Titel

Brennstoffeinspritzventil und Vorrichtung zur thermischen Sprühbeschichtung Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil, insbesondere einen Injektor für

Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, und eine Vorrichtung zur thermischen Sprühbeschichtung. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für

Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen sowie die Ausgestaltung von temperaturbeständigen Schichten an solchen Injektoren.

Aus der DE 100 02 366 A1 ist eine warmfeste Kraftstoffeinspritzdüse für eine

Brennkraftmaschine bekannt. Die bekannte Kraftstoffeinspritzdüse weist einen Düsenkörper mit einer Schaftbohrung auf, wobei am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers ein Kuppenbereich ausgebildet ist. Ferner weist der Düsenkörper wenigstens einen

Spritzlochkanal auf, der in den Kuppenbereich eingebracht ist, wobei der Spritzlochkanal die Schaftbohrung mit einem Brennraum der Brennkraftmaschine verbindet. Ferner ist eine Düsennadel vorgesehen, die axial verschiebbar in der Schaftbohrung des Düsenkörpers angeordnet ist, wobei eine Spitze der Düsennadel in einer Ruhestellung stromaufwärts vom Spritzlochkanal gegen einen Bereich in der Düsenkuppe gedrückt wird. Der sich in den Brennraum der Brennkraftmaschine erstreckende Kuppenbereich des Düsenkörpers ist wenigstens im Bereich des Dichtsitzes der Düsennadel in der Schaftbohrung an seiner Außenseite mit einer temperaturbeständigen Schicht, vorzugsweise für Temperaturen über 300 °C, beschichtet. Die temperaturbeständige Schicht ist aus einem Werkstoff hergestellt, der eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat. Als Schichtwerkstoff eignen sich vor allem metallische oder keramische Schichtstoffe, insbesondere Wolfram-Carbit. Die Wärme isolierende Schicht kann auch porös ausgebildet werden, da Mikro-Hohlräume für eine schlechte Wärmeleitung sorgen.

Die aus der DE 100 02 366 A1 bekannte Kraftstoffeinspritzdüse hat den Nachteil, dass für eine ausreichende Widerstandsfähigkeit und für die zu erzielende Funktion der

Reduzierung des Wärmeübergangs aus dem Brennraum auf den Düsenkörper eine große Dicke der temperaturbeständigen Schicht erforderlich ist. Ferner wird die Festigkeit der Schicht durch Mikro-Hohlräume herabgesetzt. Der mögliche Einsatzbereich der bekannten temperaturbeständigen Schicht ist daher begrenzt. Aus der EP 2 006 410 A2 sind thermalgespritzte, gasdichte Schutzschichten für metallische Substrate bekannt. Hierbei umfasst das Spritzpulver wenigstens zwei Komponenten, von denen die erste ein silikatisches Mineral oder Gestein und die zweite ein Metallpulver und/oder ein weiteres silikatisches Mineral oder Gestein ist. Der Anteil an silikatischem Mineral oder Gestein im Spritzpulver weist hierbei einen Alkaligehalt von kleiner als 6 Gewichtsprozent auf. Ferner wird hierbei davon ausgegangen, dass bekannte keramische Schichten wie diamantähnlicher Kohlenstoff (DLC) und andere, die durch PVD/CVD- Verfahren hergestellt werden, niedrige Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen und deswegen nicht bei hohen Temperaturen betrieben werden können. Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 haben den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung der temperaturbeständigen Schicht ermöglicht ist. Speziell kann eine maximal im Sitzbereich des Düsenkörpers vorherrschende Temperatur bei gleichzeitig möglichst geringer Dicke der temperaturbeständigen Schicht, die als thermische Isolationsschicht dient, erniedrigt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte

Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils

beziehungsweise der im Anspruch 9 angegebenen Vorrichtung möglich.

Die temperaturbeständige Schicht kann aufgrund der inneren Strukturen mit einer deutlich erniedrigten Wärmeleitfähigkeit ausgestaltet werden, wobei zugleich eine hohe

mechanische Belastbarkeit der Schicht und durch die reduzierte Temperatur gute tribologische Eigenschaften am Dichtsitz erzielt werden können. Die Schicht kann dabei vergleichsweise dünn ausgestaltet werden und zugleich einen thermischen Schutz gewährleisten. Somit kann die Schicht an dem Düsenkörper des Brennstoffeinspritzventils vorgesehen sein. Hierdurch ist ein effektiver Schutz der Düsennadel möglich. Speziell kann die Schicht auf YSZ, einem Quarzglas oder einer Keramik basieren, wobei die Schicht die inneren Strukturen aus dem Werkstoff mit geringer thermischer Leitfähigkeit aufweist. Die Beschichtung kann hierbei unter Atmosphärendruck erfolgen, was die Herstellung gegenüber Verfahren, wie PVD und CVD, vereinfacht. Speziell ist es hierbei vorteilhaft, dass zwischen der Düsennadel und einer an dem

Düsenkörper ausgestalteten Ventilsitzfläche ein Dichtsitz gebildet ist und dass die Schicht dort zumindest teilweise an der Kuppe des Düsenkörpers und/oder zumindest teilweise an einem Düsenschaft des Düsenkörpers, der sich zu der Kuppe des Düsenkörpers erstreckt, vorgesehen ist. Hierdurch ist beispielsweise auch bei einem Einsatz des

Brennstoffeinspritzventils bei Anwendungen, bei denen sich die Düsennadel über längere Zeiträume auch dauerhaft im geschlossenen Zustand befindet, ein Schutz der Düsennadel realisierbar. Dies ist insbesondere für einen Motor-Bremsbetrieb bei Nutzkraftwagen von Bedeutung, da sich hier die Düsennadel nahezu dauerhaft im geschlossenen Zustand befindet und somit in Folge fehlender kühlender Brennstoffeinspritzungen über die Dauer des Motor-Bremsbetriebs ein besonders hoher Wärmeeintrag auftritt. Durch die

temperaturbeständige Schicht kann hierbei ein wirksamer Schutz des Dichtsitzes an der Düsennadel gegenüber den auftretenden hohen Temperaturen erzielt werden.

Die Außenseite des Düsenkörpers kann im Bereich der Schicht Kanten aufweisen, die vorzugsweise als verrundete Kanten ausgestaltet sind.

Vorteilhaft ist es auch, dass die Schicht zumindest eine Haftschicht, eine Hauptschicht und eine Deckschicht aufweist, dass die Hauptschicht zwischen der Haftschicht und der

Deckschicht vorgesehen ist und dass die inneren Strukturen zumindest in der Hauptschicht vorgesehen sind. Durch die Haftschicht ist eine verbesserte Haftvermittlung zum Substrat, insbesondere dem metallischen Werkstoff des Düsenkörpers, möglich. Durch die

Hauptschicht können die Haupteigenschaften der thermischen Schutzschicht, insbesondere über das Beschichtungsvolumen, einschließlich der zusätzlichen, die Wärmeleitung erniedrigenden inneren Strukturen realisiert werden. Über die Deckschicht kann die Oberfläche der Schicht abgeschlossen werden, wodurch sich beispielsweise der

Korrosionsschutz verbessert. Hierbei ist es ferner von Vorteil, dass die Haftschicht und die Hauptschicht in einem

Überlappungsbereich ineinander übergehen und dass die inneren Strukturen in dem Überlappungsbereich, in dem die Haftschicht und die Hauptschicht ineinander übergehen, mit einem kleineren mittleren Volumenanteil vorgesehen sind als in der Hauptschicht. Hierdurch kann die innere Schichthaftung infolge der Überlappung der einzelnen

Beschichtungsphasen verbessert werden, was beispielsweise über separate Zufuhrkanäle realisierbar ist. Entsprechend ist es vorteilhaft, dass die Deckschicht und die Hauptschicht in einem Überlappungsbereich ineinander übergehen und dass die inneren Strukturen in dem Überlappungsbereich, in dem die Deckschicht und die Hauptschicht ineinander übergehen, mit einem kleineren mittleren Volumenanteil vorgesehen sind als in der

Hauptschicht. In vorteilhafter Weise ist der Werkstoff, aus dem die inneren Strukturen gebildet sind, ein Aerogel. Aerogele sind hochporöse Festkörper, bei denen das Volumen weitgehend aus Poren besteht. Ein Aerogel kann beispielsweise auf Silikatbasis oder Kohlenstoffbasis ausgebildet sein. Aerogele sind in der Regel in Form einer stark dendritischen Struktur ausgestaltet, bei der eine Verästelung von Partikelketten mit sehr vielen Zwischenräumen in Form von offenen Poren besteht. Die Partikelketten besitzen hierbei Kontaktstellen, so dass sich eine Ausgestaltung in Form eines stabilen,

schwammartigen Netzes ergibt. Die Porengröße der offenen Poren kann hierbei im

Nanometerbereich liegen.

Da die inneren Strukturen vorzugsweise keinen direkten Kontakt mit der Umgebung haben, was beispielsweise über die Deckschicht erreicht werden kann, kann unter anderem auch keine Luftfeuchtigkeit oder dergleichen in das Aerogel eindringen, was eine mögliche Rissbildung von vornherein verhindert. Ferner wird hierdurch auch ein Aufnehmen von anderen Stoffen im gasförmigen oder flüssigen Zustand verhindert.

Vorteilhaft ist es auch, dass die inneren Strukturen durch während eines thermischen Sprühbeschichtungsvorgangs in die Materialzufuhr eingebrachte Partikel aus dem

Werkstoff mit der geringen thermischen Leitfähigkeit gebildet sind. Bei dem thermischen Sprühbeschichtungsvorgang kann hierbei über die bei der Materialzufuhr erfolgende Dosierung der Volumenanteil der inneren Strukturen in der Schicht eingestellt und gegebenenfalls auch mit dem Schichtwachstum variiert werden. Vorteilhaft ist es, dass die Vorrichtung zur thermischen Sprühbeschichtung so ausgestaltet ist, dass die Förderschnecke einen Längskanal umschließt, durch den der Gasstrom zu dem Gasaustritt führbar ist. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung ist es vorteilhaft, dass die Förderschnecke innerhalb eines Längskanals mit ringspaltförmigem

Führungsquerschnitt, durch den der Gasstrom zu dem Gasaustritt führbar ist, angeordnet ist. Somit sind kompakte Ausgestaltungen möglich, bei denen hinter dem Gasaustritt ein oder mehrere Düsen zum Zuführen eines oder mehrerer Beschichtungsmaterialien angeordnet sind und zugleich kontinuierlich oder variabel der Werkstoff mit geringer thermischer Leitfähigkeit über die Förderschnecke zugeführt werden kann. Somit kann die temperaturbeständige Schicht mit den inneren Strukturen in vorteilhafter Weise ausgestaltet werden.

Durch die inneren Strukturen in der als thermische Isolationsschicht dienenden Schicht können unter anderem in Bezug auf die thermische Belastung einer DLC-Beschichtung der Düsennadel höhere Temperaturen im Brennraum erlaubt werden, indem in der Schicht zur Isolation die inneren Strukturen aus dem Werkstoff mit geringer thermischer Leitfähigkeit ausgebildet werden, so dass sich der Temperaturbereich an der DLC-Beschichtung der Düsennadel nach unten verschiebt. Somit wird für eine bestimmte Anwendung

beziehungsweise Temperatur im Brennraum durch die thermisch isolierende Schicht an der Außenseite des Düsenkörpers die thermische Belastung an der Düsennadel verringert. Dies ermöglicht andererseits in Bezug auf eine bestimmte Belastbarkeit der Düsennadel, insbesondere einer DLC-Beschichtung der Düsennadel, eine Vergrößerung des

Einsatzbereichs, insbesondere höhere Temperaturen im Brennraum.

Hierbei kann auch die Haftung der DLC-Beschichtung an dem metallischen Werkstoff der Düsennadel in Bezug auf höhere Umgebungstemperaturen verbessert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende

Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Brennstoffeinspritzventil in einer auszugsweisen, schematischen

Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Schicht auf einem Substrat in einer auszugsweisen, schematischen

Schnittdarstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 3 eine Vorrichtung zur thermischen Sprühbeschichtung in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 den in Fig. 3 mit IV bezeichneten Ausschnitt der Vorrichtung in einer detaillierten Darstellung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 5 den in Fig. 4 dargestellten Ausschnitt der Vorrichtung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden,

selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz des

Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common- Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1 führt. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle. Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Düsenkörper 2 und eine Düsennadel 3 auf, die in dem Düsenkörper 2 angeordnet und entlang einer Achse 4 geführt ist. Ferner ist ein Aktor 5 vorgesehen, der zum zumindest mittelbaren Betätigen der Düsennadel 3 dient, wie es durch den Doppelpfeil 6 veranschaulicht ist. Der Düsenkörper 2 weist eine Kuppe 7 und einen Düsenschaft 8 auf. Ferner ist an dem Düsenkörper 2 eine innenliegende Ventilsitzfläche 9 ausgestaltet. Zwischen einem

Ventilschließkörper 10 der Düsennadel 3 und der Ventilsitzfläche 9 ist ein Dichtsitz 1 1 gebildet. Bei geöffnetem Dichtsitz 1 1 kann Brennstoff aus einem Brennstoffraum 12, der innerhalb des Düsenkörpers 2 ausgestaltet ist, über den geöffneten Dichtsitz 1 1 zu

Spritzlöchern 13, 14 geführt werden, um den Brennstoff über diese Spritzlöcher 13, 14 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen. Durch ein Schließen des Dichtsitzes 1 1 wird diese Einspritzung beendet. Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist eine temperaturbeständige Schicht 20 auf, die an einer Außenseite 21 des Düsenkörpers 2 vorgesehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schicht 20 teilweise an dem

Düsenschaft 8 und teilweise an der Kuppe 7 vorgesehen. Der Düsenschaft 8 erstreckt sich hierbei zu der Kuppe 7. Speziell ist die Schicht 20 in einem an der Außenseite 21 des Düsenkörpers 2 vorgesehenen Bereich 22, der dem Dichtsitz 1 1 an der innenliegenden Ventilsitzfläche 9 zugeordnet ist, vorgesehen. Die Düsennadel 3 kann geeignet beschichtet sein. Speziell kann der Ventilschließkörper 10 der Düsennadel 3 beschichtet sein. Zur Beschichtung der Düsennadel 3 kann insbesondere eine diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtung zum Einsatz kommen. Allerdings ist die Temperaturbeständigkeit solch einer Verschleißschutzschicht an der Düsennadel 3 begrenzt. Durch die Schicht 20 kann die thermische Belastung der beschichteten

Düsennadel 3 in einen physikalisch und tribologisch leichter beherrschbaren

Temperaturbereich verlagert werden. Somit kann eine signifikante Erniedrigung der maximal auftretenden Temperaturen im Bereich des Dichtsitzes 1 1 am Düsenkörper 2 bei gleichzeitig möglichst geringer Dicke der Schicht 20 erzielt werden. Durch eine geringe Dicke der Schicht 20 kann unter anderem den begrenzten Platzverhältnissen Rechnung getragen werden.

Fig. 2 zeigt die Schicht 20 auf einem Substrat 2' in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung. Bei dem Substrat 2' kann es sich insbesondere um den Düsenkörper 2 handeln. Die Schicht 20 weist eine Vielzahl von inneren Strukturen 23 auf, die über die Schicht 20 verteilt sind. Zur Vereinfachung der Darstellung ist hierbei eine der inneren Strukturen 23 gekennzeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die inneren Strukturen 23 als partikelförmige Einheiten 23 in der Schicht 20 verteilt. Die inneren Strukturen 23 sind aus einem Werkstoff mit geringer thermischer Leitfähigkeit gebildet. Als solch ein Werkstoff kommt insbesondere ein Aerogel in Frage. Die inneren Strukturen 23 können dabei als Aerogel-Partikel 23 ausgestaltet sein.

In diesem Ausführungsbeispiel weist die Schicht 20 eine Haftschicht 24, eine Hauptschicht 25 und eine Deckschicht 26 auf. Die Haftschicht 24 ist hierbei direkt auf die Außenseite 21 des Substrats 2' aufgebracht. Die Haftschicht 24 dient als Haftvermittler. Auf die Haftschicht

24 ist die Hauptschicht 25 aufgebracht. Auf die Hauptschicht 25 ist wiederum die

Deckschicht 26 aufgebracht. Die inneren Strukturen 23 sind zumindest in der Hauptschicht

25 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die inneren Strukturen 23 allerdings auch in der Haftschicht 24 und in der Deckschicht 26 vorgesehen. Dabei ist ein

Volumenanteil der inneren Strukturen 23 und somit ein mittlerer Volumenanteil der inneren Strukturen 23 in der Hauptschicht 25 jeweils größer als in der Haftschicht 24 und der Deckschicht 26. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung können auch ein Überlappungsbereich 27 und/oder ein Überlappungsbereich 28 vorgesehen sein. Hierbei gehen die Haftschicht 24 und die Hauptschicht 25 in dem Überlappungsbereich 27 ineinander über, wobei die inneren Strukturen 23 in dem Überlappungsbereich 27 mit einem kleineren mittleren Volumenanteil vorgesehen sind als in der Hauptschicht 25. Entsprechend gehen die Deckschicht 26 und die Hauptschicht 25 in dem Überlappungsbereich 28 ineinander über, wobei die inneren Strukturen 23 in dem Überlappungsbereich 28 mit einem kleineren mittleren Volumenanteil vorgesehen sind als in der Hauptschicht 25. Hierbei können für die Haftschicht 24, die Hauptschicht 25 und die Deckschicht 26 unterschiedliche Materialien zum Einsatz kommen, wobei in den Überlappungsbereichen 27, 28 eine Mischung der jeweils eingesetzten Materialien möglich ist. Dadurch kann die innere Schichthaftung infolge der in den

Überlappungsbereichen 27, 28 ausgeführten Überlappung der einzelnen

Beschichtungsphasen verbessert werden. Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung 30 zur thermischen Sprühbeschichtung eines Substrats 2' in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. Bei dem Substrat 2' kann es sich insbesondere um den Düsenkörper 2 handeln. Allerdings eignet sich die Vorrichtung 30 auch zur Beschichtung anderer Substrate 2'. Insbesondere kann ein Rohr, das gegenüber der Umgebung eine thermische Isolierung gewährleisten soll, auf der Außenseite mit einer Schicht 20 beschichtet werden.

Die Vorrichtung 30 weist eine Einrichtung 31 mit einem Gasaustritt 32 auf. Die

Ausgestaltung der Einrichtung 31 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel ist anhand der Fig. 4 im Detail beschrieben. Ferner weist die Vorrichtung 30 Düsen 33, 34, 35 auf, über die verschiedene Materialien in einen Bereich einer Flamme 36 zugeführt werden können. Die Flamme 36 ist hierbei hinter dem Gasaustritt 32 durch das entzündete Gas gebildet. Vorzugsweise erfolgt die Zufuhr des Materials über die Düsen 33, 34, 35 an Orten, die in einer Fläche 37 liegen. Bei der Fläche 37 kann es sich auch um eine Ebene 37 handeln.

Der Werkstoff mit der niedrigen thermischen Leitfähigkeit, insbesondere das Aerogel, kann prinzipiell in der Strömungsrichtung 38 betrachtet auch hinter dem Gasaustritt 32 in den Gas- und Partikelstrom eingebracht werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Aerogel jedoch nicht zwischen dem Gasaustritt 32 und dem Substrat 2', sondern in der Strömungsrichtung 38 betrachtet vor dem Gasaustritt 32 in den Gasstrom eingebracht.

Die Düse 33 kann beispielsweise das Material für die Haftschicht 24 zuführen. Die Düse 34 kann das Material für die Hauptschicht 25 und die Düse 35 kann das Material für die Deckschicht 26 zuführen. Durch eine geeignete zeitliche Ansteuerung können hierbei die Materialien zeitlich aufeinander folgend und gegebenenfalls auch mit gewissen

Überlappungszeiten zugeführt werden.

Fig. 4 zeigt den in Fig. 3 mit IV bezeichneten Ausschnitt der Vorrichtung 30 in einer detaillierten Darstellung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Einrichtung 31 weist ein Gehäuse 39 auf, das abschnittsweise rohrförmig ausgestaltet ist und sich zu dem Gasaustritt 32 hin verjüngt. In dem Gehäuse 39 ist ein Führungsrohr 40 angeordnet, in dem ein Längskanal 41 ausgebildet ist. Durch den Längskanal 41 wird das Gas zu dem Gasaustritt 32 geführt. Zwischen dem Führungsrohr 40 und dem Gehäuse 39 ist eine Förderschnecke 42 angeordnet. Über die Drehzahl der Förderschnecke 42 kann der Werkstoff mit der geringen thermischen Leitfähigkeit, insbesondere das Aerogel, unabhängig von den weiteren Materialzufuhrkanälen, die über die Düsen 33, 34, 35 realisiert sind, mit dem gewünschten Anteil zugegeben werden. Somit kann das Aerosol auch kontinuierlich variiert werden, so dass jeder kontinuierliche innerstrukturelle Gradient in der Schicht 20 realisierbar ist.

Somit erfolgt die Materialzufuhr des Aerogels, insbesondere der Aerogel-Partikel, über einen koaxial zu dem Längskanal 41 angeordneten und von dem Längskanal 41 getrennten Zufuhrkanal, der durch die Förderschnecke 42 realisiert ist. Das Gas dient hierbei als Transport- und Brenngas, das die Aerogel-Partikel zu dem Gasaustritt 32 mitnimmt.

Über die Frequenz der Förderschnecke 42 kann die Partikelzufuhr, insbesondere die Zufuhrrate an Aerogel-Partikeln, zum Sprühstrom auf das Substrat 2' und damit die Zusammensetzung der einzelnen Beschichtungsphasen kontrolliert werden. Dies kann auch zur Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Schicht 20 an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Substrats 2' ausgenutzt werden. Ein weiterer Vorteil der durch die Vorrichtung 30 realisierten Sprühquelle mit der

Förderschnecke 42 besteht darin, dass die jeweiligen Basismaterialien der einzelnen Phasen der Schicht 20 über mehrere Kanäle und somit nicht umständlich und abwechselnd nur über einen einzelnen Kanal zugeführt werden können. Dieser Aspekt ist insbesondere für Anwendungen, bei denen sehr viele und gegebenenfalls kleine zu beschichtende Substrate 2' beschichtet werden, bedeutend.

Außerdem ergibt sich der Vorteil, dass das Mischungsverhältnis beliebig variiert werden kann. Gegenüber einer vorbereiteten Mischung, bei der die inneren Strukturen 23 dem Ausgangsmaterial zur Beschichtung zugemischt werden, ergibt sich somit die Möglichkeit, den Anteil der inneren Strukturen 23 über den Schichtaufbau zu variieren.

Gegenüber einer Ausgestaltung, bei der eine weitere Düse nach den Düsen 33, 34, 35 vor dem Substrat 2' vorgesehen ist, um das Aerogel zu dosieren, ergibt sich der Vorteil, dass keine unerwünschte Beschichtung dieser weiteren Düse auftritt.

Fig. 5 zeigt den in Fig. 4 dargestellten Ausschnitt der Vorrichtung 30 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der

Längskanal 41 mit einem ringspaltförmigen Führungsquerschnitt ausgestaltet. Durch den Längskanal 41 wird der Gasstrom zu dem Gasaustritt 32 geführt. Ferner ist die

Förderschnecke 42 in diesem Ausführungsbeispiel innerhalb des Längskanals 41 angeordnet. Speziell kann ein Führungsrohr 40 vorgesehen sein, das innerhalb des Gehäuses 39 angeordnet ist. Das Gas wird dann zwischen dem Gehäuse 39 und dem Führungsrohr 40 in der Strömungsrichtung 38 geführt. Innerhalb des Führungsrohrs 40 werden die Aerogel-Partikel zu dem Gasaustritt 32 gefördert. Hierbei werden die Aerogel- Partikel in der Strömungsrichtung 38 betracht dem Gasstrom vor dem Gasaustritt 32 zugeführt. Somit ist über die Förderschnecke 42 der Werkstoff mit der geringen thermischen

Leitfähigkeit in der Strömungsrichtung 38 des Gasstroms gesehen vor dem Gasaustritt 32 in den Gasstrom förderbar.

Die Basismaterialien für die Schicht 20, insbesondere die Haftschicht 24, die Hauptschicht 25 und die Deckschicht 26, können auf keramischen Substanzen basieren. Dadurch ist eine strukturelle Stabilität der Schicht 20 durch das Basismaterial gewährleistet. Hierbei wird bereits eine geringe thermische Leitfähigkeit erzielt. Der Werkstoff mit der geringen thermischen Leitfähigkeit weist nochmals eine niedrigere thermische Leitfähigkeit als das Basismaterial auf. Somit behindern die inneren Strukturen 23 die Wärmeleitung in der Schicht 20 stark. Um die bereits erniedrigte Wärmeleitfähigkeit des Basismaterials beziehungsweise der Basismaterialien nochmals signifikant zu erniedrigen, ist es somit vorteilhaft, dass diese innere Strukturen 23 in Form von in die Beschichtung eingebrachten Werkstoffen mit nur sehr geringer thermischer Leitfähigkeit ausgebildet werden. Speziell können die inneren Strukturen 23 aus Aerogel-Partikeln bestehen, die über die

Förderschnecke 42 in den das Substrat 2' beschichtenden Sprühstrom eingebracht werden.

Die Abmessungen der Aerogel-Partikel kann dabei im Bereich von wenigen Mikrometern bis hin zu wenigen Zehntel Millimeter liegen. Als Basismaterial für die Schicht 20 können beispielsweise ein Quarzglas und/oder teilstabilisiertes Zirkonoxid (YSZ) sowie Mischungen von Quarzglas und YSZ zum Einsatz kommen. Im Rahmen des Schichtaufbaus ist es hierbei auch möglich, dass nur über einen Teil der Schicht 20 innere Strukturen 23 ausgestaltet sind, wie es anhand der Fig. 2 beschrieben ist.

Mithilfe der Vorrichtung 30 hergestellten Schichten 20 können in Bezug auf den jeweiligen Anwendungsfall mit geeigneten Schichtdicken ausgebildet werden.

Somit können die inneren Strukturen 23 durch während eines thermischen

Sprühbeschichtungsvorgangs in die Materialzufuhr eingebrachte Partikel aus dem

Werkstoff mit der geringen thermischen Leitfähigkeit gebildet werden. Die inneren

Strukturen 23 können allerdings auch auf andere Weise beziehungsweise in anderer Form ausgestaltet sein.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.