Sonntag, 21. Januar 2018, 15:32 UTC+1

Sie sind nicht angemeldet.

  • Anmelden

Lieber Besucher, herzlich willkommen bei: Forum-Thermisches-Spritzen.de. Falls dies Ihr erster Besuch auf dieser Seite ist, lesen Sie sich bitte die Hilfe durch. Dort wird Ihnen die Bedienung dieser Seite näher erläutert. Darüber hinaus sollten Sie sich registrieren, um alle Funktionen dieser Seite nutzen zu können. Benutzen Sie das Registrierungsformular, um sich zu registrieren oder informieren Sie sich ausführlich über den Registrierungsvorgang. Falls Sie sich bereits zu einem früheren Zeitpunkt registriert haben, können Sie sich hier anmelden.

Loeschge

Interessierter Nutzer

1

Montag, 30. August 2010, 17:19

Kaltgasspritzen

Hallo,

ich habe von einem recht neuem Spritzverfahren, dem Kaltgasspritzen gehört. Mich würde interessieren mit welchen Partikelgeschwindigkeiten dort gearbeitet wird und welche Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Hochgeschwindigkeitsflammspritzen bestehen.

Grüße
Löschge

Plasmatron

Interessierter Nutzer

2

Montag, 30. August 2010, 22:32

Partikelgeschwindigkeiten bei CGS

Hi,
lies mal hier
http://peoria.asminternational.org/conte…05205Z_p518.pdf
da findest Du ein paar numerische Betrachtungen.
Oder direkt bei der HSU Hamburg unter:
http://www.hsu-hh.de/werkstoffkunde/inde…PRdTHq9uNv.html
das ist ein sehr guter Link.
Meld Dich mal, ob Dir die Daten ausreichen. Wo hast Du von CGS (Cold Gas Spraying) erfahren.

Loeschge

Interessierter Nutzer

3

Freitag, 3. September 2010, 19:51

Danke für die schnelle Antwort. Ich musste die Quellen erst mal durcharbeiten ;)
So wie ich das Verstanden habe sind also die sehr dichten und oxidfreien Schichten der Vorteil dieses Systems.
Erstaunlich dass man damit auch festere/härtere Materialien wie Stahl spritzen kann.

4

Donnerstag, 9. September 2010, 10:58

UHVOF (basierend auf GTV K2) als Alternative

Wer bereits im Besitz einer GTV K2-Anlage (kerosinbetriebene HVOF-Spritzpistole) ist, kann mit einem speziellen Setup bei geeigneter Sauerstoffversorgung (Eingangsdruck am Gasschrank sollte 25 bar betragen) auch Schichten herstellen, deren Eigenschaften zu kaltgasgespritzten Schichten vergleichbar sind. Für MCrAlY Schichten mit zu VPS-Schichten identischen Sauerstoffgehalten sowie für Kupfer- und Aluminiumschichten sind bereits bei GTV geeignete Pulver und zugehörige Parametersätze erhältlich.

Der wesentliche Vorteil ist, dass mit einer Anlage sowohl metallische Schichten mit zum Ausgangspulver nahezu identischen Sauerstoffgehalten als auch höchstwertige Cermet-Schichten hergestellt werden können.

"Stahlschichten" lassen sich mit Kaltgasspritzen auch nur bedingt herstellen. Weiche austenitische Stähle mögen sinnvoll zu verarbeiten sein. Aber harte Eisenbasislegierungen, die ca. 850 HV0.3 aufweisen, erfordern dann eben doch eine HVOF-Kanone.

Gira

Interessierter Nutzer

5

Donnerstag, 9. September 2010, 13:26

Kaltgas vs. UHVOF

Hallo Andreas,

UHVOF (Ultra?) klingt sehr interessant. Wird da mit extrem viel Sauerstoff gearbeitet oder muss man Teile des Brenners austauschen? Funktioniert das auch mit anderen Pistolen wie JP5000? Und weil es vielleicht zum Thema passt, kann man eine K2 auch mit Luft statt Sauerstoff zünden/betreiben? ?(

Danke & Grüße Gira

Gerd Paczkowski

Administrator

Beiträge: 4

Geschlecht: Männlich

6

Donnerstag, 9. September 2010, 13:27

UHVOF-Expansionsdüsen

Hallo Andreas, verwendet Ihr für diesen Prozess neue (angepasste) Expansionsdüsen?

7

Freitag, 10. September 2010, 07:51

UHVOF

Hallo Gira und Gerd,

U steht in der Tat fuer Ultra. Irgendeinen Namen muss ein neuartiges Produkt ja bekommen. Aber es handelt sich immer noch um konventionelles HVOF-Spritzen unter Einsatz von Flüssigbrennstoff und Sauerstoff. Der Ansatz ist natürlich nicht mehr sondern weniger Sauerstoff zu verbrauchen, durch den Einsatz neuartiger Brennerkomponenten. Durch die modifizierten Brennerkomponenten werden bei geringeren Sauerstoff- und Flüssigbrennstoffflüssen höhere Brennkammerdrücke erreicht als es beim Einsatz der Standardkomponenten der Fall ist. Voraussetzung ist, dass Sauerstoff bei dynamisch, d.h. bei Flussraten von bis zu 1 m3/min, 25 bar am Gasschrank angeboten werden kann. Wer das kann und eine GTV K2-Anlage besitzt, muss nur noch eine modifizierte Brennkammer, einen modifizierten Pulverinjetorblock und eine modifizierte Expansionsdüse einsetzen. Bei älteren Anlagen muss auch noch der Brennkammerdrucksensor gegen einen getauscht werden, der bis 25 bar messen kann + die Software entsprechend angepasst werden.

Ob das mit anderen Pistolen wie der JP5000 funktioniert, kann ich nicht sicher beantworten. Die K2 kann die Brennkammerdrücke von ca. 16 bar auf jeden Fall probemlos verkraften. Modifizierte Expansionsdüsen kann man sich für die JP5000 natürlich auch schnitzen. Man muss nur wissen, welche Kontur Sinn macht und die stärkeren geometrischen Restriktionen im Vergleich zum K2-Brenner beachten.

Bisher gibt es keine Versuche den Sauerstoff durch Druckluft für die K2 zu ersetzen. Bei sicher zu stellenden Eingangsdrücken von 25 bar ist das auch nicht wirklich erstrebenswert zu untersuchen, denn dann wird auch eine Druckluftversorgung sehr teuer. Es gab bereits erfolgreiche Versuche Stickstoff zum Kühlen der Flamme zusätzlich in die K2-Brennkammer zu injizieren. Das funktioniert problemlos, selbst wenn höhere Stickstoff- als Sauerstoffflüsse gefahren werden. Ob es für N2 : O2 4:1 reicht, weiss ich nicht. Ich gehe auf jeden Fall davon aus, dass beim Starten des Brenners reiner Sauerstoff das Zünden wesentlich erleichtert. Grundsätzlich ist der Ansatz mit Stickstoff die Flamme runter zu kühlen viel zu teuer im Vergleich zur Injektion von Wasser durch den sowieso freien seitlichen Port am Heckkörper der K2. Auch dazu gab es bereits erfolgreiche Untersuchungen, die im Tagungsband der ITSC 2010 dargestellt sind - und vielleicht auch bald im Journal of Thermal Spray Technology.

Bliebe noch abschließend zu erwähnen, dass die bisher verwendeten Düsen nicht wirklich als "angepasst" bezeichnet werden können, denn sie haben eine zylindrische Bohrung (um die Herstellungskosten niedrig zu halten). Die nächste Entwicklungsphase mit nicht-zylindrischen Düsen ist aber auch schon eingeläutet. Bestimmt wird es auf der ITSC 2011 Ergebnisse von den Versuchen zu lesen geben.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Dr.-Ing. Andreas Wank« (10. September 2010, 08:03)


Gerd Paczkowski

Administrator

Beiträge: 4

Geschlecht: Männlich

8

Freitag, 10. September 2010, 08:51

Da freu ich mich auf Hamburg....bei 25bar Vordruck geht es ja deutlich in Richtung Mach 3-4 :thumbsup:

Gira

Interessierter Nutzer

9

Freitag, 10. September 2010, 09:04

Kaltgas / UHVOF / Wasserinjektion

Hallo Andreas und Gerd,

Danke für die umfangreiche Antwort. Andreas, Du erwähnst, dass Pulverblock, Düse und Brennkammer gewechselt werden müssen. Das ist ja schon recht viel...Aber ich bin sehr gespannt und freue mich auf die Veröffentlichungen.

Die Verwendung von "Kühlwasser" ist auch ein viel diskutiertes Thema. Ich habe dazu schonmal gegoogelt und einen Forenbeitrag von 2007 im sogenannten "Wasserforum" gefunden.

http://www.wasser.de/aktuell/forum/index…100000000000098

Wahrscheinlich wurde hier eine andere Pistole verwendet. Die Angaben sind leider recht wage.

10

Freitag, 10. September 2010, 10:16

UHVOF

Hallo Gerd und Gira,

zunächst einmal muss ich klar stellen, dass die 25 bar (bisher) nicht in der Brennkammer erreicht werden, sondern dieser Eingangsdruck am Gasschrank Voraussetzung für einen stabilen Prozess mit ca. 16 bar Brennkammerdruck sind. Welche Machzahl an welcher Stelle erreicht wird, darf natürlich den fachkundigen Forscher interessieren, der eventuell die wichtigsten Kenndaten von Herrn Dr. Schwenk in Luckenbach bekommen kann, um das zu rechnen.

Der Wechsel von (für die Strömungsverhältnisse entscheidenden) Komponenten eines Brenners sind natürlich im Aufwand nicht zu vergleichen mit der Beschaffung einer neuen Anlage. Das wesentliche Anliegen ist die bereits bei Kunden vorhandene Anlagentechnik so weit wie möglich beizubehalten. Die zu wechselnden Teile sind sowieso Verschleissteile, so dass man auch keine wirklichen Zusatzkosten veranschlagen muss.

In Bezug auf die Arbeiten des Herrn Hühne bin ich ein wenig mehr informiert, weil die so hergestellte Kupferschicht auf meinen Schreibtisch zur Analyse und Bewertung kam. Sie war in der Tat schon ziemlich dicht (fast so dicht wie die jetzt von GTV hergestellten K2 - UHVOF Kupferschichten) und es waren auch keine ausgeprägten Oxidränder um die Partikel, die die Schicht bildeten zu erkennen. Für einen ersten Schuss wirklich beachtlich! Die von Herrn Hühne anschließend scheinbar proklamierte Bewertung "von der TU Chemnitz", "dass die Schichten zu Kaltgasspritzschichten gleichwertig sind", hat es - am Rande bemerkt - nie gegeben.

Herr Hühne hatte einen TopGun-Brenner modifiziert und diesen mit Wasserstoff als Brenngas betrieben. Er hatte keine Ausrüstung zum Messen der Gasgeschwindigkeit, so dass seine Angaben im Forum rein hypothetisch sind. Aus mehreren Versuchsreihen mit Wasserinjektion in die K2 kann ich die Erfahrung beitragen, dass der Brennkammerdruck durch die Wasserinjektion praktisch nicht beeinflusst wird. Daraus ziehe ich den Schluss, dass der Beitrag zur Brennkammerdruckerhöhung infolge erhöhten Massendurchsatzes durch den engsten Querschnitt durch die Absenkung des Beitrags infolge thermischer Expansion in erster Näherung kompensiert wird.

Herr Hühne hatte auch keine Ausrüstung, um die Temperatur des Freistrahls der Pistole zu messen, so dass auch diese Angaben rein hypothetisch sind. 70 °C am Düsenaustritt im Freistrahl sind mit Sicherheit eine falsche Annahme. Seine Annahme, dass kein Wasserdampf aus der Pistolen austräte, ist ja schon im Forum berichtigt worden, wobei er sicher meinte, dass er im Fall einer Gasaustrittstemperatur von 70 °C das Kondensieren von Wassertröpfchen als Nebel erwartet hatte.

Herr Hühne können einige Verdienste in diesem Bereich nicht abgesprochen werden. Der Fairness halber sei erwähnt, dass er sogar erst mein Interesse an diesem feature geweckt hat. Es fehlten aber doch einige tiefere Einblicke, um die Technologie gezielt nutzbar zu machen.

11

Freitag, 10. September 2010, 11:31

Wasserinjektion

Hallo Andreas, Gerd und Gira,

ich freue mich sehr, dass hier schon so rege und fachlich diskutiert wird und klinke mich mal mit ein. Hast Du, Andreas, schon Erfahrung gesammelt, welche Wassermengen zum besten Ergebniss führen? Auch die maximal mögliche Menge bis zum Erlöschen der Flamme wäre interessant (für Standardparameter, sagen wir mal 900 l/min O2 und Lamda1). Sicher hat auch die Art der Eindüsung einen drastischen Effekt. Wurden schon Versuche mit Zerstäuberdüsen etc. gemacht? Schade, dass Kerosin nicht wasserlöslich ist, sonst könnte man gleich die richtige Mischung verwenden. ...was ja bei Alkohol prinzipiell funktionieren würde. Wir hatten die Sache schonmal persönlich kurz angerissen. ...Primasprit oder Doppelkorn, das Spektrum ist groß und der Preis stimmt. :) Aber um wieder etwas seriöser zu werden, ich gehe davon aus, dass die Wasserinjektion nicht zur Druckerhöhung führen kann. Dass wäre ja schon aus energetischer Sicht fraglich und in etwa so, als ob ein strahlgebtriebenes Flugzeug in einer Wolke schneller fliegt, als an trockener Luft. Wissenschaftlich interessant ist die Absenkung der Temperatur und der Einfluss auf den Oxidationsgrad. Hier stehen ja auch diverse Forschungsvorhaben an. ...da seid ihr schon recht weit, sehr gut. Vielleicht wird mod. HVOF bald kälter als Kaltgasspritzen heiß geworden ist.

Ganz herzliche Grüße

drduesentrieb

Interessierter Nutzer

12

Freitag, 10. September 2010, 12:12

UHVOF

Cool,
die Fachwelt diskutiert. Und da Andreas, Christian und "Patsche" wertgeschätzte Kollegen mit viel Fachwissen auf diesem Gebiet sind, freut mich das besonders! Machzahlen von 3-4 sind trotzdem utopisch, wir reden beim UHVOF aktuell im angepassten Strahl bei einem Druckabfall von 15 bar über der Brennkammer und der Annahme, dass wir im Pulverinjektorblock und der Expansionsdüse durch die kurze Strömungsstrecke nur unwesentliche "Verluste" durch Wandreibung in Kauf nehmen müssen von einer max. Machzahl von 2,5 am Düsenaustritt. Alles weitere wird folgen, und wir bemühen uns den Kaltgas-Göttern in den Bereichen der sehr. sehr niedrig schmelzenden Werkstoffe am Beispiel von Cu und Al die Stirn zu bieten... :thumbup:

Bis bald!

Alex

Gira

Interessierter Nutzer

13

Montag, 13. September 2010, 07:50

UHVOF

Zitat

A. Wank: "Der Wechsel von (für die Strömungsverhältnisse entscheidenden) Komponenten eines Brenners sind natürlich im Aufwand nicht zu vergleichen mit der Beschaffung einer neuen Anlage. Das wesentliche Anliegen ist die bereits bei Kunden vorhandene Anlagentechnik so weit wie möglich beizubehalten. Die zu wechselnden Teile sind sowieso Verschleissteile, so dass man auch keine wirklichen Zusatzkosten veranschlagen muss."

...das erscheint logisch. Die Kosten für diese Teile sollten sich ja trotzdem im Rahmen halten. Aber eine Frage noch -ich hoffe ich habe es jetzt nicht falsch verstanden- UHVOF und die Kühlwassereinspritzung sind zwei getrennte Dinge? Oder ließe sich das auch miteinander kombinieren. Muss das Wasser eigentlich eine bestimmte Qualität haben, wegen Kalkablagerungen usw.? - Ganz schön viele Fragen, aber Danke schonmal für die bisherigen Antworten.

Gira

14

Freitag, 17. September 2010, 11:20

UHVOF

Hallo Christian und Gira,

sorry für die späte Antwort, aber ich kann im Forum nur sporadisch reinschauen.

Zur "optimalen" Wasserinjektion:
Bisherige Versuche sind bei maximal 12 l/h Flussrate des in die Brennkammer injizierten Wassers abgelaufen. Dabei war die Kerosinflussrate teilweise höher, teilweise aber sogar ein wenig geringer als die des Wassers. Das Wasser wird erst über den seitlichen Port injiziert, nachdem die Flamme stabil steht. Ich gehe im Moment davon aus - ohne es experimentell nachgewiesen zu haben, dass selbst bei Kerosinflussraten von 10 l/h (drunter ist die Regelung mit den Standard-K2-Regelkomponenten schwer) und Wasserflussraten von 30 l/h (maximale Flussrate bei der Anlage, an der dieses feature umgesetzt wurde) die Flamme nicht erlöschen wird, weil das Wasser nicht auf den "Zündbereich" in der Brennkammer trifft. Ob noch alles Wasser dann verdampft, kann ich aber nicht sagen. Auf jeden Fall wird es über eine Zerstäuberdüse im Heckkörper injiziert, um das Verdampfen zu erleichtern.
Wir haben es nicht auf Wasserflussraten von 30 l/h getrieben, weil wir schon bei den geringeren Wasserflussraten Hinweise auf sinkende Auftragswirkungsgrade beobachteten - wobei sich herausstellte, dass der Spritzabstand eben auch angepasst werden musste. Und bei verkürztem Spritzabstand war der Auftragwirkungsgrad wieder höher.

Die zusätzliche Injektion von Stickstoff in die Brennkammer bewirkt übrigens einen Anstieg des Brennkammerdrucks, allerdings deutlich unterproportional zu der Steigerung der Gasmenge, die die Brennkammer verlässt (Berechnung der Gasmenge unter Annahme vollständiger Verbrennung zu H2O und CO2).

UHVOF geht mit und ohne Wasserinjektion, genauso wie die konventionellen K2-Brennerkomponenten mit und ohne das feature der Wasserinjektion erhältlich sind. Und auch die zusätzliche Injektion von Stickstoff als zusätzliches feature ist für konventionelle K2-Brennerkomponenten und die UHVOF-Komponenten einsetzbar.

Die Anforderungen an das Wasser, das in die Brennkammer injiziert wird, sind unkritisch. Leitungswasser tut es auf jeden Fall. Mit Kalkablagerungen hat man bei zu hartem Kühlwasser im Wärmetauscher außen auf der Brennkammer zu kämpfen. Im Inneren der Brennkammer bilden sich langsam (wenn man die Voragbe einhält nicht unterstöchiometrisch zu spritzen, d.h. mit Kerosinüberschuss bezogen auf die Verbrennungsstöciometrie) nur Ölkohleablagerungen.

So viel für dieses Mal.

Ähnliche Themen