DE1571153A1

DE1571153A1 - Plasmaspritzpistole

Info

Publication number: DE1571153A1
Application number: DE19621571153
Authority: DE
Inventors: Guenter Nette; Dipl-Phys Dr Rer Nat F Wendler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-08-25
Filing date: 1962-08-25
Publication date: 1970-08-13
Also published as: BE667157A; GB1125806A; DE1571171A1; DE1571153B2; US3387110A; GB1046865A; CH410701A

Description

Plasmaspritzpistolen eignen sich zum Aufsprühen von metallischen oder keramischen Pulvern auf beliebige Trägerwerkstoffe. Sie haben gegenüber Plammspritzpistolen den Vorteil, daß Pulver aus schwer schmelzbaren Stoffen verarbeitet werden kann.

Bei der Verwendung von Plasmabrennern zum Verspritzen von Pulvern ist eine gleichmäßige Pulverzuführung von größter Bedeutung. Bei vielen bisher bekannten Plasmapistolen wird das Pulver aus dem Pulverbehälter durch einen leich*ten Überdruck über ein Sieb durch ein Zufuhrrohr, meist unter Zuhilfenahme einer Rüttelmaschine, in den Kanal des Brenners gedrückt. Hierbei werden vor allen Dingen bei Pulvern kleiner Korndurchmesser die Maschen des Siebes sehr leicht mit dem feingekörnten Material verschmiert bzw. der Pulverzufuhrkanal verstopft, so daß die Pulverzufuhr nur stoßweise erfolgt bzw. nach einiger Zeit gänzlich aussetzt.

Bei Plammspritzgeräten, deren Arbeitsflamme durch Verbrennung von Brenngasen mit einem Oxidationsmittel gewonnen wird, ist es bekannt, das Pulver in einem Pulverfüllbehälter oder auch unmittelbar im Spritzgerät anzusaugen (DAS 1 005 413 bzw. deutsche Patentschriften 921 492 und 939 787). Das Pulver wird dabei meist in das kalte Arbeitsgas eingeführt. Bei Plasmabrennern, die bekanntlich mit einem im Lichtbogen gewonnenen Plasma arbeiten,'hat sich das Zuführen von Pulver mit dem kalten Arbeitsgas jedoch wegen Versinterung im Brennkanal nicht bewährt.

Bei Plasmabrennern wird das als Arbeitsgut dienende Pulver Neue Unterlagen (Art. V s l Abs.2 Nr.! SaU3desÄnderunflagM.v.!4,9.l96'⁷

009833/0190 - 2

PLA 62/1609

— 2 —

üblicherweise dem Strömungskanal in einem Trägergas an der Brennermündung unter Druck zugeführt (französische Patentschrift 1 225 926 und Zeitschrift "Umschau¹» Heft 23 von 1961, Seiten 713 und 714). Bei Plasmaspritzpistolen, denen das Arbeitagut in einem Trägergasstrom unter Druck zugeführt wird, sind nun eine Reihe von Schwierigkeiten aufgetreten, wie sie beispielsweise in der französischen Patentschrift 1 260 262 erörtert werden. Danach ist besonders störend, daß Pulver an die Kanalwand geschleudert und deshalb insgesamt ungleich aufbereitet wird. Das kann dazu führen, daß ein Teil -des Pulvers bereits verdampft und ein anderer Anteil die richtige Verarbeitungstemperatur noch nicht angenommen hat. Es wird dort eine Plasmaspritzpistole vorgeschlagen, bei der das in einem Lichtbogen im Brennkanal der Spritzpistole gebildete Plasma durch eine Düse tritt, hinter der - in Strömungsrichtung gesehen ein Zuführungskanal für Arbeitsgut (Pulver) mündet. Diese Düse weist ab strömungsauf befindlichem Lichtbogenfußpunkt konstanten und anschließend sich erweiternden Querschnitt auf. Das Pulver wird dieser Plasmaspritzpistole ebenfalls in einem Trägergasstrom unter Druck zugeführt.

Mit der Erfindung wird das Ziel verfolgt, die zuletzt genannte Plasmaspritzpistole zu verbessern und dabei eine besonders gleichmäßige Pulverzufuhr zu ermöglichen. Die neue Lösung besteht darin, daß die Düse als Querschnittsverengung des Brennkanals selbst ausgebildet ist. Der Brennkanal, der mit dem strömungsauf gelegenen Lichtbogenfußpunkt beginnt, weist danach zunächst einen weiteren Querschnitt, dann eine Querschnittsverengung und eine anschließende Querschnittserweiterung auf. Dadurch wird das Pulver hinter der Düse angesaugt. Es ist wesentlich, daß bei der Plasmaspritzpistole nach der Erfindung das Pulver ' mittels der Düse angesaugt wird. Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß bei einem solchen Ansaugebetrieb das Pulver nun auch in die heißeste Zone des Plasmabrenners eingeführt

009833/0130

BAD ORIGINAL,

PLA 62/1609

werden kann und trotzdem der Strömungskanal nicht versintert wird. Man kann feststellen, daß das Pulver im Plasmastrahl gut zentriert und stabilisiert wird.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Plasmabrenners liegt darin, daß die Pulvermenge vom Brenner zwangsläufig leistungsgerecht gesteuert wird. Die Lichtbogenleistung wird durch schärferes Anblasen des Lichtbogens bei erhöhtem Gasdurchsatz infolge Lichtbogendehnung und Querschnittskontraktion so gesteigert, daß die am Werkstück verfügbare Leistung stärker als proportional mit der Durchsatzsteigerung ansteigt. Eine leistungsgerechte Pulvernachführung, die deshalb bei Plasmabrennern wesentlich größere Schwierigkeiten als bei Flnmmspritzpistolen verursacht hat, wird nun in einfacher Weise erzielt.

Als äußere apparative Vorkehrung zum Ansaugen von Pulver in den Strömungskanal des Plasmabrenners kann ein Pulverfüllbehälter mit einem vertikal kontinuierlich beweglichen Wirbel- und Saugrohr mit dem Pulverzuftihrungskanal der Spritzpistole verbunden werden. Dadurch wird neben der Steuerung der dem Brenner zugeführten Pulvermenge durch die Strcraungsverhältnisse eine zusätzliche einfache Dosierung des zugeführten Pulvers ermöglicht.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel. Es zeigt j

Figur 1 eine schematische Darstellung des Plasmabrenners gemä.?

der Erfindung,
Figur 2 die grundlegende Wirkungsweise des Pulverfüllbehälters

in einer schematischen Darstellung, Figur 3 eine schematische Darstellung des Pulverfüllbehälters mit dem kontinuierlich beweglichen Wirbel- und Saugrohr.

- 4 009833/0190

ßAD OHJGiJVAL

PLA 62/1609

In Figur 1 ist bei 11 die Gaszuführung für das zu erzeugende Plasma, bei 12 die Kathode, bei 13 die Anode, bei 14 die Querschnittsänderung im Brennkänal in Form einer Düse, bei 15 die , Zuführung des Pulvers aus dem Pulverfüllbehälter und bei 16 der Plasmastrahl dargestellt. Im Gebiet des verengten Querschnitts 14 werden die Stromlinien des Gases zusammengedrängt, und die Strömungsgeschwindigkeit wird erhöht, im erweiterten Querschnitt tritt eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit auf. An der Übergangsstelle des verengten Querschnitts zum erweiterten Querschnitt des Brennerkanals ist ein seitlicher Kanal für die Pulverzuführung angeordnet, so daß das Pulver aufgrund des Unterdruckes im Brennerkanal aus dem Pulverfüllbehälter angesaugt wird. Durch Änderung der Strömungsverhältnisse in der Düse kann der erzeugte Unterdruck und dadurch die zugeführte Pulvermenge variiert werden.

Figur 2 zeigt die grundlegende Wirkungsweise des Pulverfüllbehälters. Mit 21 ist der Behälter, mit 22 der Pulvervorrat, mit 23 die Gaszufuhr, mit 24 der Pulverabsaugkanal, der zum Plasmabrenner führt, und mit 25 das aufgewirbelte Pulver bezeichnet. In dem Behälter wird in an sich bekannter Weise ein Arbeitsgas zugeführt, welches jedoch nicht mehr zum Drücken des Pulvers in den Brenner, sondern lediglich zum Aufwirbeln des Pulvers (Spritzgutes) dient. Als Gas eignen sich alle Gase, die keine starken errosiven Wirkungen aufweisen, z.B. die Inertgase (Edelgase) oder z.B. ein Stickstoff-Wasserstoffgemisch, das aus 90 % Stickstoff und 10 % Wasserstoff besteht. Dieses Gas wird bei 23 in den Behälter 21 eingeleitet und bringt den Pulvervorrat zum Aufwirbeln. In dem oberen Teil des Behälters kann dann das aufgewirbelte Pulver ohne jegliche Schwierigkeit abgesaugt werden. Es können feine Pulver, die an sich leicht zur Klumpenbildung neigen, ohne irgendwelche Sonderbehandlung, wie z.B. Vorbehandlung durch Granulieren, lediglich unter Beachtung einer bestimmten Füllhöhe im Pulverbehälter störungsfrei durch den Pulverabsaugkanal 24 dem Plasmabrenner zugeführt werden.

009833/0190

- 5 BAD ORIGINAL

PLA 62/1609

In Figur 3 ist der Pulverfüllbehälter mit dem vertikal kontinuierlich verschiebbaren Wirbel- und Saugrohr dargestellt. Mit 31 ist der Behälter, 32 der Pulvervorrat, mit 33 die Gaszuführung, mit 34 der Pulverabsaugkanal, mit 35 das Wirbel- und Saugrohr und bei 36 der Abstand des Wirbel- und Saugrohres von der unteren Wandung des Behälters dargestellt. 37 bezeichnet den Einfüllstutzen für" das Pulver. Durch die kontinuierliche Veränderung des Abstandes 36 zwischen der unteren Wand des Behälters und dem Wirbel- und Saugrohr, die z.B. mittels eines Schraubgewindes in der oberen Behälterwand und dem Wirbel- und Saugrohr bewerkstelligt werden kann, kann die jeweils gewünschte Pulvermenge für den Brenner eingestellt werden.

3 Patentansprüche
3 Figuren

00 9833/0190

BAD ORIGINAL

Claims

PLA 62/1609 Patentansprüche

1. Plasmaspritzpistole, bei der das in einem Lichtbogen im Brennkanal der Spritzpistole gebildete Plasma durch eine Düse tritt, hinter der - in Strömungsrichtung gesehen ein Zuführungskanal für Arbeitsgut (Pulver) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse als Querschnittsverengung des Brennkanals ausgebildet ist.

2. Plasmaspritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulverfüllbehälter mit einem vertikal kontinuierlich beweglichen Wirbel- und Saugrohr mit dem Pulveransaugkanal verbunden ist.

3. Plasmaspritzpistole nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur vertikalen kontinuierlichen Bewegung des Wirbel- und Saugrohres ein Schraubgewinde in der oberen Wand des Pulverfüllbehälters und im Wirbel- und Saugrohr vorgesehen ist.

, v.

009833/0190

SAD ORIGINAL