Verfahren zum Erwärmen der Oberfläche eines Substrates mittels eines Heissgasstrahls, insbesondere unter gleichzeitiger Zufuhr von Beschichtungsstoff nach dem Flammspritzverfahren und Brenner zur Durchführung des Verfahrens

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen der Oberfläche eines Substrates mittels eines Heissgasstrahles, insbesondere unter gleichzeitiger Zufuhr von Beschichtungsstoff nach dem Flammspritzverfahren, bei dem das ringförmig zugeführte und mitVerbrennungsluftzu vermischende Brenngas durch Zufuhr von Pressluft in Form eines konzentrischen Pumpstrahls mit axialer Strömungskomponenten in Richtung auf die zu erwärmende Oberfläche beschleunigt wird.

[0002] Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Brenner zum Erwärmen der Oberfläche eines Substrates, insbesondere in Kombination mit einer Spritzdüse für einen Beschichtungsstoff, bestehend aus einer insbesondere koaxialen Düse für Pressluft mit einer axialen Strömungskomponenten und einem die Düse mit Abstand umgebenden Ringleitblech das einen Ringkanal mit rückseitigen Öffnungen für die Zufuhr von Verbrennungsluft bildet, sowie aus einem konzentrisch in dem Ringkanal angeordneten Brenngasdüsenkranz, deren Brenngas von der aus der koaxialen Düse austretenden Pressluft in der Verbrennungszone in axialer Richtung beschleunigt wird.

[0003] Bei einem bekannten Brenner dieser Art (vgl. DE-C-1 066111) transportiert die über die axiale Düse zugeführte Pressluft gleichzeitig den Beschichtungsstoff in Partikelform. Nach dem Injektorprinzip saugt der Pumpstrahl der Pressluft über den rückseitig offenen Ringkanal Aussenluft an. Die angesaugte Luft vermischt sich im Ringkanal mit den über eine Ringdüse am äusseren Rand des Ringkanals zugeführten Brenngase, so dass ein Flamrrrenkranz entsteht, der wie ein Mantel den zentralen, mit Schichtstoffpartikeln beladenen, kegeligen Pressluftstrahl umgibt, wobei sich zwischen diesem Mantel und dem kegeligen Pressluftstrahl ein Mantel aus der angesaugten Luft bildet. Der Heissgasflammenmantel erwärmt die zu beschichtende Oberfläche und trocknet diese ab. Ausserdem schirmt er den kegeligen Pressluftstrahl gegen Einflüsse aus der Umgebung ab und erwärmt ihn durch Strahlung und Verwirbelung auf dem Weg vom Austritt aus der Düse bis zu der zu beschichtenden Oberfläche.

[0004] Die Vorteile eines mit einem solchen Brenner durchgeführten Verfahrens bestehen darin, dass die Beschichtung in einer Zone geringster Luftfeuchtigkeit erfolgt. Die für die Abtrocknung der Oberfläche notwendige Wärmeenergie lässt sich genügend rasch erzeugen und herantransportieren, ohne dass die Temperatur auf dem Transportweg zu hoch wird. Auch brennbare und niedrigsiedende Lösungsmittel können dem Beschichtungsstoff zugesetzt werden, ohne dass sie beim Verspritzen entflammen.

[0005] Diese Vorteile begründen den erfolgreichen Einsatz des bekannten Verfahrens und des bekannten Brenners als Flammspritzpistole; dennoch ist der Brenner nicht frei von Nachteilen. So wurde eine Pulsation der Strömung festgestellt, die zu unvollkommener Verbrennung der Brenngase führte. Eine Pulsation führt auch zu einer ungleichmässigen Erwärmung der Oberfläche, weil die Flamme dann zum Pendeln neigt. Ist die Pulsation sehr stark, kann es sogar zum Erlöschen der Flamme kommen.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Brenner der eingangs genannten Art in der Leistung und der Flammenstabilität zu verbessern.

[0007] Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass zusätzliche Pressluft in Form mindestens eines weiteren konzentrischen Pumpstrahls mit axialer Strömungskomponenten in einer zur Mündungsebene der Pressluft des einen Pumpstrahls versetzten Ebene zugeführt wird. Vorzugsweise sollte zur Vergrösserung des Strahlquerschnitts zwischen den Mündungsebenen der Pumpstrahlen weitere Luft von aussen zugeführt werden. Der weitere Pumpstrahl kann aus einer Zentralstrahldüse, Schlitzdüse oder Kranzdüse austreten. Ferner ist von Vorteil, wenn in mehreren axial versetzten Ebenen Brenngas koaxial zugeführt wird.

[0008] Bei der Erfindung beruht die Verbesserung der Leistung und der Flammenstabilität auf der mehrfachen Beschleunigung der heissen Verbrennungsgase und/oder der kaskadenförmigen Querschnittserweiterung bei gleichzeitiger Luftzufuhr. Messungen haben ergeben, dass sich eine Verbrennung mit einem Gehalt unter 0,1 CO Vol.% ergibt.

[0009] Mit den erfindungsgemässen Massnahmen findet eine Umsetzung der hohen Verbrennungstemperatur auf eine niedere Temperatur der heissen Gase bei hoher Strömungsgeschwindigkeit dieser Gase in einem drucklosen, konzentrischen System statt. Dies ist Voraussetzung für günstige Wärmeübergangskoeffizienten an der zu erwärmenden Oberfläche. Von Vorteil ist auch der geringe Temperaturabfall der austretenden heissen Gase in Strömungsrichtung. Deshalb lassen sich mit dem erfindungsgemässen Verfahren auch Körper erwärmen, die gegenüber überhöhten Temperaturen sehr empfindlich sind. So können mit dem erfindungsgemässen Verfahren auch Schrumpffolien zur Verpackung von Gegenständen erwärmt werden, ohne dass es bereits bei geringen Abstandsänderungen zu einer Überhitzung der Schrumpffolie kommt.

[0010] Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lässt sich nicht nur stationär, sondern kontinuierlich eine Oberflächenerwärmung, Trocknung und Beschichtung, z.B. eine Rohr- oder Bandbeschichtung, im Durchlauf durchführen.

[0011] Bei einem Brenner der eingangs genannten Art kann die gestellte Aufgabe dadurch gelöst werden, dass zur Bildung eines Pumpstrahles in einer zu der einen Düse axial versetzten Ebene eine weitere Düse für Pressluft mit einer axialen Strömungskomponenten angeordnet ist und/oder die rückseitigen Öffnungen als Düsen für Pressluft mit einer axialen Strömungskomponenten ausgebildet sind, durch deren Pressluft Verbrennungsluft in die Verbrennungszone gefördert und die Verbrennungsgase in axialer Richtung beschleunigt. werden, oder dadurch, dass zur Bildung einer kaskadenförmigen Querschnittserweiterung bei gleichzeitiger Luftzufuhr konzentrisch zu und mit radialem Abstand von dem einen Ringleitblech ein weiteres Ringleitblech vorgesehen ist, das mit dem einen Ringleitblech den einen Ringkanal bildet und/oder einen weiteren Ringkanal mit rückseitigen Öffnungen bildet, oder durch die Kombination der beiden vorgenannten alternativen Merkmalskomplexe.

[0012] Sofern ein oder mehrere Ringleitbleche vorgesehen sind, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das nächstgrössere kaskadenförmig über das vordere Ende des jeweils kleineren Ringleitbleches hinausragt. Weiter ist von Vorteil, wenn die zugeordnete, weitere Düse für Pressluft innerhalb des grösseren Querschnittes insbesondere des überstehenden Abschnittes des grösseren Ringleitbleches angeordnet ist.

[0013] Zur Regulierung der Temperatur der Flamme können den rückseitigen Öffnungen des Ringkanals für die Luft Drosselelemente zugeordnet sein. Die Drosselelemente können von einer Lochscheibe gebildet werden. Die Drosselelemente können aber auch schräggestellte Schaufeln sein, die dann der zugeführten Luft einen die Verwirbelung begünstigenden Drall ergeben. Sowohl die Lochscheibe als auch die schräggestellten Schaufeln können als Distanz- und Tragelemente zwischen den Ringleitblechen dienen.

[0014] Sowohl der Brenner als auch die Spritzpistole lassen sich in einer sauerstofffreien Atmosphäre gebrauchen, wenn jeder Ringkanal rückseitig bis auf die Öffnungen für die Zufuhr von Luft verschlossen ist und die Öffnungen an eine Zufuhrleitung für Pressluft angeschlossen sind. Für die Benutzung des Brenners oder der Pistole unter Wasser ist zusätzlich die Stirnseite des Brenners bis auf eine zentrale Öffnung durch eine Ringplatte verschlossen. Bei der Benutzung des Brenners unter Salzwasser sollte eine Düse für ein Spülmedium mit Strahlrichtung durch die zentrale Öffnung vorgesehen sein, wobei insbesondere an der Öffnung ein Ringleitblech angeschlossen ist. Das Spülmedium reinigt dann die zu beschichtende Oberfläche von beim Trocknen entstehenden Rückständen, wie z. B. Salz.

[0015] Um die erwärmte Oberfläche von Schmutz zu reinigen oder vorzubehandeln, z. B. für eine Oberflächenreaktion mit dem Beschichtungsmedium zu aktivieren, kann eine weitere Düse für ein gasförmiges oder flüssiges Medium mit Strahlrichtung auf den von den Heissgasen beaufschlagten Bereich des Substrates ausserhalb des Brennerkopfes angeordnet sein.

[0016] Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 einen Brenner im Axialschnitt in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Spritzpistole zum Flammspritzen im Axialschnitt und

Fig. 3 eine Unterwasserpistole zum Flammspritzen im Axialschnitt.

[0017] In allen Ausführungsbeispielen haben der Brenner und die Spritzpistole einen konzentrischen Aufbau.

[0018] Der Brenner gemäss Fig. 1 besteht aus einem ersten Ringleitblech 1 und einem zweiten Ringleitblech 2 grösseren Durchmessers, das konzentrisch zum ersten Ringleitblech 1 angeordnet ist und durch Distanzhalter 3 vom ersten Ringleitblech 1 getragen wird. Die Distanzhalter 3 sind vorzugsweise als schräggestellte Schaufeln ausgebildet.

[0019] Zentral im ersten Ringleitblech 1 ist ein Kanal 4 für die Zufuhr von Pressluft vorgesehen, der durch entsprechende Distanzhalter 3 gehalten ist. Etwa auf halber axialer Länge des Ringleitbleches 1 sind in dem Kanal 4 als Düsen ausgebildete Öffnungen 5 mit einer Hauptströmungskomponenten in axialer Richtung ausgebildet. Das Ende des Kanals 4 weist eine Düse 6 auf, die bereits ausserhalb des Ringleitbleches 1 liegt und aus der Pressluft mit einer Hauptströmungskomponenten in axialer Richtung austritt. Die Düse 6 kann auch als Breitschlitzdüsen ausgebildet sein, wobei der Schlitz auch von einer Lochreihe gebildet werden kann.

[0020] Die von den Ringleitblechen 1, 2 und dem Pressluftkanal 4 gebildeten Ringkanäle sind rückseitig offen, so dass über diese Öffnungen 7, 8 Aussenluft angesaugt werden kann. Die Saugkraft wird durch die aus den Düsen 5, 6 austretende Pressluft erzeugt, die als Pumpstrahlen wirken. Die Zufuhr von Pressluft in zwei axial versetzten Ebenen führt der angesaugten Luft kinetische Energie zu, so dass die Luft in den Ringleitblechen 1, 2 in axialer Richtung bei zunehmendem Luftvolumen beschleunigt wird.

[0021] Zusätzlich zu den rückseitigen Öffnungen 7, 8 können auch in den Wandungen des Ringleitbleches 1 im rückwärtigen Bereich Löcher vorgesehen sein.

[0022] Am hinteren Ende des Ringleitbleches 1, an dessen Wandung, ist eine Ringdüse 9 angeordnet, die auf der dem Ringleitblech 2 zugekehrten Seite eine Lochreihe für den Austritt von Brenngas aufweist. Das austretende Brenngas vermischt sich mit der über die rückseitigen Öffnungen 7 angesaugten Luft, so dass sich ein brennbares Gas-Luftgemisch für eine Ringflamme bildet.

[0023] Aufgrund der zweifachen Beschleunigung des durchströmenden Gasgemisches auf seinem Weg zum Brennermund ergibt sich eine optimale Verbrennung bei grosser Flammenstabilität, grossem Gasvolumen und grosser Strömungsgeschwindigkeit. Die Flammenstabilität wird weiter verbessert durch die kaskadenförmige Anordnung der Ringleitbleche.

[0024] Nach dem Prinzip des beschriebenen Brenners kann auch eine Spritzpistole aufgebaut sein. In einem solchen Fall wird über den zentralen Kanal 4 Pressluft mit Beschichtungspartikel beladen zugeführt oder bei separater Zuführung von Beschichtungsstoff der Beschichtungsstoff in der Austrittsebene der Pressluft zugeführt und dort zerstäubt. An einer zweiten, axial versetzten Stelle kann dann entweder zentral oder ringförmig weitere Pressluft zur weiteren Beschleunigung der Strömung zugeführt werden.

[0025] Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist seitlich am Brennerkopf eine weitere Düse 10 für die Zufuhr von Pressluft oder einem flüssigen Medium angeordnet, das entweder auf die von den Heissgasen beaufschlagte Fläche des Substrates oder in den Heissgasstrahl geblasen bzw. gespritzt wird. Im Falle von Pressluft lassen sich beim Trocknen freiwerdende Staubpartikel und Schmutzpartikel wegblasen. Im Falle von einem flüssigen Medium, z.B. von einem Aktivierungsmittel, kann die Oberfläche für das Beschichtungsmedium aktiviert werden. Die Düse 10 selbst kann als Einzeldüse oder als Breitschlitzdüse ausgebildet sein. Statt des Schlitzes kann auch eine Lochreihe vorgesehen sein.

[0026] Bei der Spritzpistole der Fig. 2 wird das Beschichtungsmedium einer zentralen Hochdruckdüse 11 mit Kegelstrahl zugeführt. Die Hochdruckdüse 11 ist innerhalb eines Ringleitbleches 12 angeordnet, das rückseitig Öffnungen 13 für die Zufuhr von Luft hat. Auf der Aussenseite des Ringleitbleches 12 ist ein mit Pressluft gespeister Ringkanal 14 angeordnet. Aus dem Ringkanal 14 tritt über mehrere ringförmig angeordnete Düsen 15 Pressluft mit axialer Hauptströmungskomponenten in den von dem Ringleitblech 12 und der Hochdruckdüse 11 gebildeten Ringkanal, so dass aus der Atmosphäre Luft über die Öffnungen 13 angesaugt wird. Aus dem Ringkanal 14 tritt ferner über ringförmig angeordnete, axiale Düsen 16 Pressluft in den Ringkanal, der von dem Ringleitblech 12 und einem Ringleitblech 17 grösseren Durchmessers gebildet wird. Wie die aus den Düsen 15 austretende Pressluft wirkt die aus den Düsen 16 austretende Pressluft als Pumpstrahl und saugt über die rückseitigen Öffnungen 18 Luft an. In dem äusseren Ringkanal ist an der Innenseite des Ringleitbleches 17 eine Ringdüse 19 für die Zufuhr von Brenngas in den Ringkanal angeordnet.

[0027] Beim Ausführungsbeispiel der Fig. wird Beschichtungsstoff über eine Düse 20, die durch eine zentrale Hohlnadel 21 verschliessbar ist, zugeführt. Über die Hohlnadel 21 kann Pressluft zugeführt werden. Die Düse 20 ist von einer Ringdüse 22 umgeben, deren Ringkanal über einen axialen Kanal 24 und eine Verzweigung 25 von einem Hauptkanal 26 Pressluft zugeführt wird, die in der Mündungsebene der Düse 20 den austretenden Beschichtungsstoff zerstäubt. Die Düsenanordnung 20 bis 22 ist von einem inneren Ringleitblech 27 umgeben, das mit einem äusseren Ringleitblech 28 einen Ringkanal bildet, in dem eine Ringdüse 29 für Brenngas angeordnet ist. Der Ringkanal ist rückseitig durch eine Platte 30 bis auf Öffnungen 31 verschlossen, über die, unter Zwischenschaltung eines ringförmigen Verteilungskanals 32, Pressluft aus dem Hauptzufuhrkanal 26 zugeführt wird.

[0028] Die Stirnseite des Brenners ist bis auf eine zentrale Öffnung 33 durch eine Ringplatte 34 verschlossen, an deren innerem Rand ein nach innen ragendes, trichterförmiges Ringleitblech 35 angeschlossen ist. Durch das Ringleitblech 35 wird einmal der Strahl der heissen Gase gelenkt und zum anderen eine Verwirbelung der heissen Gase in dem von den Ringleitblechen 28, 35 gebildeten Ringraum bewirkt.

[0029] Auch bei dieser Ausführung wird der Querschnitt in Strömungsrichtung zunächst stufenweise vergrössert, wobei der Strömung in axial versetzten Ebenen mit der zugeführten Pressluft kinetische Energie zugeführt wird, und erst beim Austritt im Bereich des Ringleitbleches 34 ist der Querschnitt verkleinert.

[0030] Der beschriebene Brenner ist wegen seiner Einkapselung bis auf die vordere, zentrale Öffnung 33 für die Benutzung unter Wasser geeignet. Wegen des zentralen, zusätzlichen Pressluftstrahles durch die Hohlnadel 21 ergibt sich ein starker Pumpstrahl, der dem Druck von aussen standhält.

[0031] Um die getrocknete Oberfläche von Rückständen, wie Salz, zu reinigen, kann über die zentrale Öffnung 33 und zusätzlich über eine Düse 36 ein Spülmittel, insbesondere Süsswasser, zugeführt werden. Die Strahlrichtung sollte zur Erzeugung eines Dralls leicht schräggestellt sein.

[0032] Gute Ergebnisse wurden mit einem Brenner des Ausführungsbeispiel der Fig. 1 erzielt, bei dem der Durchmesser des jeweils äusseren Ringleitbleches annähernd gleich oder kleiner als der doppelte Durchmesser des nächstkleineren Ringleitbleches ist und die Länge des Gesamtbrenners grösser als die Länge des Gesamtbrenners grösser als die Länge des Ringleitbleches mit dem grössten Durchmesser. Der Ringspalt zwischen der am inneren Ringleitblech 1 anliegenden Ringdüse 9 für Brenngas und einem dem Brenngaskanal 4 umgebenden Trägerrohr ist annähernd gleich einem Viertel des Durchmessers des Ringleitbleches 1. Bewährt hat sich ein Brenner mit folgenden Abmessungen:

Ansprüche

1. Verfahren zum Erwärmen der Oberfläche eines Substrates mittels eines Heissgasstrahles, insbesondere unter gleichzeitiger Zufuhr von Beschichtungsstoff nach dem Flammspritzverfahren, bei dem das ringförmig zugeführte und mit Verbrennungsluft zu vermischende Brenngas durch Zufuhr von Pressluft in Form eines konzentrischen Pumpstrahls mit axialer Strömungskomponenten in Richtung auf die zu erwärmende Oberfläche beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Pressluft in Form mindestens eines weiteren konzentrischen Pumpstrahls mit axialer Strömungskomponenten in einer zur Mündungsebene der Pressluft des einen Pumpstrahles versetzten Ebene zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrösserung des Strahlquerschnittes zwischen den Mündungsebenen der beiden Pumpstrahlen von aussen weitere Luft zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren axial versetzten Ebenen Brenngas koaxial zugeführt wird.

4. Brenner zum Erwärmen der Oberfläche eines Substrates, insbesondere in Kombination mit einer Spritzdüse für einen Beschichtungsstoff, bestehend aus einer insbesondere koaxialen Düse (6, 15, 22) für Pressluft mit einer axialen Strömungskomponenten und einem die Düse (6, 15, 22) mit Abstand umgebenden Ringleitblech (1, 17, 28) das einen Ringkanal mit rückseitigen Öffnungen (7, 18, 31) für die Zufuhr von Verbrennungsluft bildet, sowie aus einem konzentrisch in dem Ringkanal angeordneten Brenngasdüsenkranz (9, 19, 29), deren Brenngas von der aus der koaxialen Düse (6, 15, 22) austretenden Pressluft in der Verbrennungszone in axialer Richtung beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines Pumpstrahles in einer zu der einen Düse (6, 15, 22) axial versetzten Ebene eine weitere Düse (5, 16) für Pressluft mit einer axialen Strömungskomponenten angeordnet ist und/oder die rückseitigen Öffnungen (31) als Düsen für Pressluft mit einer axialen Strömungskomponenten ausgebildet sind, durch deren Pressluft Verbrennungsluft in die Verbrennungszone gefördert und die Verbrennungsgase in axialer Richtung zusätzlich beschleunigt werden.

5. Brenner zum Erwärmen der Oberfläche eines Substrates, insbesondere in Kombination mit einer Spritzdüse für einen Beschichtungsstoff, bestehend aus einer insbesondere koaxialen Düse (6, 15, 22) für Pressluft mit einer axialen Strömungskomponenten und einem die Düse (6, 15, 22) mit Abstand umgebenden Ringleitblech (1, 17, 28) das einen Ringkanal mit rückseitigen Öffnungen (7, 18, 31) für die Zufuhr von Verbrennungsluft bildet, sowie aus einem konzentrisch in dem Ringkanal angeordneten Brenngasdüsenkranz (9, 19, 29), deren Brenngas von der aus der koaxialen Düse (6, 15, 22) austretenden Pressluft in der Verbrennungszone in axialer Richtung beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer kaskadenförmigen Querschnittserweiterung bei gleichzeitiger Luftzufuhr konzentrisch zu und mit radialem Abstand von dem einen Ringleitblech (1, 17, 28) ein weiteres Ringleitblech (2, 12, 27) vorgesehen ist, das mit dem einen Ringleitblech (1, 17, 28) den einen Ringkanal bildet und/ oder einen weiteren Ringkanal mit rückseitigen Öffnungen (8) bildet.

6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines Pumpstrahles in einer zu der einen Düse (6,15, 22) axial versetzten Ebene eine weitere Düse (5, 16) für Pressluft mit einer axialen Strömungskomponenten angeordnet ist und/oder die rückseitigen Öffnungen (31) als Düsen für Pressluft mit einer axialen Strömungskomponenten ausgebildet sind, durch deren Pressluft Verbrennungsluft in die Verbrennungszone gefördert und die Verbrennungsgase in axialer Richtung zusätzlich beschleunigt werden.

7. Brenner nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ringleitblech (2, 17, 28) kaskadenförmig über das vordere Ende des jeweils kleineren Ringleitbleches (1, 12, 27) hinausragt.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 4, oder 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Düse (6, 16, 31) im Bereich des weiteren Ringleitbleches (2, 17, 28), insbesondere im überragenden Abschnitt dieses weiteren Ringleitbleches (2, 17, 28) angeordnet ist.

9. Brenner nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehr als zwei Ringleitblechen mindestens einer Auswahl von inneren Ringleitblechen oder allen inneren Ringleitblechen, Brenngasdüsen zugeordnet sind.

10. Brenner nach einem der Ansprüche 4, oder 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass den rückseitigen Öffnungen (7) für die Luft in dem Ringkanal Drosselelemente (3) zugeordnet sind.

11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselelemente von einer Lochscheibe gebildet werden.

12. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselelemente (3) schräggestellte Schaufeln sind.

13. Brenner nach einem der Ansprüche 5, oder 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ringkanal rückseitig bis auf die Öffnungen (31) für die Zufuhr von Luft verschlossen ist und die Öffnungen (31) an eine Zufuhrleitung (26, 32) für Pressluft angeschlossen sind.

14. Brenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des Brenners bis auf eine zentrale Öffnung (33) durch eine Ringplatte (28) verschlossen ist.

15. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die zentrale Öffnung (33) ein Ringleitblech (35) anschliesst.

16. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düse (36) für ein Spülmedium (z.B. Süsswasser) mit Strahlrichtung durch die zentrale Öffnung (33) und insbesondere mit einer Drallkomponenten vorgesehen ist.

17. Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düse (10) für ein gasförmiges oder flüssiges Medium mit Strahlrichtung auf den von den Heissgasen beaufschlagten Bereich des Substrates oder in den Heissgasstrahl ausserhalb des Brennerkopfes angeordnet ist.

Claims

1. Process for heating the surface of a substrate by means of a hot gas jet, in particular under simultaneous supply of a coating material according to the flame spraying process, in which the toroidally supplied combustion gas to be admixed with combustion air is accelerated by admixture of compressed air in the form of a concentric axial flow component pump stream towards the surface to be heated, characterized in that there is supplied additional compressed air in the form of at least one further concentric axial flow component in a plane offset with respect to the outlet plane of the compressed air of said first pump stream.

2. Process as defined by claim 1, characterized in that there is supplied from the outside additional air for increasing the stream section between the outlet planes of said two pump streams.

3. Process as defined by either of claims 1 or 2, characterized in that there is supplied combustion gas coaxially in a plurality of axially offset planes.

4. Burner apparatus for heating the surface of a substrate, in particular in combination with a spray nozzle for a coating material, consisting in particular of a coaxial nozzle (6, 15, 22) for compressed air having an axial stream component and an annular deflector (1, 17, 28) provided in spaced relationship to nozzles (6, 15, 22), said annular deflector (1, 17, 28) forming an annular channel comprising rearward apertures (7,18, 31) for combustion air supply, and comprising a combustion gas nozzle scroll (9, 19, 29) concentrically arranged within said annular channel, the combustion gas of which is accelerated in axial direction in the combustion area by the compressed air released by coaxial nozzle (6, 15, 22), characterized in that for forming a pump stream in a plane axially offset with respect to first nozzle (6, 15, 22) there is provided a second nozzle (5, 16) for compressed air with an axial flow component and/ or that said rearward apertures (31) are designed as compressed air nozzles comprising an axial flow component and that through the compressed air released thereby combustion air is supplied into the combustion area and the combustion gases are further accelerated in axial direction.

5. Burner apparatus for heating the surface of a substrate, in particular in combination with a spray nozzle for a coating material, consisting in particular of a coaxial nozzle (6, 15, 22) for compressed air having an axial flow component and an annular deflector (1, 17, 28) provided in spaced relationship to nozzles (6, 15, 22), said annular deflector (1, 17, 28) forming an annular channel comprising rearward apertures (7, 18, 31) for combustion air supply, and comprising a combustion gas nozzle scroll (9, 19, 29) concentrically arranged within said annular channel, the combustion gas of which is accelerated in axial direction in the combustion area by the compressed air released by coaxial nozzle (6, 15, 22), characterized in that for forming a cascading section extension with simultaneous air supply there is provided concentrically and in radially spaced relationship to said first deflector (1, 17, 28) a second deflector (2, 12, 27) forming with said first deflector (1, 17, 28) said first annular channel and/or a second annular channel comprising rearward apertures (8).

6. Burner apparatus as defined by claim 5, characterized in that for forming a pump stream in a plane axially offset with respect to first nozzle (6, 15, 22) there is provided a second nozzle (5, 16) supplying compressed air, said nozzle having an axial flow component, and/or that rearward apertures (31) are designed as compressed air nozzles having an axial flow component, the compressed air of which supplies combustion air into the combustion area and additionally accelerates the combustion gases in axial direction.

7. Burner apparatus as defined by either of claims 5 or 6, characterized in that at least one deflector (2, 17, 28) extends in the form of a cascade beyond the front end of each adjadent smaller deflector (1, 12, 27).

8. Burner apparatus as defined by either of claims 4, or 6 and 7, characterized in that in the area of said second deflector (2, 16, 31) said second nozzle (6, 16, 31) is provided in particular in the extending section of said second deflector (2, 17, 28).

9. Burner apparatus as defined by either of claims 5 to 8, characterized in that in case of more than two deflectors there are correlated to at least a selection of inner deflectors or to all inner deflectors combustion gas nozzles.

10. Burner apparatus as defined by either of claims 4, or 6 to 9, characterized in that throttle elements (3) are correlated in said annular channel to rearward apertures (7) providing for air supply.

11. Burner apparatus as defined by claim 10, characterized in that said throttle elements are formed by a perforated disk.

12. Burner apparatus as defined by claim 10, characterized in that said throttle elements are formed by inclined blades.

13. Burner apparatus as defined by either of claims 5, or 6 to 12, characterized in that at the rear side each of said annular channels is shut-off for air supply, except for apertures (31) and that said apertures (31) are connected to a compressed air supply line (26, 32).

14. Burner apparatus as defined by claim 13, characterized in that except for a central aperture (33) the burner front side is closed by a deflector (28).

15. Burner apparatus as defined by claim 14, characterized in that central aperture (33) is followed by a deflector (35).

16. Burner apparatus as defined by claim 14, characterized in that there is provided a nozzle (36) for a rinsing medium (for instance fresh water) having a flow directed through central aperture (33) and presenting in particular an angular momentum.

17. Burner apparatus as defined by either of claims 4 to 16, characterized in that there is provided a nozzle (10) for a gaseous or liquid medium flowing in the direction of the area of the substrate loaded with hot gases or into the hot gas stream outside the burner head.

Revendications

1. Procédé pour chauffer la surface d'un substrat au moyen d'un jet de gaz chaud, en particulier avec amenée simultanée de matière de revêtement selon le procédé de pistolage à la flamme dans lequel le gaz de combustion amené sous forme annulaire et à mélanger à de l'air de combustion est activé par amenée d'air comprimé sous forme d'un jet de pompe concentrique avec composante d'écoulement axiale en direction de la surface à chauffer, caractérisé par le fait qu'on amène de l'air comprimé additionnel sous la forme d'au moins un autre jet de pompe concentrique avec composante d'écoulement axiale dans un plan décalé par rapport au plan de bouche d'air comprimé du premier jet de pompe.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour augmenter la section de jet entre les plans de bouche des deux jets de pompe, on envoie de l'air additionnel depuis l'extérieur.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'on envoie coaxialement du gaz de combustion dans plusieurs plans décalés axialement.

4. Brûleur pour le chauffage de la surface d'un substrat, en particulier en combinaison avec une tuyère à pulvériser pour une matière de revêtement, constitué d'une buse (6, 15, 22) en particulier coaxiale pour de l'air comprimé avec une composante d'écoulement axiale et avec une tôle de guidage annulaire (1, 17, 28) entourant à distance la buse (6, 15, 22), qui forme un canal annulaire avec des ouvertures arrière (7, 18, 31) pour l'amenée d'air de combustion, ainsi que d'une couronne de buse de gaz combustible (9, 19, 29) disposée concentriquement dans le canal annulaire, dont le gaz combustible est activé en direction axiale dans la zone de combustion par l'air comprimé sortant de la buse coaxiale (6, 15, 22), caractérisé par le fait que, pour former un jet de pompe, une seconde buse (5, 16) pour air comprimé avec une composante d'écoulement axiale est disposée dans un plan décalé axialement par rapport à ladite buse (6, 15, 22) et/ou les ouvertures arrière (31) sont formées en tant que buses pour air comprimé avec une composante d'écoulement axiale, par l'air comprimé desquelles de l'air de combustion est amené à la zone de combustion et les gaz de combustion sont en outre activés en direction axiale.

5. Brûleur pour le chauffage de la surface d'un substrat, en particulier en combinaison avec une tuyère à pulvériser pour une matière de revêtement, constitué d'une buse (6, 15, 22) en particulier coaxiale pour de l'air comprimé avec une composante d'écoulement axiale et avec une tôle de guidage annulaire (1, 17, 28) entourant à distance la buse (6, 15, 22), qui forme un canal annulaire avec des ouvertures arrière (7, 18, 31) pour l'amenée d'air de combustion, ainsi que d'une couronne de buse de gaz combustible (9, 19, 29) disposée concentriquement dans le canal annulaire, dont le gaz combustible est activé en direction axiale dans la zone de combustion par l'air comprimé sortant de la buse coaxiale (6, 15, 22), caractérisé par le fait que, pour former un élargissement de section en forme de cascade avec amenée d'air simultanée, une seconde tôle de guidage annulaire (2,12,27) est prévue concentrique à ladite tôle de guidage annulaire (1,17,28) et à distance radiale de celle-ci, qui forme avec ladite tôle de guidage (1, 17, 28) ledit canal annulaire et/ou forme un second canal annulaire avec ouvertures arrière (8).

6. Brûleur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que, pour former un jet de pompe, une seconde buse (5, 16) pour air comprimé avec une composante d'écoulement axiale est prévue dans un plan décalé par rapport à ladite buse (6,15, 22) et/ou les ouvertures arrière (31) sont formées en tant que buses pour air comprimé avec une composante d'écoulement axiale, par l'air comprimé desquelles de l'air de combustion est amené à la zone de combustion et les gaz de combustion sont en outre activés en direction axiale.

7. Brûleur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait qu'au moins une tôle de guidage annulaire (2, 17, 28) fait saillie en forme de cascade au-dessus de l'extrémité antérieure de la tôle de guidage annulaire (1, 12, 27) la plus petite.

8. Brûleur selon l'une des revendications 4, ou 6 et 7, caractérisé par le fait que la seconde buse (6, 16, 31) est disposée dans la zone de la seconde tôle de guidage annulaire (2, 17, 28), en particulier en section saillante de cette seconde tôle de guidage annulaire (2, 17, 28).

9. Brûleur selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que, pour plus de deux tôles de guidage annulaire, des buses de gaz combustible sont adjointes à au moins certaines des tôles de guidage annulaires intérieures ou à toutes les tôles de guidage annulaires.

10. Brûleur selon l'une des revendications 4, ou 6 à 9, caractérisé par le fait que des éléments d'étranglement (3) sont adjoints aux ouvertures arrière (7) pour l'air dans le canal annulaire.

11. Brûleur selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les éléments d'étranglement sont formés par un disque ajouré.

12. Brûleur selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les éléments d'étranglement (3) sont des ailettes disposées inclinées.

13. Brûleur selon l'une des revendications 5, ou 6 à 12, caractérisé par le fait que chaque canal annulaire est fermé vers l'arrière jusqu'aux ouvertures (31) pour l'amenée d'air et les ouvertures (31) sont raccordées à une canalisation d'amenée (26, 32) pour l'air comprimé.

14. Brûleur selon la revendication 13, caractérisé par le fait que la face frontale du brûleur est fermée jusqu'à une ouverture centrale (33) par une plaque annulaire (28).

15. Brûleur selon la revendication 14, caractérisé par le fait qu'une tôle de guidage annulaire (35) se raccorde à l'ouverture centrale (33).

16. Brûleur selon la revendication 14, caractérisé par le fait qu'une buse (36) pour un milieu de lavage (par exemple de l'eau sucrée) est prévue avec direction de jet à travers l'ouverture centrale (33) et en particulier avec une composante de torsion.

17. Brûleur selon l'une des revendications 4 à 16, caractérisé par le fait qu'une buse (10) pour un milieu gazeux ou liquide est disposée en dehors de la tête de brûleur avec direction de jet sur la région du substrat frappée par les gaz chauds ou dans le jet de gaz chaud.

Zeichnung