DE69016433T2

DE69016433T2 - Beschichtungsverfahren und -vorrichtung.

Info

Publication number: DE69016433T2
Application number: DE69016433T
Authority: DE
Inventors: Anatoly Pavlovich Alkhimov; Vladimir Fedorovich Kosarev; Nikolai Ivanovich Nesterovich; Anatoly Nikiforovich Papyrin; Mikhail Mikhailovic Shushpanov
Original assignee: PAPYRIN ANATOLIJ NIKIFOROVIC
Current assignee: Cgt 84539 Ampfing De GmbH
Priority date: 1990-05-19
Filing date: 1990-05-19
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2010-05-20
Also published as: WO1991019016A1; US5302414A; US5302414B1; EP0484533A1; EP0484533A4; DE69016433D1; EP0484533B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung bezieht sich auf Metallurgie und insbesondere behandelt sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anbringung einer Beschichtung.

STAND DER TECHNIK

Der Schutz von Strukturen, Geräten, Maschinen und Mechanismen, die aus eisenhaltigen Metallen hergestellt sind, gegenüber einer Korrosion oder einer Wirkung von aggressiven Medien, die Verbesserung von technischen Eigenschaften von Materialien, einschließlich die Bereitung von Materialien mit erwarteten Eigenschaften und die Entwicklung von Materialsparenden Herstellungsprozessen sind wichtige wissenschaftliche, technologische und praktische Probleme.
Diese Probleme können durch Verwendung von verschiedenen Verfahren gelöst werden, einschließlich der Aufbringung von Pulverbeschichtungen und unter anderem durch die Verwendung von hinläufig bekannten Gasflammenbesprühungs-, elektrischen Bogen-, explosiven und Plasmaverfahren.
Das Gasflammenbesprühungsverfahren basiert auf der Verwendung von Gasverbrennungsprodukten bei 1000 bis 3000ºC und der Schaffung eines Flusses von derartigen Gasen, in denen Partikel des angewendeten Pulvers verschmolzen sind. Eine Geschwindigkeit von 50 bis 100 m/s wird auf die Partikel des Pulvers ausgeübt und die Oberfläche wird mit dem Gas- und Pulverfluß behandelt, welcher die verschmolzenen Partikel enthält. Diese Behandlung hat die Bildung einer Beschichtung zur Folge. Niedrige Werte der Geschwindigkeit und der Temperatur der angewendeten Partikel begrenzen im wesentlichen die Anwendung dieses Verfahrens.
Das Explosivverfahren ist teilweise frei von diesen Nachteilen. Mit diesem Verfahren wird die Energie von detonierenden Gasen bei 2000 bis 3500ºC verwendet, um die Geschwindigkeit der Partikel bis zu 400 bis 700 m/s und ihre Temperatur bis zu 2000 bis 3500ºC zu erhöhen, um eine Anbringung von Beschichtungen mit Pulvers aus Metallen, Legierungen und isolierenden Materialien sicherzustellen. Dieses Verfahren ist hinsichtlich der niedrigen Produktivität wegen des pulsierenden Charakters einer Aufbringung nachteilig: die sich ergebende Schockwelle und ein sie begleitender Gasfluß verursacht einen hohen Grad von thermischer und dynamischer Einwirkung auf das Produkt und einen hohen Grad von akustischen Geräuschen, die die Anwendung dieses Verfahrens beschränken.
Das vielversprechendste Verfahren ist ein Plasmabeschichtungsverfahren, bei dem auf eine Produktoberfläche eine Pulverbeschichtung mit einem Hochtemperaturgasstrahl (5000 bis 30000ºC) aufgebracht wird.
Im Stand der Technik ist ein Verfahren zur Aufbringung von Beschichtungen auf die Oberfläche eines Produkts bekannt, welches aus einem Material hergestellt ist, das aus der Gruppe bestehend aus Metallen, Legierungen und isolierenden Materialien gewählt ist, wobei in einen Gasfluß ein Pulver aus einem Material eingeleitet wird, welches aus der Gruppe bestehend aus Metallen, Legierungen, deren mechanischen Mischungen oder isolierenden Materialien gewählt ist, um eine Gas- und Pulvermischung zu bilden, die auf die Oberfläche eines Produkts gerichtet wird (in dem Buch von V.V. Kudinov, V.M. Ivanov. Nanesenie Plazmoi Tugoplavkikh Pokryty/Application of Refrectory Coatings with Plasma/. Mashinostroenie Publishing House, Moskau. 1981, Seiten 9 bis 14).
Das herkömmliche Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß Pulverpartikel mit einer Größe von 40 bis 100 um in einen Hochtemperaturgasfluß (5000 bis 30000ºC) in der Form eines Plasmastrahls eingeführt werden. Pulverpartikel werden auf den Schmelzpunkt oder über diesen Punkt hinaus erwärmt, mit dem Gasfluß des Plasmastrahls beschleunigt und auf die Oberfläche gerichtet, die beschichtet wird. Beim Auftreffen treten die Partikel des Pulvers mit der Oberfläche des Produkts in Wechselwirkung, um so eine Beschichtung zu bilden. Bei dem herkömmlichen Verfahren werden Pulverpartikel durch den Hochtemperaturplasmastrahl beschleunigt und, in dem geschmolzenen Zustand auf das Produkt übertragen, welches beschichtet wird; infolgedessen läuft der Hochtemperaturstrahl in das Produkt hinein, um auf dessen Oberfläche eine thermische und dynamische Wirkung auszuüben, d.h. um eine lokale Erwärmung, Oxidation und thermische Verformungen zu verursachen. Somit werden dünnwandige Produkte bis auf 550ºC erwärmt, sie werden oxydiert und wölben sich und die Beschichtung blättert ab.
Der in die Produktoberfläche hineinlaufende Hochtemperaturstrahl verstärkt chemische und thermische Prozesse, was Phasentransformationen und das Auftreten von übersättigten und nicht-stöchiometrischen Strukturen verursacht und somit eine Veränderung der Materialstruktur zur Folge hat. Zusätzlich führt ein hoher Grad einer thermischen Einwirkung auf die Beschichtung zu einer Härtung von erwärmten Schmelzen und zu einer Gasfreigabe während der Verfestigung, was eine Bildung einer großen Porosität und das Auftreten von Mikrosprüngen, d.h. verschlechterten technischen Eigenschaften der Beschichtung verursacht.
Es ist bekannt, daß mit einem Anstieg der Temperatur des Plasmastrahls die Plasmadichte im Vergleich mit der Gasdichte unter normalen Bedingungen linear abnimmt, d.h. bei 10000ºC wird die Dichte des Strahls 100 mal kleiner, was zu einem entsprechenden Absinken des Strömungswiderstandskoeffizienten zur Folge hat. Infolgedessen werden bei einer Austrittsgeschwindigkeit des Plasmastrahls von 1000 bis 2000 m/s (was ungefähr gleich oder geringfügig niedriger als die Schallgeschwindigkeit ist) die Partikel auf bis zu 50 bis 200 m/s beschleunigt (sogar bestenfalls bis auf 350 m/s), d.h. der Beschleunigungsprozeß ist nicht ausreichend genug.
Es ist bekannt, daß eine Erwärmung, ein Schmelzen und eine Überhitzung von Partikeln des Pulvers in dem Plasmastrahl mit einem Absinken der Partikelgröße erhöht wird. Infolgedessen werden feine Pulverbruchteile mit einer Größe von 1 bis 10 um auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt erwärmt und ihr Material verdampft intensiv. Deshalb ist eine Plasmaablagerung von Partikeln mit einer Größe unter 20 bis 40 um sehr schwierig und Partikel mit einer Größe von 40 bis 100 um werden normalerweise für diesen Zweck verwendet.
Es sei auch darauf hingewiesen, daß das herkömmliche Verfahren Plasmastrahlen mit energieverbrauchenden zweiatomigen Gasen verwendet, was die Anwendung von hoher Energie erfordert, was dazu führt, daß strenge Anforderungen an den Aufbau der Vorrichtungen gestellt werden. Begrenzungen der Anwendung des Verfahrens zur Aufbringung von Beschichtungen auf Objekte mit kleiner Größe sind somit sehr strikt und können nur durch vollständige Beseitigung der angewendeten Energie mit Hilfe einer Kühlung oder durch Bereitstellung eines dynamischen Vakuums, d.h. durch Evakuierung von Hochtemperaturgasen, was einen hohen Energieverbrauch erfordert, beseitigt werden.
Deshalb besitzt das herkömmliche Verfahren die folgenden Nachteile: einen hohen Grad von thermischer und dynamischer Einwirkung auf die Oberfläche, die gerade beschichtet wird; wesentliche Veränderungen der Eigenschaften des Materials, welches während der Beschichtungsaufbringung angewendet wird, beispielsweise der elektrischen Leitfähigkeit, der Wärmeleitfähigkeit und dergleichen, Änderungen in der Struktur des Materials durch Phasentransformationen und das Auftreten von übersättigten Strukturen als Folge der chemischen und thermischen Einwirkung des Plasmastrahls und durch eine Erhärtung von überhitzten Schmelzen; eine unzureichende Beschleunigung von Pulverpartikeln hinsichtlich einer geringen Plasmadichte; eine intensive Verdampfung von feineren Pulverbruchteilen mit einer Größe von 1 bis 10 um; strenge Anforderungen, die an den Aufbau der Vorrichtungen gestellt werden, in Hinsicht auf Hochtemperaturprozesse des herkömmlichen Verfahrens.
Im Stand der Technik ist eine Vorrichtung bekannt, um das herkömmliche Verfahren zum Anbringen von Beschichtungen auf die Oberfläche eines Produkts auszuführen, umfassend: ein Meßzuführer mit einem Gehäuse, welches einen Pulverbehälter enthält, der mit einer Einrichtung zum Abmessen des Pulvers in der Form einer Trommel mit Vertiefungen in ihrem zylindrischem Umfang in Verbindung steht, und eine damit in Verbindung stehende Mischkammer, und eine Düse zum Beschleunigen von Pulverpartikeln, die mit der Mischkammer in Verbindungen stehen, eine Quelle mit komprimierten Gas, und eine damit verbundene Einrichtung zur Zuführung von komprimiertem Gas an die Mischkammer (in dem Buch von V.V. Kudinov, V.M. Ivanov, Nanesenie Plazmoi Tugoplavkikh Pokryty/Application of Refractory Coatings with Plasina/. Mashinostroenie Publishing House, Moskau. 1981, Seiten 20 bis 21, Figur 11; Seite 26, Figur 13).
Die herkömmliche Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Plasmabesprühungseinrichtung (Plasmatron) aufweist, umfassend eine zylindrische (Unterschall-) Düse mit Kanälen zur Zuführung von Plasma-bildendem Gas und Wasser zur Kühlung von thermisch verspannten Komponenten der Plasmabesprühungseinrichtung (insbesondere der Düse), in der wärmebeständige Materialien verwendet werden. Pulverpartikel werden von dem Meßzubringer an die Kante der Düse eingeleitet.
Da Energie zur Bildung des Plasmastrahls in der Form eines Lichtbogens in dem Kanal der Plasmatron-Düse angewendet wird, ist die Düse einer intensiven elektrischen Erosion und einer Hochtemperatureinwirkung ausgesetzt. Infolgedessen tritt eine schnelle Erosionsabnutzung der Düse auf und die Wartungszeit der Düse ist 15 bis 20 Stunden. Mit einem komplizierten Aufbau und der Verwendung von wärmebeständigen Materialien und einer Wasserkühlung kann die Wartungszeit bis auf 100 Stunden verlängert werden.
Die Einführung der Partikel an die Kante der Düse und die Erosion der inneren Führung der Düse setzt den Wirkungsgrad einer Beschleunigung der Pulverpartikel herab. Somit stellt die herkömmliche Vorrichtung in Kombination mit einer niedrigen Plasmadichte eine Geschwindigkeit von Pulverpartikeln bis zu 300 m/s mit einer Gasaustrittsgeschwindigkeit von bis zu 1000 m/s sicher.
Als Folge des Eintretens des Pulvers in den Raum zwischen sich bewegenden Teilen des Meßzubringers (z.B. zwischen der Trommel und dem Gehäuse), kann die Trommel blockiert werden.
Deshalb weist die herkömmliche Vorrichtung die folgenden Nachteile auf: eine kurze Wartungszeit, die hauptsächlich durch die Wartungszeit der Düse von 15 bis 100 Stunden bestimmt ist und die mit einer hohen Dichte des thermischen Flusses in die Richtung auf die Plasmatron-Düse hin und mit einer Erosion der Elektroden in Zusammenhang steht, so daß kostenaufwendige, wärmebeständige und gegenüber Erosion widerstandsfähige Materialien verwendet werden sollten; eine unzureichende Beschleunigung der aufgebrachten Partikel, da die Düsengestalt nicht optimal ist und Änderungen als Folge einer elektrischen Erosion der inneren Führung ausgesetzt ist; ein unzuverlässiger Betrieb des Meßzuführers des Trommeltyps, der dadurch entsteht, daß das Pulver in den Raum zwischen den sich bewegenden Teilen gelangt, was deren Blockierung zur Folge hat.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung basiert auf dem Problem der Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Aufbringung einer Beschichtung auf die Oberfläche eines Produkts, die ermöglichen, den Grad einer thermischen und dynamischen und thermischen und chemischen Einwirkung auf die Oberfläche, die beschichtet wird, und auf Pulverpartikel wesentlich zu verringern und eine anfängliche Zusammensetzung des Pulvermaterials im wesentlichen zu erhalten, ohne Phasenübergänge, das Auftreten von übersättigten Strukturen und einer Erhärtung während der Anbringung und Bildung von Beschichtungen, den Wirkungsgrad einer Beschleunigung von Pulverpartikeln, die angebracht werden, zu verbessern, eine Verdampfung von feinen Bruchteilen des Pulvers mit einer Partikelgröße von 1 bis 10 um zu beseitigen, einen niedrigeren Grad von thermischer und Erosionseinwirkung von Komponenten der Vorrichtung sicherzustellen, wobei eine Wartungsperiode der Vorrichtung ohne die Verwendung von kostenintensiven, wärmebeständigen und gegenüber Erosion widerstandsfähigen Materialien bis auf 1000 Stunden verlängert wird, mit einer Verbesserung des Betriebs der Führung, in der Pulverpartikel beschleunigt werden und mit einer erhöhten Zuverlässigkeit des Meßzubringers beim Betrieb, selbst bei der Abmessung von feinen Pulverbruchteilen.
Die Lösung des voranstehend aufgeführten Problems besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Aufbringung einer Beschichtung auf die Oberfläche eines Produkts, welches aus einem Material hergestellt ist, das aus der Gruppe bestehend aus Metallen, Legierungen und isolierenden Materialien gewählt ist, wobei in einen Gasfluß ein Pulver aus einem Material eingeführt wird, das aus der Gruppe bestehend aus Metallen, Legierungen, deren mechanischen Mischungen oder isolierenden Materialien gewählt ist, um eine Gas- und Pulvermischung zu bilden, die auf die Oberfläche eines Produkts gerichtet wird, wobei gemäß der Erfindung das verwendete Pulver eine Partikelgröße von 1 bis 50 um in einer Menge aufweist, die eine Flußratendichte der Partikel zwischen ungefähr 0,05 und ungefähr 17 g/s cm² sicherstellt, wobei eine Uberschallgeschwindigkeit auf den Gasfluß ausgeübt wird, und wobei ein Überschallstrahl eines vorgegebenen Profils gebildet wird, der eine Geschwindigkeit des Pulvers in der Gas- und Pulvermischung von 300 bis 1200 m/s sicherstellt.
Aufgrund der Tatsache, daß das Pulver mit einer Partikelgröße von 1 bis 50 um verwendet wird, können dichtere Beschichtungen hergestellt werden, Füllungen der Beschichtungsschicht und ihre Kontinuität sind verbessert, das Volumen von Mikrofehlstellen nimmt ab und die Struktur der Beschichtung wird gleichmäßiger, d.h. ihre Korrosionsbeständigkeit, Härte und Festigkeit sind erhöht.
Eine Dichte der Flußrate der Partikel zwischen ungefähr 0,05 und ungefähr 17 g/s cm² erhöht den Grad einer Verwendung der Partikel, und somit die Produktivität der Beschichtungsaufbringung. Mit einer Flußrate von Partikeln unter 0,05 g/s cm² ist der Grad einer Verwendung nahe bei Null und mit dem Grad einer Anwendung über 17 g/s cm² wird der Prozeß wirtschaftlich ineffektiv.
Die Bildung des Überschallstrahls gewährleistet eine Beschleunigung des Pulvers in dem Gasstrom und erniedrigt die Temperatur des Gasflusses aufgrund der Gasausdehnung bei seinem Überschallaustritt. Die Bildung des Überschallstrahls eines vorgegebenen Profils mit einer hohen Dichte und bei einer niedrigen Temperatur, aufgrund eines Anstiegs des Strömungswiderstandskoeffizienten der Partikel mit einem Anstieg der Gasdichte und einem Abfall der Temperatur, gewährleistet eine effizientere Beschleunigung der Pulverpartikel und eine Dickenabnahme der komprimierten Gasschicht vor dem Produkt, welches beschichtet wird, somit zu einer Abnahme der Geschwindigkeit der Partikel in der komprimierten Gasschicht, einer Abnahme des Grads einer thermischen und dynamischen und thermischen und chemischen Einwirkung auf die Oberfläche, die gerade beschichtet wird und von Partikeln des Pulvers, die gerade angebracht werden, eine Beseitigung einer Verdampfung von Partikeln mit einer Größe von 1 bis 10 um, einer Erhaltung der anfänglichen Zusammensetzung des Pulvermaterials und einer Beseitigung einer Erhärtung der Beschichtung und einer thermischen Erosion von Komponenten der Vorrichtung.
Die Tatsache, daß die Gas- und Pulvermischung einer Beschleunigung auf eine Geschwindigkeit von 300 bis 1200 m/s ausgesetzt wird, gewährleistet einen hohen Grad von kinetischer Energie der Pulverpartikel, die beim Auftreffen der Partikel auf die Oberfläche eines Produkts in eine plastische Deformation der Partikel transformiert wird und dazu führt, daß eine Bondung zwischen ihnen und dem Produkt gebildet wird.
Deshalb verringert die Erfindung, die fein verteilte Pulverpartikel mit einer Größe von 1 bis 50 um mit einer Flußratendichte von 0,05 bis 17 g/s cm² verwendet und die die Ausübung einer Beschleunigung auf die Pulverpartikel mit Hilfe eines Überschallstrahls eines vorgegebenen Profils und mit einer niedrigen Gastemperatur auf eine Geschwindigkeit von 300 bis 1200 m/s erwägt, wesentlich den Grad einer thermischen und dynamischen und thermischen und chemischen Einwirkung auf die Oberfläche, die gerade beschichtet wird, und verbessert den Wirkungsgrad einer Partikelbeschleunigung, um so die Produktion von dichteren Beschichtungsmikroporen sicherzustellen und die Füllung der Beschichtungsschicht und ihre Kontinuität zu verbessern. Dies führt zu einer gleichmäßigen Struktur des Pulvermaterials ohne Phasentransformationen und ohne Erhärtung, d.h. die Beschichtungen brechen nicht, ihre Korrosionsbeständigkeit, Mikrohärte und Kohesion und Adhesionsstärke sind verbessert.
Vorzugsweise wird der Überschallstrahl eines vorgegebenen Profils gebildet, indem eine Gasausdehnung entsprechend einem linearen Gesetz durchgeführt wird. Diese Möglichkeit gewährleistet eine einfache und kostengünstige Herstellung einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Vorzugsweise wird der Gasfluß mit einem Gas bei einem Druck von ungefähr 5,1 x 10&sup5; bis ungefähr 20,3 x 10&sup5; Pa (5 bis ungefähr 20 atm) und bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt der Pulverpartikel gebildet. Infolgedessen wird wegen einer niedrigen Dichte des Gases eine effiziente Beschleunigung der Pulverpartikel sichergestellt, eine thermische und dynamische und thermische und chemische Einwirkung herabgesetzt und die Herstellung einer Vcrrichtung zur Ausführung des Verfahrens vereinfacht und deren Kosten herabgesetzt.
Luft kann als das Gas zur Bildung des Gasflusses verwendet werden. Dies gewährleistet die Beschleunigung der Pulverpartikel auf eine Geschwindigkeit von 300 bis 600 m/s und ermöglicht, daß Einsparungen während einer Beschichtungsanbringung erzielt werden.
Vorzugsweise wird Helium als das Gas zur Bildung des Gasflusses verwendet. Diese Möglichkeit erlaubt, daß eine Geschwindigkeit von 1000 bis 1200 m/s auf die Pulverpartikel ausgeübt wird.
Vorzugsweise wird eine Mischung aus Luft und Helium für das Gas zur Bildung des Gasflusses verwendet. Die Mischung aus Luft und Helium ermöglicht, daß die Geschwindigkeit der Pulverpartikel in dem Bereich von 300 bis 1200 m/s gesteuert werden kann.
Die Partikelgeschwindigkeit kann auch durch Erwärmung des Gases zwischen 300 bis 400ºC gesteuert werden, was hinsichtlich wirtschaftlicher Erwägungen und Herstellungsgesichtspunkten vorteilhaft ist, um so die Kosten einer Beschichtungsaufbringung herabzusetzen, da in diesem Fall Luft verwendet und die Geschwindigkeit der Pulverpartikel in einem weiten Bereich gesteuert werden kann.
Gelöst wird das obige Problem auch durch Bereitstellung einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Aufbringung einer Beschichtung auf die Oberfläche eines Produkts, umfassend einen Meßzubringer mit einem Gehäuse, in das ein Pulverbehälter eingebaut ist, der mit einer Einrichtung zum Abmessen des Pulvers in der Form einer Trommel mit Vertiefungen in ihrem zylindrischen Umfang in Verbindung steht, und eine damit in Verbindung stehende Mischkammer, und eine mit der Mischkammer in Verbindung stehende Düse zur Beschleunigung von Pulverpartikeln, eine Quelle mit komprimierten Gas, und eine damit verbundene Einrichtung zur Zuführung von komprimierten Gas an die Mischkammer, die, gemäß der Erfindung umfaßt: eine Pulverpartikelfluß- Steuereinrichtung, die beabstandet zu dem zylindrischen Umfang der Trommel angebracht ist, wobei ein Abstand die erforderliche Flußrate des Pulvers sicherstellt, und eine Zwischendüse, die mit der Mischkammer gekoppelt ist und über ein Einlaßrohr davon mit der Einrichtung zur Zuführung von komprimierten Gas in Verbindung steht, wobei der Meßzubringer einen Ablenker aufweist, der auf dem Boden des Behälters benachbart zu dem zylindrischen Umfang der Trommel angebracht ist, deren Vertiefungen entlang einer spiralförmigen Linie verlaufen, wobei die Trommel horizontal in einer derartigen Weise angebracht ist, daß ein Abschnitt ihres zylindrischen Umfangs den Boden des Behälters definiert und der andere Teil davon den Erzeuger der Mischkammer definiert, wobei die Partikelbeschleunigungsdüse in der Form einer Überschalldüse ist und einen mit einem Profil versehenen Kanal aufweist.
Die Bereitstellung der Pulverpartikelfluß-Steuereinrichtung stellt die gewünschte Flußrate des Pulvers während der Beschichtungsanbringung sicher.
Die Bereitstellung des auf dem Behälterboden angebrachten Ablenkers verhindert, daß Pulverpartikel in den Raum zwischen der Trommel und dem Gehäuse des Meßzubringers gelangen, um so eine Blockierung der Trommel zu vermeiden.
Die Bereitstellung der Vertiefungen auf dem zylindrischen Umfang der Trommel, die spiralförmig verlaufen, verringert Schwankungen der Flußrate der Partikel während der Abmessung.
Die Bereitstellung eines Abschnitts der Trommel, der als der Behälterboden dient und des anderen Abschnitts der Trommel, der als der Erzeuger der Mischkammer dient, stellt eine gleichmäßige Füllung der Vertiefungen mit dem Pulver und einen zuverlässigen Zugang des Pulvers in die Mischkammer sicher.
Die Bereitstellung der Überschalldüse mit einem profilierten Kanal erlaubt, daß eine Überschallgeschwindigkeit auf den Gasfluß ausgeübt und ein Überschallstrahl eines vorgegebenen Profils mit hoher Dichte und niedriger Temperatur gebildet wird, um so eine Beschleunigung der Pulverpartikel einer Größe von 1 bis 50 um auf eine Geschwindigkeit von 300 bis 1200 m/s sicherzustellen.
Da die Mischkammer und die damit verbundene Zwischendüse mit der Einrichtung zur Zuführung von komprimiertem Gas über das Einlaßrohr der Zwischendüse in Verbindung stehen, kann der Meßzubringer von verschiedenen Kompressionsgasversorgungen versorgt werden, einschließlich tragbaren und stationären Gasversorgungen, die in einem beträchtlichen Abstand von dem Meßzubringer installiert sind.
Vorzugsweise ist eine Dimension des Querschnitts des Kanals der Überschalldüse zur Beschleunigung von Partikeln größer als die andere, wobei das Verhältnis der kleineren Dimension des Querschnitts an der Kante der Düse zu der Länge des Überschallabschnitts des Kanals zwischen ungefähr 0,04 und ungefähr 0,01 liegt.
Diese Konstruktion des Kanals ermöglicht die Bildung eines Gas- und Pulverstrahls mit einem vorgegebenen Profil, stellt eine effiziente Beschleunigung des Pulvers sicher und verringert einen Geschwindigkeitsabfall in der komprimierten Gasschicht vor der Oberfläche, die gerade beschichtet wird.
Ein Wirbelelement zur Verwirbelung des Gasflusses, der die Einrichtung für die Kompressionsgasversorgung verläßt, kann auf der inneren Oberfläche der Zwischendüse vorgesehen sein, und zwar an dem Auslaß davon in der Mischkammer. Das Gasflußwirbelelement verwirbelt den Gasfluß, der von der zylindrischen Düse auf die zylindrische Oberfläche der Trommel hin gerichtet ist, um so die effektive Entfernung des Pulvers und die Bildung der Gas- und Pulvermischung sicherzustellen.
Vorzugsweise ist die Zwischendüse so angeordnet, daß ihre Längsachse in einem Winkel von 80 bis 85º in bezug auf die Normale auf die zylindrische Oberfläche der Trommel verläuft. Wenn der Gasfluß in die zylindrische Oberfläche der Trommel hineinläuft, wird ein Rücklauffluß gebildet, um so den Wirkungsgrad einer Pulver- und Gasmischung zu erhöhen.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung eine Einrichtung zur Zuführung von komprimiertem Gas an Vertiefungen in dem zylindrischen Umfang der Trommel und an den oberen Teil des Behälters, um so den Druck in dem Behälter und der Mischkammer auszugleichen. Diese Möglichkeit beseitigt den Effekt eines Drucks bei der Messung des Pulvers.
Vorzugsweise ist die Einrichtung für die Gasversorgung in dem Gehäuse des Meßzubringers in der Form eines Kanals vorgesehen, der den Innenraum der Zwischendüse mit dem Innenraum des Behälters verbindet und umfaßt ferner ein mit der Zwischendüse verbundenes und sich durch den Behälter erstreckendes Rohr, wobei der obere Teil des Rohrs um 180º gebogen ist. Dies vereinfacht die Konstruktion, gewährleistet eine Zuverlässigkeit beim Betrieb und verhindert, daß während eines Ladens des Pulvers in den Behälter Pulver in den Kanal hineingelangt.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung eine Einrichtung zum Erwärmen von komprimiertem Gas mit einem Gastemperatursteuersystem zum Steuern der Geschwindigkeit der Gas- und Pulvermischung mit dem Überschallstrahl. Diese Möglichkeit gewährleistet eine Gasaustrittsgeschwindigkeitssteuerung durch Veränderung der Temperatur davon, so daß die Geschwindigkeit von Pulverpartikeln ebenfalls gesteuert wird.
Um einen Wärmetransfer von dem Gaserwärmer zu verbessern, kann der Einlaß der Einrichtung zur Gaserwärmung über eine pneumatische Leitung mit der Mischkammer des Meßzubringers verbunden werden und der Auslaß kann mit der Düse zur Beschleunigung von Pulverpartikeln verbunden werden.
Zur Anbringung von Beschichtungen aus polymerischen Materialien umfaßt die Vorrichtung vorzugsweise eine Vorkammer zur Beschleunigung von Pulverpartikeln, wobei die Einlaßöffnungen der Einrichtung zur Gaserwärmung und von dem Einlaßrohr der Zwischendüse des Meßzubringers mit Hilfe von einzelnen pneumatischen Leitungen mit einer Kompressionsgasversorgung verbunden sind und ihre Auslaßöffnungen mit Hilfe von anderen einzelnen pneumatischen Leitungen mit der Vorkammer verbunden sind.
Vorzugsweise ist die Erwärmungseinrichtung mit einem Heizelement versehen, welches aus einer Widerstandslegierung hergestellt ist. Dies erlaubt die Verkleinerung der Größe und des Gewichts der Erwärmungseinrichtung.
Um Wärmeverluste herabzusetzen und die wirtschaftliche Effektivität der Vorrichtung zu verbessern ist das Heizelement vorzugsweise in einem Gehäuse angebracht, welches in seinem Innenraum einen Wärmeisolator aufweist.
Um eine kompakte Erwärmungseinrichtung vorzusehen und eine Erwärmung mit kleinen Temperaturdifferenzen zwischen dem Gas und dem Erwärmungselement sicherzustellen, kann das Heizelement in der Form eines spiralförmigen oder eines dünnwandigen Rohr ausgeführt werden, wobei das Gas durch das Rohr fließt.
Um eine wesentliche Verringerung der Einwirkung des Gases, welches von dem Meßzubringer an die Gas- und Pulvermischung geführt wird, auf den Betrieb der Ultraschalldüse zu gewährleisten, besitzt die Vorkammer vorzugsweise eine Membran, die in ihrem Gehäuse angebracht ist und Öffnungen zur gleichmäßigen Verteilung des Gasflusses über den Querschnitt und ein koaxial in der Membran zur Einführung von Pulverpartikeln angebrachtes Rohr, wobei die Querschnittsfläche des Rohrs im wesentliche 5 bis 15 mal so klein, wie die Querschnittsfläche der pneumatischen Leitung ist, die die Gaserwärmungseinrichtung mit der Vorkammer verbindet.
Um eine Abnutzung der Trommel und Veränderungen in ihrer Oberfläche zu verringern und eine Blockierung zu reduzieren, kann die Trommel zur Drehung in einer aus einem Plastikmaterial hergestellten Hülse angebracht sein, die an dem zylindrischen Umfang der Trommel anliegt.
Das Plastikmaterial der Hülse kann ein Fluoroplast (Teflon ) sein. Dies ermöglicht, daß die Form der Trommel beibehalten wird, und zwar aufgrund der Absorption des Pulvers durch das Hülsenmaterial.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Nachstehend wird die Erfindung eingehend unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine allgemeine Ansicht einer Vorrichtung zur Anbringung einer Beschichtung auf die Oberfläche eines Produkts gemäß der Erfindung, und zwar in einem Längsquerschnitt;
Figur 2 eine Einzelheit in einer Ansicht entlang eines Pfeils A in Figur 1, die die Anordnung von Vertiefungen auf der Oberfläche einer Bemessungstrommel zeigt;
Figur 3 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in Figur 1, die einen Querschnitt des Ultraschallteils einer Düse zeigt;
Figur 4 schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Anbringen einer Beschichtung auf eine Oberfläche eines Produkts mit einer Gaserwärmungseinrichtung, die mit dem Meßzubringer gemäß der Erfindung in Reihe geschaltet ist;
Figur 5 eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Gaserwärmungseinrichtung, die parallel zu dem Meßzubringer geschaltet ist; und
Figur 6 eine vergrößerte Ansicht eines teilweisen Querschnitts in Figur 1.

BEVORZUGTE VORGEHENSWEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anbringung einer Beschichtung an der Oberfläche eines Produkts. Das Material des Produkts ist aus der Gruppe gewählt, die Metalle, Legierungen und isolierende Materialien enthält. In diesem Fall können die Materialien in der Form eines Metalls, Keramik oder Glas sein. Das Verfahren besteht darin, daß ein Pulver aus einem Material, welches aus der Gruppe bestehend aus Metallen, Legierungen oder deren mechanischen Vermischungen und isolierenden Materialien besteht, in einen Gasfluß zur Bildung einer Gas- und Pulvermischung eingeleitet wird, die auf die Oberfläche des Produkts gerichtet wird. Gemäß der Erfindung weist das Pulverpartikel mit einer Größe von 1 bis 50 um in einer Menge auf, die eine Dichte einer Flußrate der Partikel zwischen 0,05 und 17 g/s cm² sicherstellt. Der Gasfluß wird mit einer Überschallgeschwindigkeit versehen und ein Überschallstrahl wird mit einem vorgegebenen Profil und bei einer niedrigen Temperatur gebildet. Die sich ergebende Gas- und Pulvermischung wird in den Ultraschallstrahl eingeleitet, um auf ihn eine Beschleunigung auszuüben, die eine Geschwindigkeit der Pulverpartikel im Bereich von 300 bis 1200 m/s gewährleistet.
Wenn fein verteilte Pulverpartikel mit der voranstehend erwähnten Dichte ihrer Flußrate verwendet werden und wenn mit Hilfe eines Ultraschallstrahls eines vorgegebenen Profils mit hoher Dichte und niedriger Gastemperatur auf die Pulverpartikel eine Beschleunigung auf eine Geschwindigkeit im Bereich von 300 bis 1200 m/s ausgeübt wird, wird eine wesentliche Verringerung des Grads von thermischer und dynamischer und thermischer und chemischer Einwirkung auf die Oberfläche, die gerade beschichtet wird, gewährleistet und der Wirkungsgrad einer Beschleunigung der Pulverpartikel wird verbessert. Dies führt wiederum zu der Erzeugung von dichteren Beschichtungen, bei einem geringeren Volumen von Mikroleerstellen und mit einer verbesserten Kontinuität. Die Beschichtungsstruktur ist gleichmäßig, wobei im wesentlichen die anfängliche Zusammensetzung des Pulvermaterials ohne Phasentransformationen beibehalten wird, d.h. die Beschichtungen brechen nicht, ihre Korrosionsbeständigkeit, ihre Mikrohärte und ihre Kohesions- und Adhesionsfestigkeit sind verbessert.
Gemäß der Erfindung besteht der Kern des Verfahrens in der Tatsache, daß eine Beschichtungsanbringung durch Besprühung mittels eines Hochgeschwindigkeitsflusses von Pulver durchgeführt wird, welches sich in dem Festkörperzustand befindet, d.h. bei einer Temperatur, die viel kleiner als der Schmelzpunkt des Pulvermaterials ist4 Die Beschichtung wird somit aufgrund des Auftreffens und der kinetischen Energie von Partikeln gebildet, die für eine plastische Hochgeschwindigkeitsverformung der in Wechselwirkung tretenden Körpern in Mikrovolumen, die der Partikelgröße angepaßt sind, und ferner für eine lokale Wärmefreigabe und eine Kohesion von Partikeln mit der Oberfläche, die beschichtet wird, und untereinander verbraucht wird.
Die Bildung eines Überschallstrahls mit einem vorgegebenen Profil wird ausgeführt, indem das Gas entsprechend einem linearen Gesetz ausgedehnt wird, um so den Prozeß einfach und wirtschaftlich durchzuführen.
Zur Bildung eines Gasflusses wird ein Gas verwendet, welches sich unter einem Druck von ungefähr 5,1 x 10&sup5; bis 20,3 x 10&sup5; Pa (5 bis ungefähr 20 atm) und bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt der Pulverpartikel befindet, um so die wirksame Beschleunigung der Pulverpartikel aufgrund einer hohen Dichte des Gases sicherzustellen und um eine thermische und dynamische und thermische und chemische Einwirkung zu verringern.
Auf die Pulverpartikel wird eine Beschleunigung auf eine 4 Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 300 bis 600 m/s ausgeübt, indem Luft als das Gas zur Bildung des Gasflusses verwendet wird.
Um auf die Pulverpartikel eine Geschwindigkeit im Bereich von 1000 bis 1200 m/s auszuüben, wird Helium verwendet und um eine Geschwindigkeit im Bereich von 300 bis 1200 m/s auszuüben, wird eine Mischung aus Luft und Helium verwendet.
Zur Beschleunigung von verschiedenen Materialien in der Form von Pulver, werden Gase verwendet, die unterschiedliche Schallgeschwindigkeiten bei einer konstanten Temperatur aufweisen, die unterschiedliche Geschwindigkeiten auf die Pulverpartikel ausüben kann. Für Pulver, wie beispielsweise Zinn, Zink, Aluminium und dergleichen kann Luft verwendet werden und für Nickel, Eisen, Kobalt und dergleichen kann eine Luft- und Heliummischung zu unterschiedlichen Anteilen verwendet werden. Durch Veränderung des prozentualen Anteils der Komponenten kann die Austrittsgeschwindigkeit des Gasstrahls und somit die Geschwindigkeit der Pulverpartikel verändert werden.
Eine andere Möglichkeit zur Steuerung der Geschwindigkeit von Partikeln zwischen 300 und 1200 m/s ist die Veränderung der Anfangsgastemperatur. Es ist bekannt, daß bei einem Anstieg der Gastemperatur die Schallgeschwindigkeit in dem Gas ansteigt. Dies ermöglicht, daß die Strahlaustrittsgeschwindigkeit und somit die Geschwindigkeit der aufgebrachten Pulverpartikel durch eine geringfügige Erwärmung des Gases auf 30 bis 400ºC gesteuert wird. Während einer Ausdehnung des Gases, wenn der Überschallstrahl gebildet wird, nimmt die Gastemperatur wesentlich ab, um so die thermische Einwirkung auf das Pulver auf einem niedrigen Grad zu halten, was für die Anwendung von polymerischen Beschichtungen auf Produkte oder ihre Komponenten wichtig ist.
Eine Vorrichtung zur Anbringung von Beschichtungen auf der Oberfläche eines Produkts umfaßt einen Meßzubringer 1 (Figur 1) mit einem Gehäuse 1', in welchem ein Behälter 2 für Pulver mit einem mit Hilfe eines Gewindes 2'' angebrachten Deckel 2', einer Einrichtung zur Abmessung von Pulver und einer Mischkammer 3, die untereinander in Verbindung stehen, untergebracht sind. Die Vorrichtung besitzt auch eine mit der Mischkammer 3 in Verbindung stehende Düse 4 zur Beschleunigung von Pulverpartikeln, eine Kompressionsgasversorgung 5 und eine damit verbundene Einrichtung zur Zuführung von komprimiertem Gas an die Mischkammer 3. Die Einrichtung für die Zuführung des komprimierten Gases besitzt die Form einer pneumatischen Leitung 6, die die Kompressionsgasversorgung 5 über ein Absperr- und Steuerelement 7 mit einem Einlaßrohr 8 des Meßzuführers 1 verbindet. Eine Einrichtung zur Abmessung von Pulver besitzt die Form einer zylindrischen Trommel 9, die auf ihrem zylindrischen Umfang 9' Vertiefungen 10 aufweist und mit der Mischkammer 3 und mit der Partikelbeschleunigungsdüse 4 in Verbindung steht.
Gemäß der Erfindung umfaßt die Vorrichtung auch eine Steuereinrichtung 11 für den Pulverpartikelfluß, die bei 12 in einer beabstandeten Beziehung zu dem zylindrischen Umfang 9' der Trommel 9 angebracht ist, um so die gewünschte Flußrate des Pulvers während einer Beschichtung sicherzustellen, und eine Zwischendüse 13, die benachbart zu der Mischkammer 3 angeordnet ist und über das Einlaßrohr 8 mit der Einrichtung zur Gaszuführung und mit der Kompressionsgasversorgung 5 in Verbindung steht.
Um zu verhindern, daß Pulverpartikel in einen Raum 14 zwischen Trommel 9 und Gehäuse 1' des Meßzuführers 1 gelangen, um so eine Blockierung der Trommel 9 zu vermeiden, ist ein Ablenker 15 auf dem Behälterboden vorgesehen, der eng mit dem zylindrischen Umfang 9' der Trommel 9 in Eingriff steht.
Zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Auffüllung der Vertiefungen 10 mit Pulver und zur Verbesserung ihres zuverlässigen Eintretens in die Mischkammer 3 ist die Trommel 9 angebracht, so daß sie sich horizontal in solcher Weise erstreckt, daß ein Abschnitt ihres zylindrischen Umfangs 9' als ein Boden 16 des Behälters 2 verwendet wird und der andere Abschnitt eine Wand 17 der Mischkammer 3 bildet. Vertiefungen 10 in dem zylindrischen Umfang 9' der Trommel 9 verlaufen entlang einer spiralförmigen Linie (Figur 2), um so Schwankungen der Flußrate von Pulverpartikeln während einer Abmessung zu verringern. Um auf den Gasfluß eine Überschallgeschwindigkeit mit einem vorgegebenen Profil, mit einer hohen Dichte und bei einer niedrigen Temperatur auszuüben und um ferner eine Beschleunigung der Pulverpartikel auf eine Geschwindigkeit im Bereich von 300 bis 1200 m/s auszuüben ist die Düse 4 zur Beschleunigung von Partikeln in der Form einer Ultraschalldüse und weist einen Durchgang oder Kanal 18 mit einem profilierten Querschnitt (Figur 3) auf. Der Kanal 18 der Düse 4 besitzt eine Dimension "a" seines Querschnitts, die größer als die andere Dimension "b" ist und das Verhältnis der kleinere Abmessung "b" des Querschnitts an einer Kante 19 der Düse 4 (Figur 1) zur Länge "1" eines Ultraschallabschnitts 20 des Kanals 18 liegt im Bereich von ungefähr 0,04 bis ungefähr 0,01.
Der Aufbau des Kanals 20 ermöglicht die Bildung eines Gas- und Pulverstrahls eines vorgegebenen Profils, stellt eine ausreichende Beschleunigung des Pulvers sicher und verringert einen Geschwindigkeitsabfall in der Kompressionsgasschicht vor der Oberfläche, die gerade beschichtet wird.
Ein Verwirbelungselement 2l zur Verwirbelung des Gasflusses, welcher über das Rohr 8 an die Düse 13 geführt wird und die Einrichtung zur Kompressionsgasversorgung verläßt, ist auf der inneren Oberfläche einer Zwischendüse 13, an dem Auslaß davon in die Mischkammer 3 vorgesehen. Dieses Verwirbelungselement 21 gewährleistet eine wirksame Entfernung von Pulver und eine Bildung einer Gas- und Pulvermischung. Um einen Rücklauffluß bereitzustellen und eine wirksame Mischung des Pulvers und des Gases zu gewährleisten, wenn der Gasfluß in den Abschnitt eines zylindrischen Umfangs 9' der Trommel 9, die die Wand 17 der Mischkammer 3 bildet, hineinläuft, ist die Zwischendüse 13 in solcher Weise angebracht, daß ihre Längsachse O-O unter einem Winkel von 80 bis 850 in bezug auf eine zum zylindrischen Umfang 9' der Trommel 9 gezogenen Normalen "n-n" verläuft.
Die Vorrichtung zur Anbringung einer Beschichtung auf die Oberfläche eines Produkts umfaßt auch eine Einrichtung zur Zuführung von komprimiertem Gas an Vertiefungen 10 in dem zylindrischen Umfang 9' der Trommel 9 und an ein oberes Teil 22 des Behälters 2, um so den Druck im Behälter 2 und in der Mischkammer 3 gleichmäßig zu verteilen. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine Beseitigung der Wirkung eines Drucks auf die Abmessung des Pulvers.
Die Einrichtung zur Gaszuführung ist in der Form eines Kanals 23 in dem Gehäuse 1' des Meßzubringers 1, der einen Innenraum 24 der Zwischendüse 13 mit einem oberen Teil 22 des Behälters 2 verbindet und besitzt ein Rohr 25, welches mit der Zwischendüse 13 verbunden ist, durch den Behälter 2 verläuft und an seinen oberen Teil um 180º gebogen ist.
Die Einrichtung, die so aufgebaut ist, wie voranstehend beschrieben, gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb und verhindert, daß Pulver in den Kanal 23 hineingelangt, wenn das Pulver in den Behälter 2 geladen wird.
Um eine Steuerung der Gasaustrittsgeschwindigkeit durch Veränderung seiner Temperatur und somit der Geschwindigkeit von Pulverpartikeln zu erleichtern, besitzt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung eine Einrichtung 27 (Figur 4) zur Erwärmung von komprimierten Gas und ein Gastemperatur- Steuersystem, welches eine Steuerung der Gas- und Pulvermischungsgeschwindigkeit erlaubt, wenn sie sich durch die Düse 4 zur Beschleunigung von Pulverpartikeln bewegt.
Das Gastemperatur-Steuersystem besitzt eine Energieversorgung 28, die über Anschlüsse 29 mit Hilfe von Kabeln 30 mit einer Gaserwärmungseinrichtung elektrisch verbunden ist, einen Temperaturanzeiger 31 und ein Thermoelement 32, welches mit dem Körper der Düse 4 in Eingriff gebracht werden kann.
Die Gaserwärmungseinrichtung ist mit dem Meßzubringer 1 in Reihe geschaltet.
Um einen Wärmeübergang von dem Erwärmer an das Gas zu verbessern ist ein Einlaß 33 der Einrichtung 27 zur Erwärmung von komprimierten Gas mit Hilfe einer pneumatischen Leitung 34 mit der Mischkammer 3 des Meßzubringers 1 verbunden und sein Auslaß 35 ist mit Hilfe einer pneumatischen Leitung 36 mit der Düse 4 zur Beschleunigung von Pulverpartikeln verbunden.
Wenn eine Beschichtung mit polymerischen Materialien aufgebracht wird, ist die Vorrichtung mit einer Vorkammer 37 (Figur 5) versehen, die an dem Einlaß der Düse 4 zur Beschleunigung von Pulverpartikeln angebracht ist. Der Einlaß 33 der Einrichtung 27 zur Erwärmung von komprimiertem Gas und ein Einlaß 38 des Meßzubringers 1 sind mit Hilfe von einzelnen pneumatischen Leitungen 39 mit der Kompressionsgasversorgung 5 verbunden und ihre Ausgänge 35 und 40 sind mit Hilfe von anderen pneumatischen Leitungen 41 mit der Vorkammer 37 verbunden. Diese Ausführungsform der Erfindung besitzt die parallele Verbindung der Einrichtung 27 zur Gaserwärmung mit dem Meßzubringer 1. Die Einrichtung 27 zur Erwärmung des komprimierten Gases weist ein Gehäuse 42 (Figur 4) auf, welches einen inneren Wärmeisolator 43 aufweist. In dem Gehäuse 42 ist ein Heizelement 44 untergebracht, welches aus einer Widerstandsverbindung in der Form einer Spirale eines dünnwandigen Rohr, in dem das Gas fließt, hergestellt ist.
Um die Einwirkung des von dem Meßzubringer 1 zugeführten Gases auf den Betrieb der Ultraschalldüse 4 zu verringern besitzt die Vorkammer 37 eine Membran 45 (Figur 5), die darin angebracht ist und Öffnungen 46 zur gleichmäßigen Verteilung der Gasgeschwindigkeit über dem Querschnitt aufweist, und ein Rohr 47, welches in der Vorkammer 37 koaxial zur Blende 45 zur Einführung von Pulverpartikeln von dem Meßzubringer 1 angebracht ist. Die Querschnittsfläche des Rohrs 47 ist im wesentlichen 5 bis 15 mal so klein wie die Querschnittsfläche der pneumatischen Leitung 41, die die Einrichtung 27 für die Gaserwärmung mit der Vorkammer 37 verbindet.
Die Trommel 9 ist zur Rotation in einer aus einem Plastikmaterial hergestellten Hülse 48 (Figur 6) angebracht, welche an dem zylindrischen Umfang 9' der Trommel 9 angreift.
Das Plastikmaterial der Hülse 48 ist ein Fluoroplast (Teflon ), was die Erhaltung der Gestalt der Trommel 9 gewährleistet, indem Pulverpartikel absorbiert werden.
Die Bereitstellung der Hülse 48 verringert die Abnutzung der Trommel 9 und reduziert Veränderungen ihrer Oberfläche 9' und eine Blockierung wird beseitigt.
Die in der Figur 1 gezeigte Vorrichtung zur Aufbringung einer Beschichtung arbeitet in der folgenden Weise. Entlang der pneumatischen Leitung 6 wird ein Kompressionsgas von der Gasversorgung 5 über ein Absperr- und Steuerelement 7 an ein Einlaßrohr 8 des Meßzubringers 1 geliefert, wobei das Gas mit Hilfe einer Zwischendüse 13 beschleunigt und unter einem Winkel zwischen 80 und 85º zum Auftreffen auf den zylindrischen Umfang 9' der Trommel 9 gerichtet wird, die stationär ist und dann läuft es in die Mischkammer 3, aus der es über eine profilierte Ultraschalldüse 4 austritt. Die Ultraschalldüse 4 ist ausgelegt, so daß sie einen Arbeitsmodus (5,1 x 10&sup5; bis 20,3 x 10&sup5; Pa [5 bis 20 atm]) durch Einwirkung auf das Absperr- und Steuerelement 7 aufweist, um so einen Ultraschallgasstrahl bei einer Geschwindigkeit im Bereich von 300 bis 1200 m/s zu bilden4
Das Pulver von dem Behälter 2 gelangt an den zylindrischen Umfang 9' der Trommel 9, um die Vertiefungen 10 aufzufüllen, und während einer Rotation der Trommel wird das Pulver in die Mischkammer 3 transportiert. Der durch die Zwischenduse 13 gebildete und durch das Verwirbelungselement 21 in Turbulenzen versetzte Gasfluß bläst das Pulver von dem zylindrischen Umfang 9' der Trommel 9 in die Mischkammer 3 hinein, in der eine Gas- und Pulvermischung gebildet wird. Die Flußrate des Pulvers mit einer Menge zwischen 0,05 und 17 g/s cm² wird durch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel 9 und die Pulverfluß-Steuereinrichtung 11 eingestellt. Der Ablenker 15 verhindert, daß Pulver in einen Raum 14 zwischen dem Gehäuse 1' und der Trommel 9 gelangt. Das Gas von der Zwischendüse 13 wird ferner entlang der Kanäle 23 aufgenommen und gelangt in einen Raum 14 zwischen der Trommel 9 und dem Gehäuse 1', um ihn zu säubern und ihn von Pulverresten zu reinigen und das Gas gelangt über ein Rohr 25 in einen oberen Teil 22 des Behälters 2 hinein, um so den Druck in dem Behälter 2 und der Mischkammer 3 gleichmäßig zu verteilen. Eine Gas- und Pulvermischung von der Mischkammer 3 wird in dem Ultraschallabschnitt 20 des Kanals 18 beschleunigt. Somit wird ein Hochgeschwindigkeitsgas- und Pulverstrahl gebildet, der durch die Querschnittskonfiguration des Kanals 18 mit der für die Bildung einer Beschichtung erforderlichen Partikelgeschwindigkeit und Dichte ihrer Flußrate bestimmt ist. Für ein gegebenes Profil des Ultraschallabschnitts 20 des Kanals 18 wird die Dichte der Flußrate der Pulverpartikel durch den Meßzubringer 1 eingestellt und die Geschwindigkeit wird durch das verwendete Gas bestimmt. Beispielsweise kann durch Veränderung des prozentualen Anteils von Helium in einer Mischung mit Luft zwischen 0% und 100% die Pulverpartikelgeschwindigkeit zwischen 300 und 1200 m/s verändert werden.
Die in Figur 4 gezeigte Vorrichtung zur Anbringung einer Beschichtung arbeitet in der folgenden Weise.
Ein komprimiertes Gas von der Gasversorgung 5 wird über eine pneumatische Leitung 6 und ein Absperr- und Steuerelement 7, welches den Druck in der Vorrichtung zwischen 5,1 x 10&sup5; und 20,3 x 10&sup5; Pa (25 atm) einstellt, an den Meßzubringer 1 geliefert, dessen Trommel 9 stationär ist. Das Gas fließt dann durch den Meßzubringer 1 und wird über eine pneumatische Leitung 34 an ein Heizelement 44 der Gaserwärmungseinrichtung 27 geleitet, in der das Gas auf eine Temperatur zwischen 30 und 400ºC erwärmt wird, welche durch das Gastemperatur- Steuersystem bestimmt ist. Das erwärmte Gas wird über eine pneumatische Leitung 36 an eine profilierte Ultraschalldüse geführt und entweicht davon aufgrund der Gasausdehnung. Wenn sich die Vorrichtung in dem vorgegebenen Strahlaustrittsmodus befindet, dann wird die Trommel 9 des Meßzubringers 1 gedreht und die gewünschte Konzentration von Pulverpartikeln wird mit Hilfe einer Pulverfluß-Steuereinrichtung durch Veränderung der Geschwindigkeit der Trommel 9 eingestellt und die Geschwindigkeit der durch die Ultraschalldüse 4 beschleunigten Pulverpartikel wird durch Veränderung der Gaserwärmungstemperatur eingestellt.
Bei der Aufbringung von polymerischen Pulvern wird eine Vorrichtung verwendet (Figur 5), in der Pulver von einem Meßzubringer 1 direkt über ein Rohr 41 an eine mischende Vorkammer 37 geführt wird, und bei der das in der Erwärmungseinrichtung 27 erwärmte Gas durch Öffnungen 46 einer Blende 45 tritt, um das Pulver in die Ultraschalldüse 4 zu transportieren, in der die Partikel die benötigte Geschwindigkeit erhalten.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Beispiel 1

Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung wurde zur Beschichtungsaufbringung verwendet.
Das Arbeitsgas war Luft. Der Luftdruck war 9,1 x 10&sup5; Pa (9 atm), die Flußrate war 0,05 kg/s, die Verzögerungstemperatur war 7ºC. Die Machzahl an der Düsenkante war 2,5 bis 4. Das Produktmaterial war Stahl und Messing.
Die Aluminiumpulverpartikelgröße war von 1 bis 25 um, eine Dichte der Flußrate des Pulvers war zwischen 0,01 und 0,3 g/s cm² und eine Geschwindigkeit von Partikeln lag im Bereich zwischen 300 bis 600 m/s.
Die Beschichtungsbedingungen sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Nr. Flußratendichte, g/s cm² Behandlungszeit Beschichtungsdicke, um Temperaturänderung der wärmeisolierten Halterung, ºC
Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß die Beschichtung mit einer Flußratendichte des Pulvers von 0,05 g/s cm² und höher gebildet wird. Mit einem Anstieg der Dichte der Pulverflußrate bis zu 0,3 g/s cm² steigt die Temperatur der wärmeisolierten Halterung bis auf 450º an.
Daraus folgt, daß die Beschichtungen unter den voranstehend erwähnten Bedingungen angebracht werden können und Produkte thermischen Einwirkungen minimal ausgesetzt sind.

Beispiele 2, 3, 4, 5 und 6.

Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung wurde zur Beschichtungsaufbringung verwendet.
Das Material der aufgebrachten Pulver war Kupfer, Aluminium, Nickel, Vanadium, eine Legierung aus 50% Kupfer, 40% Aluminium und 10% Eisen.
Das Halterungsmaterial war Stahl, Dural, Messing und Bronze, Keramiken, Glas: die Halterung wurde ohne Wärmeisolation verwendet.
Betriebsbedingungen der Vorrichtung:
Gasdruck 15,2 x 10&sup5; bis 20,3 x 10&sup5; Pa (15 bis 20 atm);
Gasbeschleunigungstemperatur 0 bis 10ºC;
Machzahl an der Düsenkante 2,5 bis 3;
Arbeitsgasmischung aus Luft und Helium mit 50% Helium;
Gasfluß 20 bis 30 g/s;
Partikelflußratendichte 0,05 bis 17 g/s cm².
Die Geschwindigkeit der Partikel wurde durch das Verfahren der Laser-Doppler-Anenometrie bestimmt und der Koeffizient der Verwendung von Partikeln wurde durch das Gewichtungsverfahren bestimmt.
In Tabelle 2 sind die Ergebnisse aufgeführt. Tabelle 2 Beispiel Nr. Partikelmaterial Partikelgröße, um Partikelgeschwindigkeit, m/s Koeffizient der Partikelverwendung, % Kupfer Aluminium Nickel Vanadium Legierung
Aus Tabelle ist erkenntlich, daß mit einem Anstieg der Partikelgeschwindigkeit für alle Materialien der Verwendungskoeffizient ansteigt, aber seine Werte für verschiedene Materialien unterschiedlich sind. Die Halterungstemperatur überschritt in allen Fällen 50 bis 70ºC nicht.
Nach einem verlängerten Betrieb bei der Anwendung der Beschichtungen mit einer Betriebszeit der Vorrichtung von wenigstens 100 Stunden wurden verschiedene Komponenten der Vorrichtung untersucht und es ergab sich, daß das Düsenprofil keinerlei Veränderungen aufwies und Dünnfilme die Düse bedeckten, und zwar in der Zone ihres kritischen Abschnitts und in dem Ultraschallabschnitt davon als Ergebnis einer Reibung mit den Düsenwänden während der Bewegung. Diese Filme hatten keine Einwirkung auf Betriebsbedingungen der Düse. Einzelne Einschlüsse von Partikeln, die aufgebracht wurden, sind in der fluoroplastischen Hülse des Meßzubringers festgestellt worden, aber die Konfiguration der Trommel und der Vertiefungen ihres zylindrischen Unfangs blieben im wesentlichen unverändert.
Deshalb betrug die Wartungsdauer eines zuverlässigen Betriebs der Vorrichtung wenigstens 1000 Stunden. Das Fehlen von durch Energie gespannten Komponenten verursacht, daß die obere Schranke der Durchsatzkapazität im wesentlichen unbegrenzt ist.

Beispiel 7

Die in Figur 4 gezeigte Vorrichtung, die zur Aufbringung von Beschichtungen verwendet wurde, wies die folgenden Parameter auf:
Machzahl an der Kante der Düse 2,5 bis 2,6
Gasdruck 10,1 x 10&sup5; bis 20,3 x 10&sup5; Pa (10 bis 20 atm);
Gastemperatur 30 bis 400ºC;
Arbeitsgas Luft;
Gasfluß 20 bis 30 g/s;
Pulverfluß 0,1 bis 10 g/s;
Pulverpartikelgröße 1 bis 50 um.
Die Beschichtungen wurden mit Partikeln aus Aluminium, Zink, Zinn, Kupfer, Nickel, Titan, Eisen, Vanadium, Kobalt auf Metallprodukte angebracht und der Verwendungskoeffizient des Pulvers wurde (in Prozent) gegenüber der Lufterwärmungstemperatur und der damit in Beziehung stehenden Geschwindigkeit der Pulverpartikel gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3 Lufttemperatur, ºC Pulvermaterial Aluminium Zink Zinn Kupfer Nickel Titan Eisen Vanadium Kobalt
Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, daß bei einer Verwendung von Luft als Arbeitsgas bei Raumtemperatur Beschichtungen mit hoher Qualität aus Pulvern, mit beispielsweise plastischen Metallen, wie Aluminium, Zink und Zinn gebildet werden können. Eine geringfügige Lufterwärmung auf 100-200ºC, was einen Anstieg der Partikelgeschwindigkeit zur Folge hat, ermöglicht die Produktion von Beschichtungen aus der Mehrzahl der voranstehend erwähnten Metallen. Die Produkttemperatur übersteigt 60-100ºC nicht.

Beispiel 8

Die in Figur 5 gezeigte Vorrichtung wurde zur Beschichtungsaufbringung verwendet.
Machzahl an der Kante der Düse 1,5 bis 2,6;
Gasdruck 5,1 x 10&sup5; bis 10,1 x 10&sup5; Pa (5 bis 10 atm);
Gastemperatur 30 bis 180ºC;
Arbeitsgas Luft;
Gasfluß 18 bis 20 g/s;
Pulverfluß 0,1 bis 1 g/s;
Pulverpartikelgröße 20 bis 50 um.
Eine Polymerpulver wurde auf Produkte aus Metallen, Keramiken und Holz aufgebracht. Eine Beschichtungsdicke lag im Bereich zwischen 100 bis 200 um. Eine weitere thermische Behandlung wurde zur vollständigen Polymerisation benötigt.
- Aus der voranstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung folgendes ermöglicht:
- Aufbringung von Beschichtungen mit einer Dicke von mehreren Dutzend Mikrometern bis mehreren Millimetern aus Metallen, ihren mechanischen Mischungen, Legierungen und isolierenden Materialien auf Produkte aus Metallen, Legierungen und isolierenden Materialien, insbesondere auf Keramiken und Glas mit einem geringen Grad von thermischer Einwirkung auf die Produkte;
- Aufbringung von Beschichtungen mit feinen Pulvern mit einer Partikelgröße zwischen 1 und 10 um ohne Phasenübergängen, das Auftreten von übersättigten Strukturen und einer Erhärtung während der Beschichtungsbildung;
- eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Beschleunigung des Pulvers aufgrund der Verwendung von komprimierten Gasen mit hoher Dichte;
- eine wesentliche geringere thermische Einwirkung auf Komponenten der Vorrichtung.
Die Konstruktion der Vorrichtung gewährleistet ihren Betrieb während wenigstens 100 Stunden ohne die Verwendung von kostenaufwendigen erosionsbeständigen und wärmebeständigen Materialien, mit einer hohen Durchsatzkapazität, die aufgrund des Fehlens von thermisch unter Spannung stehenden Komponenten im wesentlich unbegrenzt ist, so daß diese Vorrichtung in Standardfließbändern eingebaut werden kann, an die sie leicht hinsichtlich der Durchsatzkapazität angepaßt werden kann, z.B. in ein Fließband für die Herstellung von Stahlrohren mit Zinkschutzbeschichtungen.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Die Erfindung kann hinsichtlich der Herstellung und von einem wirtschaftlichen Standpunkt aus am vorteilhaftesten bei der Wiederherstellung von geometrischen Dimensionen von abgenutzten Teilen; bei der Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Abnutzung und bei dem Schutz von eisenhaltigen Metallen gegen Korrosion verwendet werden.
Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise bei der Metallurgie, im Maschinenbau, in der Luftfahrt und im Landwirtschaftswesen, in der Automobilindustrie, beim Instrumentenbau und bei der elektronischen Technologie für die Aufbringung von korrosionsbeständigen, elektrisch leitenden, reibungsverhindernden, oberflächenhärtenden, magnetisch leitenden und isolierenden Beschichtungen auf Teile, Strukturen und Geräte, die insbesondere aus Materialien hergestellt sind, die eine begrenzt thermische Belastung aushalten können, und ferner auf große Objekte, beispielsweise seetaugliche und Fluß-Wasserfahrzeuge, Brücken und Rohre mit großem Durchmesser angewendet werden.
Eine Anwendung der Erfindung läßt sich auch zur Herstellung von Mehrschicht-Beschichtungen und kombiniertem (Metall- Polymer) Beschichtungen als Teil eines umfassenden Herstellungsprozesses zur Herstellung von Materialien mit erwarteten Eigenschaften finden.

Claims

1. Verfahren zur Anbringung von Beschichtungen auf die Oberfläche eines Produkts, welches aus einem Material hergestellt ist, das aus der Gruppe bestehend aus Metallen, Legierungen und isolierenden Materialien gewählt ist, wobei in einen Gasfluß ein Pulver aus einen Material eingeführt wird, welches aus der Gruppe bestehend aus Metallen, Legierungen, deren mechanischen Mischungen oder isolierenden Materialien gewählt ist, um eine Gas- und Pulvermischung zu bilden, die auf die Oberfläche eines Produkts hingerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Pulver eine Partikelgröße von 1 bis 50 um in einer Menge aufweist, die eine Flußratendichte der Partikel zwischen ungefähr 0,05 und ungefähr 17 g/s cm² sicherstellt, wobei auf den Gasfluß eine Ultraschallgeschwindigkeit ausgeübt wird und ein Ultraschallstrahl mit einem vorgegebenen Profil gebildet wird, der eine Geschwindigkeit des Pulvers in der Gas- und Pulvermischung von 300 bis 1200 m/s sicherstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Ultraschallstrahls mit einem vorgegebenen Profil ausgeführt wird, indem das Gas gemäß einem linearen Gesetz ausgedehnt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas verwendet wird, welches sich unter einem Druck von ungefähr 5,1 x 10&sup5; bis ungefähr 20,3 x 10&sup5; Pa (5 bis ungefähr 20 atm) und auf einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt der Pulverpartikel befindet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas für einen Gasfluß Luft ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas für einen Gasfluß Helium ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas für einen Gasfluß eine Mischung aus Luft und Helium ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas für einen Gasfluß auf eine Temperatur von ungefähr 30 bis ungefähr 400ºC erwärmt wird.

8. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend einen Meßzubringer (1) mit einem Gehäuse (1'), in das ein Behälter (2) für ein Pulver eingebaut ist, welcher mit einer Einrichtung zur Abmessung des Pulvers in der Form einer Trommel (9) mit Vertiefungen (10) in ihrem zylindrischen Umfang (9') in Verbindung steht, und eine damit in Verbindung stehende Mischkammer (3), und eine mit der Mischkammer (3) in Verbindung stehende Düse (4) zur Beschleunigung von Pulverpartikeln, eine Kompressionsgasversorgung (5) und eine damit verbundene Einrichtung zur Zuführung von komprimiertem Gas an die Mischkammer (3), dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: eine Pulverpartikelfluß- Steuereinrichtung (11), die in einer beabstandeten Beziehung (12) zu dem zylindrischen Umfang (9') der Trommel (9) mit einem die erforderliche Flußrate des Pulvers sicherstellenden Abstand angebracht ist, und eine Zwischendüse (13), die mit der Mischkammer (3) gekoppelt und über ein Einlaßrohr (8) davon mit der Einrichtung zur Zuführung von komprimiertem Gas in Verbindung steht, wobei der Meßzubringer (1) einen Ablenker (15) aufweist, der auf dem Boden des Behälters (2) benachbart zu dem zylindrischen Umfang (9') der Trommel (9) angebracht ist, deren Vertiefungen (10) entlang einer spiralförmigen Linie verlaufen, wobei die Trommel (9) horizontal in solcher Weise angebracht ist, daß ein Abschnitt ihres zylindrischen Umfangs (9') den Boden des Behälters (2) definiert und der andere Abschnitt davon die Wand (17) der Mischkammer (3) definiert, wobei die Partikelbeschleunigungsdüse (4) in der Form einer Ultraschalldüse ist und einen profilierten Kanal (18) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abmessung (a) des Querschnitts des Kanals (18) der Düse (4) zur Beschleunigung von Partikeln größer als die andere Abmessung (b) ist, wobei das Verhältnis der kleineren Abmessung (b) des Querschnitts an der Kante (19) der Düse (4) zu der Länge (1) des Ultraschallabschnitts (20) des Kanals (18) im Bereich von ungefähr 0,04 bis ungefähr 0,01 ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verwirbelungselement (21) zur Verwirbelung des Gasflusses, welcher die Einrichtung für eine Kompressionsgaszuführung verläßt, auf der Innenfläche der Zwischendüse (13) an dem Auslaß davon in der Mischkammer (3) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischendüse (13) in solcher Weise angebracht ist, daß ihre Längsachse (O-O) unter einem Winkel von 80 bis 85º in bezug auf die Normale (n-n) zur zylindrischen Oberfläche (9') der Trommel (9) verläuft.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Einrichtung zur Zuführung von komprimiertem Gas an Vertiefungen (10) in dem zylindrischen Umfang (9') der Trommel (9) und an den unteren Teil (22) des Behälters (2) umfaßt, um so den Druck in dem Behälter (2) und der Mischkammer (3) gleichmäßig zu verteilen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Gaszuführung in dem Gehäuse (1') des Meßzubringers (1) in der Form eines Kanals (23), der den Innenraum (24) der Zwischendüse (13) mit dem Innenraum (22) des Behälters (2) verbindet, hergestellt ist und ferner ein Rohr (25) umfaßt, welches mit der Zwischendüse (13) verbunden ist und sich durch den Behälter (2) erstreckt, wobei der obere Teil (26) des Rohrs um 180º gebogen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Einrichtung (27) zur Erwärmung von komprimiertem Gas mit einem Gastemperatur-Steuersystem zur Steuerung der Geschwindigkeit der Gas- und Pulvermischung in der Düse (4) zur Pulverpartikelbeschleunigung umfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (33) der Einrichtung (27) zur Gaserwärmung über eine pneumatische Leitung (34) mit der Mischkammer (3) des Meßzubringers (1) verbunden ist und der Auslaß (35) mit der Düse (4) zur Beschleunigung von Pulverpartikeln verbunden ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine in dem Einlaß der Düse (4) zur Beschleunigung von Pulverpartikeln angebrachte Vorkammer (37) umfaßt, wobei die Eingänge (33, 38) der Einrichtung (27) zur Gaserwärmung und des Einlaßrohrs der Zwischendüse (13) des Meßzubringers (1) mit Hilfe von einzelnen pneumatischen Leitungen (39) mit einer Kompressionsgasversorgung (5) verbunden sind und ihre Ausgänge (35, 40) mit der Vorkammer (37) mit Hilfe von anderen einzelnen pneumatischen Leitungen (41) verbunden sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungseinrichtung (27) mit einem Heizelement (44) versehen ist, welches aus einer Widerstandslegierung hergestellt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (44) in einem Gehäuse (42) angebracht ist, welches in einem Innenraum eine Wärmeisolation (43) aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (44) in der Form einer Spirale eines dünnwandigen Rohrs hergestellt ist, wobei das Gas bei der Verwendung durch das Rohr fließt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer (37) eine Blende (45), die in ihrem Gehäuse angebracht ist und Öffnungen (46) zur gleichmäßigen Verteilung des Gasflusses über dem Querschnitt aufweist, und ein Rohr (47), welches koaxial in der Blende zur Einführung von Pulverpartikeln angebracht ist, aufweist, wobei die Querschnittsfläche des Rohrs im wesentlichen 5 bis 15 mal so klein wie die Querschnittsfläche der pneumatischen Leitung (41) ist, die die Gaserwärmungseinrichtung (27) mit der Vorkammer (37) verbindet.

21. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (9) zur Rotation in einer Hülse (48) angebracht ist, die aus einem Plastikmaterial 4 hergestellt ist, das an dem zylindrischen Umfang (9') der Trommel (9) anliegt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastikmaterial der Hülse (48) ein Fluoroplast (Teflon ) ist4