Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen und Fördern eines Gas-Pulvergemisches, insbesondere für Be- schichtungsverfahren wie Kaltgasspritzen, unter erhöhtem Druck, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kaltgasspritzen ist bekanntermaßen eine Spritztechnik für Metalle und Kunststoffe, bei der ein pulverförmiger Spritzwerkstoff aus Metall, Metalllegierungen oder Kunststoff mit hoher Geschwindigkeit, insbesondere Überschau - geschwindigkeit, auf ein Substrat aufgespritzt wird, so dass sich das Pulver aufgrund seiner hohen kinetischen Energie mit dem Werkstoff des Substrats verbindet. Das Gas, vorzugsweise Stickstoff, wird durch hohen Druck und mittels einer Lavall-Düse (Venturi-Düse) auf Überschall- geschwindigkeit beschleunigt.

Ein Aufheizen des Gasstrahls erhöht die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und somit auch die Partikelgeschwindigkeit. Die damit ebenfalls verbundende Erwärmung der Parti- kel begünstigt deren Verformung beim Aufprall. Die Gastemperatur liegt beim Kaltgasspritzen jedoch deutlich unterhalb der Schmelztemperatur des Spritzwerkstoffs, so dass ein Schmelzen der Partikel im Gasstrahl nicht statt- findet.

Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der EP 0 484 533 Al bekannt. Dort wird ein Pulverbehälter verwendet, bei dem mittels einer bodenseitig angeordneten Do- siertrommel Pulver dosiert in eine nachgelagerte Mischkammer abgegeben wird, in welche das Gas mit hohem Druck eingeleitet wird. Anschließend wird das Gemisch in einer Überschalldüse auf die gewünschte Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Pulverbehälter, Dosiertrommel und Mischkammer befinden sich in einem einzigen Gehäuse. Weiterhin ist dort der Pulveraufnahmeraum über eine Gasdruckausgleichsleitung mit der Gaszuführleitung verbunden, um so den Druck im Pulveraufnahmeraum und in der Mischkammer gleichmäßig zu verteilen und die Wirkung eines Drucks auf die Dosierung des Pulvers zu beseitigen. Diese bekannte Vorrichtung ist jedoch relativ kompliziert aufgebaut, teuer in der Herstellung und weist relativ große Abmessungen auf .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen möglichst einfachen Aufbau aufweist sowie kostengünstig und mit relativ kleinen Abmessungen herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Pulverbehälter eine in den oberen Bereich des Pulveraufnahmeraums einmündende und mit einer Unterdruckerzeugungseinrichtung verbundene Unterdruckleitung auf, über welche innerhalb des Pulveraufnahmeraums ein im Vergleich zur Mischkammer reduzierter Druck und damit innerhalb des Pulverzuführkanals ein entgegen der Pulverströmungsrichtung gerichteter Gasstrom erzeugbar ist.

Aufgrund des im Pulveraufnahmeraum erzeugten relativen Unterdrucks wird im Pulveraufnahmeraum ein Gasstrom erzeugt, der von der Mischkammer durch den Pulverzuführkanal und durch das im Pulverbehälter bevorratete Pulver hindurch strömt und entgegen der Pulverzuführrichtung gerichtet ist. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch auf spezielle Dosiereinrichtungen wie Dosiertrommeln, Förderräder, etc. zwischen Mischkammer und Pulveraufnahmeraum verzichtet und die Dosierung des Pulvers allein durch den entsprechend dimensionierten Pulverzuführkanal (oder durch mehrere ent- sprechende Pulverzuführkanäle) erfolgen kann. Die rückwärts gerichtete Gasströmung bewirkt, dass Strömungsblockaden und insbesondere eine Brückenbildung des Pulvers in oder unmittelbar vor dem Pulverzuführkanal vermieden werden, so dass auch bei einem geringen Durchmesser des PuI- verzuführkanals eine kontinuierliche, gleichmäßige Pulverströmung erreicht werden kann. Es ist auch möglich, dass der gesamte Pulverstock im Pulverbehälter aufgrund der rückwärts gerichteten Gasströmung aufgelockert wird.

Da es erfindungsgemäß nicht mehr notwendig ist, zwischen

Pulveraufnahmeraum und Mischkammer Dosiereinrichtungen in der Form von Dosiertrommeln, Förderrädern, etc. vorzusehen, kann die Vorrichtung einen einfachen Aufbau und klei- ne Abmessungen haben. Sie ist daher insbesondere auch für den portablen Einsatz geeignet. Die Komplexität der Vorrichtung wird reduziert. Weiterhin ist die Vorrichtung auch relativ einfach in kostengünstiger Weise herstellbar. Es hat sich auch gezeigt, dass damit eine sehr zuverlässige Pulverförderung möglich ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Unterdruckleitung mit der Gaszuführleitung gekoppelt, derart, dass der Unterdruck durch die Gasströmung in der Gaszuführleitung erzeugt wird. Bei dieser Ausführungsform wird somit ein "Saugstrahlpumpeneffekt" des der Mischkammer zugeführten Gases ausgenutzt.

Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die Unterdruckleitung mit einer von der Gaszuführleitung getrennten Unterdruckerzeugungseinrichtung verbunden ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei- spielhaft näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 1 mit einem Pulverbehälter 2. Der Pulverbehälter 2 weist ein stabiles Pulverbehältergehäuse 16 auf, in dem sich ein Pulveraufnahmeraum 3 zur Aufnahme von Pulver 4 befindet. Das Pulver 4 kann beispielsweise aus Metall, Metalllegierungen, Kunststoffen oder anderen pulverförmigen Materialien sowie aus beliebigen Gemischen bestehen.

Der Pulverbehälter 1 ist an seiner Oberseite mittels eines Deckels 5 druckdicht verschließbar. Bei abgenommenem Deckel 5 ist der Pulverbehälter 2 von oben her mit dem Pul- ver 4 befüllbar. Die Befestigung des Deckels 5 erfolgt zweckmäßigerweise über eine Flanschverbindung mittels nicht dargestellter Schrauben.

Der Pulveraufnähmeräum 3 läuft in seinem unteren Bereich trichterförmig zusammen und ist an seinem unteren Ende über einen Pulverzuführkanal 6 und mit einer Mischkammer 7 verbunden. Die Mischkammer 7 befindet sich ebenfalls im Gehäuse 1 benachbart zum unteren Bereich des Pulveraufnah- meraums 3, von dem sie durch eine Wand 8 getrennt ist. Diese Wand 8 kann, wie dargestellt, Teil eines eigenen Mischkammergehäuses 9 sein, das sich über eine Aussparung des Pulverbehältergehäuses 16 erstreckt und dieses mittels Dichtungen 10 druckdicht verschließt. Dadurch kann die Herstellung des Pulverbehälters 2 und der Mischkammer 7 vereinfacht werden. Weiterhin ist es möglich, das Mischkammergehäuse 9 und damit auch den in der Wand 8 angeordneten Pulverzuführkanal 6 auf einfache Weise gegen ein anderes Mischkammergehäuse 9 auszutauschen, falls die PuI- verart gewechselt und ein anderer Druchmesser des Pulverzuführkanals 6 erforderlich wird, um die gewünschte Pulverdosierung zu erreichen.

Der Mischkammer 7 wird über eine Gaszuführleitung 11 unter Druck stehendes Gas, beispielsweise Stickstoff, zugeführt. Das über den Pulverzuführkanal 6 zugeführte Pulver vermischt sich innerhalb der Mischkammer 7 mit dem einströmenden Gas und wird dort intensiv verwirbelt.

Das in der Mischkammer 7 gebildete Gas -Pulvergemisch wird über eine Gemischabführleitung 12 aus der Mischkammer 7 abgeführt und über eine nicht dargestellte weitere Leitung an die gewünschte Einsatzstelle transportiert. Wird die dargestellte Vorrichtung beispielsweise für ein KaIt- spritz-Beschichtungsverfahren eingesetzt, kann das aus der Mischkammer 7 austretende Gas -Pulvergemisch insbesondere einer Überschalldüse (Lavall- oder Venturi-Düse) zur Be- schleunigung des Gemischstroms und einer Heizeinrichtung zur Erwärmung des Gemisches zugeführt werden, bevor das Gemisch über eine Pistole mit hoher kinetischer Energie auf ein Substrat aufgespritzt wird.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Mischkammergehäuse 9 zweiteilig ausgeführt und weist ein Mischkammer- basisteil 13 und ein Deckelteil 14 auf. Das Deckelteil 14 ist über Dichtungen 15 druckdicht mit dem Mischkammerba- sisteil 13 verbunden, während das Mischkammerbasisteil 13 am Pulverbehältergehäuse 16 befestigt ist. Die Gemischabführleitung 12 befindet sich im Deckelteil 14 auf der entgegengesetzten Seite wie der Pulverzuführkanal 6. Die Gaszuführleitung 11 befindet sich im Mischkammerbasisteil 13. Alternativ kann sich die Gemischabführleitung 12 an jeder beliebigen Stelle rund um die Mischkammer 7 befinden.

Das Pulver 4 wird innerhalb des Pulverbehälters 2 zweckmäßigerweise bis zu einer bestimmten Maximalhöhe 17 eingefüllt. Diese Maximalhöhe 17 liegt ein bestimmtes Maß un- terhalb des Deckels 5, so dass dazwischen ein Leerraum 18 vorhanden ist. In diesen Leerraum 18 mündet eine Unterdruckleitung 19, die zu einer Unterdruckerzeugungseinrich- tung geführt ist. Über die Unterdruckerzeugungseinrichtung und die Unterdruckleitung 19 kann somit im Pulveraufnähme- räum 3 ein Unterdruck erzeugt werden. Unter Unterdruck wird hierbei ein relativer Unterdruck im Vergleich zu demjenigen Druck verstanden, der in der Mischkammer 7 herrscht. Beträgt der Druck in der Mischkammer 7 bei- spielsweise 20 Bar, so wird als Unterdruck jeder Druck verstanden, der geringer als 20 Bar ist, auch wenn er noch bedeutend höher als der Umgebungsdruck ist. Aufgrund des im Pulveraufnahmeraums 3 herrschenden relativen Unter- drucks strömt Gas von der Mischkammer 7 durch den Pulverzuführkanal 6 hindurch und von dort durch das Pulver 4 hindurch nach oben, wodurch das Pulver 4 insbesondere in dem Pulverzuführkanal 6 aufgelockert und ein Stocken des Pulverflusses verhindert wird. Hierdurch wird ein gleich- förmiger, kontinuierlicher Pulverstrom durch den Pulverzuführkanal 6 vom Pulveraufnahmeraum 3 in die Mischkammer 7 selbst bei sehr kleinen Kanaldurchmessern sichergestellt.

Die Unterdruckerzeugungseinrichtung kann auf einfache Weise durch die Unterdruckleitung 19 selbst realisiert werden, indem diese, wie schematisch durch eine strichpunktierte Linie 20 dargestellt ist, zur Gaszuführleitung 11 zurückgeführt ist und derart in die Gaszuführleitung 11 einmündet, dass die Gasströmung nach Art einer Wasserstrahlpumpe einen relativen Unterdruck in der Unterdruckleitung 19 erzeugt.

Es ist ohne Weiteres möglich, am Ausgang der Mischkammer 7, d.h. unmittelbar vor der Gemischabführleitung 12 oder innerhalb der Gemischabführleitung 12, eine Dosiereinrichtung in der Form einer Dosierscheibe, Dosierschnecke, eines Förderrads etc. vorzusehen, um die Menge des abströmenden Gas -Pulvergemisches zu regulieren. Eine derar- tige Dosiereinrichtung wird dann zweckmäßigerweise am Deckelteil 14 des Mischkammergehäuses 9 angebracht. Die Zweiteilung des Mischkammergehäuses 9 in ein Mischkammerba- sisteil 13 und das Deckelteil 14 ermöglicht dies durch einfaches Austauschen des Deckelteils 14.

Die beschriebene Vorrichtung kann nicht nur für Beschich- tungsverfahren wie Kaltgasspritzen verwendet werden, son- dern ist bei vielen Verfahren einsetzbar, bei denen einem Gasstrom ein Pulver zugemischt wird. Beispielsweise kann die Vorrichtung auch bei thermischen Spritzverfahren (z.B. Gasflammenbesprühungsverfahren, Plasmabeschichtungsverfahren etc.) verwendet werden, bei denen die zugeführten PuI- verpartikel im Gasstrom geschmolzen werden. Ferner ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum Befördern beliebiger anderer pulverförmiger Stoffe mittels eines Gasstroms anwendbar, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie. Es ist weiterhin auch ohne Weiteres möglich, nicht nur einen, sondern mehrere Pulverbehälter 2 vorzusehen, welche über jeweils eigene Pulverzuführkanäle mit der Mischkammer 7 verbunden sind.