, use of a cathode part, use of an anode part and use of a powder particle feeding device - Google Patents

Cathode part, anode part, feeding device, thermal spraying apparatus, method for manufacturing such a cathode part and/or anode part, method for operating a thermal spraying apparatus, use of a cathode part, use of an anode part and use of a powder particle feeding device

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Publication number
DE102024117476A1
DE102024117476A1 DE102024117476.5A DE102024117476A DE102024117476A1 DE 102024117476 A1 DE102024117476 A1 DE 102024117476A1 DE 102024117476 A DE102024117476 A DE 102024117476A DE 102024117476 A1 DE102024117476 A1 DE 102024117476A1
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DE
Germany
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anode
plasma
cathode part
cathode
channel
Prior art date
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Pending
Application number
DE102024117476.5A
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German (de)
Inventor
Ingo Grams
Thomas Hohnen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
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Priority to PCT/EP2025/066705 priority patent/WO2025261954A2/en
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kathodenteil für eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, mit einem Grundkörper aufweisend eine Längsachse, mit einem sich entlang der Längsachse erstreckenden Pulverkanal zum Leiten von Pulverpartikeln von einer Eintragsseite des Kathodenteils zu einer Austragsseite des Kathodenteils durch das Kathodenteil hindurch. The invention relates to a cathode part for a device for thermal spraying, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, with a base body having a longitudinal axis, with a powder channel extending along the longitudinal axis for guiding powder particles from an input side of the cathode part to an output side of the cathode part through the cathode part.

Description

Die Erfindung betrifft einerseits ein Kathodenteil für eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen.The invention relates on the one hand to a cathode part for a device for thermal spraying, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying.

Die Erfindung betrifft andererseits ein Anodenteil für eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen.The invention relates, on the other hand, to an anode part for a device for thermal spraying, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying.

Die Erfindung betrifft ferner eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Pulverpartikeln für eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen.The invention further relates to a feeding device for supplying powder particles to a device for thermal spraying, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen von metallischen und/oder keramischen Spritzgut, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, mit einer Mittelachse, mit einem Gehäuse, mit einer Plasmakammer für Plasma, mit einem Kathodenteil zum Erzeugen eines Lichtbogens, mit einem Anodenteil zum Erzeugen eines Lichtbogens, und mit einer Einrichtung zum Einbringen von Pulverpartikeln.The invention further relates to a device for thermal spraying of metallic and/or ceramic spray material, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, comprising a central axis, a housing, a plasma chamber for plasma, a cathode part for generating an arc, an anode part for generating an arc, and a device for introducing powder particles.

Die Erfindung des Weiteren eine Verwendung eines Kathodenteils.The invention further includes the use of a cathode component.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Verwendung eines Anodenteils.The invention also relates to the use of an anode part.

Die Erfindung betrifft zudem eine Verwendung einer Zuführvorrichtung von Pulverpartikeln.The invention also relates to the use of a feeding device for powder particles.

Gattungsgemäße Kathodenteile und Anodenteile für eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen sowie auch eine derartige Vorrichtung sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt.Cathode parts and anode parts of a type for thermal spraying, as well as such a device, are already known from the prior art.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.The invention is based on the objective of providing an improvement or an alternative to the prior art.

Die Aufgabe der Erfindung löst nach einem ersten Aspekt ein Kathodenteil für eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, mit einem Grundkörper aufweisend eine Längsachse, mit einem sich entlang der Längsachse erstreckenden Pulverkanal zum Leiten von Pulverpartikeln von einer Eintragsseite des Kathodenteils zu einer Austragsseite des Kathodenteils durch das Kathodenteil hindurch. Vorteilhaft kann das Kathodenteil wenigstens einen weiteren Kanal zum Leiten eines weiteren Mediums durch das Kathodenteil hindurch aufweisen. Weiterhin vorteilhaft kann der wenigstens eine weitere Kanal zumindest teilweise um den Pulverkanal herum angeordnet sein.According to a first aspect, the invention solves the problem of a cathode section for a device for thermal spraying, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, comprising a base body having a longitudinal axis and a powder channel extending along the longitudinal axis for guiding powder particles from an input side of the cathode section to an output side of the cathode section through the cathode section. Advantageously, the cathode section can have at least one further channel for guiding another medium through the cathode section. Furthermore, it is advantageous that the at least one further channel can be arranged at least partially around the powder channel.

Dadurch, dass das Kathodenteil einen Pulverkanal aufweist, kann es nicht nur für das Erzeugen eines Lichtbogens verwendet werden, sondern sogleich auch für die Zuführung von Pulverpartikeln an der Vorrichtung zum thermischen Spritzen.Because the cathode part has a powder channel, it can be used not only for generating an electric arc, but also for feeding powder particles to the thermal spraying device.

Vorteilhafterweise können die Pulverpartikel bereits beim Hindurchströmen des Kathodenteils vorgewärmt werden, sodass die vorgewärmten Pulverpartikel durch ein weiter stromab vorhandenes Plasma und/oder durch ein von dem Plasma erwärmtes Medium noch effizienter an- bzw. aufgeschmolzen werden können.Advantageously, the powder particles can be preheated as they flow through the cathode section, so that the preheated powder particles can be melted even more efficiently by a plasma located further downstream and/or by a medium heated by the plasma.

Hierdurch kann eine derartige Vorrichtung wesentlich kompakter gebaut werden und zudem noch energieeffizienter und/oder immisionsärmer betrieben werden. Weiterhin kann hierdurch eine höhere Verwertungsquote von Pulverpartikeln erreicht werden. Mit anderen Worten kann die Menge eines auf ein Substrat aufgebrachtes Pulver erhöht werden kann.This allows such a device to be built much more compactly and also to be operated more energy-efficiently and/or with lower emissions. Furthermore, a higher utilization rate of powder particles can be achieved. In other words, the amount of powder applied to a substrate can be increased.

Damit das Kathodenteil während seiner Verwendung an einer Vorrichtung zum thermischen Spritzen nicht überhitzt und auch nicht unverhältnismäßig verschleißt, kann es vorteilhaft sein, wenn das Kathodenteil einen weiteren Kanal aufweist, welcher mittels eines weiteren Mediums durchströmt werden kann, beispielsweise von einem flüssigen Kühlmittel.To prevent the cathode part from overheating and wearing out excessively during its use in a thermal spraying device, it may be advantageous for the cathode part to have an additional channel through which another medium can flow, for example, a liquid coolant.

Durch die hiermit zusätzlich erzielbare Kühlung des Kathodenteils kann das Kathodenteil thermisch stabil eingesetzt werden, sodass während der Verwendung ein Aufschmelzen des Kathodenteils verhindert werden kann. Es sei aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass ein Kathodenteil auch ohne einen weiteren Kanal ausgestaltet sein kann.The additional cooling of the cathode section achieved with this design allows for thermally stable operation, thus preventing melting during use. However, it should be explicitly noted that a cathode section can also be designed without an additional channel.

Weiterhin kann hinsichtlich der Pulverpartikel ein gezieltes Temperaturmanagement erzielt werden, um beispielsweise die Gefahr eines Schmelzverklumpens von Pulverpartikel an dem Pulverkanal zu vermeiden.Furthermore, targeted temperature management can be achieved with regard to the powder particles, for example to avoid the risk of powder particles melting and clumping at the powder channel.

Der Begriff „Längsachse“ beschreibt hierbei vorzugsweise die Mittelachse in Längserstreckung des Grundkörpers.The term "longitudinal axis" here preferably describes the central axis in the longitudinal extension of the base body.

Entlang der Längsachse bzw. in deren Richtung werden auch die Pulverpartikel designiert durch den Grundkörper des Kathodenteils hindurch befördert.The powder particles are also designated along the longitudinal axis or in its direction by transported through the base body of the cathode part.

Die Längsachse kann hierbei sogleich auch als eine Hauptrotationsachse des Grundkörpers angesehen werden.The longitudinal axis can also be considered a main axis of rotation of the base body.

Vorzugsweise ist der Grundkörper bzw. das Kathodenteil in Gänze um die Längsachse herum rotationssymmetrisch ausgebildet.Preferably, the base body or the cathode part is entirely rotationally symmetrical around the longitudinal axis.

Der Grundkörper ist bevorzugt länglich ausgebildet, vorzugsweise zylindrisch, wobei der Grundkörper alternativ auch ovale, rechteckige oder ähnlich Querschnittsformen aufweisen kann, wenn dies für einen Anwendungsbereich vorteilhaft erscheint.The base body is preferably elongated, preferably cylindrical, whereby the base body can alternatively also have oval, rectangular or similar cross-sectional shapes if this appears advantageous for a particular application.

Vorteilhaftweise ist der Pulverkanal entlang der Längsachse lang genug ausgebildet, um eine vorteilhafte Beschleunigungsstrecke , insbesondere bei Verwendung eines Lavaldüsenbereichs, für die Pulverpartikel an dem Kathodenteil ausgestalten zu können.Advantageously, the powder channel is designed to be long enough along the longitudinal axis to provide an advantageous acceleration path, especially when using a Laval nozzle area, for the powder particles at the cathode part.

Mittels des Pulverkanals können die Pulverpartikel in ein Plasma bzw. eine Plasmakammer der Vorrichtung zum thermischen Spritzen axial eingebracht werden, insbesondere axial entlang der Längsachse des Kathodenteils.The powder particles can be axially introduced into a plasma or plasma chamber of the device for thermal spraying via the powder channel, in particular axially along the longitudinal axis of the cathode part.

Zum Realisieren des hier beschriebenen Pulverkanals ist es vorteilhaft, wenn der Pulverkanal an der Eintragsseite eine Eintragsöffnung und an der Austragsseite eine Austragsöffnung aufweist.To implement the powder channel described here, it is advantageous if the powder channel has an entry opening on the entry side and an exit opening on the exit side.

Der Begriff „Eintragsseite“ beschreibt im Sinne der Erfindung diejenige Seite des Grundkörpers, an welcher insbesondere die Pulverpartikel in das Kathodenteil eingetragen werden. Die Eintragsseite umfasst insbesondere die vordere, eintragsseitige Stirnfläche und von dort ausgehend kann auch ein Bereich von etwa einem Drittel der Gesamtlänge des Kathodenteils dieser Eintragsseite zugerechnet werden, in Förderrichtung der Pulverpartikel entlang der Längsachse gesehen.In the context of the invention, the term "feed side" describes the side of the base body where, in particular, the powder particles are fed into the cathode section. The feed side specifically includes the front end face, and extending from there, an area of approximately one-third of the total length of the cathode section can also be considered part of this feed side, viewed along the longitudinal axis in the direction of powder particle conveyance.

Dementsprechend beschreibt der Begriff „Austragsseite“ im Sinne der Erfindung diejenige Seite des Grundkörpers, an welcher insbesondere die Pulverpartikel aus dem Kathodenteil ausgetragen werden. Die Austragsseite umfasst insofern die hintere, austragsseitige Stirnfläche des Kathodenteils. Von der hinteren Stirnfläche ausgehend kann dieser Austragsseite auch noch ein Bereich von etwa einem Drittel der Gesamtlänge des Kathodenteils zugerechnet werden, in entgegengesetzter Förderrichtung entlang der Längsachse gemessen.Accordingly, the term "discharge side" as used in the invention describes the side of the base body from which, in particular, the powder particles are discharged from the cathode section. The discharge side thus comprises the rear, discharge-side end face of the cathode section. Starting from the rear end face, this discharge side can also include an area of approximately one-third of the total length of the cathode section, measured in the opposite conveying direction along the longitudinal axis.

Da derartige Vorrichtungen zum thermischen Spritzen und deren Bauteile aus dem Stand der Technik bereits bekannt sind, werden an dieser Stelle weder deren konstruktiver Aufbau noch deren Funktionsweisen im Detail beschrieben.Since such devices for thermal spraying and their components are already known from the prior art, neither their structural design nor their operating principles will be described in detail here.

Jedenfalls betrifft die vorliegende Vorrichtung zum thermischen Spritzen das thermische Beschichten eines Substrats, also eines zu beschichtenden Körpers, mittels eines Spritzguts. Dieses Spritzgut wird der Vorrichtung vorliegend als Pulver in Form von Pulverpartikeln zugeführt, wobei das Pulver in der Vorrichtung mittels Plasma unmittelbar und/oder mittelbar angeschmolzen, anschließend aus der Vorrichtung ausgedüst und hierbei in Richtung des Substrats beschleunigt wird.In any case, the present device for thermal spraying relates to the thermal coating of a substrate, i.e., a body to be coated, by means of a spray material. This spray material is supplied to the device in the form of powder particles, wherein the powder is melted directly and/or indirectly in the device by means of plasma, then ejected from the device and accelerated in the direction of the substrate.

Vorteilhaft kann das Kathodenteil als Ringkathodenteil ausgestaltet sein, also als ringförmige Kathode erstreckend um einen Pulverkanal. Vorteilhaft kann der Pulverkanal dazu eingerichtet sein ein Fokussiergas zu leiten.Advantageously, the cathode section can be designed as a ring cathode section, i.e., as a ring-shaped cathode extending around a powder channel. Advantageously, the powder channel can be configured to guide a focusing gas.

Die Aufgabe löst nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ein Kathodenteil für eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, mit einem Grundkörper aufweisend eine Längsachse, mit wenigstens einem Kanal zum Leiten eines Mediums durch das Kathodenteil hindurch, wobei das Kathodenteil zumindest teilweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert ist, insbesondere vollständig mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert ist.According to a second aspect of the invention, the problem is solved by providing a cathode part for a device for thermal spraying, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, with a base body having a longitudinal axis, with at least one channel for guiding a medium through the cathode part, wherein the cathode part is at least partially generated by means of an additive manufacturing process, in particular is generated completely by means of an additive manufacturing process.

Durch das additive Fertigungsverfahren gelingt es, das vorliegende Kathodenteil mit dem wenigstens einen Kanal, insbesondere mit dem Pulverkanal und auch selbst mit weiteren Kanälen, besonders einfach und kompakt herzustellen.The additive manufacturing process makes it possible to produce the present cathode part with at least one channel, in particular with the powder channel and even with further channels, in a particularly simple and compact manner.

Die additive Fertigung ermöglicht die Herstellung vergleichsweise komplexer Geometrien, welche durch subtraktive Fertigungsverfahren nicht oder nur mit wesentlich höherem Aufwand hergestellt werden können. Der Fertigungsqualität mittels additiver Fertigung ist insbesondere unabhängig von der geometrischen Komplexität, sodass auch komplexe Geometrien vergleichsweise präzise hergestellt werden können.Additive manufacturing enables the production of comparatively complex geometries that cannot be produced using subtractive manufacturing processes, or only with significantly greater effort. The manufacturing quality achieved with additive manufacturing is particularly independent of geometric complexity, meaning that even complex geometries can be produced with relatively high precision.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, dass ein derartiges Kathodenteil auch mit kleinsten Abmaßen äußerst präzise hergestellt werden kann, insbesondere mit äußerst filigran ausgebildeten Kanälen und Kanalwänden oder dergleichen.A particular advantage here is that such a cathode component can be manufactured with extreme precision even with the smallest dimensions, especially with extremely delicate channels and channel walls or the like.

Selbst verwinkelte bzw. mehrfach gebogene Kanäle im Inneren des Grundkörpers können hierdurch an dem Kathodenteil einfach realisiert werden.Even intricately angled or multiply curved channels inside the base body can be easily implemented on the cathode part using this method.

Außerdem können Kanäle mit vorteilhaften Innenstrukturen erzeugt werden, welche sich etwa vorteilhaft auf die Förderung von Pulverpartikeln, von Kühlmedien oder dergleichen innerhalb des Kathodenteils auswirken können.Furthermore, channels with advantageous internal structures can be created, which can have a beneficial effect on the conveyance of powder particles, cooling media or the like within the cathode part.

Zudem kann ein derartiges Kathodenteil selbst dann vorteilhaft hergestellt werden, wenn es kumulativ oder alternativ aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgestaltet ist.Furthermore, such a cathode component can be advantageously manufactured even if it is designed cumulatively or alternatively from different materials.

Der Begriff „additives Fertigungsverfahren“ wird häufig auch als generatives Fertigungsverfahren bezeichnet, wobei sich additive bzw. generative Fertigungsverfahren im Gegensatz zu klassischen subtraktiven Fertigungsverfahren, wie etwa Fräsen, Bohren, Drehen, Erodieren oder dergleichen, insbesondere dadurch auszeichnen, dass Werkstoffe im Wesentlichen schichtweise hinzugefügt bzw. „addiert“ werden können, um Bauteile, wie insbesondere das vorliegende Kathodenteil vorteilhaft kompakter zu fertigen.The term "additive manufacturing process" is also frequently referred to as generative manufacturing process, whereby additive or generative manufacturing processes, in contrast to classic subtractive manufacturing processes such as milling, drilling, turning, EDM or the like, are characterized in particular by the fact that materials can be added or "added" essentially layer by layer in order to manufacture components, such as the present cathode part, in a more compact form.

Durch solche additiven Fertigungsverfahren können vorliegend auch Fertigungsprozesse bevorzugt vollständig entfallen, welche auf Fügeverfahren wie etwa Schweißen, Löten oder dergleichen basieren. Insbesondere können vorliegend unterschiedliche Funktionsbereiche an dem Kathodenteil, insbesondere geometrische Ausgestaltungen hiervon, sehr einfach oder auch nur ausschließlich mittels eines additiven Fertigungsverfahrens erzeugt bzw. ausgebildet werden, insbesondere Funktionsbereiche im Inneren des Kathodenteils.Such additive manufacturing processes can preferably eliminate entirely manufacturing processes that rely on joining methods such as welding, soldering, or the like. In particular, different functional areas on the cathode part, especially its geometric configurations, can be produced or formed very easily or even exclusively using an additive manufacturing process, especially functional areas inside the cathode part.

Im Sinne der Erfindung können unterschiedliche additive Fertigungsverfahren eingesetzt werden, wie etwa ein 3D-Druck-Verfahren, ein 3D-Lasersinter-Verfahren oder dergleichen. Insbesondere Laser-Schmelz-Verfahren (SLM-Verfahren) eignen sich darüber hinaus ebenfalls im Sinne der Erfindung eingesetzt zu werden. Various additive manufacturing processes can be used in accordance with the invention, such as 3D printing, 3D laser sintering, or the like. In particular, selective laser melting (SLM) processes are also suitable for use in accordance with the invention.

Vorteilhaft ist es, wenn vorliegend formlose oder formneutrale Materialien zur Fertigung verwendet werden. Formlose Materialien sind im Sinne der Erfindung beispielsweise Flüssigkeiten, Pulver oder ähnliches, wobei formneutrale Materialien band-, drahtförmig oder dergleichen ausgeführt sein können.It is advantageous if formless or shape-neutral materials are used for manufacturing. In the context of the invention, formless materials are, for example, liquids, powders, or similar substances, whereby shape-neutral materials can be in the form of ribbons, wires, or the like.

Bezüglich des vorstehend genannten 3D-Druck-Verfahrens kann verfahrenstechnisch etwa zwischen Pulverbettverfahren, Freiraumverfahren und Flüssigmaterialverfahren unterschieden werden.Regarding the aforementioned 3D printing process, a distinction can be made between powder bed fusion, free-space fusion and liquid material fusion processes.

Zu den Pulverbettverfahren zählen etwa selektives Laserschmelzen (SLM), selektives Lasersintern (SLS), selectiv heat sintering (SHS), binder jetting (Verfestigen von Pulvermaterial mittels Binder) sowie Elektronenstrahlschmelzen (electron beam melting = EBM).Powder bed processes include selective laser melting (SLM), selective laser sintering (SLS), selective heat sintering (SHS), binder jetting (solidifying powder material using a binder) and electron beam melting (EBM).

Zu den Freiraumverfahren zählen etwa fused depositing modeling (FDM) oder auch fused filament fabrication (FFF), laminated object modeling (LOM), Auftragsschweißen bzw. cladding, wax deposition modeling (WDM), contour crafting, Kaltspritzgießen sowie Elektronenstrahlschmelzen (electron beam welding = EBW).Free-space processes include fused depositing modeling (FDM) or fused filament fabrication (FFF), laminated object modeling (LOM), cladding, wax deposition modeling (WDM), contour crafting, cold injection molding, and electron beam welding (EBW).

Zu den Flüssigmaterialverfahren zählen beispielsweise Stereolithographie (SLA) und Mikro-SLA, digital light processing (DLP) und liquid composite moulding (LCM).Examples of liquid material processes include stereolithography (SLA) and micro-SLA, digital light processing (DLP) and liquid composite moulding (LCM).

Eine kompaktere Bauweise im Sinne der Erfindung kann besonders einfach erzielt werden, wenn die Fertigung zum Betreiben einer einzigen Fertigungsanlage zu einem insbesondere monolithischen Bauteil heraus erfolgt. Vorzugsweise ist zum Fertigen lediglich ein einziger Datensatz erforderlich, in welchem jegliche Informationen zum Erzeugen insbesondere des vorliegenden Kathodenteils enthalten sind. Auf diese Weise lässt sich die Herstellung des Kothodenteils weitgehend automatisieren, wodurch eine lohnkostenreduzierte Fertigung ermöglicht wird.A more compact design, as described in the invention, can be achieved particularly easily if the manufacturing process involves operating a single production line for a component that is, in particular, monolithic. Preferably, only a single data set is required for manufacturing, containing all the information necessary to produce, in particular, the cathode section. In this way, the production of the cathode section can be largely automated, thereby enabling production with reduced labor costs.

Vorteilhaft kann das Kathodenteil als Ringkathodenteil ausgestaltet sein, also als ringförmige Kathode erstreckend um einen Kanal, insbesondere um einen Pulverkanal. Vorteilhaft kann der eine Kanal dazu eingerichtet sein ein Fokussiergas zu leiten.Advantageously, the cathode section can be designed as a ring cathode section, i.e., as a ring-shaped cathode extending around a channel, in particular a powder channel. Advantageously, one of the channels can be configured to guide a focusing gas.

Das Kathodenteil kann vorliegend besonders vorteilhaft im Sinne einer Zuführeinrichtung zum Zuführen von Medien in eine Plasmakammer der Vorrichtung zum thermischen Spritzen eingesetzt werden, wenn wenigstens ein Kanal des Kathodenteils, insbesondere ein Pulverkanal, eine Längserstreckung aufweist, welche in Richtung der Längsachse um ein Vielfaches länger ausgebildet ist als eine Quererstreckung des wenigstens einen Kanals quer zu der Längsachse.The cathode part can be used particularly advantageously in the present case as a feeding device for supplying media into a plasma chamber of the device for thermal spraying, if at least one channel of the cathode part, in particular a powder channel, has a longitudinal extent which is many times longer in the direction of the longitudinal axis than a transverse extent of the at least one channel transverse to the longitudinal axis.

Mittels einer derart vorteilhaft ausgebildeten Längserstreckung kann ein Eindüsen von Pulverpartikeln in einen Plasmaraum der Vorrichtung zum thermischen Spritzen bzw. in eine dort erzeugte Plasmablase hinein noch gezielter und effektiver erfolgen. Insbesondere kann ein Wirkungsgrad der Vorrichtung zum thermischen Spritzen hierdurch verbessert werden. Weiterhin kann ein Materialfluss der Pulverpartikel durch die Plasmablase gezielter erfolgen, wodurch eine homogene Erwärmung der Pulverpartikel verbessert werden kann.By means of such an advantageously designed longitudinal extension, the injection of powder particles into a plasma chamber of the thermal spraying device, or into a plasma bubble generated therein, can be carried out even more precisely and effectively. In particular, the efficiency of the thermal spraying device can be improved as a result. Furthermore, the flow of the powder particles through the plasma bubble can be controlled more precisely, thereby improving the homogeneous heating of the powder particles.

Da das Kathodenteil durch das Erzeugen eines Lichtbogens thermisch belastet ist, können Pulverpartikel durch den Pulverkanal hindurch sogleich effektiv vorerwärmt werden. Hierdurch kann - sofern dies vorgesehen wird - eine separate, einer Zuführeinrichtung vorgeschaltete Pulvervorerwärmungsvorrichtung weniger energieintensiv betrieben werden, oder es kann sogar zur Gänze auf eine derartige zusätzliche Pulvervorerwärmungsvorrichtung verzichtet oder zumindest kleiner ausgelegt werden.Since the cathode section is thermally stressed by the generation of an electric arc, powder particles can be effectively preheated immediately through the powder channel. This allows a separate powder preheating device upstream of a feeder to be operated with less energy consumption, if provided for, or even eliminates the need for such an additional powder preheating device altogether, or at least allows it to be designed smaller.

Während mit der Längserstreckung die lichte Länge des Kanals bzw. Pulverkanals beschrieben ist, beschreibt die Quererstreckung folglich den lichten Durchmesser des Kanals bzw. Pulverkanals.While the longitudinal extent describes the clear length of the channel or powder channel, the transverse extent consequently describes the clear diameter of the channel or powder channel.

Der Begriff „um ein Vielfaches“ beschreibt im Sinne der Erfindung ein Durchmesser/Länge-Verhältnis von 1/10 oder mehr, vorzugsweise von 1/20 oder mehr und besonders bevorzugt von 1/50 oder mehr, und/oder ein Durchmesser/Länge-Verhältnis von 1/150 oder weniger, vorzugsweise von 1/100 oder weniger und besonders bevorzugt von 1/80 oder weniger.For the purposes of the invention, the term "by a multiple" describes a diameter/length ratio of 1/10 or more, preferably 1/20 or more and particularly preferably 1/50 or more, and/or a diameter/length ratio of 1/150 or less, preferably 1/100 or less and particularly preferably 1/80 or less.

Je kürzer der Pulverkanal ist, desto kompakter baut das Elektrodenteil.The shorter the powder channel, the more compact the electrode section.

Mittels eines länger ausgebildeten Pulverkanals kann das Pulver zielgerichteter aus dem Kathodenteil ausgetragen und in das Plasma hinein eingebracht werden. Insbesondere sind hierdurch höhere Einbringgeschwindigkeiten möglich, mittels welcher die Pulverpartikel einem Plasma zugeführt werden können.A longer powder channel allows for more targeted discharge of the powder from the cathode section and its introduction into the plasma. This, in particular, enables higher injection speeds, allowing the powder particles to be fed into the plasma.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Pulverkanal des Kathodenteils und der Grundkörper gemeinsam mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert sind.It is particularly advantageous if the powder channel of the cathode part and the base body are generated together using an additive manufacturing process.

Durch das vorliegende additive Fertigungsverfahrens kann das Kathodenteil als Verschleißteil besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.The additive manufacturing process used here makes it particularly easy and cost-effective to produce the cathode part as a wear part.

Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, wenn wenigstens ein Kanal des Kathodenteils, insbesondere ein Pulverkanal, eine Beschleunigungsstrecke zum Beschleunigen von Pulverpartikeln, insbesondere von einem Pulverpartikel-Trägergas-Gemisch, aufweist.Furthermore, it can be advantageous if at least one channel of the cathode part, in particular a powder channel, has an acceleration section for accelerating powder particles, especially a powder particle-carrier gas mixture.

Es hat sich gezeigt, dass es baulich vorteilhaft ist, wenn mittels des Kathodenteils zum Beschleunigen und zum vorteilhaften Führen der Pulverpartikel sogleich eine entsprechende Beschleunigungsstrecke zur Verfügung gestellt ist. Hierdurch kann auf eine zusätzliche externe Zuführvorrichtung zum Zuführen von Pulverpartikel umfassend beispielsweise ein Röhrenelement oder dergleichen verzichtet werden.It has been shown that it is structurally advantageous if a suitable acceleration section is provided directly by means of the cathode section for accelerating and efficiently guiding the powder particles. This eliminates the need for an additional external feeding device for the powder particles, such as a tubular element or the like.

Die Beschleunigungsstrecke kann hierbei länger als der sich zwischen der eintragsseitigen Stirnfläche des Kathodenteils und der austragsseitigen Stirnfläche des Kathodenteils erstreckenden Grundkörper ausgebildet werden, wenn der Pulverkanal des Kathodenteils ein Rohrteil aufweist, welches an der Eintragsseite über den Grundkörper hinausragt.The acceleration section can be longer than the base body extending between the input-side end face of the cathode part and the discharge-side end face of the cathode part if the powder channel of the cathode part has a tube section that projects beyond the base body on the input side.

Vorteilhaftweise sind das Rohrteil und der Grundkörper mittels eines additiven Fertigungsverfahrens gemeinsam generiert.Advantageously, the pipe section and the base body are generated together using an additive manufacturing process.

Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn das Kathodenteil an seiner Austragsseite ein Ringelement aufweist, welches insbesondere an dem Grundkörper stoffschlüssig angeordnet ist.Furthermore, it is advantageous if the cathode part has a ring element on its discharge side, which is particularly bonded to the base body.

Die Austragsseite kann besonders vorteilhaft für ein Wechselwirken mit einem Lichtbogen ausgeführt sein, wenn das Ringelement sogleich als ein Ringkathodenteil ausgestaltet.The discharge side can be designed to be particularly advantageous for interaction with an electric arc if the ring element is designed as a ring cathode part.

Um Einerseits besonders gut an Anforderungen zum Wechselwirken mit einem Lichtbogen angepasst zu sein und/oder Andererseits eine vorteilhaften elektrischen Leitwert aufweisen zu können und/oder geringere Gesamtkosten für das Kathodenteil ermöglichen zu können, ist es ferner zweckmäßig, wenn der Grundkörper des Kathodenteils und das Ringelement des Kathodenteils aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sind.In order to be particularly well adapted to the requirements for interaction with an electric arc and/or to have an advantageous electrical conductivity and/or to enable lower overall costs for the cathode part, it is also advantageous if the base body of the cathode part and the ring element of the cathode part are made of different materials.

Beispielsweise ist dieses zusätzliche Ringelement hinsichtlich seiner Werkstoffeigenschaften darauf abgestimmt, mit einem Lichtbogen wechselzuwirken, welcher zum Erzeugen von Plasma vorteilhaft ist.For example, this additional ring element is designed with regard to its material properties to interact with an electric arc, which is advantageous for generating plasma.

Während der Grundkörper des Kathodenteils vorteilhaft aus Kupfer oder einer Legierung hieraus hergestellt ist bzw. sein kann, um beispielsweise gute Wärmeleiteigenschaften und/oder elektrische Leiteigenschaften zu besitzen, kann das Ringelement einen anderen Werkstoff aufweisen, insbesondere einen Werkstoff mit guten Verschleißeigenschaften.While the base body of the cathode part is advantageously made of copper or an alloy thereof, for example to have good thermal conductivity and/or electrical conductivity, the ring element can be made of a different material, in particular a material with good wear properties.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Ringelement mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt und/oder aufgebracht sein.According to a preferred embodiment, the ring element can be manufactured and/or applied using an additive manufacturing process.

Insbesondere kann die Standfestigkeit des Kathodenteils vorteilhaft erhöht werden, wenn das Ringelement aus Wolfram oder einer Wolframlegierung hergestellt ist.In particular, the stability of the cathode section can be advantageously increased if the The ring element is made of tungsten or a tungsten alloy.

Beispielsweise kann die Wolframlegierung Wolfram-Lanthanoxid, Wolfram-Ceroxid, Wolfram-Thoriumoxid, oder dergleichen umfassen.For example, the tungsten alloy may include tungsten lanthanum oxide, tungsten cerium oxide, tungsten thorium oxide, or the like.

Je nach Anwendungsfall kann das Ringelement unterschiedlich massiv ausgebildet sein.Depending on the application, the ring element can be of varying thickness.

Als besonders geeignet haben sich Abmaße für das Ringelement erwiesen, wenn das Ringelement eine Wandstärke von 0,5 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 1,5 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 3 mm und mehr. Derartige Wandstärken eignen sich insbesondere für kleinere Leistungsbereiche des Kathodenteils.Dimensions for the ring element have proven particularly suitable when the ring element has a wall thickness of 0.5 mm or more, preferably 1.5 mm or more, and most preferably 3 mm or more. Such wall thicknesses are especially suitable for lower power ranges of the cathode section.

Für leistungsstärkere Kathodenteile erscheinen jedoch größere Wandstärken zweckmäßiger.However, for higher-performance cathode components, larger wall thicknesses appear more suitable.

Um jedoch die Materialkosten des Kathodenteils gering halten zu können, ist es vorteilhaft, wenn das Ringelement eine Wandstärke von 5 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 4 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 3,5 mm oder weniger.However, in order to keep the material costs of the cathode part low, it is advantageous if the ring element has a wall thickness of 5 mm or less, preferably 4 mm or less and particularly preferably 3.5 mm or less.

Der Begriff „Wandstärke“ beschreibt hierbei die Dicke des Ringelements orthogonal zur Flachseite des Ringelements, also in Richtung der Längsachse des Kathodenteils.The term "wall thickness" here describes the thickness of the ring element orthogonal to the flat side of the ring element, i.e. in the direction of the longitudinal axis of the cathode part.

Besonders vorteilhaft kann das vorliegende Kathodenteil realisiert werden, wenn das Ringteil und der Grundkörper gemeinsam mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert sind.The present cathode part can be realized particularly advantageously if the ring part and the base body are generated together using an additive manufacturing process.

Für ein besonders gutes Wärmemanagement an dem Kathodenteil ist es von Vorteil, wenn das Kathodenteil einen Kühlkanal mit einem Vorlauf und mit einem Rücklauf aufweist, welche jeweils einen Anschluss zum Verbinden mit einer Primärkühleinrichtung aufweisen, welche jeweils in einem der Eintragsseite zugewandten Bereich des Kathodenteils angeordnet sind.For particularly good heat management at the cathode section, it is advantageous if the cathode section has a cooling channel with a supply and a return, each of which has a connection for connecting to a primary cooling device, each of which is located in an area of the cathode section facing the input side.

Die Anschlüsse des Kühlkanals sind im Bereich der Eintragsseite sehr gut an dem Kathodenteil zugänglich.The connections of the cooling channel are very easily accessible on the cathode section in the area of the inlet side.

Die Anschlüsse können hierbei stirnseitig an der Eintragsseite verortet sein. Vorzugsweise sind die Anschlüsse an der Mantelfläche des Grundkörpers angeordnet, wodurch der Bauraum an der eintragsseitigen Stirnfläche des Kathodenteils vorzugsweise allein für den Pulverkanal und einer diesbezüglichen Abdichtungsperipherie zur Verfügung stehen kann.The connections can be located on the end face at the entry point. Preferably, the connections are arranged on the outer surface of the base body, so that the installation space on the entry-side end face of the cathode part is preferably available solely for the powder channel and a corresponding sealing periphery.

Vorteilhafterweise ist der Kühlkanal für ein Durchlassvolumen an Kühlmedium von ca. mindestens 5 l/min und bis ca. 60 l/min bei Drücken zwischen 1 bar bis etwa 20 bar ausgelegt, sodass hierdurch an dem Kathodenteil ein ausreichend großes Kühlvermögen für die meisten erforderlichen Leistungsbereiche abgedeckt werden kann.Advantageously, the cooling channel is designed for a flow volume of cooling medium of at least approximately 5 l/min and up to approximately 60 l/min at pressures between 1 bar and approximately 20 bar, so that a sufficiently large cooling capacity can be covered at the cathode part for most required performance ranges.

Insofern ist es vorteilhaft, wenn der Kühlkanal eine Querschnittsfläche von 2 mm2 oder mehr aufweist, vorzugsweise von 4 mm2 oder mehr und besonders bevorzugt von 10 mm2 oder mehr.Therefore, it is advantageous if the cooling channel has a cross-sectional area of 2 mm² or more, preferably 4 mm² or more, and particularly preferably 10 mm² or more.

Weiterhin vorteilhaft weist der Kühlkanal eine Querschnittsfläche von 25 mm2 oder mehr auf, bevorzugt von 50 mm2 oder mehr und besonders bevorzugt von 75 mm2 oder mehr.Furthermore, the cooling channel advantageously has a cross-sectional area of 25 mm² or more, preferably 50 mm² or more and particularly preferably 75 mm² or more.

Ein kleinerer Querschnitt bzw. eine kleinere Querschnittsfläche des Kühlkanals eignet sich besonders gut für leistungsschwächer ausgelegte Kathodenteile, bei welchen insofern auch geringere Kühlleistungen erforderlich sind.A smaller cross-section or a smaller cross-sectional area of the cooling channel is particularly suitable for lower-performance cathode components, which therefore also require lower cooling capacities.

Größere Querschnitte eigenen sich hingegen bevorzugt für stärker ausgelegte Kathodenteile. In erster Näherung kann davon ausgegangen werden, dass die erforderliche Kühlleistung eines Plasmabrenners bei etwa einem Drittel der Gesamtleistung des Plasmabrenners liegt, sodass die vorstehenden Werte für die Querschnittsfläche des Kühlkanals den temperaturstabilen Betrieb eines Plasmabrenners ermöglichen können.Larger cross-sections, on the other hand, are better suited for more robust cathode components. As a first approximation, it can be assumed that the required cooling capacity of a plasma torch is about one-third of the total power of the plasma torch, so that the above values for the cross-sectional area of the cooling channel should enable temperature-stable operation of a plasma torch.

Um selbst extrem leistungsstarke Vorrichtungen zum thermischen Spritzen mit dem erfindungsgemäßen Kathodenteil ausrüsten zu können, ist es ausreichend, wenn die Querschnittsfläche eine Größe von maximal 100 mm2 aufweist.In order to equip even extremely powerful devices for thermal spraying with the cathode part according to the invention, it is sufficient if the cross-sectional area has a maximum size of 100 mm² .

Insofern ist es meist ausreichend, wenn der Kühlkanal eine Querschnittsfläche von 75 mm2 oder weniger aufweist, vorzugsweise von 50 mm2 oder weniger und besonders bevorzugt von 25 mm2 oder weniger.Therefore, it is usually sufficient if the cooling channel has a cross-sectional area of 75 mm² or less, preferably 50 mm² or less, and particularly preferably 25 mm² or less.

Um eine ausreichende Stabilität des Kathodenteils, beispielsweise in Bezug auf hohe Drücke, Temperaturen, Temperaturschwankungen usw., gewährleisten zu können, ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf eine Wandung angeordnet ist, welche eine Wandungsstärke von 0,3 mm oder mehr aufweist, bevorzugt von 0,8 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 1,2 mm oder mehr.In order to ensure sufficient stability of the cathode section, for example with regard to high pressures, temperatures, temperature fluctuations, etc., it is advantageous if a wall is arranged between the flow and the return, which has a wall thickness of 0.3 mm or more, preferably 0.8 mm or more and particularly preferably 1.2 mm or more.

Beispielsweise kann ein guter Wärmeübertrag von dem Kathodenteil in ein in dem Kühlkanal zirkulierendes Kühlmedium realisiert werden, wenn zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf eine Wandung angeordnet ist, welche eine Wandungsstärke von 5 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 4 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 3 mm oder weniger.For example, good heat transfer from the cathode section to a cooling medium circulating in the cooling channel can be achieved if a wall is placed between the flow and the return. dung is arranged which has a wall thickness of 5 mm or less, preferably 4 mm or less and particularly preferably 3 mm or less.

Besonders vorteilhaft hinsichtlich des Verhältnisses von guter Stabilität und Wärmeleitung durch die Wandung hindurch kann an dem Kathodenteil erzielt werden, wenn die Wandungsstärke in einem Bereich von größer oder gleich 2 mm und kleiner oder gleich 3 mm beträgt.Particularly advantageous in terms of the ratio of good stability and heat conduction through the wall can be achieved in the cathode part if the wall thickness is in a range of greater than or equal to 2 mm and less than or equal to 3 mm.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Kathodenteil einen anderen Kanal zum Leiten eines weiteren Mediums von der Eintragsseite zu der Austragsseite durch das Kathodenteil hindurch aufweist, wobei der zweite, anderen Kanal vorzugsweise konzentrisch um den Pulverkanal herum angeordnet ist.Furthermore, it is advantageous if the cathode part has another channel for guiding another medium from the input side to the output side through the cathode part, wherein the second, other channel is preferably arranged concentrically around the powder channel.

Mittels des anderen Kanals kann beispielsweise ein Bündelmedium durch das Kathodenteil hindurch geleitet und an der Austragsseite des Kathodenteils bereitgestellt werden, um die Gefahr eines kritischen Auseinanderdivergierens von an der Austragsseite austretenden Pulverpartikeln zu verringern, sodass diese Pulverpartikel dem Plasma und/oder der Plasmakammer möglichst kompakt zugeführt werden können.The other channel can be used, for example, to guide a bundle medium through the cathode section and provide it at the discharge side of the cathode section in order to reduce the risk of critical divergence of powder particles exiting at the discharge side, so that these powder particles can be fed to the plasma and/or the plasma chamber in the most compact form possible.

Während mittels des Kühlkanals eine primäre Kühlung an dem Kathodenteil realisiert werden kann, kann der andere Kanal auch für eine sekundäre Kühlung des Kathodenteils genutzt werden, während das Bündelmedium durch das Kathodenteil hindurch geleitet wird.While primary cooling of the cathode part can be achieved via the cooling channel, the other channel can also be used for secondary cooling of the cathode part while the bundle medium is passed through the cathode part.

Das Bündelmedium ist hierbei vorzugsweise ein Inertgas, wie Argon, Sticksoff oder ähnlichem, um unerwünschte Reaktionen mit den angeschmolzenen Pulverpartikeln bzw. insbesondere mit dem Plasma möglichst zu vermeiden.The bundle medium is preferably an inert gas, such as argon, nitrogen or similar, in order to avoid undesirable reactions with the melted powder particles or, in particular, with the plasma as much as possible.

Damit das Bündelgas das Kathodenteil in unmittelbarer Nähe der Pulverkanalaustragsöffnung wieder verlassen kann und nicht etwa zurück in Richtung der Eintragsseite geleitet wird, wie das Kühlmedium hinsichtlich des Kühlkanals, ist es vorteilhaft, wenn der andere Kanal an der Austragsseite des Kathodenteils eine Austrittsöffnung zum Austreten des Mediums aus dem Kathodenteil aufweist.In order for the bundle gas to leave the cathode part in the immediate vicinity of the powder channel discharge opening and not be directed back towards the input side, as is the case with the cooling medium with respect to the cooling channel, it is advantageous if the other channel on the discharge side of the cathode part has an outlet opening for the medium to exit the cathode part.

Die Austrittsöffnung des anderen Kanals kann unterschiedlich ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Austrittsöffnung als Ringdüse ausgebildet, welche konzentrisch um die Austragsöffnung des Pulverkanals herum angeordnet ist.The outlet opening of the other channel can be designed differently. Preferably, the outlet opening is designed as an annular nozzle, which is arranged concentrically around the discharge opening of the powder channel.

Die Austrittsöffnung kann besonders nahe bis an den Pulverkanal heranreichen, wenn die Austrittsöffnung radial weiter innen eines Ringelements angeordnet ist, welches an der Austragsseite des Kathodenteils angeordnet ist.The outlet opening can extend particularly close to the powder channel if the outlet opening is arranged radially further inside a ring element which is located on the discharge side of the cathode part.

Weist ein Kühlkanal des Kathodenteils und/oder ein anderer Kanal des Kathodenteils jeweils wenigstens ein zusätzliche Leitelement zum Leiten des jeweiligen Mediums auf, können die Medien gezielter durch den jeweiligen Kanal geleitet werden.If a cooling channel of the cathode section and/or another channel of the cathode section each has at least one additional guiding element for directing the respective medium, the media can be guided more precisely through the respective channel.

Beispielsweise kann das jeweilige Medium mittels des zusätzlichen Leitelements besonders gleichmäßig durch den jeweiligen Kanal hindurch geleitet werden.For example, the additional guiding element allows the respective medium to be guided particularly evenly through the respective channel.

Beispielsweise kann ein Durchfluss eines Mediums durch einen Kanal hindurch mittels des zusätzlichen Leitelements verzögert werden, etwa um ein Kühlmedium mit der Wandung des Kathodenteils länger in Kontakt halten zu können.For example, the flow of a medium through a channel can be slowed down by means of the additional guiding element, for instance to keep a cooling medium in contact with the wall of the cathode part for a longer period of time.

Gegebenenfalls können durch den Pulverkanal hindurchgeleitete Pulverpartikel präziser gebündelt werden, um eine nochmals verbesserte Zuführung zu dem Plasma und/oder der Plasmakammer zu ermöglichen.If necessary, powder particles passed through the powder channel can be bundled more precisely to enable a further improved feed to the plasma and/or plasma chamber.

Weist das wenigstens eine zusätzliche Leitelement eine Wanddicke von 0,1 mm oder mehr auf, vorzugsweise von 1 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 2 mm oder mehr, kann es ausreichend stabil ausgebildet werden, um etwa höheren Betriebsdrücken oder dergleichen gut standhalten zu können.If at least one additional guide element has a wall thickness of 0.1 mm or more, preferably 1 mm or more and particularly preferably 2 mm or more, it can be designed to be sufficiently stable to withstand higher operating pressures or the like.

Weist das wenigstens eine zusätzliche Leitelement eine Wanddicke von 5 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 4 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 3 mm oder weniger, nimmt es innerhalb des jeweiligen Kanals möglichst wenig Raum ein, sodass hinsichtlich des jeweiligen Kanals möglichst viel Querschnittsfläche zum Durchleiten eines Mediums erhalten werden kann, wodurch damit einhergehende Druckverluste optimiert werden können.If at least one additional guiding element has a wall thickness of 5 mm or less, preferably 4 mm or less and particularly preferably 3 mm or less, it occupies as little space as possible within the respective channel, so that as much cross-sectional area as possible can be obtained for conveying a medium in the respective channel, thereby optimizing the associated pressure losses.

Gegebenenfalls können auch mehrere solcher Leitelemente in einem Kanal hintereinander angeordnet sein.If necessary, several such guide elements can be arranged one behind the other in a channel.

Sehr gute Effekte an dem Kanal lassen sich mit dem Leitelement erzielen, wenn es eine Länge von ca. 10 mm aufweist.Very good effects can be achieved on the channel with the guiding element if it has a length of approximately 10 mm.

Um bereits hinreichend gute Effekte erreichen zu können, ist es vorteilhaft, wenn das wenigstens eine zusätzliche Leitelement entlang der Längsachse des Grundkörpers eine Länge von 2 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 4 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 6 mm oder mehr.In order to achieve sufficiently good effects, it is advantageous if the at least one additional guiding element along the longitudinal axis of the base body has a length of 2 mm or more, preferably 4 mm or more and particularly preferably 6 mm or more.

Vorteilhaft ist es auch, wenn das wenigstens eine zusätzliche Leitelement entlang der Längsachse des Grundkörpers eine Länge von 20 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 16 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 12 mm oder weniger.It is also advantageous if the at least one additional guiding element along the longitudinal axis of the base body has a length of 20 mm or less, preferably 16 mm or less and particularly preferably 12 mm or less.

Bei einer derartigen Länge können selbst mehrere Leitelemente immer noch in einem Kanal hintereinander angeordnet werden, auch unterschiedlich gestaltete Leitelemente, um hierdurch gegebenenfalls unterschiedliche Effekte in einem einzigen Kanal erreichen zu können.With such a length, even several guide elements can still be arranged one behind the other in a channel, including guide elements with different designs, in order to achieve different effects in a single channel if necessary.

Die Leitelemente können hierbei in unterschiedlichsten Geometrien verwirklicht sein.The guiding elements can be implemented in a wide variety of geometries.

Es hat sich gezeigt, dass das jeweilige Medium besonders vorteilhaft durch den entsprechenden Kanal hindurch geleitet werden kann, wenn das wenigstens eine zusätzliche Leitelement zum Beaufschlagen des jeweiligen Mediums mit einer Drallbewegung ein Leitschaufelteil oder mehrere Leitschaufelteile umfasst.It has been shown that the respective medium can be guided particularly advantageously through the corresponding channel if the at least one additional guiding element for imparting a swirling motion to the respective medium comprises a guide vane part or several guide vane parts.

Das jeweilige Medium kann beispielsweise besonders einfach mit einer Drallbewegung beaufschlagt werden, wenn das wenigstens eine zusätzliche Leitelement eine Helixstruktur aufweist.For example, the medium in question can be subjected to a swirling motion particularly easily if at least one additional guiding element has a helical structure.

Das wenigstens eine zusätzliche Leitelement kann vorteilhaft gestaltet werden, wenn die Helixstruktur entlang der Längsachse des Kathodenteils eine Steigung von 1 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 5 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 15 mm.The at least one additional guiding element can be advantageously designed if the helical structure has a slope of 1 mm or more along the longitudinal axis of the cathode part, preferably 5 mm or more and particularly preferably 15 mm.

Unter einer „Steigung“ wird hier analog zu einer Gewindesteigung eine Längserstreckung pro Helixumlauf angegeben. Mit anderen Worten meint eine Steigung von 20 mm, dass ein helixförmiger Kühlkanal auf einer Längserstreckung in Längserstreckungsrichtung des Kathodenteils von 20 mm genau eine Windung durchläuft.The term "pitch" here refers, analogously to a thread pitch, to the length of the helical section per revolution. In other words, a pitch of 20 mm means that a helical cooling channel completes exactly one turn over a length of 20 mm in the direction of the cathode section.

Damit mittels der Helixstruktur bewirkte Effekte nicht kontraproduktiv auf das jeweilige Medium wirken, ist es zweckmäßig, wenn die Helixstruktur entlang der Längsachse des Kathodenteils eine Steigung von 50 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 40 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 30 mm oder weniger.To ensure that the effects caused by the helical structure do not have a counterproductive effect on the respective medium, it is advantageous if the helical structure has a slope of 50 mm or less along the longitudinal axis of the cathode part, preferably 40 mm or less and particularly preferably 30 mm or less.

Besonders vorteilhaft ist eine Steigung von 20 mm.A slope of 20 mm is particularly advantageous.

Das wenigstens eine zusätzliche Leitelement kann zusätzlich stabilisierend auf das Kathodenteil wirken, wenn das wenigstens eine zusätzliche Leitelement eine Stützstruktur des Kathodenteils umfasst.The at least one additional guiding element can have an additional stabilizing effect on the cathode part if the at least one additional guiding element includes a support structure for the cathode part.

Eine derartige Stützstruktur kann unterschiedlich konstruiert sein, beispielsweise als Rippen oder dergleichen.Such a supporting structure can be constructed in different ways, for example as ribs or the like.

Das wenigstens eine zusätzliche Leitelement kann in dem Kühlkanal und/oder in dem weiteren Kanal lose eingebracht sein, insbesondere hierin nachträglich eingeschoben sein.The at least one additional guide element can be loosely inserted into the cooling channel and/or into the further channel, in particular inserted thereafter.

Ist das wenigstens eine zusätzliche Leitelement jedoch gemeinsam mit dem Kathodenteil mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert, können das wenigstens eine zusätzliche Leitelement und das Kathodenelement besonders vorteilhaft gemeinsam und im Sinne der Erfindung auch monolithisch hergestellt werden. However, if the at least one additional guide element is generated together with the cathode part by means of an additive manufacturing process, the at least one additional guide element and the cathode element can be manufactured together particularly advantageously and, in accordance with the invention, also monolithically.

Insbesondere kann das wenigstens eine zusätzliche Leitelement das Kathodenteil an dem Kanal besonders gut stützen bzw. stabilisieren.In particular, at least one additional guiding element can provide particularly good support or stabilization to the cathode part of the channel.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Kathodenteil einen Außendurchmesser von 5 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 10 mm oder mehr und besonders bevorzugt 15 mm oder mehr.Furthermore, it is advantageous if the cathode part has an outer diameter of 5 mm or more, preferably 10 mm or more and particularly preferably 15 mm or more.

Mittels derartiger Außendurchmesser kann das Kathodenteil ausreichend massiv bereitgestellt werden, um problemlos und betriebssicher wenigstens einen Kanal und bevorzugt jedoch zwei oder mehr Kanäle in dem Grundkörper unterbringen zu können, ohne die Strukturintegrität des Grundkörpers bzw. des Kathodenteils kritisch zu schwächen.By using such outer diameters, the cathode part can be provided with sufficient mass to easily and reliably accommodate at least one channel, and preferably two or more channels, in the base body without critically weakening the structural integrity of the base body or the cathode part.

Das Kathodenteil kann hinreichend kompakt bereitgestellt werden, wenn das Kathodenteil einen Außendurchmesser von 30 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise 25 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 20 mm oder weniger.The cathode part can be provided in a sufficiently compact form if the cathode part has an outer diameter of 30 mm or less, preferably 25 mm or less and particularly preferably 20 mm or less.

Weist das Kathodenteil an seiner äußeren Mantelfläche wenigstens einen Sitz für ein Halterungselement zum ortsfesten Haltern des Kathodenteils an einem Gehäuse der Vorrichtung zum thermischen Spritzen auf, kann das Kathodenteil besonders einfach an der Vorrichtung angeordnet werden.If the cathode part has at least one seat on its outer surface for a mounting element to hold the cathode part in a fixed position on a housing of the thermal spraying device, the cathode part can be arranged on the device particularly easily.

Insbesondere in diesem Zusammenhang kann das Kathodenteil sehr einfach generiert werden, wenn der Sitz mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert ist.In this context in particular, the cathode part can be generated very easily if the seat is generated using an additive manufacturing process.

Insgesamt kann das Kathodenteil vorteilhaft hergestellt werden, wenn das Kathodenteil, insbesondere der Grundkörper hiervon, und/oder wenigstens ein Kanal hiervon, insbesondere der Pulverkanal, der Fluidkanal, und/oder das Ringelement hiervon, monolithisch ausgebildet sind, insbesondere als ein einziger Monolithblock.Overall, the cathode part can be advantageously manufactured if the cathode part, in particular the base body thereof, and/or at least one channel thereof, in particular the powder channel, is manufactured in a more efficient manner. nal, the fluid channel, and/or the ring element thereof, are formed monolithically, in particular as a single monolithic block.

Die Aufgabe der Erfindung löst nach einem dritten Aspekt ein Anodenteil für eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, mit einem Grundkörper aufweisend eine Längsachse, mit einem sich entlang der Längsachse erstreckenden Hauptkanal und mit wenigstens einem weiteren Kanal zum Leiten eines weiteren Mediums durch das Anodenteil hindurch, wobei der wenigstens eine weitere Kanal zumindest teilweise um den Hauptkanal herum angeordnet ist, und wobei allein der Hauptkanal des Grundkörpers einen Aufnahmebereich zum zumindest teilweisen Aufnehmen eines Kathodenteils innerhalb des Anodenteils und einen Plasmakammerbereich zum Erzeugen von Plasma innerhalb des Anodenteils ausgestaltet, insbesondere zur Gänze ausgestaltet.According to a third aspect, the object of the invention is to provide an anode part for a device for thermal spraying, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, with a base body having a longitudinal axis, with a main channel extending along the longitudinal axis and with at least one further channel for guiding a further medium through the anode part, wherein the at least one further channel is arranged at least partially around the main channel, and wherein the main channel of the base body alone provides, in particular completely provides, a receiving area for at least partially receiving a cathode part within the anode part and a plasma chamber area for generating plasma within the anode part.

Optional gestaltet der Hauptkanal des Grundkörpers einen lavaldüsenähnlichen Bereich zum Beschleunigen von Pulverpartikel beladenem Plasma innerhalb des Anodenteils und anschließendem Ausdüsen von Pulverpartikel beladenem Plasma aus.Optionally, the main channel of the base body features a Laval nozzle-like area for accelerating powder particle-laden plasma within the anode section and subsequently venting powder particle-laden plasma.

Unter einem „lavaldüsenähnlichen Bereich“ wird ein Bereich verstanden, der vergleichbar einer Lavaldüse ausgestaltet ist, wobei ein lavaldüsenähnlicher Bereich funktional an gasdynamische Besonderheiten des Plasmagases angepasst sein kann.A "Laval nozzle-like region" is understood to be a region that is designed in a manner comparable to a Laval nozzle, whereby a Laval nozzle-like region can be functionally adapted to gas-dynamic characteristics of the plasma gas.

Dadurch, dass im Hauptkanal des Anodenteils der Aufnahmebereich für das Kathodenteil, der Plasmakammerbereich für das Plasma und der lavaldüsenähnliche Bereich für das beschleunigte Ausdüsen von Pulverpartikeln beladenem Plasma aus dem Anodenteil hinaus angeordnet sind, baut das Anodenteil trotz dieser Anzahl an unterschiedlichen Funktionsbereichen äußerst kompakt.Because the receiving area for the cathode section, the plasma chamber section for the plasma, and the Laval nozzle-like section for the accelerated ejection of powder particle-laden plasma from the anode section are arranged in the main channel of the anode section, the anode section is extremely compact despite this number of different functional areas.

Hierdurch können die in den Hauptkanal eingebrachten Pulverpartikel direkt von dem Aufnahmebereich in den Plasmakammerbereich und weiter in den lavaldüsenähnlichen Bereich gelangen, sodass die Pulverpartikel besonders effizient innerhalb von Plasma angeschmolzen und als Plasma-Pulverpartikel-Gemisch aus dem Anodenteil direkt in die Umgebung ausgedüst werden können.This allows the powder particles introduced into the main channel to pass directly from the intake area into the plasma chamber area and further into the Laval nozzle-like area, so that the powder particles can be melted particularly efficiently within plasma and jetted directly into the environment as a plasma-powder particle mixture from the anode part.

Dies gelingt insbesondere auch dadurch, dass alle Bereiche, also der Aufnahmebereich, der Plasmakammerbereich und der lavaldüsenähnliche Bereich hierbei unmittelbar aneinandergrenzen und somit jeweils auch direkt ineinander übergehen.This is achieved in particular by the fact that all areas, i.e. the recording area, the plasma chamber area and the Laval nozzle-like area, are directly adjacent to each other and thus also merge directly into one another.

Genauer gesagt weisen der Aufnahmebereich und der Plasmakammerbereich zueinander eine gemeinsame Grenzfläche bzw. einen gemeinsamen Übergangsbereich auf.More precisely, the recording area and the plasma chamber area share a common interface or transition area.

Ferner weisen der Plasmakammerbereich und der lavaldüsenähnliche Bereich zueinander eine gemeinsame, weitere Grenzfläche bzw. einen gemeinsamen, weiteren Übergangsbereich auf.Furthermore, the plasma chamber area and the Laval nozzle-like area share a common, further interface or a common, further transition area.

Hierbei ist die Grenzfläche bzw. der Übergangsbereich von Aufnahmebereich und Plasmakammerbereich vor der weiteren Grenzfläche von Plasmakammerbereich und lavaldüsenähnlichem Bereich angeordnet, in Strömungsrichtung entlang der Längsachse gesehen.Here, the interface or transition area of the intake area and the plasma chamber area is located in front of the further interface of the plasma chamber area and the Laval nozzle-like area, viewed in the direction of flow along the longitudinal axis.

Die Grenzfläche und die weitere Grenzfläche bzw. der Übergangsbereich und der weitere Übergangsbereich sind hierbei allein durch den Plasmakammerbereich voneinander beabstandet und getrennt.The interface and the further interface or the transition region and the further transition region are separated and spaced apart solely by the plasma chamber area.

Die Grenzfläche und die weitere Grenzfläche sind hierbei vorzugsweise planparallel zueinander ausgerichtet angeordnet, sodass das Anodenteil geometrisch einfach aufgebaut werden kann. The interface and the other interface are preferably arranged parallel to each other, so that the anode part can be constructed geometrically simply.

Vorzugsweise sind die Grenzfläche und die weitere Grenzfläche gleich groß bzw. weichen hinsichtlich Ihrer Grundflächen nur vernachlässigbar voneinander ab, wodurch der Plasmakammerbereich zylindrisch ausgestaltet werden kann.Preferably, the interface and the other interface are the same size or differ only negligibly from each other with respect to their base areas, which allows the plasma chamber area to be designed cylindrically.

Vorliegend weist der Aufnahmebereich eine Aufnahmekammer zum zumindest teilweisen Aufnehmen eines Kathodenteils auf.In this case, the receiving area has a receiving chamber for at least partially receiving a part of the cathode.

Der Plasmakammerbereich weist eine Plasmakammer auf, in welcher ein Plasma nicht nur erzeugt bzw. gezündet wird, sondern das Plasma auch begrenzt umschlossen wird, insbesondere als eine Plasmablase.The plasma chamber area features a plasma chamber in which a plasma is not only generated or ignited, but also enclosed in a limited way, in particular as a plasma bubble.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Plasmakammerbereich eine Mischkammer zum Mischen von Pulverpartikel und Plasma ausgestaltet, sodass ein Passieren des Plasmas von den Pulverpartikeln erreicht und/oder sichergestellt werden kann.It is particularly advantageous if the plasma chamber area is designed as a mixing chamber for mixing powder particles and plasma, so that the passage of the plasma by the powder particles can be achieved and/or ensured.

Der lavaldüsenähnliche Bereich weist eine Lavaldüse auf, mittels welcher mit Pulverpartikeln beladenes Plasma aus dem Anodenteil hinaus gedüst und direkt auf ein Substrat aufgetragen werden kann.The Laval nozzle-like area features a Laval nozzle, by means of which plasma loaded with powder particles can be jetted out of the anode section and applied directly to a substrate.

Vorliegend weisen sowohl der Aufnahmebereich, der Plasmakammerbereich als auch der lavaldüsenähnliche Bereich eine gemeinsame Mittelachse auf, welche vorzugsweise die mittlere Längsachse des Anodenteils ist.In the present case, both the recording area, the plasma chamber area and the Laval nozzle-like area share a common means axis, which is preferably the central longitudinal axis of the anode part.

Vorzugsweise sind der Aufnahmebereich, der Plasmakammerbereich und der lavaldüsenähnliche Bereich rotationssymmetrisch ausgestaltet, bezogen auf diese Längsachse des Anodenteils.Preferably, the receiving area, the plasma chamber area and the Laval nozzle-like area are designed to be rotationally symmetrical with respect to this longitudinal axis of the anode part.

Vorteilhafterweise kann vorliegend ein Kathodenteil zentrisch unmittelbar vor der Plasmakammer des Anodenteils angeordnet werden, sodass Pulverpartikel, welche durch ein entsprechend aufgebautes Kathodenteil ausgetragen werden, insbesondere durch das hier beschriebene Kathodenteil, direkt in die Plasmakammer und insbesondere in das Plasma hinein eingebracht werden kann, vorzugsweise zentrisch dort hinein.Advantageously, a cathode part can be arranged centrally directly in front of the plasma chamber of the anode part, so that powder particles which are discharged by a correspondingly constructed cathode part, in particular by the cathode part described here, can be introduced directly into the plasma chamber and in particular into the plasma, preferably centrally there.

Der Hauptkanal erstreckt sich hierbei von einer Aufnahmeseite des Anodenteils bis zu einer Düsenseite des Anodenteils hindurch.The main channel extends from one receiving side of the anode part to one nozzle side of the anode part.

Der Begriff „Aufnahmeseite“ beschreibt im Sinne der Erfindung diejenige Seite des Grundkörpers, an welcher insbesondere ein Kathodenteil in das Anodenteil eingesteckt und platziert wird.For the purposes of the invention, the term "receiving side" describes the side of the base body on which, in particular, a cathode part is inserted and placed into the anode part.

Die Aufnahmeseite umfasst insbesondere die vordere Stirnseite des Anodenteils und von dort ausgehend kann auch ein Bereich von etwa einem Drittel der Gesamtlänge des Anodenteils dieser Aufnahmeseite zugerechnet werden, in Förderrichtung der Pulverpartikel entlang der Längsachse gesehen.The receiving side includes in particular the front end face of the anode part and from there an area of about one third of the total length of the anode part can also be attributed to this receiving side, viewed in the direction of conveyance of the powder particles along the longitudinal axis.

Dementsprechend beschreibt der Begriff „Düsenseite“ im Sinne der Erfindung diejenige Seite des Anoden-Grundkörpers, an welcher insbesondere das mit Pulverpartikeln angereicherte Plasma aus dem Anodenteil ausgedüst wird. Die Düsenseite umfasst insofern die hintere Stirnseite des Anodenteils. Von der hinteren Stirnseite ausgehend kann dieser Düsenseite auch noch ein Bereich von etwa einem Drittel der Gesamtlänge des Anodenteils zugerechnet werden, in entgegengesetzter Förderrichtung entlang der Längsachse gemessen.Accordingly, the term "nozzle side" within the meaning of the invention describes that side of the anode body from which, in particular, the plasma enriched with powder particles is jetted out of the anode section. The nozzle side thus comprises the rear end face of the anode section. Starting from the rear end face, this nozzle side can also include an area of approximately one-third of the total length of the anode section, measured in the opposite direction of flow along the longitudinal axis.

Jedenfalls werden mit dem vorgeschlagenen Anodenteil unterschiedliche Funktionsbereiche einer Vorrichtung zum thermischen Spritzen auf kleinstem Bauraum kompakt zueinander angeordnet, wie insbesondere eine Aufnahmekammer zum Aufnehmen eines Kathodenteils in dem Anodenteil, eine Plasmakammer zum Zünden und Vorhalten von Plasma in dem Anodenteil, und eine Lavaldüse zum optimalen Beschleunigen und zum optimal beschleunigten Ausdüsen von Pulverpartikel beladenem Plasma.In any case, the proposed anode section allows different functional areas of a thermal spraying device to be arranged compactly in the smallest possible space, such as, in particular, a receiving chamber for receiving a cathode section in the anode section, a plasma chamber for igniting and maintaining plasma in the anode section, and a Laval nozzle for optimal acceleration and optimally accelerated ejection of plasma loaded with powder particles.

Die Aufgabe der Erfindung löst nach einem vierten Aspekt ein Anodenteil für eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, mit einem Grundkörper aufweisend eine Längsachse, mit einer Aufnahmeseite aufweisend einen Aufnahmebereich zum zumindest teilweisen Aufnehmen eines Kathodenteils, mit einer Düsenseite aufweisend einen Düsenbereich zum Ausdüsen von Plasma, insbesondere von Pulverpartikel beladendem Plasma, mit einem kanalartigen Plasmakammerbereich zum Erzeugen von Plasma, welche zwischen der Aufnahmeseite und der Düsenseite angeordnet ist, und mit wenigstens einem Kanal zum Leiten wenigstens eines Mediums durch das Kathodenteil hindurch, wobei das Anodenteil zumindest teilweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert ist, insbesondere vollständig mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert ist.According to a fourth aspect, the invention solves an anode part for a device for thermal spraying, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, comprising a base body having a longitudinal axis, a receiving side having a receiving area for at least partially receiving a cathode part, a nozzle side having a nozzle area for ejecting plasma, in particular plasma loaded with powder particles, a channel-like plasma chamber area for generating plasma, which is arranged between the receiving side and the nozzle side, and at least one channel for guiding at least one medium through the cathode part, wherein the anode part is at least partially generated by means of an additive manufacturing process, in particular is generated completely by means of an additive manufacturing process.

Durch das additive Fertigungsverfahren gelingt es, das vorliegende Anodenteil mit seinen unterschiedlichen Funktionsbereichen sowie dem wenigstens einen Kanal besonders einfach und kompakt herzustellen.The additive manufacturing process makes it possible to produce the present anode part with its different functional areas and at least one channel in a particularly simple and compact way.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, dass ein derartiges Anodenteil auch mit kleinsten Abmaßen äußerst präzise hergestellt werden kann, insbesondere mit äußerst filigran ausgebildeten Kanälen und Kanalwänden oder dergleichen.A particular advantage here is that such an anode component can be manufactured with extreme precision even with the smallest dimensions, especially with extremely delicate channels and channel walls or the like.

Selbst verwinkelte bzw. mehrfach gebogene Kanäle können hierdurch an dem Anodenteil problemlos realisiert werden.Even intricately angled or multiply curved channels can be easily implemented on the anode section using this method.

Außerdem können Kanäle mit vorteilhaften Innenstrukturen erzeugt werden.Furthermore, channels with advantageous internal structures can be created.

Zudem kann ein derartiges Anodenteil selbst dann vorteilhaft hergestellt werden, wenn es kumulativ oder alternativ aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgestaltet ist.Furthermore, such an anode component can be advantageously manufactured even if it is designed cumulatively or alternatively from different materials.

Der kanalartige Plasmakammerbereich kann als ein einer Kathode zugeordneter Zweig des Anodenteils angesehen werden, insbesondere wenn das Anodenteil so gestaltet ist, dass es in einer Wirkverbindung mit mehreren Kathoden gleichzeitig eingesetzt werden kann, insbesondere in Wirkverbindung mit einem Dreikathodenplasmabrenner.The channel-like plasma chamber area can be regarded as a branch of the anode part associated with a cathode, especially if the anode part is designed so that it can be used in a working connection with several cathodes simultaneously, particularly in working connection with a three-cathode plasma burner.

Mit anderen Worten wird hier ebenfalls ein Anodenteil vorgeschlagen, welches so ausgeführt sein kann, dass es in einem Wirkzusammenhang mit mehreren Kathoden eingesetzt werden kann. Insbesondere kann an ein Anodenteil eines Dreikathodenplasmabrenners gedacht sein, welches mehrere, insbesondere drei, kanalartige Plasmakammerbereiche aufweisen kann.In other words, an anode section is also proposed here, which can be designed to be used in conjunction with multiple cathodes. In particular, an anode section of a three-cathode plasma burner is conceivable, which can have several, especially three, channel-like plasma chamber regions.

Das Anodenteil kann noch einfacher ausgestaltet und kompakter gebaut werden, wenn der Aufnahmebereich zum Aufnehmen von genau einem einzigen Kathodenteil, insbesondere einem axialen Dreikathodenbrennerteil, eingerichtet ist.The anode section can be designed even more simply and built more compactly if the receiving area is set up to receive exactly one single cathode section, in particular an axial triple-cathode burner section.

Vorteilhafterweise kann dieses einzige Kathodenteil durch die vorgeschlagene Konstruktion des Anodenteils genau zentrisch vor der Plasmakammer angeordnet werden, sodass durch das Kathodenteil hindurch geleitete Pulverpartikel vorzugsweise zentrisch in die Plasmakammer eingebracht werden können, insbesondere in das in der Plasmakammer gezündete Plasma, sobald die Pulverpartikel aus dem Kathodenteil austreten.Advantageously, this single cathode part can be arranged precisely centrally in front of the plasma chamber by the proposed design of the anode part, so that powder particles guided through the cathode part can preferably be introduced centrally into the plasma chamber, in particular into the plasma ignited in the plasma chamber, as soon as the powder particles exit the cathode part.

Weist das Anodenteil eine Eintragsöffnung zum Eintragen von Plasmagas für die Erzeugung von Plasma auf, wobei der Aufnahmebereich diese Eintragsöffnung umfasst, kann das Anodenteil trotz funktionaler Erweiterung immer noch sehr einfach ausgestaltet sein.If the anode part has an inlet opening for introducing plasma gas for generating plasma, and the receiving area includes this inlet opening, the anode part can still be designed very simply despite functional extension.

Die Eintragsöffnung kann als eingangsseitige Hauptöffnung des Anodenteils ausgestaltet sein.The entry opening can be designed as the main opening on the input side of the anode section.

Kumulativ oder alternativ kann die Funktionalität des Anodenteils bei vorzugsweise gleichbleibender Konstruktion vorteilhaft erweitert werden, wenn das Anodenteil eine Eintragsöffnung zum Eintragen von Pulverpartikeln zum Erzeugen von Pulverpartikel beladenem Plasma aufweist, wobei der Aufnahmebereich des Anodenteils diese Eintragsöffnung umfasst.Alternatively, the functionality of the anode part can be advantageously extended cumulatively, preferably with the same design, if the anode part has an inlet opening for introducing powder particles to generate powder particle-loaded plasma, wherein the receiving area of the anode part includes this inlet opening.

Die Eintragsöffnung kann als eingangsseitige Hauptöffnung des Anodenteils ausgestaltet sein.The entry opening can be designed as the main opening on the input side of the anode section.

Insofern können die Einbringöffnung und die Eintragsöffnung beide mittels dieser einen Hauptöffnung ausgestaltet sein, wobei der Aufnahmebereich diese Hauptöffnung umfasst.Therefore, the insertion opening and the entry opening can both be designed using this one main opening, with the receiving area encompassing this main opening.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Einbringöffnung und/oder die Eintragsöffnung vor dem Plasmakammerbereich des Anodenteils angeordnet sind.Furthermore, it is advantageous if the insertion opening and/or the injection opening are located in front of the plasma chamber area of the anode part.

Hierdurch können sowohl Plasmamedien zum Erzeugen von Plasma als auch Partikelpulver stromauf vor der Plasmakammer in das Anodenteil eingebracht werden, um dann vorzugsweise gemeinsam in die Plasmakammer gelangen zu können.This allows both plasma media for generating plasma and particle powder to be introduced upstream of the plasma chamber into the anode section, so that they can then preferably enter the plasma chamber together.

Vorteilhaft ist es, wenn der Aufnahmebereich sich bis an den Plasmakammerbereich trichterförmig und/oder tangentenstetig erstreckt. Hierdurch können sich nicht nur die Eintrags- und Einbringöffnungen vorteilhaft bis an die Plasmakammer heran erstrecken, wodurch die entsprechenden Medien vorteilhaft der Plasmakammer zugeführt werden können. Vielmehr kann auch ein Kathodenteil zentrisch unmittelbar vor der Plasmakammer justiert angeordnet werden.It is advantageous if the intake area extends in a funnel shape and/or tangently to the plasma chamber area. This allows not only the entry and injection openings to extend advantageously to the plasma chamber, thus facilitating the supply of the relevant media to the plasma chamber, but also enables a cathode section to be positioned centrally and precisely in front of the plasma chamber.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn der Aufnahmebereich derart gestaltet ist, dass das Plasmagas in Wechselwirkung mit dem Aufnahmebereich eine Rotationskomponente entwickelt, insbesondere eine Rotationskomponente um eine sich im Wesentlichen in einer Strömungsrichtung des Plasmagases erstreckenden Achse, und/oder das Plasmagas bereits mit einer Rotationskomponente in den Aufnahmebereich eingeströmt wird. Dies kann insbesondere für einige stoffliche Zusammensetzungen des Plasmagases besonders vorteilhaft sein.Furthermore, it can be advantageous if the receiving area is designed such that the plasma gas develops a rotational component in interaction with the receiving area, in particular a rotational component about an axis extending substantially in one flow direction of the plasma gas, and/or if the plasma gas already flows into the receiving area with a rotational component. This can be particularly advantageous for certain material compositions of the plasma gas.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Variante ist die Einbringöffnung und/oder die Eintragsöffnung axial vor dem Plasmakammerbereich des Anodenteils angeordnet. Dies kann insbesondere für Dreikathodenplasmabrenner eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung darstellen.According to a first advantageous embodiment, the insertion opening and/or the injection opening is arranged axially in front of the plasma chamber area of the anode section. This can be a particularly advantageous design, especially for three-cathode plasma burners.

Entsprechend einer zweiten Variante ist die Einbringöffnung und/oder die Eintragsöffnung derart vor dem Plasmakammerbereich des Anodenteils angeordnet, dass eine Eindüsung aus der Kathode radial bezogen auf die Längsachse des Grundkörpers des Anodenteils erfolgen kann und/oder eine Eindüsung aus der Kathode bezogen auf die Längsachse des Grundkörpers des Anodenteils eine Radialkomponente aufweisen kann.According to a second variant, the injection opening and/or the entry opening is arranged in front of the plasma chamber area of the anode part in such a way that injection from the cathode can occur radially with respect to the longitudinal axis of the base body of the anode part and/or injection from the cathode with respect to the longitudinal axis of the base body of the anode part can have a radial component.

Gemäß einer dritten Variante ist die Einbringöffnung und/oder die Eintragsöffnung in dem Anodenteil und vor dem Plasmakammerbereich des Anodenteils angeordnet, wobei eine Eindüsung aus der Kathode radial bezogen auf die Längsachse des Grundkörpers des Anodenteils erfolgen kann und/oder eine Eindüsung aus der Kathode bezogen auf die Längsachse des Grundkörpers des Anodenteils eine Radialkomponente aufweisen kann.According to a third variant, the injection opening and/or the entry opening is arranged in the anode part and in front of the plasma chamber area of the anode part, wherein injection from the cathode can take place radially with respect to the longitudinal axis of the base body of the anode part and/or injection from the cathode with respect to the longitudinal axis of the base body of the anode part can have a radial component.

Entsprechend einer vierten Variante ist die Einbringöffnung und/oder die Eintragsöffnung hinter dem Anodenteil angeordnet.According to a fourth variant, the insertion opening and/or the entry opening is located behind the anode part.

Besonders gut kann dies umgesetzt werden, wenn die Einbringöffnung und die Eintragsöffnung identisch sind.This can be implemented particularly well if the insertion opening and the entry opening are identical.

Sind die Einbringöffnung und die Eintragsöffnung identisch, kann das Anodenteil noch einfacher hergestellt werden.If the insertion opening and the entry opening are identical, the anode part can be manufactured even more easily.

Außerdem ist es von Vorteil, wenn der Aufnahmebereich an einem der Aufnahmeseite zugewandten Abschnitt zylinderförmig und an einem dem Plasmakammerbereich zugewandten weiteren Abschnitt konisch ausgeformt ist.Furthermore, it is advantageous if the recording area is cylindrical on one section facing the recording side and on a The further section facing the plasma chamber area is conically shaped.

Durch den zylinderförmig ausgebildeten Abschnitt kann das Anodenteil an der Aufnahmeseite geometrisch vorteilhaft und stabil ausgeformt werden, sodass etwa ein Anschluss des Anodenteils an andere Bauteile einfacher bewerkstelligt werden kann, beispielsweise an einen komplementär ausgestalteten Aufnahmesitz der Vorrichtung zum thermischen Spritzen.The cylindrical shape of the section allows the anode part to be geometrically advantageous and stable on the receiving side, making it easier to connect the anode part to other components, for example to a complementarily designed receiving seat of the device for thermal spraying.

Mittels des zylinderförmigen Abschnitts können Medien der Plasmakammer vorteilhaft zugeführt werden.Media can be advantageously supplied to the plasma chamber via the cylindrical section.

Das vorliegende Anodenteil kann besonders gut sogleich als Düse zum Ausdüsen von mit Pulverpartikeln beladendem Plasma eingesetzt werden, wenn der Düsenbereich ein Lavaldüsenteil zum günstigeren Beschleunigen und Ausdüsen von mit Pulverpartikeln beladenem Plasma aufweist.The present anode section can be used particularly well as a nozzle for venting plasma loaded with powder particles if the nozzle area has a Laval nozzle section for more favorable acceleration and venting of plasma loaded with powder particles.

Unter einem Lavaldüsenteil wird ein Bauteil mit einem lavaldüsenähnlichen Bereich verstanden.A Laval nozzle part is understood to be a component with a Laval nozzle-like area.

Insofern kann hierdurch eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen mittels des vorliegenden Anodenteils signifikant einfacher gebaut werden.Therefore, a device for thermal spraying using the present anode part can be built significantly more easily.

Der lavaldüsenähnliche Bereich kann konstruktiv besonders vorteilhaft in das Anodenteil hinein integriert werden, wenn das Lavaldüsenteil an dem kleinsten Innendurchmesser des Anodenteils, insbesondere des Hauptkanals hiervon, angeordnet ist.The Laval nozzle-like area can be integrated into the anode part in a particularly advantageous way if the Laval nozzle part is arranged at the smallest inner diameter of the anode part, in particular of its main channel.

Hierdurch kann innerhalb des Anodenteils eine typische Lavaldüsen-Kontur erzeugt werden.This allows a typical Laval nozzle contour to be created within the anode section.

Mit dem vorgeschlagenen Anodenteil kann eine genügend große Menge an Pulverpartikeln verarbeitet werden, wenn das Anodenteil an der Düsenseite einen Innendurchmesser von 5 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 6 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 8 mm oder mehr.The proposed anode part can process a sufficiently large quantity of powder particles if the anode part has an inner diameter of 5 mm or more on the nozzle side, preferably 6 mm or more and particularly preferably 8 mm or more.

Für ein besonders effektives Betreiben einer Vorrichtung zum thermischen Spritzen hat sich ein Innendurchmesser von 8 mm als besonders vorteilhaft erwiesen.For the particularly effective operation of a thermal spraying device, an inner diameter of 8 mm has proven to be especially advantageous.

Weiterhin vorteilhaft hat sich ein Innendurchmesser des Anodenteils an der Düsenseite von 10 mm oder mehr erwiesen, vorzugsweise von 15 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 20 mm oder mehr.Furthermore, an inner diameter of the anode part on the nozzle side of 10 mm or more has proven advantageous, preferably 15 mm or more and particularly preferably 20 mm or more.

Selbst leistungsstärkste Vorrichtungen zum thermischen Spritzen können mit dem vorliegenden Anodenteil noch vorteilhaft ausgerüstet werden, wenn das Anodenteil an der Düsenseite einen Innendurchmesser von 120 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 80 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 40 mm oder weniger.Even the most powerful thermal spraying devices can be advantageously equipped with the present anode part if the anode part has an inner diameter of 120 mm or less on the nozzle side, preferably 80 mm or less and particularly preferably 40 mm or less.

Weiterhin vorteilhaft weist das Anodenteil an der Düsenseite einen Innendurchmesser von 20 mm oder weniger auf, vorzugsweise von 15 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 10 mm oder weniger.Furthermore, it is advantageous that the anode part on the nozzle side has an inner diameter of 20 mm or less, preferably 15 mm or less and particularly preferably 10 mm or less.

Für die Aufnahme eines Kathodenteils bzw. für die Realisierung der einzelnen Funktionsbereiche, kann das Anodenteil ausreichend voluminös ausgebildet werden, wenn das Anodenteil einen Außendurchmesser von 10 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 20 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 40 mm oder mehr.For the purpose of accommodating a cathode section or for realizing the individual functional areas, the anode section can be sufficiently voluminous if the anode section has an outer diameter of 10 mm or more, preferably 20 mm or more and particularly preferably 40 mm or more.

Mit einen Außendurchmesser von 300 mm oder weniger, vorzugsweise von 150 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 60 mm oder weniger, kann das Anodenteil immer noch massig genug ausgebildet werden, um thermische Belastungen stets gut widerstehen zu können.With an outer diameter of 300 mm or less, preferably 150 mm or less and particularly preferably 60 mm or less, the anode part can still be made sufficiently massive to withstand thermal stresses.

Besonders vorteilhaft ist ein Außendurchmesser von 50 mm.An outer diameter of 50 mm is particularly advantageous.

Weist das Anodenteil eine Gesamtlänge von 20 mm oder mehr auf, vorzugsweise von 40 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 60 mm oder mehr, können die einzelnen, zuvor beschriebenen Funktionsbereiche ausreichend lang bzw. groß ausgebildet werden.If the anode part has a total length of 20 mm or more, preferably 40 mm or more and particularly preferably 60 mm or more, the individual functional areas described above can be sufficiently long or large.

Das vorliegende Anodenteil kann immer noch ausreichend kompakt bereitgestellt werden, wenn das Anodenteil eine Gesamtlänge von 150 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 120 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 100 mm oder weniger.The present anode part can still be provided in a sufficiently compact form if the anode part has a total length of 150 mm or less, preferably 120 mm or less and particularly preferably 100 mm or less.

Die Gesamtlänge des Anodenteils kann insbesondere in Abhängigkeit von der Leistung bzw. der Spannung an der Vorrichtung zum thermischen Spritzen ausgewählt werden.The overall length of the anode section can be selected, in particular, depending on the power or voltage of the thermal spraying device.

Besonders vorteilhaft hat sich eine Gesamtlänge von 80 mm erwiesen.A total length of 80 mm has proven particularly advantageous.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Anodenteil einen Anoden-Kühlkanal mit einem Vorlauf und mit einem Rücklauf aufweist, wobei der Vorlauf und der Rücklauf jeweils einen Anschluss zum Verbinden mit einer Primärkühleinrichtung aufweist, welche jeweils in einem der Düsenseite abgewandten Bereich des Anodenteils angeordnet sind.Furthermore, it is advantageous if the anode part has an anode cooling channel with a supply and a return, wherein the supply and the return each have a connection for connecting to a primary cooling device, which are each arranged in a region of the anode part facing away from the nozzle side.

Mittels des Anoden-Kühlkanals kann ein sehr gutes Kühlmanagement an dem vorliegenden Anodenteil ermöglicht werden.The anode cooling channel enables very good cooling management of the present anode section.

Die Anschlüsse des Anoden-Kühlkanals sind in dem der Düsenseite abgewandten Bereich thermisch weniger belastet.The connections of the anode cooling channel are subject to less thermal stress in the area facing away from the nozzle side.

Die Anschlüsse können hierbei stirnseitig an der Eintragsseite verortet sein. Vorzugsweise sind die Anschlüsse an der Mantelfläche des Grundkörpers angeordnet, wodurch der Bauraum an der aufnahmeseitigen Stirnfläche des Anodenteils vorzugsweise allein für den Hauptkanal und einer diesbezüglichen Abdichtungsperipherie zur Verfügung stehen kann.The connections can be located on the end face at the entry point. Preferably, the connections are arranged on the outer surface of the base body, so that the installation space on the receiving end face of the anode section is preferably available solely for the main channel and a corresponding sealing periphery.

Vorteilhafterweise ist der Anoden-Kühlkanal für ein Durchlassvolumen an Kühlmedium von ca. mindestens 5 l/min und bis ca. 60 l/min bei Drücken zwischen 1 bar bis etwa 20 bar ausgelegt, sodass hierdurch an dem Anodenteil ein ausreichend großes Kühlvermögen für die meisten Leistungsbereiche abgedeckt werden kann.Advantageously, the anode cooling channel is designed for a flow rate of cooling medium of at least approximately 5 l/min and up to approximately 60 l/min at pressures between 1 bar and approximately 20 bar, so that a sufficiently large cooling capacity can be covered at the anode part for most power ranges.

Eine gute Zugänglichkeit zu den Anschlüssen an dem Anodenteil kann gewährleistet werden, wenn der jeweilige Anschluss an der Mantelfläche des Grundkörpers des Anodenteils von der Aufnahmeseite (aufnahmeseitige Stirnseite des Anodenteils) mit einem Abstand von mindestens 20 mm angeordnet ist. Mittels eines derartigen Abstands kann zudem sichergestellt werden, dass das Anodenteil an seiner Aufnahmeseite problemlos an ein anderes kompatibles Bauteil montiert werden kann.Good accessibility to the connections on the anode section can be ensured if the respective connection is located at least 20 mm away from the receiving side (receiving-side end face of the anode section) on the outer surface of the anode section's base body. This distance also ensures that the anode section can be easily mounted to another compatible component on its receiving side.

Eine ausreichende Stabilität des Anodenteils, beispielsweise in Bezug auf hohe Drücke, Temperaturen, Temperaturschwankungen usw., kann gut gewährleistet werden, wenn zwischen dem Anoden-Vorlauf und dem Anoden-Rücklauf eine Wandung angeordnet ist, welche eine Wandungsstärke von 0,3 mm oder mehr aufweist, bevorzugt von 0,8 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 1,2 mm oder mehr.Sufficient stability of the anode section, for example with regard to high pressures, temperatures, temperature fluctuations, etc., can be well ensured if a wall is arranged between the anode feed and the anode return, which has a wall thickness of 0.3 mm or more, preferably 0.8 mm or more and particularly preferably 1.2 mm or more.

Eine gute Wärmeleitfähigkeit zu einem Kühlmedium kann erzielt werden, wenn die Wandung eine Wandungsstärke von 10 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 8 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 4 mm oder weniger.Good thermal conductivity to a cooling medium can be achieved if the wall has a wall thickness of 10 mm or less, preferably 8 mm or less and particularly preferably 4 mm or less.

Eine Wandungsstärke von 2 mm hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um ein besonders gutes Verhältnis zwischen Stabilität und Wärmeübertragungsvermögen zu erreichen.A wall thickness of 2 mm has proven to be particularly advantageous in order to achieve a particularly good ratio between stability and heat transfer capacity.

Vorteilhaft ist es auch, wenn zumindest der Anoden-Vorlauf entlang der Längsachse einen zumindest teilweise ringförmigen Konturverlauf aufweist, welcher optional der Kontur des Düsenbereichs, insbesondere des Lavaldüsenteils, angepasst ist.It is also advantageous if at least the anode lead-in has at least a partially ring-shaped contour along the longitudinal axis, which is optionally adapted to the contour of the nozzle area, in particular the Laval nozzle part.

Durch den ringförmigen Konturverlauf kann Wärme besonders gut abgeleitet werden, speziell von der Düsenkammer.The ring-shaped contour allows for particularly good heat dissipation, especially from the nozzle chamber.

Die Wärmeableitung kann nochmals verbessert werden, wenn der Konturverlauf des Anoden-Vorlaufs der Kontur des Düsenbereichs bzw. des Lavaldüsenteils angepasst ist bzw. entspricht.Heat dissipation can be further improved if the contour of the anode feed is adapted to or corresponds to the contour of the nozzle area or the Laval nozzle part.

Ähnlich günstig verhält es sich hinsichtlich des Plasmakammerbereichs, aber auch hinsichtlich des Aufnahmebereichs, wobei Letzterer thermisch nicht so stark belastet ist, wie der Plasmakammerbereich oder der Düsenbereich.The situation is similarly favorable with regard to the plasma chamber area, but also with regard to the recording area, although the latter is not subjected to as much thermal stress as the plasma chamber area or the nozzle area.

Das Anodenteil kann nochmals vorteilhafter ausgebildet werden, wenn der Anoden-Kühlkanal einen Querschnitt von 2 mm2 oder mehr aufweist, vorzugsweise von 4 mm2 oder mehr und besonders bevorzugt von 10 mm2 oder mehr.The anode part can be designed even more advantageously if the anode cooling channel has a cross-section of 2 mm² or more, preferably 4 mm² or more, and particularly preferably 10 mm² or more.

Ein kleinerer Querschnitt des Anoden-Kühlkanals eignet sich besonders gut für leistungsschwächer ausgelegte Anodenteile. In der Regel ist eine geringere Kühlleistungen erforderlich.A smaller cross-section of the anode cooling channel is particularly well-suited for lower-powered anode components. Generally, less cooling capacity is required.

Größere Querschnitte, wie etwa 100 mm2, eigenen sich hingegen bevorzugt für stärker ausgelegte Anodenteile.Larger cross-sections, such as 100 mm² , are preferable for more robust anode components.

Insofern ist es meist ausreichend, wenn der Anoden-Kühlkanal einen Querschnitt von 75 mm2 oder weniger aufweist, vorzugsweise von 50 mm2 oder weniger und besonders bevorzugt von 25 mm2 oder weniger.Therefore, it is usually sufficient if the anode cooling channel has a cross-section of 75 mm² or less, preferably 50 mm² or less, and particularly preferably 25 mm² or less.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante des Anodenteils sieht vor, dass das Anodenteil einen anderen Anoden-Kanal zum Leiten eines weiteren Mediums, insbesondere eines Schutzgases (Inertgas), von einer Anoden-Mantelfläche bis an die Düsenseite durch das Anodenteil hindurch aufweist, wobei der weitere Anoden-Kanal konzentrisch um den Düsenbereich des Anodenteils herum angeordnet ist.Another advantageous embodiment of the anode part provides that the anode part has a further anode channel for guiding a further medium, in particular a protective gas (inert gas), from an anode jacket surface to the nozzle side through the anode part, wherein the further anode channel is arranged concentrically around the nozzle area of the anode part.

Dieses weitere Medium kann ebenfalls zur Kühlung des Anodenteils genutzt werden. Bevorzugt wird das weitere Medium zum „Schutz“ des ausgedüsten Plasmas eingesetzt, wenn dieses aus dem Anodenteil austritt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem weiteren Medium um ein sogenanntes „shroud gas“, mit anderen Worten um ein Hüllgas.This additional medium can also be used to cool the anode section. Preferably, the additional medium is used to "protect" the emitted plasma as it exits the anode section. Preferably, the additional medium is a so-called "shroud gas," in other words, a surrounding gas.

Damit das ausgedüste mit Pulverpartikeln beladene Plasma möglichst wenig mit dem weiteren Medium reagieren kann, ist es vorteilhaft, wenn hierzu ein Inertgas eingesetzt wird.So that the emitted plasma loaded with powder particles has as little contact as possible with the further Since the medium can react, it is advantageous to use an inert gas for this purpose.

Um das aus dem Anodenteil ausgedüste Plasma möglichst vollständig mit dem weiteren Medium umschließen bzw. ummanteln zu können, ist es vorteilhaft, wenn der weitere Anoden-Kanal an der Düsenseite des Anodenteils wenigstens eine Ringspaltöffnung oder mehrere Ringspaltöffnungen zum Abgeben des weiteren Mediums aus dem Anodenteil aufweist.In order to enclose or encapsulate the plasma emitted from the anode part as completely as possible with the additional medium, it is advantageous if the additional anode channel on the nozzle side of the anode part has at least one annular gap opening or several annular gap openings for releasing the additional medium from the anode part.

Ist zwischen der wenigstens einen Ringspaltöffnung des weitere Anoden-Kanals und einer Düsenöffnung des Düsenbereichs ein Abstand von 0,2 mm oder mehr angeordnet, vorzugsweise von 2 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 4 mm oder mehr, kann das weitere Medium das ausgedüste Plasma unmittelbar nach dem Austritt aus dem Anodenteil möglichst weitreichend vor der umliegenden Atmosphäre schützen.If a distance of 0.2 mm or more, preferably 2 mm or more and particularly preferably 4 mm or more, is arranged between the at least one annular gap opening of the further anode channel and a nozzle opening of the nozzle area, the further medium can protect the emitted plasma from the surrounding atmosphere as far as possible immediately after it exits the anode part.

Beträgt ein diesbezüglicher Abstand 25 mm oder weniger, vorzugsweise 15 mm oder weniger und besonders bevorzugt 8 mm oder weniger, kann das Anodenteil immer noch mit einem ausreichend geringen Umfang hergestellt werden.If the distance in this respect is 25 mm or less, preferably 15 mm or less and particularly preferably 8 mm or less, the anode part can still be manufactured with a sufficiently small circumference.

Eine ausreichend große Austrittmenge an weiterem Medium kann an dem Anodenteil sichergestellt werden, wenn die wenigstens eine Ringspaltöffnung des weiteren Anoden-Kanals eine Gesamtaustrittsfläche von 2 mm2 oder mehr aufweist, vorzugsweise von 6 mm2 oder mehr und besonders bevorzugt von 12 mm2 oder mehr.A sufficiently large output quantity of further medium can be ensured at the anode part if the at least one annular gap opening of the further anode channel has a total output area of 2 mm² or more, preferably 6 mm² or more, and particularly preferably 12 mm² or more.

Eine gute Kompaktheit des Anodenteils kann weiterhin gewährleistet werden, wenn die wenigstens eine Ringspaltöffnung eine Gesamtaustrittsfläche von 50 mm2 oder weniger aufweist, vorzugsweise von 30 mm2 oder weniger und besonders bevorzugt von 20 mm2 oder weniger.Good compactness of the anode part can still be ensured if the at least one annular gap opening has a total exit area of 50 mm² or less, preferably 30 mm² or less and particularly preferably 20 mm² or less.

Insgesamt kann gesagt werden, dass sowohl das Kathodenteil als auch das Anodenteil vorteilhaft bereitgestellt werden können, wenn das Kathodenteil und/oder das Anodenteil zu 90 % oder mehr mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert sind, vorzugsweise zu 95 % oder mehr und besonders bevorzugt zur Gänze.In summary, it can be said that both the cathode part and the anode part can be advantageously provided if the cathode part and/or the anode part are generated to 90% or more by means of an additive manufacturing process, preferably to 95% or more, and particularly preferably entirely.

Das Kathodenteil und/oder das Anodenteil können hierbei relativ günstig hergestellt werden, wenn das Kathodenteil und/oder das Anodenteil aus Kupfer oder einer Kupferlegierung generiert ist, insbesondere aus einer Kupferbasislegierung, insbesondere zu 90 % oder mehr, vorzugsweise zu 95 % oder mehr und besonders bevorzugt zur Gänze.The cathode part and/or the anode part can be manufactured relatively cheaply if the cathode part and/or the anode part is made of copper or a copper alloy, in particular a copper-based alloy, especially to 90% or more, preferably to 95% or more and particularly preferably entirely.

Jedenfalls ist es besonders vorteilhaft, wenn der jeweilige Grundkörper mitsamt seinen unterschiedlichen Funktionsbereichen monolithisch ausgebildet ist, insbesondere als ein einziger Monolithblock.In any case, it is particularly advantageous if the respective basic body, including its different functional areas, is monolithic, especially as a single monolithic block.

Die Aufgabe der Erfindung wird nach einem fünften Aspekt auch von einer Anordnung aus einem einzigen Kathodenteil und/oder aus einem einzigen Anodenteil gelöst, bei welcher zum axialen Eindüsen von Pulverpartikeln in ein Plasma das einzige Kathodenteil mit seinem Pulverkanal axial vor einer Plasmakammer des einzigen Anodenteils angeordnet ist, wobei das einzige Kathodenteil und das einzige Anodenteil axial fluchtend zueinander angeordnet sind.According to a fifth aspect, the object of the invention is also solved by an arrangement consisting of a single cathode part and/or a single anode part, in which, for the axial injection of powder particles into a plasma, the single cathode part with its powder channel is arranged axially in front of a plasma chamber of the single anode part, wherein the single cathode part and the single anode part are arranged axially aligned with each other.

Durch diese spezielle Anordnung von Kathodenteil fluchtend vor dem Anodenteil gelingt es, dass Pulverpartikel in Strömungsrichtung gesehen vor dem Anodenteil in die Plasmakammer eingebracht bzw. eingedüst werden können.This special arrangement of the cathode section aligned with the anode section makes it possible to introduce or inject powder particles into the plasma chamber in the direction of flow, in front of the anode section.

Dies hat den Vorteil, dass die Pulverpartikel einen möglichst langen Zeitraum innerhalb des Plasmas bzw. einer sich in dem Plasmaraum des Anodenteils ausbreitenden Plasmablase verweilen können, wodurch die Pulverpartikel wesentlich intensiver der Plasmahitze ausgesetzt werden können.This has the advantage that the powder particles can remain within the plasma or a plasma bubble spreading in the plasma space of the anode part for as long as possible, allowing the powder particles to be exposed to the plasma heat much more intensively.

Hierdurch kann eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen wesentlich energieeffizienter betrieben werden.This allows a thermal spraying device to be operated much more energy-efficiently.

Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Vorrichtung bei gleicher Temperatur an der Vorrichtung wesentlich mehr Pulverpartikel pro Zeit mittels des Plasmas anschmelzen kann.In this way, it can be achieved that the device can melt significantly more powder particles per unit of time using the plasma at the same temperature.

Besonders vorteilhaft kann diese Anordnung mit dem hier beschriebenen Kathodenteil und/oder dem Anodenteil realisiert werden.This arrangement can be implemented particularly advantageously with the cathode section and/or the anode section described here.

Das Kathodenteil und das Anodenteil können bei geeigneter Gestaltung derselben vorteilhaft zueinander positioniert und zueinander gehaltert werden. Beispielsweise können hierzu an der Aufnahmeseite des Anodenteils Halteelemente, insbesondere in stofflicher Ausführung von elektrischen Isolatoren, angeordnet sein, welche eine ortsfeste Lagerung zwischen Anodenteil und Kathodenteil ermöglichen, sodass das Kathodenteil insbesondere axial vor der Plasmakammer des Anodenteils angeordnet werden kann.With a suitable design, the cathode and anode sections can be advantageously positioned and held relative to each other. For example, retaining elements, particularly in the form of electrical insulators, can be arranged on the receiving side of the anode section, enabling fixed positioning between the anode and cathode sections, so that the cathode section can be positioned axially in front of the plasma chamber of the anode section.

Diese Halteelemente können mit dem Grundkörper ebenfalls gemeinsam monolithisch ausgebildet sein, sofern sie elektrisch isolierend ausgestaltet sind.These retaining elements can also be monolithically formed together with the base body, provided they are electrically insulating.

Alternativ oder gegebenenfalls auch kumulativ ist es vorteilhaft, wenn das einzige Kathodenteil und das einzige Anodenteil mittels wenigstens eines Verbindungsteils an einer gemeinsamen Mittelachse zueinander angeordnet sind, insbesondere zumindest teilweise konzentrisch zueinander.Alternatively or possibly cumulatively, it is advantageous if the single cathode part and the single anode part are arranged relative to each other on a common central axis by means of at least one connecting part, in particular at least partially concentric to each other.

Durch dieses externe Verbindungsteil können das Kathodenteil und das Anodenteil weiterhin konstruktiv einfach gestaltet sein.This external connecting part allows the cathode and anode sections to remain structurally simple.

Die gemeinsame Mittelachse der Anordnung wird hierbei vorzugsweise von den Längsachsen des Kathodenteils und des Anodenteils definiert.The common central axis of the arrangement is preferably defined by the longitudinal axes of the cathode part and the anode part.

Vorteilhafterweise weisen sowohl das Kathodenteil als auch das Anodenteil entsprechende Lagerflächen auf, um mit dem Verbindungsteil betriebssicher wirkverbunden werden zu können.Advantageously, both the cathode part and the anode part have corresponding bearing surfaces in order to be reliably connected to the connecting part.

Das Verbindungsteil kann beispielsweise ein Bauteil einer Vorrichtung zum thermischen Spritzen umfassen, wie etwa einen Gehäusebereich der Vorrichtung.The connecting part can, for example, comprise a component of a device for thermal spraying, such as a housing area of the device.

Vorteilhaft kann das Verbindungsteil elektrisch isolierend ausgestaltet sein.The connecting part can be advantageously designed to be electrically insulating.

Besonders vorteilhaft kann das Verbindungsteil ausgestaltet werden, wenn das wenigstens eine Verbindungsteil einen Plasmagasverteiler-Ringelement und/oder ein Verbindungshülsenteil mit einem ersten Lagersitz zum Lagern des Kathodenteils und einem zweiten Lagersitz zum Lagern des Anodenteils aufweist.The connecting part can be designed particularly advantageously if at least one connecting part has a plasma gas distributor ring element and/or a connecting sleeve part with a first bearing seat for supporting the cathode part and a second bearing seat for supporting the anode part.

Der erste und der zweite Lagersitz sind axial hintereinander an dem wenigstens einem Verbindungsteil angeordnet, beispielsweise bezogen auf die gemeinsame Mittelachse der Anordnung.The first and second bearing seats are arranged axially one behind the other on the at least one connecting part, for example with respect to the common central axis of the arrangement.

Die vorliegende Aufgabe löst nach einem sechsten Aspekt der Erfindung auch eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Pulverpartikeln für eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, mit einem Grundkörper und mit einer Austragsseite aufweisend eine Austragsöffnung zum Austragen der Pulverpartikel, wobei an dem Grundkörper austragsseitig ein zusätzliches Ringelement zum Erzeugen eines Lichtbogens angeordnet ist, wobei das zusätzliche Ringelement aus einem Material hergestellt ist, welches von dem Grundkörpermaterial des Grundkörpers verschieden ist.According to a sixth aspect of the invention, the present problem also solves a feeding device for supplying powder particles to a device for thermal spraying, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, with a base body and with a discharge side having a discharge opening for discharging the powder particles, wherein an additional ring element for generating an electric arc is arranged on the discharge side of the base body, wherein the additional ring element is made of a material which is different from the base body material.

Vorteilhafterweise kann die vorgeschlagene Zuführeinrichtung zusätzlich als Elektrodenteil, insbesondere als Kathodenteil, eingesetzt werden.Advantageously, the proposed feeding device can also be used as an electrode component, in particular as a cathode component.

Das Ringelement an der Zuführeinrichtung versetzt Letztere in die Lage einen Lichtbogen zum Erzeugen von Plasma gezielter und damit problemlos bereitzustellen, selbst wenn die Zuführeinrichtung hierfür aus weniger geeigneten Werkstoff hergestellt ist.The ring element on the feed device enables the latter to provide an electric arc for generating plasma in a more targeted and therefore trouble-free manner, even if the feed device is made of a less suitable material.

Durch die vorgeschlagene Zuführeinrichtung kann eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen wesentlich kompakter realisiert werden als bisher üblich, sofern diese Vorrichtung konstruktiv sowohl ein Kathodenteil als auch eine Pulverzuführeinrichtung erfordert.The proposed feeding device allows a thermal spraying apparatus to be implemented in a significantly more compact form than is currently common, provided that this apparatus requires both a cathode section and a powder feeding device.

Das Ringelement eignet sich besonders gut einen Lichtbogen im Sinne der Erfindung zu erzeugen, wenn das Ringelement aus Wolfram oder einer Wolframlegierung hergestellt ist.The ring element is particularly well suited to generating an electric arc in accordance with the invention if the ring element is made of tungsten or a tungsten alloy.

Ein derartiges Ringelement bietet in jedem Fall einen verbesserten Verschleiß- und/oder Hitzeschutz an der Zuführeinrichtung.Such a ring element always offers improved wear and/or heat protection on the feeding device.

Die Wolframlegierung kann beispielsweise Wolfram-Lanthanoxid, Wolfram-Ceroxid, Wolfram-Thoriumoxid, oder dergleichen umfassen.The tungsten alloy can, for example, include tungsten lanthanum oxide, tungsten cerium oxide, tungsten thorium oxide, or the like.

Ist das Ringelement konzentrisch um die Austragsöffnung zum Austragen der Pulverpartikel herum angeordnet, ist das Ringelement baulich sehr einfach in die Zuführeinrichtung integrierbar.If the ring element is arranged concentrically around the discharge opening for the discharge of the powder particles, the ring element can be integrated into the feeding device very easily in terms of construction.

Jedenfalls ist es vorteilhaft, wenn die Zuführeinrichtung innerhalb eines Kathodenteils zum Erzeugen eines Lichtbogens angeordnet ist. Hierdurch lässt sich die Zuführeinrichtung baulich besonders einfach in die Realität umsetzen.In any case, it is advantageous if the feed device is arranged within a cathode section for generating an electric arc. This makes the feed device particularly easy to implement in practice.

Vorzugsweise ist die Zuführeinrichtung rohrförmig zumindest teilweise oder zu Gänze in das Elektrodenteil, insbesondere das Kathodenteil, integriert, etwa als zylindrisch ausgestaltetes Rohrteil, um hierdurch einen strömungstechnisch vorteilhaften Pulverkanal auszugestalten.Preferably, the feeding device is tubular and at least partially or completely integrated into the electrode part, in particular the cathode part, for example as a cylindrically designed tube part, in order to create a flow-technically advantageous powder channel.

Pulverpartikel können einem Plasma an der Vorrichtung zum thermischen Spritzen besonders vorteilhaft zugeführt werden, wenn die Pulverpartikel in einem Bereich eines Fußbereichs einer sich gebildeten Plasmablase in das Plasma hinein eingedüst werden.Powder particles can be particularly advantageously fed into a plasma at the thermal spraying device if the powder particles are injected into the plasma in an area of a foot region of a formed plasma bubble.

Der Begriff „Fußbereich“ beschreibt im Sinne der Erfindung denjenigen Bereich, an welchem sich ein mittels eines zwischen dem Kathodenteil und einem Anodenteil erzeugten Lichtbogens entzündetes Plasmagas etwa als Plasmablase in der Plasmakammer ausbreitet.In the context of the invention, the term "foot area" describes the area in which a plasma gas ignited by means of an arc generated between the cathode part and an anode part spreads out in the plasma chamber, for example as a plasma bubble.

Insofern ist es vorteilhaft, wenn die Zuführeinrichtung bzw. ein Rohrteil zum Leiten von Pulverpartikeln zentrisch in dem Elektrodenteil bzw. Kathodenteil angeordnet ist. Hierdurch können die Pulverpartikel mittig in das Plasma eingebracht werden, wenn das Elektrodenteil entsprechend zentrisch vor einer Plasmakammer für ein Plasmagas platziert ist.Therefore, it is advantageous if the feed device or a pipe section for guiding powder particles is arranged centrally within the electrode or cathode section. This allows the powder particles to be introduced centrally into the plasma if the electrode section is positioned centrally in front of a plasma chamber containing a plasma gas.

An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass die Zuführeinrichtung durch Merkmale des hier beschrieben Kathodenteils ebenfalls vorteilhaft weiterentwickelt werden kann.It should also be mentioned at this point that the feeding device can be further advantageously developed by incorporating features of the cathode section described here.

Insofern ist es vorteilhaft, wenn die Zuführeinrichtung ein Kathodenteil nach einem der hier diesbezüglich beschriebenen Merkmale umfasst.Therefore, it is advantageous if the feed device includes a cathode section according to one of the features described here.

Die Aufgabe löst nach einem siebten Aspekt der Erfindung ebenso eine Vorrichtung zum thermischen Spritzen von metallischen und/oder keramischen Spritzgut, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, mit einer Mittelachse, mit einem Gehäuse, mit einer Plasmakammer für Plasma, mit einem Kathodenteil zum Erzeugen eines Lichtbogens, mit einem Anodenteil zum Erzeugen eines Lichtbogens und mit einer Einrichtung zum Zuführen von Pulverpartikeln in die Plasmakammer, wobei sich die Vorrichtung dadurch auszeichnet, dass das Kathodenteil die Einrichtung zum Zuführen von Pulverpartikeln umfasst.According to a seventh aspect of the invention, the problem is solved by a device for thermal spraying of metallic and/or ceramic spray materials, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, comprising a central axis, a housing, a plasma chamber for plasma, a cathode part for generating an arc, an anode part for generating an arc and a device for feeding powder particles into the plasma chamber, wherein the device is characterized in that the cathode part includes the device for feeding powder particles.

Sind das Erzeugen eines Lichtbogens an bzw. in der Plasmakammer und das Zuführen von Pulverpartikeln in die Plasmakammer hinein an einem einzigen Bauteil oder einer einzelnen Baugruppe realisiert, kann die Vorrichtung nicht nur wesentlich kompakter gebaut, sondern darüber hinaus auch signifikant energieeffizienter betrieben werden.If the generation of an electric arc at or in the plasma chamber and the feeding of powder particles into the plasma chamber are realized on a single component or assembly, the device can not only be built much more compactly, but can also be operated significantly more energy-efficiently.

Zum Erzeugen des Lichtbogens an bzw. in der Plasmakammer sind das Kathodenteil und das Anodenteil derart zueinander angeordnet, dass zwischen ihnen ein Lichtbogen initiierbar ist. To generate the arc at or in the plasma chamber, the cathode part and the anode part are arranged in such a way that an arc can be initiated between them.

Vorteilhafterweise umfasst das Anodenteil die Plasmakammer zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, sodass die Konstruktion der vorliegenden Vorrichtung noch kompakter ausfallen kann.Advantageously, the anode part encompasses the plasma chamber at least partially, preferably completely, so that the design of the present device can be even more compact.

Die Pulverpartikel können sich in dem Plasma besonders homogen und damit vorteilhaft verteilen, wenn das Anodenteil die Plasmakammer umfasst, wobei die Einrichtung zum Zuführen zentrisch vor der Plasmakammer angeordnet ist.The powder particles can distribute themselves particularly homogeneously and thus advantageously in the plasma if the anode part encompasses the plasma chamber, with the feeding device being arranged centrally in front of the plasma chamber.

Diese Konstruktion kann baulich mit geringem Aufwand erzielt werden, wenn die Einrichtung zum Zuführen zentrisch bzw. mittig in dem Kathodenteil angeordnet ist.This design can be achieved with minimal construction effort if the feeding device is arranged centrally or in the middle of the cathode part.

Eine mittige bzw. zentrische Eindüsung von Pulverpartikeln durch das Kathodenteil hindurch und in das Plasma hinein kann an der vorliegenden Vorrichtung konstruktiv besonders einfach realisiert werden, wenn die Längsachsen der Plasmakammer, des Kathodenteils, des Anodenteils und der Einrichtung zum Zuführen fluchtend zueinander angeordnet sind.A central or centric injection of powder particles through the cathode part and into the plasma can be implemented particularly simply in the present device if the longitudinal axes of the plasma chamber, the cathode part, the anode part and the feeding device are aligned with each other.

Vorteilhafterweise sind diese Längsachsen hierbei deckungsgleich mit der Mittelachse der Vorrichtung, insbesondere dem Gehäuse der Vorrichtung, angeordnet, wodurch Pulverpartikel und Plasma vorteilhaft miteinander in Wechselwirkung gebracht werden können.Advantageously, these longitudinal axes are arranged to coincide with the central axis of the device, in particular the housing of the device, whereby powder particles and plasma can be advantageously brought into interaction with each other.

Auch können hierdurch das Kathodenteil mit der Einrichtung zum Zuführen und das Anodenteil mit der Plasmakammer vorteilhaft fluchtend hintereinander angeordnet sein.This also allows the cathode section with the feeding device and the anode section with the plasma chamber to be advantageously arranged in a straight line behind each other.

Es ist zweckmäßig, wenn das Kathodenteil und das Anodenteil derart fluchtend zueinander angeordnet sind, dass die durch das Kathodenteil hindurch in das Anodenteil hinein eingebrachten Pulverpartikel axial vor oder am Eingang der Plasmakammer in das in der Plasmakammer erzeugte Plasma zugegeben wird.It is advantageous if the cathode part and the anode part are arranged in such a way that the powder particles introduced through the cathode part into the anode part are added axially in front of or at the entrance of the plasma chamber to the plasma generated in the plasma chamber.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine Austragsseite des Kathodenteils, an welcher Pulverpartikel aus dem Kathodenteil heraus und in die Plasmakammer des Anodenteils hineingebracht werden, zumindest teilweise in das Anodenteil hineinragend angeordnet ist, wobei die Austragsseite des Kathodenteils mittig vor der Plasmakammer angeordnet ist.Furthermore, it is advantageous if a discharge side of the cathode part, at which powder particles are brought out of the cathode part and into the plasma chamber of the anode part, is arranged to project at least partially into the anode part, wherein the discharge side of the cathode part is arranged centrally in front of the plasma chamber.

Durch eine derartige Anordnung können Pulverartikel unmittelbar von dem Kathodenteil in die Plasmakammer eingedüst werden, sodass die Vorrichtung zudem sehr kurz konstruiert werden kann.Such an arrangement allows powder articles to be injected directly from the cathode part into the plasma chamber, so that the device can also be designed to be very short.

Begrenzt die Austragsseite des Kathodenteils den Eingang der Plasmakammer zumindest teilweise, kann nicht nur ein Plasmafuß an dem Eingang der Plasmakammer initiiert werden, sondern es können sogleich auch die Pulverpartikel in unmittelbarer Nähe dieses Plasmafußes in das Plasma eingebracht werden.If the discharge side of the cathode part at least partially limits the entrance of the plasma chamber, not only can a plasma foot be initiated at the entrance of the plasma chamber, but the powder particles can also be introduced into the plasma in the immediate vicinity of this plasma foot.

Zum Erzeugen des Lichtbogens an dem Eingang der Plasmakammer ist es besonders zweckmäßig, wenn die Austragsseite des Kathodenteils ein Ringelement zum Erzeugen eines Lichtbogens in Wechselwirkung mit dem Anodenteil aufweist.To generate the arc at the entrance of the plasma chamber, it is particularly advantageous if the discharge side of the cathode part has a ring element for generating an arc in interaction with the anode part.

Hierdurch kann die Austragsseite zum Einbringen von Pulverpartikeln in das Anodenteil einerseits und zum verschleißfesten Erzeugen eines Lichtbogens in Wechselwirkung mit dem Anodenteil andererseits verwendet werden.This allows the discharge side to be used for introducing powder particles into the anode part on the one hand, and for generating a wear-resistant electric arc in interaction with the anode part on the other.

Das Ringelement kann hierbei nicht nur einen verschließfesteren Bereich des Kathodenteils ausgestalten, sondern darüber hinaus sogleich noch Führungsfunktionen von unterschiedlichen Medien in die Plasmakammer der Vorrichtung hinein bedingen, wenn das Ringelement eine Innenbegrenzung für einen ein Plasmagas führende Kanal und eine Außenbegrenzung für einen ein Inertgas leitenden Kanal bildet.The ring element can not only create a more wear-resistant area of the cathode part, but can also simultaneously provide guiding functions for different media into the plasma chamber of the device, if the ring element forms an inner boundary for a channel carrying a plasma gas and an outer boundary for a channel carrying an inert gas.

Die Vorrichtung kann noch kompakter gebaut werden, wenn eine Aufnahmeseite des Anodenteils, an welcher das Kathodenteil angeordnet ist, einen sich in axialer Richtung verjüngenden Innenwandungsbereich und eine Austragsseite des Kathodenteils einen sich in axialer Richtung verjüngenden Außenwandungsbereich aufweist, wobei der sich verjüngende Außenwandungsbereich des Kathodenteils zumindest teilweise deckungsgleich gegenüber dem sich verjüngenden Innenwandungsbereich des Anodenteils angeordnet ist.The device can be built even more compactly if a receiving side of the anode part, on which the cathode part is arranged, has an inner wall area that tapers in the axial direction and a discharge side of the cathode part has an outer wall area that tapers in the axial direction, wherein the tapered outer wall area of the cathode part is arranged at least partially congruent with the tapered inner wall area of the anode part.

Vorliegend können das Kathodenteil und das Anodenteil im Sinne der Erfindung zueinander angeordnet werden, wenn die Vorrichtung genau ein einziges Kathodenteil und/oder genau ein einziges Anodenteil aufweist.In the present case, the cathode part and the anode part can be arranged in relation to each other in accordance with the invention if the device has exactly one single cathode part and/or exactly one single anode part.

Insbesondere kann eine Austragsöffnung eines Pulverkanals einer Einrichtung zum Zuführen von Pulverpartikeln mittels des Kathodenteils zentrisch in dem Anodenteil und vor dessen Plasmakammer platziert werden, wenn die Vorrichtung lediglich ein Kathodenteil aufweist, welches genau dem Anodenteil zugeordnet ist.In particular, a discharge opening of a powder channel of a device for feeding powder particles via the cathode part can be placed centrally in the anode part and in front of its plasma chamber if the device has only one cathode part which is exactly assigned to the anode part.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das genau eine Kathodenteil nicht nur genau einer Plasmakammer des genau einen Anodenteils zugeordnet ist, sondern auch genau einem Lavaldüsenteil dieses Anodenteils, sodass die Anzahl an verwendeten Bauteilen bzw. Bauteilgruppen an der Vorrichtung insgesamt reduziert werden kann.It is particularly advantageous if the one cathode part is not only assigned to exactly one plasma chamber of the one anode part, but also to exactly one Laval nozzle part of this anode part, so that the number of components or component groups used in the device can be reduced overall.

Dies ist besonders vorteilhaft, da es sich bei diesen Bauteilen meist auch um Verschleißteile handelt, welche vorliegend einfach und kostengünstig ersetzt werden können.This is particularly advantageous because these components are usually also wear parts, which can be replaced easily and cost-effectively.

Das Kathodenteil und das Anodenteil können in der Vorrichtung unterschiedlich gelagert sein, beispielsweise in einem Gehäusebereich der Vorrichtung.The cathode part and the anode part can be mounted differently in the device, for example in a housing area of the device.

Zweckmäßig ist es, wenn die Vorrichtung ein Halterungselement zum Haltern des Kathodenteils aufweist, wobei das Halterungselement das Kathodenteil ringförmig umschließt.It is advantageous if the device has a retaining element for holding the cathode part, wherein the retaining element surrounds the cathode part in a ring shape.

Hierdurch kann zum Beispiel eine besonders einfache und gute Zentrierung des Kathodenteils an der Mittelachse der Vorrichtung erfolgen, welche selbst bei großen Temperaturschwankungen gut beherrschbar erscheint.This allows, for example, a particularly simple and good centering of the cathode part on the central axis of the device, which appears to be easily controllable even with large temperature fluctuations.

Vorzugsweise ist das Halterungselement in der vorderen Hälfte des Kathodenteils angeordnet, sodass das Halterungselement sogleich den Aufnahmebereich für das Kathodenteil an dem Anodenteil begrenzen kann.Preferably, the retaining element is arranged in the front half of the cathode part, so that the retaining element can immediately limit the receiving area for the cathode part on the anode part.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Halterungselement ein Plasmaverteiler-Ringelement umfasst, welches gemeinsam mit dem Kathodenteil einen Arbeitsraum der Vorrichtung axial vor und/oder an dem Aufnahmebereich des Anodenteils begrenzt.It is particularly advantageous if the mounting element includes a plasma distributor ring element which, together with the cathode part, defines a working space of the device axially in front of and/or at the receiving area of the anode part.

Der Begriff „Arbeitsraum“ beschreibt hierbei einen Raum, welcher durch das Plasmaverteiler-Ringelement, das Kathodenteil und das Anodenteil räumlich begrenzt ist.The term "working space" here describes a space which is spatially limited by the plasma distributor ring element, the cathode part and the anode part.

Gegebenenfalls kann dieser Arbeitsraum bei entsprechender Ausgestaltung der Vorrichtung auch ausschließlich nur den Aufnahmeraum des Anodenteils umfassen.If necessary, with appropriate design of the device, this working space can also comprise exclusively the receiving space of the anode part.

Hierfür ist es vorteilhaft, wenn das Kathodenteil und das Anodenteil an der Mittellinie der Vorrichtung zumindest teilweise in Überdeckung zueinander angeordnet sind, wobei das Anodenteil hierbei radial weiter außen des Kathodenteils angeordnet ist. For this purpose, it is advantageous if the cathode part and the anode part are arranged at least partially overlapping each other on the center line of the device, with the anode part being arranged radially further outwards than the cathode part.

Sind das Kathodenteil und das Halterungselement gemeinsam mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert, kann die Vorrichtung zum thermischen Spritzen baulich noch einfacher bereitgestellt werden, insbesondere wenn das Halterungselement als Plasmaverteiler-Ringelement ausgebildet ist.If the cathode part and the mounting element are generated together using an additive manufacturing process, the device for thermal spraying can be provided even more simply in terms of construction, especially if the mounting element is designed as a plasma distributor ring element.

Konstruktiv kann die Vorrichtung noch weiter vereinfacht werden, wenn das Kathodenteil, das Anodenteil, das Halterungselement, insbesondere ausgebildet in Gestalt eines Plasmaverteiler-Ringelements, als eine einzige Bauteilgruppe mittels eines additiven Fertigungsverfahrens herstellt sind, wobei das Halterungselement zwischen dem Kathodenteil und dem Anodenteil stofflich zumindest teilweise aus einem Isolator-Werkstoff hergestellt ist, um einen unerwünschten Kurzschluss an der Bauteilgruppe zu vermeiden.The device can be further simplified in terms of design if the cathode part, the anode part, and the mounting element, in particular designed in the form of a plasma distributor ring element, are manufactured as a single component group using an additive manufacturing process, wherein the mounting element between the cathode part and the anode part is made at least partially of an insulator material in order to avoid an unwanted short circuit in the component group.

Die Vorrichtung kann vielseitig eingesetzt werden, wenn die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, das pulverbeladene Plasma auf 80 m/s oder mehr zu beschleunigen, vorzugsweise auf 200 m/s oder mehr und besonders bevorzugt auf 500 m/s oder mehr, und/oder das pulverbeladene Plasma auf 1100 m/s oder weniger zu beschleunigen, vorzugsweise auf 800 m/s oder weniger und besonders bevorzugt auf 700 m/s oder weniger.The device can be used in a variety of ways if it is configured to accelerate the powder-loaded plasma to 80 m/s or more, preferably to 200 m/s or more and particularly preferably to 500 m/s or more, and/or to accelerate the powder-loaded plasma to 1100 m/s or less, preferably to 800 m/s or less and particularly preferably to 700 m/s or less.

Die Aufgabe löst nach einem achten Aspekt auch ein Verfahren zum Herstellen eines Kathodenteils und/oder eines Anodenteils einer Vorrichtung zum thermischen Spritzen von metallischen und/oder keramischen Spritzgut, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, bei welchem das Kathodenteil und/oder das Anodenteil additiv generiert werden.According to an eighth aspect, the problem also solves a method for manufacturing a cathode part and/or an anode part of a device for thermal spraying of metallic and/or ceramic spray material, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, in which the cathode part and/or the anode part are additively generated.

Dadurch, dass das Kathodenteil bzw. das Anodenteil additiv generiert werden, gelingt es, derartige oftmals verschleißintensiven Bauteile kostengünstig herzustellen, insbesondere im Rahmen einer weitestgehend automatisierten Serienproduktion.By additively generating the cathode and anode components, it is possible to manufacture such often wear-intensive components cost-effectively, especially within the framework of largely automated series production.

Besonders vorteilhaft ist es weiter, dass mittels der additiven Herstellung selbst komplizierteste Geometrien speziell im Inneren des Kathodenteils bzw. Anodenteils möglich sind, beispielsweise von zusätzlichen Strukturen zum besseren Leiten von Medien, selbst in verwinkelten oder gekrümmten Kanälen mit geringen Durchmessern, wie vorstehend bereits ausführlich beschrieben.Furthermore, it is particularly advantageous that additive manufacturing makes it possible to create even the most complex geometries, especially inside the cathode or anode section, for example additional structures for better conduction of media, even in angled or curved channels with small diameters, as already described in detail above.

Um Wiederholungen zu vermeiden, wird für weitere Spezifikationen auf die vorstehend bereits ausführlich beschriebenen Merkmale verwiesen, aus welchen weitere Verfahrensvarianten entnommen werden können.To avoid repetition, further specifications are referred to the features already described in detail above, from which further process variants can be derived.

Jedenfalls kann im Gegensatz zu herkömmlichen subtraktiven Fertigungsverfahren mittels des additiven Fertigungsverfahrens die vorliegende Vorrichtung zum thermischen Spritzen besonders komplex aber dennoch äußerst kompakt bereitgestellt werden.In contrast to conventional subtractive manufacturing processes, the present device for thermal spraying can be provided in a particularly complex yet extremely compact manner using the additive manufacturing process.

Die Aufgabe löst nach einem neunten Aspekt auch ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum thermischen Spritzen von metallischen und/oder keramischen Spritzgut, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, bei welchem Pulverpartikel einem Plasma zugeführt werden, bei welchem die Pulverpartikel mittels des Plasmas zumindest angeschmolzen werden, und bei welchem das pulverbeladene Plasma auf ein Substrat beschleunigt wird, wobei die Pulverpartikel durch ein Kathodenteil hindurch in das Plasma eingebracht werden.According to a ninth aspect, the problem also solves a method for operating a device for the thermal spraying of metallic and/or ceramic spray material, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, in which powder particles are fed into a plasma, in which the powder particles are at least partially melted by means of the plasma, and in which the powder-loaded plasma is accelerated onto a substrate, wherein the powder particles are introduced into the plasma through a cathode part.

Werden die Pulverpartikel durch das Kathodenteil hindurch in das Plasma eingebracht, gelingt eine baulich besonders einfache Einbringung der Pulverpartikel in das Plasma hinein.If the powder particles are introduced into the plasma through the cathode section, a structurally particularly simple introduction of the powder particles into the plasma is achieved.

Insbesondere gelingt hierdurch die Einbringung von Pulverpartikeln im Bereich eines Plasmafußes, welcher an einem mittels des Kathodenteils erzeugten Lichtbogens entsteht und von welchem ausgehend sich eine Plasmablase in die Plasmakammer hinein ausbreitet.In particular, this makes it possible to introduce powder particles in the area of a plasma foot, which is created at an arc generated by the cathode part and from which a plasma bubble spreads into the plasma chamber.

Hierdurch können die Pulverpartikel mittels des Plasmas möglichst lange vorwärts beschleunigt werden, insbesondere bei maximaler Hitze in der Plasmakammer, wobei ein besonders inniger und langer Wärmeübertrag von dem Plasma auf die Pulverpartikel erzielt werden kann, wodurch die Pulverpartikel noch vorteilhafter angeschmolzen werden können.This allows the powder particles to be accelerated forward by the plasma for as long as possible, especially at maximum heat in the plasma chamber, whereby a particularly intimate and long heat transfer from the plasma to the powder particles can be achieved, which allows the powder particles to be melted even more advantageously.

Insofern ist es vorteilhaft, wenn Pulverpartikel dem Plasma an einem Fußbereich des Plasmas zugeführt werden.Therefore, it is advantageous if powder particles are fed into the plasma at a foot region of the plasma.

Mittels der Zuführung von Pulverpartikeln durch das Kathodenteil hindurch, gelingt es auf baulich unkompliziert Weise, die Pulverpartikel dem Plasma zu einem möglich frühen Zeitpunkt zuzuführen.By feeding powder particles through the cathode section, it is possible to introduce the powder particles into the plasma at the earliest possible time in a structurally uncomplicated manner.

Eine möglichst frühzeitige Zuführung von Pulverpartikel in das Plasma kann vorteilhaft realisiert werden, wenn Pulverpartikel dem Plasmagas vor oder an der Plasmakammer zugeführt werden.An early introduction of powder particles into the plasma can be advantageously achieved if powder particles are introduced into the plasma gas before or at the plasma chamber.

Hierbei kann es sich um ein noch ungezündetes Plasmagas und/oder um ein sich gerade entzündendes Plasmagas und/oder aber auch um ein sich bereits teilweise entzündetes Plasmagas handeln, insbesondere an einem Eingangsbereich der Plasmakammer. This could be an unignited plasma gas and/or a plasma gas that is just beginning to ignite and/or a plasma gas that is already partially ignited, especially at an entrance area of the plasma chamber.

Beispielsweise können Pulverpartikel und Plasmagas für das Plasma gemeinsam an der Aufnahmeseite des Anodenteils vor der Plasmakammer in das Anodenteil hinein eingetragen werden.For example, powder particles and plasma gas for the plasma can be introduced together into the anode section on the receiving side of the anode section in front of the plasma chamber.

Jedenfalls können hierdurch Pulverpartikel dem Plasma an einer Düsenaustrittsöffnung des Plasmas gegenüberliegenden Ort zugeführt werden.In any case, this allows powder particles to be fed into the plasma at a location opposite the nozzle outlet of the plasma.

Eine besonders bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass pulverbeladenes Plasma durch die Plasmakammer hindurch und durch einen lavaldüsenähnlichen Bereich hindurch strömt, bevor das pulverbeladene Plasma aus einer Düsenaustrittsöffnung des lavaldüsenähnlichen Bereichs in die Umgebung der Vorrichtung austritt.A particularly preferred method variant provides that powder-loaded plasma flows through the plasma chamber and through a Laval nozzle-like region before the powder-loaded plasma is expelled from a nozzle nozzle. The opening of the Laval nozzle-like area allows air to escape into the surrounding area of the device.

Die Pulverpartikel können hierdurch einerseits zeitlich möglichst lang von dem Plasma aufgewärmt und andererseits zeitlich möglichst lang von dem Plasma getragen und beschleunigt werden.This allows the powder particles to be heated by the plasma for as long as possible and to be carried and accelerated by the plasma for as long as possible.

An dieser Stelle sei noch beansprucht, dass die beschriebenen Verfahren auch noch durch weitere hier beschriebene technische Merkmale, insbesondere durch Merkmale des Kathodenteils, des Anodenteils und/oder der Vorrichtung, ergänzt werden können, um die Verfahren vorteilhaft weiterzuentwickeln, bzw. Verfahrensspezifikationen noch präziser darstellen bzw. formulieren zu können.It should also be noted that the described methods can be further supplemented by additional technical features described here, in particular by features of the cathode section, the anode section and/or the device, in order to further develop the methods advantageously or to be able to represent or formulate method specifications even more precisely.

Die Aufgabe der Erfindung wird nach einem zehnten Aspekt auch von einer Verwendung eines Kathodenteils zum Eindüsen von Pulverpartikel in Plasma gelöst.According to a tenth aspect, the object of the invention is also solved by using a cathode part for injecting powder particles into plasma.

Hierdurch kann das Kathodenteil nicht nur mit einem Anodenteil funktional wechselwirken, um einen Lichtbogen zum Zünden von Plasmagas bereitzustellen, sondern das Kathodenteil kann erfindungsgemäß auch mit Pulverpartikeln wechselwirken, um diese Pulverpartikel einer Plasmakammer zuzuführen, und zwar vorzugsweise unmittelbar an einem Plasmafußbereich.This allows the cathode part not only to functionally interact with an anode part to provide an arc for igniting plasma gas, but according to the invention the cathode part can also interact with powder particles to supply these powder particles to a plasma chamber, preferably directly at a plasma foot region.

Vorteilhafterweise kann das Kathodenteil insofern eine weitere Funktion an einer Vorrichtung zum thermischen Spritzen übernehmen, wodurch diese Vorrichtung letztendlich erheblich weiterentwickelt werden kann.Advantageously, the cathode part can therefore take on an additional function in a device for thermal spraying, which ultimately allows this device to be significantly further developed.

Die Aufgabe der Erfindung wird nach einem elften Aspekt auch von einer Verwendung eines Anodenteils als Dispergierteil zum Dispergieren von Pulverpartikeln und Plasmagas bzw. Plasma gelöst, insbesondere als Lavaldüsenteil zum Beschleunigen und Ausdüsen von mit Pulverpartikel beladendem Plasma.According to an eleventh aspect, the object of the invention is also solved by using an anode part as a dispersing part for dispersing powder particles and plasma gas or plasma, in particular as a Laval nozzle part for accelerating and ejecting plasma loaded with powder particles.

Mittels des Mischkammerteils des Anodenteils können Pulverpartikel bereits sehr gut mit Plasmagas vermischt werden. Sollte das Mischkammerteil zusätzlich eine Plasmakammer umfassen, in welcher Plasmagas zu Plasma gezündet ist, können kumulativ oder alternativ auch dort Pulverpartikel mit Plasma vermischt werden.Powder particles can be very effectively mixed with plasma gas using the mixing chamber section of the anode unit. If the mixing chamber section also includes a plasma chamber in which plasma gas is ignited to form plasma, powder particles can be mixed with plasma there as well, either cumulatively or alternatively.

Mittels des Lavaldüsenteils desselben Anodenteils kann baulich kompakt ferner das mit Pulverpartikel beladene Plasma besonders gut beschleunigt und hierbei mit einer entsprechend hohen Geschwindigkeit aus dem Anodenteil ausgedüst werden, vorzugsweise unter weiterer Beschleunigung.Furthermore, the Laval nozzle part of the same anode part allows the plasma loaded with powder particles to be accelerated particularly well in a structurally compact manner and thereby jetted out of the anode part at a correspondingly high speed, preferably with further acceleration.

Jedenfalls ist es vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße Anodenteil zumindest ein Mischkammerteil vorzugsweise inklusive Plasmakammer sowie ein Lavaldüsenteil ausgestaltet.In any case, it is advantageous that the anode part according to the invention comprises at least a mixing chamber part, preferably including a plasma chamber, as well as a Laval nozzle part.

Die Aufgabe wird nach einem zwölften Aspekt der Erfindung auch von einer Verwendung einer Zuführvorrichtung von Pulverpartikeln zum Erzeugen eines Lichtbogens zum Bilden von Plasma gelöst.According to a twelfth aspect of the invention, the problem is also solved by using a feed device for powder particles to generate an electric arc for forming plasma.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und unbestimmte Zahlenangaben wie „ein...“, „zwei...“ usw. im Regelfall als mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht etwa aus dem Kontext oder dem konkreten Text einer bestimmten Stelle ergibt, dass etwa dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein soll.It should also be noted that, within the context of the present patent application, indefinite articles and indefinite numerical indications such as "one...", "two...", etc., are generally to be understood as minimum indications, i.e., as "at least one...", "at least two...", etc., unless it is clear from the context or the specific text of a particular passage that only "exactly one...", "exactly two...", etc., is meant there.

An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung der Ausdruck „insbesondere“ immer so zu verstehen sei, dass mit diesem Ausdruck ein optionales, bevorzugtes Merkmal eingeleitet wird. Der Ausdruck ist nicht als „und zwar“ und nicht als „nämlich“ zu verstehen.It should be noted here that, within the context of the present patent application, the term "in particular" is always to be understood as introducing an optional, preferred feature. The term is not to be understood as "namely" or "specifically".

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich zusätzlich aus den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen.Further advantages, details and features of the invention will also become apparent from the exemplary embodiments explained below.

Komponenten, welche in den einzelnen Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei die Komponenten nicht in allen Figuren beziffert und erläutert sein müssen.Components which are at least essentially identical in their function in the individual figures may be marked with the same reference symbols, although the components do not have to be numbered and explained in all figures.

In der Zeichnung zeigen:

  • 1: schematisch eine Schnittansicht eines Kathodenteils mit einem Pulverkanal zum Leiten von Pulverpartikel durch das Kathodenteil hindurch;
  • 2: schematisch eine Schnittansicht eines Anodenteils mit einem Aufnahmebereich zum zumindest teilweisen Aufnehmen des Kathodenteils, mit einem Plasmakammerbereich und mit einem Düsenbereich; und
  • 3: schematisch eine Anordnung aus dem in der 1 gezeigten Kathodenteil und aus dem in der 2 gezeigten Anodenteil an einer Vorrichtung zum thermischen Spritzen von mittels Plasma getragenen Pulverpartikeln auf ein Substrat.
The drawing shows:
  • 1 : schematically a cross-sectional view of a cathode part with a powder channel for guiding powder particles through the cathode part;
  • 2 : schematically a sectional view of an anode section with a receiving area for at least partially receiving the cathode section, with a plasma chamber area and with a nozzle area; and
  • 3 : schematically an arrangement from the in the 1 shown cathode section and from the one in the 2 The anode section shown is part of a device for thermally spraying plasma-carried powder particles onto a substrate.

In den 1 bis 3 sind für eine hier nicht näher gezeigte Vorrichtung 1 zum thermischen Plasmaspritzen (vgl. 3) von metallischen bzw. keramischen Spritzgut auf ein Substrat 2 wesentliche Komponenten gezeigt, wie insbesondere ein Kathodenteil 100 (vgl. 1) und ein Anodenteil 200 (vgl. 3), welche gemäß der in der 3 gezeigten Anordnung 300 miteinander wechselwirkend angeordnet sind.In the 1 to 3 are for a device 1 for thermal plasma spraying which is not shown in detail here (see. 3 ) of metallic or ceramic spray material onto a substrate 2 essential components shown, such as in particular a cathode part 100 (cf. 1 ) and an anode section 200 (see 3 ), which according to the in the 3 The arrangement shown 300 are arranged to interact with each other.

Das gemäß der Darstellung nach 1 gezeigte Kathodenteil 100 weist einen länglichen Grundkörper 102 auf.According to the presentation 1 The cathode part 100 shown has an elongated base body 102.

Der Grundkörper 102 definiert eine mittlere Längsachse 104 des Kathodenteils 100, welche insofern die Mittelachse (nicht nochmals beziffert) des Kathodenteils 100 bildet.The basic body 102 defines a mean longitudinal axis 104 of the cathode part 100, which in this respect forms the central axis (not numbered again) of the cathode part 100.

Das Kathodenteil 100 ist mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert, wodurch es vorteilhaft gestaltbar ist, selbst aus unterschiedlichen Werkstoffen in monolithischer Bauweise.The cathode part 100 is generated using an additive manufacturing process, which makes it advantageously designable, even from different materials in a monolithic construction.

Das Kathodenteil 100 weist einen Pulverkanal 106 auf, durch welchen Pulverpartikel 108 durch das Kathodenteil 100 hindurch geleitet werden können, genauer gesagt ein Pulverpartikel-GasGemisch. Die Pulverpartikel 108 bzw. das diesbezügliche Pulverpartikel-Trägergas-Gemisch ist ein Medium, welches vorteilhaft durch das Kathodenteil 100 hindurch geleitet werden kann.The cathode section 100 has a powder channel 106 through which powder particles 108, or more precisely a powder particle-gas mixture, can be guided through the cathode section 100. The powder particles 108, or the corresponding powder particle-carrier gas mixture, is a medium that can advantageously be guided through the cathode section 100.

Der Pulverkanal 106 erstreckt sich mit seiner Längserstreckung 106A entlang der Längsachse 104 und zwar von einer Eintragsseite 110 des Kathodenteils 100 zu einer Austragsseite 112 des Kathodenteils 100, wobei die Pulverpartikel 108 von der Eintragsseite 110 zu der Austragsseite 112 geleitet werden, entlang der Längsachse 104 des Kathodenteils 100 und insbesondere in Arbeitsrichtung 4 (vgl. 3) der Vorrichtung 1.The powder channel 106 extends with its longitudinal extent 106A along the longitudinal axis 104 from an input side 110 of the cathode part 100 to an output side 112 of the cathode part 100, whereby the powder particles 108 are guided from the input side 110 to the output side 112, along the longitudinal axis 104 of the cathode part 100 and in particular in the working direction 4 (see figure). 3 ) of the device 1.

Der Pulverkanal 106 ist in diesem Ausführungsbeispiel hinsichtlich seiner Längserstreckung 106A um ein Vielfaches länger ausgebildet als seine Quererstreckung 106B.In this embodiment, the powder channel 106 is designed to be many times longer in terms of its longitudinal extent 106A than in terms of its transverse extent 106B.

Der Pulverkanal 106 endet an der Austragsseite 112 mit einer Austragsöffnung 106C.The powder channel 106 ends at the discharge side 112 with a discharge opening 106C.

Die Eintragsseite 110 erstreckt sich hierbei von der eintragsseitigen Stirnfläche 110A des Kathodenteils 100 ausgehend in Arbeitsrichtung 4. Die Eintragsseite 110 beträgt etwa ein Drittel der Gesamtlänge 114 des Kathodenteils 100.The entry side 110 extends from the entry-side end face 110A of the cathode part 100 in the working direction 4. The entry side 110 comprises approximately one third of the total length 114 of the cathode part 100.

Die Austragsseite 112 erstreckt sich dementsprechend von der austragsseitigen Stirnfläche 112A des Kathodenteils 100 ausgehend entgegen der Arbeitsrichtung 4. Die Austragsseite 112 beträgt ebenfalls etwa ein Drittel der Gesamtlänge 114 des Kathodenteils 100 ausgehend von der austragsseitigen Stirnfläche 112A gemessen.The discharge side 112 accordingly extends from the discharge-side end face 112A of the cathode part 100 in the opposite direction to the working direction 4. The discharge side 112 also comprises approximately one third of the total length 114 of the cathode part 100, measured from the discharge-side end face 112A.

Das Kathodenteil 100 ist an seiner Austragsseite 112 überwiegend konisch ausgebildet, während es ansonsten zylindrisch ausgebildet ist.The cathode part 100 is predominantly conical on its discharge side 112, while otherwise it is cylindrical.

Der Pulverkanal 106 ist an dem Grundkörper 102 als Rohrteil 116 ausgebildet, wobei das Rohrteil 116 in diesem Ausführungsbeispiel bis über die eintragsseitige Stirnfläche 110A hinausragt.The powder channel 106 is formed on the base body 102 as a tube part 116, wherein in this embodiment the tube part 116 extends beyond the end face 110A on the entry side.

Das Kathodenteil 100 weist in diesem Ausführungsbeispiel noch wenigstens einen weiteren Kanal 120 auf, nämlich einen Kühlkanal 122 zum Leiten eine Kühlmediums und des Weiteren noch einen anderen Kanal 124 zum Leiten eines Bündelmediums.In this embodiment, the cathode part 100 has at least one further channel 120, namely a cooling channel 122 for guiding a cooling medium and also another channel 124 for guiding a bundle medium.

Der Kühlkanal 122 weist einen Vorlauf 122A und einen Rücklauf 122B auf, welche jeweils einen Anschluss 122C bzw. 122D besitzen, um den Kühlkanal 122 an eine hier nicht gezeigte Primärkühleinrichtung der Vorrichtung 1 anzuschließen.The cooling channel 122 has a supply line 122A and a return line 122B, each of which has a connection 122C or 122D, respectively, to connect the cooling channel 122 to a primary cooling device of the apparatus 1, which is not shown here.

Die beiden Anschlüsse 122C und 122D befinden sich jeweils in einem der eintragsseitigen Stirnfläche 110A zugewandten Bereich des Kathodenteils 100 angeordnet.The two terminals 122C and 122D are each located in one area of the cathode part 100 facing the input-side end face 110A.

Sowohl der Anschluss 122C als auch der Anschluss 122D sind an der äußeren Mantelfläche 100A des Kathodenteils 100 angeordnet.Both the terminal 122C and the terminal 122D are located on the outer surface 100A of the cathode part 100.

Die Mantelfläche 100A besitzt einen zylindrischen Bereich 100B und einen konischen Bereich 100C, wobei an dem zylindrischen Bereich 100B ein Lagersitz 100D für ein Halterungselement 5 (vgl. 3) zum Haltern des Kathodenteils 100 vorgesehen ist.The cylindrical surface 100A has a cylindrical area 100B and a conical area 100C, wherein a bearing seat 100D for a retaining element 5 is located on the cylindrical area 100B (see figure). 3 ) is intended for holding the cathode part 100.

Das Kathodenteil 100 hat in dem zylindrischen Bereich 100B einen Außendurchmesser 100D von 15 mm.The cathode part 100 has an outer diameter 100D of 15 mm in the cylindrical area 100B.

Der Anschluss 122C des Vorlaufs 122A ist hierbei näher an der eintragsseitigen Stirnfläche 110A angeordnet als der Anschluss 122D des Rücklaufs 122B, welcher insofern zwischen dem Anschluss 122C und der Austragsseite 112 an dem Grundkörper 102 verortet ist.The connection 122C of the supply line 122A is located closer to the inlet-side end face 110A than the connection 122D of the return line 122B, which is located between the connection 122C and the discharge side 112 on the base body 102.

Damit ist der Vorlauf 122A länger ausgebildet als der Rücklauf 122B.This means that the supply line 122A is longer than the return line 122B.

Der Kühlkanal 122 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Querschnittsfläche (nicht beziffert) von 60 mm2 auf.In this embodiment, the cooling channel 122 has a cross-sectional area (not specified) of 60 mm² .

Der Vorlauf 122A und der Rücklauf 122B sind hierbei durch eine Wandung (nicht explizit gezeigt) von 4 mm voneinander getrennt, wodurch eine gute Stabilität Grundkörper 102 gewährleistet werden kann.The flow 122A and the return 122B are separated from each other by a wall (not explicitly shown) of 4 mm, which ensures good stability of the base body 102.

Der Vorlauf 122A liegt hierbei radial weiter innen am Grundkörper 102 als der Rücklauf 122B. Mit anderen Worten gesagt, heißt das, dass der Vorlauf 122A näher an der Längsachse 104 und damit näher an dem Pulverkanal 106 angeordnet ist als der Rücklauf 122B, welcher näher an der Mantelfläche 100A verläuft.The forward flow 122A is located radially further inwards on the base body 102 than the return flow 122B. In other words, this means that the forward flow 122A is located closer to the longitudinal axis 104 and thus closer to the powder channel 106 than the return flow 122B, which runs closer to the outer surface 100A.

Der Rücklauf 122B folgt insofern der äußeren Kontur des Kathodenteils 100 bzw. des Grundkörpers 102 hiervon.The return path 122B follows the outer contour of the cathode part 100 or of the base body 102 thereof.

Hierdurch ist der Kühlkanal 122 in Richtung der Längsachse 104 an der überwiegend konisch ausgebildeten Austragsseite 112 hinsichtlich seines Rücklaufs 122B zumindest einmal geknickt, um der Konizität des Kathodenteils 100 im Bereich der Austragsseite 112 folgen zu können.As a result, the cooling channel 122 is bent at least once in the direction of the longitudinal axis 104 at the predominantly conical discharge side 112 with respect to its return 122B, in order to follow the conicity of the cathode part 100 in the area of the discharge side 112.

An der Austragsseite 112 des Kathodenteils 100 weist der Kühlkanal 122 eine Querschnittserweiterung 126 auf, um dort eine erhöhte Kühlleistung zu gewährleisten.At the discharge side 112 of the cathode part 100, the cooling channel 122 has a cross-sectional expansion 126 to ensure increased cooling capacity there.

An der Querschnittserweiterung 126 gegen der Vorlauf 122A und der Rücklauf 122B mittels einer länglichen Ringkavität 122E ineinander über.The cross-sectional expansion 126 merges into the flow 122A and the return 122B by means of an elongated ring cavity 122E.

Die längliche Ringkavität 122E ist in dem Grundkörper 102 angeordnet und sie kann insbesondere eine verbesserte Kühlung des Ringelements 130 bewirken, an welchem die längliche Ringkavität 122E unmittelbar angrenzt.The elongated ring cavity 122E is arranged in the base body 102 and can in particular provide improved cooling of the ring element 130, to which the elongated ring cavity 122E is directly adjacent.

Der andere Kanal 124 liegt zwischen dem Pulverkanal 108 und dem Kühlkanal 122 und umschließt den Pulverkanal 108 hierbei konzentrisch.The other channel 124 lies between the powder channel 108 and the cooling channel 122 and concentrically surrounds the powder channel 108.

Insofern ist der andere Kanal 124 in diesem Ausführungsbeispiel als Ringkanal (nicht nochmals beziffert) an dem Kathodenteil 100 ausgestaltet.Therefore, in this embodiment, the other channel 124 is designed as a ring channel (not numbered again) on the cathode part 100.

Der andere Kanal 124 verläuft hierbei von einer vorderen Kanalöffnung 124A an der Eintragsseite 110 bzw. an der diesbezüglichen vorderen Stirnfläche 110A des Kathodenteils 100 durchgängig bis zu einer hinteren Kanalöffnung 124B, welche sich an der Austragsseite 112 des Kathodenteils 100 befindet, genauer gesagt an der austragsseitigen Stirnfläche 112A.The other channel 124 runs continuously from a front channel opening 124A on the input side 110 or on the corresponding front end face 110A of the cathode part 100 to a rear channel opening 124B, which is located on the discharge side 112 of the cathode part 100, more precisely on the discharge-side end face 112A.

Die vordere Kanalöffnung 124A liegt somit auf einer Höhe zwischen den radial weiter außen liegenden Anschlüssen 122C, 122D und dem Pulverkanal 106.The front channel opening 124A is therefore located at a height between the radially outermost connections 122C, 122D and the powder channel 106.

Die hintere Kanalöffnung 124B des anderen Kanals 124 liegt hierbei zwischen dem Pulverkanal 106 und einem an der Austragsseite 112 generierten zusätzlichen Ringelement 130.The rear channel opening 124B of the other channel 124 lies between the powder channel 106 and an additional ring element 130 generated on the discharge side 112.

Dieses Ringelement 130 übernimmt hierbei im Wesentlichen die Funktion eines Kathodenringelements (nicht nochmals beziffert), an welchem sich hauptsächlich und bevorzugt ein Lichtbogen 6 (vgl. 3) zwischen dem Kathodenteil 100 und dem Anodenteil 200 etablieren kann.This ring element 130 essentially assumes the function of a cathode ring element (not further numbered), on which an electric arc 6 is mainly and preferably located (cf. 3 ) between the cathode part 100 and the anode part 200 can be established.

Das Ringelement 130 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Werkstoff, welcher von dem restlichen Grundkörper 102 des Kathodenteils 100 verschieden ist, wie etwa Wolfram, wodurch das Ringelement 130 thermisch stabiler und zudem verschließfester ausgebildet ist als der Rest des Kathodenteils 100.In this embodiment, the ring element 130 consists of a material that differs from the rest of the base body 102 of the cathode part 100, such as tungsten, making the ring element 130 more thermally stable and also more wear-resistant than the rest of the cathode part 100.

Die Kanäle 120, wie etwa der Pulverkanal 106, der Kühlkanal 122 oder der andere Kanal 124, können hierbei mit einem zusätzlichen Leitelement 134 (nur exemplarisch hinsichtlich des Kühlkanals 122 schematisch dargestellt) ausgerüstet sein, um hierdurch das jeweilige Medium vorteilhafter durch den jeweiligen Kanal 106, 122 bzw. 124 durchleiten zu können.The channels 120, such as the powder channel 106, the cooling channel 122 or the other channel 124, can be equipped with an additional guide element 134 (shown schematically only as an example with regard to the cooling channel 122) in order to enable the respective medium to be guided more advantageously through the respective channel 106, 122 or 124.

Beispielsweise kann das zusätzliche Leitelement 134 ein oder mehrere Leitschaufelteile (nicht dargestellt) umfassen, um dem jeweiligen Medium zusätzlich zu der Axialbewegung in Arbeitsrichtung 4 eine Drallbewegung zu verleihen, während das Medium in Richtung der Längsachse 104 durch den entsprechenden Kanal 106, 122 bzw. 124 strömt.For example, the additional guide element 134 can include one or more guide vane parts (not shown) to impart a swirl motion to the respective medium in addition to the axial movement in the working direction 4, while the medium flows in the direction of the longitudinal axis 104 through the corresponding channel 106, 122 or 124.

Das zusätzliche Leitelement 134 kann hierbei eine Helixstruktur umfassen.The additional guiding element 134 can comprise a helical structure.

Ferner kann das zusätzliche Leitelement 134 mit der Helixstruktur, dem Leitschaufelteil oder dergleichen sogleich auch eine Stützstruktur (nicht gesondert gezeigt und beziffert) in dem jeweiligen Kanal 106, 122 bzw. 124 verkörpern, wodurch die strukturelle Integrität des Kathodenteils 100 positiv beeinflusst werden kann.Furthermore, the additional guide element 134 with the helical structure, the guide vane part or the like can also embody a support structure (not shown and numbered separately) in the respective channel 106, 122 or 124, thereby positively influencing the structural integrity of the cathode part 100.

Hierzu ist das zusätzliche Leitelement 134 als körperliche Einheit mit dem Grundkörper 102 des Kathodenteils ausgestaltet.For this purpose, the additional guiding element 134 is designed as a physical unit with the basic body 102 of the cathode part.

Alternativ kann das zusätzliche Leitelement 134 auch fest, aber lose innerhalb des jeweiligen Kanals 106, 122 bzw. 124 eingebracht und angeordnet sein, beispielsweise als gelenkiges Federelement.Alternatively, the additional guide element 134 can also be inserted and arranged firmly but loosely within the respective channel 106, 122 or 124, for example as an articulated spring element.

Insgesamt ist das in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte und erläuterte Kathodenteil 100 in seiner Gesamtstruktur als Monolithblock 140 generiert.Overall, the cathode part 100 shown and explained in this embodiment is generated in its overall structure as a monolithic block 140.

An dieser Stelle sei noch erläutert, dass der vorstehend beschriebene Grundkörper 102 mit dem darin verorteten Pulverkanal 106 und insbesondere mit dem Rohrteil 116 als eine Zuführeinrichtung angesehen werden kann, mittels welcher Pulverpartikel 108 in ein Plasma 8 (vgl. 3; nur schematisch dargestellt) der Vorrichtung 1 eingebracht bzw. eingedüst werden können.At this point, it should be explained that the above-described base body 102 with the powder channel 106 located therein and in particular with the tube part 116 can be regarded as a feeding device by means of which powder particles 108 are fed into a plasma 8 (cf. 3 ; shown only schematically) can be introduced or injected into device 1.

Gemäß der Darstellung nach der 2 ist nun das Anodenteil 200 detaillierter gezeigt.According to the presentation after the 2 The anode section 200 is now shown in more detail.

Das Anodenteil 200 besitzt einen Grundkörper 202, mittels welchem eine mittlere Längsachse 204 des Anodenteils 200 definiert ist. Diese Längsachse 204 bildet insofern die Mittelachse (nicht nochmals beziffert) des Anodenteils 200.The anode part 200 has a base body 202, by means of which a central longitudinal axis 204 of the anode part 200 is defined. This longitudinal axis 204 thus forms the central axis (not further numbered) of the anode part 200.

Auch das Anodenteil 200 ist mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert, wodurch auch dieses Anodenteil 200 vorteilhaft gestaltbar ist, selbst aus unterschiedlichen Werkstoffen in monolithischer Bauweise.The anode part 200 is also generated using an additive manufacturing process, which also makes it advantageous to design this anode part 200, even from different materials in a monolithic construction.

Das Anodenteil 200 hat einen mittig angeordneten Hauptkanal 206 und wenigstens einen weiteren Kanal 208, nämlich in diesem Ausführungsbeispiel einen radial weiter außen platzierten Anoden-Kühlkanal 210 sowie einen nochmals radial weiter außen liegenden anderen Kanal 212.The anode part 200 has a centrally arranged main channel 206 and at least one further channel 208, namely in this embodiment a radially further outward placed anode cooling channel 210 and another radially further outward located channel 212.

Der Hauptkanal 206 verläuft hierbei von einer Aufnahmeseite 214 des Anodenteils 200 bis zu einer Düsenseite 216 des Anodenteils 200.The main channel 206 runs from a receiving side 214 of the anode part 200 to a nozzle side 216 of the anode part 200.

Die Aufnahmeseite 214 erstreckt sich von der aufnahmeseitigen Stirnfläche 214A des Anodenteils 200 ausgehend in Arbeitsrichtung 4 der Vorrichtung.The receiving side 214 extends from the receiving-side end face 214A of the anode part 200 in the working direction 4 of the device.

Die Aufnahmeseite 214 beträgt etwa ein Drittel der Gesamtlänge 218 des Anodenteils 200.The receiving side 214 is approximately one third of the total length 218 of the anode part 200.

Die Düsenseite 216 erstreckt sich dementsprechend ausgehend von der düsenseitigen Stirnfläche 216A des Kathodenteils 100 entgegen der Arbeitsrichtung 4. Die Düsenseite 216 beträgt ebenfalls etwa ein Drittel der Gesamtlänge 218 des Anodenteils 200, gemessen ausgehend von der düsenseitigen Stirnfläche 216A.Accordingly, the nozzle side 216 extends from the nozzle-side end face 216A of the cathode part 100 in the opposite direction of operation 4. The nozzle side 216 also comprises approximately one third of the total length 218 of the anode part 200, measured from the nozzle-side end face 216A.

Die Gesamtlänge 218 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 90 mm.The total length 218 is 90 mm in this embodiment.

Das Anodenteil 200 weist einen Aufnahmebereich 220 mit einer Aufnahmekammer 220A zum zumindest teilweisen Aufnehmen eines Kathodenteils 100 innerhalb des Anodenteils 200 auf.The anode part 200 has a receiving area 220 with a receiving chamber 220A for at least partially receiving a cathode part 100 within the anode part 200.

Ferner weist das Anodenteil 200 einen Plasmakammerbereich 222 mit einer zylindrischen Plasmakammer 222A zum Erzeugen und Vorhalten von Plasma 8 innerhalb des Anodenteils 200 auf.Furthermore, the anode part 200 has a plasma chamber area 222 with a cylindrical plasma chamber 222A for generating and maintaining plasma 8 within the anode part 200.

Darüber hinaus weist das Anodenteil 200 ebenfalls noch einen lavaldüsenähnlichen Bereich 226 mit einem Lavaldüsenteil 226A zum Beschleunigen von Pulverpartikel 108 beladenem Plasma 8 innerhalb des Anodenteils 200 und anschließendem Ausdüsen dieses Pulverpartikel 108 beladenem Plasmas 8 auf.In addition, the anode part 200 also has a Laval nozzle-like area 226 with a Laval nozzle part 226A for accelerating powder particle 108 loaded plasma 8 within the anode part 200 and subsequently nozzleing out this powder particle 108 loaded plasma 8.

Baulich einfach sind diese drei wesentlichen Funktionsbereiche Aufnahmebereich 220 mit der Aufnahmekammer 220A, Plasmakammerbereich 222 mit der Plasmakammer 222A und lavaldüsenähnlichen Bereich 226 mit dem Lavaldüsenteil 226A allein durch den Hauptkanal 206 des Anodenteils 200 ausgestaltet.In terms of construction, these three essential functional areas – the receiving area 220 with the receiving chamber 220A, the plasma chamber area 222 with the plasma chamber 222A and the Laval nozzle-like area 226 with the Laval nozzle part 226A – are designed solely through the main channel 206 of the anode part 200.

Hierbei gehen die Aufnahmekammer 222A und die Plasmakammer 222A an einer Grenzfläche 231A unmittelbar ineinander über.In this process, the receiving chamber 222A and the plasma chamber 222A merge directly into one another at an interface 231A.

Die Plasmakammer 222A und das Lavaldüsenteil 226A gehen hierbei an einer weiteren Grenzfläche 231B ineinander über.The plasma chamber 222A and the Laval nozzle part 226A merge into each other at a further interface 231B.

Bevorzugt sind somit keine anderen Bereiche oder Bauteile zwischen der Aufnahmekammer 222A und der Plasmakammer 222A einerseits und der Plasmakammer 222A und dem Lavaldüsenteil 226A andererseits angeordnet.Preferably, no other areas or components are arranged between the receiving chamber 222A and the plasma chamber 222A on the one hand, and between the plasma chamber 222A and the Laval nozzle part 226A on the other.

Der Aufnahmebereich 220 ist zum Aufnehmen von genau einem einzigen Kathodenteil 100 ausgelegt.The recording area 220 is designed to record exactly one single cathode part 100.

Insbesondere auch hierzu ist der Aufnahmebereich 220 an einem der Aufnahmeseite 214 zugewandten Abschnitt 220B zylinderförmig und an einem dem Plasmakammerbereich 222 zugewandten weiteren Abschnitt 220C konisch ausgeformt ist.In particular, the receiving area 220 is cylindrical in one section 220B facing the receiving side 214 and conical in another section 220C facing the plasma chamber area 222.

Dadurch, dass der Aufnahmebereich 220 des Anodenteils 200 dafür vorgesehen ist, dass bei einer ordnungsgemäßen Verwendung das Kathodenteil 100 hierin zumindest teilweise angeordnet ist, gestaltet der Aufnahmebereich 220 vorteilhafterweise sogleich eine Eintragsöffnung 228 zum Eintragen von Pulverpartikel 108 aus.By providing that the receiving area 220 of the anode part 200 is designed so that, in proper use, the cathode part 100 is at least partially arranged therein, the receiving area 220 advantageously also forms an entry opening 228 for the entry of powder particles 108.

Da mittels des Aufnahmebereichs 220 auch das Zuführen von Plasmagas zum Erzeugen von Plasma 8 in die Plasmakammer 222A hinein erfolgt, gestaltet der Aufnahmebereich 220 sogleich auch eine Einbringöffnung 230 zum Einbringen des Plasmagases in die Plasmakammer 222A aus.Since the intake area 220 is also used to supply plasma gas to generate plasma 8 into the plasma chamber 222A, the intake area 220 also immediately an inlet opening 230 for introducing the plasma gas into the plasma chamber 222A.

Das Lavaldüsenteil 226A kann innerhalb des Hauptkanals 206 besonders vorteilhaft generiert werden, wenn das Lavaldüsenteil 226A an dem kleinsten Innendurchmesser 232 des Anodenteils 200 angeordnet ist.The Laval nozzle part 226A can be generated particularly advantageously within the main channel 206 if the Laval nozzle part 226A is arranged at the smallest inner diameter 232 of the anode part 200.

Das Anodenteil 200 hat in diesem Ausführungsbeispiel an seiner Düsenseite 216 hinsichtlich der Düsenöffnung 226B des Hauptkanals einen Innendurchmesser 234 von 8 mm.In this embodiment, the anode part 200 has an inner diameter 234 of 8 mm on its nozzle side 216 with respect to the nozzle opening 226B of the main channel.

Darüber hinaus weist das Anodenteil 200 einen maximalen Außendurchmesser 236 von 50 mm auf.Furthermore, the anode part 200 has a maximum outer diameter of 50 mm.

Der vorstehend erwähnte Anoden-Kühlkanal 210 weist einen Vorlauf 210A sowie einen Rücklauf 210B auf, wobei hinsichtlich des Vorlaufs 210A ein Vorlauf-Anschluss 210C und des Rücklaufs 210B ein Rücklauf-Anschluss 210D an der Mantelfläche 200A des Anodenteils 200 vorgesehen sind.The aforementioned anode cooling channel 210 has a supply line 210A and a return line 210B, wherein a supply line connection 210C is provided for the supply line 210A and a return line connection 210D for the return line 210B on the shell surface 200A of the anode part 200.

Zumindest der Vorlauf 210A des Anoden-Kühlkanals 210 ist hierbei der Ausgestaltung des Hauptkanals 206 angepasst.At least the inlet 210A of the anode cooling channel 210 is adapted to the design of the main channel 206.

Der Vorlauf 210A und der Rücklauf 210B gehen in einer in dem Grundkörper 202 generierten Ringkavität 210E ineinander über.The flow 210A and the return flow 210B merge into each other in a ring cavity 210E generated in the base body 202.

Die Ringkavität 210E ist an der Düsenseite 216 ausgebildet, wodurch dort eine besonders gute Kühleffekte erzielt werden können.The annular cavity 210E is formed on the nozzle side 216, which allows for particularly good cooling effects to be achieved there.

Der andere Anoden-Kanal 212 besitzt einen an der Mantelfläche 200A ebenfalls gelegenen Kanalanschluss 212A zum Einleiten von Schutzgas, welches an der düsenseitigen Stirnfläche 216A aus dem anderen Anoden-Kanal 212 wieder austritt, und zwar aus einer Ringspaltöffnung 212B.The other anode channel 212 has a channel connection 212A also located on the shell surface 200A for introducing protective gas, which exits from the other anode channel 212 at the nozzle-side end surface 216A, namely from an annular gap opening 212B.

Die Ringspaltöffnung 212B ist von der Düsenöffnung 226B mit einem Abstand 240 von wenigen Millimetern beabstandet.The annular gap opening 212B is spaced a few millimeters apart from the nozzle opening 226B by a distance of 240.

Gemäß der 3 ist noch eine Anordnung 300 aus dem einzigen Kathodenteil 100 und aus einem einzigen Anodenteil 200 an der Vorrichtung 1 gezeigt, wobei das Kathodenteil 100 gegenüber dem Anodenteil 200 zentrisch ausgerichtet ist.According to the 3 Another arrangement 300 consisting of the single cathode part 100 and a single anode part 200 is shown on the device 1, wherein the cathode part 100 is oriented centrally relative to the anode part 200.

Das heißt, dass die Längsachsen 104 und 204 von Kathodenteil 100 und Anodenteil 200 fluchtend zueinander angeordnet sind und insbesondere identisch mit der Mittelachse 12 der Vorrichtung 1 verlaufen. Hierdurch ist auch der Pulverkanal 106 der Zuführeinrichtung zentrisch vor der Plasmakammer 222A angeordnet.This means that the longitudinal axes 104 and 204 of cathode part 100 and anode part 200 are aligned with each other and, in particular, run identically to the central axis 12 of the device 1. This also means that the powder channel 106 of the feed device is arranged centrally in front of the plasma chamber 222A.

Das Kathodenteil 100 und das Anodenteil 200 bleiben mittels eines Verbindungsteils 302 der Anordnung 300 gegenseitig und zueinander in Position gehalten.The cathode part 100 and the anode part 200 remain in position relative to each other by means of a connecting part 302 of the arrangement 300.

Das Verbindungsteil 302 umfasst einen Plasmagasverteiler-Ringelement 302A und ein Verbindungshülsenteil 302B, wobei Letzteres einen ersten Lagersitz 304 zum Lagern des Kathodenteils 100 und einen zweiten Lagersitz 306 zum Lagern des Anodenteils 200 aufweist.The connecting part 302 comprises a plasma gas distributor ring element 302A and a connecting sleeve part 302B, the latter having a first bearing seat 304 for supporting the cathode part 100 and a second bearing seat 306 for supporting the anode part 200.

Die Lagersitze 304 und 306 sind axial hintereinander an dem Verbindungsteilhülsenteil 302B angeordnet.The bearing seats 304 and 306 are arranged axially one behind the other on the connecting sleeve part 302B.

Mittels des Verbindungsteils 302 kann vorteilhaft das Halterungselement 5 zum Haltern des Kathodenteils 100 an der Vorrichtung 1 realisiert sein.The connecting part 302 can advantageously be used to implement the retaining element 5 for holding the cathode part 100 on the device 1.

Die so eingerichtete Vorrichtung 1 zum thermischen Spritzen von metallischen und/oder keramischen Spritzgut auf das Substrat 2, wie das mit Pulverpartikel 108 beladene Plasma 8, kann besonders einfach gebaut werden und zudem äußerst effektiv betrieben werden.The device 1 thus set up for thermally spraying metallic and/or ceramic spray material onto the substrate 2, such as the plasma 8 loaded with powder particles 108, can be built particularly simply and can also be operated extremely effectively.

Die Vorrichtung 1 weist ferner ein Gehäuse 14 auf, welches als Halterungselement 5 insbesondere das beschriebene Verbindungshülsenteil 302B aufweisen kann, wobei die Vorrichtung 1 besonders einfach konstruiert ist, da das Kathodenteil 100 sogleich die Einrichtung zum Zuführen von Pulverpartikeln 108 in die Plasmakammer 222A des Anodenteils 200 umfasst.The device 1 further comprises a housing 14, which may include as a mounting element 5 in particular the described connecting sleeve part 302B, wherein the device 1 is of a particularly simple design, since the cathode part 100 immediately includes the device for feeding powder particles 108 into the plasma chamber 222A of the anode part 200.

Hierbei begrenzt die Austragsseite 112 des Kathodenteils 100 den Eingang der Plasmakammer 222A zumindest teilweise.In this case, the discharge side 112 of the cathode part 100 limits the inlet of the plasma chamber 222A at least partially.

Das Verbindungsteil 302 bzw. Komponenten hiervon begrenzt hierbei einen Arbeitsraum 1A der Vorrichtung 1 zwischen dem Kathodenteil 100 und dem Anodenteil 200, insbesondere an der Aufnahmeseite 214 des Anodenteils 200.The connecting part 302 or components thereof define a working space 1A of the device 1 between the cathode part 100 and the anode part 200, in particular at the receiving side 214 of the anode part 200.

Mittels der Vorrichtung gelingt es, dass Pulverpartikel 108 durch das Kathodenteil 100 hindurch in das Plasma 8 eingebracht werden.The device makes it possible to introduce powder particles 108 through the cathode part 100 into the plasma 8.

Die Pulverpartikel 108 können hierbei dem Plasma 8 bereits an einem Fußbereich 8A des Plasmas 8 zugeführt werden.The powder particles 108 can be introduced into the plasma 8 at a foot region 8A of the plasma 8.

Jedenfalls können die Pulverpartikel 108 einem Plasmagas vor oder an der Plasmakammer 222A zugeführt werden.In any case, the powder particles 108 can be fed into a plasma gas in front of or at the plasma chamber 222A.

Das pulverbeladene Plasma 8 strömt hierbei durch die Plasmakammer 222A hindurch und anschließend durch den lavaldüsenähnlichen Bereich 226 hindurch, bevor es aus der Düsenaustrittsöffnung 226B des lavaldüsenähnlichen Bereichs 226 in die Umgebung 15 der Vorrichtung 1 austritt.The powder-laden plasma 8 flows through the plasma chamber 222A and then through the Laval nozzle-like area 226 before exiting from the nozzle outlet opening 226B of the Laval nozzle-like area 226 into the environment 15 of the device 1.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Vorrichtung zum thermischen PlasmaspritzenDevice for thermal plasma spraying
1A1A
Arbeitsraumworkspace
22
Substratsubstrate
44
Arbeitsrichtungdirection of work
55
HalterungselementMounting element
66
Lichtbogenarc
88
Plasmaplasma
8A8A
Fußbereichfoot area
1212
Mittelachsecentral axis
1414
GehäuseHousing
1515
UmgebungVicinity
100100
KathodenteilCathode section
100A100A
MantelflächeSurface area
100B100B
zylindrischer Bereichcylindrical area
100C100C
konischer Bereichconical area
100D100D
Sitz bzw. Lagersitzseat or bearing seat
100E100E
AußendurchmesserOuter diameter
102102
Grundkörperbasic body
104104
LängsachseLongitudinal axis
106106
PulverkanalPowder channel
106A106A
LängserstreckungLongitudinal extent
106B106B
Quererstreckungtransverse extension
106C106C
AustragsöffnungDischarge opening
108108
Pulverpartikelpowder particles
110110
EintragsseiteEntry page
110A110A
eintragsseitige (vordere) StirnflächeEntry-side (front) end face
112112
AustragsseiteExit page
112A112A
austragsseitige (hintere) Stirnflächedischarge-side (rear) end face
114114
GesamtlängeTotal length
116116
Rohrteilpipe section
120120
wenigstens ein weiterer Kanalat least one more channel
122122
KühlkanalCooling channel
122A122A
VorlaufPreliminary
122B122B
RücklaufReturn
122C122C
Vorlauf-AnschlussSupply line connection
122D122D
Rücklauf-AnschlussReturn connection
122E122E
längliche Ringkavitätelongated ring cavity
124124
anderer Kanal bzw. Inertgas leitender Kanalother channel or inert gas-conducting channel
124A124A
vordere Kanalöffnungfront channel opening
124B124B
hintere Kanalöffnung bzw. Austrittsöffnungrear channel opening or outlet opening
126126
QuerschnittserweiterungCross-sectional expansion
130130
RingelementRing element
134134
zusätzliches Leitelementadditional guiding element
200200
Anodenteilanode section
200A200A
MantelflächeSurface area
202202
Grundkörperbasic body
204204
LängsachseLongitudinal axis
206206
HauptkanalMain channel
208208
wenigstens ein weiterer Kanalat least one more channel
210210
Anoden-KühlkanalAnode cooling channel
210A210A
VorlaufPreliminary
210B210B
RücklaufReturn
210C210C
Vorlauf-AnschlussSupply line connection
210D210D
Rücklauf-AnschlussReturn connection
210E210E
RingkavitätRing cavity
212212
anderer Kanalother channel
212A212A
KanalanschlussSewer connection
212B212B
RingspaltöffnungAnnular gap opening
214214
Aufnahmeseiteadmission page
214A214A
aufnahmeseitige StirnflächeReceiving-side end face
216216
DüsenseiteNozzle side
216A216A
düsenseitige Stirnflächenozzle-side end face
218218
GesamtlängeTotal length
220220
AufnahmebereichRecording area
220A220A
AufnahmekammerAdmissions chamber
220B220B
zylindrischer Abschnittcylindrical section
220C220°C
konischer Abschnittconical section
222222
PlasmakammerbereichPlasma chamber area
222A222A
PlasmakammerPlasma chamber
222B222B
EingangEntrance
226226
lavaldüsenähnlicher Bereich bzw. DüsenbereichLaval nozzle-like area or nozzle area
226A226A
LavaldüsenteilLaval nozzle part
226B226B
DüsenöffnungNozzle opening
228228
EintragsöffnungEntry opening
230230
Einbringöffnung bzw. Plasmagas führender Kanalinsertion opening or plasma gas-carrying channel
231A231A
erste Grenzflächefirst interface
231B231B
weitere Grenzflächefurther boundary surface
232232
kleinster Innendurchmessersmallest inner diameter
234234
Innendurchmesser an der düsenseitigen StirnflächeInner diameter at the nozzle-side end face
236236
AußendurchmesserOuter diameter
240240
AbstandDistance
300300
Anordnungarrangement
302302
VerbindungsteilConnecting part
302A302A
Plasmagasverteiler-RingelementPlasma gas distributor ring element
302B302B
äußeres Verbindungshülsenteilouter connecting sleeve part
304304
erster Lagersitzfirst warehouse location
306306
zweiter Lagersitzsecond warehouse

Claims (66)

Kathodenteil (100) für eine Vorrichtung (1) zum thermischen Spritzen, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, mit einem Grundkörper (102) aufweisend eine Längsachse (104), mit einem sich entlang der Längsachse (104) erstreckenden Pulverkanal (106) zum Leiten von Pulverpartikeln (108) von einer Eintragsseite (110) des Kathodenteils (100) zu einer Austragsseite (112) des Kathodenteils (100) durch das Kathodenteil (100) hindurch.Cathode part (100) for a device (1) for thermal spraying, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, with a base body (102) having a longitudinal axis (104), with a powder channel (106) extending along the longitudinal axis (104) for guiding powder particles (108) from an input side (110) of the cathode part (100) to an output side (112) of the cathode part (100) through the cathode part (100). Kathodenteil (100) für eine Vorrichtung (1) zum thermischen Spritzen, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, mit einem Grundkörper (102) aufweisend eine Längsachse (104), mit wenigstens einem Kanal (106, 120, 122, 124) zum Leiten eines Mediums durch das Kathodenteil (100) hindurch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenteil (100) zumindest teilweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert ist.Cathode part (100) for a device (1) for thermal spraying, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, with a base body (102) having a longitudinal axis (104), with at least one channel (106, 120, 122, 124) for guiding a medium through the cathode part (100), characterized in that the cathode part (100) is at least partially generated by means of an additive manufacturing process. Kathodenteil (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenteil wenigstens einen weiteren Kanal (120, 122, 124) zum Leiten eines weiteren Mediums durch das Kathodenteil (100) hindurch aufweist, insbesondere ist der wenigstens eine weitere Kanal (120, 122, 124) zumindest teilweise um den Pulverkanal (106) herum angeordnet.Cathode part (100) after Claim 1 or 2 , characterized in that the cathode part has at least one further channel (120, 122, 124) for guiding a further medium through the cathode part (100), in particular the at least one further channel (120, 122, 124) is at least partially arranged around the powder channel (106). Kathodenteil (100) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kanal (106, 120, 122, 124) des Kathodenteils (100), insbesondere ein Pulverkanal (106), eine Längserstreckung (106A) aufweist, welche in Richtung der Längsachse (104) um ein Vielfaches länger ausgebildet ist als eine Quererstreckung (106B) des wenigstens einen Kanals (106, 120, 122, 124) quer zu der Längsachse (104).Cathode part (100) after Claim 1 until 3 , characterized in that at least one channel (106, 120, 122, 124) of the cathode part (100), in particular a powder channel (106), has a longitudinal extension (106A) which is formed in the direction of the longitudinal axis (104) several times longer than a transverse extension (106B) of the at least one channel (106, 120, 122, 124) transverse to the longitudinal axis (104). Kathodenteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kanal (106) des Kathodenteils (100), insbesondere ein Pulverkanal (106), eine Beschleunigungsstrecke zum Beschleunigen von Pulverpartikeln (108), insbesondere von einem Pulverpartikel-Trägergas-Gemisch, aufweist.Cathode part (100) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that at least one channel (106) of the cathode part (100), in particular a powder channel (106), has an acceleration section for accelerating powder particles (108), in particular a powder particle-carrier gas mixture. Kathodenteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenteil (100) an seiner Austragsseite (112) ein Ringelement (130) aufweist, welches insbesondere an dem Grundkörper (102) stoffschlüssig angeordnet ist.Cathode part (100) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the cathode part (100) has a ring element (130) on its discharge side (112), which is arranged in a materially bonded manner on the base body (102). Kathodenteil (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (130) aus Wolfram oder einer Wolframlegierung hergestellt ist.Cathode part (100) after Claim 6 , characterized in that the ring element (130) is made of tungsten or a tungsten alloy. Kathodenteil (100) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (130) eine Wandstärke von 0,5 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 1,5 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 3 mm und mehr, und/oder eine Wandstärke von 5 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 4 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 3,5 mm oder weniger.Cathode part (100) after Claim 6 or 7 , characterized in that the ring element (130) has a wall thickness of 0.5 mm or more, preferably 1.5 mm or more and particularly preferably 3 mm or more, and/or has a wall thickness of 5 mm or less, preferably 4 mm or less and particularly preferably 3.5 mm or less. Kathodenteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenteil (100) einen Kühlkanal (122) mit einem Vorlauf (122A) und mit einem Rücklauf (122B) aufweist, welche jeweils einen Anschluss (122C, 122D) zum Verbinden mit einer Primärkühleinrichtung aufweisen, welche jeweils in einem der Eintragsseite (110) zugewandten Bereich des Kathodenteils (100) angeordnet sind.Cathode part (100) according to one of the Claims 1 until 8 , characterized in that the cathode part (100) has a cooling channel (122) with a forward flow (122A) and with a return flow (122B), each of which has a connection (122C, 122D) for connecting to a primary cooling device, each of which is arranged in a region of the cathode part (100) facing the input side (110). Kathodenteil (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (122) eine Querschnittsfläche von 2 mm2 oder mehr aufweist, vorzugsweise von 4 mm2 oder mehr und besonders bevorzugt von 10 mm2 oder mehr, und/oder eine Querschnittsfläche von 75 mm2 oder weniger aufweist, vorzugsweise von 50 mm2 oder weniger und besonders bevorzugt von 25 mm2 oder weniger.Cathode part (100) after Claim 9 , characterized in that the cooling channel (122) has a cross-sectional area of 2 mm² or more, preferably 4 mm² or more and particularly preferably 10 mm² or more, and/or has a cross-sectional area of 75 mm² or less, preferably 50 mm 2 or less and particularly preferably 25 mm 2 or less. Kathodenteil (100) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vorlauf (122A) und dem Rücklauf (122B) eine Wandung angeordnet ist, welche eine Wandungsstärke von 0,3 mm oder mehr aufweist, bevorzugt von 0,8 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 1,2 mm oder mehr, und/oder eine Wandungsstärke von 5 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 4 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 3 mm oder weniger.Cathode part (100) after Claim 9 or 10 , characterized in that a wall is arranged between the flow (122A) and the return (122B), which has a wall thickness of 0.3 mm or more, preferably 0.8 mm or more and particularly preferably 1.2 mm or more, and/or has a wall thickness of 5 mm or less, preferably 4 mm or less and particularly preferably 3 mm or less. Kathodenteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenteil (100) einen anderen Kanal (124) zum Leiten eines weiteren Mediums von der Eintragsseite (110) zu der Austragsseite (112) durch das Kathodenteil (100) hindurch aufweist, insbesondere ist der andere Kanal (124) konzentrisch um den Pulverkanal (106) herum angeordnet.Cathode part (100) according to one of the Claims 1 until 11 , characterized in that the cathode part (100) has another channel (124) for guiding a further medium from the input side (110) to the discharge side (112) through the cathode part (100), in particular the other channel (124) is arranged concentrically around the powder channel (106). Kathodenteil (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Kanal (124) an der Austragsseite (112) des Kathodenteils (100) eine Austrittsöffnung (124B) zum Austreten des Mediums aus dem Kathodenteil (100) aufweist.Cathode part (100) after Claim 12 , characterized in that the other channel (124) has an outlet opening (124B) on the discharge side (112) of the cathode part (100) for the medium to exit from the cathode part (100). Kathodenteil (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (124B) radial weiter innen eines Ringelements (130) angeordnet ist, welches an der Austragsseite (112) des Kathodenteils (100) angeordnet ist.Cathode part (100) after Claim 13 , characterized in that the outlet opening (124B) is arranged radially further inside a ring element (130) which is arranged on the discharge side (112) of the cathode part (100). Kathodenteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlkanal (122) des Kathodenteils (100) und/oder ein anderer Kanal (124) des Kathodenteils (100) jeweils wenigstens ein zusätzliches Leitelement (134) zum Leiten des jeweiligen Mediums aufweist.Cathode part (100) according to one of the Claims 1 until 14 , characterized in that a cooling channel (122) of the cathode part (100) and/or another channel (124) of the cathode part (100) each has at least one additional guiding element (134) for guiding the respective medium. Kathodenteil (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zusätzliche Leitelement (134) eine Wanddicke von 0,1 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 1 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 2 mm oder mehr, und/oder eine Wanddicke von 5 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 4 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 3 mm oder weniger.Cathode part (100) after Claim 15 , characterized in that the at least one additional guide element (134) has a wall thickness of 0.1 mm or more, preferably 1 mm or more and particularly preferably 2 mm or more, and/or has a wall thickness of 5 mm or less, preferably 4 mm or less and particularly preferably 3 mm or less. Kathodenteil (100) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zusätzliche Leitelement (134) entlang der Längsachse (104) des Grundkörpers (102) eine Länge von 2 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 4 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 6 mm oder mehr, und/oder eine Länge von 20 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 16 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 12 mm oder weniger.Cathode part (100) after Claim 15 or 16 , characterized in that the at least one additional guide element (134) along the longitudinal axis (104) of the base body (102) has a length of 2 mm or more, preferably 4 mm or more and particularly preferably 6 mm or more, and/or has a length of 20 mm or less, preferably 16 mm or less and particularly preferably 12 mm or less. Kathodenteil (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zusätzliche Leitelement (134) zum Beaufschlagen des jeweiligen Mediums mit einer Drallbewegung ein Leitschaufelteil oder mehrere Leitschaufelteile umfasst.Cathode part (100) according to one of the Claims 15 until 17 , characterized in that the at least one additional guiding element (134) for applying a swirling motion to the respective medium comprises a guide vane part or several guide vane parts. Kathodenteil (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zusätzliche Leitelement (134) eine Helixstruktur aufweist.Cathode part (100) according to one of the Claims 15 until 18 , characterized in that the at least one additional guiding element (134) has a helical structure. Kathodenteil (100) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Helixstruktur entlang der Längsachse (104) des Kathodenteils (100) eine Steigung von 1 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 5 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 15 mm, und/oder eine Steigung von 50 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 40 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 30 mm oder weniger.Cathode part (100) after Claim 19 , characterized in that the helical structure along the longitudinal axis (104) of the cathode part (100) has a slope of 1 mm or more, preferably 5 mm or more and particularly preferably 15 mm, and/or has a slope of 50 mm or less, preferably 40 mm or less and particularly preferably 30 mm or less. Kathodenteil (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zusätzliche Leitelement eine Stützstruktur des Kathodenteils (100) umfasst.Cathode part (100) according to one of the Claims 15 until 20 , characterized in that the at least one additional guiding element comprises a support structure of the cathode part (100). Kathodenteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenteil (100) einen Außendurchmesser (100E) von 5 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 10 mm oder mehr und besonders bevorzugt 15 mm oder mehr, und/oder einen Außendurchmesser (100E) von 30 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise 25 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 20 mm oder weniger.Cathode part (100) according to one of the Claims 1 until 21 , characterized in that the cathode part (100) has an outer diameter (100E) of 5 mm or more, preferably 10 mm or more and particularly preferably 15 mm or more, and/or has an outer diameter (100E) of 30 mm or less, preferably 25 mm or less and particularly preferably 20 mm or less. Kathodenteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenteil (100) an seiner äußeren Mantelfläche (100A) wenigstens einen Sitz (100D) für ein Halterungselement (5) zum ortsfesten Haltern des Kathodenteils (100) an einem Gehäuse (14) der Vorrichtung (1) zum thermischen Spritzen aufweist, wobei insbesondere der Sitz (100D) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert ist.Cathode part (100) according to one of the Claims 1 until 22 , characterized in that the cathode part (100) has at least one seat (100D) on its outer surface (100A) for a retaining element (5) for holding the cathode part (100) in a fixed position on a housing (14) of the device (1) for thermal spraying, wherein in particular the seat (100D) is generated by means of an additive manufacturing process. Kathodenteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenteil (100), insbesondere der Grundkörper (102) hiervon, und/oder wenigstens ein Kanal (106, 120, 122, 124) hiervon, insbesondere der Pulverkanal (106), der Fluidkanal (122, 124), und/oder das Ringelement (130) hiervon, monolithisch ausgebildet sind, insbesondere als ein einziger Monolithblock.Cathode part (100) according to one of the Claims 1 until 23 , characterized in that the cathode part (100), in particular the base body (102) thereof, and/or at least one channel (106, 120, 122, 124) thereof, in particular the powder channel (106), the fluid channel (122, 124), and/or the ring element (130) thereof, are formed monolithically, in particular as a single monolithic block. Anodenteil (200) für eine Vorrichtung (1) zum thermischen Spritzen, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, mit einem Grundkörper (202) aufweisend eine Längsachse (204) und einen sich entlang der Längsachse (204) erstreckenden Hauptkanal (206) und mit wenigstens einem weiteren Kanal (208) zum Leiten eines weiteren Mediums durch das Anodenteil (200) hindurch, wobei der wenigstens eine weitere Kanal (208) zumindest teilweise um den Hauptkanal (206) herum angeordnet ist, und wobei allein der Hauptkanal (206) des Grundkörpers (202) einen Aufnahmebereich (220) zum zumindest teilweisen Aufnehmen eines Kathodenteils (100) innerhalb des Anodenteils (200) und einen Plasmakammerbereich (222) zum Erzeugen von Plasma (8) innerhalb des Anodenteils (200) ausgestaltet, insbesondere zur Gänze ausgestaltet, insbesondere gestaltet der Hauptkanal (206) des Grundkörpers (202) einen lavaldüsenähnlichen Bereich (226) zum Beschleunigen von Pulverpartikel (108) beladenem Plasma (8) innerhalb des Anodenteils (200) und anschließendem Ausdüsen von Pulverpartikel (108) beladenem Plasma (8) aus.An anode section (200) for a device (1) for thermal spraying, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, comprising a base body (202) having a longitudinal axis (204) and a main channel (206) extending along the longitudinal axis (204) and with at least one further channel (208) for guiding a further medium through the anode section (200), wherein the at least one further channel (208) is arranged at least partially around the main channel (206), and wherein the main channel (206) of the base body (202) alone is configured, in particular entirely configured, as a receiving area (220) for at least partially receiving a cathode section (100) within the anode section (200) and a plasma chamber area (222) for generating plasma (8) within the anode section (200). In particular, the main channel (206) of the base body (202) forms a Laval nozzle-like area (226) for accelerating powder particle (108) loaded plasma (8) within the anode part (200) and subsequently nozzleing out powder particle (108) loaded plasma (8). Anodenteil (200) für eine Vorrichtung (1) zum thermischen Spritzen, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, mit einem Grundkörper (202) aufweisend eine Längsachse (204), mit einer Aufnahmeseite (214) aufweisend einen Aufnahmebereich (220) zum zumindest teilweisen Aufnehmen eines Kathodenteils (100), mit einer Düsenseite (216), insbesondere aufweisend einen lavaldüsenähnlichen Bereich (226), zum Ausdüsen von Plasma (8), insbesondere von Pulverpartikel (108) beladendem Plasma (8), mit einem kanalartigen Plasmakammerbereich (222) zum Erzeugen von Plasma (8), welche zwischen der Aufnahmeseite (214) und der Düsenseite (216) angeordnet ist, und mit wenigstens einem Kanal (206, 208, 210, 212), zum Leiten wenigstens eines Mediums durch das Anodenteil (200) hindurch, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodenteil (200) zumindest teilweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens generiert ist.An anode part (200) for a device (1) for thermal spraying, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, comprising a base body (202) having a longitudinal axis (204), a receiving side (214) having a receiving area (220) for at least partially receiving a cathode part (100), a nozzle side (216), in particular having a Laval nozzle-like area (226) for spraying plasma (8), in particular plasma (8) loaded with powder particles (108), a channel-like plasma chamber area (222) for generating plasma (8), which is arranged between the receiving side (214) and the nozzle side (216), and at least one channel (206, 208, 210, 212) for guiding at least one medium through the anode part (200), characterized in this respect , that the anode part (200) is at least partially generated by means of an additive manufacturing process. Anodenteil (200) nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (220) zum Aufnehmen von genau einem einzigen Kathodenteil (100), insbesondere einem axialen Dreikathodenbrennerteil, eingerichtet ist.Anode section (200) after Claim 25 or 26 , characterized in that the receiving area (220) is designed to receive exactly one single cathode part (100), in particular an axial three-cathode burner part. Anodenteil (200) nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodenteil (200) eine Einbringöffnung (230) zum Einbringen von Plasmagas für die Erzeugung von Plasma (8) aufweist, wobei der Aufnahmebereich (220) diese Einbringöffnung (230) umfasst.anode section (200) according to one of the Claims 25 until 27 , characterized in that the anode part (200) has an introduction opening (230) for introducing plasma gas for generating plasma (8), wherein the receiving area (220) includes this introduction opening (230). Anodenteil (200) nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodenteil (200) eine Eintragsöffnung (228) zum Eintragen von Pulverpartikeln (108) zum Erzeugen von Pulverpartikel beladenem Plasma (8) aufweist, wobei der Aufnahmebereich (220) des Anodenteils (200) diese Eintragsöffnung (228) umfasst.anode section (200) according to one of the Claims 25 until 28 , characterized in that the anode part (200) has an entry opening (228) for introducing powder particles (108) to generate powder particle-loaded plasma (8), wherein the receiving area (220) of the anode part (200) includes this entry opening (228). Anodenteil (200) nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringöffnung (230) und/oder die Eintragsöffnung (228) vor dem Plasmakammerbereich (222) des Anodenteils (200) angeordnet sind.Anode section (200) after Claim 28 or 29 , characterized in that the insertion opening (230) and/or the entry opening (228) are arranged in front of the plasma chamber area (222) of the anode part (200). Anodenteil (200) nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringöffnung (230) und die Eintragsöffnung (228) identisch sind.anode section (200) according to one of the Claims 28 until 30 , characterized in that the insertion opening (230) and the entry opening (228) are identical. Anodenteil (200) nach einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (220) an einem der Aufnahmeseite zugewandten Abschnitt (220B) zylinderförmig und an einem dem Plasmakammerbereich zugewandten weiteren Abschnitt (220C) konisch ausgeformt ist.anode section (200) according to one of the Claims 25 until 31 , characterized in that the receiving area (220) is cylindrical in shape on a section (220B) facing the receiving side and conical in shape on a further section (220C) facing the plasma chamber area. Anodenteil (200) nach einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenbereich (226) ein Lavaldüsenteil (226A) zum günstigeren Beschleunigen und Ausdüsen von mit Pulverpartikeln (108) beladenem Plasma (8) aufweist.anode section (200) according to one of the Claims 25 until 32 , characterized in that the nozzle area (226) has a Laval nozzle part (226A) for more favorable acceleration and nozzle discharge of plasma (8) loaded with powder particles (108). Anodenteil (200) nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Lavaldüsenteil (226A) an dem kleinsten Innendurchmesser (232) des Anodenteils (200), insbesondere des Hauptkanals (206) hiervon, angeordnet ist.Anode section (200) after Claim 33 , characterized in that the Laval nozzle part (226A) is arranged at the smallest inner diameter (232) of the anode part (200), in particular of the main channel (206) thereof. Anodenteil (200) nach einem der Ansprüche 25 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodenteil (200) an der Düsenseite (216) einen Innendurchmesser (234) von 5 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 6 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 8 mm oder mehr, und/oder einen Innendurchmesser (234) von 120 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 80 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 40 mm oder weniger.anode section (200) according to one of the Claims 25 until 34 , characterized in that the anode part (200) on the nozzle side (216) has an inner diameter (234) of 5 mm or more, preferably 6 mm or more and particularly preferably 8 mm or more, and/or has an inner diameter (234) of 120 mm or less, preferably 80 mm or less and particularly preferably 40 mm or less. Anodenteil (200) nach einem der Ansprüche 25 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodenteil (200) einen Außendurchmesser (236) von 10 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 20 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 40 mm oder mehr, und/oder einen Außendurchmesser (236) von 300 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 150 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 60 mm oder weniger.anode section (200) according to one of the Claims 25 until 35 , characterized in that the anode part (200) has an outer diameter (236) of 10 mm or more, preferably of 20 mm or more and particularly preferably of 40 mm or more, and/or has an outer diameter (236) of 300 mm or less, preferably of 150 mm or less and particularly preferably of 60 mm or less. Anodenteil (200) nach einem der Ansprüche 25 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodenteil (200) eine Gesamtlänge (218) von 20 mm oder mehr aufweist, vorzugsweise von 40 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 60 mm oder mehr, und/oder eine Gesamtlänge (218) von 150 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 120 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 100 mm oder weniger.anode section (200) according to one of the Claims 25 until 36 , characterized in that the anode part (200) has a total length (218) of 20 mm or more, preferably of 40 mm or more and particularly preferably of 60 mm or more, and/or has a total length (218) of 150 mm or less, preferably of 120 mm or less and particularly preferably of 100 mm or less. Anodenteil (200) nach einem der Ansprüche 25 bis 37, gekennzeichnet durch einen Anoden-Kühlkanal (210) mit einem Vorlauf (210A) und mit einem Rücklauf (210B), wobei der Vorlauf (210A) und der Rücklauf (210B) jeweils einen Anschluss (210C, 210D) zum Verbinden mit einer Primärkühleinrichtung aufweist, welche jeweils in einem der Düsenseite (216) abgewandten Bereich des Anodenteils (200) angeordnet sind.anode section (200) according to one of the Claims 25 until 37 , characterized by an anode cooling channel (210) with a forward flow (210A) and a return flow (210B), wherein the forward flow (210A) and the return flow (210B) each have a connection (210C, 210D) for connecting to a primary cooling device, which are each arranged in a region of the anode part (200) facing away from the nozzle side (216). Anodenteil (200) nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vorlauf (210A) und dem Rücklauf (210B) eine Wandung angeordnet ist, welche eine Wandungsstärke von 0,3 mm oder mehr aufweist, bevorzugt von 0,8 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 1,2 mm oder mehr, und/oder eine Wandungsstärke von 10 mm oder weniger aufweist, vorzugsweise von 8 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 4 mm oder weniger.Anode section (200) after Claim 38 , characterized in that a wall is arranged between the flow (210A) and the return (210B), which has a wall thickness of 0.3 mm or more, preferably 0.8 mm or more and particularly preferably 1.2 mm or more, and/or has a wall thickness of 10 mm or less, preferably 8 mm or less and particularly preferably 4 mm or less. Anodenteil (200) nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Vorlauf (210A) entlang der Längsachse (204) einen zumindest teilweise ringförmigen Konturverlauf aufweist, welcher optional der Kontur des Düsenbereichs (226), insbesondere des Lavaldüsenteils (226A), angepasst ist.Anode section (200) after Claim 38 or 39 , characterized in that at least the lead-in (210A) along the longitudinal axis (204) has an at least partially annular contour profile, which is optionally adapted to the contour of the nozzle area (226), in particular the Laval nozzle part (226A). Anodenteil (200) nach einem der Ansprüche 38 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Anoden-Kühlkanal (210) einen Querschnitt von 2 mm2 oder mehr aufweist, vorzugsweise von 4 mm2 oder mehr und besonders bevorzugt von 10 mm2 oder mehr, und/oder einen Querschnitt von 75 mm2 oder weniger aufweist, vorzugsweise von 50 mm2 oder weniger und besonders bevorzugt von 25 mm2 oder weniger.anode section (200) according to one of the Claims 38 until 40 , characterized in that the anode cooling channel (210) has a cross-section of 2 mm² or more, preferably 4 mm² or more and particularly preferably 10 mm² or more, and/or has a cross-section of 75 mm² or less, preferably 50 mm² or less and particularly preferably 25 mm² or less. Anodenteil (200) nach einem der Ansprüche 25 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodenteil (200) einen anderen Anoden-Kanal (212) zum Leiten eines weiteren Mediums, insbesondere eines Schutzgases, von einer Anoden-Mantelfläche (200A) bis an die Düsenseite (216) durch das Anodenteil (200) hindurch aufweist, wobei der andere Anoden-Kanal (212) konzentrisch um den Düsenbereich (226) des Anodenteils (200) herum angeordnet ist.anode section (200) according to one of the Claims 25 until 41 , characterized in that the anode part (200) has another anode channel (212) for guiding a further medium, in particular a protective gas, from an anode jacket surface (200A) to the nozzle side (216) through the anode part (200), wherein the other anode channel (212) is arranged concentrically around the nozzle area (226) of the anode part (200). Anodenteil (200) nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Anoden-Kanal (212) an der Düsenseite (216) des Anodenteils (200) wenigstens eine Ringspaltöffnung (212B) oder mehrere Ringspaltöffnungen (212B) zum Abgeben des weiteren Mediums aus dem Anodenteil (200) aufweist.Anode section (200) after Claim 42 , characterized in that the other anode channel (212) on the nozzle side (216) of the anode part (200) has at least one annular gap opening (212B) or several annular gap openings (212B) for releasing the further medium from the anode part (200). Anodenteil (200) nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der wenigstens einen Ringspaltöffnung (212B) des anderen Anoden-Kanals (212) und einer Düsenöffnung (226B) des Düsenbereichs (226) ein Abstand (240) von 0,2 mm oder mehr angeordnet ist, vorzugsweise von 2 mm oder mehr und besonders bevorzugt von 4 mm oder mehr, und/oder ein Abstand (240) von 25 mm oder weniger angeordnet ist, vorzugsweise von 15 mm oder weniger und besonders bevorzugt von 8 mm oder weniger.Anode section (200) after Claim 43 , characterized in that a distance (240) of 0.2 mm or more is arranged between the at least one annular gap opening (212B) of the other anode channel (212) and a nozzle opening (226B) of the nozzle area (226), preferably 2 mm or more and particularly preferably 4 mm or more, and/or a distance (240) of 25 mm or less is arranged, preferably 15 mm or less and particularly preferably 8 mm or less. Anodenteil (200) nach Anspruch 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ringspaltöffnung (212B) des anderen Anoden-Kanals (212) eine Gesamtaustrittsfläche von 2 mm2 oder mehr aufweist, vorzugsweise von 6 mm2 oder mehr und besonders bevorzugt von 12 mm2 oder mehr, und/oder eine Gesamtaustrittsfläche von 50 mm2 oder weniger aufweist, vorzugsweise von 30 mm2 oder weniger und besonders bevorzugt von 20 mm2 oder weniger.Anode section (200) after Claim 43 or 44 , characterized in that the at least one annular gap opening (212B) of the other anode channel (212) has a total exit area of 2 mm² or more, preferably 6 mm² or more and particularly preferably 12 mm² or more, and/or has a total exit area of 50 mm² or less, preferably 30 mm² or less and particularly preferably 20 mm² or less. Anordnung (300) aus einem einzigen Kathodenteil (100), insbesondere einem Kathodenteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, und/oder aus einem einzigen Anodenteil (200), insbesondere einem Anodenteil (200) nach einem der Ansprüche 25 bis 45, bei welcher zum axialen Eindüsen von Pulverpartikeln (108) in ein Plasma (8) das einzige Kathodenteil (100) mit seinem Pulverkanal (106) axial vor einer Plasmakammer (222A) des einzigen Anodenteils (200) angeordnet ist, wobei das einzige Kathodenteil (100) und das einzige Anodenteil (220) axial fluchtend zueinander angeordnet sind.arrangement (300) consisting of a single cathode part (100), in particular a cathode part (100) according to one of the Claims 1 until 24 , and/or from a single anode part (200), in particular an anode part (200) according to one of the Claims 25 until 45 , in which, for the axial injection of powder particles (108) into a plasma (8), the single cathode part (100) with its powder channel (106) is arranged axially in front of a plasma chamber (222A) of the single anode part (200), wherein the single cathode part (100) and the single anode part (220) are arranged axially aligned with each other. Anordnung (300) nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass das einzige Kathodenteil (100) und das einzige Anodenteil (200) mittels wenigstens eines Verbindungsteils (302) an einer gemeinsamen Mittelachse (12) zueinander angeordnet sind, insbesondere zumindest teilweise konzentrisch zueinander.Order (300) according to Claim 46 , characterized in that the single cathode part (100) and the single anode part (200) are arranged relative to each other on a common central axis (12) by means of at least one connecting part (302), in particular at least partially concentric relative to each other. Vorrichtung (1) zum thermischen Spritzen von metallischen und/oder keramischen Spritzgut, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, mit einer Mittelachse (12), mit einem Gehäuse, mit einer Plasmakammer für Plasma (8), mit einem Kathodenteil (100) zum Erzeugen eines Lichtbogens (6), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 24, insbesondere mit einem Anodenteil (200) zum Erzeugen eines Lichtbogens (6), insbesondere nach einem der Ansprüche 25 bis 45, und mit einer Einrichtung zum Zuführen von Pulverpartikeln (108) in die Plasmakammer (222A), dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenteil (100) die Einrichtung zum Zuführen von Pulverpartikeln (108) umfasst.Device (1) for thermal spraying of metallic and/or ceramic spray material, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, with a central axis (12), with a housing, with a plasma chamber for plasma (8), with a cathode part (100) for generating an electric arc (6), in particular after one of the Claims 1 until 24 , in particular with an anode section (200) for generating an electric arc (6), in particular according to one of the Claims 25 until 45 , and with a device for supplying powder particles (108) into the plasma chamber (222A), characterized in that the cathode part (100) comprises the device for supplying powder particles (108). Vorrichtung (1) nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodenteil (200) die Plasmakammer (222A) umfasst, wobei die Einrichtung zum Zuführen zentrisch vor der Plasmakammer (222A) angeordnet ist.Device (1) according Claim 48 , characterized in that the anode part (200) comprises the plasma chamber (222A), wherein the feeding device is arranged centrally in front of the plasma chamber (222A). Vorrichtung (1) nach Anspruch 48 oder 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (104, 204) der Plasmakammer (222A), des Kathodenteils (100), des Anodenteils (200) und der Einrichtung zum Zuführen fluchtend zueinander angeordnet sind.Device (1) according Claim 48 or 49 , characterized in that the longitudinal axes (104, 204) of the plasma chamber (222A), the cathode part (100), the anode part (200) and the supply device are arranged in alignment with each other. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 48 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austragsseite (112) des Kathodenteils (100), an welcher Pulverpartikel (108) aus dem Kathodenteil (100) heraus und in die Plasmakammer des Anodenteils (200) hinein gebracht werden, zumindest teilweise in das Anodenteil (200) hineinragend angeordnet ist, wobei die Austragsseite (112) des Kathodenteils (100) mittig vor der Plasmakammer (222A) angeordnet ist.Device (1) according to one of the Claims 48 until 50 , characterized in that a discharge side (112) of the cathode part (100), at which powder particles (108) are discharged from the cathode part (100) and brought into the plasma chamber of the anode part (200), is arranged to project at least partially into the anode part (200), wherein the discharge side (112) of the cathode part (100) is arranged centrally in front of the plasma chamber (222A). Vorrichtung (1) nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsseite (112) des Kathodenteils (100) den Eingang (222B) der Plasmakammer (222A) zumindest teilweise begrenzt.Device (1) according Claim 51 , characterized in that the discharge side (112) of the cathode part (100) at least partially limits the inlet (222B) of the plasma chamber (222A). Vorrichtung (1) nach Anspruch 51 oder 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsseite (112) des Kathodenteils (100) ein Ringelement (130) zum Erzeugen eines Lichtbogens (6) in Wechselwirkung mit dem Anodenteil (200) aufweist.Device (1) according Claim 51 or 52 , characterized in that the discharge side (112) of the cathode part (100) has a ring element (130) for generating an electric arc (6) in interaction with the anode part (200). Vorrichtung (1) nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (130) eine Innenbegrenzung für einen ein Plasmagas führenden Kanal (230) und eine Außenbegrenzung für einen ein Inertgas leitenden Kanal (124) bildet.Device (1) according Claim 53 , characterized in that the ring element (130) forms an inner boundary for a channel (230) carrying a plasma gas and an outer boundary for a channel (124) carrying an inert gas. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 48 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahmeseite (214) des Anodenteils (200), an welcher das Kathodenteil (100) angeordnet ist, einen sich in axialer Richtung verjüngenden Innenwandungsbereich und eine Austragsseite (112) des Kathodenteils (100) einen sich in axialer Richtung verjüngenden Außenwandungsbereich aufweist, wobei der sich verjüngende Außenwandungsbereich des Kathodenteils (100) zumindest teilweise deckungsgleich gegenüber dem sich verjüngenden Innenwandungsbereich des Anodenteils (200) angeordnet ist.Device (1) according to one of the Claims 48 until 54 , characterized in that a receiving side (214) of the anode part (200), on which the cathode part (100) is arranged, has an inner wall region tapering in the axial direction and a discharge side (112) of the cathode part (100) has an outer wall region tapering in the axial direction, wherein the tapering outer wall region of the cathode part (100) is arranged at least partially congruent with the tapering inner wall region of the anode part (200). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 48 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) genau ein einziges Kathodenteil (100) und/oder genau ein einziges Anodenteil (200) aufweist.Device (1) according to one of the Claims 48 until 55 , characterized in that the device (1) has exactly one single cathode part (100) and/or exactly one single anode part (200). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 48 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Halterungselement (5) zum Haltern des Kathodenteils (100) aufweist, wobei das Halterungselement (5) das Kathodenteil (100) ringförmig umschließt.Device (1) according to one of the Claims 48 until 56 , characterized in that the device (1) has a retaining element (5) for holding the cathode part (100), wherein the retaining element (5) surrounds the cathode part (100) in a ring shape. Vorrichtung (1) nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungselement (5) ein Plasmagasverteiler-Ringelement (302A) umfasst, welches gemeinsam mit dem Kathodenteil (100) einen Arbeitsraum (1A) der Vorrichtung (1) axial vor und/oder an dem Aufnahmebereich des Anodenteils (200) begrenzt.Device (1) according Claim 57 , characterized in that the mounting element (5) comprises a plasma gas distributor ring element (302A) which, together with the cathode part (100), defines a working space (1A) of the device (1) axially in front of and/or at the receiving area of the anode part (200). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 48 bis 58, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, das pulverbeladene Plasma (8) auf 80 m/s oder mehr zu beschleunigen, vorzugsweise auf 200 m/s oder mehr und besonders bevorzugt auf 500 m/s oder mehr, und/oder das pulverbeladene Plasma (8) auf 1100 m/s oder weniger zu beschleunigen, vorzugsweise auf 800 m/s oder weniger und besonders bevorzugt auf 700 m/s oder weniger.Device (1) according to one of the Claims 48 until 58 , characterized in that the device (1) is configured to accelerate the powder-loaded plasma (8) to 80 m/s or more, preferably to 200 m/s or more and particularly preferably to 500 m/s or more, and/or to accelerate the powder-loaded plasma (8) to 1100 m/s or less, preferably to 800 m/s or less and particularly preferably to 700 m/s or less. Verfahren zum Herstellen eines Kathodenteils (100) und/oder eines Anodenteils (200) einer Vorrichtung (1) zum thermischen Spritzen von metallischen und/oder keramischen Spritzgut, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, insbesondere eines Kathodenteils (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 24. und/oder eines Anodenteils (200) nach einem der Ansprüche 25 bis 45, bei welchem das Kathodenteil (100) und/oder das Anodenteil (200) additiv generiert werden.Method for manufacturing a cathode part (100) and/or an anode part (200) of a device (1) for thermal spraying of metallic and/or ceramic spray material, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, in particular a cathode part (100) according to one of the Claims 1 until 24 . and/or an anode section (200) according to one of the Claims 25 until 45 , in which the cathode part (100) and/or the anode part (200) are generated additively. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (1) zum thermischen Spritzen von metallischen und/oder keramischen Spritzgut, insbesondere zum atmosphärischen Plasmaspritzen und/oder Schutzgasplasmaspritzen und/oder Vakuumplasmaspritzen, bei welchem Pulverpartikel (108) einem Plasma (8) zugeführt werden, bei welchem die Pulverpartikel (108) mittels des Plasmas (8) zumindest angeschmolzen werden, und bei welchem das pulverbeladene Plasma (8) auf ein Substrat (2) beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverpartikel (108) durch ein Kathodenteil (100) hindurch in das Plasma (8) eingebracht werden.Method for operating a device (1) for thermal spraying of metallic and/or ceramic spray material, in particular for atmospheric plasma spraying and/or protective gas plasma spraying and/or vacuum plasma spraying, in which powder particles (108) are supplied to a plasma (8), in which the powder particles (108) are at least partially melted by means of the plasma (8), and in which the powder-loaded plasma (8) is accelerated onto a substrate (2), characterized in that the powder particles (108) are introduced into the plasma (8) through a cathode part (100). Verfahren nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, dass Pulverpartikel (108) dem Plasma (8) an einem Fußbereich (8A) des Plasmas zugeführt werden.Procedure according to Claim 61 , characterized in that powder particles (108) are supplied to the plasma (8) at a foot region (8A) of the plasma. Verfahren nach Anspruch 61 oder 62, dadurch gekennzeichnet, dass Pulverpartikel (108) einem Plasmagas vor oder an der Plasmakammer (222A) zugeführt werden.Procedure according to Claim 61 or 62 , characterized in that powder particles (108) are supplied to a plasma gas upstream of or at the plasma chamber (222A). Verfahren nach Anspruch 61 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass pulverbeladenes Plasma (8) durch die Plasmakammer (222A) hindurch und durch einen lavaldüsenähnlichen Bereich (226) hindurch strömt, bevor das pulverbeladene Plasma (8) aus einer Düsenaustrittsöffnung (226B) des lavaldüsenähnlichen Bereichs (226) in die Umgebung (15) der Vorrichtung (1) austritt.Procedure according to Claim 61 until 63 , characterized in that powder-loaded plasma (8) flows through the plasma chamber (222A) and through a Laval nozzle-like area (226) before the powder-loaded plasma (8) exits from a nozzle outlet opening (226B) of the Laval nozzle-like area (226) into the environment (15) of the device (1). Verwendung eines Kathodenteils (100) zum Eindüsen von Pulverpartikel (108) in Plasma (8).Use of a cathode part (100) for injecting powder particles (108) into plasma (8). Verwendung eines Anodenteils (200) als Dispergierteil zum Dispergieren von Pulverpartikeln (108) und Plasmagas bzw. Plasma (8), insbesondere als Lavaldüsenteil (226A) zum Beschleunigen und Ausdüsen von mit Pulverpartikel (108) beladendem Plasma (8).Use of an anode part (200) as a dispersing part for dispersing powder particles (108) and plasma gas or plasma (8), in particular as a Laval nozzle part (226A) for accelerating and ejecting plasma (8) loaded with powder particles (108).
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