DE102021208971A1 - Pulverzufuhreinrichtung für eine Beschichtungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pulverzufuhreinrichtung (1) für eine Beschichtungsvorrichtung (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- zumindest eine Vorratsquelle (3,4) für ein Pulver (5,6);
- zumindest eine Zufuhrleitung (7,8,9) für jeweils eine der Vorratsquellen (3,4) zu einer Beschichtungsdüse (10); und
- zumindest eine Durchflussmesseinrichtung (11) zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate (12) von dem Pulver (5,6) in der zumindest einen Zufuhrleitung (9). Die Pulverzufuhreinrichtung (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zufuhrleitungen (9) eine ByPass-Leitung (13) umfasst und die Durchflussmesseinrichtung (11) zum Erfassen einer aktuellen Teildurchflussrate (14) von dem die ByPass-Leitung (13) durchströmenden Pulver (5,6) eingerichtet ist.
Mit der hier vorgeschlagenen Durchflussmesseinrichtung an einer ByPass-Leitung der Pulverzufuhreinrichtung ist ein hochpräzises Überwachen des Durchflusses des Pulvers ermöglicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pulverzufuhreinrichtung für eine Beschichtungsvorrichtung, ein Messverfahren mit einer solchen Pulverzufuhreinrichtung zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate von dem Pulver, sowie eine Beschichtungsvorrichtung mit einer solchen Pulverzufuhreinrichtung für ein Werkstück.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass Werkstücke einen Trägerkörper aufweisen, welcher mit einem Pulver beschichtet wird. Verfahren dafür sind beispielsweise Pulverspritzen, Laserpulverschweißen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen [HVOF; engl.: High Velocity Oxygen Fuel] oder Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA]. Diesen Verfahren ist gemein, dass ein aufzutragender Werkstoff in Form von einem Pulver bereitgestellt werden muss. Für ein zuverlässiges Einhalten von Prozessparametern ist es wichtig, die Durchflussrate des Pulvers möglichst exakt zu kennen. Hierfür gibt es verschiedene Verfahren, wobei die vorbekannten entweder nicht ausreichend genau sind oder nicht für große Durchflussmengen geeignet sind.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
  • Die Erfindung betrifft eine Pulverzufuhreinrichtung für eine Beschichtungsvorrichtung, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - zumindest eine Vorratsquelle für ein Pulver;
    • - zumindest eine Zufuhrleitung für jeweils eine der Vorratsquellen zu einer Beschichtungsdüse; und
    • - zumindest eine Durchflussmesseinrichtung zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate von dem Pulver in der zumindest einen Zufuhrleitung.
  • Die Pulverzufuhreinrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zufuhrleitungen eine ByPass-Leitung umfasst und die Durchflussmesseinrichtung zum Erfassen einer aktuellen Teildurchflussrate von dem die ByPass-Leitung durchströmenden Pulver eingerichtet ist.
  • In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
  • Die hier vorgeschlagenen Pulverzufuhreinrichtung umfasst zumindest eine Vorratsquelle, beispielsweise einen Aufnahmebehälter für ein Pulver beziehungsweise eine Mischung von einem Pulver oder eine Leitung, welche an einen externen Vorratsbehälter angeschlossen ist. Das Pulver ist beispielsweise zu einem Teil metallisch und zu einem anderen Teil ein Zuschlagstoff, beispielsweise Karbide oder andere Hartstoffe, welche in einer Reibbeschichtung einer Bremsscheibe eingesetzt werden. Die Zufuhrleitung ist an eine jeweilige Vorratsquelle angeschlossen beziehungsweise eine gemeinsame Leitung für mehrere Vorratsquellen. Bei einer Mehrzahl von Vorratsquellen werden die Pulversorten bereits vor dem Erreichen der Beschichtung gemischt (und durch eine gemeinsame Zufuhrleitung geleitet) oder erst bei der Beschichtung miteinander vermischt (und durch separate Pulverdüsen zugestellt).
  • Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Durchflussmesseinrichtung bei einer ByPass-Leitung angeordnet ist und somit mittels der Durchflussmesseinrichtung einzig eine Teildurchflussrate der betreffenden Zufuhrleitung, an welcher die ByPass-Leitung gebildet ist, von der Durchflussmesseinrichtung erfassbar ist. Die aktuelle Teildurchflussrate bildet in Summe mit einer aktuellen Hauptdurchflussrate in der Hauptleitung der betreffenden Zufuhrleitung die aktuelle Gesamtdurchflussrate der Zufuhrleitung. Beispielsweise entspricht die Summe der hydraulischen Durchmesser der ByPass-Leitung und der Hauptleitung dem hydraulischen Durchmesser der betreffenden Zufuhrleitung.
  • Die Zufuhrleitung, an welcher die ByPass-Leitung angebunden ist, ist derart eingerichtet, dass ein Zusammenhang zwischen dem Anteil, welcher durch die ByPass-Leitung strömt und dem Teil der durch die Hauptleitung strömt, (beispielsweise empirisch) bekannt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht ein proportionaler Zusammenhang zwischen der Teildurchflussrate durch die ByPass-Leitung und der (Haupt-) Durchflussrate, welche gemeinsam die Gesamtdurchflussrate bilden.
  • Aufgrund der Reduzierung des Querschnitts einer solchen ByPass-Leitung im Vergleich zu der betreffenden Zufuhrleitung (beziehungsweise zu einer vorgeschalteten oder nachgeschalteten Zufuhrleitung), welche für eine Gesamtdurchflussrate von dem Pulver eingerichtet ist, ist eine sehr exakt messende Durchflussmesseinrichtung einsetzbar. Die Messgenauigkeit dieser Durchflussmessung an der ByPass-Leitung ist dabei derart genau, dass eventuelle Ungenauigkeiten hinsichtlich des Verhältnisses zwischen der Teildurchflussrate und der (Haupt-) Durchflussrate (des Rests beziehungsweise Hauptanteils außerhalb der ByPass-Leitung) mehr als kompensiert werden können.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Pulverzufuhreinrichtung vorgeschlagen, dass die ByPass-Leitung zum Leiten von einem festen Anteil der aktuellen Gesamtdurchflussrate des Pulvers eingerichtet ist, wobei der feste Anteil in einem Bereich von 5 Volumen-% bis 30 Volumen-% eingerichtet ist.
  • Hier ist vorgeschlagen, dass der Anteil der Teildurchflussrate an der aktuellen Gesamtdurchflussrate fest ist, und zwar in einem Bereich von 1 Vol.-% [ein Volumenprozent] bis 30 Vol.-%, bevorzugt 5 Vol.-%. Somit muss lediglich die erfasste Teildurchflussrate durch dieses feste Verhältnis dividiert werden, um einen sehr exakten Wert für die aktuelle Gesamtdurchflussrate zu erhalten. Für ein zuverlässiges Strömungsverhältnis zwischen der Hauptdurchflussrate und der Teildurchflussrate ist beim Eingang zu der ByPass-Leitung eine strömungsoptimale Umleitung (beispielsweise mittels einer scharfkantigen Teilung und einem sanften Neigungswinkel) für einen (quasi-) laminaren Fluss der Pulverpartikel vorgesehen. Beispielsweise entspricht der hydraulische Durchmesser der ByPass-Leitung im Verhältnis zur Hauptleitung dem festen Anteil, welcher angestrebt ist, also beispielsweise beträgt der hydraulische Durchmesser der ByPass-Leitung 5 % [fünf Prozent] des hydraulischen Durchmessers der Gesamt-Leitung und in der Hauptleitung werden 95 % [fünfundneunzig Prozent] durchgeleitet. Alternativ sind die Strömungsgeschwindigkeiten in der ByPass-Leitung und der Hauptleitung zueinander verschieden.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Pulverzufuhreinrichtung vorgeschlagen, dass die Durchflussmesseinrichtung einen Lichtsensor zur Schattenerfassung des die ByPass-Leitung durchströmenden Pulvers umfasst.
  • Bei dieser Ausführungsform ist ein besonders exakter Sensor für eine Durchflussmessung vorgeschlagen, nämlich ein Lichtsensor, besonders bevorzugt ein Laser-Lichtsensor, wobei eine sogenannte Schattenerfassung des durchströmenden Pulvers durchgeführt wird, um daraus die Anzahl der Pulverpartikel zu bestimmen, welche die ByPass-Leitung durchströmen.
  • Mittels der ByPass-Leitung ist es ermöglicht, dass eine nahezu beliebig große Menge (also Gesamtdurchflussrate) von einem Pulver bereitstellbar ist und zugleich ein solch exakter Lichtsensor beziehungsweise Laser-Lichtsensor, für welchen zur Schattenerfassung der hydraulische Durchmesser nicht zu groß beziehungsweise im Strömungsbild die Anzahl der in Messrichtung hintereinander angeordneten Pulverpartikel nicht zu groß sein darf, eingesetzt werden. Zudem ist es hiermit möglich, auf den Einsatz von einer Vielzahl von einzelnen Sensoren zu verzichten, welche aus verschiedenen Winkeln eine Schattenerfassung vornehmen, um aus diesen Messdaten eine Korrektur durchzuführen. Bei einer besonders großen Durchflussmenge und/oder einer noch größeren notwendigen Genauigkeit der Erfassung der aktuellen Gesamtdurchflussrate ist vorgeschlagen, eine Mehrzahl von Sensoren für die Durchflussmessung einzusetzen. Darüber hinaus ist vorgeschlagen, dass die Lichtstrahlen der Lichtsensoren in Strömungsrichtung möglichst dicht hintereinander angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgeschlagen, dass (beispielsweise zur Plausibilitätsüberprüfung) in der Hauptleitung ein weiterer Sensor angeordnet ist, welcher einen Teil der Durchflussmesseinrichtung oder einer weiteren Durchflussmesseinrichtung darstellt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Messverfahren zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate von dem Pulver in einer Pulverzufuhreinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, aufweisend die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge:
    1. a. Einleiten eines Pulvers in die zumindest eine Zufuhrleitung;
    2. b. Abzweigen eines festen Anteils des die Zufuhrleitung durchströmenden Pulvers durch die ByPass-Leitung;
    3. c. Erfassen einer aktuellen Teildurchflussrate von dem die ByPass-Leitung durchströmenden Pulver; und
    4. d. Dividieren der in Schritt c. erfassten aktuellen Teildurchflussrate durch den bekannten Anteil an der aktuellen Gesamtdurchflussrate des Pulvers.
  • Hier ist ein Messverfahren zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate von einem Pulver in einer Pulverzufuhreinrichtung, wie sie oben beschrieben ist, vorgeschlagen, wobei zunächst in einem Schritt a. das Pulver in die zumindest eine Zufuhrleitung eingeleitet wird. Dabei ist das Pulver meist von einem Transportgas getragen, beispielsweise von Luft oder von einem (beispielsweise inerten) Prozessgas für einen späteren thermischen Verarbeitungsprozess des Pulvers.
  • In dem Schritt b. wird nun der feste Anteil des in der Zufuhrleitung geführten Pulvers in die ByPass-Leitung eingeleitet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Schritte a. und b. passive Schritte sind, welche aus der Konstruktion beziehungsweise dem Strömungsprofil der Zufuhrleitung und der ByPass-Leitung resultieren.
  • In dem Schritt c. wird nun die Teildurchflussrate, also diejenige Durchflussrate, welche in der ByPass-Leitung vorliegt, von einer der Messeinrichtungen erfasst. Anschließend wird in einem Schritt d. diese erfasste (Teil-) Durchflussrate in der ByPass-Leitung durch den bekannten Anteil der Teildurchflussrate von der Gesamtdurchflussrate (beispielsweise dem Verhältnis des hydraulischen Durchmessers der ByPass-Leitung zu dem hydraulischen Durchmesser der Zufuhrleitung vor der ByPass-Leitung und/oder hinter der ByPass-Leitung) dividiert und somit die aktuelle Gesamtdurchflussrate ermittelt. Dieser Berechnungsschritt findet in der Messeinrichtung oder in einer externen Recheneinheit statt, wobei bevorzugt das Ergebnis dieser Berechnung zum Steuern beziehungsweise Regeln der Zufuhr von Pulver und/oder der Geschwindigkeit eines Trägergases genutzt wird. Dies wird beispielsweise über zumindest ein (bevorzugt unmittelbar von einer Steuereinheit ansteuerbares) Schließventil und/oder Drosselventil ausgeführt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Beschichtungsvorrichtung für ein Werkstück vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - eine Pulverzufuhreinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung;
    • - eine von der Zufuhrleitung der Pulverzufuhreinrichtung versorgte Beschichtungsdüse zum Zuführen von Pulver in einen Fokus;
    • - eine Zustellvorrichtung zum definierten Bewegen des Fokus der Beschichtungsdüse; und
    • - eine Hochtemperaturquelle zum Aufschmelzen von dem mittels der Beschichtungsdüse in den Fokus zugeführten Pulver und/oder von einer Region in der Nähe des Fokus einer Behandlungsoberfläche eines zu beschichtenden Werkstücks,
    wobei bevorzugt die Beschichtungsvorrichtung zum Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen eingerichtet ist.
  • Hier ist nun eine Beschichtungsvorrichtung für ein Werkstück vorgeschlagen, welche die zuvor beschriebene Pulverzufuhreinrichtung umfasst und bevorzugt zum Ausführen des oben beschriebenen Messverfahrens zum Erfassen einer Gesamtdurchflussrate des Pulvers eingerichtet ist. In einer Ausführungsform ist die Beschichtungsvorrichtung mit einer solchen Pulverzufuhreinrichtung separat gebildet. Zumindest ist die Beschichtungsvorrichtung mit der Pulverzufuhreinrichtung im Betrieb derart verbunden, dass ihre Beschichtungsdüse mit dem gewünschten Pulver versorgbar ist. Die Beschichtungsdüse ist beispielsweise eine entsprechend ausgeführte endseitige Öffnung einer Zufuhrleitung, welche derart ausgerichtet ist, dass das Pulver in einen Fokus zuführbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Beschichtungsdüse eine Ringdüse, bei welcher das Pulver kegelförmig dem Fokus zugeführt wird.
  • Die Beschichtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Hochtemperaturquelle, beispielsweise einen Brenner (beim Hochgeschwindigkeitsflammspritzen [HVOF; engl.: High Velocity Oxygen Fuel]) oder einen Laser (beim Laserauftragschweißen, bevorzugt beim Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA]).
  • Die Hochtemperaturquelle ist derart eingerichtet, dass das Pulver in dem Fokus und/oder in einem Bereich um den Fokus herum anschmelzbar oder aufschmelzbar ist, sodass das Pulver angeschmolzen (also mit einer aufgeschmolzenen Oberfläche) oder vollständig aufgeschmolzen auf der gewünschten Behandlungsoberfläche des Werkstücks auftrifft. In einer Ausführungsform ist die Hochtemperaturquelle derart eingerichtet, dass in einer Region in der Nähe des Fokus, das heißt in der Regel entlang der Achse der Hochtemperaturquelle hinter dem Fokus des zugeführten Pulvers, die Behandlungsoberfläche des Werkstücks aufgeschmolzen (also ein Schmelzbad gebildet) wird, sodass das Pulver in der Behandlungsoberfläche aufgenommen wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird sowohl das Pulver angeschmolzen beziehungsweise aufgeschmolzen und ein Schmelzbad in der Region in der Nähe des Fokus in der Behandlungsoberfläche des zu beschichteten Werkstücks erzeugt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass bei einigen Pulver-Zusammensetzungen bestimmte Partikel (beispielsweise Hartstoffe) einen derart hohen Schmelzpunkt aufweisen, dass diese nicht aufschmelzen oder sogar nicht anschmelzen und lediglich in der Schmelze der übrigen Pulverpartikel (beispielsweise aus einem Edelstahl) oder allein in der Schmelze der Behandlungsoberfläche eingebettet werden und so dauerhaft mit dem Werkstück verbunden werden.
  • Bei EHLA ist die Region beispielsweise rund ausgeführt, mit einem Durchmesser von 2 mm [zwei Millimeter] bis 3 mm. Der Fokus ist bei dieser Ausführungsform beispielsweise ebenfalls rund ausgeführt, mit einem Durchmesser von 1,5 mm [anderthalb Millimeter] bis 2 mm.
  • Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
    • 1: eine Pulverzufuhreinrichtung mit einer Beschichtungsvorrichtung;
    • 2: ein Massenstrom-Zeit-Diagramm; und
    • 3: ein Flussdiagramm eines Messverfahrens.
  • In 1 ist eine Pulverzufuhreinrichtung 1 mit einer Beschichtungsvorrichtung 2 in einer schematischen Ansicht gezeigt. Die hier gezeigte Pulverzufuhreinrichtung 1 umfasst (hier zwei) Vorratsquellen 3,4, beispielsweise zwei Aufnahmebehälter für zwei Pulver 5,6. Das Pulver 5,6 ist beispielsweise zu einem Teil metallisch und zu einem anderen Teil ein Zuschlagstoff, beispielsweise Karbide oder andere Hartstoffe, welche in einer Reibbeschichtung einer Bremsscheibe eingesetzt werden. Eine erste Zufuhrleitung 7 ist an eine erste Vorratsquelle 3 und eine zweite Zufuhrleitung 8 an eine zweite Vorratsquelle 4 angeschlossen und münden in einer gemeinsamen Zufuhrleitung 9. Dabei sind die Pulver 5,6 bevorzugt bereits vor dem Erreichen der Beschichtung gemischt.
  • Hier ist nun dargestellt, dass die Durchflussmesseinrichtung 11 bei einer ByPass-Leitung 13 angeordnet ist und somit mittels der Durchflussmesseinrichtung 11 einzig eine Teildurchflussrate 14 der betreffenden Zufuhrleitung 9 beziehungsweise der Hauptleitung 22, an welcher die ByPass-Leitung 13 gebildet ist, von der Durchflussmesseinrichtung 11 mittels eines Lichtsensors 15 erfassbar ist.
  • Die Zufuhrleitung 9 endet an einer Beschichtungsdüse 10 (hier eine Ringdüse), welche von einer Beschichtungsvorrichtung 2 umfasst ist. Die Beschichtungsdüse 10 ist derart ausgerichtet, dass das Pulver 5,6 in einen Fokus 17 zuführbar ist und mittels einer Zustellvorrichtung 18 (hier einzig schematisch für eine einzige Vorschubrichtung in der Bildebene von rechts nach links angedeutet) der Fokus 17 definiert bewegbar ist.
  • Die Beschichtungsvorrichtung 2 umfasst weiterhin eine Hochtemperaturquelle 19, hier beispielsweise ein Laser zum Laserauftragsschweißen, bevorzugt zum Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA].
  • Die Hochtemperaturquelle 19 ist derart eingerichtet, dass das Pulver 5,6 (hier von dem Laser) in dem Fokus 17 angeschmolzen oder aufgeschmolzen werden kann, sodass das Pulver 5,6 (bevorzugt in einem Schmelzbad) in der Region 20 (darstellungsgemäß) unterhalb des Fokus 17 in der Behandlungsoberfläche 21 auftrifft und somit (nach dem Aushärten) eine Veredelungsschicht 23 auf dem Werkstück 16 gebildet wird.
  • In 2 ist ein Massenstrom-Zeit-Diagramm gezeigt. Die Ordinate ist die Massendurchfluss-Achse 24 und auf der Abszisse ist die Zeitachse 25 aufgetragen. Hier sind eine Messkurve eines vorbekannten Messverfahrens (gestrichelte Linie, konventionell-erfasste Durchflussrate 26) und eine Messkurve basierend auf der erfassten Teildurchflussrate 14 errechnet nach dem hier vorgeschlagenen Messverfahren (Volllinie) miteinander vergleichend dargestellt. Unterhalb der beiden einander überdeckenden Kurven ist die (erfasste) Teildurchflussrate 14 strichpunktiert dargestellt.
  • Die gestrichelt dargestellte konventionell-erfasste Durchflussrate 26 stellt das Ergebnis aus der (konventionellen) Erfassung der Gesamtdurchflussrate 12 selbst dar. Die als Volllinie dargestellte Messkurve stellt das Ergebnis aus der Erfassung der Teildurchflussrate 14 über der Zeit der Pulverzufuhreinrichtung 1 (vergleiche 1) dar, wobei die dargestellte Gesamtdurchflussrate 12 berechnet worden ist. Die Teildurchflussrate 14 entspricht beispielsweise einem festen Anteil von 5 Vol.-% [fünf Volumenprozent] der Gesamtdurchflussrate 12 und die Gesamtdurchflussrate 12 ist errechnet, indem der Messwert der Teildurchflussrate 14 durch diesen festen Anteil von 5 Vol.-% dividiert wird.
  • Aufgrund der Reduzierung des hydraulischen Durchmessers einer solchen ByPass-Leitung 13 im Vergleich zu der Hauptleitung 22 beziehungsweise Gesamtleitung, ist eine sehr exakt messende Durchflussmesseinrichtung 11 einsetzbar. Die Messgenauigkeit dieser Durchflussmessung an der ByPass-Leitung 13 ist dabei derart genau, dass eventuelle Ungenauigkeiten hinsichtlich des Verhältnisses zwischen der Teildurchflussrate 14 und der (Haupt-) Durchflussrate (des Rests außerhalb der ByPass-Leitung 13) mehr als kompensiert werden können. Dies ist in dem Vergleich der gestrichelt dargestellten konventionell-erfassten Durchflussrate 26 und der als Volllinie dargestellten Gesamtdurchflussrate 12 über der Zeit gut zu erkennen, wobei Durchflussratenspitzen allein in der Volllinie sichtbar sind und in der gestrichelten Messkurve nicht erfasst wurden.
  • In 3 ist ein Flussdiagramm eines Messverfahrens gezeigt, wobei das Messverfahren zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate 12 von einem Pulver 5,6 in einer Pulverzufuhreinrichtung 1 (vergleiche 1) vorgeschlagen ist. Zunächst wird in einem Schritt a. das Pulver 5,6 in die zumindest eine Zufuhrleitung 7,8 eingeleitet. In dem Schritt b. wird nun der feste Anteil des in der Zufuhrleitung 7,8 geführten Pulvers 5,6 in die ByPass-Leitung 13 eingeleitet. In dem Schritt c. wird nun die Teildurchflussrate 14, also diejenige Durchflussrate, welche in der ByPass-Leitung 13 vorliegt, von einer der Messeinrichtung erfasst. Anschließend wird in einem Schritt d. diese erfasste (Teil-) Durchflussrate in der ByPass-Leitung 13 durch den bekannten Anteil der Teildurchflussrate 14 zu der Gesamtdurchflussrate 12 dividiert (vergleiche oben) und somit die aktuelle Gesamtdurchflussrate 12 ermittelt.
  • Mit der hier vorgeschlagenen Durchflussmesseinrichtung an einer ByPass-Leitung der Pulverzufuhreinrichtung ist ein hochpräzises Überwachen des Durchflusses des Pulvers ermöglicht.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Pulverzufuhreinrichtung
    2
    Beschichtungsvorrichtung
    3
    erste Vorratsquelle
    4
    zweite Vorratsquelle
    5
    erstes Pulver
    6
    zweites Pulver
    7
    erste Zufuhrleitung
    8
    zweite Zufuhrleitung
    9
    dritte Zufuhrleitung
    10
    Beschichtungsdüse
    11
    Durchflussmesseinrichtung
    12
    Gesamtdurchflussrate
    13
    ByPass-Leitung
    14
    Teildurchflussrate
    15
    Lichtsensor
    16
    Werkstück
    17
    Fokus
    18
    Zustellvorrichtung
    19
    Hochtemperaturquelle
    20
    Region
    21
    Behandlungsoberfläche
    22
    Hauptleitung
    23
    Veredelungsschicht
    24
    Massendurchfluss-Achse
    25
    Zeitachse
    26
    konventionell-erfasste Durchflussrate

Claims (5)

  1. Pulverzufuhreinrichtung (1) für eine Beschichtungsvorrichtung (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - zumindest eine Vorratsquelle (3,4) für ein Pulver (5,6); - zumindest eine Zufuhrleitung (7,8,9) für jeweils eine der Vorratsquellen (3,4) zu einer Beschichtungsdüse (10); und - zumindest eine Durchflussmesseinrichtung (11) zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate (12) von dem Pulver (5,6) in der zumindest einen Zufuhrleitung (9), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zufuhrleitungen (9) eine ByPass-Leitung (13) umfasst und die Durchflussmesseinrichtung (11) zum Erfassen einer aktuellen Teildurchflussrate (14) von dem die ByPass-Leitung (13) durchströmenden Pulver (5,6) eingerichtet ist.
  2. Pulverzufuhreinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die ByPass-Leitung (13) zum Leiten von einem festen Anteil der aktuellen Gesamtdurchflussrate (12) des Pulvers (5,6) eingerichtet ist, wobei der feste Anteil in einem Bereich von 5 Volumen-% bis 30 Volumen-% eingerichtet ist.
  3. Pulverzufuhreinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Durchflussmesseinrichtung (11) einen Lichtsensor (15) zur Schattenerfassung des die ByPass-Leitung (13) durchströmenden Pulvers (5,6) umfasst.
  4. Messverfahren zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate (12) von dem Pulver (5,6) in einer Pulverzufuhreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge: a. Einleiten eines Pulvers (5,6) in die zumindest eine Zufuhrleitung (9); b. Abzweigen eines festen Anteils des die Zufuhrleitung (9) durchströmenden Pulvers durch die ByPass-Leitung (13); c. Erfassen einer aktuellen Teildurchflussrate (14) von dem die ByPass-Leitung (13) durchströmenden Pulver (5,6); und d. Dividieren der in Schritt c. erfassten aktuellen Teildurchflussrate (14) durch den bekannten Anteil an der aktuellen Gesamtdurchflussrate (12) des Pulvers (5,6).
  5. Beschichtungsvorrichtung (2) für ein Werkstück (16), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine Pulverzufuhreinrichtung (1) nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 3; - eine von der Zufuhrleitung (7,8,9) der Pulverzufuhreinrichtung (1) versorgte Beschichtungsdüse (10) zum Zuführen von Pulver (5,6) in einen Fokus (17); - eine Zustellvorrichtung (18) zum definierten Bewegen des Fokus (17) der Beschichtungsdüse (10); und - eine Hochtemperaturquelle (19) zum Aufschmelzen von dem mittels der Beschichtungsdüse (10) in den Fokus (17) zugeführten Pulver (5,6) und/oder von einer Region (20) in der Nähe des Fokus (17) einer Behandlungsoberfläche (21) eines zu beschichtenden Werkstücks (16), wobei bevorzugt die Beschichtungsvorrichtung (2) zum Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen eingerichtet ist.
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