等离子涂敷设备的喷枪的清洁方法以及等离子涂敷设备的制作方法

等离子涂敷设备的喷枪的清洁方法以及等离子涂敷设备的制作方法
【专利摘要】等离子涂敷设备的喷枪的清洁方法以及等离子涂敷设备。本发明涉及一种清洁等离子涂敷设备的喷枪的方法。本发明基于清洁等离子涂敷设备的喷枪(13)的方法，其中在涂敷工艺中断的过程中，喷枪(13)被从清洁喷嘴(28)排出的清洁剂(30)冲击，这意味着在没有涂层施加到工件上的阶段期间。用这种方法，附着在喷枪(13)上的喷涂材料颗粒(32)被移除。根据本发明，清洁剂(30)以这样的方式设计：其在离开清洁喷嘴(28)之后变成气态。清洁剂例如是干冰、液氮、液氧或液体二氧化碳。
【专利说明】等离子涂敷设备的喷枪的清洁方法以及等离子涂敷设备

【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1前序部分所述的等离子涂敷设备的喷枪的清洁方法，并且涉及权利要求11前序部分所述的等离子涂敷设备。

【背景技术】
[0002]运用等离子涂敷设备和等离子涂敷方法，以施加涂层到工件表面上。例如，该涂层可以作为涡轮机叶片的热障层，或在曲柄箱的汽缸内表面处以改善内燃机的摩擦特性。等离子焰由喷枪产生，形成涂层的等离子焰喷涂材料例如以粉末或线的形式供应到喷枪，用于实现等离子喷涂涂敷。喷涂材料在等离子焰中熔化并被喷涂到工件上，其上形成上述涂层。然而在这方面，不是全部供应的喷涂材料都完全沉积在工件上。除了其他情况之外，这导致这样的事实，喷涂材料颗粒沉积在喷枪处并且以这种方式附着在喷枪处。这种污染会导致喷枪的功能影响，其影响了施加的涂层的质量和/或迫使涂覆方法中断。
[0003]在EP1837081A1中，描述了等离子涂敷设备的喷枪的清洁方法和等离子涂敷设备，其中利用作为清洁剂的加压空气冲击喷枪，由此移除附着在喷枪上的颗粒。为此目的，清洁喷嘴直接布置在喷枪上，加压空气可以从清洁喷嘴中排出。


【发明内容】

[0004]与此对比，特别地，本发明的目标是建议一种等离子涂敷设备的喷枪的清洁方法和等离子涂敷设备，其使等离子涂敷设备能够免受操作的影响。该目标通过具有本发明的权利要求1的特征的方法和具有权利要求11的特征的等离子涂敷设备满足。
[0005]在根据本发明的等离子涂敷设备的喷枪的清洁方法过程中，在涂覆工艺中断的过程中，喷枪被从清洁喷嘴排出的清洁剂冲击，这意味着在该阶段期间没有涂层被施加到工件上。用这种方法，附着在喷枪上的喷涂材料颗粒被移除。
[0006]根据本发明的清洗剂以这样的方式设计:其在离开清洁喷嘴之后变成气态。在这方面，清洁剂直接从固态或液态变成气态。在离开清洁喷嘴之后，清洁剂以此方式升华或蒸发。在这两种情况下，清洁剂都具有很低的温度，并在变成气态时其体积急剧增加。如果附着在喷枪上的喷涂材料颗粒已经形成了连续的涂层，则其将被非常强烈的冷却且开始形成裂纹。随后清洁剂的颗粒穿透进入这些裂纹并立即扩展。用这种方法，喷涂材料颗粒裂开。如果喷涂材料颗粒还没有在喷枪上形成连续的涂层，清洁剂的颗粒可以直接进入存在的缝隙和裂纹，借此喷涂材料颗粒的裂开同样发生。
[0007]用这种方法，附着在喷枪上的喷涂材料颗粒可以地特别有效地移除，以便它们不会影响喷枪的任何功能。而且，不存在损坏喷枪的危险，如可以作为喷枪机械清洁的情形。
[0008]特别地，在清洁喷枪的过程中等离子得到维持。用这种方法，清洁之后无需重新点燃等尚子。
[0009]喷枪可被仅来自一个清洁喷嘴的清洁剂冲击，或者被来自多个清洁喷嘴的清洁剂冲击，这些清洁喷嘴同时地或也连续地活动。
[0010]就此而言，喷枪应该这样理解，它既表示产生等离子的实际组件，也表示直接或间接地连接到这种组件的那些部件。这样的组件的实例就是就是所谓的喷枪轴。就此而言，“冲击”应当这样理解，它表示例如喷涂到其上，吹到其上或“射击到其上”。
[0011]在本发明的实施例中，清洁剂以这样的方式设计:在从清洁喷嘴排出之前它是固体。在这方面清洁剂尤其是干冰，这意味着它是固态二氧化碳(CO2)。常压下干冰大约在-78°C升华，这意味着它直接变成了气相，这意味着变成气态之前不需要变成液态。在升华过程中体积的增长超过700倍。
[0012]用这种方法，一方面，非常有效的清洁成为可能，另一方面，干冰可以简单地且有成本效益地获得，因此以有成本效益的方式执行根据本发明的方法是可能的。
[0013]在其使用上，例如指的是干冰爆炸的方法可以被使用。就此而言，例如粒径在2-8mm的干冰丸可被加速并被引导向喷枪。附着在喷枪上的喷涂材料颗粒则如上所述裂开。
[0014]在本发明的实施例中，清洁剂以这样的方式配置:在从清洁喷嘴离开之前它是液体。在这方面清洁剂尤其是液氮(N)。常压下液氮大约在_196°C蒸发。在蒸发时体积增长最高达700倍。
[0015]用这种方法，一方面，非常有效的清洁成为可能，另一方面，液氮可以简单地且有成本效益地获得，因此以有成本效益的方式执行根据本发明的方法是可能的。
[0016]有利地，清洁剂也可以是液态二氧化碳(CO2)。在离开清洁喷嘴时二氧化碳释放，其中一部分二氧化碳变成气态，另一部分变成固态，尤其是雪粒的形态。这样的方法被称作所谓的雪暴。特别地，气态二氧化碳和雪粒的混合物被混合进加压空气流中，混合器用清洁剂冲击。
[0017]用这种方法，二氧化碳可有利地例如从浸入管瓶子或低压罐连续供应。这实现了连续涂敷，并且清洁方法可以简单地且因此有成本效益地执行。
[0018]然而，清洁剂也可以由常压下是气态的不同材料组成。
[0019]使用时，清洁剂在离开喷嘴之前是液态的，附着在喷枪上的喷涂材料颗粒同样如上所述裂开。
[0020]在本发明的实施例中，在涂敷工艺过程中喷枪旋转，其中在被清洁剂冲击之前，这种旋转停止。用这种方法，其可以避免清洁剂在喷枪上的事故，且通过这种方式，等离子偶然钝化和重新的涂敷工艺之前必须重新点燃的危险不会发生。
[0021]特别地，在涂敷工艺过程中喷枪的旋转围绕喷枪的纵向轴线发生。然而，也有可能喷枪不是在整个涂敷工艺过程中旋转，而是仅断断续续旋转。旋转的喷枪例如可用在燃烧发动机的曲柄箱处的气缸内表面的涂层上。
[0022]在本发明的实施例中，在限定的喷枪清洁位置旋转停止，其中所述清洁位置尤其相对于清洁喷嘴限定。用这种方法可以确保，清洁剂给喷枪的冲击发生在可再生的条件的过程中，且通过这种方式，清洁也导致可再生的结果。
[0023]为了使得旋转能够停止在限定的清洁位置，例如所谓的步进马达可以用于喷枪的旋转。
[0024]在本发明的实施例中，在被清洁剂冲击的过程中，喷枪在相对于清洁喷嘴限定的清洁轨迹上移动。在这方面，喷枪尤其地以如下方式移动:喷枪的尽可能大的区域被清洗剂冲击，同时不应当与清洁剂接触的敏感区域可以留出空当。用这种方法，在没有等离子钝化危险发生的情况下，有利地是，在喷枪的尽可能大的区域完成清洁。
[0025]喷枪围绕其纵向轴线的限定旋转也可理解为在相对于清洁喷嘴限定的清洁轨迹上的运动。
[0026]在本发明的实施例中，在被清洁剂冲击之前，喷枪被驱动进入到清洁站点。用这种方法，一方面，喷枪可相对于清洁喷嘴非常精确地定位，另一方面，从喷枪裂开的喷涂材料颗粒可以被简单地捕捉和丢弃。
[0027]在这方面，清洁喷嘴布置在清洁站点。特别地，清洁站点进一步包括用于裂开的喷涂材料颗粒的收集盆和/或吸口。
[0028]通过具有喷枪的等离子涂敷设备和具有清洁喷嘴的清洁装置也满足上述方法。清洁装置被提供，用于在涂覆暂停期间从清洁喷嘴排出的清洁剂冲击喷枪的目的，并由此将附着在喷枪上的喷涂材料颗粒移除。根据本发明，清洁剂以这样的方式设计:其在离开清洁喷嘴之后变成气态。
[0029]在本发明的实施例中，清洁喷嘴布置在喷枪上。用这种方法，清洁喷枪仅仅需要非常短的时间间隔，因为喷枪清洁时不是必须被带至指定的清洁站点。为了能够产生特别好的清洁效果，也可在喷枪上布置不止一个清洁喷嘴。
[0030]本发明更多的优点、特征和细节可从实施例的后续描述及参考附图得出，在附图中类似或功能类似的元件用同样的附图标记表示。

【专利附图】

【附图说明】
[0031]就此而言,显示了:
[0032]图1非常示意性地图示说明在清洁站点具有喷枪的等离子涂敷设备的等离子涂敷装置；以及
[0033]图2非常示意性地图示说明具有喷枪和布置在喷枪上的两个清洁喷嘴的等离子涂敷装置的一部分。

【具体实施方式】
[0034]根据图1，没有进一步图示说明的等离子涂敷设备的等离子喷涂装置10具有壳体11，连接元件12部分地布置在壳体11和喷枪13上，喷枪13包括大体上圆柱形的喷枪轴14，喷枪13通过喷枪轴14与连接元件12固定连接，喷枪头15布置在连接元件12的对面。连接元件12可围绕纵向轴线16旋转，通过这种方式喷枪13也可围绕轴线16旋转。为此目的，构造为步进马达的电动机17布置在壳体11内，所述电动机通过齿轮18和带齿的带19连接到连接元件12的驱动轴20，驱动轴相对于纵向轴线16同轴布置。通过连接部21、22、23、24和25，等离子喷涂装置10运转所需的操作介质被供应也被部分排出。可通过连接部21供应粉末形式的涂敷物质，连接部21布置在相对于纵向轴线16同轴的驱动轴20处。其它连接部22、23、24和25相对于纵向轴线16在壳体11处横向布置。冷却水通过连接部22供应并通过连接部23再次被引导离开。空气通过连接部24供应，并且等离子气体通过连接部25供应，等离子气体例如是氩、氦、氢、氮或其混合物的形式。用于连接元件12和喷枪13内的操作介质的单独线路，以及相关的旋转进给过筛物在本案中没有进一步关注，因为上述原因也没有图示说明。
[0035]等离子喷涂设备10的壳体11通过仅部分图示的联接模块26连接到未图示的工业机器人，所述工业机器人能够将等离子喷涂装置10带至期望的位置。用这种方法，等离子喷涂装置10也可以定位成使得喷枪13处于清洁站点27。清洁站点27具有清洁喷嘴28，其与仅仅示意性地图示说明用于清洁剂30的供应单元29连接。供应单元29供应清洁剂30给清洁喷嘴29，在压力下清洁剂30可施加在喷枪13上，由此喷枪13可被清洁剂30冲击。此外，清洁站点27具有收集盆31，在清洁工艺过程中喷枪13定位在其上方。进一步地，清洁站点27具有吸口 33，在清洁工艺过程中喷枪13定位在吸口旁边。
[0036]等离子喷涂装置10例如用于燃烧发动机的曲柄箱的气缸内表面的涂敷。在涂敷过程中，这意味着在涂敷工艺过程中，在这方面喷枪13围绕纵向轴线16旋转，在气缸内表面应用嗔涂材料时，嗔涂材料颗粒32也沉积在嗔枪13上,在涂敷工艺中断期间，尤其在新曲柄箱被移到正确位置的时间段内，应该移走喷枪13。为此目的，等离子喷涂装置以这样的方式定位:喷枪13处于图示的清洁站点27，等离子保持活性。同时，停止喷枪13的旋转，使得其相对于清洁喷嘴28处于限定的清洁位置。随后，喷枪头15被干冰丸形式的清洁剂30冲击，干冰丸通过加压空气朝喷枪头15射击。从清洁喷嘴28出来后，干冰丸升华。升华时的低温和体积增加确保附着在喷枪头15的喷涂材料颗粒32从喷枪头15移除并被捕捉到收集盆31或通过吸口 33吸走。
[0037]在清洁工艺过程中，喷枪13可停止在固定的清洁位置。然而，在清洁工艺过程中，喷枪13相对于清洁喷嘴28在限定的清洁轨迹上移动也是可能的。为此目的，例如，喷枪13可以简单地旋转，其中清洁轨迹被选择使得等离子不用清洁剂直接冲击，这意味着，例如，喷枪13旋转大约180-250°。可替代地或附加地，喷枪13可以移动使得除了喷枪头15，喷枪轴14也被清洁剂30冲击。为此目的，在图1中喷枪13向下移动，这意味着在收集盆31的方向。然而，也有可能使清洁喷嘴移动移动而不是喷枪。
[0038]例如液氮或液体二氧化碳也可作为清洁剂，以代替干冰。
[0039]等离子喷涂装置110的一部分具有不同布置的清洁喷嘴128，如图2所示。等离子喷涂装置110与图1中的等离子喷涂装置10的装配在其他方面是类似的，因此只针对差异做出标记。清洁喷嘴128紧固到连接元件112，并用这种方法布置在喷枪113，使得它们可以用清洁剂130冲击喷枪113的喷枪头115。就此而言，清洁喷嘴128相对于纵向轴线116径向相对布置。它们通过在连接元件112上没有进一步图示说明的连接部和连接元件112上对应的线路供应清洁剂。在这方面，通常可以使用如与图1中描述的清洁方法结合描述的同样的清洁剂。
[0040]只用一个清洁喷嘴或超过两个清洁喷嘴也是可能的，这意味着，例如可以提供三个或四个清洁喷嘴。
【权利要求】
1.一种清洁等离子涂敷设备的喷枪(13，113)的方法，其中在涂敷工艺中断期间，喷枪(13，113)被从清洁喷嘴(28，128)排出的清洁剂(30，130)冲击，其中附着在喷枪(13，113)处的喷涂材料颗粒(32)由此被移除， 其特征在于， 清洁剂(30，130)以这样的方式设计:其在离开清洁喷嘴(28，128)之后变成气态。
2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 清洁剂(30，130)以这样的方式设计:其在离开清洁喷嘴(28，128)之前是固体。
3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 清洁剂(30，130)是干冰。
4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 清洁剂(30，130)以这样的方式设计:其在离开清洁喷嘴(28，128)之前是液体。
5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 清洁剂(30，130)是液氮。
6.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 清洁剂(30，130)是液体二氧化碳。
7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的方法， 其特征在于， 喷枪(13，113)在涂敷工艺过程中旋转，并且在清洁剂(30，130)冲击之前，停止这种旋转。
8.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 在限定的清洁位置，喷枪(13，113)的旋转被停止。
9.根据前述权利要求1至8中任一项所述的方法， 其特征在于， 在被清洁剂(30，130)冲击的过程中，喷枪(13，113)在相对于清洁喷嘴(28，128)的限定的清洁路径上移动。
10.根据前述权利要求1至9中任一项所述的方法， 其特征在于， 在被清洁剂(30)冲击之前，喷枪(13，113)被驱动进入清洁站点(27)。
11.一种具有喷枪(13，113)和清洁喷嘴(28，128)的等离子涂敷设备，其中在涂敷工艺中断的过程中，提供清洁喷嘴(28，128)，以使用从清洁喷嘴(28，128)排出的清洁剂(30，130)冲击喷枪(13，113)，并且其中附着在喷枪(13，113)处的喷涂材料颗粒由此被移除， 其特征在于， 清洁剂(30，130)以这样的方式设定:其在离开清洁喷嘴(28，128)之后转变成气态。
12.如权利要求11所述的等离子涂敷设备，其特征在于，清洁喷嘴(128)布置在喷枪(113)处。
【文档编号】C23C4/12GK104404431SQ201410539478
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】B·迪斯特勒, P·埃恩斯特 申请人:苏舍美特科公司