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J
DIM360 (Ver 1.5 21 Nov 2005) - 1100000/0
1065914
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
20010103
EP
00810376.4
20000503
de
de
de
121199
19990630
CH
20010103
200101
20010103
200101
7
7H 05H 1/34 A
de
Plasmaspritzvorrichtung
en
Plasma spray device
fr
Dispositif de pulvérisation par plasma
1A 2A
Sulzer Metco AG
01375632
24530
Rigackerstrasse 16
5610 Wohlen
CH
Müller, Markus
Hintermattenstrasse 10
5606 Dintikon
CH
Märki, Christian
Parkstrasse 2
5630 Staufen
CH
Rottmann, Maximilian R.
00026626
c/o Rottmann, Zimmermann + Partner AG Glattalstrasse 37
8052 Zürich
CH
AT
BE
CH
CY
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Es wird eine Plasmaspritzvorrichtung vorgeschlagen, welche mit einem Brennerschaft (2) und einem daran zu befestigenden Brennerkopf (1) mit radial austretendem Plasmastrahl versehen ist. Um den Brennerkopf (1) und damit dessen Verschleissteile schnell und einfach austauschen zu können ist der Brennerkopf (1) modular ausgebildet. Zum Fixieren des Brennerkopfs (1) am Brennerschaft (2) dienen die für die Stromübertragung vorgesehenen Kontaktelemente (7), welche die zum Brennerschaft (2) zu richtende Stirnseite (S) des Brennerkopfs (1) überragen. Das Festspannen des Brennerkopfs (1) erfolgt mittels am Brennerschaft (2) angeordneten Schnellspannhebeln (23, 24), deren Exzenter (24) in Ausnehmungen (17) der Kontaktelemente (7) einzugreifen bestimmt sind.
Die Erfindung betrifft eine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildete Plasmaspritzvorrichtung.
Plasmaspritzvorrichtungen mit einem radial aus dem Brennerkopf austretenden Plasmastrahl eignen sich insbesondere zum Beschichten von Bohrungs- oder Rohrwandungen. Um auch Wandungen von Rohren und Bohrungen mit vergleichsweise kleinem Durchmesser, beispielsweise ab 40 mm, beschichten zu können, müssen die Plasmaspritzvorrichtungen und insbesondere auch die Brennerköpfe sehr kompakt ausgestaltet werden. Bei der Reduktion der Grösse der Plasmaspritzvorrichtungen ergeben sich jedoch verschiedene Probleme. Beispielsweise steigt die thermische Belastung des Brennerkopfs an, was sich in einem erhöhten Verschleiss von bestimmten Brennerkopf-Teilen wie beispielsweise der Kathode und der üblicherweise als Düse ausgebildete Anode bemerkbar macht. Die Lebensdauer der genannten Elemente wird insbesondere auch durch die schlechte Wärmeabfuhr beim Beschichten von Bohrungs- oder Rohrwandungen negativ beeinflusst.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgestaltete Plasmaspritzvorrichtung derart weiterzubilden, dass deren Verschleissteile schnell und einfach austauschbar sind, wobei der kompakte Aufbau der Plasmaspritzvorrichtung nicht beeinträchtigt werden soll.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Indem der gesamte Brennerkopf als modulares Bauteil ausgebildet ist, dessen Kontaktelemente und/oder der Isolierkörper die zum Brennerschaft zu richtende Stirnseite des Brennerkopfs überragen und mit Ausnehmungen und/oder Erhebungen versehen sind, an welchen am Brennerschaft angeordnete Schnellspannmittel anzugreifen bestimmt sind, kann der Brennerkopf schnell und einfach ausgetauscht werden. Zudem brauchen am Brennerkopf selber keine zusätzlichen Teile wie z.b. Spannzapfen oder dergleichen vorgesehen zu werden, damit dieser am Brennerschaft fixiert und auch wieder entfernt werden kann.
Bevorzugte Ausführungsformen der Plasmaspritzvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 umschrieben Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigt:
Fig. 1a
eine Seitenansicht des Brennerkopfs;
Fig. 1b
eine Ansicht auf die dem Brennerschaft zuzuwendenden Stirnseite des Brennerkopfs;
Fig. 2a
eine Seitenansicht des Brennerschafts;
Fig. 2b
eine Ansicht auf die dem Brennerkopf zuzuwendende Stirnseite des Brennerschafts;
Fig. 3a bis 3c
eine Draufsicht auf den Brennerkopf und den Vorderteil des Brennerschafts während verschiedenen Phasen beim Befestigen des Brennerkopfs am Brennerschaft;
Die Figuren 1a und 1b zeigen den Brennerkopf 1 und die Figuren 1c und 1d den Brennerschaft 2 jeweils in zwei verschiedenen, nicht massstabsgetreuen Ansichten. Da der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise von gattungsgemässen Plasmaspritzvorrichtungen bekannt ist, wird nachfolgend nur auf die im Zusammenhang mit der Erfindung wesentlichen Merkmale eingegangen. Der Brennerkopf 1 besteht aus einem Anodenbasiskörper 4, einem Kathodenbasiskörper 6 und einem dazwischen eingefügten Isolierkörper 5, welcher den Anodenbasiskörper 4 elektrisch gegenüber dem Kathodenbasiskörper 6 isoliert. Der Anodenbasiskörper 4 ist mit einer Anodendüse 10 und der Kathodenbasiskörper 6 mit einer Kathode 11 versehen, wobei sowohl die Anodendüse 10 wie auch die Kathode 11 quer zur Längsmittelachse des Brennerkopfs 1 in diesen eingesetzt sind, so dass ein erzeugter Plasmastrahl radial aus dem Brennerkopf 1 austritt. Sowohl der Anodenbasiskörper 4 wie auch der Kathodenbasiskörper 6 sind aus einem elektrisch gut leitenden Material wie beispielsweise Messing gefertigt. Dabei ist die Anodendüse 10 elektrisch mit dem Anodenbasiskörper 4 und die Kathode 11 elektrisch mit dem Kathodenbasiskörper 6 verbunden. Die Zufuhr des Beschichtungspulvers erfolgt über eine Rohr 13, welches auf der Aussenseite des Brennerkopfs 1 angeordnet ist. Da der Brennerkopf 1 sehr kompakt ausgebildet ist, eignet sich die Plasmaspritzvorrichtung insbesondere zum Beschichten von Bohrungs- und Rohrwandungen ab einem Durchmesser von ca. 40mm.
Für die Zufuhr der Betriebs- sowie Kühlmedien ist eine Vielzahl von Kanälen 15 vorgesehen, auf die im einzelnen nicht näher eingegangen wird. Zum Abdichten der Kanäle sind O-Ringe (nicht eingezeichnet) vorgesehen. Ein für die Zufuhr des Beschichtungsmaterials vorgesehener Schlauch kann auf das Rohr 13 aufgeschoben und auch wieder davon abgezogen werden.
Für die Stromversorgung des Brennerkopfs 1 ist sowohl der Anodenbasiskörper 4 wie auch der Kathodenbasiskörper 6 mit je einem elektrischen Kontaktelement 7, 8 versehen. Der Isolierkörper 5 weist einen Fortsatz 9 auf, welcher sich zwischen den beiden Kontaktelementen 7, 8 erstreckt und diese elektrisch gegeneinander isoliert. Sowohl die Kontaktelemente 7, 8 wie auch der Fortsatz 9 des Isolierkörpers 5 überragen die zum Brennerschaft 2 zu richtende Stirnseite S des Brennerkopfs 1. Beide Kontaktelemente 7, 8 sind mit seitlichen Ausnehmungen 17, 18 versehen, auf die nachfolgend noch näher eingegangen wird. Der Fortsatz 9 des Isolierkörpers 5 überragt die beiden Kontaktelemente 7, 8 sowohl seitlich wie auch nach vorne.
Der Brennerschaft 2 besteht im wesentlichen aus zwei beabstandeten Rohren 20, 21, durch deren Innenraum die für den Betrieb des Brennerkopfs 1 benötigten Medien geführt sind. Zwischen den beiden Rohren 20, 21 sind zwei Schnellspannhebel 23 angeordnet, welche auf der Vorderseite je einen mit einem Schlitz 25 versehenen Exzenter 24 aufweisen. Auf der dem Brennerkopf 1 zuzuwendenden Stirnseite S1 sind die beiden Rohre 20, 21 mit je einem Anschlusselement 27, 28 versehen. Beide Anschlusselemente 27, 28 weisen je eine Aussparung 30, 31 zur Aufnahme der Kontaktelemente 7, 8 des Brennerkopfs 1 auf.
Anhand der Figuren 3a bis 3c wird das Fixieren des Brennerkopfs 1 am Brennerschaft 2 näher erläutert. Dabei geht insbesondere aus der Figur 3a die Gestaltung der Schnellspannhebel 23 sowie der Kontaktelemente 7, 8 hervor. Aus der Figur 3a ist zudem ersichtlich, dass die Schnellspannhebel 23 je einen mit einem Schlitz 25 versehenen Exzenter 24 aufweisen, dass die Kontaktelemente 7 mit Ausnehmungen 17 versehen sind, und dass der Fortsatz 9 des Isolierkörpers die beiden Kontaktelemente 7 sowohl seitlich wie auch nach vorne überragt, wobei aus dieser Darstellung nur das obere der beiden Kontaktelemente 7 ersichtlich ist.
Fig. 3a zeigt Brennerschaft 2 mit den Schnellspannhebeln 23 in der Ausgangsstellung, in welcher der Brennerkopf 1 am Brennerschaft 2 befestigt werden kann. Dazu werden die Kontaktelemente 7 des Brennerkopfs 1 in die entsprechenden Aussparungen 30 des Brennerschafts 2 eingeführt und die Schnellspannhebel 23, wie in der Fig. 3b gezeigt, nach oben gedrückt. Dadurch greifen die Exzenter 24 der Schnellspannhebel 23 in die Ausnehmungen 17 der Kontaktelemente 7 ein. Die Exzenter 24 sind dabei so gestaltet, dass beim Verschwenken des jeweiligen Schwenkhebels 23 der Exzenter 24 das Kontaktelement 7 in Richtung des Brennerschafts 2 zieht. Fig. 3c zeigt die Schwenkhebel 23 in der geschlossenen Wirkstellung, in der der Brennerkopf 1 am Brennerschaft 2 fixiert und die elektrische Verbindung zwischen Brennerschaft 2 und Brennerkopf 1 sichergestellt ist und ausserdem die Kanäle des Brennerschafts 2 mit denjenigen des Brennerkopfs 1 verbunden sind. Durch die O-Ringe wird sichergestellt, dass die Kanäle sicher abgedichtet werden, und dass der Brennerkopf 1 mit einer gewissen Vorspannkraft am Brennerschaft 2 anliegt, wodurch die Schwenkhebel 23 sicher in der Wirkstellung verharren.
Durch die modulare Ausgestaltung des Brennerkopfs 1 und die beschriebene Ausbildung der Kontaktelemente 7, 8 sowie der Schnellspannhebel 23 ist es einerseits möglich, den Brennerkopf 1 -und damit natürlich auch die potentiellen Verschleissteile wie Anodendüse 10 oder Kathode 11- schnell und einfach auszutauschen. Indem die Kontaktelemente 7, 8 nebst ihrer eigentlichen Aufgabe der Stromübertragung auch noch als Zugbolzen verwendet werden, kann der Brennerkopf 1 sehr kompakt gehalten werden. Durch die spezifische Ausbildung des sich zwischen den beiden Kontaktelementen 7, 8 erstreckenden Fortsatzes 9 des Isolierkörpers 5, welcher die Kontaktelemente 7, 8 seitlich und in Längsrichtung überragt, wird eine lange Isolierstrecke zwischen den beiden Kontaktelementen 7, 8 gebildet, so dass die beiden Kontaktelemente 7, 8 sicher gegeneinander isoliert sind.
Es bleibt anzufügen, dass das vorgängige Ausführungsbeispiel keinesfalls abschliessenden Charakter aufweisen soll, sondern dass im Rahmen des in den Patentansprüchen definierten Schutzumfangs durchaus von vorgängigem Ausführungsbeispiel abweichende Gestaltungen der Plasmaspritzvorrichtung möglich sind. So könnten beispielsweise die Kontaktelemente anstelle von Ausnehmungen mit Erhebungen versehen werden, an denen die am Brennerschaft angeordneten Schnellspannmittel angreifen können. Ebenso könnte der Isolierkörper bzw. dessen Fortsatz mit Ausnehmungen und/oder Erhebungen versehen werden, an denen die am Brennerschaft angeordneten Schnellspannmittel angreifen können.
1. Plasmaspritzvorrichtung, insbesondere zum Beschichten von Bohrungs- und Rohrwandungen, mit einem Brennerschaft (2) und einem daran zu befestigenden Brennerkopf (1) mit radial austretendem Plasmastrahl, wobei der Brennerkopf (1) einen Anodenbasiskörper (4), einen Kathodenbasiskörper (6) und einen dazwischen eingefügten Isolierkörper (5) aufweist, und wobei der Anodenbasiskörper (4) und der Kathodenbasiskörper (5) mit zumindest je einem elektrischen Kontaktelement (7, 8) für die Stromübertragung vom Brennerschaft (2) zum Brennerkopf (1) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (5) und/oder die Kontaktelemente (7, 8) die zum Brennerschaft (2) zu richtende Stirnseite (S) des Brennerkopfs (1) überragt bzw. überragen, und dass der Isolierkörper (5) und/oder die Kontaktelemente (7, 8) mit Ausnehmungen (17) und/oder Erhebungen versehen ist/sind, an welchen am Brennerschaft (2) angeordnete Schnellspannmittel (23, 24) anzugreifen bestimmt sind.
2. Plasmaspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei achsparallele Kontaktelemente (7, 8) vorgesehen sind, welche die zum Brennerschaft (2) zu richtende Stirnseite (S) des Brennerkopfs (1) überragen, wobei der Isolierkörper (5) mit einem sich zwischen den Kontaktelementen (7, 8) erstreckenden Fortsatz (9) versehen ist, welch letzterer die Kontaktelemente (7, 8) sowohl seitlich wie auch auf der zum Brennerschaft (2) zu richtenden Stirnseite (S) überragt.
3. Plasmaspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerschaft (2) mit zwei drehbar gelagerten, mit je einem Exzenter (24) versehenen Schnellpannhebeln (23) versehen ist, wobei die Exzenter (24) zum Fixieren des Brennerkopfs (1) mit den Ausnehmungen (17) und/oder Erhebungen der Kontaktelemente (7, 8) und/oder den Ausnehmungen und/oder Erhebungen des Fortsatzes (9) zusammenwirken.
4. Plasmaspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenter (24) mit je einem Schlitz (25) versehen sind, in den der Fortsatz (9) des Isolierkörpers (5) beim Fixieren des Brennerkopfs (1) eingreift.
5. Plasmaspritzvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Formgebung des am jeweiligen Schnellpannhebels (23) angeformten Exzenters (24) sowie die Form der am jeweiligen Kontaktelement (7, 8) angeformten Ausnehmungen (17) und/oder Erhebungen derart aufeinander abgestimmt sind, dass beim Verschwenken des Schnellpannhebels (23) der Exzenter (24) die Kontaktelemente (7, 8) in Richtung des Brennerschafts (2) zieht.
6. Plasmaspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerkopf (1) zwei mit Ausnehmungen (17) versehene Kontaktelemente (7, 8) aufweist und der Brennerschaft (2) mit zwei Schnellpannhebeln (23) versehen ist, welche von einer Ausgangs- in eine Wirkstellung bewegbar sind, wobei die Schnellspannhebel (23) in der Wirkstellung im Brennerschaft (2) aufgenommen sind.
7. Plasmaspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerschaft (2) durch zwei beabstandete Rohre (20, 21) gebildet wird, und dass die Schnellspannhebel (23) in der geschlossenen Wirkstellung im Raum zwischen den Rohren (20, 21) aufgenommen sind.
8. Plasmaspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (7, 8) im wesentlichen plattenförmig ausgebildet und parallel zur Längsmittelachse des Brennerkopfs (1) angeordnet sind.
9. Plasmaspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellspannhebel (23) aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt sind.