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WO2008125356A1 - Expansion nozzle for thermal spraying and method for the production thereof - Google Patents

Expansion nozzle for thermal spraying and method for the production thereof Download PDF

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WO2008125356A1
WO2008125356A1 PCT/EP2008/003055 EP2008003055W WO2008125356A1 WO 2008125356 A1 WO2008125356 A1 WO 2008125356A1 EP 2008003055 W EP2008003055 W EP 2008003055W WO 2008125356 A1 WO2008125356 A1 WO 2008125356A1
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WO
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expansion nozzle
region
convergent
expansion
inner contour
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/003055
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German (de)
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Inventor
Markus Dirscherl
Original Assignee
Innovaris Gmbh & Co. Kg
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Filing date
Publication date
Application filed by Innovaris Gmbh & Co. Kg filed Critical Innovaris Gmbh & Co. Kg
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    • 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
    • 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
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles

Definitions

  • the invention relates to an expansion nozzle, which is used in particular for thermal spraying and a process for their preparation.
  • nozzles made by this method can also be used in a variety of other applications.
  • the mold When using such nozzles for generating a supersonic flow, the mold must be designed in the divergent region of the nozzle so that the cross-sectional increase steadily and with a does not take place to large gradients, to avoid crooked collisions. Accordingly, there are a variety of forms, starting from the conical enlargement to optimized parallelism nozzle according to the characteristics method as described in EP 1506816A1. Also known are forms in which the convergent divergent transition is formed by a displacer mounted in a cylindrical tube (EP 1369498B1). The production of such nozzles, especially if they have a small narrowest cross-section, leads due to the above requirement to considerable technical problems.
  • this object is achieved in an expansion nozzle for the thermal spraying of powdered spray particles by the expansion nozzle a convergent and a divergent region with a narrowest therebetween Cross section and the contour has the shape of a single-shell hyperboloid.
  • the inner region of the entire nozzle in this case has the contour of a single-shell hyperboloid whose generatrix is a straight line.
  • the inner contour of the expansion nozzle is produced by wire erosion, wherein the cutting wire rotates skewed about the axis of rotation of the expansion nozzle.
  • the expansion nozzle can be made particularly simple and relatively inexpensive.
  • the material for the expansion nozzle must be electrically conductive.
  • a metal esp. A hard metal
  • a ceramic-like material eg. B. carbon fiber reinforced silicon carbide (C-SiC).
  • the inner contour of the expansion nozzle and a surface treatment such. As polishing and / or coating.
  • the ratio of the length of the convergent to the divergent region can be arbitrarily set.
  • ellipsoid hyperboloids can also be generated, which can generate a flat gas jet.
  • the divergent and / or the convergent region can be extended by means of an attachment element.
  • This attachment element may, according to an embodiment variant, have an inner contour continuing the hyperboloid or else an inner contour deviating from the hyperboloid.
  • the convergent region is coated with a gaseous or liquid wall-wetting film.
  • the main purpose of this film is to cool the expansion nozzle to increase its life and bring the temperature of the core streams to the limit of temperature stability of the nozzle material.
  • the suitable design forms a free wall surface for the supersonic jet and allows the formation of a parallel beam.
  • the shape and deflection of the supersonic beam can also be varied.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an expansion nozzle according to the invention to illustrate the inner contour
  • Figure 2 is a perspective view of the inner contour of the expansion nozzle according to the invention.
  • Figure 3 is a schematic view illustrating how the expansion nozzle is made.
  • the expansion nozzle 1 has a convergent region 2, a divergent region 3 and a continuous transition region 4.
  • the spray particles in the convergent region 2 are accelerated to subsonic speed.
  • the gas reaches the speed of sound and in the divergent region 3 finally the spray particles are further accelerated and reach supersonic speed.
  • the transition region 4 between the convergent region 2 and the divergent region 3 is formed in such an arc shape that the entire inner contour of convergent region 2, divergent region 3 and transition region 4 is formed as a single-shell hyperboloid. whose minor axis 5 lies in the narrowest cross section 4 and whose main axis forms the axis of rotation 6 of the expansion nozzle 1.
  • the convergent and / or the divergent region 2, 3 can be extended with an attachment element, which can have either an inner contour continuing the hyperboloid or an inner contour deviating from the hyperboloid.
  • a gaseous or liquid wall-wetting film can be applied to cool the expansion nozzle 1 to thus increasing the service life and bring the temperature of the core flows to the limit of the temperature stability of the nozzle material. Furthermore, it can be prevented deposition of particles.
  • the basic form of the expansion nozzle 1 according to the invention is a single-shell hyperboloid, a three-dimensional geometric surface which is generated by rotation of a straight line offset from the central axis (see FIG. 3).
  • the expansion nozzle 1 according to the invention is produced by wire erosion, wherein the cutting wire 7 is skewed about the axis of rotation 6 of the expansion nozzle 1 rotates.
  • a hyperbolic inner contour of the expansion nozzle 1 is produced, in which the convergent region 2, the divergent region 3 merge into one another without discontinuities.
  • the expansion nozzle 1 consists of an electrically conductive material, for. As a metal, preferably a hard metal, or a ceramic-like material, for. B. carbon fiber reinforced silicon carbide (C-SiC).
  • the inner contour of the expansion nozzle 1 also a surface treatment such. As polishing and / or coating. This can also be done via a rectilinear polishing body, which performs the same rotational movement as the cutting wire. 7
  • the geometry obtained may be obtained by any method, e.g. Senkerod Schlieren be post-processed to at least partially obtain a shape that differs from the shape of the single-sheet hyperboloids. Such modifications may e.g. be used for the design of a parallel jet nozzle.

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Abstract

The invention relates to an expansion nozzle (1) for the thermal spraying of powdery spray particles, wherein the expansion nozzle (1) comprises a converging region (2) and a diverging region (3) having the smallest cross-section (4) possible between them, and wherein the contour has the shape of a single-cup hyperboloid.

Description

Expansionsdüse, insbes. zum thermischen Spritzen und Verfahren zu deren Herstellung Expansion nozzle, esp. For thermal spraying and process for their preparation
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Expansionsdüse, die insbesondere zum thermischen Spritzen eingesetzt wird sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Nach diesem Verfahren hergestellte Düsen können jedoch auch in einer Vielzahl anderer Anwendungen eingesetzt werden.The invention relates to an expansion nozzle, which is used in particular for thermal spraying and a process for their preparation. However, nozzles made by this method can also be used in a variety of other applications.
Beim thermischen Spritzen werden pulverförmige Spritzpartikel in einen Strahl aus Gasen injiziert und dann in einer Expansionsdüse auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt. Derartige Expansionsdüsen sind hinlänglich bekannt. Sie weisen einen konvergenten und einen divergenten Bereich auf, die stetig über einen engsten Querschnitt ineinander übergehen.In thermal spraying, powdered spray particles are injected into a jet of gases and then accelerated to high speeds in an expansion nozzle. Such expansion nozzles are well known. They have a convergent and a divergent area, which merge into each other continuously over a narrowest cross-section.
Beim Einsatz derartiger Düsen zur Erzeugung einer Überschall- strömung muss die Form im divergenten Bereich der Düse so gestaltet sein, dass die Querschnittszunahme stetig und mit einem nicht zu großen Gradienten erfolgt, um schiefe Stöße zu vermeiden. Dem entsprechend gibt es eine Vielzahl von Formen ausgehend von der kegelförmigen Erweiterung bis hin zur nach dem Charakteristikerverfahren optimierten Parallelstrahldüse wie in EP 1506816A1 beschrieben. Ebenfalls bekannt sind Formen bei denen der konvergent divergente Übergang durch einen in einem zylindrischen Rohr angebrachten Verdrängungskörper gebildet wird (EP 1369498B1) . Die Herstellung derartiger Düsen, vor allem, wenn sie einen kleinen engsten Querschnitt aufweisen, führt aufgrund der oben genannten Anforderung zu erheblichen technischen Problemen. Die Längsteilung in einen konvergenten und einen divergenten Bereich vereinfacht zwar die Herstellung, birgt aber das Risiko einer Unstetigkeit an der Kontaktfläche mit der Gefahr der Ausbildung von Stößen. Dasselbe gilt für Düsen, die in der Symmetrieachse geteilt und durch konventionelle spanabhebende Fertigung hergestellt werden. Darüber hinaus führt die geteilte Ausführung der Düsen zu erheblichen Dichtungsproblemen, insbesondere wenn diese bei hohen Drücken und Temperaturen betrieben werden.When using such nozzles for generating a supersonic flow, the mold must be designed in the divergent region of the nozzle so that the cross-sectional increase steadily and with a does not take place to large gradients, to avoid crooked collisions. Accordingly, there are a variety of forms, starting from the conical enlargement to optimized parallelism nozzle according to the characteristics method as described in EP 1506816A1. Also known are forms in which the convergent divergent transition is formed by a displacer mounted in a cylindrical tube (EP 1369498B1). The production of such nozzles, especially if they have a small narrowest cross-section, leads due to the above requirement to considerable technical problems. Although the longitudinal division into a convergent and a divergent region simplifies manufacture, it involves the risk of a discontinuity at the contact surface with the risk of the formation of shocks. The same applies to nozzles that are split in the symmetry axis and produced by conventional machining. In addition, the split design of the nozzles leads to significant sealing problems, especially when operated at high pressures and temperatures.
Sinterverfahren erlauben zwar das Herstellen komplexer Geometrien aus einem Stück, wenn die innere Oberfläche der Düse jedoch eine besondere Qualität aufweisen soll, bereitet die Nachbehandlung erhebliche Schwierigkeiten.Although sintering processes allow the production of complex geometries in one piece, if the inner surface of the nozzle is to have a special quality, the aftertreatment causes considerable difficulties.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine strömungsmechanisch möglichst optimale Expansionsdüse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche aus einem Stück auf einfache Weise hergestellt werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a fluid mechanical optimal expansion nozzle of the type mentioned, which can be made in one piece in a simple manner.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Expansionsdüse zum thermischen Spritzen von pulverförmigen Spritzpartikeln gelöst, indem die Expansionsdüse einen konvergenten und einen divergenten Bereich mit einem dazwischen liegenden engsten Querschnitt aufweist und die Kontur die Form eines einschaligen Hyperboliden hat.According to the invention, this object is achieved in an expansion nozzle for the thermal spraying of powdered spray particles by the expansion nozzle a convergent and a divergent region with a narrowest therebetween Cross section and the contour has the shape of a single-shell hyperboloid.
Mit anderen Worten, der Innenbereich der gesamten Düse weist dabei die Kontur eines einschaligen Hyperboloiden auf, dessen Erzeugende eine Gerade ist.In other words, the inner region of the entire nozzle in this case has the contour of a single-shell hyperboloid whose generatrix is a straight line.
Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, dass die Innenkontur der Expansionsdüse durch Drahterodieren hergestellt wird, wobei der Schneiddraht windschief um die Rotationsachse der Expansionsdüse rotiert.This is done according to the invention in that the inner contour of the expansion nozzle is produced by wire erosion, wherein the cutting wire rotates skewed about the axis of rotation of the expansion nozzle.
Durch dieses Herstellungsverfahren kann die Expansionsdüse besonders einfach und auch relativ kostengünstig hergestellt werden .By this manufacturing method, the expansion nozzle can be made particularly simple and relatively inexpensive.
Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.The dependent claims contain advantageous developments and refinements of the invention.
Aufgrund dieses Verfahrens muss das Material für die Expansionsdüse elektrisch leitfähig sein. Dazu eignet sich besonders ein Metall, insbes. ein Hartmetall, oder ein keramikähnlicher Werkstoff, z. B. kohlenstofffaserverstärktes Siliziumcarbid (C-SiC) .Due to this process, the material for the expansion nozzle must be electrically conductive. For this purpose, especially a metal, esp. A hard metal, or a ceramic-like material, eg. B. carbon fiber reinforced silicon carbide (C-SiC).
Um eine noch höhere Oberflächenbeschaffenheit und eine bessere Beständigkeit gegen Abrasion zu erreichen, kann zusätzlich die Innenkontur der Expansionsdüse auch einer Oberflächenbehandlung, wie z. B. Polieren und/oder Beschichten, unterzogen werden .In order to achieve an even higher surface quality and a better resistance to abrasion, in addition, the inner contour of the expansion nozzle and a surface treatment such. As polishing and / or coating.
Durch geeignete Wahl des Rotationspunktes des Drahtes kann das Verhältnis der Länge des konvergenten zum divergenten Bereich beliebig eingestellt werden. Durch Veränderung der Steigung des Drahtes während einer Rotation können jedoch auch ellipsoide Hyperboloide erzeugt werden, die einen flächigen Gasstrahl erzeugen können.By appropriate choice of the rotation point of the wire, the ratio of the length of the convergent to the divergent region can be arbitrarily set. By changing the pitch of the wire during a rotation, however, ellipsoid hyperboloids can also be generated, which can generate a flat gas jet.
Um das Strömungsverhalten weiter zu verbessern, kann der divergente und/oder der konvergente Bereich mit einem Vorsatzelement verlängert werden.In order to further improve the flow behavior, the divergent and / or the convergent region can be extended by means of an attachment element.
Dieses Vorsatzelement kann nach einer Ausgestaltungsvariante eine den Hyperboloiden fortsetzende Innenkontur oder auch eine von dem Hyperboloiden abweichende Innenkontur aufweisen.This attachment element may, according to an embodiment variant, have an inner contour continuing the hyperboloid or else an inner contour deviating from the hyperboloid.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist der konvergente Bereich mit einem gasförmigen oder flüssigen wandbenetzenden Film überzogen. Die Hauptaufgabe dieses Films besteht darin, die Expansionsdüse zu kühlen, um so die Standzeit zu erhöhen und die Temperatur der Kernströmungen an die Grenze der Temperaturbeständigkeit des Düsenmaterials heranzuführen.According to a preferred embodiment, the convergent region is coated with a gaseous or liquid wall-wetting film. The main purpose of this film is to cool the expansion nozzle to increase its life and bring the temperature of the core streams to the limit of temperature stability of the nozzle material.
Um zu verhindern, dass es bedingt durch die Grundgeometrie der Expansionsdüse, die sich mit zunehmender Länge immer mehr aufweitet, zu einer Strömungsablösung kommen kann, sind vorteilhafterweise im divergenten Bereich am Umfang Bohrungen angebracht, über die ein Stützstrahl eingeblasen werden kann, der bei geeigneter Ausführung eine freie Wandoberfläche für den Überschallstrahl bildet und die Ausbildung eines Parallelstrahles ermöglicht. Bei einer asymmetrischen Einblasung können damit auch die Form und die Ablenkung des Überschallstrah- les variiert werden.In order to prevent it due to the basic geometry of the expansion nozzle, which expands more and more with increasing length, can lead to flow separation, holes are advantageously mounted in the divergent area on the circumference through which a support jet can be blown, the suitable design forms a free wall surface for the supersonic jet and allows the formation of a parallel beam. In the case of asymmetric injection, the shape and deflection of the supersonic beam can also be varied.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description with reference to the drawings. Show it:
Figur 1 ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Expansionsdüse zur Veranschaulichung der Innenkontur, Figur 2 eine perspektivische Ansicht der Innenkontur der erfindungsgemäßen Expansionsdüse, und1 shows a longitudinal section through an expansion nozzle according to the invention to illustrate the inner contour, Figure 2 is a perspective view of the inner contour of the expansion nozzle according to the invention, and
Figur 3 eine Schematische Ansicht, welche verdeutlicht, wie die Expansionsdüse hergestellt wird.Figure 3 is a schematic view illustrating how the expansion nozzle is made.
In den Figuren ist die Innenkontur einer erfindungsgemäßen Expansionsdüse 1 dargestellt.In the figures, the inner contour of an expansion nozzle 1 according to the invention is shown.
Die erfindungsgemäße Expansionsdüse 1 weist einen konvergenten Bereich 2, einen divergenten Bereich 3 und einen stetigen Ü- bergangsbereich 4 auf.The expansion nozzle 1 according to the invention has a convergent region 2, a divergent region 3 and a continuous transition region 4.
Beim Durchströmen des Expansionsdüse 1 werden die Spritzpartikel im konvergenten Bereich 2 auf Unterschallgeschwindigkeit beschleunigt. Am engsten Querschnitt, d. h. im Übergangsbereich 4 erreicht das Gas Schallgeschwindigkeit und im divergenten Bereich 3 schließlich werden die Spritzpartikel weiter beschleunigt und erreichen Überschallgeschwindigkeit.As it flows through the expansion nozzle 1, the spray particles in the convergent region 2 are accelerated to subsonic speed. At the narrowest cross section, d. H. In the transition region 4, the gas reaches the speed of sound and in the divergent region 3 finally the spray particles are further accelerated and reach supersonic speed.
Um die Düse einfach aus einem Stück fertigen zu können, ist der Übergangsbereich 4 zwischen dem konvergenten Bereich 2 und dem divergenten Bereich 3 derart bogenförmig ausgebildet, dass die gesamte Innenkontur von konvergentem Bereich 2, divergentem Bereich 3 und Übergangsbereich 4 als einschaliger Hyperboloid ausgebildet ist, dessen Nebenachse 5 im engsten Querschnitt 4 liegt und dessen Hauptachse die Rotationsachse 6 der Expansionsdüse 1 bildet.In order to be able to manufacture the nozzle simply from one piece, the transition region 4 between the convergent region 2 and the divergent region 3 is formed in such an arc shape that the entire inner contour of convergent region 2, divergent region 3 and transition region 4 is formed as a single-shell hyperboloid. whose minor axis 5 lies in the narrowest cross section 4 and whose main axis forms the axis of rotation 6 of the expansion nozzle 1.
Der konvergente und/oder der divergente Bereich 2, 3 kann mit einem Vorsatzelement verlängert werden, welches entweder eine den Hyperboloiden fortsetzende Innenkontur oder eine von dem Hyperboloiden abweichende Innenkontur aufweisen kann.The convergent and / or the divergent region 2, 3 can be extended with an attachment element, which can have either an inner contour continuing the hyperboloid or an inner contour deviating from the hyperboloid.
Weiterhin kann im konvergenten Unterschallbereich 2 der Expansionsdüse 1 ein gasförmiger oder flüssiger wandbenetzender Film aufgegeben werden, um die Expansionsdüse 1 zu kühlen, um so die Standzeit zu erhöhen und die Temperatur der Kernströmungen an die Grenze der Temperaturbeständigkeit des Düsenmaterials heranzuführen. Weiterhin können damit Ablagerung von Partikel verhindert werden.Furthermore, in the convergent subsonic area 2 of the expansion nozzle 1, a gaseous or liquid wall-wetting film can be applied to cool the expansion nozzle 1 to thus increasing the service life and bring the temperature of the core flows to the limit of the temperature stability of the nozzle material. Furthermore, it can be prevented deposition of particles.
Bedingt durch ihre Grundgeometrie weitet sich die Expansionsdüse 1 mit zunehmender Länge immer mehr auf, was zur Strömungsablösung führen kann. Um dies zu verhindern, können im divergenten Bereich 3 am Umfang Bohrungen angebracht sein, ü- ber die ein Stützstrahl eingeblasen wird, der bei geeigneter Ausführung eine freie Wandoberfläche für den Überschallstrahl bildet. Bei einer asymmetrischen Einblasung können damit auch die Form und die Ablenkung des Überschallstrahles variiert werden.Due to their basic geometry expands the expansion nozzle 1 with increasing length more and more, which can lead to flow separation. In order to prevent this, bores can be provided in the divergent region 3 on the circumference, over which a support jet is blown in, which forms a free wall surface for the supersonic jet in a suitable design. In the case of an asymmetric injection, the shape and the deflection of the supersonic jet can thus also be varied.
Im folgenden wird ein einfaches Herstellungsverfahren für eine Expansionsdüse sowie darauf aufbauend die spezielle Optimierung der Strömung beschrieben.In the following, a simple manufacturing method for an expansion nozzle and, based on this, the specific optimization of the flow will be described.
Basisform der erfindungsgemäßen Expansionsdüse 1 ist ein einschalige Hyperboloid, eine dreidimensionale geometrische Fläche, die durch Rotation einer aus der Mittelachse versetzten Geraden erzeugt wird (vgl. Fig. 3). Die erfindungsgemäße Expansionsdüse 1 wird durch Drahterodieren hergestellt, wobei der Schneiddraht 7 windschief um die Rotationsachse 6 der Expansionsdüse 1 rotiert. Dadurch wird eine hyperbelförmige Innenkontur der Expansionsdüse 1 erzeugt, bei welcher der konvergente Bereich 2, der divergente Bereich 3 ohne Unstetig- keitsstellen ineinander übergehen.The basic form of the expansion nozzle 1 according to the invention is a single-shell hyperboloid, a three-dimensional geometric surface which is generated by rotation of a straight line offset from the central axis (see FIG. 3). The expansion nozzle 1 according to the invention is produced by wire erosion, wherein the cutting wire 7 is skewed about the axis of rotation 6 of the expansion nozzle 1 rotates. As a result, a hyperbolic inner contour of the expansion nozzle 1 is produced, in which the convergent region 2, the divergent region 3 merge into one another without discontinuities.
Die Expansionsdüse 1 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, z. B. ein Metall, vorzugsweise ein Hartmetall, oder einem keramikähnlichen Werkstoff, z. B. kohlenstofffaserverstärktes Siliziumcarbid (C-SiC) . Zusätzlich kann die Innenkontur der Expansionsdüse 1 auch noch einer Oberflächenbehandlung, wie z. B. Polieren und/oder Beschichten, unterzogen werden. Dies kann ebenfalls über einen geradlinigen Polierkörper erfolgen, der dieselbe Rotationsbewegung durchführt wie der Schneiddraht 7.The expansion nozzle 1 consists of an electrically conductive material, for. As a metal, preferably a hard metal, or a ceramic-like material, for. B. carbon fiber reinforced silicon carbide (C-SiC). In addition, the inner contour of the expansion nozzle 1 also a surface treatment such. As polishing and / or coating. This can also be done via a rectilinear polishing body, which performs the same rotational movement as the cutting wire. 7
Selbstverständlich kann die erhaltene Geometrie durch beliebige Verfahren, z.B. Senkerodieren, nachbearbeitet werden, um zumindest bereichsweise eine Form zu erhalten, die von der Form des einschaligen Hyperboloiden abweicht. Solche Modifikationen können z.B. zur Ausgestaltung einer Parallelstrahldüse verwendet werden.Of course, the geometry obtained may be obtained by any method, e.g. Senkerodieren be post-processed to at least partially obtain a shape that differs from the shape of the single-sheet hyperboloids. Such modifications may e.g. be used for the design of a parallel jet nozzle.
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.
Die Offenbarung der Figuren wird als expliziter Inhalt der vorliegenden Beschreibung angesehen.The disclosure of the figures is regarded as an explicit content of the present description.
Alle oben beschriebenen Komponenten können auch in Alleinstellung oder in beliebiger Kombination in anderen Herstellungsverfahren von metallischen oder Verbundbauteilen zur Anwendung kommen. All components described above can also be used alone or in any combination in other manufacturing processes of metallic or composite components.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Expansionsdüse1 expansion nozzle
2 konvergenter Bereich2 convergent area
3 divergenter Bereich3 divergent area
4 Übergangsbereich4 transition area
5 Nebenachse5 minor axis
6 Rotationsachse (Hauptachse)6 rotation axis (main axis)
7 Schneiddraht 7 cutting wire

Claims

Patentansprüche claims
1. Expansionsdüse zum thermischen Spritzen von pulverförmigen Spritzpartikeln, wobei die Expansionsdüse einen konvergenten und einen divergenten Bereich mit einem dazwischen liegenden engsten Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur die Form eines einschaligen Hyperboloiden aufweist.An expansion nozzle for thermal spraying of pulverulent spray particles, wherein the expansion nozzle has a convergent and a divergent region with a narrowest cross section therebetween, characterized in that the contour has the shape of a single-shell hyperboloid.
2. Expansionsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur des konvergenten Bereichs (2), des engsten Querschnitts (4) und des divergenten Bereichs (3) die Form eines ellipsoiden einschaligen Hyperboloiden aufweist .2. Expansion nozzle according to claim 1, characterized in that the inner contour of the convergent region (2), the narrowest cross-section (4) and the divergent region (3) has the shape of an ellipsoidal hyperboloid shell.
3. Expansionsdüse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der konvergente und/oder der divergente Bereich (2, 3) mit einem Vorsatzelement verlängert ist.3. Expansion nozzle according to one of claims 1 or 2, characterized in that the convergent and / or the divergent region (2, 3) is extended with a header element.
4. Expansionsdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsatzelement eine den Hyperboloiden fortsetzende Innenkontur aufweist.4. expansion nozzle according to claim 3, characterized in that the attachment element has a hyperboloids continuing inner contour.
5. Expansionsdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsatzelement eine von dem Hyperboloiden abweichende Innenkontur aufweist.5. expansion nozzle according to claim 3, characterized in that the attachment element has a different from the hyperboloid inner contour.
6. Expansionsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der konvergente Bereich mit einem gasförmigen oder flüssigen wandbenetzenden Film überzogen ist.6. Expansion nozzle according to one of claims 1 to 5, characterized in that the convergent region is coated with a gaseous or liquid wall-wetting film.
7. Expansionsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im divergenten Bereich (3) am Umfang Bohrungen angeordnet sind.7. Expansion nozzle according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the divergent region (3) are arranged on the circumference bores.
8. Verfahren zur Herstellung einer Expansionsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die In- nenkontur der Expansionsdϋse (1) durch Drahterodieren hergestellt wird, wobei der Schneiddraht (7) windschief um die Rotationsachse (6) der Expansionsdüse (1) rotiert.8. A method for producing an expansion nozzle according to one of claims 1 to 7, characterized in that the in- nenkontur the expansion (1) is produced by wire erosion, wherein the cutting wire (7) skewed about the axis of rotation (6) of the expansion nozzle (1) rotates.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Expansionsdüse (1) ein elektrisch leitfähiges Material verwendet wird.9. The method according to claim 8, characterized in that as the material for the expansion nozzle (1), an electrically conductive material is used.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metall, insbes. ein Hartmetall verwendet wird.10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that a metal, esp. A hard metal is used.
11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein keramikähnlicher Werkstoff, z. B. kohlenstofffaserverstärktes Siliziumcarbid (C-SiC), verwendet wird.11. The method according to claim 8 or 9, characterized in that a ceramic-like material, for. As carbon fiber reinforced silicon carbide (C-SiC) is used.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur der Expansionsdüse (1) einer Oberflächenbehandlung, wie Polieren und/oder Beschichten, unterzogen wird. 12. The method according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the inner contour of the expansion nozzle (1) is subjected to a surface treatment, such as polishing and / or coating.
PCT/EP2008/003055 2007-04-16 2008-04-16 Expansion nozzle for thermal spraying and method for the production thereof WO2008125356A1 (en)

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DE102007017766 2007-04-16
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Publications (1)

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