DE2300450C2 - Steuereinrichtung für ein Plasma- Flammspritzgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein

Plasma-Rammsprltzgerät, mit einer Stromquelle, die einen Strom für einen elektrischen Entladungsbogen liefert, mit einer Primärgasquelle und einer Sekundärgasquelle, die über Zuführungsleitungen mit einer die Elektroden für den Entladungsbogen bildenden Düse verbun- den sind, und mit einer Vorrichtung zum Hindurchleiten zu versprühenden Materials durch die Düse.

Bei einer bekannten Steuereinrichtung dieser Art (DE-AS 12 29 882) wird die Menge des Luft- oder Gasstromes vor oder nach der Zündung des Lichtbogens so geregelt, daß der Lichtbogen brennt, jedoch durch den Luft- oder Gasstrom nicht zum Erlöschen gebracht wird. Bei dem bekannten Plasma-Flammspritzgerät handelt es sich um eine Vorrichtung, bei der in einer Düsenöffnung ein Lichtbogen erzeugt wird. Die Düse wird von Luft oder einem Inerten Gas durchströr.-Λ. Gleichzeitig wird in die Düse das zu versprühende Material, das aus einem Draht besteht, eingeführt und nachgeschoben. Im Lichtbogen wird das Gas in einen energiereichen Plasmazustand versetzt, so daß das zu versprühende Material eine hohe Temperatur annimmt. Mit dieser hohen Temperatur wird es gegen das Faltewerkstück gespritzt.

Zusätzlich zu dem Primärgas kann dem Plasma-Flammsprilzgerät ein Sekundärgas zugeführt werden. Beispielswelse erhöht eine geringe Wasserstoffmenge, die einem Stickstoff- oder Argonstrom zugesetzt wird, die Temperatur des Plasmagases erheblich. Weitere typische Sekundärgase sind: Helium, das Argon oder N₂ zugesetzt wird. Argon, das Nj zugesetzt wird und Stickstoff, der Argon zugesetzt wird. Die Einführung des Wasserstoffs durch den In der Düse der Spritzpistole brennenden Lichtbogen erhöht jedoch die Spannung im elektrischen Bogenkreis sehr stark, was zu unerwünschten Stromschwankungen führen kann. ¹ Bei der Zündung von Plasma-Flammsprltzgeräten ergeben sich bei und kurz nach dem Zünden häufig Schwierigkeiten, die darauf beruhen, daß sich um den Lichtbogen herum eine kühlende Hülle aus dem Plasma bildenden Gas bildet. Hierdurch wird die Ionisierung der Gase erschwert. Die Folge Ist ein erhöhter elektrischer Widerstand des Entladungsbogens Im Umfangsbereich des Plasmas. Dies hat wiederum eine ungleichmäiJige Stromverteilung zur Folge, wobei ein erhöhter Strom den Weg durch den geringeren Widerstand im Kern des

Lichtbogens nimmt. Drusch wird der Lichtbogen eingeengt und seine Temperatur erhöht. Diese Temperaturerhöhung kann zu Beschädigungen an der Döse führen. Da die Arbeitstemperaturen und die Spannung im Stromkreis des Lichtbogens extrem hoch sind, kann eine solche Schädigung in kurzer Zeit eintreten. Es hat sich erwiesen, das selbst erfahrene Bedienungspersonen nicht immer in der Lage sind, die Gasströmung derart auf die Stromstärke abzustimmen, daß unerwünscht hohe örtliche Spitzentemperaturen bei Ausbildung einer Einschnürung des Lichtbogens vermieden werden.

Schließlich ist eine Plasma-Schneidvorrichtung bekannt (DE-AS 12 54 267), bei der zunächst die Primärgasströmung (Stickstoff) eingeschaltet wird. Danach wird die Hochfrequenzspannung gezündet und schließlich wird ein Magnetventil für das Sekundärgas (Wasserstoff) geöffnet. Der Plasmastrahl wird also zunächst in der Prfmärgasströmung erzeugt, bevor anschließend das Sekundärgas zugeführt wird. Das verzögerte Einleiten des Sekundärgases geschieht, um zu verhindern, daß ein zu hoher Sekundärgasanteil das Zünden verhindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art «w auszubilden, daß in der Einschaltphase des Entladungsbogens nicht nur Unterbrechungen des Entladungsbogens verhindert werden, sondern auch unerwünschte Einschränkungen und damit verbundene örtliche Temperaturerhöhungen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß

a) die Zufuhrleitung für das Sekundärgas eine Ventilvorrichtung enthält, die nach dem Einschalten des Sekundärgasstromes den Durchfluß von Null bis auf den Endwert stetig vergrößert,

b) die Elektroden mit einer Versorgungsschaltung verbunden sind, die einen sättigungsfähigen Reaktor enthält, welcher mit einer Steuereinrichtung an eine Steuerstromquelle angeschlossen ist, und

c) die Steuerstromquelle einen steuerbaren Halbleitergleichrichter und eine den Zündwinkel des Haibleitergleichrichters nach dem Einschalten stetig vergrößernde Kondensatorschaltung enthält.

Dadurch, daß eine stetige Vergrößerung des Sekundärgasstromes erfolgt, kann der Entladungsbogen sich nach *⁵ dem Zünden langsam ausbreiten, ohne daß eine zu starke Kühlung durch die Randbereicsie der Strömung erfolgt. Nach dem Zünden wird der Bogenstrom durch die Steuerstromquelle und den Reaktor kontrolliert gesteigert, wobei die Steigerung des Sekundärgasstromes und des Bogenstromes zeiülch aufeinander abgestimmt sind. Durch die programmierte und langsam erfolgende Steigerung dej- Sekundärgasflusses und des Bogenstromes wird nach dem Zünden eine gleichmäßige Vergrößerung und Ausbreitung des Entladungsbogens auf den Endzu- '⁵ stand herbeigeführt. Der süttigungsfählge Reaktor, bei dem es sich um eine Drosselspule handeln kann, wird mit einer von dem steuerbaren Halbleitergleichrichter erzeugten Gleichstrom versorgt, der eine sich zeitlich verändernde Vormagnetisierung bewirkt, wodurch der Übertragungsfaktor des Reaktors für den Laststrom verändert wird.

Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I ein Schema, das die gewünschte Zeichenfolge für den automatischen Betrieb einer Plasmaspritzanlage mit Argon als Primärgas darstellt,

Fig. 2 ein ähnliches Schema wie Flg. 1, jedoch für dlu Verwendung von Stickstoff als Primftrgas,

Fi g. 3 ein elektrisches Schaltschema der Gesamtschaltung einer Plasmaflammspritzanlage,

Fi g. 4 ein Detail der Schaltung für die Gasströmung Fi g. 5 ein Schaltschema der Gleichrichter-Steuerung, Fi g. 6 das Impulszündsystem,

Fig.7 die Steuerschaltung in der Stromzufuhr des Bogenstromgleichrichters für das System mit offenem Regelkreis,

Fig.8 die Schaltung für den Meß- und Stromrückkopplungszweig,

Fig.9 die Verstärkerschaltung zur Steuerung des Transisiorverstärkers,

Fig. 10 die Verstärkerschaltung zr.r Steuerung des Relais 35 und des Überstromsteuerrelais,

Fig. II die Steuerschaltung In der Laststromzufuhr des Bogenstromgleichrichters für rHs System mit geschlossenem Regelkreis.

Fig. 12 ein Blockschaltbild des automatischen Plasmasystems,

Fig. 13 ein Blockschaltbild der Laststromversorgung des Bogenstromgleichrichters,

Fig. If ein Schaltschema des geschlossenen Regelkreises zur Regelung des Bogenstromes in Abhängigkeit von den Bedingungen in der Plasmapistole, und

Fig. 15 eine schematische Darstellugn des Speichers zur Dosierung des Sekundärgases.

Eine typische Plasmagasanlage ist in Fig. 12 dargestellt. Der Strom wird der Plasmaflammspritzpistole 19 von einem Bogenstromgleichrlchter 11 zugeführt. Ein Hochfrequenzgenerator 13 liefert die Hochspannung für die Lichtbogenzündung. Eine Steuereinheit 15 und eine Gasregeleinheit 17 dienen zur zeitabhängigen Steuerung der Durchflußmenge des Plasmagases bzw. der Plasmagase und zur zeitabhängigen Steuerung der Zündspannung und der Größe des Plasmabogenstroms.

Fig. 1 zeigt eine optimale automatische Start-Stop-ZeitHge für die Funktion der verschiedener Parameter der Plasmaflammspritzanlage. Beim Betrieb einer solchen Anlage werden ein Kühlmedium, wenigstens ein Plasmagas und ein in der Düse der Spritzpistole brennender Lichtbogen verwendet. Das Kühlmedium, zweckmäßig Wasser, wird zum Zeitpunkt Null eingeschaltet. Einige Minuten später werden das elektrische System und die Gasströmung ausgelöst. Die Primärgasströmung, zweckmäßig Stickstoff oder Argon, und die Gleichspannung durch die Stromkreise des elektrischen Systems werden eingeschaltet. Die Primärgasströmung trägt dazu bei, den Lichtbogen über eine verhältnismäßig breite Fläche in der Düse zu verteilen, nachdem der Lichtbogen gezündet hat. Die Zündung, durch die der Lichtbogen entsteht, wird zu einem Zeitpunkt von wenigstens 0,25, vorzugsweise 0,5 bis 2,00 Sekunden nach der Einschaltung des Primärgasstromes durch die Spritzpistole bewirkt. Um eine Beschädigung der Elektroden zu vermeiden, geschieht dies bei n'jdrlger Stromeinstellung. Gleichzeitig damit werden bei Verwendung von Argon als Primärgas die Sekundärgasströmung und die Erhöhung des Bogenstroms eingeschaltet bzw. ausgelöst, um den Lichtbogen auf die volle Betriebsstromstärke zu bringen. Bei Verwendung von Stickstoff wird die Auslösung der Sekundärga.sströmung durch das Primärgas verzögert, bis die Zündung beendet ist. Die Sekundärgasströmung steigert erheblich die Spannung des Bogenstroms. Ohne ent-

sprechende Kompensation In der Stromversorgung würde dieser Spannungsanstieg eine Herabsetzung des Stromes verursachen. Die Steigerung der Sekundärgasströmung und der Anstieg des Bogenstroms werden so eingestellt, daß sie beide die endgültigen aufeinander abgestimmten Werte Innerhalb einer Zelt zwischen 0 und 20 Sekunden, vorzugsweise weniger als 15 Sekunden, gleichzeitig erreichen. Dies wird durch eine mit dem Sekundärgasregler zusammenwirkende erste Zeltschaltvorrichtung und eine mit einem Bogenstronistelgerungsglled zusammenwir kende zweite Zeltschaltvorrichtung erreicht. Die Zeltgeber werden so eingestellt, daß der endgültige Sekimdärgasfluß und der Bogensironiwert innerhalb des gewünschten Zeltfensters erreicht werden. Die Zeitgeber und die Schaltungen sind in Fig. 3 bis Fig. 7 dargestellt. Mit zunehmender Sekundärgasströmuni! wird der hierdurch verursachte Stromabfall proportional durch den Stromanstieg kompensiert, der automatisch durch Verwendung eines Stromanstiegzeitgebers bewirkt wird. Ein besonders vorteilhafter Zeitgeber tür diesen /weck Ist ein Halbleiter-Proportionalregelkreis, der über einen gewissen Zeitraum allmählich mehr Strom durch sich selbst und durch den Bogen fliehen läßt. Nachdem die Sekundärgasströmung durch die Elektroden den vollen Wert erreicht hat. hat der Bogenstrom seinen gewünschten F.ndwert erreicht. Dieser endgültige Bogenstrom ist von der Art des jeweils verwendeten Sekundärgases stark abhängig. Er kann einen beliebigen Wert zwischen 100 und 1500 A haben, wobei der Wert vorzugsweise 250 bis 1000 A betrügt. Die endgültigen Bogenströme betragen im allgemeinen wenigstens 350 A.

Der Sekundärgasfluß hängt von der Art des Gases und den zu erreichenden gewünschten Temperaturen des Plasmas ab. Im allgemeinen ist das Sekundärgas in Mischung mit dem Primärgas in einer Menge zwischen 1 ν und 97 Vol.-· der Gesamtmenge der Gase vorhanden. In der Praxis liegt die Sekundärgasmenge im allgemeinen zwischen 3'*. und 45 Vol.-", der durch den Lichtbogen strömenden Plasmagase.

Die Zündung erfolgt unter Verwendung eines Impulsgebers, der die Zündung des Lichtbogens zwischen den Elektroden sicherstellt. Diese Zündung erfolgt unter Verwendung eines Hochfrequenzgenerators, der beispielsweise zwischen 500 und 200OkHz bei etwa 5 bis 2OkV schwingt. Diese Hochfrequenz wird in Impulse von 10 bis 1000. vorzugsweise 100 bis 500 Millisekunden weiter zerhackt. Die Impulsgabe erfolgt über einen Zeitraum von wenigstens 0.5 Sekunden, vorzugsweise für eine Zeit zwischen 1 und 5 Sekunden. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Impulsgabe sicherstellt, daß der Lichtbogen zu einem .""iitpunkt gezündez wird, zu dem das Gas begonnen hat. über die Elektroden zu strömen. Ferner gewährleistet sie die Bildung des Lichtbogens in einer solchen Weise, daß der durch den Lichtbogen fließende Strom in Abhängigkeit von der steigenden Sekundärgasmenge erhöht werden kann.

Irn allgemeiner, ist die Anlage nach einer Zeit zwischen 2 und 20 Sekunden vom Beginn der Einschaltung der Gleichspannung und der Strömung des Primärgases im vollen Betriebszustand. Das Sekundärga: wird nach dieser Zeit auf die volle Durchflußmenge eingestellt. Es ist zu bemerken, daß die Sekundärgasmenge allmählich gesteigert wird, 'ährend das Primärgas in den meisten Fällen zunäch^'. mit voller Menge durch die Düse geleitet werden kann Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Primärgassirömung keine besondere·" Probleme schafft, was die Einengung oder Einschnürung des elektrischen ichtboaens anseht.

Die Anlage Ist In einem solchen Zustand betriebsbereit. Ein Pulver, z. B. ein beliebiges bekanntes Flamm- sprltzpulver aus Metallen. Keramik oder Kunststoff, kann durch die Vorderseite der Düse zugeführt werden. Das Plasmagas hat Im erregten Energiezustand die gewünschte Temperatur erreicht, die genügt, um dieses Pulver so zu erhitzen, daß es an einem verhältnismäßig kühlen Werkstück, das vor der Mündung der Düse angeordnet Ist. mit ausgezeichneter Festigkeit haftet.

ίο Beim automatischen Betrieb der Plasmaflammsprltzanlage Ist es erwüncht, daß das Abstellen automatisch im allgemeinen gemäß der in Flg. 1 dargestellten Zeitfolge erfolgt. Nach Fig I erfolgt die Stillsetzung, indem zunächst die Sekundärgasströmung abgestellt und der Bogenstrom kompensierend erniedrigt wird. In diesem Fall wird der Bogenstrom langsamer erniedrigt als die Durchflußmenge des Sekundürgases. Die Zeitschaltvorrichtung ist auf eine allmähliche Verringerung der Durchflußmenge des Sekundärgases so eingestellt, daß das Sekunciargas innerhalb einer Zeit zwischen 0.5 und 15 Sekunden abgestellt wird. Die Verminderung ties Bogenstroms findet im allegemeinen in einer Zeit /wischen 1 und 20 Sekunden nach Beginn der Stillsetzung statt. Gleichzeitig mit der Erniedrigung des Bogenstroms auf Null werden die Spannung und die Primärgasströmung automatisch abgestellt.

Die vorstehend beschriebene Zeitfolge ist für eine Anlage dargestellt, in der Argon als Prlmärgiii verwendet wird.

3') Natürlich kann die jeweilige Zeitfolge in Abhängigkeit von der Ar! des Primärgases variiert werden. Wenn beispielsweise Stickstoff als Primärgas verwendet wird, beginnt der Anstieg des Bogenstroms ungefähr zur gleichen Zeit wie der Beginn der Zündung. Die Sekundärgasströmung kann merklich nach den; Beginn der Verstärkung des Bogenstroms beginnen. Im allgemeinen kann bei einer Anlage, in der Stickstoff als Primärgas verwendet wird, die Sekundärgasströmung etwa 10 Sekunden nach Beginn der Erhöhung des Bogenstroms beginnen. Es ist jedoch zu bemerken, daß bei einer solchen Anlage der Beginn der Sekundärgawrömung und das Abstellen der Zündung ineinandergreifen. Ein geeignetes System ist in Fig. 2 dargestellt, in der die Zeitfolge für eine mit Stickstoff als Primärgas arbeitende Anlage

*5 dargestellt U. Die Abgleichung der Anlage vom Standpunkt der Zeitfolge erfolgt im allgemeinen in der gleichen Weise wie bei einer mit Argon als Primärgas arbeitenden Anlage.

In einer Plasmaflammspritzanlage wird der Bogenstrom durch die in Fig. 13 dargestellte Schaltung auf verschiedene Werte eingestellt. Bei der Standard-Plasmaanlage kann die Stromzuführung zum Haupttransformator 131 einphasig, zweiphasig oder dreiphasig sein. Im aligemeinen wird ein Trenn-Transformator verwendet.

Diese Spannung kann entweder die gleiche bleiben wie die Leitungsspannung oder vor dem Eingang in den sättie-jngsfähigen Reaktor 41 herauf- oder heruntertransformiert werden. Dieser sättigungsfähige Reaktor 41 steuert den Stromzufluß zum Silicium- oder Seleng'eichnchter 35. Dies geschieht, indem eine Zusatz- oder Steuerwicklung auf den gleichen Eisenkern wie die Wechselsiromwicklung gewickelt wird. Wenn ein Gleichstrom durch diese Wicklung geleitet wird, wird die vom Eingang zum Ausgang übertragene Wechselstromenergie verändert. Hierdurch ergibt sich eine einfache Steuerung für den endgültigen Plasrnabogenstrom. Mit anderen Worten, durch Veränderung des Stroms der Gleichstromwicklung des sättigungsfähigen Reaktors von etwa 0.5 auf 5 A

23 OO 450

kann der endgültige Plasmabogenstrom von etwa 50 auf 1000 A variiert werden. Den Steuergleichstrom liefert ein kleiner Elnphasen-Steuerstromtransformtor 37. Diese Wechselspannung wird durch den Gleichrichter 39 gleichgerichtet. Die von der Steuerstromquelle 37, 39 erzeugte Gleichspannung wird am Potentiometer 158 eingestellt und ermöglicht eine glatte Steuerung des endgültigen Bogenstroms der Plasmapistole. Die Regelung des endgültigen Bogenstroms erfolgt automatisch, indem ein gesteinter Slllzlum-Halblelgerglelchrlchter SCR in den vorstehend beschriebenen Stromkreis zwischen das Potentiometer 158 und die Gleichstrom-Re^lwicklung des silttlgungsfählgen Reaktors 41 geschaltet wird. Ein SRC ist ein Halbleiterschalter, der den durch das Gerät pulsierenden Strom zu regeln vermag und mit sehr hoher Geschwindigkeit arbeitet. Der Halbleiterschalter wird durch eine Spannung an seinem Gate-Anschluß geschlossen und durch einen pulsierenden oder alternierenden Strom geöffnet. Es können daher Teile eines Strnimyklus oder mehrere vollstiindlge Stromzvklen durchgelassen oder gesperrt werden, je nach Art des am Gate-Anschluß anstehenden Impulssignals. Die Steuerung des Zündwinkels oder des Stromdurchlasses des SCR erfolgt durch Stromimpulse, die von einer mit zwei Transistoren bestückten Schaltung, die in einem anderen Abschnitt beschrieben wird, und die an den Gate-Anschluß des SCR angeschlossen ist, erzeugt werden.

Gemäß Fig. 3 ist der »Eln-«Schalter I so geschaltet, daß in seinem Schließzustand Strom durch Leitung 6 Hießt. Der Strom fließt durch Leitung 6 in Leitung 10, in die eine Lampe 8 zur Anzeige des Einschaltzustandes eingesc' altet 1st. Der Strom fließt ferner In Leitung 12, die eine schematisch angedeutete Pulverzuführung mit Strom versorgt. Gleichzeitig fließt Strom durch Leitung 14 hindurch durch einen Indikator 16 zur Anzeige des Zustandes »Wasser ab« und weiter zu einem Kühlwasser-Druckschalter 18, der in seiner normalen Schließposition dargestellt ist Gleichzeitig hiermit fließt Strom durch Leitung 20 hindurch zu der Relaisspule 22. die den Schalter 18 betätigt und schaltet die Lampe oder den Indikator 16 ab. Wenn der Schalter 18 erregt ist. stellt er die Verbindung mit Leitung 24 her und schaltet sämtliche Sicherheitsschalter für den Gasdruck (die durch unzulässig niedrigen oder hohen Druck bzw. Durchflußrate aktiviert werden) in die Schaltung ein. Gleichzeitig mit diesem Vorgang fließt Strom durch Leitung 26 und bereitet somit den »Einschalt-«Stromkreis 28 vor. Wenn der Strom durch Leitung 6 fließt, fließt er ebenfalls in Leitung 30, wodurch die Relais-Hilfspule 290 und die Stromversorgung für den Gleichrichter eingeschaltet wird. Ein Schalter des Lüftungsmotors schließt den Fliehkraftschalter 32, so daß die Hauptschalterspule 34 schließt, wenn der Strom von der »Einschalt«-Leitung kommt. Die Hauptschalterspule schließt nur dann, wenn Strom durch den »Einschalt«-Stromkreis fließt.

Von Leitung 6 fließt der Strom in Leitung 36, die die Schaltung für einen Test oder eine Reinigung vorbereitet. Test- und Reinigungsbedingungen sind in dem System wünschenswert, so daß die Gesamtschaltung sowohl an ein automatisches System als auch an ein manuelles System angepaßt werden kann. Bei automatischem Betrieb werden die Test- und Reinigungsbedingungen nicht verwendet.

Im »Einschalt-wStromkreis ist ein Schalter 29 vorgesehen, der im niedergedrückten Zustand einen Stromfluß von Leitung 6 über Leitung 26 in die Leitungen 40 und 42 bewirkt. Wenn der Strom durch Leitung 40 fließt, fließt er daher auch durch Leitung 44, so daß die Hauptschalterspule 34 in der oben beschriebenen Weise schließen kann. In diesem Augenblick erfolgt die Einschaltung, wie sie In den Fig. 1 und 2 dargestellt Ist. Der Strom fließt ferner In Leitung 46 und durch einen Indikator 48 zur Anzeige des Einschaltzustandes hindurch, wo der Betriebszustand zur Anzeige gebracht wird. Der Strom von Leitung 40 fließt ferner In Leltu.
50, die einen Relaisschalter 52 enthält. Gleichzeitig fließt der Strom durch Leitung 42 zur Relaisspule 66, er schließt den Relaisschalter 52 und ermöglicht einen Stromfluß über Leitung 54 zur Leitung 56 und von dort zu Leitung 60. Hierdurch wird der Primärgasstrom eingeschaltet. Gemäß Fig. 4 betätigt der Strom in Leitung 60 das Primärgas-Magnetventil 62, das den Primitrgasstrom öffnet und den vollen Gasstrom oder einen anderen festgelegten Gasstrom durch das System Hießen läßt. Der Strom kehrt über Leitung 64 zur Leitung 100 zurück. Mil Bezug auf die Flg. I urd 2 erkennt man, daß an dieser Stelle der Primärgasstrom und die Gleichspannung Im gleichen Augenblick angelegt werden. Das System 1st nun einem Zustand, wo es für die Zündung zur Erzeugung des Lichtbogens in dem Plasmarohr und für den Beginn der Sekundärgasströmung sowie den Anstieg des Lichtbogenstromes bereit Ist.

Der Strom In Leitung 41 erregt die Spule 66 des Betriebsrelais, die den Relaisschalter 52 in der beschriebenen Weise schließt. Ferner fließt Strom durch Leitung 42. wenn der Einschaltkontakt 29 gedrückt ist. Der Strom fließt welter in Leitung 42 über den normalerweise geschlossenen Schalter 31 zur Spule 72 des Transfer-Relais. Die Spule wird erregt und bewirkt eine Schließung des Relaiskontaktes 74. Zusätzlich wird durch Erregung der Spule 72 des Transferrelais der Kontakt 76 in Leitung 78 geschlossen. Wenn der Kontakt 76 geschlossen ist, ist das System unabhängig von der Stellung des Schalters 29 eingschaltet. Der Strom fließt durch Leitung 44 unabhängig von der Stellung des Einschaltkreises und erregt weiterhin die Relaisspule 34, die den in Fig. 13 dargestellten Hauptkontakl in der Stromzuführung für den Bogenstromgleichrichter hält, wenn der Druck auf Schalter 29 aufhört.

In Flg. 3 ist der Schalter 79 in Automatik-Stellung dargestellt. Wie schon erläutert, kann das System manuell betrieben werden. In diesem Fall soll durch Leitung 80 kein Strom fließen. Wenn daher auf manuellen Betrieb umgeschaltet wird, wird der Schalter 79 von der Automatik-Position in die in der Zeichnung mit M bezeichnete manuelle Position umgelegt.
Eine Relaisspule 35 in der SCR-Steuerschaltung 210 nach Fig. 5 schließt den Schalter 33 (Fig. 3), der die Versorgung der Schaltung aufrechterhält, bis der Bogenstrom später während des Stillsetzens auf einen Wert abgeklungen ist, bei oem der Gleichrichter und die Primärgasströmung stillgesetzt werden können. Der Strom fließt durch Leitung 84 hindurch über den Relaisschalter 33 und Leitung 80 zur Leitung 78 und dann zur Leitung 40.

Der Strom fließt ferner über die Leitungen 42 und 86 zur Spule 88 eines Verzögerungsrelais, das den Schalter 96 nach etwa 1 Stunde schließt. Der Strom zum Schalter 96 wird von dem nur schematisch dargestellten Gasströmungsschalter und Leitung 92 und 94 geliefert, um sicherzustellen, daß das Primärgas vor und während der Zündung strömt. Durch die Schließung des Schalters 96 wird die Zündschaltung gestartet, und der Strom fließt über die Leitungen 136 und 100 zurüCK. Die Schalter 96 schließen und leiten den Strom über den normalerweise geschlossenen Relaiskontakt 98 zum Manuell-Automatik-Umstellschalter 104, der in Automatik-Stellung

gezeichnet Ist. Der Strom fließt weiter über Leitung 106 und den In Flg. 6 dargestellten Relaiskontakt 108. Danach fließt der Strom durch Leitung 110 und die Diode 112, durch den Widerstand 114 und durch einen Kondensator 116, dem das Zündrelals 118 parallelgeschaliet Ist. Der Strom kehrt über Leitung 120 zur Leitung 122 zurück und fließt über Leitung 124 (Flg. 3) und Leitung 100 zur Stromquelle zurück. Die Spule 118 betätigt Impulswelso die Kontakte 108 und 109. Diese Kontakte sind parallel zueinander dargestellt und zerhacken den Strom In Impulse von 100 bis 500 Millisekunden. Der zerhackte Strom fließt Impulsförmlg durch die Leitung 132. wie In Fig. 3 drgestellt, die den Impulsstrom einem Hochfrequenzgenerator, der generell mit dem Bezugszeichen 134 versehen ist, zuführt. Der Strom kehrt von dem Hochfrequenzgenerator über Leitung 13fi und Leitung 100 zur Stromquelle zurück. Um den »Zündung-Eln<(-Zustand zu kennzeichnen, kann eine Anzeigeleuchte 138 vorgesehen sein, die von dem Strom die auch in Flg. 9 dargestellt sind, in dem Widerstand erzeugt wird. Die Leitungen 253 und 254 liegen Ihrerseits quer zum Nebenschluß 250 In Fig. 8.
Wenn das Rückkopplungssignal kleiner Ist als das vom Potentiometer 288 abgegriffene Signal, das die Einschaltvorspannung für den Transistor liefert, so leitet der Transistor stärker und schickt einen stärkeren Strom durch den Widerstand 151, so daß der für die Frequenz maßgebliche Oszillator-Kondensator 143 schneller aufgeladen wird. Dies bewirkt, daß der Unijunction-Transistor 146 während einer Halbwelle der an den Leitungen 275 und 276 liegenden Versorgungsspannung früher leitend wird. In diesem Augenblick erscheint an der Primärwicklung 147/* des Impulstransformator? ein Impuls. Dieser Impuls wird auf die Sekundärwicklungen 14751 und 14752 gekoppelt, die beide die steuerbaren Gleichrichter (SCR) 210 und 152 zünden. Da der Transistor 144 me'ir oder weniger Strom führt, zünden die gesteuerten Gleichrichter entweder früher oder später innerhalb einer

Jl. Hail Ul

Wenn der Schalter 96 geschlossen ist. ist gleichzeitig der Schalter 141 In FI g. 5 infolge der Betätigung des Verzögerungsrelais 88 geschlossen. Der Zweck dieser Maßnahme und der in Flg. 5 dargestellten Schaltung besieht darin, den Beginn des Ansteigens des Lichtbogenstromes im Falle eines Argon-Prlmärgassystemes mit dem Beginn der Sekundärgasströmung zusammenfallen zu lassen. Wenn In diesem System der Schalter 141 geschlossen ist. wird als Folge davon an die Leitung 142 eine Vorspannung, bezogen auf die das Transistorpaar 144 und 146 enthallende Schaltung, gelegt. Der Zweck dieser Anordnung besteht darin, zu erreichen, daß das System den Strom bis hinauf zum festgelegten Endwert des Lichtbogenstromes, d.h. bis zu einem Bereich von 150 bis 1000 A, steuert.

Die das Transistorpaar 144. 146 enthaltende Schaltung in Fig. 5 ist eine typische Zündsteuerschaltung für geheuerte Halbleitergleichrichter. Die Schaltung für die Abschultvorspannung besteht aus dem Schalter 141, der Leitung 142 und dem Abschaltpotentiometer 289 für die Abschultvorspannung. Wenn Schalter 141 in der dargestellten Position ist, hält die Transistorschaltung den gesteuerten Gleichrichter in Ruhezustand, bei dem der Sättigungswicklung für den Gleichrichter ein geringer Strom zugeführt wird, um sie in Bereitschaftsstellung zu halten. Wenn der Einschaltknopf gedrückt wird, wird der Schalter 141 mit dem Einschaltpotentiometer 288 verbunden. Dieses Potentiometer legt die Einschalt-Vorspannung an die Basis des Transistors 144. Die Kondensatorschaltung 186, 251, die von dem Relaiskontakt 184 umgeschaltet wird, sorgt für einen langsamen Wechsel des Basisstromes des Transistors von der Vorspannung der Abschaltposition zu derjenigen der Einschaltposition während des Einschaltens und in gleicher Weise für eine langsame Umschaltung während des Abschaltens. Bei der Wahl des Wertes des Kondensators 186 kann diejenige Zeil zugrunde gelegt werden, in der der endgültige Lichtbogenstrom erreicht werden soll. Ist die Kapazität des Kondensators beispielsweise zu 500 nF gewählt, so ergibt sich eine Länge der Einschaltphase und der Abscrmltphase von etwa 6 Sekunden. Der Kondensator ist nur während der Einschaltphase und der Abschaltphase in der Schaltung wirksam. Der Strom für die Dnschaltvorspannung fließt durch den Widerstand 251 und wird bei der Ausführungsform mit geschlossenem Regelkreis, die im folgenden noch erläutert wird, durch den Rückkopplungsstrom beeinflußt, der von dem f-arallelgeschaltenen Verstärker über die Leitungen 253 und 254.

Strom an die angeschlossenen Schaltungen. Der steuerbare Gleichrichter 152 steuert den S;ittl£:ungsstrom und damit den endgültigen Strom des Plasmabogens. Der steuerbare Gleichrichter 210 steuert die Relaisspule 35 und synchronisiert deren Ansprechen mit einem Punkt während des Anstiegs des Stromes. In gleicher Weise öffnet die Relaisspule 35 den Schalter an einem festen Punkt in demjenigen Bereich des Zyklus, in dem der Strom abfällt.

JO Flg. 7 zeigt eine von einem steuerbaren Siliziumgleichrichter (SCR) gesteuerte Drossel. Die Stromzuführung für den Bogenstrom-Gleichrlchter ist in bekannter Weise aufgebaut und generell mit 30! bezeichnet. Sie ist derart ausgelegt, daß für jeweils 1.4 des die Steuerwicklung 154 durchfließenden Stromes etwa 100 A Gleichstrom an das Plasmarohr als Verbraucher geliefert werden. Die Schaltung ist so gewählt, daß der Sättigungsstrom in diesem Gleichrichter durch die einstellbaren Widerstände 166 und 158 auf einen vorbestimmbaren

"to Endwert einstellbar ist. Zwischen die Steuerwicklung 154 und den Stellwiderstand 158 für den Endwert des Bogenstromes sind ein steuerbarer Halbleitergleichrichter 152 und die Widerstände 166 geschaltet. Der steuerbare Halbleitergleichrichter 152 ändert den Sättigungsstrom.

der in der als Drossel ausgebildeten Steuereinrichtung 152 durch die Bogensteuerung 158 eingestellt wurde. daß der Bogenstrom in der in Fig. 1 gezeigten Weise abschnittsweise ansteigt oder abfällt.

Fig. 7 zeigt einen Brückengleichrichter 156, der aus einer Phase einer Dreiphasennetzleitung mit ungefähr 55 V gespeist wird, um den Sättigungs-Steuerstrom zu erzeugen. Diese 55 V bilden ferner die an den Leitungen 275 und 276 liegende Versorgungsspannung für die Schaltung nach Fig. 5. Die positive Leitung vom Brükkengleichrichter 160 führt zum positiver. Anschluß der Steuereinrichtung 154 in dem Gleichrichter, wie Fig. 7 zeigt. Die Ausgangsleistung 162 der Steuereinrichtung ist an den Widerstand 166 angeschlossen, wodurch eine Feineinstellung der Steuerung der Sättigungswicklung

so möglich ist. Der einstellbare Widerstand 158 dient zur Einstellung der Endwertbegrenzung des Bogenstromes in dem Gleichrichter. Der Widerstand 166 ist mit dem steuerbaren Halbleitergleichrichter über die Speiseleitung 148 verbunden. Der Strom durch den Halbleitergleichrichter 152 wird durch den einstellbaren Widerstand 158 gesteuert, an dem die Einstellung des Bogenstromes erfolgt. Dies wird durch selektives Zünden des SCR 152 erreicht.

Wiihretvd des Startens steigt der Bogenstrom durch das stufenweise Vorellen des Zündwinkels des SCR 152 bis zum vollen Lellzustand an. Der Bogenstrom fließt In die Steucrelnrichtring (Sättigungswicklung) 154 der Stromzuführung 301. Das Transistorpaar 144 und 146 (Flg. 5) steril diesen Zündwinkel des SCR 152. Wenn der Bogenstrom gemäß Flg. I einen größeren Winkel (jedoch noch nicht ganz den endgültigen Wert) erreicht hat. Ist der Strom ebenfalls in der Retalsspule 35 der Fig 5 auf einen Wert angestiegen, bei dem die Kontakte 98 nach Flg. 3 schließen. Dieser Stromanstieg erfolgt unter Steuerung durch den SCR 210, wie oben mit Bezug auf die Transistorpaar-Schaltung 144 und 146 beschrieben. Durch das Schließen der Kontakte 98 wird die Zündschaltune geöffnet und Strom zur Relalsspuie 59 geliefert. Diese Reialsspule 59 steuert den Kontakt 184 In Fi g. 5. der den Langsamstart und die Verzögerungsfunktion iles aus dem Transistorpaar 144, 146 bestehenden Verstärkers über den Kondensator 186 ausschaltet. Dieser R.cliUskont^.M hnpruipt fprnpr flip Kompensation der VTsorgungsweciiselspannung der Stromzuführung für ilen Bogenstror.. -Gleichrichter.

Wenn als Primärgas Stickstoff verwendet wird, wird das Sekundärgas zu derselben Zelt zugeführt, wie die Kontakte 98 schließen. Dies geschieht, um sicherzustellen, daß ein stabiler Bogen vorhanden Ist, bevor das Sekundärgas zugeführt wird. Wie in Fig. 1 für Argon als Primärgas dargestellt ist, beginnt das Sekundärgas zu strömen, wenn der Bogenstrom sich auszubauen beginnt. Der Argon-Stickstoff-Schalter 200 ist daher in der Argon-Stei'ung gezeichnet. Wenn der Schalter 200 in der Argon-Position ist, ist Leitung 202 die Versorgungsleitung, die Spannung an den Schalter 200 und weiterhin in den Schalter 204 (den Umschalter für Manuell-Automatik) legt. Hierdurch wird das Magnetventil 206 (Fig. 4) betätigt, welches die Sekundärgasströmung in das Sekundärgas-Raservoir freigibt. Von dem Magnetventil 206 führt Leitung 64 und anschließend Leitung 100 zur Wechselstromquelle.

Die Einrichtung, durch die die Sekundärgasströmüng ihren beabsichtigten Endwert erreicht, unterscheidet von denjenigen, durch die der Bogenstrom seinen Endwert erreicht. Bei einer schematisch in Fig. 15 dargestellten Ausführungsform wird ein Akkumulator als Reservoir 351 verwandt und das Gas bei einer bestimmten vorgegebenen Rate in dieses Reservoir (d. h. eine geschlossene Kammer) eingegeben, während steigende Mengen des Gases dem Lichtbogen zugeführt werden, der innerhalb der Plasma-Flammspritzeinheit aufrechterhalten wird. Das Reservoir 351 hat eine kleinere Öffnung am Auslaßventil 353 als am Einlaßventil 355, was eine Strömung aus dem Reservoir heraus zur Folge hat. Durch Voreinstellung der Größe dieser Öffnungen kann die zum Füllen erforderliche Zeit variiert werden. Das Volumen beträgt etwa 1470 cm³.

Lim eine bezogen auf die Zeit mehr lineare Durchflußmenge des Sekundärgases zu erhalten, wird das Füllen des Reservoirs durch zwei Magnetventile 206 und 357 für das Sekundärgas gesteuert, wie in den Fi g. 4 und 15 dargestellt ist. Das engere Magnetventil 206 ist zuerst geöffnet. Nach einer Verzögerung von etwa 1 Sekunde öffnet das Festkörperrelais das Magnetventil 357 für den vollen Durchfluß. In dem noch zu beschreibenden geschlossenen Regelkreis befindet sich vorzugsweise nur das Magnetventil für den vollen Durchfluß des Sekundärgases. Wenn das Reservoir vollständig gefüllt ist, ist der vollständige Gasstrom durch den Lichtbogen erreicht, der durch die Größe des Reservoirs und den Gasdruck zeitlich begrenzt ist und der Aufrechterhaltung des gewünschten Endwertes für den Bogenstrom entspricht. Dabei ist es nicht absolut kritisch, ob der volle Sekundärgasstrom gleichzeitig mit dem Erreichen des endgültigen Bogepstrnines aufgebaut Ist. Vorzugswelse sollten diese Werte ihre angestrebten Größen In einer gegenseitigen Zeltspanne von 0 und 5 Sekunden erreichen.

Durch ein einziges Ventil wird ein exponentiell zeltlicher Anstieg des Durchflusses und der Kurve aes Sekundärgases erreicht.

Wenn ein anderer als exponentiell Verlauf erwünscht Ist, beispielsweise ein Durchfluß, der einer linearen Kurve angenähert ist. können mehrere Ventile mit unterschiedlichen Querschnitten eingesetzt werden. Ein erstes Ventil von einer ersten Sekundärgasquelle kann zunächst öffnen, worauf nach einem Zeltintervall das zweltp Ventil von der zweiten Sekundärgasquelle geöffnet wird. Dieses zweite Ventil hat eine vom ersten abweichende Einschnürung. Gas von den beiden Ventilen mischt sich in Strömungsriehtung vor einem Akkumulator, der so ausgebildet ist. daß er den endgültigen Anstieg des Durchflusses von Spkundärgas durch das Rohr reguliert. Der Akkumulator funktioniert als Zeitglied, indem er ein graduelles Ansteigen des Sekundärgasflusses über eine vorbestimmte Zeitlang ermöglicht. Die Zeitspanne wird durch die Einschnürung des Akkumulators selbst und des Gasflusses zu dem Akkumulator bestimmt.

An dieser Stelle erreicht der Sekundärgasfluß seinen endgültigen Sollwert, vorzugsweise gleichzeitig mit der Erreichung des gewünschten Bogenstromwertes. Im wesentlichen unmittelbar danach nimmt die Plasma-Gasmischung ihren gewünschten Temperaturwert an. und der Bogen wird über eine breite Zone zur Düse des Plasma-Flammspritzgeräles hin verteilt. Das Plasmarohr ist fertig zum Betrieb.

Zur Erläuterung des offenen Regelkreises sei auf F i g. 5 und 7 Bezug genommen. Hier wird eine Korrektur für einen Abfall der Drei-Phasen-Netzspannung im Gleichrichter vorgenommen. Normalerweise erzeugt ein derartiger Netzspannungsabfril einen Abfall im Plasma-Bogenstrom. Die Netzkompensation wird durchgeführt, indem die Drei-Phasen-Netzspannung des Gleichrichters durch einen Trenntransformator 170, der F i g. 7 dargestellt ist. abgenommen wird. Diese variierende Ne(7span-■»5 nung wird über Leitungen 172, 174 (Fig. 5) dem Uuppelwellengleichrichtor 176 und dem Filterkondensator 178 zugeführt. Die Zenerdiode 180 eliminiert den Gleichspannungsanteil und liefert den Wechselspannungsanteil an einen einstellbaren Widerstand 182 und den Basiswiderstand 251 des Transistors 144. dessen Steuerstrom auf diese Weise geändert wird und den Zündwinkel des Halbleitergleichrichters 152 in dem Sinne verändert, daß Netzspannungsschwankungen durch den Bogenstrom korrigiert werden.

Die Arbeitsweise der Plasma-Spritzvorrichtung ist zu diesem Zeitpunkt einfach. Die Pulverzuführung enthält das zu verspritzende Pulver. Wenn gespritzt werden soll, wird die in Fig. 3 dargestellte Spritz-Steuerschaltung erregt, normalerweise durch einen Schalter oder Trigger, wobei das Pulver abgemessen und in einem Trägergas zum Düsenmundstück transportiert wird, wo es in geheiztem Zustand vorliegt und unter extremer Hitzeeinwirkung in Richtung auf das in der Nähe der Auslaßöffnung der Düse angeordnete Werkstück getrieben wird. Wenn das Werkstück in dem gewünschten Maße bespritzt worden ist, beginnt die Abschaltung. Anhand der Fig. 1 und 2 erkennt man, daß die Abschaltung zweckmäßig dadurch erreicht wird, daß zunächst gradu-

e!l der Sekundärgasfluß eingeschränkt wird. Der Gleichstrom nimmt ebenfalls ab, was vorzugsweise gleichzeitig mit dem Abnehmen des Sekundärgasflusses beginnt. Zu dem Zeitpunkt jedoch, zu dem der Bogenstrom sich dem Minimalwert nähert, ist es zweckmäßig, die Gleichspannung und den Prinilrgasfluß abzustellen. Die eigentliche Abschaltung erfolgt durch Abstellen der Spritzsteuerung, die die Zuführung des Spritzpulvers und des Trägergasstromes beendet. Danach wird der Abschalte·- 31 niedergedrückt, d. h. geöffnet, wodurch die Zufuhr von Sekundärgas beendet wird. Da der Sekundärgasfluß nun abnimmt, entleert sich das Reservoir bis zu einem endgültigen Sekundärfluß von Null. Dies spielt sich in einer Zeitspanne ab, die der in F i g. 1 dargestellten Folge entspricht. Zu dieser Zeit beginnt der Gleichspannungsbogenstrom graduell abzufallen, wobei die Relais 88, 72 und 59 aberregt und die Schalter 141, 96, 74, 76 und 184 geöffnet sind. Hierdurch werden der Kondensator 186 und der Reaktor41 in Fig. 5 angeschaltet. Dadurch sinkt selbsttätig der Bogenstrom graduell über eine Zeitspanne, die von dem Transistorpaar 144, 146 und dem Transformator 147 gesteuert wird. Der Halbleitergleichrichter 152 wird hierdurch, wie in den Fig. 5 und 7 dargestellt, gesteuert. Gleichzeitig beginnt der SCR 210 den Strom durch die Relaisspule 35 zu verringern, weil dieser Halbleitergleichrichter das Transistorpaar 144, 146 durch den Transformator 147 gesteuert wird. Wenn der Bogenstrom auf etwa 50 bis 200 A reduziert ist, wird die Relaisspule 35 in Fig. 5 durch Absinken des Stromes durch den SCR 210 aberregt. Der Relaiskontak! 33 der Relaisspule 35 öffnet. Hierdurch wird wiederum die Stromzufuhr für den Halbleitergleichrichter an der Relaisspule 34 unterbrochen und Relaiskontakt 52 (Fig. 3) geöffnet, wodurch der Primärgasnuß abgeschaltet wird. Wird als Primärgas Stickstoff verwandt, so wird der Bogen normalerweise gelöscht, bevor die Gleichrichterstromversorgung unterbrochen wird, weil dieses Gas die Ionisation bei sehr niedrigen Bogenströmen nicht aufrechterhalten kann.

In einem geschlossenen Regelkreis ist die Schaltung nach Fig. 14 ähnlich derjenigen der Fig. S. mit der Ausnahme, daß das Rückkopplungssignal von einem Signal geliefert wird, das von den Hochleistungskabeln für die Stromversorgung des Plasma-Flammenrohres abgeleitet wird. Dieses Signal kann von einem an den Bogenstrom angeschlossenen Nebenschluß 250 erzeugt werden, der in der in Fig. 8 gezeigten Weise an diese Leitungen angeschlossen lsi. An den Nebenschluß sind die Leitungen 257 und 259 angeschlossen, und das entsprechende Signal wird, wie FI g. 9 zeigt, in dem Transistorpaar 260, 261 verstärkt. Das verstärkte Signal gelangt über die Leitungen 253 und 254 zum Widerstand 251 (Flg. 5) und damit in den Zündstromkreis für den steuerbaren Halbleitergleichrichter. Das Signal Im Widerstand 251 ändert die Steuerspannungen an den Transistoren 144 und 146 und ändert dadurch den Zündwinkel des Halbleitergleichrichters 152, um den Strom in der Sättigungswicklung der Stromzuführung für den Bogenstromglelchrlchter zu erhöhen oder herabzusetzen

Alternativ kann dieses Rückkopplungssignal von den Hochleistungskabeln der Plasma-Spritzpistole unter Ausnutzung des Hallefektes abgeleitet werden. Indem eine Vorrichtung vorgesehen wird, die auf das In Kabelnähe existierende Magnetfeld reagiert. Das Hallelement wird in einer Haltevorrichtung montiert, die an einem der Spritzpistolenkabeln befestigt wird. Das Ausgangssignal des Hallelementes wird der Schaltung in Flg. 8 In gleicher Weise zugeführt wie das Signal des dort eingezeichneten Nebenschlusses. Für den gleichen Zweck können auch elektro-optische Geräte, z. B. ein Optokoppler, eingesetzt werden. Diese Geräte benutzen das Rückkopplungssignal des Nebenschlusses durch einen Verstärker, um die Leuchistärke einer Lichtquelle zu variieren. Dies wird von einer Fotozelle oder einem Fototransistor überwacht, wodurch die Vorspannung an den Transistoren 144 und 146 geändert wird.

ίο In diesem geschlossenen Regelsystem wird die Relaisspule 35 von einem zweiten Verstärker 262, 263 gemäß Fig. 10 gesteuert, der die Schaltung des steuerbaren Halbleitergleichrichters 210 nach Fig. 5 ersetzt. Der Eingang dieses Verstärkers ist ebenfalls mit dem Nebenschluß 250 der Fig. 8 verbunden. Wenn der Bogenstrom auf 200 bis 400 A angewachsen ist, wird die Relaisspule 35 durch den Kontakt 33 erregt und hält die Stromzuführung für den Bogenglelchrichter so lange eingeschaltet, bis der Bogenstrom bei der Abschaltung auf einen Wert abgesunken ist, bei dem der Gleichrichter und der Primärgasfluß abgestellt werden können. Die Relaisspule 35 schaltet ferner den Zündkreis ab und steuert bei Stickstoffbetrieb den Sekundärgasfluß wie bei offenem Regelkreis. In diesem Verstärker ist ferner ein einstellbarer Widerstand 280 und eine Relaisspule 270 vorhanden. Diese Relaisspule bildet einen Überstromschutz: in dem Fall, daß der Bogenstrom das zulässige Maß überschreitet, schaltet die Relaisspule, die über den Widerstand 280 einstellbar ist, den Gasfluß und den Bogenstrom über die Relaiskontakte 272 In Fig. 3 für den geschlossenen Regelkreis ab.

Wenn der geschlossene Regelkreis verwendet wird, wird das Transistorpaar 144, 146 der Fig. 14 von dem Transformator 278 und der Gleichrichterbrücke 285 der

3$ Fig. 11 versorgt. Bei geschlossenem Regelkreis ist die Bogenstromsteuerung 158 in Flg. Il auf Maximalposition gestellt, und der Widerstand 288 in Fig. 14 wirkt zur Bogenstromsteuerung für die Einstellung des Plasma-Bogenstromes. Die In den Fig. 9 und 10 dargestellten Verstärker und die Steuerschaltungen nach Fig. 14 für die gesteuerten Gleichrichter können entweder aus diskreten Bauteilen aufgebaut sein, wie in den Zeichnungen dargestellt, oder als integrierte Schaltkreise. Ferner kann eine Vorrichtung zur Einstellung der Plasma-Gasströmungsmenge in Abhängigkeit von einem Steuersignal vorgesehen sein. Das Ventil enthält ein Magnetsteuerteil mit einer Kolben- und Abdichteinheit, die ein sehr geringes Gewicht hat und normalerweise weniger als 30 g wiegt. Dies führt zu einer Reaktionszeit von weniger als einer Millisekunde. Die Spule des Magnetventiles lsi eine Gleichstromspule. In der Praxis wird diese Spule In Reihe mit einem steuerbaren Halbleitergleichrichter geschaltet. Der Durchlaßzustand des Halblelterglelchrlchters wird durch ein Rttckkopplungs signal derart gesteuert, daß das Magnetventil als Funk tion des gleichgerichteten Anteils der Wellenform geöffnet oder geschlossen wird, der von dem Halbleitergleichrichter geliefert wird. Das Rückkopplungssignal erhält man beispielsweise In der Form, wie es für die geschlos senen Regelkreise beschrieben wurde. Wenn der Strom In dem Plasma-Bogen und demnach Im Rückkopplungskreis ansteigt, verursacht der steuerbare Halbleitergleichrichter einen höheren Gasfluß durch das Ventil und kompensiert dadurch das Anwachsen oder Absinken des Stromes.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für ein Plasma-Flammspritzgerät, mit einer Stromquelle, die einen Strom for einen elektrischen Entladungsbogen liefert, mit einer PrimSrgasquelle und einer Sekundargasquelle, die Ober Zuführungsleitungen mit einer die Elektroden für den Entladungsbogen bildenden Düse verbunden sind, und mit einer Vorrichtung zum Hindurchleiten zu versprühenden Materials durch die Düse, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Zuführleitung für das Sekundärgas eine Ventllvorrlchtung (206, 357) enthält, die nach dem Einschalten des Sekundärgasstromes den Durchfluß von Null bis auf den Endwert vergrößert,

b) die Elektroden mit einer Versorgungsschaltung verbunden sind, die einen sältlgungsfähigen Reaktor (41) enthält, welcher mit einer Steuereinrichtung (154) an eine Steuerstromquelle (37, 39) angeschlossen ist. und

c) die Steuerstromquelle (37, 39) einen steuerbaren Halbleitergleichrichter (152) und eine den Zündwinkel des Halbleitergleichrichters nach dem Einschalten stetig vergrößernde Kondesatorschaltung (186, 251) enthält.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung (206, 357) ein die Sekundärgasquelle mit einem Reservoir (351) verbindendes Ventil (357) aufweist und die Ausgangsleitung des Ruervoirs (357) mit der Düse verbunden ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der SäUigungsstrom durch den Reaktor (41) an einem einstellbaren Widerstand (166) einstellbar ist, welcher zwischen den Halbleitergleichrichter (152) und die Steuerwicklung (154) geschaltet ist.

4·. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstromquelle (37, 39) einen Schalter (141) enthält, der im geschlossenen Zustand ein in der Zündschaltung flr den Halbleitergleichrichter (152) liegendes Transistorpaar (144, 146) mit einer Vorspannung versorgt.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (141) von einem Verzögerungsrelais (88) betätigt wird und wechselweise ein Einschaltpotentiometer (288) und ein Abschaltpotentiometer (289) mit der Kondensatorschaltung (186, 251) verbindet.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündimpulsschaltung (Fig. 6) zum Zünden des elektrischen Entladungsbogens vorgesehen Ist, die die Erzeugung von Houhspannungs-Zündimpulsen erst nach Ablauf von mehr als 0,2Ss nach Beginn des Prlmärgasflusses veranlaßt.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung aus einem Verzögerungsrelais (88) besteht, welches nach Ablauf der Verzögerungszelt einen Im Stromkreis der Zundlmpulsschaltung liegenden Schalter (96, Flg. 3) schließt.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch fi oder 7, dadurth gekennzeichnet, daß die Zündimpulsschaltung 'Fl g. 6) derart gesteuert Ist. daß sie die Zündimpulse über eine vorgegebene Zeltspanne erzeugt.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Hießen des Bogenstromes erkennender Sensor an eine Zeltschaltung angeschlossen Ist, welche einen bestimmten Bogenstrom in Abhängigkeit von einem etwaigen Zeitverlust beim Zünden des Bogens aufrechterhält.

10. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein an den Bogenstrom angeschlossener Nebenschluß (250)

to zur Bestimmung der Dogenstromstärke an einen Regler angeschlossen ist, der die Gasströmung in Abhängigkeit von der Bogenstromstärke verändert.

11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschluß (250) an einen ein Transistorpaar (260, 261) enthaltenden Verstärker (Fig. 9) angeschlossen Ist, welcher mit der Steuerschaltung (Fig. 5) für den steuerbaren Halbleitergleichrichter (152) verbunden Ist und den Strom in der Steuerwicklung (Ia4) des Reaktors (41) steuert.