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PATENTANSPRUCH
Explosivbeschichtungsanlage, bestehend aus einer Explosionskammer (1) in Form eines an einem Ende geschlossenen Rohres mit einer innerhalb des Rohres angeordneten Zündkerze (6), einer Einrichtung (2) zur Zufuhr eines Gasgemisches, welche Einrichtung (2) über eine Mischvorrichtung (7) mit der Explosionskammer (1) verbunden ist, einer Anordnung (3), die dazu dient, der Explosionskammer (1) eine dosierte Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut zuzuführen, die eine Dosiervorrichtung (15) mit einer mit der Explosionskammer (1) verbundenen Speicherkammer (16) aufweist, die über ein Ventil (22) mit einer Quelle (13) von Trägergas verbunden ist, einer Steuereinheit (4), welche mit der Zündkerze (6) sowie mit einem ersten (8), einem zweiten (9) und einem dritten Ventil (10) der Mischvorrichtung (7) und dem Ventil (22) der Dosiervorrichtung (15) elektrisch verbunden ist,
und einer Überwachungseinheit (5), die einen vor dem offenen Ende des die Explosionskammer (1) bildenden Rohres angeordneten Messfühler (26) aufweist und mit der Dosiervorrichtung (15) elektrisch verbunden ist und dazu dient, die Menge des durch die Explosion aus der Explosionskammer (1) ausgetriebenen, pulverförmigen Beschichtungsgutes zu überwachen und der Dosiervorrichtung (15) ein von der gemessenen Menge abhängiges Steuersignal zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (15) einen mit der Speicherkammer (16) über ein Schieberventil (8) mit einem an die Überwachungseinheit (5) über ein Invertierelement angeschlossenen Antrieb (23) verbundenen Füllkasten (17) aufweist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Explosivbeschichtungsanlage, bestehend aus einer Explosionskammer in Form eines an einem Ende geschlossenen Rohres mit einer innerhalb des Rohres angeordneten Zündkerze, einer Einrichtung zur Zufuhr eines Gasgemisches, welche Einrichtung über eine Mischvorrichtung mit der Explosionskammer verbunden ist, einer Anordnung, die dazu dient, der Explosionskammer eine dosierte Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut zuzuführen, die eine Dosiervorrichtung mit einer mit der Explosionskammer verbundenen Speicherkammer aufweist, die über ein Ventil mit einer Quelle von Trägergas verbunden ist, einer Steuereinheit, welche mit der Zündkerze sowie einem ersten, zweiten und dritten Ventil der Mischvorrichtung und dem Ventil der Dosiervorrichtung elektrisch verbunden ist, und einer Überwachungseinheit,
die einen vor dem offenen Ende des die Explosionskammer bildenden Rohres angeordneten Messfühler aufweist und mit der Dosiervorrichtung elektrisch verbunden ist und dazu dient, die Menge des durch die Explosion aus der Explosionskammer ausgetriebenen, pulverförmigen Beschichtungsgutes zu überwachen und der Dosiervorrichtung ein von der gemessenen Menge abhängiges Steuersignal zuzuführen.
Am erfolgreichsten kann die vorliegende Erfindung in Metallurgie, chemischer Industrie und Energetik beim Beschichten von Werkstücken angewendet werden, die während des Betriebes starken Korrosions- und Erosionseinflüssen unterworfen sind.
Die Güte der Beschichtung wird vor allem durch die Temperatur von Teilchen des Beschichtungsgutes und deren Geschwindigkeit vor dem Aufprallen auf die zu beschichtende Oberfläche des Werkstückes bestimmt. Deswegen erfolgt die Vervollkommnung der Beschichtungsausrüstung zwecks einer Erhöhung der Güte der aufzutragenden Schicht durch eine konstruktive Änderung von verschiedenen Baugruppen der Beschichtungsanlagen, z.B. Einrichtungen zum Zugeben eines Gasgemisches bzw. einer dosierten Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut in die Explosionskammer.
Es ist schon bekannt, dass die eingangs genannten Kenndaten von der Funktionsweise dieser Einrichtungen abhängig sind.
Eines der wichtigsten die Einheit der genannten Parameter der aufzutragenden Schicht bestimmenden Faktoren ist die Gleichförmigkeit der jeweiligen dosierten Menge des in die Explosionskammer zugegebenen Beschichtungsgutes.
Die Gewährleistung der Gleichförmigkeit der Dosis des in die Explosionskammer zugegebenen Pulvers stösst auf erhebliche Schwierigkeiten, die sowohl durch Nachteile der Technologie der dosierten Zugabe des Pulvers in die Explosionskammer als auch durch Unstabilität einiger physikalischen Eigenschaften des Pulvers selbst bedingt werden.
Bekannt ist eine Explosivbeschichtungsanlage (s. US-PS 3 884 415). Diese Anlage besteht aus einer Explosionskammer in Form eines an einem Ende geschlossenen Rohres, einer mit dieser verbundenen Einrichtung zur Zugabe einer dosierten Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut und einer mit der Explosionskammer verbundenen Einrichtung zur Zufuhr eines Gasgemisches in die Explosionskammer und aus einer innerhalb der Explosionskammer untergebrachten Zündkerze.
Die genannte Einrichtung zur Zugabe einer vorgegebenen Dosis des pulverförmigen Beschichtungsgutes weist eine Dosiervorrichtung mit einem Füllkasten und ein rohrförmiges mit der Explosionskammer verbundenes Gehäuse auf. Das rohrförmige Gehäuse ist an die die Dosiervorrichtung mit einer Quelle vom Trägergas verbundene Rohrleitung angeschlossen. Beim Austrittsende der Rohrleitung ist ein Ventil angeordnet. In dem rohrförmigen Gehäuse ist ein Gleitschieber untergebracht, welcher gleichzeitig als Schnellschlussventil dient.
Die Anlage enthält weiterhin eine Steuereinheit, welche mit der Einrichtung zur Zufuhr eines Gasgemisches, einer Zündkerze und einem Ventil der Dosiervorrichtung verbunden ist.
Die Zufuhr des pulverförmigen Beschichtungsgutes in die Explosionskammer erfolgt in dem Falle, wenn das Ventil der Dosiervorrichtung nach dem Erhalten des Signals einer Vorgabeeinrichtung der Steuereinheit geöffnet wird. Das Trägergas gelangt dabei in den Hohlraum des rohrförmigen Gehäuses und verschiebt den Gleitschieber, womit der in dem Gleitschieber ausgeführte, vorläufig mit der Auslassöffnung des Füllkastens zusammenwirkende und mit dem pulverförmigen Beschichtungsgut gefüllte Kanal mit einem das rohrförmige Gehäuse mit der Explosionskammer verbindende Zufuhrrohr und mit einem in den mit dem Trägergas gefüllten Hohlraum des rohrförmigen Gehäuses hinausgehenden Umlaufkanal in Verbindung gebracht wird. Demzufolge wird das pulverförmige Beschichtungsgut in einer dosierten Menge in die Explosionskammer aus dem Kanal des Gleitschiebers eingeblasen.
Obgleich der die in die Explosionskammer zugegebene
Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut bestimmende
Kanalinhalt des Gleitschiebers konstant bleibt, ändert sich die genannte Menge, da mit einer Verminderung des Pulverstandes im Füllkasten der Dosiervorrichtung dessen Schüttfähigkeit sinkt und folglich eine geringere Menge des Beschichtungsgutes in den Kanal des Gleitschiebers gelangt. Ausserdem sinkt die Menge des Pulvers durch eine Verminderung des Querschnittes des Zuführungsrohres infolge dessen Verstaubung oder teilweiser Verschweissung. Die Verminderung der in die Explosionskammer zugegebenen Menge des Pulvers führt zu dessen Überwärmen und Ausbrennen des
Beschichtungsgutes während des Schusses der Anlage. In dem Falle, wenn das Pulver in die Explosionskammer in einer viel geringeren Menge zugegeben wird, wird sich die
Beschichtung nach ihrer chemischen Zusammensetzung und Phasenzustand von dem Ausgangsstoff stark unterscheiden.
Eine darartige Beschichtung zeichnet sich beispielsweise durch hohen Gehalt an Oxyden aus. Bei der Erhöhung der Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut lässt sich das letztere bis auf eine erforderliche Temperatur nicht überwärmen, was zur Bildung einer lockeren, brüchigen Beschichtung führt.
Der erwähnte Mangel ist teilweise in einer bekannten Explosivbeschichtungsanlage beseitigt (s. US-PS 4 279 383, FR-PS 2 453 681 und CH-PS 640 887).
Diese Anlage besteht aus einer in Form eines an einem Ende geschlossenen Rohres ausgestatteten Explosionskammer, einer in dem Rohr angeordneten Zündkerze, einer Einrichtung zur Zufuhr eines Gasgemisches mit einer mit der Explosionskammer verbundenen Mischvorrichtung und einer Einrichtung zur Zugabe eines Beschichtungsgutes in die Explosionskammer. Die Dosiervorrichtung der Einrichtung zur Zugabe des Beschichtungsgutes weist einen mit der
Explosionskammer verbundenen Speicher auf. Zwecks Beförderung des Beschichtungsgutes ist die Dosiervorrichtung über ein Ventil an die Quelle von Inertgas angeschlossen.
Die Anlage enthält weiterhin eine Steuereinheit, welche mit der Zündkerze, Ventilen der Mischvorrichtung und dem Ventil der Dosiervorrichtung elektrisch verbunden ist, und eine Einheit zur Prüfung der Mengenveränderung des Beschichtungsgutes in Detonationsprodukten, bestehend aus einem an dem offenen Ende des Rohres angeordneten Messfühler zur Meldung der Anwesenheit des Pulvers in Detonationsprodukten und einem Wandler, wobei der letztere einen Schaltkreis aus einem Spannungsverstärker, einem ersten Leistungsverstärker, einem RC, Integrierkreis und einem zweiten Leistungsverstärker darstellt.
Die Einheit zur Prüfung der Mengenveränderung des Pulvers ist ausgangsseitig mit einem Druckregler des Trägergases in der Einrichtung zur Zugabe des Beschichtungsgutes über ein Schwellelement verbunden, wodurch die Menge an Pulver in dem Rohr durch Regelung der Zugabe des Trägergases in der Dosiervorrichtung in Abhängigkeit von der Menge an
Pulver in den Detonationsprodukten korrigiert wird. Ein derartiges Steuerungsschema ermöglicht es jedoch, die Stabilität der in die Explosionskammer zugegebenen Menge an Beschichtungsgut durch eine Änderung des Trägergasverbrauches zu erzielen.
Eine derartige Änderung spielt praktisch keine Rolle für die Beschichtungsqualität, insbesondere in dem Falle, wenn gemäss der Technologie zum Aufbringen von Beschichtungen die Zusammensetzung eines in die
Explosionskammer zugegebenen Gasgemisches eine erhebliche Menge an Inertgas enthält, was für die Beschichtungen aus leichtschmelzenden Werkstoffen (beispielsweise Nickel) besonders gekennzeichnet ist.
Beim Aufbringen von Beschichtungen aus hochschmelzbaren Stoffen, beispielsweise aus Aluminiumoxid, wird das
Explosionsgemisch mit Inertgas kaum verdünnt, wobei das letztere in die Explosionskammer nur als Trägergas mit dem pulverförmigen Beschichtungsgut gelangt. Deswegen ist die Temperatur des Detonationsproduktes und folglich die
Beschichtungsqualität stark von dem Verbrauch dieses Gases abhängig.
Die Erfindung bezweckt den vorstehend genannten Mangel zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Explosivbeschichtungsanlage zu schaffen, die durch konstruktive Änderungen der Zugabeeinrichtung für das Pulver und deren Verbindung mit der Überwachungseinheit, die die Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut in den Detonationsprodukten überwacht, die Beschichtungsqualität, unabhängig von der Art des pulverförmigen Beschichtungsgutes und ohne Änderung des Trägergasverbrauches, gewährleistet.
Diese Aufgabe wird mit einer Explosionskammer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.
Die Dosiervorrichtung enthält vorteilhaft einen über ein Schieberventil mit der Speicherkammer verbundenen Füllkasten. Das Schieberventil weist einen Antrieb auf, welcher über ein Invertierelement an die Überwachungseinheit der Mengenveränderung des Beschichtungsgutes in Detonationsprodukten angeschlossen ist.
Durch die beschriebene bauliche Gestaltung der mit dem gesteuerten Schieberventil vorgesehenen Dosiervorrichtung kann das pulverförmige Beschichtungsgut bei einer Herabsetzung der Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut in den Detonationsprodukten in der Speicherkammer aus dem Füllkasten hinzugeschüttelt werden, während der Pulverstand in dem Speicher (mit geringeren Abweichungen) konstant bleibt, was die Gleichmässigkeit des Zuführungsweges des Trägergases mit den Teilchen des pulverförmigen Beschichtungsgutes und gleichzeitig die Stabilität der in die Explosionskammer zugegebenen Dosis des Beschichtungsgutes zur Folge haben kann.
Durch das Fehlen von Schwellelementen in dem den Antrieb des Schieberventils mit der Überwachungseinheit der Mengenveränderung des Pulvers in den Detonationsprodukten verbundenen Stromkreis kann die Empfindlichkeit der Einrichtung zur Zugabe vorgegebener Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut der quantitativen Mengenänderung des letzteren in der Explosionskammer gegenüber stark erhöht werden. Eine zufällige Verminderung des Signalpegels des Messfühlers, welche nur auf den Stand des Beschichtungsgutes in der Speicherkammer und in keinem Falle auf dessen Menge einwirkt, ruft folglich keine wesentlichen quantitativen Mengenänderungen des Beschichtungsgutes hervor.
Die Überwachungseinheit zur Kontrolle der Mengenänderung des Beschichtungsgutes bei dessen Eintreffen in die Explosionskammer kann hohe Stabilität der vorgegebenen Menge gewährleisten, während der Verbrauch an Trägergas konstant bleibt, wodurch die erfindungsgemässe Anlage zum Aufbringen von Beschichtungen aus beliebigen Stoffen verwendet werden kann.
Im weiteren wird die Erfindung anhand von konkreten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigt
Fig. 1 ein Funktionsbild der erfindungsgemässen Explosivbeschichtungsanlage:
Fig. 2 eine Ausführungsform der Dosiervorrichtung der erfindungsgemässen Anlage in schematischer Weise.
Die Explosivbeschichtungsanlage enthält eine Explosionskammer 1, eine mit dieser verbundene Einrichtung 2 zur Zufuhr eines Gasgemisches, eine Anlage 3, die dazu dient, der Explosionskammer 1 eine vorgegebene Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut zuzuführen, eine mit der Einrichtung 2 und der Anlage 3 verbundene Steuereinheit 4 und eine mit der Anlage 3 elektrisch gekoppelte Überwachungseinheit 5 zur Prüfung der Mengenänderung des Pulvers in Detonationsprodukten.
Die Explosionskammer 1 ist in Form eines an einem Ende geschlossenen Rohres ausgeführt. Innerhalb dieses Rohres ist eine Zündkerze 6 untergebracht, welche zur Erzeugung einer Explosion in der Explosionskammer 1 dient und an die Steuereinheit 4 elektrisch angeschlossen ist.
Die Einrichtung 2 zur Zufuhr des Gasgemisches enthält eine Mischvorrichtung 7, welche über ein erstes 8, ein zweites 9 und ein drittes Ventil 10 mit den jeweiligen Quellen 11, 12 und 14 von Brennstoff, Oxydierungsmittel bzw. Inertgas verbunden sind. Als Brennstoff, Oxydierungsmittel und Inertgas können entsprechend Azetylen, Sauerstoff und Stickstoff verwendet werden. Die Mischvorrichtung 7 ist über eine zu ihrem Schutz vom Rückschlag, d.h. von der Fortpflanzung in der Mischvorrichtung 7 der in der Explosionskammer 1 entstandenen Detonationswelle dienende Rohrschlange 14, mit der Explosionskammer verbunden.
Die Anlage 3 zur Zugabe eine dosierten Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut enthält eine Dosiervorrichtung 15 mit einer Speicherkammer 16 und einem Füllkasten 17, der über der Speicherkammer 16 angeordnet und an letzterer über ein Schieberventil angeschlossen ist. Die Speicherkammer 16 weist gegenüberliegende Stutzen 19 und 20 auf, deren Auslassöffnungen innerhalb der Speicherkammer 16 untergebracht sind.
Der Stutzen 19 ist an die mit der Quelle 13 von Inertgas verbundene Rohrleitung 21 angeschlossen. Die Rohrleitung 21 dient zur Zufuhr des Inertgases in die Dosiervorrichtung 15. Das Inertgas wird dabei als Trägergas verwendet.
Die Rohrleitung 21 ist mit einem Ventil 22 versehen. Der Stutzen 20 verbindet die Explosionskammer 1 mit der Speicherkammer 16 und dient zum Einblasen des pulverförmigen Beschichtungsgutes durch diese in die erwähnte Explosionskammer 1 aus der Speicherkammer 16, wenn das Ventil 22 geöffnet wird.
Das Schieberventil 18 weist einen Elektromagneten 23 auf, dessen Kern mit einem die Auslassöffnung des Füllkastens 17 absperrenden Ventil 24 verbunden ist. Zum Halten des Ventils 24 in dem geschlossenen Zustand dient eine Feder 25.
Die Steuereinheit 4 enthält eine Vorgabevorrichtung, welche in Form eines elektromechanischen oder elektronischen Kommandogerätes ausgeführt ist. Über Steuerungskreise ist die Steuereinheit 4 mit der Zündkerze 6, den Ventilen 8, 9 und 10 der Mischvorrichtung 7 und dem Ventil 22 der Einrichtung 3 zur Zugabe der dosierten Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut verbunden.
Die Prüfeinheit der Mengenänderung des Pulvers in Detonationsprodukten weist einen an dem offenen Ende des Rohres angeordneten Messfühler 26 und Signalwandler 27 des Messfühlers 26 auf.
Der Messfühler 26 ist als eine Photodiode ausgeführt, welche auf die Strahlung (Helligkeit) der Detonationsprodukte anspricht.
Als Photodiode kann eine andere Vorrichtung, beispielsweise ein Photowiderstand verwendet werden.
Der Signalwandler 27 des Messfühlers 26 enthält einen Schaltkreis aus einem Leistungsverstärker des Eingangssi- gnals und einer Integrierkette.
Der Ausgang des Wandlers 27 dient als Ausgang der Einheit 5 und ist mit der Wicklung des Elektromagneten 23 über einen Inverter 28 verbunden, wobei der Elektromagnet 23 als Antrieb des Schieberventils 18 funktioniert.
Als Stromquelle der Einheiten 4 und 5 dient die Gleichspannungsquelle 29.
Die beschriebene Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage ist vorteilhaft, es sind aber andere Ausführungsformen deren Bauteilen möglich. Beispielsweise kann die Dosiervorrichtung 15 der Einrichtung 3 zur Zugabe einer dosierten Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist, so ausgeführt werden, dass die Speicherkammer 16 und der Füllkasten 17 nebeneinander angeordnet und miteinander über ein Rohr 30 verbunden sind. Der Einlass dieses Rohres befindet sich im Füllkasten 17 und ist von dem mit dem Kern des gesteuerten Elektromagneten 23 verbundenen Ventil 24 des Schieberventils 18 gesperrt.
Der innerhalb der Speicherkammer 16 untergebrachte Stutzen 19 und der in dem Füllkasten 17 untergebrachte und zur Zuführung dem letzteren des Trägergases dienende Stutzen 31 sind an die Rohrleitung 21 angeschlossen. Das Trägergas dient in diesem Falle zur Förderung des pulverförmigen Beschichtungsgutes in die Speicherkammer 16 aus dem Füllkasten 17 bei dem geöffneten Ventil 24.
Nachstehend wird der Betrieb der erfindungsgemässen Anlage beschrieben, wenn aus den technologischen Gründen das Inertgas in dem in die Explosionskammer zugegebenen Gasgemisch beim Auftragen von Beschichtungen (z.B. beim Auftragen einer Beschichtung aus dem Aluminiumoxid) nicht verwendet wird.
In anderen Fällen funktioniert die Anlage komplizierter, als es beschrieben wurde, aber für diesen Fall ist es nicht wesentlich.
Beim Einschalten der Stromquelle 29 (Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung) erzeugt die Steuereinheit 4 elektrische Signale, nach deren Befehle die mit der letzteren verbundenen Steuervorrichtungen der erfindungsgemässen Anlage in einer erforderlichen Reihenfolge funktionieren. Dabei werden vorläufig die Ventile 8 und 9 geöffnet und der Brennstoff und Oxydierungsmittel strömen aus den Quellen 11 und 12 in die Mischvorrichtung 7, wo das Explosionsgemisch entsteht.
Dieses Explosionsgemisch strömt durch die Rohrschlange 14 in die Explosionskammer 1. Danach wird das Ventil 22 geöffnet und das Inertgas gelangt aus der Quelle 13 über den Stutzen 19, die Speicherkammer 16, die Dosiervorrichtung 15 und den Stutzen 20 und nimmt eine bestimmte Pulvermenge aus der Speicherkammer 16 in die Explosionskammer 1 mit (die erwähnte Menge ist von den Eigenschaften des pulverförmigen Beschichtungsgutes, von dem Druck des Inertgases und der Zeitspanne, innerhalb deren das Ventil 22 geöffnet wird, abhängig). Die Ventile 8, 9 und 22 werden geschlossen und das Ventil 10 wird geöffnet, wodurch das Inertgas aus der Quelle 13 in die Mischvorrichtung 7 gelangt und die Reste des Explosionsgemisches aus der letzteren in die Explosionskammer 1 hinausdrängt. Danach wird in der Explosionskammer 1 mit Hilfe der Zündkerze 6 eine Explosion bewerkstelligt.
Die Detonationsprodukte reissen die erwärmten Teilchen des Beschichtungsgutes mit und bewegen sich mit einer hohen Geschwindigkeit aus dem geöffneten Teil des Rohres in die Richtung des Werkstückes C und prallen auf der Oberfläche dieses Werkstückes auf. Nach dem Aufprallen bleiben die erwähnten Teilchen auf der Oberfläche und bilden damit eine Schicht. Danach strömt das Inertgas über das geöffnete Ventil 10, Mischvorrichtung 7 und Rohrschlange 14 in die Explosionskammer 1 und schleudert sämtliche Resten der Detonationsprodukte heraus. Danach wird das Ventil 10 geschlossen und der beschriebene Zyklus wiederholt sich.
Beim Einschalten der Quelle 29 beträgt das Signal des Messfühlers 26 minimale Grösse. Deswegen erscheint an dem Ausgang des Wandlers 27 genau dasselbe Signal, welches danach an den Eingang des Inverters 28 gelangt. An dem Ausgang des Inverters 28 wird ein Signal maximaler Grösse erzeugt. Dieses Signal gelangt in die Wicklung des Elektromagnetes 23, wodurch das Ventil 24 nach unten bewegt wird und das pulverförmige Beschichtungsgut aus dem Füllkasten 17 in der Speicherkammer 16 ankommt.
Beim Austreten des Zweiphasenteilchenflusses (aus dem pulverförmigen Beschichtungsgut und gasförmigen Verbrennungsprodukten der Explosion) aus dem Rohr wird dessen Helligkeit durch den Messfühler 26 registriert, welche von der Menge des pulverförmigen Beschichtungsgutes in dem Fluss abhängig ist. Wenn der Detonationsproduktefluss das pulverförmige Beschichtungsgut in ausreichender Menge enthält, erreicht das Signal des Messfühlers 26, welches in dem Wand ler 27 vorläufig verstärkt wird, seine maximale Grösse, wodurch an dem Ausgang des Inverters 28 ein minimales Signal erzeugt wird. Demzufolge wird der Elektromagnet 23 des Schieberventils 18 stromlos, das Ventil 24 unter Einwirkung der Feder 25 zugeschlossen und das Ankommen des pulverförmigen Beschichtungsgutes in der Speicherkammer 16 aus dem Füllkasten 17 abgesperrt.
Wenn der Detonationsproduktefluss das pulverförmige Beschichtungsgut in ungenügender Menge enthält, bleibt das Ventil 24 offen. Das pulverförmige Beschichtungsgut wird dabei so lange aus dem Füllkasten 17 in die Speicherkammer 16 geschüttet, bis dessen Menge in dem Detonationsproduktefluss ausreichende Grösse erreicht.
Beim Betrieb der Anlage wird die Menge des in die Explosionskammer zugegebenen Beschichtungsgutes während seines Austretens aus der Speicherkammer 16 vermindert. Die Helligkeit des Flusses wird auch herabgesetzt. Das Signal wird dabei an dem Ausgang des Wandlers 27 seine minimale und an dem Ausgang des Inverters 28 maximale Grösse erreichen. Dies führt zum Ansprechen des Elektromagneten 23. Das Ventil 24 wird geöffnet, wodurch das pulverförmige Beschichtungsgut aus dem Füllkasten 17 in die
Speicherkammer 16 geschüttet wird.
Dies ermöglicht es, die in die Explosionskammer zugegebene Menge an Beschichtungsgut automatisch zu stabilisie ren. Der mit der erfindungsgemässen Explosivbeschichtungsanlage erhaltene, hohe Grad der Homogenität der pulverförmigen Zusammensetzung in dem Detonationsproduktefluss gewährleistet hochwertige Beschichtungen mit stabilen physikalischen Eigenschaften.
Der Betrieb der erfindungsgemässen Anlage, deren Dosierungsvorrichtung in Fig. 2 dargestellt ist, unterscheidet sich im Vergleich zu dem beschriebenen, weil das pulverförmige Beschichtungsgut in diesem Falle der Speicherkammer 16 aus dem Füllkasten 17 nicht unter Einwirkung seines eigenen Gewichtes, sondern mit Hilfe von Inertgas zugeführt wird.
Dabei strömt das Inertgas über den Stutzen 31 in den Füllkasten 17 und drückt das pulverförmige Beschichtungsgut beim offenen Ventil 24 über das Rohr 30 in die Speicherkammer.
Vorstehend sind konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben, das zahlreichen Änderungen und Ergänzungen, die für den Fachmann auf dem gegebenen Gebiet der Technik offensichtlich sind, unterworfen werden können, ohne dass von dem im Patentanspruch dargelegten Erfindungstatbestand und -inhalt abgewichen wird.
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PATENT CLAIM
Explosive coating system, consisting of an explosion chamber (1) in the form of a tube closed at one end with a spark plug (6) arranged inside the tube, a device (2) for supplying a gas mixture, which device (2) via a mixing device (7) connected to the explosion chamber (1), an arrangement (3) which serves to supply the explosion chamber (1) with a metered amount of powdered coating material, which has a metering device (15) with a storage chamber (16) connected to the explosion chamber (1) which is connected via a valve (22) to a source (13) of carrier gas, a control unit (4) which is connected to the spark plug (6) and to a first (8), a second (9) and a third valve (10) the mixing device (7) and the valve (22) of the metering device (15) is electrically connected,
and a monitoring unit (5) which has a sensor (26) arranged in front of the open end of the tube forming the explosion chamber (1) and is electrically connected to the metering device (15) and serves to determine the amount of the explosion from the explosion chamber (1) monitor expelled, powdery coating material and supply the metering device (15) with a control signal that is dependent on the measured quantity, characterized in that the metering device (15) connects one to the storage chamber (16) via a slide valve (8) with one to the Monitoring unit (5) has a fill box (17) connected via a drive (23) connected to an inverting element.
The invention relates to an explosive coating system, consisting of an explosion chamber in the form of a tube closed at one end with a spark plug arranged inside the tube, a device for supplying a gas mixture, which device is connected to the explosion chamber via a mixing device, an arrangement which serves to deliver a metered amount of powdered coating material to the explosion chamber, which has a metering device with a storage chamber connected to the explosion chamber, which is connected via a valve to a source of carrier gas, a control unit which is connected to the spark plug and a first, second and third valve of the mixing device and the valve of the metering device is electrically connected, and a monitoring unit,
which has a measuring sensor arranged in front of the open end of the tube forming the explosion chamber and is electrically connected to the metering device and serves to monitor the amount of powdered coating material expelled from the explosion chamber by the explosion and to the metering device a control signal which is dependent on the measured amount feed.
The present invention can be most successfully applied in metallurgy, chemical industry and energetics in the coating of workpieces which are subject to severe corrosion and erosion influences during operation.
The quality of the coating is primarily determined by the temperature of particles in the coating material and their speed before impacting the surface of the workpiece to be coated. Therefore, the coating equipment is perfected in order to increase the quality of the layer to be applied by constructively changing various components of the coating systems, e.g. Devices for adding a gas mixture or a metered amount of powdered coating material into the explosion chamber.
It is already known that the characteristics mentioned at the outset depend on the functioning of these devices.
One of the most important factors determining the unit of the named parameters of the layer to be applied is the uniformity of the respective metered amount of the coating material added to the explosion chamber.
Ensuring the uniformity of the dose of the powder added to the explosion chamber encounters considerable difficulties, which are caused both by disadvantages of the technology of metering the powder into the explosion chamber and by the instability of some physical properties of the powder itself.
An explosive coating system is known (see US Pat. No. 3,884,415). This system consists of an explosion chamber in the form of a tube closed at one end, a device connected to this for adding a metered amount of powdered coating material and a device connected to the explosion chamber for supplying a gas mixture into the explosion chamber and a spark plug housed within the explosion chamber .
Said device for adding a predetermined dose of the powdered coating material has a metering device with a filling box and a tubular housing connected to the explosion chamber. The tubular housing is connected to the pipeline connected to the dosing device with a source of the carrier gas. A valve is arranged at the outlet end of the pipeline. A slide valve is housed in the tubular housing, which also serves as a quick-closing valve.
The system also contains a control unit which is connected to the device for supplying a gas mixture, a spark plug and a valve of the metering device.
The powdery coating material is fed into the explosion chamber when the valve of the metering device is opened after receiving the signal from a control unit specification device. The carrier gas enters the cavity of the tubular housing and displaces the slide valve, with which the channel in the slide valve, which initially interacts with the outlet opening of the filling box and is filled with the powdery coating material, with a feed pipe connecting the tubular housing with the explosion chamber and with an in the circulation channel, which is filled with the carrier gas, is connected to the tubular housing. As a result, the powdered coating material is blown into the explosion chamber from the channel of the slide valve in a metered amount.
Although that added to the explosion chamber
Determine the amount of powdered coating material
The channel content of the slide valve remains constant, the amount mentioned changes, since with a reduction in the powder level in the filling box of the metering device, its pourability decreases and consequently a smaller amount of the coating material reaches the channel of the slide valve. In addition, the amount of powder decreases due to a reduction in the cross section of the feed pipe due to its dusting or partial welding. Reducing the amount of powder added to the explosion chamber causes it to overheat and burn out
Coating material during the shot of the system. In the event that the powder is added to the explosion chamber in a much smaller amount, the will
Differentiate the coating according to its chemical composition and phase condition from the starting material.
Such a coating is characterized, for example, by a high content of oxides. If the amount of powdered coating material is increased, the latter cannot be heated to a required temperature, which leads to the formation of a loose, brittle coating.
The aforementioned defect has been partially eliminated in a known explosive coating system (see US Pat. No. 4,279,383, FR Pat. No. 2,453,681 and CH Pat. No. 640,887).
This system consists of an explosion chamber equipped in the form of a tube closed at one end, a spark plug arranged in the tube, a device for supplying a gas mixture with a mixing device connected to the explosion chamber and a device for adding a coating material to the explosion chamber. The metering device of the device for adding the coating material has one with the
Explosion chamber connected storage. For the purpose of conveying the coating material, the metering device is connected to the source of inert gas via a valve.
The system also contains a control unit, which is electrically connected to the spark plug, valves of the mixing device and the valve of the metering device, and a unit for checking the change in the quantity of the coating material in detonation products, consisting of a sensor arranged at the open end of the tube to report the Presence of the powder in detonation products and a converter, the latter being a circuit comprising a voltage amplifier, a first power amplifier, an RC, an integrating circuit and a second power amplifier.
The unit for checking the quantity change of the powder is connected on the output side to a pressure regulator of the carrier gas in the device for adding the coating material via a swelling element, whereby the quantity of powder in the tube by regulating the addition of the carrier gas in the metering device as a function of the quantity
Powder in the detonation products is corrected. However, such a control scheme makes it possible to achieve the stability of the amount of coating material added to the explosion chamber by changing the carrier gas consumption.
Such a change is practically irrelevant for the coating quality, especially in the case when, according to the technology for applying coatings, the composition of one in the
Explosion chamber added gas mixture contains a significant amount of inert gas, which is particularly characterized for the coatings of easily melting materials (such as nickel).
When applying coatings made of refractory materials, such as aluminum oxide, that becomes
Explosion mixture hardly diluted with inert gas, the latter reaching the explosion chamber only as a carrier gas with the powdered coating material. Therefore the temperature of the detonation product and consequently that
Coating quality strongly depends on the consumption of this gas.
The invention aims to remedy the above-mentioned defect.
The invention has for its object to provide an explosive coating system, the design quality, regardless of the type of powdered coating material and by constructive changes to the addition device for the powder and its connection to the monitoring unit that monitors the amount of powdered coating material in the detonation products without changing the carrier gas consumption.
This object is achieved with an explosion chamber with the characterizing features of the patent claim.
The metering device advantageously contains a filling box connected to the storage chamber via a slide valve. The slide valve has a drive which is connected via an inverting element to the monitoring unit for the change in the quantity of the coating material in detonation products.
Due to the described structural design of the metering device provided with the controlled slide valve, the powdery coating material can be shaken out of the filling box when the amount of powdery coating material in the detonation products in the storage chamber is reduced, while the powder level in the storage unit remains constant (with minor deviations), which can result in the uniformity of the supply path of the carrier gas with the particles of the powder coating material and at the same time the stability of the dose of the coating material added to the explosion chamber.
The absence of swelling elements in the circuit connected to the drive of the slide valve with the monitoring unit for the change in the amount of powder in the detonation products can greatly increase the sensitivity of the device for adding a predetermined amount of powdered coating material to the quantitative change in amount of the latter in the explosion chamber. An accidental reduction in the signal level of the sensor, which only affects the level of the coating material in the storage chamber and in no case on its quantity, does not result in any significant quantitative changes in the quantity of the coating material.
The monitoring unit for controlling the change in the quantity of the coating material when it arrives in the explosion chamber can ensure high stability of the predetermined quantity, while the consumption of carrier gas remains constant, as a result of which the system according to the invention can be used to apply coatings made of any substances.
Furthermore, the invention is explained in more detail using specific exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, in which:
1 is a functional diagram of the explosive coating system according to the invention:
Fig. 2 shows an embodiment of the metering device of the system according to the invention in a schematic manner.
The explosive coating system contains an explosion chamber 1, a device 2 for supplying a gas mixture connected thereto, a system 3 which serves to supply the explosion chamber 1 with a predetermined amount of powdered coating material, a control unit 4 and 4 connected to the device 2 and the system 3 a monitoring unit 5, which is electrically coupled to the system 3, for checking the change in quantity of the powder in detonation products.
The explosion chamber 1 is designed in the form of a tube closed at one end. Within this tube, a spark plug 6 is accommodated, which is used to generate an explosion in the explosion chamber 1 and is electrically connected to the control unit 4.
The device 2 for supplying the gas mixture contains a mixing device 7, which are connected via a first 8, a second 9 and a third valve 10 to the respective sources 11, 12 and 14 of fuel, oxidizing agent or inert gas. Correspondingly, acetylene, oxygen and nitrogen can be used as fuel, oxidizing agent and inert gas. The mixing device 7 is connected to protect it from kickback, i.e. from the propagation in the mixing device 7 of the detonation wave created in the explosion chamber 1 serving coil 14 connected to the explosion chamber.
The system 3 for adding a metered amount of powdered coating material contains a metering device 15 with a storage chamber 16 and a filling box 17, which is arranged above the storage chamber 16 and connected to the latter via a slide valve. The storage chamber 16 has opposite connections 19 and 20, the outlet openings of which are accommodated within the storage chamber 16.
The connector 19 is connected to the pipeline 21 connected to the source 13 of inert gas. The pipeline 21 serves to supply the inert gas into the metering device 15. The inert gas is used as the carrier gas.
The pipeline 21 is provided with a valve 22. The connector 20 connects the explosion chamber 1 to the storage chamber 16 and serves to blow the powdered coating material through it into the aforementioned explosion chamber 1 from the storage chamber 16 when the valve 22 is opened.
The slide valve 18 has an electromagnet 23, the core of which is connected to a valve 24 which blocks the outlet opening of the filling box 17. A spring 25 serves to hold the valve 24 in the closed state.
The control unit 4 contains a default device, which is designed in the form of an electromechanical or electronic command device. The control unit 4 is connected via control circuits to the spark plug 6, the valves 8, 9 and 10 of the mixing device 7 and the valve 22 of the device 3 for adding the metered amount of powdered coating material.
The test unit for the change in the quantity of powder in detonation products has a sensor 26 and signal converter 27 of the sensor 26 arranged at the open end of the tube.
The sensor 26 is designed as a photodiode, which responds to the radiation (brightness) of the detonation products.
Another device, for example a photoresistor, can be used as the photodiode.
The signal converter 27 of the sensor 26 contains a circuit comprising a power amplifier of the input signal and an integrating chain.
The output of the converter 27 serves as the output of the unit 5 and is connected to the winding of the electromagnet 23 via an inverter 28, the electromagnet 23 functioning as a drive for the slide valve 18.
The DC voltage source 29 serves as the current source of the units 4 and 5.
The described embodiment of the system according to the invention is advantageous, but other embodiments of its components are possible. For example, the metering device 15 of the device 3 for adding a metered amount of powdered coating material, as can be seen from FIG. 2, can be designed such that the storage chamber 16 and the filling box 17 are arranged next to one another and connected to one another via a pipe 30. The inlet of this tube is located in the filling box 17 and is blocked by the valve 24 of the slide valve 18 connected to the core of the controlled electromagnet 23.
The socket 19 accommodated within the storage chamber 16 and the socket 31 accommodated in the filling box 17 and used for supplying the latter of the carrier gas are connected to the pipeline 21. In this case, the carrier gas serves to convey the powdery coating material into the storage chamber 16 from the fill box 17 when the valve 24 is open.
The operation of the system according to the invention is described below if, for technological reasons, the inert gas in the gas mixture added to the explosion chamber is not used when applying coatings (e.g. when applying a coating made of aluminum oxide).
In other cases, the system works more complicated than described, but in this case it is not essential.
When the power source 29 is switched on (FIG. 1 of the accompanying drawing), the control unit 4 generates electrical signals, according to the commands of which the control devices of the system according to the invention connected to the latter function in a required sequence. The valves 8 and 9 are provisionally opened and the fuel and oxidizing agent flow from the sources 11 and 12 into the mixing device 7, where the explosion mixture is formed.
This explosion mixture flows through the pipe coil 14 into the explosion chamber 1. Then the valve 22 is opened and the inert gas passes from the source 13 through the nozzle 19, the storage chamber 16, the metering device 15 and the nozzle 20 and takes a certain amount of powder from the storage chamber 16 into the explosion chamber 1 (the amount mentioned depends on the properties of the powder coating material, on the pressure of the inert gas and on the time span within which the valve 22 is opened). The valves 8, 9 and 22 are closed and the valve 10 is opened, as a result of which the inert gas from the source 13 reaches the mixing device 7 and forces the remnants of the explosion mixture out of the latter into the explosion chamber 1. Then an explosion is accomplished in the explosion chamber 1 with the aid of the spark plug 6.
The detonation products carry the heated particles of the coating material with them and move at high speed out of the open part of the tube in the direction of the workpiece C and strike the surface of this workpiece. After the impact, the particles mentioned remain on the surface and thus form a layer. The inert gas then flows through the opened valve 10, mixing device 7 and pipe coil 14 into the explosion chamber 1 and throws out all residues of the detonation products. The valve 10 is then closed and the cycle described is repeated.
When the source 29 is switched on, the signal from the sensor 26 is of a minimum size. For this reason, exactly the same signal appears at the output of the converter 27, which then arrives at the input of the inverter 28. A signal of maximum size is generated at the output of the inverter 28. This signal arrives in the winding of the electromagnet 23, as a result of which the valve 24 is moved downward and the powdery coating material arrives from the filling box 17 in the storage chamber 16.
When the two-phase particle flow (from the powdery coating material and gaseous combustion products of the explosion) emerges from the tube, its brightness is registered by the sensor 26, which is dependent on the amount of powdery coating material in the flow. If the detonation product flow contains the powdered coating material in sufficient quantity, the signal of the sensor 26, which is temporarily amplified in the converter 27, reaches its maximum size, as a result of which a minimal signal is generated at the output of the inverter 28. As a result, the electromagnet 23 of the slide valve 18 is de-energized, the valve 24 is closed under the action of the spring 25, and the arrival of the powdered coating material in the storage chamber 16 from the fill box 17 is blocked.
If the detonation product flow contains the powdered coating material in insufficient quantity, the valve 24 remains open. The powdery coating material is poured from the filling box 17 into the storage chamber 16 until its amount in the detonation product flow reaches a sufficient size.
During operation of the system, the amount of coating material added to the explosion chamber is reduced as it exits the storage chamber 16. The brightness of the river is also reduced. The signal will reach its minimum size at the output of converter 27 and maximum size at the output of inverter 28. This leads to the response of the electromagnet 23. The valve 24 is opened, whereby the powder coating material from the filling box 17 into the
Storage chamber 16 is poured.
This makes it possible to automatically stabilize the amount of coating material added to the explosion chamber. The high degree of homogeneity of the powdery composition in the detonation product flow obtained with the explosive coating system according to the invention ensures high-quality coatings with stable physical properties.
The operation of the system according to the invention, the metering device of which is shown in FIG. 2, differs from that described because the powdery coating material in this case is supplied to the storage chamber 16 from the filling box 17 not under the influence of its own weight, but with the aid of inert gas becomes.
The inert gas flows through the nozzle 31 into the filling box 17 and presses the powdery coating material with the valve 24 open via the pipe 30 into the storage chamber.
In the foregoing, specific exemplary embodiments of the invention have been specified, which can be subjected to numerous changes and additions which are obvious to the person skilled in the art in the given field of technology, without departing from the scope and content of the invention as set out in the patent claim.