WO1988001203A1 - Flame burner for processing of powder-like or wire-like spray material - Google Patents

Flame burner for processing of powder-like or wire-like spray material Download PDF

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WO1988001203A1
WO1988001203A1 PCT/CH1987/000099 CH8700099W WO8801203A1 WO 1988001203 A1 WO1988001203 A1 WO 1988001203A1 CH 8700099 W CH8700099 W CH 8700099W WO 8801203 A1 WO8801203 A1 WO 8801203A1
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nozzle
injector
channel
burner according
flame spray
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PCT/CH1987/000099
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Wolfgang Simm
Peter Sommer
Philippe Delaplace
Original Assignee
Castolin S.A.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
    • B05B7/201—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/129—Flame spraying

Definitions

  • the invention relates to a spray gun for processing powder or wire-shaped spray materials with a burner body and a burner head, the burner body having feed devices for the spray material and for a fuel gas and an oxidation gas, and the burner head having one provided with a plurality of gas nozzle channels and at least one channel for the spray material Has nozzle part and a nozzle carrier part, which are connected to each other and - if necessary via an interchangeable connecting part - with the burner body, the nozzle carrier part at least one spraying material conveying channel connected to the corresponding channel for the spray material in the nozzle part and to the corresponding feed device in the burner body having.
  • Flame-tip burners of this type for powdery spray materials are known, for example, from DE patent specification 1 646 027.
  • the arrangement described there has an annular mixing chamber to which fuel gas is supplied on the one hand from a common delivery channel and into which on the other hand a plurality of oxidation gas channels open.
  • the mixing chamber has a relatively large volume, as a result of which a flashback or reignition into the mixing chamber, which, as practice has shown, cannot be ruled out with such a burner, can have very serious consequences.
  • the flame profile in its entirety is predetermined and cannot be adapted to individual applications.
  • the object of the invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages of the known burners and, in particular, to create a flame spray burner which has a substantially greater operational reliability, especially as far as flakes are concerned.
  • the invention is also based on the object of making such a flame spray burner as simple as possible and easily adaptable to a wide variety of spraying conditions and applications by the user himself, in particular with regard to the burner output, so that optimum spraying results can be achieved.
  • the nozzle carrier part has at least two injectors, each of which has a calibrated oxidizing gas inlet bore opening into a corresponding injector mixing chamber, in that the nozzle carrier part furthermore has a lateral connection to each injector mixing chamber with respect to the aforementioned oxidizing gas Has fuel gas inlet bore opening into the injector mixing chamber, which is connected to a fuel gas channel, and that the nozzle carrier part has at least two injector output channels, each of which emanate from a corresponding injector mixing chamber and which at the connection point with the nozzle part in each case at least one gas nozzle channel open.
  • the oxidation gas inlet bores preferably each run in injector nozzles, it being possible for the injector nozzles to be insertable into the nozzle carrier part from the connection surface with the burner body or a connecting part.
  • the nozzle carrier part preferably has at least three injector nozzles which are arranged essentially parallel to one another around a central delivery channel for the spray material.
  • a fuel gas channel is provided for each injector nozzle in the nozzle carrier part and this is formed by a blind hole crossing the fuel gas inlet bore, the fuel gas inlet bore preferably extending to the outer wall of the nozzle support part and this bore being pressed outwards into it , substantially spherical closure part is completed.
  • the fuel gas channel is essentially formed by an annular groove on the circumference of the nozzle support part and by the inner wall of a fastening sleeve surrounding this nozzle support part.
  • the individual oxidation gas inlet bores are preferably connected to a common, ring-shaped oxidation gas channel which is embedded in the surface of the nozzle support part which forms the connection surface with the burner body or the connecting part.
  • the annular oxidation gas channel is preferably surrounded by sealing elements for sealing against the fuel gas channel and against the injection material delivery channel.
  • these sealing elements can be formed by a common sealing disk which is arranged in the plane of the connection surface and has openings or cutouts for the spatially separate passage of spray material, oxidation gas and, if appropriate, fuel gas.
  • Each injector mixing chamber preferably has a taper in the vicinity of the injector outlet channel.
  • the axes of the oxidation gas and fuel gas inlet bores intersect in the vicinity of the mouth of the oxidation gas inlet bore and enclose an angle between 30 ° and 90 ".
  • the ratio of the exit velocities of the oxidation gas and the fuel gas from the corresponding inlet bores into an injector mixing chamber is, for example, between 2 and 15, preferably between 2.5 and 13.
  • the exit velocity of the oxidation gas can be between 500 and 650 m / sec and the corresponding Exit velocity of the fuel gas between 50 and 200 m / sec.
  • the oxidation gas pressure is preferably between 2 and 5 bar and the corresponding fuel gas pressure between 0.5 and 2.5 bar.
  • the injector nozzle of the flame spray burner according to the invention preferably has an insert made of oxide-ceramic material in amorphous or crystalline form or of a hard material or hard metal, in which the oxidizing gas inlet bore extends at least in the vicinity of the outlet point. At most, the injector nozzle as a whole can be made from such a material.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the nozzle-side part of a flame spray burner, in which the burner head in
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the nozzle-side part of a flame spray burner in a similar representation as in
  • the burner according to FIGS. 1 and 2 is an autogenous powder flame spray burner with a burner body 1 and a burner head, which in turn comprises a nozzle carrier part 2 and a nozzle part 3.
  • the basic shape of the cylindrical nozzle carrier part 2 is connected to a likewise cylindrical part of the burner body 1 or to a corresponding separable connecting part by a union nut 4, while a union nut 5 connects the coaxial parts 2 and 3 to one another in a similar manner.
  • the burner body 1 is fed with the aid of feed devices, not shown, a mixture of a flame spray powder with a carrier gas, for example oxygen or air, which serves to promote it, and also acetylene as the fuel gas and oxygen as the oxidation gas.
  • the burner body may have connection, control and shut-off devices for these gases and the wettable powder.
  • a supply channel 15 indicated by dashed lines in the burner body serves for supplying the powder / carrier gas mixture to the burner head and continues in a corresponding channel 16 of the nozzle support part and a channel 17 of the nozzle part. Furthermore, the burner body or the connection part 1 has three separate feed channels, such as 13, for acetylene and three separate feed channels, such as 14, for oxygen, which are also indicated by dashed lines and run parallel to the channel 15.
  • the nozzle carrier part 2 has three fuel gas channels, such as 7, which connect to the corresponding channels 13 of the burner body 1. These channels are preferably arranged at equal angular distances from one another, but other arrangements are also possible, as is one of three different numbers of the respective channels, for example two or four.
  • the fuel gas channels 7 in the nozzle carrier part are designed as blind bores and each continue in a fuel gas inlet bore 8 which crosses the corresponding blind bore and opens into an injector mixing chamber 10.
  • this bore 8 extends from the circumference of the part 2, for example made of brass, and is closed to the outside with the aid of a steel ball pressed into the outer section of the bore. This version represents a very favorable one from the point of view of the economic efficiency of the production as well as the operational safety Solution.
  • the injector mixing chamber 10 is also connected to the oxygen supply channel 14, specifically via an oxidizing gas channel 12 and an oxidizing gas inlet bore 11, which run in an injector nozzle 60.
  • the injector nozzle 60 and the injector nozzles 61, 62 corresponding to the two other separate oxidation gas channels are screwed into the nozzle carrier part and are accessible and replaceable from the connection side of the burner body.
  • the injector nozzles protrude with a truncated cone-shaped part into the corresponding injector mixing chamber, such as 10, which has a cylindrical section and a substantially conical taper and merges into an injector outlet channel 20.
  • the axes of the oxygen inlet bore and the acetylene inlet bore cross each other near the end face of the injector nozzle in the cylindrical section of the chamber and form an angle of approximately 90 °. According to another embodiment, this angle is between 30 ° and 90 °, the lowest value corresponding to the angle of inclination of the generatrix of the frusto-conical injector nozzle part.
  • the inlet bore for oxygen in the injector nozzle is designed as a calibrated bore.
  • the flow rate of this gas can thus be adjusted with the aid of the gas pressure in the feed device, and other means, such as 'flow meter', are not required for determining this flow rate.
  • the exit velocity of the gases from the inlet bores to the injector mixing chamber is thus also determined by the set gas pressure and is, for example, 500 to 650 m / sec for oxygen and for Acetylene 50 to 200 m / sec.
  • Exit speeds are preferably between 2 and 15, in particular between 2.5 and 13.
  • the oxygen pressure is 3.0 bar and the exit speed from the injector nozzle with a calibrated bore of 0.45 mm diameter is 550 m / sec.
  • An acetylene inlet bore of 1 mm in diameter at an angle of 90 ° causes a fuel gas outlet speed of 130 m / sec at a pressure of 0.7 bar.
  • the delivery rate of the burner per injector is 330 1 / min.
  • Replacing the injector nozzles allows the burner output to be changed. For example, an increase in the diameter of the oxygen inlet bore to 1 mm at a constant pressure of 3.0 bar, and thus an exit speed of 600 m / sec, increases the output per injector to 700 1 / min.
  • the diameter range of the calibrated inlet bores which have a minimum length of 0.2 mm, is between 0.1 and 1.5 mm.
  • the angle between the axes of the inlet bores is 30 ° instead of 90 °, for example, the same flow rate of the fuel gas is achieved at a pressure of 0.6 bar instead of 0.7 bar.
  • the mixing of the gases proves to be optimal if the angle mentioned is at least approximately 90 °.
  • the injector nozzle is designed in two parts in such a way that, at least in its mouth-side section, it has an outer jacket part made of metal and an inner part made of oxide-ceramic material or hard material or hard metal, in which the calibrated oxidation gas Entrance channel runs.
  • the inner part preferably consists of ruby, quartz glass or other oxide-ceramic materials in monocrystalline or polycrystalline form.
  • a number of gas nozzle channels 18 are arranged in the nozzle part 3, which have an acceleration part 19 at their mouth end and emanate from a corresponding distribution chamber 21 at their input end.
  • a distribution chamber connects, for example, a group of gas nozzle channels to a single injector outlet channel. Frequently, however, all gas nozzle channels are connected to all injector outlet channels via an annular distribution chamber 21.
  • FIGS. 3 and 4 The embodiment according to FIGS. 3 and 4 is constructed similarly to that of FIGS. 1 and 2 and practically identical parts are identified by the same reference numbers.
  • the nozzle carrier part 22 of FIG. 3 forms two annular distribution channels 70 and 120 for the fuel gas and for the oxidation gas, respectively, via which these gases are fed to the individual separate injector mixing chambers, such as 10.
  • the fuel gas inlet bores, such as 80, here extend from the respective mixing chamber to the fuel gas distribution channel 70, which is formed between an annular cutout on the circumference of the nozzle support part 22 and the inner wall of a fastening sleeve 40.
  • the nozzle carrier part 22 is screwed into the fastening sleeve 40 and is sealingly connected to it by means of an O-ring 41.
  • each of the injector nozzles such as 63, is inserted into a corresponding bore in the nozzle support part which starts from the annular oxidizing gas distribution channel 120. This is milled into the flat connecting surface of the nozzle support part here.
  • a sealing disc 23 for example made of plastic, is arranged, which is centered by the sleeve 40 from its periphery and has a number of openings or recesses for the passage of the gases and the spray material.
  • the burner body or connecting part 100 has in particular a central feed channel 15 for the spray material, which is connected to the corresponding channel 16 of the nozzle support part via an opening 231 in the sealing washer, and a feed channel 140 for oxygen as the oxidizing gas, this feed channel leading into the distribution channel 120 essentially opposite annular channel 141 opens.
  • the sealing washer 23 has individual openings at the level of these two channels, but closed annular parts of the sealing washer ensure sealing in the radial direction both on the inner and on the outer circumference of these channels.
  • Another channel 130 in the burner body or connecting part 100 is used to supply the fuel gas to an annular groove 131 on the circumference of the part 100, which on the one hand is open towards the sealing washer 23 and on the other hand is sealed off against the sleeve 40 by means of an O-ring 42.
  • the sealing disk 23 has individual cutouts 233 on its circumference in order to allow the gas flow between 131 and 70.
  • connection described is characterized by its structural simplicity and great operational reliability, even when individual parts such as the nozzle part, the nozzle support part and the connecting part are replaced at the place of use.
  • the total volume of fuel gas oxidizing gas delivered is distributed over a plurality of injector mixing devices which are separate from one another. This breakdown is in case of a flashback one of the • gas paths is of great advantage, since the effect of such a setback or reignition is limited to the corresponding partial volume, which means that the risk is considerably reduced not only in terms of frequency but also in scope.
  • the described arrangement of the injector nozzles in the nozzle carrier part in particular allows simple replacement thereof, either individually or together with the nozzle carrier part as a whole. This allows the burner's output to be adapted relatively easily to any specific application and, if necessary, also to change the flame profile over the circumference of the nozzle part.

Abstract

The flame burner comprises a burner body (1) as well as a nozzle support portion (2) for a nozzle (3). The nozzle support portion comprises two and preferably three injectors (60) and separate mixing chambers (10) for preparing a combustion and oxidation gas mixture.

Description

FLAMMSPRITZBRENNER ZUR VERARBEITUNG PULVER- ODER DRAHTFOERMIGER SPRITZWERKSTOFFE FLAME SPLASH BURNERS FOR PROCESSING POWDER OR WIRE SHAPED SPRAY MATERIALS
Die Erfindung betrifft einen Flaπunspritzbrenner zur Verarbeitung pulver- oder drahtförmiger Spritzwerkstoffe mit einem Brennerkörper und einem Brennerkopf, wobei der Brennerkörper Zuführvorrichtungen für den Spritzwerkstoff sowie für ein Brenngas und ein Oxydationsgas aufweist und wobei der Brennerkopf einen mit mehreren Gasdüsenkanälen und mindestens einem Kanal für den Spritzwerkstoff versehenen Düsenteil sowie einen Düsenträgerteil aufweist, die miteinander und - gegebenenfalls über ein auswechselbares Anschlussteil - mit dem Brennerkörper auswechselbar verbunden sind, wobei der Düsenträgerteil mindestens einen mit dem entsprechenden Kanal für den Spritzwerkstoff im Düsenteil und mit der entsprechenden Zuführvorrichtung im Brennerkörper in Verbindung stehenden Spritzwerkstoff-Förderkanal aufweist.The invention relates to a spray gun for processing powder or wire-shaped spray materials with a burner body and a burner head, the burner body having feed devices for the spray material and for a fuel gas and an oxidation gas, and the burner head having one provided with a plurality of gas nozzle channels and at least one channel for the spray material Has nozzle part and a nozzle carrier part, which are connected to each other and - if necessary via an interchangeable connecting part - with the burner body, the nozzle carrier part at least one spraying material conveying channel connected to the corresponding channel for the spray material in the nozzle part and to the corresponding feed device in the burner body having.
Flammspitzbrenner dieser Art für pulverförmige Spritzwerkstoffe sind beispielsweise aus der DE-Patentschrift 1 646 027 bekannt. Die dort beschriebene Anordnung weist eine ringförmige Mischkammer auf, der einerseits aus einem- gemeinsamen Förderkanal Brenngas zugeführt wird und in welche andererseits mehrere Oxydationsgaskanäle einmünden. Die Mischkammer besitzt dabei ein relativ grosses Volumen, wodurch ein Flammenrückschlag bzw. eine Rückzündung bis in die Mischkammer, die sich, wie die Praxis gezeigt hat, bei einem solchen Brenner nicht ausschliessen lassen, sehr schwerwiegende Folgen nach sich ziehen können.Flame-tip burners of this type for powdery spray materials are known, for example, from DE patent specification 1 646 027. The arrangement described there has an annular mixing chamber to which fuel gas is supplied on the one hand from a common delivery channel and into which on the other hand a plurality of oxidation gas channels open. The mixing chamber has a relatively large volume, as a result of which a flashback or reignition into the mixing chamber, which, as practice has shown, cannot be ruled out with such a burner, can have very serious consequences.
Bei einer solchen bekannten Brennerkonstruktion ist ferner eine Aenderung der Flammenenergie nur schwer möglich und erfordert das Eingreifen eines Fachmannes, um beim Auswechseln des die Mischkammer enthaltenden Teils die erforderliche Sicherheit zu gewährleisten. Dies macht eine Umstellung bei der Verarbeitung von verschiedenartigen Spritzwerkstoffen problematisch.In such a known burner construction, it is also difficult to change the flame energy and requires the intervention of a person skilled in the art to ensure the necessary safety when replacing the part containing the mixing chamber. This does one Changeover when processing different types of spraying materials is problematic.
Ein weiterer bedeutender Nachteil eines solchen Brenners besteht darin, dass er an die in einzelnen Ländern bestehenden Vorschriften bezüglich des maximal zugelassenen Brenngasdruckes nicht oder nur sehr schwer angepasst werden kann, da dabei für die Mischung eine Oxydationsgas¬ geschwindigkeit erforderlich wird, die bereits im kritischen Bereich liegt.Another significant disadvantage of such a burner is that it cannot be adapted or can only be adjusted with great difficulty to the existing regulations in individual countries with regard to the maximum permitted fuel gas pressure, since this requires an oxidizing gas velocity for the mixture that is already in the critical range lies.
Ferner ist bei einem Brenner der bekannten Art das Flammenprofil in seiner Gesamtheit vorgegeben und nicht einzelnen Anwendungsfällen anpassbar.Furthermore, in the case of a burner of the known type, the flame profile in its entirety is predetermined and cannot be adapted to individual applications.
Um die Auswirkungen eines Flammenrückschlages möglichst gering zu halten, wurde andererseits vorgeschlagen, die Gasmischung erst im Düsenteil vorzunehmen. Bei einem solchen Brenner ist jedoch die Durchmischung der Gase nicht zufriedenstellend, da der Gasweg nach der Mischung zu kurz ist und auch die Möglichkeit wegfällt, durch konstruktive Mittel die Durchmischung zu verbessern. Die Ausnutzung der optimalen Flammengeschwindigkeit ist daher in einem solchen Brenner nicht möglich, und die ünregelmässigkeit der einzelnen Flammenkegel beeinträchtigt die Qualität der gespritzten Schichten.On the other hand, in order to keep the effects of a flashback as low as possible, it was proposed that the gas mixture be made only in the nozzle part. In such a burner, however, the mixing of the gases is unsatisfactory, since the gas path after the mixing is too short and there is also no possibility of improving the mixing by constructive means. It is therefore not possible to use the optimum flame speed in such a burner, and the irregularity of the individual flame cones impairs the quality of the sprayed layers.
Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile der bekannten Brenner zu beseitigen und insbesondere einen Flammspritzbrenner zu schaffen, der eine wesentlich grössere Betriebssicherheit, vor allem was Fla menrückschläge betrifft, aufweist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen solchen Flammspritzbrenner möglichst einfach und vom Benutzer selbst problemlos an die verschiedensten Spritzbedingungen und Anwendungsfälle anpassbar zu machen, insbesondere im Hinblick auf die Brennerleistung, so dass optimale Spritzergebnisse erzielt werden können. Schliesslich soll die konstruktive Lösung dieser Aufgaben zu einem Brenner von grosser Lebensdauer und geringer Störanfälligkeit führen und eine kostensparende Herstellung ermöglichen.The object of the invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages of the known burners and, in particular, to create a flame spray burner which has a substantially greater operational reliability, especially as far as flakes are concerned. The invention is also based on the object of making such a flame spray burner as simple as possible and easily adaptable to a wide variety of spraying conditions and applications by the user himself, in particular with regard to the burner output, so that optimum spraying results can be achieved. Finally, should the constructive solution to these tasks leads to a burner with a long service life and low susceptibility to malfunction and enables cost-saving production.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Düsenträgerteil mindestens zwei Injektoren aufweist, die jeweils eine kalibrierte, in eine entsprechende Injektor-Mischkammer mündende Oxydationsgas- Eingangsbohrung aufweisen, dass der Düsenträgerteil ferner zu jeder Injektor-Mischka mer eine seitlich in bezug auf die genannte Oxydationsgas-Eingangsbohrung in die Injektor-Mischkammer einmündende Brenngas-Eingangsbohrung aufweist, die mit einem Brenngaskanal in Verbindung steht, und dass der Düsenträgerteil mindestens zwei Injektor-Ausgangskanäle aufweist, die jeweils von einer entsprechenden Injektor-Mischkammer ausgehen und die an der Verbindungsstelle mit dem Düsenteil jeweils in mindestens einen Gasdüsenkanal münden.This is achieved according to the invention in that the nozzle carrier part has at least two injectors, each of which has a calibrated oxidizing gas inlet bore opening into a corresponding injector mixing chamber, in that the nozzle carrier part furthermore has a lateral connection to each injector mixing chamber with respect to the aforementioned oxidizing gas Has fuel gas inlet bore opening into the injector mixing chamber, which is connected to a fuel gas channel, and that the nozzle carrier part has at least two injector output channels, each of which emanate from a corresponding injector mixing chamber and which at the connection point with the nozzle part in each case at least one gas nozzle channel open.
Vorzugsweise verlaufen die Oxydationsgas-Eingangsbohrungen jeweils in Injektordüsen, wobei die Injektordüsen jeweils von der Verbindungsfläche mit dem Brennerkörper bzw. einem Anschlussteil her in den Düsenträgerteil einsetzbar sein können.The oxidation gas inlet bores preferably each run in injector nozzles, it being possible for the injector nozzles to be insertable into the nozzle carrier part from the connection surface with the burner body or a connecting part.
Vorzugsweise weist der Düsenträgerteil mindestens drei Injektordüsen auf, die im wesentlichen parallel zueinander um einen zentralen Förderkanal für den Spritzwerkstoff angeordnet sind.The nozzle carrier part preferably has at least three injector nozzles which are arranged essentially parallel to one another around a central delivery channel for the spray material.
Gemäss einer ersten Ausführungsform ist im Düsenträgerteil je ein Brenngaskanal für jede Injektordüse vorgesehen und wird dieser durch eine die Brenngas-Eingangsbohrung kreuzende Sackbohrung gebildet, wobei sich die Brenngas- Eingangsbohrung vorzugsweise bis zur Aussenwand des Dusentragerteils erstreckt und diese Bohrung nach aussen durch ein in sie eingepresstes, im wesentlichen kugelförmiges Verschlussteil abgeschlossen ist. Gemäss einer weiteren Auεführungsform wird der Brenngaskanal im wesentlichen durch eine ringförmige Nut am Umfang des Dusentragerteils und durch die Innenwand einer diesen Düsenträgerteil umgebenden Befestigungshülse bebildet.According to a first embodiment, a fuel gas channel is provided for each injector nozzle in the nozzle carrier part and this is formed by a blind hole crossing the fuel gas inlet bore, the fuel gas inlet bore preferably extending to the outer wall of the nozzle support part and this bore being pressed outwards into it , substantially spherical closure part is completed. According to a further embodiment, the fuel gas channel is essentially formed by an annular groove on the circumference of the nozzle support part and by the inner wall of a fastening sleeve surrounding this nozzle support part.
Die einzelnen Oxydationsgas-Eingangsbohrungen stehen dabei vorzugsweise mit einem gemeinsamen, ringförmigen Oxydationsgaskanal in Verbindung, der in die die Verbindungsfläche mit dem Brennerkörper, bzw. dem Anschluεsteil bildende Fläche des Dusentragerteils eingelassen ist. Der ringförmige Oxydationsgaskanal ist dabei vorzugsweise von Dichtungselementen zur Abdichtung gegen den Brenngaskanal sowie gegen den Spritzwerkstoff- Förderkanal umgeben. Im Fall einer ebenen Verbindungsfläche können diese Dichtungselemente durch eine gemeinsame Dichtungsscheibe gebildet werden, die in der Ebene der Verbindungsfläche angeordnet ist und Durchbrechungen bzw. Aussparungen zum örtlich getrennten Durchtritt von Spritzwerkstoff, Oxydationsgas und gegebenenfalls Brenngas aufweist.The individual oxidation gas inlet bores are preferably connected to a common, ring-shaped oxidation gas channel which is embedded in the surface of the nozzle support part which forms the connection surface with the burner body or the connecting part. The annular oxidation gas channel is preferably surrounded by sealing elements for sealing against the fuel gas channel and against the injection material delivery channel. In the case of a flat connection surface, these sealing elements can be formed by a common sealing disk which is arranged in the plane of the connection surface and has openings or cutouts for the spatially separate passage of spray material, oxidation gas and, if appropriate, fuel gas.
Jede Injektor-Mischkammer weist vorzugsweise in der Umgebung des Injektorausgangskanals eine Verjüngung auf. Die Achsen der Oxydationsgas- und der Brenngas- Eingangsbohrungen kreuzen sich bei einer bevorzugten Ausführungsform in der Nähe der Mündungsstelle der Oxydationsgas-Eingangsbohrung und schliessen einen Winkel zwischen 30° und 90" ein.Each injector mixing chamber preferably has a taper in the vicinity of the injector outlet channel. In a preferred embodiment, the axes of the oxidation gas and fuel gas inlet bores intersect in the vicinity of the mouth of the oxidation gas inlet bore and enclose an angle between 30 ° and 90 ".
Das Verhältnis der Austrittsgeschwindigkeiten des Oxydationsgases und des Brenngases aus den entsprechenden Eingangsbohrungen in eine Injektor-Mischkammer liegt beispielsweise zwischen 2 und 15, vorzugsweise zwischen 2,5 und 13. Dabei kann die Austrittsgeschwindigkeit des Oxydationsgases zwischen 500 und 650 m/sec liegen und die entsprechende Austrittsgeschwindigkeit des Brenngases zwischen 50 und 200 m/sec. Der Oxydationsgasdruck liegt vorzugsweise zwischen 2 und 5 bar und der entsprechende Brenngasdruck zwischen 0,5 und 2,5 bar.The ratio of the exit velocities of the oxidation gas and the fuel gas from the corresponding inlet bores into an injector mixing chamber is, for example, between 2 and 15, preferably between 2.5 and 13. The exit velocity of the oxidation gas can be between 500 and 650 m / sec and the corresponding Exit velocity of the fuel gas between 50 and 200 m / sec. The oxidation gas pressure is preferably between 2 and 5 bar and the corresponding fuel gas pressure between 0.5 and 2.5 bar.
Die Injektordüse des erfindungsgemässen Flammspritzbrenners weist vorzugsweise ein Einsatzteil aus oxydkeramischem Material in amorpher oder kristalliner Form oder aus einem Hartstoff bzw. Hartmetall auf, in dem die Oxydationsgas- Eingangsbohrung zumindest in der Umgebung der Mündungsstelle verläuft. Allenfalls kann die Injektordüse als Ganzes aus einem solchen Material hergestellt sein.The injector nozzle of the flame spray burner according to the invention preferably has an insert made of oxide-ceramic material in amorphous or crystalline form or of a hard material or hard metal, in which the oxidizing gas inlet bore extends at least in the vicinity of the outlet point. At most, the injector nozzle as a whole can be made from such a material.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung ' von Ausführungsbeispielen hervor, welche in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht sind.Other aspects and advantages of the invention will appear from the following description 'of exemplary embodiments shown, which are illustrated in the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des düsenseitigen Teils eines Flammspritzbrenners, bei dem der Brennerkopf imFig. 1 shows a first embodiment of the nozzle-side part of a flame spray burner, in which the burner head in
Axialschnitt dargestellt ist,Axial section is shown
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1,2 shows a section along the line II-II of FIG. 1,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des düsenseitigen Teils eines Flammspritzbrenners in ähnlicher Darstellung wie inFig. 3 shows a second embodiment of the nozzle-side part of a flame spray burner in a similar representation as in
Fig. 1 undFig. 1 and
Fig. 4 einen Teil-Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig.4 shows a partial section along the line IV-IV of FIG.
3.3rd
Der Brenner gemäss den Figuren 1 und 2 ist ein autogener Pulver-Flammspritzbrenner mit einem Brennerkörper 1 und einem Brennerkopf, der seinerseits einen Düsenträgerteil 2 und einen Düsenteil 3 umfasst. Der in seiner Grundform zylindrische Düsenträgerteil 2 ist mit einem ebenfalls zylindrischen Teil des Brennerkörpers 1 bzw. mit einem entsprechenden trennbaren Anschlussteil durch eine Ueberwurf utter 4 verbunden, während eine Ueberwurfmutter 5 in ähnlicher Weise die koaxialen Teile 2 und 3 miteinander verbindet. Dem Brennerkörper 1 wird mit Hilfe von nicht dargestellten Zuführvorrichtungen ein Gemisch eines Flammspritzpulvers mit einem zu dessen Förderung dienenden Trägergas, z.B. Sauerstoff oder Luft, zugeführt, sowie Azetylen als Brenngas und Sauerstoff als Oxydationsgas. Gegebenenfalls weist der Brennerkörper Anschluss-, Regel- und Absperrvorrichtungen für diese Gase und das Spritzpulver auf.The burner according to FIGS. 1 and 2 is an autogenous powder flame spray burner with a burner body 1 and a burner head, which in turn comprises a nozzle carrier part 2 and a nozzle part 3. The basic shape of the cylindrical nozzle carrier part 2 is connected to a likewise cylindrical part of the burner body 1 or to a corresponding separable connecting part by a union nut 4, while a union nut 5 connects the coaxial parts 2 and 3 to one another in a similar manner. The burner body 1 is fed with the aid of feed devices, not shown, a mixture of a flame spray powder with a carrier gas, for example oxygen or air, which serves to promote it, and also acetylene as the fuel gas and oxygen as the oxidation gas. The burner body may have connection, control and shut-off devices for these gases and the wettable powder.
Ein strichliert angedeuteter Zuführungskanal 15 im Brennerkörper dient zur Zuführung des Pulver- Trägergasgemisches an den Brennerkopf und setzt sich in einem entsprechenden Kanal 16 des Dusentragerteils und einem Kanal 17 des Düsenteils fort. Ferner weist der Brennerkörper bzw. das Anschlussteil 1 je drei getrennte Zuführungskanäle, wie 13, für Azetylen und je drei getrennte Zuführungskanäle, wie 14, für Sauerstoff auf, die ebenfalls strichliert angedeutet sind und parallel zum Kanal 15 verlaufen.A supply channel 15 indicated by dashed lines in the burner body serves for supplying the powder / carrier gas mixture to the burner head and continues in a corresponding channel 16 of the nozzle support part and a channel 17 of the nozzle part. Furthermore, the burner body or the connection part 1 has three separate feed channels, such as 13, for acetylene and three separate feed channels, such as 14, for oxygen, which are also indicated by dashed lines and run parallel to the channel 15.
Der Düsenträgerteil 2 besitzt drei Brenngaskanäle, wie 7, die an die entsprechenden Kanäle 13 des Brennerkörpers 1 anschliessen. Vorzugsweise sind diese Kanäle in gleichen Winkelabständen voneinander angeordnet, doch kommen auch andere Anordnungen ebenso wie eine von drei verschiedene Anzahl der jeweiligen Kanäle, z.B. zwei oder vier, in Betracht. Die Brenngaskanäle 7 im Düsenträgerteil sind als Sackbohrungen ausgeführt und setzen sich jeweils in einer Brenngas-Eingangsbohrung 8 fort, welche die entsprechende Sackbohrung kreuzt und in eine Injektor-Mischkammer 10 mündet. Um den Düsenträgerteil in einem einzigen Teil und zugleich die Brenngas-Eingangsbohrung ausführen zu können, geht diese Bohrung 8 vom Umfang des beispielsweise aus Messing hergestellten Teils 2 aus und ist mit Hilfe einer in den äusseren Abschnitt der Bohrung eingepressten Stahlkugel nach aussen verschlossen. Diese Ausführung stellt eine vom Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit der Herstellung wie auch der Betriebssicherheit sehr günstige Lösung dar .The nozzle carrier part 2 has three fuel gas channels, such as 7, which connect to the corresponding channels 13 of the burner body 1. These channels are preferably arranged at equal angular distances from one another, but other arrangements are also possible, as is one of three different numbers of the respective channels, for example two or four. The fuel gas channels 7 in the nozzle carrier part are designed as blind bores and each continue in a fuel gas inlet bore 8 which crosses the corresponding blind bore and opens into an injector mixing chamber 10. In order to be able to execute the nozzle carrier part in a single part and at the same time the fuel gas inlet bore, this bore 8 extends from the circumference of the part 2, for example made of brass, and is closed to the outside with the aid of a steel ball pressed into the outer section of the bore. This version represents a very favorable one from the point of view of the economic efficiency of the production as well as the operational safety Solution.
Die Injektor-Mischkammer 10 steht ferner mit dem Sauerstoff-Zuführungskanal 14 in Verbindung, und zwar über einen Oxydationsgaskanal 12 und eine Oxydationsgas- Eingangsbohrung 11, die in einer Injektordüse 60 verlaufen. Die Injektordüse 60 sowie die den beiden anderen getrennten Oxydationsgaskanälen entsprechenden Injektordüsen 61, 62 sind in den Düsenträgerteil eingeschraubt und von der Anschlussseite des Brennerkörpers her zugänglich und auswechselbar.The injector mixing chamber 10 is also connected to the oxygen supply channel 14, specifically via an oxidizing gas channel 12 and an oxidizing gas inlet bore 11, which run in an injector nozzle 60. The injector nozzle 60 and the injector nozzles 61, 62 corresponding to the two other separate oxidation gas channels are screwed into the nozzle carrier part and are accessible and replaceable from the connection side of the burner body.
Die Injektordüsen ragen mit einem kegelstumpfför igen Teil in die entsprechende Injektor-Mischkammer, wie 10, hinein, die einen zylindrischen Abschnitt und eine im wesentlichen kegelförmige Verjüngung aufweist und in einen Injektor-Ausgangskanal 20 übergeht.The injector nozzles protrude with a truncated cone-shaped part into the corresponding injector mixing chamber, such as 10, which has a cylindrical section and a substantially conical taper and merges into an injector outlet channel 20.
Die Achsen der Sauerstoff-Eingangsbohrung und der Azetylen-Eingangsbohrung kreuzen einander in der Nähe der Stirnfläche der Injektordüse im zylindrischen Abschnitt der Kammer und bilden einen Winkel von annähernd 90°. Gemäss einer anderen Ausführungsform liegt dieser Winkel zwischen 30° und 90°, wobei der niedrigste Wert dem Neigungswinkel der Erzeugenden des kegelstumpfförmigen Injektor-Düsenteils entspricht.The axes of the oxygen inlet bore and the acetylene inlet bore cross each other near the end face of the injector nozzle in the cylindrical section of the chamber and form an angle of approximately 90 °. According to another embodiment, this angle is between 30 ° and 90 °, the lowest value corresponding to the angle of inclination of the generatrix of the frusto-conical injector nozzle part.
Bei der vorliegenden Anordnung ist die Eingangsbohrung für Sauerstoff in der Injektordüse als kalibrierte Bohrung ausgeführt. Damit wird die Durchflussmenge dieses Gases mit Hilfe des Gasdruckes in • der Zuführungsvorrichtung einstellbar, und es entfallen andere Mittel, wie 'flow meter', zur Bestimmung dieser Durchflussmenge.In the present arrangement, the inlet bore for oxygen in the injector nozzle is designed as a calibrated bore. The flow rate of this gas can thus be adjusted with the aid of the gas pressure in the feed device, and other means, such as 'flow meter', are not required for determining this flow rate.
Die Austrittsgeschwindigkeit der Gase aus den Eingangsbohrungen zur Injektor-Mischkammer ist damit ebenfalls vom eingestellten Gasdruck bestimmt und beträgt beispielsweise für Sauerstoff 500 bis 650 m/sec und für Azetylen 50 bis 200 m/sec. Das Verhältnis der beidenThe exit velocity of the gases from the inlet bores to the injector mixing chamber is thus also determined by the set gas pressure and is, for example, 500 to 650 m / sec for oxygen and for Acetylene 50 to 200 m / sec. The relationship between the two
Austrittsgeschwindigkeiten liegt vorzugsweise zwischen 2 und 15, insbesondere zwischen 2,5 und 13.Exit speeds are preferably between 2 and 15, in particular between 2.5 and 13.
Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel beträgt der Sauerstoffdruck 3,0 bar und die Austrittsgeschwindigkeit aus der Injektordüse mit einer kalibrierten Bohrung von 0,45 mm Durchmesser beträgt 550 m/sec. Eine im Winkel von 90° dazu liegende Azetylen-Eingangsbohrung von 1 mm Durchmesser bewirkt bei einem Druck von 0,7 bar eine Brenngas-Austrittsgeschwindigkeit von 130 m/sec. Die Förderleistung des Brenners pro Injektor beträgt damit 330 1/min.In a practical embodiment, the oxygen pressure is 3.0 bar and the exit speed from the injector nozzle with a calibrated bore of 0.45 mm diameter is 550 m / sec. An acetylene inlet bore of 1 mm in diameter at an angle of 90 ° causes a fuel gas outlet speed of 130 m / sec at a pressure of 0.7 bar. The delivery rate of the burner per injector is 330 1 / min.
Eine Auswechslung der Injektordüsen erlaubt eine Aenderung der Leistung des Brenners. Beispielsweise bewirkt eine Erhöhung des Durchmessers der Sauerstoff-Eingangsbohrung auf 1 mm bei gleichbleibendem Druck von 3,0 bar, und damit einer Austrittsgeschwindigkeit von 600 m/sec, eine Erhöhung der Leistung pro Injektor auf 700 1/min.Replacing the injector nozzles allows the burner output to be changed. For example, an increase in the diameter of the oxygen inlet bore to 1 mm at a constant pressure of 3.0 bar, and thus an exit speed of 600 m / sec, increases the output per injector to 700 1 / min.
Der Durchmesserbereich der kalibrierten Eingangsbohrungen, die eine minimale Länge von 0,2 mm haben, liegt zwischen 0,1 und 1,5 mm.The diameter range of the calibrated inlet bores, which have a minimum length of 0.2 mm, is between 0.1 and 1.5 mm.
Beträgt der Winkel zwischen den Achsen der Eingangsbohrungen beispielsweise 30° anstelle von 90°, so wird die gleiche Durchflussmenge des Brenngases bei einem Druck von 0,6 bar anstelle von 0,7 bar erreicht. Die Durchmischung der Gase erweist sich als optimal, wenn der genannte Winkel zumindest nährungsweise 90° beträgt.If the angle between the axes of the inlet bores is 30 ° instead of 90 °, for example, the same flow rate of the fuel gas is achieved at a pressure of 0.6 bar instead of 0.7 bar. The mixing of the gases proves to be optimal if the angle mentioned is at least approximately 90 °.
Die Injektordüse wird gemäss einem Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgeführt derart, dass sie zumindest in ihrem mündungsseitigen Abschnitt einen äusseren Mantelteil aus Metall und einen darin eingesetzten Innenteil aus oxydkeramischem Material oder aus Hartstoff bzw. Hartmetall aufweist, in dem der kalibrierte Oxydationsgas- Eingangskanal verläuft. Vorzugsweise besteht der Innenteil aus Rubin, Quarzglas oder anderen oxydkeramischen Materialien in mono- oder polykristalliner Form.According to one exemplary embodiment, the injector nozzle is designed in two parts in such a way that, at least in its mouth-side section, it has an outer jacket part made of metal and an inner part made of oxide-ceramic material or hard material or hard metal, in which the calibrated oxidation gas Entrance channel runs. The inner part preferably consists of ruby, quartz glass or other oxide-ceramic materials in monocrystalline or polycrystalline form.
Im Düsenteil 3 ist eine Anzahl von Gasdüsenkanälen 18 angeordnet, die an ihrem mündungsseitigen Ende einen Beschleunigungsteil 19 aufweisen und an ihrem eingangsseitigen Ende von einer entsprechenden Verteilkammer 21 ausgehen. Eine solche Verteilkammer verbindet beispielsweise eine Gruppe von Gasdüsenkanälen mit einem einzigen Injektor-Ausgangskanal. Häufig stehen jedoch alle Gasdüsenkanäle mit allen Injektor- Ausgangskanälen über eine ringförmig ausgebildete Verteilkammer 21 in Verbindung.A number of gas nozzle channels 18 are arranged in the nozzle part 3, which have an acceleration part 19 at their mouth end and emanate from a corresponding distribution chamber 21 at their input end. Such a distribution chamber connects, for example, a group of gas nozzle channels to a single injector outlet channel. Frequently, however, all gas nozzle channels are connected to all injector outlet channels via an annular distribution chamber 21.
Die Ausführungsform gemäss den Figuren 3 und 4 ist ähnlich derjenigen der Figuren 1 und 2 aufgebaut und praktisch identische Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Der Düsenträgerteil 22 von Fig. 3 bildet jedoch im Gegensatz zum Teil 2 von Fig. 1 zwei ringförmige Verteilkanäle 70 bzw. 120 für das Brenngas bzw. für das Oxydationsgas über welche diese Gase den einzelnen getrennten Injektor-Mischkammern, wie 10, zugeführt werden. Die Brenngas-Eingangsbohrungen, wie 80, erstrecken sich hier von der jeweiligen Mischkammer bis zum Brenngas-Verteilkanal 70 der zwischen einer ringförmigen Ausfräsung am Umfang des Dusentragerteils 22 und der Innenwand einer Befestigungshülse 40 gebildet wird. Der Düsenträgerteil 22 ist in die Befestigungshülse 40 eingeschraubt und mit Hilfe eines O-Rings 41 dichtend mit dieser verbunden.The embodiment according to FIGS. 3 and 4 is constructed similarly to that of FIGS. 1 and 2 and practically identical parts are identified by the same reference numbers. In contrast to part 2 of FIG. 1, the nozzle carrier part 22 of FIG. 3 forms two annular distribution channels 70 and 120 for the fuel gas and for the oxidation gas, respectively, via which these gases are fed to the individual separate injector mixing chambers, such as 10. The fuel gas inlet bores, such as 80, here extend from the respective mixing chamber to the fuel gas distribution channel 70, which is formed between an annular cutout on the circumference of the nozzle support part 22 and the inner wall of a fastening sleeve 40. The nozzle carrier part 22 is screwed into the fastening sleeve 40 and is sealingly connected to it by means of an O-ring 41.
Jede der Injektordüsen, wie 63, ist bei dieser Ausführungsform in eine entsprechende Bohrung des Dusentragerteils eingesetzt, die von dem ringförmigen Oxydationsgas-Verteilkanal 120 ausgeht. Dieser ist in die hier ebene Verbindungsfläche des Dusentragerteils • eingefräst. Zwischen dem Düsenträgerteil und dem Brennerkörper, bzw. dem Anschlussteil, hier 100, ist eine Dichtungsscheibe 23, z.B. aus Kunststoff, angeordnet, die durch die Hülse 40 von ihrem Umfang her zentriert wird und eine Anzahl Durchbrechungen bzw. Aussparungen zum Durchtritt der Gase und des Spritzwerkstoffes aufweist.In this embodiment, each of the injector nozzles, such as 63, is inserted into a corresponding bore in the nozzle support part which starts from the annular oxidizing gas distribution channel 120. This is milled into the flat connecting surface of the nozzle support part here. Between the nozzle carrier part and the Burner body, or the connecting part, here 100, a sealing disc 23, for example made of plastic, is arranged, which is centered by the sleeve 40 from its periphery and has a number of openings or recesses for the passage of the gases and the spray material.
Der Brennerkörper bzw. Anschlussteil 100 besitzt insbesondere einen zentralen Zuführkanal 15 für den Spritzwerkstoff, der mit dem entsprechenden Kanal 16 des Dusentragerteils über eine Durchbrechung 231 der Dichtungsscheibe in Verbindung steht, sowie einen Zuführkanal 140 für Sauerstoff als Oxydationsgas, wobei dieser Zuführkanal in einen dem Verteilkanal 120 im wesentlichen gegenüberliegenden Ringkanal 141 mündet. Die Dichtungsscheibe 23 weist auf der Höhe dieser beiden Kanäle einzelne Durchbrechungen auf, wobei jedoch geschlossene ringförmige Teile der Dichtungsscheibe sowohl am inneren wie am äusseren Umfang dieser Kanäle eine Abdichtung in radialer Richtung gewährleisten. Ein weiterer Kanal 130 im Brennerkδrper bzw. Anschlussteil 100 dient zur Zuführung des Brenngases zu einer ringförmigen Nut 131 am Umfang des Teils 100, die einerseits zur Dichtungsscheibe 23 hin offen, andererseits gegen die Hülse 40 mit Hilfe eines O-Rings 42 dichtend abgeschlossen ist. Die Dichtungsscheibe 23 weist an ihrem Umfang einzelne Aussparungen 233 auf, um den Gasfluss zwischen 131 und 70 zu erlauben.The burner body or connecting part 100 has in particular a central feed channel 15 for the spray material, which is connected to the corresponding channel 16 of the nozzle support part via an opening 231 in the sealing washer, and a feed channel 140 for oxygen as the oxidizing gas, this feed channel leading into the distribution channel 120 essentially opposite annular channel 141 opens. The sealing washer 23 has individual openings at the level of these two channels, but closed annular parts of the sealing washer ensure sealing in the radial direction both on the inner and on the outer circumference of these channels. Another channel 130 in the burner body or connecting part 100 is used to supply the fuel gas to an annular groove 131 on the circumference of the part 100, which on the one hand is open towards the sealing washer 23 and on the other hand is sealed off against the sleeve 40 by means of an O-ring 42. The sealing disk 23 has individual cutouts 233 on its circumference in order to allow the gas flow between 131 and 70.
Die beschriebene Art der Verbindung zeichnet sich durch konstruktive Einfachheit und grosse Betriebssicherheit aus, auch im Fall des Auswechseins einzelner Teile wie des Düsenteils, des Dusentragerteils sowie des Anschlussteils am Einsatzort.The type of connection described is characterized by its structural simplicity and great operational reliability, even when individual parts such as the nozzle part, the nozzle support part and the connecting part are replaced at the place of use.
Bei beiden beschriebenen Ausführungsformen des vorliegenden Flammspritzbrenners wird das gesamte geförderte Brenngas-Oxydationsgas-Volumen auf mehrere voneinander getrennte Injektor-Mischvorrichtungen verteilt. Diese Aufteilung ist bei einem allfälligen Flammenrückschlag in einem der • Gaswege von grossem Vorteil, da sich die Auswirkung eines solchen Rückschlags bzw. einer Rückzündung auf das entsprechende Teilvolumen beschränkt, wodurch das Risiko nicht nur in seiner Häufigkeit, sondern auch in seinem Umfang erheblich verrringert ist.In both of the described embodiments of the present flame spray burner, the total volume of fuel gas oxidizing gas delivered is distributed over a plurality of injector mixing devices which are separate from one another. This breakdown is in case of a flashback one of the • gas paths is of great advantage, since the effect of such a setback or reignition is limited to the corresponding partial volume, which means that the risk is considerably reduced not only in terms of frequency but also in scope.
Die beschriebene Anordnung der Injektordüsen im Düsenträgerteil erlaubt insbesonders eine einfache Auswechslung derselben, entweder einzeln oder mitsamt dem Düsenträgerteil als Ganzes. Damit lässt sich die Leistung des Brenners verhältnismässig leicht an jeden spezifischen Einsatzfall anpassen und gegebenenfalls auch das Flammenprofil über den Umfang des Düsenteils verändern.The described arrangement of the injector nozzles in the nozzle carrier part in particular allows simple replacement thereof, either individually or together with the nozzle carrier part as a whole. This allows the burner's output to be adapted relatively easily to any specific application and, if necessary, also to change the flame profile over the circumference of the nozzle part.
Von grosser praktischer Bedeutung für die Bedienung ist schliesslich die beim vorliegenden Brenner erreichte Einstellbarkeit der Gasdurchflussmenge aufgrund des entsprechenden Gasdruckes in der Zuführvorrichtung ohne zusätzliche Mittel. Finally, of great practical importance for the operation is the adjustability of the gas flow rate achieved in the present burner due to the corresponding gas pressure in the feed device without additional means.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Flam spritzbrenner zur Verarbeitung pulver- oder drahtförmiger Spritzwerkstoffe mit einem Brennerkörper und einem Brennerkopf, wobei der Brennerkörper Zuführ¬ vorrichtungen für den Spritzwerkstoff sowie für ein Brenngas und ein Oxydationsgas aufweist und wobei der Brennerkopf einen mit mehreren Gasdüsenkanälen und mindestens einem Kanal für den Spritzwerkstoff versehenenen Düsenteil sowie einen Düsenträgerteil aufweist, die miteinander und, gegebenenfalls über ein auswechselbares Anschlussteil, mit dem Brennerkörper auswechselbar verbunden sind, wobei der Düsenträgerteil mindestens einen mit dem entsprechenden Kanal für den Spritzwerkstoff im Düsenteil und mit der entsprechenden Zuführvorrichtung im Brennerkörper in Verbindung stehenden Spritzwerkstoff- Förderkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträgerteil (2) mindestens zwei Injektoren aufweist, die jeweils eine kalibrierte, in eine entsprechende Injektor-Mischkammer (10) mündende Oxydationsgas- Eingangsbohrung (11) aufweisen, dass der Düsenträgerteil (2) ferner zu jeder Injektor-Mischkammer (10) eine seitlich in bezug auf die genannte (11) in die Injektor- Mischkammer1. Flam spray burner for processing powder or wire-shaped spray materials with a burner body and a burner head, the burner body having feed devices for the spray material and for a fuel gas and an oxidation gas, and the burner head having one with a plurality of gas nozzle channels and at least one channel for the spray material provided nozzle part and a nozzle carrier part, which are connected to each other and, if necessary via an interchangeable connecting part, to the burner body, wherein the nozzle carrier part at least one spray material in connection with the corresponding channel for the spray material in the nozzle part and with the corresponding feed device in the burner body Has delivery channel, characterized in that the nozzle carrier part (2) has at least two injectors, each a calibrated, which opens into a corresponding injector mixing chamber (10) Gas inlet bore (11) have that the nozzle carrier part (2) further to each injector mixing chamber (10) laterally with respect to said (11) in the injector mixing chamber
(10) einmündende Brenngas-Eingangsbohrung (8) aufweist, die mit einem Brenngaskanal (7) in Verbindung steht, und dass der Düsenträgerteil (2) mindestens zwei Injektoraus¬ gangskanäle (20) aufweist, die jeweils von einer entsprechenden Injektor-Mischkammer (10) ausgehen und die an der Verbindungsstelle mit dem Düsenteil jeweils in mindestens einen Gasdüsenkanal (18) münden.(10) has a confluent fuel gas inlet bore (8), which is connected to a fuel gas channel (7), and that the nozzle carrier part (2) has at least two injector outlet channels (20), each of which is provided by a corresponding injector mixing chamber (10 ) and go into the connection point with the nozzle part in each case in at least one gas nozzle channel (18).
2. Flammspritzbrenner nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxydationsgas-Eingangsbohrungen2. Flame spray burner according to claim 1, characterized in that the oxidizing gas inlet holes
(11) jeweils in Injektordüsen (60, 61) zulaufen.(11) each run into injector nozzles (60, 61).
3. Flammspritzbrenner nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektordüsen (60, 61) jeweils von der Verbindungεfl che mit dem Brennerkörper bzw. einem Anschlussteil (1) her in den Düsenträgerteil (2) eingesetzt sind.3. Flame spray burner according to claim 2, characterized characterized in that the injector nozzles (60, 61) are inserted into the nozzle carrier part (2) from the connection surface with the burner body or a connecting part (1).
4. Flammspritzbrenner nach Patentanspruch 2, mit einem zentralen Fcrderkanal (16, 17) für den Spritzwerkstoff im Düsenträgerteil (2) und im Düsenteil (3) , dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträgerteil (2) mindestens drei Injektordüsen (60, 61, 62) aufweist, die im wesentlichen parallel zueinander um den zentralen Förderkanal (16) herum angeordnet sind.4. Flame spray burner according to claim 2, with a central conveying channel (16, 17) for the spray material in the nozzle carrier part (2) and in the nozzle part (3), characterized in that the nozzle carrier part (2) has at least three injector nozzles (60, 61, 62) which are arranged substantially parallel to one another around the central conveyor channel (16).
5. Flammspritzbrenner nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Düsenträgerteil (2) je ein Brenngaskanal (7) für jeden Injektor vorgesehen ist und durch eine die Brenngas-Eingangsbohrung (8) kreuzende Sackbohrung gebildet wird.5. Flame spray burner according to claim 1 or 2, characterized in that one fuel gas channel (7) is provided for each injector in the nozzle carrier part (2) and is formed by a blind bore crossing the fuel gas inlet bore (8).
6. Flammspritzbrenner nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Brenngas-Eingangsbohrung (8) bis zur Aussenwand das Dusentragerteils (2) erstreckt und dass diese Bohrung nach aussen durch ein in sie eingepresstes, im wesentlichen kugelförmiges Verschlussteil (9) abgeschlossen ist.6. flame spray burner according to claim 5, characterized in that the fuel gas inlet bore (8) extends to the outer wall of the nozzle support part (2) and that this bore is closed to the outside by a substantially spherical closure part (9) pressed into it.
7. Flammspritzbrenner nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenngaskanal (70) im wesentlichen durch eine ringförmige Nut am Umfang des Dusentragerteils (22) und durch die Innenwand einer diesen Düsenträgerteil umgebenden Befestigungshülse (40) gebildet wird.7. Flame spray burner according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel gas channel (70) is essentially formed by an annular groove on the circumference of the nozzle support part (22) and by the inner wall of a fastening sleeve (40) surrounding this nozzle support part.
8. Flammspritzbrenner nach Patentanspruch 1, 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Oxydationsgas- Eingangsbohrungen mit einem gemeinsamen ringförmigen Oxydationsgaskanal (120) in Verbindung stehen, der in die die Verbindungsfläche mit dem Brennerkörper, bzw. mit dem Anschlussteil (100) bildende Fläche des Dusentr gerteils eingelassen ist.8. Flame spray burner according to claim 1, 2 or 7, characterized in that the individual oxidation gas inlet bores are in communication with a common annular oxidation gas channel (120) in which the connection surface with the burner body, or with the Connection part (100) forming surface of the nozzle support part is embedded.
9. Flammspritzbrenner nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Oxydationsgaskanal (120) von Dichtungselementen (23) zur Abdichtung gegen den Brenngaskanal (70) sowie gegen den Spritzwerkstoff- Fδrderkanal (16) umgeben ist.9. Flame spray burner according to claim 8, characterized in that the annular oxidation gas channel (120) is surrounded by sealing elements (23) for sealing against the fuel gas channel (70) and against the spray material feed channel (16).
10. Flammspritzbrenner nach Patentanspruch 9, bei dem die Verbindungsfläche eben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Dichtungselemente durch eine gemeinsame Dichtungsscheibe (23) gebildet werden, die in der Ebene der Verbindungsfläche angeordnet ist und Durchbrechungen bzw. Aussparungen zum örtlich getrennten Durchtritt von Spritzwerkstoff, Oxydationsgas und gegebenenfalls Brenngas aufweist.10. Flame spray burner according to claim 9, in which the connecting surface is flat, characterized in that the two sealing elements are formed by a common sealing washer (23) which is arranged in the plane of the connecting surface and openings or recesses for the locally separate passage of spray material , Oxidationsgas and optionally fuel gas.
11. Flammspritzbrenner nach einem der Patentansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektordüsen (60, 61, 62) auswechselbar im Düsenträgerteil (2) angeordnet sind.11. Flame spray burner according to one of the claims 2 to 10, characterized in that the injector nozzles (60, 61, 62) are arranged interchangeably in the nozzle carrier part (2).
12. Flammspritzbrenner nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch - gekennzeichnet, dass jede Injektor-Mischkammer (10) in der Umgebung des Injektorausgangskanals (20) eine Verjüngung aufweist.12. Flame spray burner according to one of the preceding claims, characterized in that each injector mixing chamber (10) has a taper in the vicinity of the injector outlet channel (20).
13. Flammspritzbrenner nach Patentanspruch 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Achsen der Oxydationsgas- und der Brenngas-Eingangsbohrungen (11, 8) in der Nähe der Mündungsstelle der Oxydationsgas- Eingangsbohrung (11) kreuzen, wobei diese Achsen einen Winkel zwischen 30° und 90° einschliessen.13. Flame spray burner according to claim 1 or 12, characterized in that the axes of the oxidation gas and the fuel gas inlet bores (11, 8) cross in the vicinity of the mouth of the oxidation gas inlet bore (11), these axes having an angle between 30 Include ° and 90 °.
14. Flammspritzbrenner nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte . Winkel zumindest annähernd 90° beträgt.14. Flame spray burner according to claim 11, characterized in that said. Angle at least is approximately 90 °.
15. Flammspritzbrenner nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Austrittsgeschwindigkeiten des Oxydationsgases und des Brenngases aus den entsprechenden, in eine Injektor-Mischkammer mündenden Eingangsbohrungen zwischen 2 und 15, vorzugsweise zwischen 2,5 und 13 liegt.15. Flame spray burner according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the exit velocities of the oxidation gas and the fuel gas from the corresponding inlet bores opening into an injector mixing chamber is between 2 and 15, preferably between 2.5 and 13.
16. Flammspritzbrenner nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Austrittsgeschwindigkeit des Oxydationsgases zwischen 500 und 650 m/sec liegt und die entsprechende Austrittsgeschwindigkeit des Brenngases zwischen 50 und 200 m/sec.16. Flame spray burner according to claim 15, characterized in that the said exit speed of the oxidation gas is between 500 and 650 m / sec and the corresponding exit speed of the fuel gas between 50 and 200 m / sec.
17. Flammspritzbrenner nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxydationsgasdruck vor der genannten Eingangsbohrung zwischen 2 und 5 bar und der entsprechende Brenngasdruck zwischen 0,5 und 2,5 bar liegt.17. Flame spray burner according to one of the preceding claims, characterized in that the oxidation gas pressure upstream of the aforementioned inlet bore is between 2 and 5 bar and the corresponding fuel gas pressure is between 0.5 and 2.5 bar.
18. Flammspritzbrenner nach einem der Patentansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektordüse ein Einsatzteil aus oxydkeramischem Material in amorpher oder kristalliner Form aufweist, in dem die Oxydationsgas-Eingangsbohrung zumindest in der Umgebung der Mündungsstelle verläuft.18. Flame spray burner according to one of claims 2 to 17, characterized in that the injector nozzle has an insert made of oxide-ceramic material in amorphous or crystalline form, in which the oxidizing gas inlet bore extends at least in the vicinity of the mouth.
19. Flammspritzbrenner nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektordüse im wesentlichen aus oxydkeramischem Material in amorpher oder kristalliner Form oder aus einem Hartstoff bzw. Hartmetall hergestellt ist.19. Flame spray burner according to one of the preceding claims 2 to 17, characterized in that the injector nozzle is made essentially from oxide-ceramic material in amorphous or crystalline form or from a hard material or hard metal.
20. Flammspritzbrenner nach einem der Patentansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das oxydkeramische Material in Form eines Einkristalls vorliegt. 20. Flame spray burner according to one of claims 18 or 19, characterized in that the oxide ceramic material is in the form of a single crystal.
PCT/CH1987/000099 1986-08-15 1987-08-14 Flame burner for processing of powder-like or wire-like spray material WO1988001203A1 (en)

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