Verfahren zur Aufbringung einer Innenbeschichtung in Rohre od. dgl. Hohlräume engen Querschnittes sowie Plasmaspritzbrenner dafür

Abstract

 Ein Plasmaspritzbrenner mit einer eine Elektrode bilden­den, einen Düsenkanal (72,72a) enthaltenden, insbesondere ano­disch geschalteten Spritzdüse (52) und einer dieser zugeord­neten zweiten Elektrode (60) in einem gegen die Spritzdüse elektrisch isolierten Brennerteil eines Brennerarms, der Strömungskanäle für Arbeitsgas sowie für Kühlmedium auf­weist, soll zur Verbesserung der Innenbeschichtung sehr enger Rohre od.dgl. Hohlräume verbessert werden, insbe­sondere soll die Einstellbarkeit seines Lichtbogens und dessen Relation zur Zone der Ausschmelzung gesteuert und die Kühlung optimiert werden.
Hierzu ist der Strömungskanal (39) für das Arbeitsgas an einen die zweite Elektrode (60) durchsetzenden Kanal (59) angeschlossen und der Düsenkanal (72, 72_a) zumin­dest im Bereich seiner Mündung (73) zur Längsachse A des Brennerarms bzw. des Strömungskanals (39) in einem Winkel (t) geneigt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Plasmaspritzbrenner mit einer eine Elektrode bildenden, einen Düsenkanal enthal­tenden, insbesondere anodisch geschalteten Spritzdüse und einer dieser zugeordneten zweiten Elektrode in einem gegen die Spritzdüse elektrisch isolierten Brennerteil eines Brennerarms, der Störmungskanäle für Arbeitsgas sowie für Kühlmedium aufweist, welches in einem der Strömungskanäle düsenwärts fließt und nach erfolgtem Kühlvorgang aus einem anderen Strömungskanal abgeleitet wird, wobei in den Düsenkanal eine Zuleitung für Pulver mündet. Zudem erfaßt die Erfindung ein Verfahren zur Innenbeschichtung eines Rohres.

[0002] Eine Vorrichtung dieser Art ist durch die DE-OS 34 30 383 für die Herstellung von Innenschichten in Haltenuten von Turnbinenscheiben vorgeschlagen worden. Diese bekannte Vorrichtung weist einen Brennerkopf mit voneinander abklappbaren Anoden- und Kathodenhalbschalen auf; in letzterer sitzt eine Elektrode, welche in den Düsenkanal einer Spritzdüse im anodischen Teil des Brennerkopfes ragt. Die Spritzrichtung ist hier rechtwinklig zur Brennerkopfachse, die Pulverzuführung erfolgt sehr nahe an der Elektrode unmittelbar an der Mündung des Düsenkanals.

[0003] Zur Kühlung sind Düsenöffnungen an einem Düsenring vorgesehen, der den Brennerkopf in Abstand zum Düsenkanal supportartig umgibt; durch diese Oeffnungen wird ein Gasschutzmantel zur Kühlung erzeugt, der auch Spritzstaub ausblasen soll.

[0004] Die Vorerfindung beschränkt sich i.w. auf eine rota­tionssymetrische Ausbildung des Elektrodenkopfes, der in eine querschnittlich besonders ausgebildete Brenner­düse einragt.

[0005] In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Er­finder das Ziel gesetzt, einen Plasmaspritzbrenner der eingangs erwähnten Art für das Innenbeschichten sehr enger Rohre od.dgl. Hohlräume bezüglich seiner Wirkungs­weise zu verbessern, insbesondere die Einstellbarkeit seines Lichtbogens und desssen Relation zur Zone der Aufschmelzung zu steuern und die Kühlung zu optimieren. Darüberhinaus soll der Aufbau des Plasmaspritzbrenners eine völlig andere Konzeption erhalten, die auch den Zu­griff zu den Einzelteilen vereinfacht.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Strömungskanal für das Arbeitsgas an eine die zweite Elektrode durch­setzenden Kanal anschließt und der Düsenkanal zumindest im Bereich seiner Mündung zur Längsachse des Brennerarms bzw. des Strömungskanals in einem Winkel geneigt ist. Zudem soll dieser zur Längsachse geneigte Bereich des Düsenkanals etwa rechtwinklig zu einer ihrerseits ge­neigten Außenfläche der Spritzdüse verlaufen, wobei der Neigungswinkel zwischen Düsenkanal und Längsachse bevor­zugt etwa 45° beträgt. Allerdings kann im Rahmen der Er­findung von dieser Maßgabe auch begrenzt abgewichen wer­den. Das Hindurchführen des Arbeitsgases durch die Elek­trode vereinfacht den Brenneraufbau und gestattet eine günstige Ausgestaltung der Spritzdüse.

[0007] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zwischen dem Strömungskanal für das Arbeitsgas und den Kanal der zweiten Elektrode eine Bohrung eines Kühlkörpers ge­schaltet, der von einem in den erfindungsgemäßen Brenner integrierten Kühlmantelraum -- als Strömungsraum für das Kühlmedium -- umgeben ist. Dieses Kühlmedium ist hier vorteilhafterweise Kühlflüssigkeit, welche bis an die Spritzdüse herangeführt werden kann, so daß die Kühlung hier in jedem Fall sehr effektiv ist. Ein äußerer Gasschutzmantel entfällt, dessen Strömung die sich bildende Plasmaschicht negativ beeinflußen kann.

[0008] Für die Ausbildung des erfindungsgemäßen Plasmaspritz­brenners, vor allem aber für den sehr engen Durchmesser des Brennerarms von etwa 20 mm, ist die Maßgabe von besonderer Bedeutung, den Strömungskanal für das Ar­beitsgas in einem Zentralrohr des Brennerarms unterzu­bringen, an dem das Kühlmittel unmittelbar entlang zur Elektrode strömt; das Zentralrohr begrenzt mit einem koaxialen Rohr aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff den inneren Kühlmantelraum.

[0009] Dieses Zentralrohr ist an die oben beschriebene zweite Elektrode unmittelbar angeschlossen und dient auch für diese als Stromzuführung. Grundsätzlich ist es möglich, die Anode am Zentralrohr anzubringen und die Spritzdüse kathodisch zu schalten, jedoch wird nachfolgend davon ausgegangen, daß die Spritzdüse vorteilhafterweise den Anodenteil des Elektrodensystems verkörpert und die Kathode am Zentralrohr sitzt. Die Umkehrung dieser Anordnung fällt in den Rahmen der Erfindung.

[0010] Bevorzugt wird das koaxiale Rohr von einem Mantelrohr in Abstand umgeben und bildet mit diesem einen zweiten Kühlmantelraum, der mit dem zuerst genannten inneren Kühlmantelraum im Bereich der Spritzdüse verbunden ist; der innere Kühlmantelraum führt das flüssige Kühlmedium in kaltem Zustand zur Spritzdüse, wo es um die freie Kante des koaxialen Rohres umgelenkt und durch den äußeren Kühlmantelraum abgeführt wird. Als günstig hat es sich erwiesen, das koaxiale Rohr aus Acrylglas zu fertigen, das sich gegen Abstandshalter des Zentral­rohres stützt, ohne daß dadurch die axiale Bewegbarkeit des Zentralrohres gegenüber dem Acrylglasrohr od.dgl. beeinträchtigt würde.

[0011] Das genannte Mantelrohr bildet die Außenfläche des Brennerarms, darüberhinaus in bevorzugter Ausführung auch die Zuleitung des Stromes zur anodischen -- bzw. zur kathodischen -- Spritzdüse, welche das Mantelrohr nach vorne hin abschließt.

[0012] Der erfindungsgemäße Plasmaspritzbrenner weist also drei konzentrische Hohlräume auf, nämlich den in die Längs­achse des Brennerarmes fallenden Strömungskanal für das Arbeitsgas sowie die beiden ihn umgebenden Kühlmittel­mäntel.

[0013] Erfindungsgemäß sitzt am Ende des Zentralrohres der be­reits erwähnte Kühlkörper, der mit radial abstehenden Kühlrippen in den inneren Kühlmittelmantel hineinragt und dadurch diesem eine verhältnismäßig große Oberfläche zum Wärmeaustausch anbietet.

[0014] In Strömungsrichtung ragt aus diesem kupfernen Kühlkörper die aus gleichem Werkstoff hergestellte Kathode hinaus, welche mit einer stromungsgünstigen Spitze aus einem Werkstoff hohen Schmelzpunktes und einer gegenüber dem Kathodenkörper geringeren elektrischen Leitfähigkeit besteht. Hierfür bietet sich Wolfram mit einem Schmelzpunkt von 3390° C und einer gegenüber dem Kupfer um etwa zwei Drittel verminderten Leitfähigkeit an. Die Kathode kragt in einen dem Düsenkanal vorgeschaltenen Hohlraum der Spritzdüse ein und zwar so, daß -- erfindungsgemäß in Strömungsrichtung geneigte -- Querbohrungen als Endstücke des Strömungskanals für das Arbeitsgas seitlich an der Kathode münden. Das Arbeitsgas gelangt so -- gerichtet -- in einen Ringraum zwischen Kathode und Anode und strömt an der beschriebenen Kathodenspitze innerhalb eines sich konisch verjüngenden Teiles der Spritzdüse nach vorne in den anschließenden Düsenkanal, wo sich in Betriebsstellung des Plasmaspritzbrenners der bei derartigen Geräten übliche Lichtbogen befindet. Dessen Spitze steht in einem so ausreichenden Abstand zu der nahe der Düsenkanalmündung vorgesehenen Pulverzuführung, daß auch für hochschmelzende Metallpartikel eine aus­reichende Aufschmelzung gewährleistet ist; die Zone höchster Wirksamkeit des Lichtbogens liegt in kurzem Abstand vor dessen Ende.

[0015] Von besonderer Bedeutung ist für den Erfindungsgegen­stand, daß das Zentralrohr axial beweglich lagert, so daß ohne Probleme die Lage des Lichtbogens durch ein einfaches Verschieben des Zentralrohres mit seiner Kathodenspitze durchgeführt werden kann.

[0016] Zur Lagerung der Kathode schließt erfindungsgemäß an einen sich konisch erweiternden Hohlraum der Spritzdüse der Innenraum eines zylindrischen Teiles an, der einem Isolierring -- bevorzugt aus Aluminiumoxid od.dgl. porenfreier Keramik -- dicht anliegt. Dieser Keramikzylinder umgibt einen Teil des Kühlkörpers und ruht mit diesem bevorzugt axial verschiebbar im zylindrischen Teil der Spritzdüse.

[0017] Die Kühlung ist von hoher Wirksamkeit, da der Kühlkörper nach außen hin mit Kühlrippen ausgestattet ist, die ra­dial in den inneren Kühlmantelraum ragen.

[0018] Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die das Mantelrohr endwärts verschließende Spritzdüse zwei miteinander einen Winkel von bevorzugt 90° einschließende Außen­flächen anbietet, von denen eine durch zumindest eine Bohrung mit dem Düsenkanal verbunden und diese Bohrung an ein äußeres Zuführrohr als Zuleitung für Pulver ange­schlossen ist, welches etwa parallel zum Mantelrohr ver­läuft.

[0019] Bei der bevorzugten Ausführung des Plasmaspritzbrenners ist dessen Mantelrohr als Stromzuführung für die Spritz­düse ausgebildet, also beispielsweise aus Messing gefer­tigt. In besonderen Fällen aber kann auch am Zuführrohr ein elektrisch leitender Werkstoff vorgesehen und mit der Spritzdüse verbunden sein, die dann gegen den Brennerarm isoliert ist.

[0020] Auch die Ausbildung des gehäuseartigen Supports, von dem der Brennerarm abragt, ist von Bedeutung; ein an das Zentralrohr angeschlossenes Endstück od.dgl. aus elek­trisch leitendem Werkstoff ist unter Zwischenschaltung eines elektrisch isolierenden Zwischenringes od.dgl. mit einem vorderen Supportteil aus elektrisch leitendem Werkstoff fest verbunden, wobei bevorzugt der vordere Supportteil das Zentralrohr in Abstand umfängt und fest mit dem Mantelrohr verbunden ist.

[0021] Erfindungsgemäß lagert im vorderen Supportteil ein büch­senartiger Aufnahmekörper aus elektrisch isolierendem Werkstoff mit einem an das koaxiale Rohr aus nicht leitendem Werkstoff angeschlossenen Kragen. Dieser Auf­nahmekörper umgibt das Zentralrohr so, daß er mit dem Zentralrohr einen Teil des inneren Kühlmantelraumes bil­det und im Bereich des Endstückes mit einem dem Zentral­rohr anliegenden Bodenteil den inneren Kühlmantelraum radial begrenzt.

[0022] Der innere Kühlmantelraum im Endstück und der äußere Kühlmantelraum im vorderen Supportteil sind jeweils mit einem an sich bekannten Schlauchanschluß od.dgl. verbun­den, von denen jeder auch dem Stromanschluß dient; so ist das Endstück über seinen Schlauchanschluß mit dem Minuspol einer Stromleitung verbunden, wenn die Elektro­de des Zentralrohres kathodisch ist.

[0023] Die Bewegbarkeit des Zentralrohres mit der Kathode wird dadurch ermöglicht, daß das Zentralrohr durch eine sich endwärts konisch erweiternde Endausnehmung des End­stückes aus diesem herausragt und die Endausnehmung ein sich konisch verjüngendes Gegenstück aufnimmt, das ein zentraler Ansatz einer an das Endstück angeschlossenen Stirnscheibe ist, der Griffmuttern auf einem Außengewin­de des Zentralrohrers zugeordnet sind.

[0024] Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein Verfahren zur Innenbeschichtung eines Rohres durch Plasmaspritzen, bei dem das Rohr eines Innendurchmessers von weniger als 30 mm auf den Brennerarm aufgeschoben wird, wonach der Plasmaspritzbrenner entzündet und während des Plas­maspritzens das -- seinerseits gekühlte -- Rohr gedreht sowie relativ zum Brennerarm axial bewegt wird. Die in dieser Weise aufgetragene korrosionsbeständige Innenschicht -- beispielsweise in einem Aluminiumrohr, das als Batterienmäntel eingesetzt wird -- entsteht sehr einfach und ist völlig einwandfrei. Sowohl dieses Verfahren als auch die in den Unteransprüchen 36 bis 44 angegebenen Merkmale sind selbständig schutzfähig.

[0025] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfin­dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1: eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine Spritzvorrichtung für Plasma mit An­schlußgehäuse und Brennerarm;

Fig. 2: einen gegenüber Fig. 1 vergrößerten Teil­längsschnitt durch den Bereich des Anschluß­gehäuses;

Fig. 3: einen gegenüber Fig. 1 vergrößerten Teil­längsschnitt durch einen Teil des Brennerarms mit Pulverzuführung;

Fig. 4: die Frontansicht zu Fig. 3;

Fig. 5: den Längsschnitt durch die Pulverzuführung;

Fig. 6: den Längsschnitt durch ein Detail des Brennerarms;

Fig. 7: eine Axialansicht zu Fig. 6;

Fig. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Teiles der Fig. 3;

Fig. 9: die Frontansicht zu Fig. 8.

[0026] Ein Spritzbrenner 10 für Plasma zum Herstllen einer korrosionsfesten Innenschicht 12 eines bei 13 angedeu­teten in etwa 220 mm langen Leichtmetallrohres, dessen Innendurchmesser d etwa 30 mm mißt, weist an einem -- ­aus Hartgewebe geformten -- Anschlußgehäuse oder Support 14 der beispielsweisen Länge a von 75 mm einen stabförmigen Brennerarm 16 eines Außendurchmesser i von etwa 20 mm sowie einer -- von einer Gehäusestirnfläche 15 an gemessenen -- Kraglänge b von hier 480 mm auf. Ein in der Längsachse A des Plasmaspritzbrenners 10 verlau­fendes Anschlußrohr 18 ragt von einer die andere Gehäu­sestirnfläche bildenden Stirnscheibe 20 mit einer freien Länge e von etwa 60 mm ab.

[0027] Wie insbesondere Fig. 2 verdeutlicht, besteht das An­schlußgehäuse 14 aus zwei von einem Zwischenring 22 aus elektrisch isolierendem Werkstoff wie Acetalharz getrennten und mit diesem durch Schrauben fest verbun­denen Teilen aus Messing od.dgl. Metall, nämlich einem blockähnlichen Endstück 23 sowie einer -- das eine Ende des Brennerarmes 16 aufnehmenden -- Büchse 24, deren Bodenplatte 25 mit einem zentrischen Durchbruch 26 eines Durchmesser f von etwa 13,5 mm versehen ist und dank eines in den Zwischenring 22 eingesetzten O-Ringes 28 jenem dicht anliegt - ein solcher O-Ring 28 findet sich auch an der dem Endstück 23 benachbarten Fläche des Zwischenringes 22.

[0028] In die Büchse 24 ist ein ihren Durchbruch 26 durch­setzender hohler Aufnahmekörper 30 aus gegebenenfalls Füllstoffe enthaltendem Polytetrafluoräthylen (PTFE) od.dgl. eingebracht, welcher innerhalb der Büchse 24 einen querschnittlich L-förmigen Kragen 31 besitzt und durch den Zwischenring 22 hindurch in eine Sackbohrung 33 des Endstückes 23 greift; in dieser Sackbohrung 33 verläuft in Abstand zu deren Boden ein Bodenring 32 des Aufnahmekörpers 30, welcher infolge einer zentrischen Axialbohrung 34 als schulterartige Ringfläche 35 er­scheint. Die Axialbohrung 34 ist verhältnismäßig kurz und geht in eine sich von ihr konisch erweiternde End­ausnehmung über.

[0029] Die Ringöffnung des Bodenringes 32 sowie die an­schließende Axialbohrung 34 des Endstückes 23 sind von gleichter Weite (= h etwa 7 mm), welche dem Außendurch­messer eines durch sie hindurchgeführten Zentralrohres 38 aus Messing od.dgl. Metall entspricht, das in der Axialbohrung 34 von einem Dichtungsring 28_a umgeben ist. Letzterer ist -- wie auch der O-Ring 28 am Zwischenring 22 -- erforderlich, um die Sackbohrung 33 abzudichten, die über eine Querbohrung 40 des Endstückes 23 an ein aus Gründen der Uebersichtlichkeit nicht dargestelltes Wassersystem angeschlossen werden kann und mit dem Zentralrohr 38 einen ringförmigen Wasserraum begrenzt. Dieser ist über eine Ausnehmung 41 mit dem Innenraum jenes Aufnahmekörpers 30 verbunden, der seinerseits mit dem Zentralrohr 38 einen Raum 42 für einen Wassermantel bildet.

[0030] Der Raum 42 für den Wassermantel setzt sich über den Aufnahmekörper 30 hinaus fort; das Zentralrohr 38 wird in Abstand von einem koaxialen -- bevorzugt transluzenten -- Kunststoffrohr 44 umgeben, das bei 45 mit dem Aufnahmekörper 30 verschraubt ist und einem Distanzring 46 mit achsparallelen Ausnehmungen 47 enthaltenden -- Distanzring 46 des Zentralrohres anliegt.

[0031] Ein zweiter konzentrischer Wasserraum 43 befindet sich außerhalb des Kunststoffrohres 44 und wird nach außen von einem Mantelrohr 48 aus Messing als äußeren Teil des Brennerarmes 16 begrenzt das endwärts in der Büchse 24 abgedichtet sitzt. Dieser äußere Wasserraum 43 ist einerseits an der Stirnkante 49 des Kunststoffrohres 44 strömungstechnisch an den inneren Wasserraum 42 sowie anderseits innerhalb des Kragens 31 des Aufnahmekörpers 30 seinerseits an eine Querbohrung 40_a angeschlossen, welche der erstbeschriebenen Querbohrung 40 radial gegenüberliegt; beide Querbohrungen 40, 40_a sind mit äußeren Schlauchanschlüssen 50, 50_a verbunden, von denen erkennbar einer vom Endstück 23 und der andere von der Büchse 24 jeweils seitlich abragt.

[0032] Das Zentralrohr 38 endet in Abstand q von dem -- durch eine Kammlinie 77 satteldachartig angeordneter Außen­flächen 51, 51_a einer Spritzdüse 52 gebildeten -- freien Ende der Vorrichtung 10 als ein bei 53 schulterartig ab­gesetztes dünnwandiges Endstück.

[0033] In dieses ist ein offenes Rohrende 54 eines -- radial abstehende Kühlrippen 57 aufweisenden -- Kühlkörpers 56 aus Kupfer eingelötet; eine axiale Bohrung 55 des Kühlkörpers 56 setzt den Innenraum 39 des Zentralrohres 38 fort und geht gemäß Fig. 3 in einen axialen Kanal 59 mit drei zur Längsachse A geneigten Querbohrungen 59_a einer Kathode 60 über, die den Kühlkörper 56 axial fortsetzt und seine Stirnfläche 58 mit einem Kragen 61 überdeckt. In diesen ist -- ebenfalls axial -- eine kalottenartig geformte Kathodenspitze 62 aus Wolfram eingesetzt.

[0034] Zwischen dem Kragen 61 der Kathode 60 und einem Schul­terabsatz 64, welcher sich am kathodenseitigen Ende der Kühlrippen 57 befindet und mit einem O-Ring 28 versehen ist, erstreckt sich ein Zylinder 66 aus Oxidkeramik, be­vorzugt aus Al₂0₃, an den sich außen unter Zwischen­schaltung einer Dichtung 28_a ein zylindrisches Aufschub­teil 68 einer Anode anschmiegt, die von der Spritzdüse 52 gebildet wird; letztere besteht aus dem Aufschubteil 68 und einem Kopfteil 69, das mit einem schulterartig eingezogenen Absatz 70 in das Mantelrohr 48 eingechraubt ist sowie beidseits der Längsachse A die bereits erwähn­ten Außenflächen 51, 51_a anbietet, die miteinander einen Winkel w von 90° einschließen. Am Uebergang vom Kopfteil 69 zum Aufschubteil 68 sind radiale Nuten 67, 67_a zu er­kennen.

[0035] Die anodische Spritzdüse 52 weist einen die Kathode 60 kufnehmenden konischen Hohlraum 71 auf, an den ein Düsenkanal 72 anschließt. Dieser ist gemäß Fig. 3 längsschnittlich gekrümmt, um an der einen Außenfläche 51 zu münden, d.h. die Achse M seines Mündungsteiles 72_a verläuft in einem Winkel t von 45° zur Längsachse A - ­und damit auch in der in Fig. 1 wiedergegebenen Betriebsstellung in einem Winkel von 45° zur Innenfläche des zu beschichtenden Leichtmetallrohres 12.

[0036] Neben der Mündung 73 des Düsenkanals 72 endet an diesem eine Schrägbohrung 74 der Sprühdüse 52. Diese Schräg­bohrung 74 schließt andernends an einen in einer nutar­tigen Ausnehmung 75 der Außenfläche 51_a ruhenden klotz­artigen Aufsatz 76 an, der parallel zum Düsenkamm 77 verläuft sowie Teil eines Zuführrohres 78 für Pulver ist. Dieses Zuführrohr 78 verläuft mit seinem Anschluß­ende 79 an der Außenfläche des Mantelrohres 48.

[0037] Das Zentralrohr 38 ragt mit seinem der Spritzdüse 52 fernen Ende aus dem Anschlußgehäuse 14 bzw. aus dessen Endstück 23 hinaus und durchsetzt dabei gemäß Fig. 1 die Scheibe 20, welche mit einem konischen Ansatz 21 in die Endausnehmung 36 eingesetzt ist. Die Scheibe 20 mit ihrem konischen Ansatz 21 ist auf ein Außengewinde 37 des Zentralrohres 38 aufgeschraubt.

[0038] Dieses Außengewinde 37 nimmt auch zwei Griffmuttern 80 auf. Dem beschriebenen Außengewinde 37 des Zentralrohres 38 folgt -- in Fig. 1 rechts -- das Anschlußende 18 des Zentralrohres 38, welches zur Herstellung der Betriebsbereitschaft mit einer nicht dargestellten Leitung für ein Arbeitsgas verbunden wird; durch den Innenraum 39 des Zentralrohres 38 und die axiale Bohrung 55 des Kühlkörpers 56 gelangt dieses Gasgemisch in Strömungsrichtung x in den Hohlraum 71 der Spritzdüse 52 und umgibt dort einen Lichtbogen, der in Fig. 3 bei B lediglich angedeutet ist und vor der Schrägbohrung 74 für die Pulverzuführung endet.

[0039] Der Lichtbogen B entsteht zwischen Anode 52 und Kathode 60; letztere ist über das metallische Zentralrohr 38 und das Endstück 23 des Griffgehäuses 14 an einen in Fig. 1 mit P_n bezeichneten Minuspol, die Anode über das Mantel­rohr 48 und die Büchse 24 an einen Pluspol P_p ange­schlossen.

[0040] Das Kühlwasser tritt beim Schlauchanschluß 50 des End­stückes 23 in den Spritzbrenner 10 ein, bildet am Zen­tralrohr 38 den inneren Wassermantel 42, fließt nach Berührung des Kühlkörpers 56 um die Stirnkante 49 des Kunststoffrohres 44 in den äußeren Raum 43 und in diesem zum Schlauchanschluß 50_a der Büchse 24.

[0041] Eine Veränderung des Lichtbogens ist durch das axiale Verschieben der Kathode 60 möglich; die Länge n des Aufschubteils 68 der Anode 52 bestimmt das Maß jener axialen Verschiebung, denn sie erlaubt eine diesbezügliche Lageveränderung der Kathode 60 mittels des Zentralrohres 38.

[0042] Der Stromübergang zu diesem ist im übrigen durch den konischen Ansatz 21 und dessen dem Endstück 23 anliegende Außenfläche stets gewährleistet.

Ansprüche

1. Plasmaspritzbrenner mit einer eine Elektrode bildenden, einen Düsenkanal enthaltenden, insbesondere anodisch geschalteten Spritzdüse und einer dieser zugeordneten zweiten Elektrode in einem gegen die Spritzdüse elektrisch isolierten Brennerteil eines Brennerarms, der Strömungskanäle für Arbeitsgas sowie für Kühlmedium aufweist, welches in einem der Strömungskanäle düsenwärts fließt und nach erfolgtem Kühlvorgang aus einem anderen Strömungskanal abgeleitet wird, wobei in den Düsenkanal eine Zuleitung für Pulver mündet,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Strömungskanal (39) für das Arbeitsgas an einen die zweite Elektrode (60) durchesetzenden Kanal (59) anschließt und der Düsenkanal (72, 72_a) zumindest im Bereich seiner Mündung (73) zur Längs­achse (A) des Brennerarms (16) bzw. des Strömungs­kanals (39) in einem Winkel (t) geneigt ist.

2. Plasmaspritzbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Längsachse (A) geneigte Bereich des Düsenkanals (72) etwa rechtwinklig zu einer ihrererseits geneigten Außenfläche (51) der Spritzdüse (52) verläuft, wobei der Neigungswin­ kel (t) bevorzugt zwischen Düsenkanal (72_a) und Längsachse (A) etwa 45° beträgt.

3. Plasmaspritzbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Strömungskanal (39) für das Arbeitsgas und dem Kanal (59) der zweiten Elektrode (60) eine Bohrung (55) eines Kühlkörpers (56) geschaltet und dieser von einem Kühlmantelraum (42) als Strömungsraum für das Kühl­medium umgeben ist, und/oder daß der Strömungskanal (39) für das Arbeitsgas in einem Zentralrohr (38) des Brennerarms (16) verläuft, welches zusammen mit einem koaxialen Rohr (44) aus elektrisch nicht lei­tendem Werkstoff den Kühlmantelraum (42) begrenzt, wobei gegebenenfalls das Zentralrohr (38) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff besteht und Teil der Stromzuführung der anschließenden Elektrode (60) ist, die bevorzugt die Kathode bildet.

4. Plasmaspritzbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Ab­standhalter (46) zwischen dem Zentralrohr (38) und dem koaxialen Rohr (44) vorgesehen ist, der entwe­der am Zentralrohr oder am dazu koaxialen Rohr festliegt und gegenüber dem jeweils anderen Rohr beweglich ist, und/oder daß das koaxiale Rohr (44) in Abstand von einem Mantelrohr (48) umfangen ist und mit diesem einen zweiten Kühlmantelraum (43) bildet, wobei beide konzentrischen Kühlmantelräume nahe der Spritzdüse (52) miteineinander verbunden sind, und wobei gegebenenfalls die freie Kante (49) des Rohres (44) aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff axial zumindest bis zum freien Ende (62) der zweiten Elektrode, bevorzugt der Kathode (60), reicht und einen Uebergang (67) zwischen beiden Kühlmantelräumen (42, 43) bestimmt.

5. Plasmaspritzbrenner nach wenigstens einem der An­sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kühlmantelräume (42, 43) in der Spritzdüse (52) radial (67, 67_a) nahe an den Düsenkanal (72) oder einen ihn zur Elektrode (60) hin verlängernden Hohlraum (71) herangeführt ist, und/oder daß der den Düsenkanal (72) axial verlängernde Hohlraum (71) der Spritzdüse (52) sich zur Elektrode bzw. zur Kathode (60) hin konisch erweitert, diese über zumindest einen axialen Teil umgibt und mit ihr ei­nen Ringraum bildet, in welchem gegebenenfalls wenigstens eine Querbohrung (59_a) des Kanals (59) der Elektrode (60) mündet.

6. Plasmaspritzbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß gleichmäßig über den Umfang eines konischen Elektroden- bzw. Kathoden­kragens (61) mehrere in Strömungsrichtung (x) des Arbeitsgases geneigte Querbohrungen (59_a) als dü­senwärtige Endstücke des axialen Kanals (59) für das Arbeitsgas verteilt sind, und/oder daß die von der Spritzdüse (52) elektrisch isolierte Elektrode (60) mit einer axial in den Hohlraum (71) ragenden gerundeten Elektrodenspitze (62) versehen ist, wo­bei gegebenenfalls die Elektrodenspitze (62), ins­besondere die Kathodenspitze, aus einem Werkstoff hohen Schmelzpunktes und einer gegenüber dem Elek­trodenkörper (61) geringeren elektrischen Leit­fähigkeit besteht.

7. Plasmaspritzbrenner nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Elektrodenkörper (61) aus Kupfer und eine Elektrodenspitze (62) aus Wolfram.

8. Plasmaspritzbrenner nach wenigstens einem der An­sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den sich konisch erweiternden Hohlraum (71) der Spritz­düse (52) der Innenraum eines zylindrischen Teiles (68) anschließt und dieser einem Isolierring (66) dicht anliegt, wobei gegebenenfalls der Isolierring (66) ein porenfreier Keramikzylinder ist, der be­vorzugt aus Aluminiumoxid besteht.

9. Plasmaspritzbrenner nach wenigstens einem der An­sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikzylinder (66) einen Teil des Kühlkörpers (56) umgibt und mit diesem im zylindrischen Teil (68) der Spritzdüse (52) axial verschiebbar lagert, und/oder daß die Elektrode (60), gegebenenfalls mit angeschlossenem Keramikzylinder (66), axial ver­schiebbar im zylindrischen Teil (68) der Spritzdüse (52) lagert.

10. Plasmaspritzbrenner nach wenigstens einem der An­sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein­ends in den Kühlkörper (56) die benachbarte Elek­trode (60) eingesetzt ist und mit ihrem Kragen (61) den Keramikzylinder (66) an einem Schulterabsatz (64) des Kühlkörpers (55) hält, und/oder daß an dem ringförmigen Schulterabsatz (64) Kühlrippen (57) des Kühlkörpers (56) anschließen, die radial in den inneren Kühlmantelraum (42) ragen.

11. Plasmaspritzbrenner nach wenigstens einem der An­sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (48) endwärts durch die daran festgeleg­te Spritzdüse (52) verschlossen ist, und oder daß die Spritzdüse (52) zwei miteinander einen Winkel (w) von bevorzugt 90° einschließende Außenflächen (51, 51_a) aufweist, die eine die Längsachse (A) querende Kammlinie (77) bestimmen.

12. Plasmaspritzbrenner nach wenigstens einem der An­sprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Außenfläche (51_a) der Spritzdüse (52) durch zu­mindest eine Bohrung (74) mit dem Düsenkanal (72_a) verbunden und diese Bohrung an ein äußeres Zuführ­rohr (78) als Zuleitung für Pulver angeschlossen ist, und/oder daß die Außenfläche (51_a) im Bereich der Bohrung (74) einen Aufsatz (76) als Zwischen­stück zum außenliegenden Zuführrohr (78) aufweist, welches etwa parallel zum Mantelrohr (78) verläuft, wobei gegebenenfalls am Zuführrohr (78) ein elek­ trisch leitender Werkstoff vorgesehen und mit der Spritzdüse (52) verbunden ist sowie diese gegen den Brennerarm (16) isoliert ist.

13. Plasmaspritzbrenner mit einem an den Brennerarm an­schließenden gehäuseartigen Support od.dgl. nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, gekenn­zeichnet, durch ein an das Zentralrohr (38) ange­schlossenes Endstück (23) od.dgl. aus elektrisch leitendem Werkstoff, welches unter Zwischenschal­tung eines elektrisch isolierenden Zwischenringes (22) od.dgl. mit einem vorderen Supportteil (24) aus elektrisch leitendem Werkstoff fest verbunden ist, wobei gegebenenfalls der vordere Supportteil (24) das Zentralrohr (38) in Abstand umfängt und fest mit dem Mantelrohr (48) verbunden ist.

14. Plasmaspritzbrenner nach wenigstens einem der An­sprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch einen büch­senartigen Aufnahmekörper (30) aus elektrisch iso­lierendem Werkstoff, der mit einem an das koaxiale Rohr (44) aus nicht leitendem Werkstoff angeschlos­senen Kragen (31) innerhalb des vorderen Support­teiles (24) lagert sowie das Zentralrohr (38) so umgibt, daß der Aufnahmekörper mit dem Zentralrohr einen Teil des inneren Kühlmantelraumes (42) bildet und im Bereich des Endstückes (23) mit einem dem Zentralrohr anliegenden Bodenteil (32) den inneren Kühlmantelraum radial begrenzt.

15. Plasmaspritzbrenner nach wenigstens einem der An­sprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kühlmantelraum (42) im Endstück (23) und der äußere Kühlmantelraum (43) im vorderen Supportteil (24) jeweils mit einem Schlauchanschluß (50 bzw. 50_a) od.dgl. verbunden sind, und/oder daß das End­stück (23) über seinen Schlauchanschluß mit dem Minuspol einer Stromleitung verbunden ist.

16. Plasmaspritzbrenner nach wenigstens einem der An­sprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralrohr (38) durch eine sich endwärts konisch erweiternde Endausnehmung (36) des Endstückes (23) aus diesem herausragt und die Endausnehmung ein sich konisch verjüngendes Gegenstück (21) aufnimmt, das ein zentraler Ansatz einer an das Endstück an­geschlossenen Stirnscheibe (22) ist, und/oder daß der Stirnscheibe (20) Griffmuttern (80) auf einem Außengewinde des Zentralrohres (38) zugeordnet sind.

17. Verfahren zum Innenbeschichten eines Rohres durch Plasmaspritzen mittels eines einen Brennerarm auf­weisenden Plasmaspritzbrenners, der bevorzugt nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, ausgebil­det ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr eines Innendurchmessers von weniger als 30 mm auf den Brennerarm aufgeschoben wird, wonach der Plasma­spritzbrenner entzündet wird und während des Plas­ maspritzens das Rohr gedreht sowie relativ zum Brennerarm axial bewegt wird und eine Schichtstärke zwischen 0,01 und 0,5 mm, bevorzugt 0,05 bis 0,3 mm, aufgebaut wird.

18. Verfahren zum Innenbeschichten eines Rohres insbe­sondere nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß für die Beschichtung ein Metallpulver auf Ni, Co, Cr, Fe- und/oder Mo-Basis mit einer Korngröße von 53 + 5 µm, vorzugsweise 37 + 5 µm, insbe­sondere 22 + 5 µm eingesetzt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch einen Spritzwerkstoff eines Co-Basis-Legie­rungspulvers mit einer Zusammensetzung zwischen

C      0.6 -  3.0 %
Si     0.2 -  2.0 %
Cr    26.0 - 33.0 %
W      2.0 - 15.0 %
Ni       0 -  5.0 %
Fe       0 -  5.0 %
Co       Rest

gegebenenfalls mit Ni bzw. Fe über 0,01 %.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, ge­kennzeichnet durch einen Spritzwerkstoff aus einem Gemisch aus einem Co-Basislegierungspulver mit 5 - ­95 % eines Mo-Pulvers und oder durch ein Mo-Me­tallpulver mit > 98 % Mo als Spritzwerkstoff.

21. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch einen Spritzwerkstoff auf der Basis einer Ni Mo Legierung mit Zusätzen von 0 - 30 % Fe und 0 - 5 % B, oder daß als Spritzwerkstoff ein Ni-Cr-Basis­legierungspulver mit 15 % Cr und Zusätzen von 0 - ­20 % von Mo, Fe, B und/oder Si dient.

22. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn­zeichnet, daß als Spritzwerkstoff ein Fe-Cr-Basis­legierungspulver mit 10,0 % Cr und Zusätzen von 0 - 20 % Ni und/oder Mo und 0-5 % üblicher Elemente von Stahllegierungen wie Mn, Si, C, eingesetzt wird, oder daß als Spritzwerkstoff ein Fe Mo Basis­legierungspulver mit 10 Mo und Zusätzen von 5 % Ni und 0 - 5 % der üblichen Elemente, die in Stahllegierungen vorhanden sind, wie Mn, Si, C, verwendet wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, da­durch gekennzeichnet, daß als Spritzwerkstoff ein Cr-Basislegierungspulver mit Zusätzen von 0 - 10 C, 0 - 30 Fe und 0 - 30 Mo verwendet wird.

Zeichnung