**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
PATENTANSPRÜCHE
1. Explosionsplattieranlage, mit einer in Form eines an einem Ende geschlossenen Rohres ausgeführten Explosionskammer (1), einer innerhalb des Rohres untergebrachten Zündkerze (16), einer Vorrichtung (2) zum Zuführen des Gasgemisches mit einer Mischeinrichtung (4), welche über Ventile (5, 6 und 7) mit Gasquellen (8, 9 und 10) sowie mit der Explosionskammer (1) verbunden ist, sowie mit einer Vorrichtung (3) zum Zuführen des pulverförmigen Beschichtungsgutes mit einer Dosiereinrichtung (12), welche über ein Ventil (16) mit einer Quelle von Trägergas und mit der Explosionskammer (1) verbunden ist, und einem Steuersystem, dessen Steuereinheit (17) über Steuerkreise (18, 19, 20 und 21) mit der Zündkerze (16), einem Ventil (15) der Dosiereinrichtung (12) und den Ventilen (5,
6 und 7) der Mischeinrichtung elektrisch verbunden ist und dessen Rückkoppelkreis (22) einen vor dem offenen Ende des Rohres angeordneten Geber (23) aufweist, welcher mit einem Kontakte (31, 32 und 33) in den Steuerkreisen (18, 19 und 20) aufweisenden elektromagnetischen Relais (30) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückkoppelkreis (22) eine logische, exclusive ODER-Schaltung (24) aufweist, deren erster Eingang (25) über einen Signalgeber (26) an den Ausgang des Gebers (23), deren zweiter Eingang (27) über ein Verzögerungsglied (28) an die Zündkerze (16) und deren Ausgang an die Wicklung des elektromagnetischen Relais (30) angeschlossen sind.
2. Explosionsplattieranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (26) ein Multivibrator mit einer Gleichgewichtslage ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Explosionsplattieranlage gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Anlage kann in der Metallurgie, der chemischen Industrie, in der Energetik, im Maschinenbau und in anderen Industriezweigen beim Herstellen von stark beanspruchten und einem mechanischen, Korrosions-, Erosions- oder Wärmeverschleiss ausgesetzen Erzeugnissen verwendet werden.
Versuchsweise wurde festgestellt, dass die Unstabilität der Betriebsdaten des Vorganges zum Aufbringen einer Beschichtung auf das Werkstück durch Hochtemperaturspritzen die Beschichtungsqualität beeinträchtigt. Deswegen beziehen sich alle Verbesserungen dieses Vorganges auf die Anlage zu dessen Durchführung, deren Schema sich praktisch nicht geändert hat, und bezwecken die Stabilisierung einiger Betriebsdaten des Vorganges, beispielsweise der Pulverdosis, die in die Explosionskammer eingeblasen' wird (s. US-PS 3 884 415, Int. Cl. 239-79, 1975) oder der Homogenität und Beständigkeit der Zusammensetzung des Gasgemisches, welches in die Explosionskammer eingeführt wird (s. US-PS 3 773 259, Int. Cm.239/81, 1973) usw.
Die bekannten Explosionsplattieranlagen funktionieren allerdings unregelmässig. Eine derartige Störung, beispielsweise ein Versagen der Anlage, d. h. das Fehlen des Schusses im Laufe einer vorgegebenen Zeitspanne beeinträchtigt die Beschichtungsqualität, vor allem dann, wenn die Anlage nach dem Versagen nicht abgeschaltet wird, da der nachfolgende Schuss der Anlage unter Veränderung der Dosis oder Ablagerung des Pulvers in dem Rohr der Anlage erfolgt.
Diese bekannte Anlage enthält eine in Form eines an einem Ende abgeflanschten Rohres ausgeführte Explosionskammer und eine an dieser angeordnete Zündkerze zur Erzeugung der Detonation und zwei mit der Explosionskammer verbundene Systeme zum Zuführen des Pulvers bzw.
zum Zuführen des Gasgemisches, wobei das System zum Zuführen des Pulvers eine Dosiereinrichtung und eine mit einem Ventil versehene Rohrleitung zum Zuführen des Trägergases in die Dosiereinrichtung und das System zum Zuführen des Gasgemisches eine über Ventile mit Gasquellen verbundene Mischeinrichtung aufweisen.
Das Steuersystem der Anlage enthält eine Steuereinheit, welche über Steuerkreise mit der Zündkerze, dem Ventil der Dosiereinrichtung und den Ventilen der Mischeinrichtung elektrisch verbunden ist. Die Steuerkreise weisen Kontakte eines elektromagnetischen Relais auf, welches zu einem Rückkoppelkreis mit einem vor dem offenen Ende des Rohres angeordneten und zur Bestimmung der Anwesenheit des Pulvers in Detonationsprodukten nach der Helligkeit deren Strahlung dienenden Geber gehört.
Bei dem Fehlen des Schusses im Laufe einer vorgegebenen Zeitspanne ( Versagen ) liefert der Geber keine Signal an die Wicklung des Relais, was zur Kontakttrennung des Relais in den Steuerkreisen sowie zum Abschalten der Anlage und folglich zur Verhinderung der besagten negativen Einwirkung auf die Beschichtungsqualität führt.
Eine andere Betriebsstörung der Anlage, welche auch die Beschichtungsqualität beeinträchtigt und auf alle Systeme und Bauteile der Anlage negativ einwirkt, besteht darin, dass ein Rückschlag , d.h. eine Detonationswelle, direkt in der Explosionskammer oder in der Nähe von dem zu bearbeitenden Werkstück entsteht und über alle Verbindungselemente in die Explosionskammer zurückkommt.
In den bekannten Anlagen wurden jedoch verschiedene Massnahmen zur Verhinderung der zerstörenden Einwirkungen des Rückschlages durchgeführt. Nach dem Einfüllen der Explosionskammer mit dem Explosionsgemisch werden sämtliche Reste des letzteren aus der Mischeinrichtung mittels eines Inertgases zwecks der erwähnten Verhinderung herausgeschleudert. Um auf dem Weg der Detonationswelle dieser einen Widerstand entgegenzustellen, steht die Mischeinrichtung über eine Rohrschlange, die auch mit dem Inertgas gefüllt wird, mit der Explosionskammer in Verbindung.
Die Gefahr des Rückschlages wird damit nicht ausgeschlossen. Das Explosionsgemisch kann beispielsweise vor dem Einblasen der Mischeinrichtung mit einem Inertgas sowie nach der Berührung mit den auf hohe Temperaturen erwärmten inneren Bauteilen des Rohres oder mit der aufgebrachten Beschichtungsschicht entzündet werden.
Das beschriebene Steuersystem der Explosionsanlage ist unempfindlich gegen den Rückschlag, was während des nachfolgenden Betriebszyklus der Anlage zur wesentlichen verfahrenstechnischen Schwierigkeiten und Verschlechterung der Beschichtungsqualität führt.
Zweck der Erfindung ist es, die beschriebenen Mängel zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Explosionsplattieranlage zu schaffen, welche eine Erhöhung der Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit durch derartige Ausführungsformen des Steuersystems gewährleistet, welche es ermöglichen, die Anlage beim Entstehen des Rückschlages automatisch abzuschalten.
Diese Aufgabe wird bei der vorgeschlagenen Explosionsplattieranlage dadurch erreicht, dass sie die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 definierten Merkmale aufweist.
Eine derartige Ausführungsform des Steuersystems ermöglicht es, die Explosionsplattieranlage sowohl beim Versagen , als auch beim Entstehen des Rückschlages abzuschalten, wodurch die verfahrenstechnischen Schwierigkeiten des Beschichtungsauflragens sowie die Möglichkeit der Entstehung der Betriebsstörungen verhindert werden. Die
beschriebene Explosionsplattieranlage zeichnet sich im Vergleich zu den bekannten Anlagen durch erhöhte Betriebssicherheit aus.
Der Signalgeber des Rückkoppelkreises des Steuersystems kann in Form eines Multivibrators mit einer Gleichgewichtslage ausgeführt werden. Eine derartige Ausführungsform des Signalgebers samt dem Verzögerungsglied, welches an die Zündkerze angeschlossen ist, ermöglicht es, das Steuersignal der Zündkerze und das Gebersignal gleicher Länge zu erhalten.
Nachstehend ist die Erfindung an Hand von konkreten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Funktionsbild der erfindungsgemässen Explosionsplattieranlage;
Fig. 2 eine logische exclusive ODER-Schaltung der erfindungsgemässen Explosionsplattieranlage;
Fig. 3 ein Funktionsbild der vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung.
Die erfindungsgemässe Explosionsplattieranlage weist eine Explosionskammer 1 und eine mit dieser verbundene Vorrichtung 2 zum Zuführen des Gasgemisches und eine Vorrichtung 3 zum Zuführen des pulverförmigen Beschichtungsgutes auf.
Die Explosionskammer 1 hat die Form eines an einem Ende geschlossenen Rohres.
Die Vorrichtung 2 zum Zuführen des Gasgemisches enthält eine Mischeinrichtung 4, welche über Ventile 5, 6 und 7 mit Quellen 8,9 und 10 von derartigen Gasgemischkomponenten, wie Brennstoff (beispielsweise Azetylen), Oxydationsmittel (beispielsweise Sauerstoff) und Inertgas (beispielsweise Stickstoff) verbunden ist.
Die Vorrichtung 3 zum Zuführen des Pulvers enthält eine Dosiereinrichtung 12, welche über eine Rohrleitung 13 mit der Quelle 10 von Inertgas verbunden ist. Als Trägergas dient bei der Zugabe des Pulvers aus der Dosiereinrichtung
12 über ein Anschlussrohr 14 in die Explosionskammer 1 das Inertgas. An der Rohrleitung 13 vor der Dosiereinrichtung
12 ist ein Ventil 15 angeordnet.
Innerhalb der Explosionskammer ist eine Zündkerze 16 untergebracht.
Die Explosionsplattieranlage enthält ferner ein Steuersystem, welches eine über Steuerkreise 18, 19, 20 und 21 mit der Zündkerze 16, dem Ventil 15 der Dosiereinrichtung 12 bzw. den Ventilen 5, 6 und 7 der Mischeinrichtung 4 verbundene Steuereinheit 17 besitzt. Als Steuereinheit 17 ist ein elektromechanisches oder elektronisches Kommandogerät vorgesehen.
Das Steuersystem der erfindungsgemässen Explosionsplattieranlage weist einen Rückkoppelkreis 22 mit einem vor dem offenen Ende des Rohres angeordneten Geber 23 auf.
Der Geber 23 kann eine Fotodiode sein, welche auf die
Strahlung der Detonationsprodukte anspricht. Anstelle der
Fotodiode kann eine andere Einrichtung, beispielsweise eine
Fotowiderstandszelle verwendet werden.
Als Geber, welcher auf die Strahlung sehr empfindlich reagiert, kann in diesem Falle auch ein eine andere Wir kungsweise aufweisender Geber, beispielsweise ein Ionisie rungsgeber vorgesehen sein, welcher auf eine Änderung der
Leitfähigkeit des Mediums zwischen seinen Elektroden rea giert.
Der Rückkoppelkreis 22 weist eine logische exclusive
ODER-Schaltung 24 auf, deren erster Eingang 25 über einen
Signalformer 26 an den Ausgang des Gebers 23 gekoppelt ist und deren zweiter Eingang 27 über ein Verzögerungsglied 28 mit der Zündkerze 16 verbunden ist, während deren Aus gang mit einer Wicklung 29 eines elektromagnetischen, Kon takte 31 32 und 33 in den Steuerkreisen von 18 bis 20 aufweisenden Relais 30 verbunden sind. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind diese Kontakte Ruhekontakte.
Die logische exclusive ODER-Schaltung 24 enthält am Ausgang ein logisches ODER-Glied 34 mit einem ersten und zweiten Eingang 35 bzw. 36 (s. Fig. 2). Der erste Eingang 25 der Schaltung 24 ist über hintereinander geschalteten NICHT- und UND-Glieder 37 bzw. 38 an den ersten Eingang 35 des logischen Gliedes 34 und über das logische UND-Glied 39 an den zweiten Eingang 36 des logischen Gliedes 34 angeschlossen. Der zweite Eingang 27 der Schaltung 24 ist über hintereinander geschalteten logische NICHT- und UND-Glieder 40 bzw. 39 an den zweiten Eingang 36 des logischen Gliedes 34 und über das logische UND-Glied 38 an den ersten Eingang 35 des logischen Gliedes 34 angeschlossen.
Der Signalformer 26 dient zur Umformung des kurzzeitigen Signals des Gebers 23 in ein Signal, dessen Dauer mit der Dauer der Impulsfolge, welche an die Zündkerze 16 als Steuersignal gelangen, vergleichbar ist. Dieser Signalformer 26 kann ein Multivibrator mit einer Gleichgewichtslage oder eine beliebige zur erwähnten Umformung dienende Einrichtung sein, beispielsweise ein Relais mit Ansprechverzögerung. Der Geber 23 ist über einen Leistungsverstärker 41 und einen in Serie mit diesem geschalteten Spannungsverstärker 42 an den Eingang des Signalformers 26 angeschlossen.
Das Verzögerungsglied 28 dient zur Verschiebung in der Zeit des Steuersignals der Zündkerze auf die Zeitgrösse, in deren Verlauf die Detonationswelle den Weg von der Zündkerze 16 bis zu dem Geber 23 durchläuft.
In der vorteilhaften Ausführungsform gemäss Fig. 3 sind die Kontakte der Steuerkreise von 18 bis 20, die mit Bezugszeichen 31', 32' und 33' bezeichnet sind, als Ruhekontakte ausgeführt und das elektromagnetische Relais 30 weist eine zusätzliche Wicklung 43 auf. Als elektromagnetisches Relais 30 kann in diesem Falle ein bekanntes polarisiertes Relais mit gegensinnig geschalteten Wicklungen 29 und 43 verwendet werden. Der Geber 23 ist durch eine Fotodiode gebildet und ist über einen Kreis 44 mit einer Serieschaltung eines RC-Gliedes 45, eines Leistungsverstärkers 46 und eines Schalters 47 mit der Wicklung 43 elektrisch verbunden. Das RC-Glied 45 ist eingangsseitig an den Ausgang des Leistungsverstärkers 41 angeschlossen. Der Schalter 47 weist zwei Stellungen A und B auf.
Die Stellung A entspricht den Betriebsdaten der Anlage vor und während dem ersten Schuss und gewährleistet die Verbindung der Wicklung 43 des Relais 30 mit der Gleichspannungsquelle E. Der Kreis 44 weist auch ein Anzeige Gerät 48 zur visuellen Anzeige der Pulvermenge in den Detonationsprodukten auf.
Eine derartige Ausführungsform des Steuersystems der Anlage ermöglicht es, die Anlage in dem Falle des Leerschusses, d.h. bei der Explosion des Gasgemisches in Abwesenheit des pulverförmigen Beschichtungsgutes, dessen Zugabe in die Explosionskammer mit Verspätung erfolgt oder überhaupt nicht erfolgt, abzuschalten.
Die beschriebene Anlage funktioniert wie folgt.
Beim Eindrücken des Knopfes Ein an dem Steuerpult (in der Zeichnung nicht gezeigt) erzeugt die Steuereinheit 17 (Fig. 1) periodisch Steuersignale, von denen ein erstes über den geschlossenen Kontakt 33 an die Ventile 5 und 6 gelangt. Gleichzeitig gelangen Steuersignale über den Kreis 21 an das Ventil 7, wodurch die erwähnten Ventile geöffnet werden und die betreffenden Gase aus den Quellen 8, 9 und 10 in die Mischeinrichtung 4 hineingehen, wo sie vermischt werden. Das erhaltene Gasgemisch gelangt über die Rohrschlange 11 in die Explosionskammer 1. Die Steuereinheit 17 erzeugt weiterhin ein Steuersignal, welches nach dem Steuerkreis 19 über dem Kontakt 32 an das Ventil 15 gelangt; Das Ventil 15 wird damit geöffnet.
Die Öffnungszeit des Ventils 15 entspricht dabei der Dauer dieses Signals und gewährleistet den Eintritt des Inertgases aus der Quelle 10 in die Dosiereinrichtung 12, was die Beförderung des pulverförmigen Beschichtungsgutes über den Rohranschluss 14 in die Explosionskammer 1 zur Folge hat. Nach dem Füllen der Explosionskammer 1 mit dem Gasgemisch und dem pulverförmigen Beschichtungsgut erzeugt die Einheit 17 ein Steuersignal, welches über den Steuerkreis 20 an die Ventile 5 und 6 gelangt. Die Ventile 5 und 6 werden damit für Oxydationsmittel und Brennstoff abgesperrt. Das Ventil 7 bleibt in dieser Zeit offen. Sämtliche Reste des Gasgemisches werden aus den Räumen der Mischeinrichtung 4 und Rohrschlange 11 in die Explosionskammer 1 mit Hilfe von Inertgas herausgespült.
Die Einheit 17 liefert sodann über den Kreis 21 ein Signal an das Ventil 7, wodurch das letztere abgesperrt wird, und über den Kreis 18 direkt über den geschlossenen Kontakt 31 ein Signal an die Zündkerze 16, wodurch eine Funkenbildung erfolgt.
In der Explosionskammer 1 entsteht damit eine Explosion. Die Impulsfolge gelangt an die Zündkerze 16 als Steuersignal und über das Glied 28 mit einer Zeitverzögerung an den Eingang 27 der logischen, exclusiven ODER Schaltung 24.
Das aufzutragende pulverförmige Beschichtungsgut wird durch die zu dem Ausgang des Rohres mit hoher Geschwindigkeit strömenden Detonationsprodukte mitgeführt, erwärmt und beschleunigt. Ausserhalb des Rohres stossen die Pulverteilchen gegen die Oberfläche des Werkstückes, welches sich in Richtung deren Bewegung befindet, und bilden darauf eine Beschichtungsschicht in Form eines Fleckes. Der Geber 23 reagiert auf die Strahlung der Detonationsprodukte, deren Helligkeit der Menge der schwebenden Pulverteilchen proportional ist, und liefert an die Verstärker 41 und 42 sowie an den Signalformer 26 ein elektrisches Signal, wo dieses derart umgeformt wird, das es von dem Ausgang des Formers 26 gleichzeitig an den Eingang 25 der Schaltung 24 wie das an den Eingang 27 der erwähnten Schaltung ankommende Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes 28 gelangt.
Wenn der Geber 23 als Ionisierungsgeber ausgeführt ist, erzeugt er dann ein elektrisches Signal, weil er auf die Änderung der Leitfähigkeit des Mediums zwischen seinen Elektroden beim Durchlaufen der Strömung der Detonationsprodukte reagiert.
Bei der Anwesenheit der beiden Signale an den Eingängen 25 und 27 der Schaltung 24 entsteht an deren Ausgang kein Signal, da durch die logischen NICHT-Glieder 37 und 40 das I-Signal in das O-Signal umgeformt wird (s. Fig. 2).
Infolgedessen wird die Wicklung 29 des elektromagnetischen Relais 30 (Fig. 1) stromlos, dessen Kontakte von 31 bis 33 bleiben geschlossen. Dementsprechend erfolgt in dem nächsten Arbeitszyklus der Anlage störungsfreies Durchlaufen der Steuerimpulse in der beschriebenen Reihenfolge.
Beim Versagen oder Rückschlag gelangt an die Schaltung 24 nur ein Signal. Beim Versagen entstehen an dem Ausgang des Rohres keine Detonationsprodukte, weswegen der Geber 23 kein elektrisches Signal erzeugt und folglich kein Signal an den Eingang 25 der Schaltung 24 gelangt.
Von dem Eingang 27 der Schaltung 24, an welcher ein elektrischer Impuls gelangt, gelangt das erwähnte Signal an das UND-Glied 38 (Fig. 2). Da an den Eingang des logischen NICHT-Gliedes 37 das O-Signal gelangt, entsteht an dessen Ausgang das I-Signal, welches danach an den anderen Eingang des logischen UND-Gliedes 38 ankommt. An dem Ausgang dieses Gliedes entsteht deswegen ein Signal, welches danach an den Eingang 35 des logischen UND-Gliedes 34 gelangt. An den anderen Eingang 36 des logischen Gliedes 34 gelangt ein O-Signal, da auf dem Weg des von dem Eingang 27 ankommenden I-Signals das logische NICHT Glied 40 angeordnet ist. An dem als Ausgang der logischen Schaltung 24 dienenden Ausgang des logischen UND-Gliedes 34 entsteht ein Verbotssignal, welches das Ansprechen des elektromagnetischen Relais 30 (Fig. 1) hervorruft.
Nach der Zeitspanne, deren Dauer die vorgegebene Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Signalen für Erregung der Detonation in der Explosionskammer 1 überschreitet, erfolgt die Kontakttrennung der Kontakte von 31 bis 33 mit der Zeitverzögerung, wodurch die Steuerkreise von 18 bis 20 und die ganze Anlage abgeschaltet werden.
Bei dem Rückschlag kommt das Signal des Gebers 23 vor jenem der Zündkerze 16 an, wodurch im Laufe des Rückschlages am Eingang 27 der logischen, exclusiven ODER-Schaltung 24 ein O-Signal ansteht, während am Eingang 36 des logischen Gliedes 34 (Fig. 2) ein I-Signal von dem Ausgang des logischen UND-Gliedes 39 ansteht und an die beiden Eingänge des UND-Gliedes 38 I-Signale vom Ausgang des logischen NICHT-Gliedes 40 und vom Eingang 25 gelangen, während an den Eingang 35 ein O-Signal gelangt, weil das I-Signal vom Eingang 25 in ein O-Signal durch das logische NICHT-Glied 37 umgeformt wurde. An dem Ausgang des ODER-Gliedes 34 entsteht anschliessend das Verbotssignal, wodurch die Explosionsplattieranlage, wie es oben beschrieben wurde, abgeschaltet wird.
Im Unterschied zu den oben beschriebenen Ausführungsvarianten der Erfindung wird die in Fig. 3 gezeigte Explosionsplattieranlage vor allem dann in Betrieb gesetzt, wenn der Schalter 47 vor dem ersten Arbeitszyklus in die Stellung A gebracht wird. Dabei wird der Wicklung 43 des elektromagnetischen Relais 30 die Speisespannung von der Gleichspannungsquelle E zugeführt. Infolgedessen werden die Kontakte 31' bis 33' des Relais in den Kreisen von 18 bis 20 geschlossen und an die Ventile 5,6,7 und 15 sowie an die Zündkerze 16 gelangen die Steuersignale in der oben beschriebenen Reihenfolge. Vor dem zweiten Arbeitszyklus, nach dem ersten Schuss, wird der Schalter 47 in die Stellung B gebracht.
Bei dem normalen Betrieb der Explosionsplattieranlage gelangt an die Wicklung 43 das Signal des Gebers 23, welches in dem Verstärker 41, im RC-Glied 45 und im Verstärker 46 umgeformt wird, wodurch die Kontakte 31' bis 33' geschlossen werden. Bei dem Rückschlag oder beim Versagen infolge einer Abweichung der Ausgangssignale des Gliedes 28 und des Signalformers 26 entsteht an dem Ausgang der exclusiven ODER-Schaltung 24 das Verbotssignal, welches an die Wicklung 29 des Relais 30 gelangt. Da die die Wicklung 43 speisende Speisespannung in dem Kreis 44 von dem Signal des Gebers 23 andere Polarität aufweist und die die Wicklung 29 speisende Spannung überschreitet, wird die letztere auf die Kontakte 31' bis 33' stärker einwirken. Die Kontakte werden getrennt und die Explosionsplat tieranlage wird abgeschaltet.
Bei dem Leerschuss entsteht keine Abweichung der Ausgangssignale des Gliedes 28 und des Formers 26, deswegen die Wicklung 29 stromlos wird.
Die die Wicklung 43 speisende Spannung ist aber für die Halterung der Kontakte 31' bis 33' in dem geschlossenen Zustand infolge einer schwachen Helligkeit der Detonationsprodukte in Abwesenheit des Pulvers unzureichend. Infolgedessen wird die Explosionsplattieranlage beim Leerschuss abgeschaltet, so dass der Beschichtungsvorgang in den nächsten Arbeitszyklen störungsfrei verläuft.
Die beschriebene Explosionsplattieranlage ermöglicht es, wesentliche Abweichungen von dem normalen verfahrenstechnischen Zyklus auszuschliessen und eine hohe Qualität der aufgetragenen Beschichtung zu erreichen. Die Explosionsplattieranlage ist ausserdem betriebssicher.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1. Explosion plating system, with an explosion chamber (1) in the form of a tube closed at one end, a spark plug (16) accommodated within the tube, a device (2) for supplying the gas mixture with a mixing device (4) which is operated via valves ( 5, 6 and 7) with gas sources (8, 9 and 10) and with the explosion chamber (1), as well as with a device (3) for feeding the powdery coating material with a metering device (12) which is connected via a valve (16 ) with a source of carrier gas and with the explosion chamber (1), and a control system, the control unit (17) via control circuits (18, 19, 20 and 21) with the spark plug (16), a valve (15) of the metering device (12) and the valves (5,
6 and 7) of the mixing device is electrically connected and its feedback circuit (22) has an encoder (23) which is arranged in front of the open end of the tube and which has a contact (31, 32 and 33) in the control circuits (18, 19 and 20) Having electromagnetic relay (30) is electrically connected, characterized in that the feedback circuit (22) has a logical, exclusive OR circuit (24), the first input (25) via a signal transmitter (26) to the output of the transmitter (23 ), the second input (27) of which is connected to the spark plug (16) via a delay element (28) and the output of which is connected to the winding of the electromagnetic relay (30).
2. Explosion plating system according to claim 1, characterized in that the signal transmitter (26) is a multivibrator with an equilibrium position.
The present invention relates to an explosion plating system according to the preamble of claim 1. Such a system can be used in metallurgy, the chemical industry, in power engineering, in mechanical engineering and in other branches of industry in the production of highly stressed and mechanical, corrosion, erosion - or products exposed to heat wear.
Experimentally, it was found that the unstability of the operating data of the process for applying a coating to the workpiece by high-temperature spraying affects the coating quality. Therefore, all improvements of this process relate to the plant for its implementation, the scheme of which has practically not changed, and are intended to stabilize some operating data of the process, for example the powder dose which is blown into the explosion chamber (see US Pat. No. 3,884 415, Int. Cl. 239-79, 1975) or the homogeneity and consistency of the composition of the gas mixture which is introduced into the explosion chamber (see US Pat. No. 3,773,259, Int. Cm. 239/81, 1973), etc.
However, the known explosion plating systems work irregularly. Such a fault, for example a failure of the system, i. H. the absence of the shot over a given period of time affects the coating quality, especially if the plant is not switched off after the failure, since the subsequent shot of the plant occurs with a change in the dose or deposit of the powder in the pipe of the plant.
This known system contains an explosion chamber in the form of a tube flanged at one end and a spark plug arranged thereon for generating the detonation and two systems connected to the explosion chamber for feeding the powder or
for supplying the gas mixture, the system for supplying the powder comprising a metering device and a valve-provided pipeline for supplying the carrier gas into the metering device and the system for supplying the gas mixture having a mixing device which is connected to valves with gas sources.
The control system of the system contains a control unit which is electrically connected to the spark plug, the valve of the metering device and the valves of the mixing device via control circuits. The control circuits have contacts of an electromagnetic relay, which belongs to a feedback circuit with a sensor arranged in front of the open end of the tube and used to determine the presence of the powder in detonation products based on the brightness of their radiation.
If the shot is missing in the course of a predetermined period of time (failure), the transmitter does not send any signal to the winding of the relay, which leads to the relay being disconnected in the control circuits and to the system being switched off and consequently preventing the said negative effect on the coating quality.
Another malfunction of the system, which also affects the coating quality and has a negative effect on all systems and components of the system, is that a setback, i.e. a detonation wave occurs directly in the explosion chamber or in the vicinity of the workpiece to be machined and comes back into the explosion chamber via all connecting elements.
In the known plants, however, various measures have been taken to prevent the destructive effects of the setback. After filling the explosion chamber with the explosion mixture, all residues of the latter are thrown out of the mixing device by means of an inert gas for the purpose of the prevention mentioned. In order to oppose this resistance on the way of the detonation wave, the mixing device is connected to the explosion chamber via a pipe coil, which is also filled with the inert gas.
The risk of a setback is not excluded. The explosion mixture can be ignited, for example, before the mixing device is blown in with an inert gas and after contact with the internal components of the tube heated to high temperatures or with the applied coating layer.
The control system of the explosion system described is insensitive to kickback, which leads to substantial procedural difficulties and deterioration in the coating quality during the subsequent operating cycle of the system.
The purpose of the invention is to eliminate the deficiencies described.
The invention has for its object to provide an explosion plating system, which ensures an increase in operational safety and reliability through such embodiments of the control system, which make it possible to switch off the system automatically when the setback occurs.
This object is achieved in the proposed explosion plating system in that it has the features defined in the characterizing part of patent claim 1.
Such an embodiment of the control system makes it possible to switch off the explosion plating system both in the event of a failure and in the event of a setback, thereby preventing the procedural difficulties of applying the coating and the possibility of malfunctions occurring. The
Explosion plating system described is characterized in comparison to the known systems by increased operational reliability.
The signal generator of the feedback circuit of the control system can be designed in the form of a multivibrator with an equilibrium position. Such an embodiment of the signal generator together with the delay element, which is connected to the spark plug, makes it possible to obtain the control signal of the spark plug and the sensor signal of the same length.
The invention is explained in more detail below on the basis of specific exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing. It shows:
1 shows a functional diagram of the explosion plating system according to the invention;
2 shows a logical exclusive OR circuit of the explosion plating system according to the invention;
Fig. 3 is a functional diagram of the advantageous embodiment of the invention.
The explosion plating system according to the invention has an explosion chamber 1 and a device 2 connected thereto for supplying the gas mixture and a device 3 for supplying the powdered coating material.
The explosion chamber 1 is in the form of a tube closed at one end.
The device 2 for supplying the gas mixture contains a mixing device 4, which is connected via valves 5, 6 and 7 to sources 8, 9 and 10 of such gas mixture components such as fuel (for example acetylene), oxidizing agent (for example oxygen) and inert gas (for example nitrogen) is.
The device 3 for feeding the powder contains a metering device 12 which is connected to the source 10 of inert gas via a pipe 13. The carrier gas is used when adding the powder from the metering device
12 via a connecting pipe 14 into the explosion chamber 1 the inert gas. On the pipe 13 in front of the metering device
12, a valve 15 is arranged.
A spark plug 16 is accommodated within the explosion chamber.
The explosion plating system also contains a control system which has a control unit 17 connected via control circuits 18, 19, 20 and 21 to the spark plug 16, the valve 15 of the metering device 12 or the valves 5, 6 and 7 of the mixing device 4. An electromechanical or electronic command device is provided as the control unit 17.
The control system of the explosion plating system according to the invention has a feedback circuit 22 with an encoder 23 arranged in front of the open end of the tube.
The encoder 23 can be a photodiode, which on the
Radiation from the detonation products responds. Instead of
Another device, for example a photodiode
Photoresistor cell can be used.
As a transmitter, which is very sensitive to the radiation, in this case also a different mode of action transmitter, for example an ionization transmitter, can be provided, which detects a change in the
Conductivity of the medium reacts between its electrodes.
The feedback circuit 22 has a logical exclusive
OR circuit 24, the first input 25 via a
Signal former 26 is coupled to the output of the transmitter 23 and its second input 27 is connected to the spark plug 16 via a delay element 28, while its output is connected to a winding 29 of an electromagnetic contact 31, 32 and 33 in the control circuits from 18 to 20 having relay 30 are connected. In the embodiment shown in FIG. 1, these contacts are normally closed contacts.
The logic exclusive OR circuit 24 contains a logic OR gate 34 with a first and second input 35 and 36 at the output (see FIG. 2). The first input 25 of the circuit 24 is connected via successively connected NAND and AND gates 37 and 38 to the first input 35 of the logic element 34 and via the logic AND element 39 to the second input 36 of the logic element 34. The second input 27 of the circuit 24 is connected to the second input 36 of the logic element 34 via series-connected logic NAND and AND elements 40 and 39, and to the first input 35 of the logic element 34 via the logic AND element 38.
The signal shaper 26 is used to convert the short-term signal from the transmitter 23 into a signal, the duration of which is comparable to the duration of the pulse sequence which reach the spark plug 16 as a control signal. This signal shaper 26 can be a multivibrator with an equilibrium position or any device used for the transformation mentioned, for example a relay with response delay. The transmitter 23 is connected to the input of the signal shaper 26 via a power amplifier 41 and a voltage amplifier 42 connected in series therewith.
The delay element 28 serves to shift the time of the control signal of the spark plug to the time variable in the course of which the detonation wave traverses the path from the spark plug 16 to the transmitter 23.
In the advantageous embodiment according to FIG. 3, the contacts of the control circuits from 18 to 20, which are denoted by reference numerals 31 ', 32' and 33 ', are designed as normally closed contacts and the electromagnetic relay 30 has an additional winding 43. In this case, a known polarized relay with windings 29 and 43 connected in opposite directions can be used as the electromagnetic relay 30. The transmitter 23 is formed by a photodiode and is electrically connected to the winding 43 via a circuit 44 with a series circuit of an RC element 45, a power amplifier 46 and a switch 47. The RC element 45 is connected on the input side to the output of the power amplifier 41. The switch 47 has two positions A and B.
The position A corresponds to the operating data of the system before and during the first shot and ensures the connection of the winding 43 of the relay 30 to the DC voltage source E. The circuit 44 also has a display device 48 for visual display of the amount of powder in the detonation products.
Such an embodiment of the control system of the plant enables the plant to be operated in the event of an empty shot, i.e. switch off in the event of an explosion of the gas mixture in the absence of the powdered coating material, the addition of which to the explosion chamber is delayed or does not occur at all.
The system described works as follows.
When the On button is pressed on the control panel (not shown in the drawing), the control unit 17 (FIG. 1) periodically generates control signals, a first of which reaches the valves 5 and 6 via the closed contact 33. At the same time, control signals reach the valve 7 via the circuit 21, whereby the valves mentioned are opened and the gases in question from the sources 8, 9 and 10 enter the mixing device 4, where they are mixed. The gas mixture obtained reaches the explosion chamber 1 via the pipe coil 11. The control unit 17 also generates a control signal which, after the control circuit 19, reaches the valve 15 via the contact 32; The valve 15 is thus opened.
The opening time of the valve 15 corresponds to the duration of this signal and ensures the entry of the inert gas from the source 10 into the metering device 12, which results in the conveyance of the powdered coating material via the pipe connection 14 into the explosion chamber 1. After the explosion chamber 1 has been filled with the gas mixture and the powdery coating material, the unit 17 generates a control signal which reaches the valves 5 and 6 via the control circuit 20. The valves 5 and 6 are thus shut off for the oxidant and fuel. The valve 7 remains open during this time. All residues of the gas mixture are flushed out of the spaces of the mixing device 4 and coil 11 into the explosion chamber 1 with the aid of inert gas.
The unit 17 then delivers a signal to the valve 7 via the circuit 21, whereby the latter is shut off, and via the circuit 18 directly to the spark plug 16 via the closed contact 31, whereby sparking occurs.
An explosion occurs in the explosion chamber 1. The pulse train arrives at the spark plug 16 as a control signal and via the element 28 with a time delay to the input 27 of the logical, exclusive OR circuit 24.
The powdery coating material to be applied is carried, heated and accelerated by the detonation products flowing to the outlet of the tube at high speed. Outside the tube, the powder particles hit the surface of the workpiece, which is in the direction of their movement, and form a coating layer in the form of a spot on it. The transmitter 23 responds to the radiation of the detonation products, the brightness of which is proportional to the amount of powder particles floating, and supplies an electrical signal to the amplifiers 41 and 42 and to the signal former 26, where it is transformed in such a way that it is transmitted from the output of the former 26 at the same time reaches the input 25 of the circuit 24 as the output signal of the delay element 28 arriving at the input 27 of the circuit mentioned.
If the transmitter 23 is designed as an ionization transmitter, it then generates an electrical signal because it responds to the change in the conductivity of the medium between its electrodes as the flow of the detonation products passes through.
If the two signals are present at the inputs 25 and 27 of the circuit 24, no signal is produced at their output, since the logic NOT elements 37 and 40 convert the I signal into the O signal (see FIG. 2). .
As a result, the winding 29 of the electromagnetic relay 30 (Fig. 1) is de-energized, the contacts of 31 to 33 remain closed. Accordingly, in the next operating cycle of the system, the control pulses run through in the order described.
In the event of failure or kickback, only one signal is sent to circuit 24. In the event of failure, no detonation products occur at the outlet of the tube, which is why the transmitter 23 does not generate an electrical signal and consequently no signal reaches the input 25 of the circuit 24.
From the input 27 of the circuit 24, at which an electrical pulse arrives, the aforementioned signal reaches the AND gate 38 (FIG. 2). Since the O signal arrives at the input of the logic NOT gate 37, the I signal arises at its output, which then arrives at the other input of the logic AND gate 38. A signal therefore arises at the output of this element, which signal subsequently arrives at the input 35 of the logic AND element 34. An O signal arrives at the other input 36 of the logic element 34 since the logic NOT element 40 is arranged on the path of the I signal arriving from the input 27. At the output of the logic circuit 24 serving as the output of the logic AND gate 34, a prohibition signal arises which causes the electromagnetic relay 30 (FIG. 1) to respond.
After the period of time, the duration of which exceeds the predetermined period of time between two successive signals for excitation of the detonation in the explosion chamber 1, the contacts are separated from 31 to 33 with the time delay, as a result of which the control circuits from 18 to 20 and the entire system are switched off .
In the event of a kickback, the signal from the encoder 23 arrives before that of the spark plug 16, as a result of which an O signal is present at the input 27 of the logic, exclusive OR circuit 24 during the flashback, while at the input 36 of the logic element 34 (FIG. 2 ) an I signal from the output of the logic AND gate 39 is present and to the two inputs of the AND gate 38 I signals from the output of the logic NOT gate 40 and from the input 25 arrive, while at input 35 an O- Signal arrives because the I signal from the input 25 has been converted into an O signal by the logic NOT gate 37. The prohibition signal then arises at the output of the OR gate 34, whereby the explosion plating system, as described above, is switched off.
In contrast to the embodiment variants of the invention described above, the explosion plating system shown in FIG. 3 is primarily put into operation if the switch 47 is brought into the position A before the first working cycle. The winding 43 of the electromagnetic relay 30 is supplied with the supply voltage from the DC voltage source E. As a result, the contacts 31 'to 33' of the relay are closed in the circles from 18 to 20 and the control signals reach the valves 5, 6, 7 and 15 and the spark plug 16 in the order described above. Before the second cycle, after the first shot, switch 47 is set to position B.
During normal operation of the explosion plating system, the signal from the transmitter 23 reaches the winding 43 and is converted in the amplifier 41, in the RC element 45 and in the amplifier 46, as a result of which the contacts 31 'to 33' are closed. In the event of a setback or failure as a result of a deviation in the output signals of the element 28 and the signal shaper 26, the prohibition signal is generated at the output of the exclusive OR circuit 24, which signal reaches the winding 29 of the relay 30. Since the supply voltage feeding the winding 43 in the circuit 44 has a different polarity from the signal from the transmitter 23 and exceeds the voltage feeding the winding 29, the latter will have a greater effect on the contacts 31 'to 33'. The contacts are separated and the explosion plate system is switched off.
With the empty shot there is no deviation in the output signals of the link 28 and the former 26, which is why the winding 29 is de-energized.
However, the voltage feeding the winding 43 is insufficient for holding the contacts 31 'to 33' in the closed state due to a weak brightness of the detonation products in the absence of the powder. As a result, the explosion plating system is switched off when the shot is empty, so that the coating process runs smoothly in the next working cycles.
The explosion plating system described makes it possible to rule out significant deviations from the normal process cycle and to achieve a high quality of the applied coating. The explosion plating system is also reliable.