DE4041810C2 - Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole - Google Patents
Mehrdraht-Lichtbogen-SpritzpistoleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpi
stole nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bekannte Zweidraht-Lichtbogen-Spritzpistolen,
wie beispielsweise in der amerikanischen
Patentschrift US 3 358 114 beschrieben,
werden in der
Industrie in vielen Fällen für die Serienproduktion oder
zum Beschichten von größeren Flächen verwendet.
Es hat sich gezeigt, daß mit solchen Pistolen durch Licht
bogen-Spritzverfahren hergestellte Beschichtungen eine re
lativ starke Porosität aufweisen, wodurch die Anwendung
dieser Verfahren auf Gebiete begrenzt bleibt, auf denen die
Porosität der Beschichtung nur einen geringen oder gar kei
nen Einfluß hat.
Weitere Nachteile sind zum einen der hohe Spritzverlust
durch den breiten Spritzstrahl solcher Lichtbogendraht
spritzpistolen und zum anderen der groblamellare Aufbau der
Beschichtungen; hierdurch liegt die Anwendung der
Beschichtungen in der Hauptsache beim anodischen
Korrosionsschutz mit Aluminium und Zink sowie bei Schichten
für Lagersitze.
Angesichts dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder
das Ziel gesetzt, Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistolen der
eingangs genannten Art zu verbessern, die beschriebenen
Nachteile zu beseitigen sowie die Qualität der
Beschichtungen zu erhöhen.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt eine Mehrdraht-Lichtbogen-
Spritzpistole nach der Lehre des Patentanspruches 1; der
Düsenkörper ist mit einer Ansatzkappe verbunden, welche die
äußere Mündungskante des Düsenkanals sowie eine sich
anschließend in Flammrichtung konisch erweiternde
Stirneinformung aufweist.
Der Erfinder hat überraschenderweise gefunden, daß es
möglich ist, dank dieser Maßgaben - und gegebenenfalls
durch in den Unteransprüchen angegebene Weiterbildungen -
die bekannten negativen Faktoren durch Einsatz des
erfindungsgemäßen Düsenkörpers auszuschalten. Die damit
hergestellten Beschichtungen weisen eine wesentlich bessere
Dichte und höhere Schichtqualität mit laminarem Aufbau auf.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der
Düsenkörper mit der Ansatzkappe zu einem Düsenkörperblock
einstückig verbunden sein, der anschließend an die äußere
Mündungskante des Düsenkanals mit der sich davon in
Flammrichtung konisch erweiternden Stirneinformung versehen
ist.
Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführung ist der
Düsenkörper im Grundkörper durch die in diesem verschraubte
Ansatzkappe gehalten und klemmend festgelegt. Auch können
sowohl der Düsenkörper als auch die Ansatzkappe im
Grundkörper verschraubt festgelegt sein.
Der Stabilisierung des Lichtbogens dient dessen besonderer
Abstand zu jener äußeren Mündungskante des Düsenkanals von
1 bis 20 mm - insbesondere 3 bis 8 mm - bei einem
Querschnitt des Düsenkanals zwischen 4 bis 50 mm²,
bevorzugt 12 bis 30 mm². So kann der Düsenkanaldurchmesser
3 bis 15 mm, vor allem 4 bis 10 mm messen.
Für die Wandstabilisierung des Lichtbogens und des
Spritzstrahls ist ein kreisförmiger oder ein etwa
elliptischer Querschnitt des Düsenkanals von besonderer
Bedeutung.
Erfindungsgemäß kann die Mündung des Düsenkanals an der
äußeren Mündungskante größer sein als an der dem Lichtbogen
nahen Eintrittsseite, wobei der Düsenkanal gegebenenfalls
als Bohrung ausgebildet ist, an die auf der Lichtbogenseite
eine sich konisch zu ihr verjüngende Eintrittsmündung
anschließt.
Bei einer weiteren Ausführung ist die Mündung des
Düsenkanals an der äußeren Mündungskante mit einem
kleineren Durchmesser versehen als an der dem Lichtbogen
nahen Eintrittsseite. Zudem soll im Düsenkörper wenigstens
ein Kühlmittelkanal für die thermische Wandstabilisierung
vorhanden sein, wobei als innen zugeführtes Kühlmittel ein
gasförmiges und als von außen her zugeführtes ein flüssiges
Kühlmittel, z. B. Wasser, eingesetzt werden.
Im Rahmen der Erfindung liegt ein ringförmiger
Kühlmittelkanal des Düsenkörpers mit radialen Zu- und
Abfuhreinrichtungen der achsparallelen innenliegenden
Zufuhrkanälen; die innenliegende Abfuhr des Kühlmittels
erfolgt beispielsweise über einen den Düsenkanal querenden
Austrittsspalt für das Kühlmittel, der von zwei
gegeneinander verschieblichen Teilen des Düsenkörpers
begrenzt wird.
Auch hat es sich als günstig erwiesen, daß aus dem
Kühlmittelkanal achsparallele Kühlmittelaustrittsbohrungen
in einen Auslaßspalt zwischen Düsenkörper und Ansatzkappe
oder in fluchtende Auslaßbohrungen der Ansatzkappe führen.
Um die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Erfolg betreiben zu
können, kann ein Gemisch aus brennbaren oder inerten Gasen
als Zerstäubungs- und/oder Einschnürgas eingesetzt werden,
als Kühlgas ein inertes und/oder brennbares Gas, das der
Kühlkammer von außen zugeführt und das über die
Stirneinformung der Ansatzkappen abgeleitet wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind
Unteransprüchen zu entnehmen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese
zeigt jeweils im Querschnitt in
Fig. 1 den Kopf einer Flammspritzpistole mit auswechsel
barem Düsenkörper und einer Ansatzkappe;
Fig. 2 eine weitere Ausführung mit einem Düsenblock und
einer Ansatzkappe;
Fig. 3 bis
Fig. 5 weitere Ausgestaltungen von Düsenkörpern;
Fig. 6 und 7 gegenüber Fig. 1 geänderte Ausführungen von Dü
senkörpern mit zugeordneter Ansatzkappe.
Bei einem in Fig. 1 wiedergegebenen Kopf 10 einer aus Grün
den der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellten Zwei
draht-Lichtbogen-Spritzpistole zum thermischen Spritzen von
Drähten, insbesondere von Fülldrähten, sind an einen koni
schen Abschnitt 14 eines Grundkörpers 15 ein Düsenkörper
aufnahmeteil 16 sowie an dessen anderes Ende eine Ansatz
kappe 18 angeschraubt. Diese enthält eine sich zu einem in
der Vorrichtungslängsachse A liegenden Düsenkanal 20 des
Durchmessers d von 3 bis 15 mm, bevorzugt 4 bis 10 mm, hin
verjüngende, auch als Kappenkonus bezeichnete Stirneinfor
mung 19.
In einem schulterartigen Absatz 17 des Düsenkörperaufnahme
teils 16 sitzt ein scheibenartiger Düsenkörper 22 und wird
durch die eingeschraubte Ansatzkappe 18 klemmend festge
legt. Jener Düsenkanal 20 setzt sich durch den Düsenkörper
22 hindurch fort und endet an dessen Innenfläche 24 mit ei
ner konisch erweiterten Eintrittsmündung 21. Innerhalb des
Düsenkörpers 22 verläuft eine ringförmige Kühlkammer 26 für
ein gasförmiges Kühlmittel, von der Kühlkammer 26 gehen ra
diale Bohrungen 28 aus, die anderseits bei 29 in den Düsen
kanal 20 münden. In der Kühlkammer 26 enden innenliegende
und parallel zur Längsachse A verlaufende Kühlmittelkanäle
30.
Außerhalb eines in der Längsachse A liegenden Zuführrohres
32 mit einem Kanal 33 für Zerstäubergas umströmt im Innen
raum 12 des Kopfes 10 bzw. des Grundkörpers 15 Einschnürgas
E zwei Zuführungen 34 für Füll- oder Massivdrähte 36, deren
Zuführwinkel w zur Längsachse A - mit nicht wiedergegebe
nen Einrichtungen - einstellbar ist. Der Kreuzungspunkt 38
der beiden Fülldrahtachsen bildet einen Lichtbogenfußpunkt,
der bevorzugt in einer von der Innenfläche 24 des Düsenkör
pers 22 bestimmten Fläche - oder in Flammrichtung x vor
ihr - liegt. Der Abstand q zwischen Lichtbogenfußpunkt 38
und der äußeren Mündungskante 37 des Düsenkanals 20 liegt
unter 20 mm, bevorzugt zwischen 3 bis 8 mm.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist auf dem konischen
Abschnitt 14 des Grundkörpers 15 ein Düsenkörperblock 23
unmittelbar aufgeschraubt, dessen Düsenkanal 20 in der hier
im Düsenkörperblock 23 vorgesehenen konischen Stirneinfor
mung 19 endet. Die ringförmige Kühlkammer 26 ist nicht mit
dem Düsenkanal 20 verbunden, sondern mit einem radial nach
außen gerichteten Kühlmitteleinlaß 40 bzw. einem Kühlmit
telauslauf 41 versehen.
Fig. 3 zeigt einen zweiteiligen Düsenkörper 22 aus einem Dü
senkörperunterteil 42 und einem Düsenkörperoberteil 43, die
zwischen sich einen Austrittsspalt 44 für das Kühlmittel
bilden; dessen Breite b ist dank eines Gewindes 46 zwischen
den Düsenteilen 42, 43 verstellbar. Der Düsenkanal 20 ver
jüngt sich hier über die gesamte Düsenhöhe h hin konisch.
Nach Fig. 4 kann einem der Düsenkörperteile 42, 43 ein zen
traler Formkörper 48 angeformt sein, in welchem jene Ra
dialbohrungen 28 vorgesehen sind.
Bei einer anderen Ausbildung des Düsenkörpers 22 (Fig. 5)
wird der Kühlmittelkanal 26 von scheibenartigen Teilen 50,
50 a und einem Wandungsabschnitt 16 a des Düsenkörperaufnah
meteils 16 begrenzt; der sich hier in Flammrichtung x er
weiternde Düsenkanal 20 verläuft im zentralen Formstück 48,
an das beide Scheiben 50, 50 a angeformt sind.
Die Kühlkammer 26 eines weiteren Düsenkörpers 22 e nach Fig.
6 ist mit achsparallelen Austrittsbohrungen 52 ausgerüstet,
die in einen Auslaßspalt 54 zwischen Düsenkörper 22 und
Ansatzkappe 18 führen; der Auslaßspalt 54 öffnet sich zur
Stirneinformung 19 hin. Bei dieser Ausführung wird der Dü
düsenkanal 20 a von einer Innenwand 27 der Kühlkammer 26 be
grenzt, deren Konturen querschnittlich von parabelartigen
Kurven bestimmt sind; die Innenwand 27 verengt sich vom In
nenraum 12 des Grundkörpers 15 zuerst etwas, um sich an
schließend in einer sanft gekrümmten Kontur zu erweitern.
Schließlich gibt Fig. 7 einen Düsenkörper 22 i mit radialer
externer Kühlmittelzuführung 40 und achsparallelen Aus
trittsbohrungen 52 wieder, an welche achsparallele
Kühlmittelbohrungen 56 der Ansatzkappe 18 anschließen;
diese Kühlmittelbohrungen 56 enden in Abstand zur Mündung
des Kühlmittelkanals 20 in der Wandungsfläche der
Stirneinformung 19.
Claims (29)
1. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole mit einem Grundkörper und einem
Düsenaufsatz zum thermischen Spritzen von Füll- und/oder
Massivdrähten, die im Düsenaufsatz zur
Längsachse der Spritzpistole zusammengeführt sind, in
dem ein längsaxialer Düsenkanal verläuft, wobei die Drähte
einen Lichtbogen bestimmen, dem in
Flammrichtung ein Düsenkörper mit dem längsaxialen
Düsenkanal nachgeschaltet ist und durch ihn das
aus einem diesem vorgeordneten längsaxialen Zuführkanal strömende
Zerstäubergas sowie der flüssigen Spritzwerkstoff
enthaltende Spritzstrahl eingeschnürt und beschleunigt
werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenkörper (22) mit einer Ansatzkappe (18)
verbunden ist, welche die äußere Mündungskante (37)
des Düsenkanals (20) sowie eine sich anschließend in
Flammrichtung (x) konisch erweiternde Stirneinformung
(19) aufweist.
2. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (22) mit
der Ansatzkappe (18) zu einem Düsenkörperblock (23)
einstückig verbunden ist, der anschließend an die
äußere Mündungskante (37) des Düsenkanals (20) mit der
sich davon in Flammrichtung (x) konisch erweiternden
Stirneinformung (19) versehen ist.
3. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper
(22) im Grundkörper (15) durch die in diesem
verschraubte Ansatzkappe (18) gehalten und klemmend
festgelegt ist oder daß sowohl Düsenkörper (22) als
auch Ansatzkappe (18) im Grundkörper (15) verschraubt
festgelegt sind.
4. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens
einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch
einen Abstand (q) des Lichtbogens (38) zur äußeren
Mündungskante (37) des Düsenkanals (20) von 1 bis 20
mm.
5. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch einen Abstand (q) des Lichtbogens
(38) zur äußeren Mündungskante (37) des Düsenkanals
(20) von 2 bis 15 mm.
6. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch einen Abstand (q) des Lichtbogens
(38) zur äußeren Mündungskante (37) des Düsenkanals
(20) von 3 bis 8 mm.
7. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Düsenkanal (20) einen Querschnitt von 4 bis 50 mm²
aufweist.
8. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkanal (20) einen
Querschnitt von 12 bis 30 mm² aufweist.
9. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens
einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch
einen Durchmesser (d) des Düsenkanals (20) von 3 bis 15
mm.
10. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 9,
gekennzeichnet durch einen Durchmesser (d) des
Düsenkanals (20) von 4 bis 10 mm.
11. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach einem der
Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen
kreisförmigen oder einen elliptischen Querschnitt des
Düsenkanals (20).
12. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens
einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündung des Düsenkanals (20) an der äußeren
Mündungskante (37) größer ist als an der dem
Lichtbogen (38) nahen Eintrittsseite.
13. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach einem der
Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der
Düsenkanal (20) als Bohrung ausgebildet ist, der auf
der Lichtbogenseite eine sich konisch zu ihr
verjüngende Eintrittsmündung (21) vorgeschaltet ist.
14. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach einem der
Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der
Düsenkanal (20) die Form einer Lavaldüse aufweist.
15. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens
einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündung des Düsenkanals (20) an der äußeren
Mündungskante (37) einen kleineren Durchmesser
aufweist, als an der dem Lichtbogen (38) nahen
Eintrittsseite.
16. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens
einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch
wenigstens einen Kühlmittelkanal (26, 30, 56) im
Düsenkörper (22) für die thermische
Wandstabilisierung.
17. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 16,
gekennzeichnet durch einen ringförmigen
Kühlmittelkanal (26) mit radialen Zu- und
Abfuhreinrichtungen (40, 41) oder parallel zur
Längsachse (A) im Düsenkörperaufnahmeteil (16)
liegenden Zufuhrkanälen.
18. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige
Kühlmittelkanal (26) mit radialen Bohrungen (28) an
den Düsenkanal (20) angeschlossen ist.
19. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens
einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenkörper (22) aus zwei in radialer Richtung
getrennten Teilen besteht, die zwischen sich einen den
Düsenkanal (20) horizontal querenden Austrittsspalt
(44) für das Kühlmittel begrenzen.
20. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß aus dem ringförmigen Kühl
mittelkanal (26) längsachsparallele Kühlmittelaus
trittsbohrungen (52) in einen Auslaßspalt (54) zwi
schen Düsenkörper (22) und Ansatzkappe (18) oder in
fluchtende Auslaßbohrungen (56) der Ansatzkappe (18)
führen.
21. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsbohrungen
(52) in der Stirneinformung (19) der Ansatzkappe (18)
unter verschiedenen Winkeln zum Düsenkanal (20)
angeordnet sind.
22. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens
einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet,
daß als Zerstäubungs- und/oder Einschnürgas ein
Gemisch aus brennbaren Gasen oder aus inerten Gasen
dient.
23. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens
einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Kühlmittelkanal (26) ein inertes und/oder
brennbares Gas als Kühlgas von außen zuführbar ist,
und daß dieses über die Stirneinformung (19) der
Ansatzkappe (18) ableitbar ist.
24. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens
einem der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch
Zerstäubungs- und/oder Einschnürgas als gasförmiges
Kühlmittel für den Düsenkanal (20).
25. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens
einem der Ansprüche 1 bis 24, gekennzeichnet durch
Luft als Zerstäubungs- und/oder Einschnürgas.
26. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens
einem der Ansprüche 1 bis 25, gekennzeichnet durch ein
inertes Gas als Zerstäubungs- und/oder Einschnürgas.
27. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 26,
gekennzeichnet durch Argon, Stickstoff, Helium oder
deren Gemische als Zerstäubungs- und/oder
Einschnürgas.
28. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach wenigstens
einem der Ansprüche 1 bis 25, gekennzeichnet durch ein
brennbares Gas als Zerstäubungs- und/oder
Einschnürgas.
29. Mehrdraht-Lichtbogen-Spritzpistole nach Anspruch 28,
gekennzeichnet durch Propan- oder Propylengas.
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