DE2433007C3 - Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen aus anorganischen Materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen aus anorganischen Materialien, bestehend aus einer Verbrennungskammer in Form eines an einem Ende geschlossenen Rohres, einer Dosiervorrichtung zur dosierten Eingabe des pulverförmiger! Überzugsmaterials sowie einer ; Mischkammer, welche durch ihre Eingangsstutzen mit Zuspeiseeinrichtungen für die Komponenten des Sprengstoffgemisches und für inertes Gas und durch ihren Ausgangsstutzen über ein Sicherheitsrohr mit der Verbrennungskammer zum Zuführen dieses Gemisches

ίο verbunden ist, wobei beim Zünden des Sprengstoffgemisches in der Verbrennungskammer eine Detonationswelle entsteht, welche das Überzugsmaterial durch das offene Ende dieser Kammer gegen die Oberfläche des zu bearbeitenden Teiles schleudert

Beim Betrieb der bekannten Vorrichtungen, wie sie beispielsweise in der FR-PS 21 81 840 beschrieben sind, hat sich gezeigt, daß nach dem Zünden des Brennstoffgemisches in der Verbrennungskammer ein Unterdruck entsteht, durch welchen ein teilweises Einsaugen von Resten vom Sprengstoffgemisch aus der Mischkammer in das Sicherheitsrohr erfolgt. Dieses Gemisch, das mit dem das Rohr füllenden inerten Gas vermischt wird, kann durch heiße Detonationsprodukte beim Durchbrechen aus der Verbrennungskammer in das Sicherheits- rohr entzündet werden. Dieser im folgenden als Rückschlag bezeichnete Effekt vermindert die Qualität der herzustellenden Überzüge. Durch die unvollkommene Verbrennung des Gemisches bildet sich dabei in dem Sicherheitsrohr Ruß, der sich an den innenflächen der Mischkammer und der Ventile absetzt, was ein Versagen der Ventile und deren vorzeitigen Verschleiß hervorrufen kann.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß dadurch, daß das Durchblasen des

3S Sicherheitsrohres mit inertem Gas nach der Zuführung des Sprengstoffgemisches in die Verbrennungskammer (vor dem Zünden des Gemisches in dieser Kammer) und das vollständige Durchblasen dieses Rohres und der Verbrennungskammer am Ende des Auftragens über ein und dasselbe Ventil mit dem gleichen Druck erfolgt, während zum vollständigen Durchblasen des Sicherheitsrohres und der Verbrennungskammer ein größerer Druckimpuls erforderlich ist als für das Durchblasen nur des Sicherheitsrohres allein, weil sonst aus der Verbrennungskammer auch Brennstoffgemisch ausgeblasen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Detonationsauftragen von Überzügen aus anorganischen

■so Materialien anzugeben, die einen sicheren Schutz der Verbindungsleitungen und der Mischkammer gegen Fiammenrückschläge aus der Verbrennungskammer gewährleistet und dadurch eine hohe Zuverlässigkeit aufweist und einen gefahrlosen Betrieb ermöglicht.

« Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwischen dem Sicherheitsrohr und dem Ausgangsstutzen der Mischkammer eine Einrichtung zum Löschen der Flamme bei Rückschlägen aus der Verbrennungs-

ho kammer in das Sicherheitsrohr angeordnet ist, die ein Hohlgehäuse mit einer in diesem befestigten Scheidewand aus einem porösen feuerfesten Material, die den Innenrau.η des Hohlgehäuses in zwei Hohlräume unterteilt, aufweist, von denen der eine Hohlraum mit

<>s dem Sicherheitsrohr und der andere Hohlraum mit dem axialen Kanal eines dreifachen Stutzens verbunden ist, der seinerseits mit dem Ausgangsstutzen der Mischkammer verbunden ist, wobei der dreifache Stutzen nach

Zuführung des Sprengstoffgemisches aus der Mischkammer in die Verbrennungskammer mit seinen Seitenkanälen aufeinanderfolgend konstant im Laufe des Betriebes der Vorrichtung mit einer Zuspeiseeinrichtung für inertes Gas in Verbindung kommt und durch einen der Kanäle Gas unter einem Druck zugeführt wird, der für das Durchblasen des Sicherheitsrohres ausreicht, während dies durch den anderen Kanal zum vollen Durchblasen dieses Rohres und der Verbrennungskammer nach dem Herausschleudern des Überzugsmaterials aus ihr zugeführt wird.

Die Scheidewand gestattet es, das Durchbrechen der Flamme und der heißen Detonationsprodukte aus der Verbrennungskammer in die Mischkammer völlig zu verhindern, wobei dadurch, daß während des gesamten Auftragsvorganges inertes Gas über die Stutzen zugeführt wird, eine Kühlung der Scheidewand sichergestellt ist, wodurch verhindert wird, daß diese bei der Beaufschlagung durch die Detonationsgase bis auf Temperaturen erhitzt werden könnte, di? eine Selbstentzündung des Sprengstoffgemisches während des Füllens der Verbrennungskammer bewirken könnten. Durch die Scheidewand und deren Kühlung sind die Mischkammer und alle Verbindungsleitungen der Vorrichtung sicher gegen Rückschläge geschützt, wodurch ein gefahrloser Betrieb der Vorrichtung gewährleistet und eine gute Qualität der herzustellenden Überzüge sichergestellt wird.

Vorteilhaft ist im Innenraum des Gehäuses in einem gewissen Abstand von der Scheidewand ein Rost zum Abhalten der Flamme befestigt.

Dies gestattet es, ein vorheriges Zurückhalten der Flammenfront zu verwirklichen und auf diese Weise deren Stärke abzuschwächen, um dann diese völlig in den Poren der feuerfesten Scheidewand zu löschen.

Vorzugsweise weist dabei das Gehäuse eine zylindrische Form auf, während der Rost in Form einer zu dem Gehäuse koaxial angeordneten Scheibe mit durchgehenden kalibrierten Schlitzen ausgeführt ist, die in gleichen Abstunden angeordnet und auf der gesamten Fläche der Scheibe entlang parallelen Sehnen ausgeführt sind.

Die Scheidewand ist vorzugsweise aus poröser Metallkeramik ausgeführt.

Dabei wird eine Porendispersität gewählt, die für den ungehinderten Durchgang des Sprengstoffgemisches in einer Richtung ausreicht und die andererseits ein vollständiges Löschen bei eventuellen Flammenrückschlägen aus der Verbrennungskammer während der Detonation des Gemisches sicherstellt.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematische Darstellung der Gesamtansicht einer Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen aus anorganischen Materialien mit Teilschnitt durch die Verbrennungskammer und den Dosierapparat,

F i g. 2 Einrichtung zum Löschen der Flamme und den dreifachen Stutzen, in der Anlage nach F i g. 1 im Längsschnitt,

F i g. 3 Ansicht nach dem Pfeil »A« der F i g. 2.

Die Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen aus anorganischen Materialien enthält eine Verbrennungskammer t (Fig. 1), die in Form eines an einem Ende geschlossenen kalibrierten Rohres ausgeführt ist, in welches das pulverförmige Überzugsmaterial und das Brennstoffgemiüch eingeführt wird.

Die Länge der Verbrennungskammer 1 und deren Durchmesser sind derart gewählt, daß beim Zünden des Brennstoffgemisches in der Verbrennungskammer eine Detonationswelie entsteht, die das durch die Explosion erwärmte pulverförmige Material durch das offene Ende der Verbrennungskammer 1 gegen die Oberfläche des zu bearbeitenden Teils »C« schleudert und auf dieser einen festen Überzug herstellt

Um eine dosierte Zuführung des pulverförmiger!

ίο Materials zu gewährleisten, ist die Verbrennungskammer 1 an dem verschlossenen Ende mit einem Dosierapparat 2 und durch das Sicherheitsrohr 3, welches in Form eines Schlar.genrohres ausgebildet ist, mit dem Ausgangsstutzen 4 der Mischkammer 5 verbunden, in der das Brennstoffgemisch vorbereitet wird.

Die Eingangsstutzen 6 und 7 dieser Kammer 5 sind über Elektromagnetventile 9 und 10 jeweils mit den Zuspeiseeinrichtungen (in der Zeichnung nicht wiedergegeben) für dieses Gemisch und der Ausgangsstutzen 8 der Kammer über ein Elektromagnetventil 11 mit der Quelle für das inerte Gas (in der Zeichnung nicht wiedergegeben), verbunden. In den Verbindungsleitungen sind Filter 48 angeordnet

Zwischen dem Sicherheitsrohr 3 und dem Ausgangsstutzen 4 der Mischkammer 5 ist eine Einrichtung 12 zum Löschen der Flamme bei etwaigen aus der Verbrennungskammer 1 in das Sicherheitsrohr 3 eindringenden Rückschlägen angeordnet.

Diese Einrichtung 12 weist ein zylindrisches Hohlgehäuse 13 (Fig.2) auf, in dem eine Scheidewand 14 aus einem porösen flammenhemmenden Material, z. B. Metallkeramik, angeordnet ist, die den Innenraum des Gehäuses in zwei Hohlräume 15 und 16 einteilt Der eine Hohlraum 15 des Gehäuses 13 ist mit dem Sicherheitsrohr 3 leitungsverbunden, und in diesem Sicherheitsrohr ist in einem gewissen Abstand von der Scheidewand 14 (parallel zu dieser) ein Rost 17 zum Abhalten der Flamme beim Durchbrechen in das Sicherheitsrohr 3 bei Rückschlägen aus der Verbrennungskammer angeordnet. Der andere Hohlraum 16 des Gehäuses 13 ist mit dem Ausgangsstutzen 4 der Mischkammer 5 leitungsverbunden.

Der Rost 17 weist eine mit dem Gehäuse 13 der Scheibe koaxiale Form auf. Die Scheibe ist mit durchgehenden kalibrierten Schlitzen 18 (Fig.3) versehen, die auf der gesamten Fläche der Scheibe entlang parallel zueinander angeordneten Sehnen ausgebildet sind, welche in gleichen Abständen voneinander liegen.

Das Gehäuse 13 der Einrichtung 12 ist aus zwei Teilen, und zwar einer zylindrischen Hülse 19 und einem kegelförmigen Deckel 20, ausgeführt, die miteinander mittels einer lösbaren Verbindung verbunden sind, wobei zur hermetischen Abdichtung dieser Verbindung zwischen der zylindrischen Hülse 19 und dem kegelförmigen Deckel 20 ein Dichtungsring 21 angeordnet ist.
Zwischen der Einrichtung 12 und dem Ausgangsstutzen 4 der Mischkammer 5 ist ein dreifacher Stutzen 22 (F i g. 1) mit einem diese verbindenden axialen Kanal 23 (F i g. 2) und zwei Seitenkanälen 24 und 25 angeordnet, die unter einem Winkel zum axialen Kanal 23 angeordnet und jeweils durch die Rohrleitungen 26

<>s (Fig. 1) und 27 mit der Quelle des inerten Gases verbunden sind, wobei in den genannten Rohrleitungen Elektromagnetventile 28 und 29 angebracht sind.

Diese Ventile 28 und 29 brineen die Seitenkanäle 24

und 25 aufeinanderfolgend im Laufe der Arbeit der Vorrichtung mit der Quelle des inerten Gases in Verbindung. Dabei wird dieses Gas durch einen Seitenkanal 24 unter einem Druck zugeführt, der für das Durchblasen des Sicherheitsrohres 3 (durch die Einrichtung 12 zum Löschen der Flamme) nach der Zuführung des Sprengstoffgemisches aus der Mischkammer 5 in die Verbrennungskammer 1 ausreicht, während durch den anderen Seitenkanal 25 des dreifachen Stutzens 22 das Gas zum vollständigen ι ο Durchblasen dieses Rohres 3 und der Verbrennungskammer 1 am Ende des Arbeitszyklus der Vorrichtung, d. h. nach dem Herausschleudern des Überzugsmaterials aus dieser, zugeführt wird. Das Druckgefälle zwischen den Kanälen 24 und 25 wird durch einen Druckminderer ι <, für Gase (hier nicht wiedergegeben) von gewöhnlicher Konstruktion gewährleistet.

Der Dosierapparat 2 für das Zuteilen des pulverförmigen Überzugsmaterials weist ein in Form eines an beiden Seiten geschlossenen Rohres ausgeführtes Hohlgehäuse 30 auf, in dem sich ein federbelasteter Plungerschieber 31 mit einem Meßhohlraum 32 bewegt. Der Hohlraum des Gehäuses 30 des Dosierapparates 2 ist mit einem Bunker 33 für pulverförmiges Überzugsmaterial und mittels eines Ausgangsstutzens 34 und eines Rückkopplungsstutzens 35 mit der Verbrennungskammer 1 Ieitungsverbunden.

Neben den genannten Stellorganen enthält die Vorrichtung einen Impulsgenerator 53 (Fig. 1), der einer Zündkerze zum Sprengen des Sprengstoffgemisches in der Verbrennungskammer 1 Hochspannung zuführt. Bei Bedarf können in der Vorrichtung auswechselbare Verbrennungskammern 1 mit Querschnitt verschiedener Form, z. B. mit einem runden, einem quadratischen, einem rechtwinkligen Querschnitt oder mit einem Querschnitt beliebiger anderer Form, verwendet werden.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Während der Beschickung des Dosierapparates 2 mit pulverförmigem Material liegt der Plungerschieber 31 im Gehäuse 30 in der linken Endstellung (Fig. 1), und dessen Meßhohlraum 32 ist mit dem Speiserohr des Bunkers 33 in Verbindung und mit Pulver gefüllt. Auf Kommando der Steuereinheit 56 öffnen sich die Elektromagnetventile 9 bis 11, welche Brennstoff (Acetylen), Oxidationsmittel (Sauerstoff) und inertes Gas (Stickstoff) den Druckräumen der Mischkammer 5 zuführen.

Mittels des Ventils 11 kann man durch Zusetzen von verschiedenen Mengen inerten Gases zu dem Spreng-Stoffgemisch in einem breiten Bereich Temperatur, Druck und Geschwindigkeit der Detonationswelle regeln und dadurch schnell den erforderlichen Betriebszustand der Vorrichtung für verschiedene Überzugsmaterialien wählen.

Außerdem kann man nach Ermessen des Bedienenden gleichzeitig Oxydationsmittel und Brennstoff in Abhängigkeit von der Viskosität der Komponenten zuführen und dadurch eine Homogenität des Sprengstoffgemisches gewährleisten, was besonders wichtig für den Fall ist, daß als eine der Komponenten eine explosive Flüssigkeit verwendet wird. In diesem Falle wird das inerte Gas von einem gesonderten Elektromagnetventil (in Figur nicht wiedergegeben) zugeführt.

Aus den Ausgangsstutzen 4 der Mischkammer 5 gelangt das Sprengstoffgemisch über das Rücklaufventil 49 (Fig. 1) und weiter durch den axialen Kanal 23 (Fig.2) des dreifachen Stutzens 22 in das Gehäuse 13 der Einrichtung 12. Dann geht das Sprengstoffgemisch durch die poröse Scheidewand 14 der Einrichtung 12 und die kalibrierten Schlitze 18 des Rosts 17 hindurch und gelangt in das Sicherheitsrohr 3 (F i g. 2), worauf die Verbrennungskammer 1 mit dem Sprengstoffgemisch gefüllt wird.

Nachdem die Verbrennungskammer 1 mit dem Sprengstoffgemisch gefüllt worden ist, werden die Ventile 9, 10 und 11 geschlossen, und es werden gleichzeitig das den Dosierapparat 2 steuernde Ventil 57 und das Ventil 28 für das vorläufige Durchblasen des Sicherheitsrohres 3 geöffnet. Beim öffnen des Ventils 57 fängt der Druck des Steuermediums in dem linken (Fig. 1) Hohlraum 58des Gehäuses30des Dosierapparc'tes 2 an, sich zu erhöhen, und der Plungerschieber 31 bewegt sich nach rechts bis zum Anschlag (wie das in F i g. 1 dargestellt ist), wobei das Gas aus dem Hohlraum

59 des Dosierapparates 2 durch den Rückkopplungsstutzen 35 in die Verbrennungskammer 1 verdrängt wird.

Nachdem der Plungerschieber 31 im Gehäuse 30 die rechte Endstellung eingenommen hat, verbindet sich sein Meßhohlraum 32 mit dem Ausgangsstutzen 34 des Dosierapparates 2. Dabei wird der Plungerschieber 31 den bogenförmigen Kanal 60 öffnen, und das Gas wird aus dem Hohlraum 58 in diesen bogenförmigen Kanal

60 strömen und das Pulver aus dem Meßhohlraum 32 in die Verbrennungskammer 1 verdrängen.

Gleichzeitig wird durch das geöffnete Ventil 28 das inerte Gas dem Seitenkanal 24 des dreifachen Stutzens 22 und weiter dem Längskanal 23 dieses Stutzens zugeführt. Dann geht das Gas durch die Einrichtung 12, durch die Scheidewand 14 dieser Einrichtung (F i g. 2) und die kalibrierten Schlitze 18 des Rostes 17 hindurch und füllt das Sicherheitsrohr 3.

Anschließend werden alle Ventile geschlossen, und der Impulsgenerator 53 sendet ein Signal zur Zündkerze 54, wodurch das Sprengstoffgemisch in der Verbrennungskammer 1 gezündet wird.

Die dabei erzeugte Detonationswelle schleudert das pulverförmige Überzugsmaterial durch das offene Ende der Kammer 1 gegen das zu bearbeitende Teil »C«, das sich vor dem offenen Ende der Kammer befindet.

Der Geber 61, welcher den dynamischen Druck der Detonationswelle aufnimmt, sendet ein Signal zur Steuereinheit 56, die ihrerseits ein Signal zum öffner des Ventils 29 zum vollständigen Durchblasen des Sicherheitsrohres 3 und der Verbrennungskammer 1 mil inertem Gas sendet welches durch einen anderer Seitenkanal 25 des dreifachen Stutzens 22 derr Hohlraum 16 des Gehäuses 13 der Einrichtung 12 unc weiter dem Sicherheitsrohr 3 sowie der Verbrennungs kammer 1 zugeführt wird, wodurch die Verbrennungs produkte aus diesen ausgeblasen werden. Dam wiederholt sich der beschriebene Arbeitszyklus.

Die Verwendung der Einrichtung 12 zum Löschen dei Flamme ermöglicht einen gefahrlosen und zuverlässi gen Betrieb aller Teile der Vorrichtung, ohne dal hochqualifiziertes Bedienungspersonal erforderlicl wäre.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Detonationsauftragen von Überzügen aus anorganischen Materialien, bestehend aus einer Verbrennungskammer in Form eines an einem Ende geschlossenen Rohres, einer Dosiervorrichtung zur dosierten Eingabe des pulverförmigen Überzugsmaterials sowie einer Mischkammer, welche durch ihre Eingangsstutzen mit Zuspeiseeinrichtungen für die Komponenten des Sprengstoffgemisches und für inertes Gas und durch ihren Ausgangsstutzen über ein Sicherheitsrohr mit der Verbrennungskammer zum Zuführen dieses Gemisches verbunden ist, wobei in der Verbrennungskammer eine Zündkerze zum Zünden des Sprengstoffgemisches angeordnet ist, um eine Detonationswelle zu erzeugen, welche das Überzugsmaterial durch das offene Ende dieser Kammer gegen die Oberfläche des zu bearbeitenden Teiles schleudert, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sicherheitsrohr (3) und dem Ausgangsstutzen (4) der Mischkammer (5) eine Einrichtung (12) zum Löschen der Flamme bei Rückschlägen aus der Verbrennungskammer (1) in das Sicherheitsrohr (3) angeordnet ist, die ein Hohlgehäuse (13) mit einer in diesem befestigten Scheidewand (14) aus einem porösen feuerfesten Material, die den Innenraum des Hohlgehäuses (13) in zwei Hohlräume (15 und 16) unterteilt, aufweist, von denen der eine Hohlraum (15) mit dem Sicherheitsrohr (3) und der andere Hohlraum (16) mit dem axialen Kanal (23) eines dreifachen Stutzens (22) verbunden ist, der seinerseits mit dem Ausgangsstutzen (4) der Mischkammer (5) verbunden ist, wobei der dreifache Stutzen (22) nach Zuführung des Sprengstoffgemisches aus der Mischkammer (5) in die Verbrennungskammer mit seinen Seitenkanälen (24 und 25) aufeinanderfolgend jeweils mit einer Zuspeiseeinrichtung für inertes Gas in Verbindung kommt, wobei der Druck des dem einen der Kanäle

(24) zugeführten Gases für das Durchblasen des Sicherheitsrohres (3), der des in den anderen Kanal

(25) eingespeisten Gases zum vollen Durchblasen dieses Rohres (3) und der Verbrennungskammer (1) nach dem Herausschleudern des Überzugsmaterials ausreicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum (15) des Gehäuses (13) in einem gewissen Abstand von der Scheidewand (14) ein Rost (17) zum Abhalten der Flamme befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) eine zylindrische Form aufweist, während der Rost (17) in Form einer zu dem Gehäuse koaxial angeordneten Scheibe mit durchgehenden kalibrierten Schlitzen (18) ausgeführt ist, die in gleichen Abständen angeordnet und auf der gesamten Fläche der Scheibe entlang parallelen Sehnen ausgeführt sind.

4. Vorrichtung nacii Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewand (14) aus poröser Metallkeramik ausgeführt ist.