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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf das Beschichten durch Hochtempraturzerstäubung
und betrifft insbesondere Explosionsplattieranlagen. Die Erfindung kann in der Metallurgie,
der chemischen Industrie, Energetik, auf allen Gebieten des Maschinenbaus sowie
in anderen Industriezweigen - überall dort, wo an die Erzeugnisse solche Anforderungen
gestellt werden, als ob diese ganz aus dem Beschichtungsmaterial (durch Gießen bzw.
Sintern) hergestellt sind - verrundet werden.
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Die Qualität der durch Explosion aufgetragenen Schicht ist im allgemeinen
von der Temperatur und Bewegungsgeschwindigkeit der Plattierpulverteilohen abhängig.
Deswegen bezogen sich die zur Erhöhung der Beschichtungsqualität vorgenommenen Modifikationen
einer ursprünglich aus einer Explosionskammer, einer Zündvorrichtung, einer Gas-
und einer Pulverzuführungsanlage (US-PS 2 714 563) bestehenden und praktisch unverändert
gebliebenen
Explosionsplattieranlage vorsiegend die Anlagen zur Gas- und Pulverzut'ührung in
die Explosionskammer, da von der Arbeit dieser Anlagen letzten Endes die oben genannten
Parameter abhängig sind.
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Die konstruktionsmäßigen Modifikationen der Gasgemischzuführungsanlage
waren daraufhin gerichtet, daß eine zur Einhaltung optimaler thermodynamischer Parameter
des Beschlcetungsvorganges erforderliche Gleichmäßigkeit des in die riplosionskammer
geleiteten Gasgemisches gewäbrleistet wird.
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Die ergebnisse zahlreicher Modifikationen zur Pulverzuf2hrungsanlage
können auf die Optimierung des Ortes, der Zeit und der Geschwindigkeit der ulverzuführung
in die Explo-Sionskammer zurückgeführt werden (s. "Beschichtungen durch Explosionsplattieren
und ihre Anwendungen", NIIMasch, Serie C 6-3, Moskau, 11977r S. 25-30). Man hat
jedoch dabei noch einen Faktor außeracht gelassen, der wesentlich die Beschichtungsqualität
beeinflußt, nämlich die Konstanz der Plattierpulvermenge in Detonationsprodukten.
Eine Konstanthaltung der Dosis des in die Explonionskammer zugeführten und nachher
mit Detonationsprodukten in Wechselwirkung stehenden Pulvers ist übrigens eine der
Hauptbedingungen zur Erzielung einer Qualitätsbeschichtung, die herkömmlichen konstruktiven
Gestaltungen der Explosionsplattieranlagen ermöglichen es jedoch praktisch nicht,
eine konstante Pulvermenge in die Explosionskammer zuzuführen, was sich durch unstabile
physikalische
Eigenschaften des Pulvers selbst sowie durch ein0
vom Beschichtungsverfahren bedingte Verstopfung der Pulverzuführungakanäle erklären
läßt.
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Bekannt ist eine losionsplattieranlage, bestehend aus einer rohrförmigen,
an einen Ende abgeflanschten Explosions kammer, einer innerhalb des Explosionskammerrohres
untergebrachten Zündkerze und aus der Explosionskammer zugeführten Pulver- und Gasgemischuführungsanlagen
(5. US-PS 3 884 415).
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Die GasgemischzuführurtgsanIage weist einen mit Gasgeiisch quellen
verbundenen Mischer auf. Die Pulverzuführungsanlage enthält eine Dosiereinrichtung,
die einen Bunker für Plattierpulver und ein mit der Explosionskammer mittels eines
Zuführungsrohres verbundene. Rohrgehäuse aufweist. Ans Rohrgehäuse ist eine Gasleitung
angeschlossen, die die Dosiereinrichtung mit einer Trägergasquelle verbindet. Am
Auslauf der Gasleitung ist ein Ventil montiert. Im Rohrgehäuse ist ein Längsschieber
untergebracht, der gleichzeitig die Punktion eines Trenntreiles erfüllt.
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Zur Anlage gehört weiterhin eine Steuereinrichtung die eine Steuereinheit
mit einer Stelleinrichtung aufweist, welche mit der Gasgemischzuführungsanlage,
der Zündkerze und der Pulverzuführungsanlage mittels Steuerkreisen entsprechend
des Mischers, der Zündkerze und der Dosiereinrichtung elektrisch verbunden ist.
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Das Plattierpulver wird in die Explosionskammer zugegeben,
erst
wenn nach einem Signal von der Steuereinheit das Ventil geöffnet wird. Das Trägergas
gelangt dabei in dan Hohlraum des Rohrgehäuses und verschiebt den Längsschieber
so, daiß eine in diesem ausgeführte Nut, die sich vorher unter dem Bunkertrichter
befand und mit Pulver gefüllt wurde mit den das Rohrgehäuse an die Explosionskammer
angeschlossenen.Zufuhrungsrohr und einem aus dem mit Trägergas gefüllten Hohlraum
des Rohrgehäuses auslaufenden Ableitkanal zusammenfällt.
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Infolgedessen wird eine in der Nut des Längsschiebers befindr licht
Pulverdosis in die Explosionskammer eingeblasen.
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Trotz des streng konstanten, die Menge des in die Explosionskammer
zugegebenen Pulvers bestimmenden Volumens der Nut des Längsschiebers kann diese
Menge sich ändern, da beim Sinken des Pulverstandes im Bunker der Dosiereiririchtung
die Schüttbarkeit des Pulvers nachläßt und folglich in die Nut des Längsschiebers
weniger Pulver gelangt. Die Pulvermenge in der zugegebenen Dosis kann außerdem bei
einer durch eine Verstopfung bzw. ein teilweises Zuschmelzen bedingten Verkleine
rung des Zuführungsrohrquers chnit tes vermindert werden.
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Die Verminderung der Menge des in die Explosio:nskumer zugegebenen
Pulvers führt zu seiner Uberhitzung und seinem Ansbrennen während des Schusses der
Anlage.
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Da der absolute Wert der mechanischen Verluste des Pulvers praktisch
von seiner Menge in den Detonationsprodukten unabhängig ist, wächst ferner bei kleineren
Dosen der Anteil dieser Verluste
im Bezug auf die Ausgangsmenge
des Plattierpulvers, was die Wirtschaftlichkeit des Explosonsplattierens vermi2-dert.
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Zweck der erfindung ist es, den beschriebenen Mängel zu beseitige.
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Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Explosionsplattieranlage
zu schaffen, in welcher die Dosis des in die xplosionakammer zugegebenen Plattierpulvers
durch eine infolge konstruktionsmäßiger Änderungen an der Pulverzuführungsanlage
und an der Steuereinrichtun3 vorgenommene Regelung der Trägergaszuführung konstantgehalten
wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer Explosionsplattieranlage,
bestehend aus einer rohrförmigen, an einem Ende abgeflanschten xplosionskammer,
einer innerhalb des Explosionskammerrohres untergebrachten Zündkerze, einer Pulverzuführungsanlage,
deren Dosiereinrichtung mit einem Bunker für Plattierpulver mit einer Tragergasquelle
mittels einer Gasleitung verbunden und an die Explosionskammer ange schlossen ist,
einer Gasgemischzuführungsanlage mit einem der Explosionskammer zugeführten Mischer
und einer Steuereinrichtung, welche eine Steuereinheit mit einer Stelleinrichtung
aufweist, die mit der Zündkerze, der Pulver- und der Gasgemischzuführungsanlage
mittels Steuerkreisen entsprechend der Zündkerze, der Dosiereinrichtung und des
Mischers elektrisch verbunden ist, gemäß der Erfindung die Pulverzuführungsanlage
ein
auf der Gasleitung montierte Einrichtung zur Mengenregeltung des in die dosiereinrichtung
je Zeiteinheit zugeführten Trägergases aufweist, wobei als Dosiereinrichtun ein
Speiser mit einem mit der Gasleitung verbundenen Bunker verwendet ist, und die Steuereinrichtung
einen am geöffneten Ende des Explosionskammerrohres angeordneten Geber zur Meldung
der Anwesenheit des Pulvers in den Detonationsprod-dkten-au£-weist, der an die Steuereinheit
mittels eines Gebersignal wandlers elektrisch gekoppelt ist, wobei die Steuer.einheit
einen Schwellwertschalter zum Einschalten eines Stellgliedes der genannten Einrichtung
zur Träergasmengenregelu aufweist, der mit diesem Stellglied elektrisch verbunden
und an den.Gebersignalwandler angeschlossen ist.
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Die beschriebene konstruktive Ausführung der Anlage ermöglicht es,
die Pulvermenge im Explosionskammerrohr durch die geregelte Trägergaszufuhr in die
Dosiereinrichtung zu korrigieren.
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Die Konstanz der Pulvermenge in den Detonationsprodukten schließt
Temperaturführungsstörungen während des Beschichtungsvorganges aus, was bei Einhaltung
der übrigen Parameter dieses Vorganges eine hohe Beschichtungsqualität gewährleistet.
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Als Einrichtung zur Mengenregelung des in die Dosiereinrichtung je
Zeiteinheit zugeführten Trägergases ist es gunstig, ein Druckregler anzuwenden,
Es ist zweckmäßig, daß die Steuereinheit mit einem Schwellwertschalter
zuu
Abschalten der Anlage versehen wird, dessen Ansprechwert unter dem d Schwellwertschalters
zum R5nschalten des Steilgliedes liegt und einem Gebersignal ber das Ausbleiben
des Pulvers in Detonationsprodukten entspricht.
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Dabei kann der Schwellwertschalter zum Abschalten der Anlage an den
Gebersignalwandler parallel mit den Schwellertschalter zum Einschalten des Stellgliedes
angeschlossen und mit der Einrichtung zur Trägergasmengenregelung elektrisch so
gekoppelt werden, daß bei einem gleichzeitigen Ansprechen der genannten Schwellwertschalter
das Stellglied der Einrichtung zur Trägergasmengenregelung abgeschaltet wird Dabei
soll in der Steuereinrichtung ein Umschalter vorhanden sein, der zwischen den Gebersignalwandler
und den Verbindungspunkt der genannten Schvrellivertachalter geschaltet und zur
Kopplung dieser Schllwertschalter für die Zeit des ersten Schusses an zeine Gloichstromquelle
bestimmt ist, die das Gebersignal über din Anwesenheit; einer vollen Pulverdosis
in den Detonationsprodukten nachbildet.
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Derartige Ausführung der Steuereinheit schließt e nen Leerlauf der
Anlage aus, d.h. die Arbeit beim Ausbleiben des Plattierpulvers in Detonatlonsprodukten.
Dadurch werden ein unproduktiver Verbrauch von Gasgemischbestandkomponenten und
Energieaufwand für die Explosion vermindert. Außerdem wird damit die Wahrscheinlichkeit
einer Verschlechterung der Beschichtungsqualität infolge einer Wärmeeinwirkung von
Detonations
produlen auf das Substratmaterial bzw. auf die früher
aufgetragene Schicht gemindert.
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Als Sch""ell'qertschalter zum Einschalten des Stellglied des und
Sch"ellwertschalter zum Abschalten der Anlage können ein erstes bzw. ein zweites
elektromagnetisches Relais venzendet werden. Dabei kann das zweite elektromagnetische
Relais Schließkontakte in den Steuerkreisen des Mischers, der Zündkerze, der Dosiereinrichtung
und im Speisekreis des Stellgliedes der Einrichtung zur Trägergasmengenregelung
aufweisen, während das erste elektromagnetische Relais einen mit dem entsprechenden
Schließkontakt des zweiten elektromagnetischen Relais in Reihe geschalteten Öffnungskontakt
in demselben Speisekreis aufweisen kann. Dadurch wird ein Einschalten des Stellgliedes
der Einrichtung zur Trägergasmengenregelung bei gleichzeitigem Ansprechen der genannten
Relais ausgeschlossen.
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Bei Ausführung des Stellgliedes der Einrichtwng zur Trägergasmengenregelung
in Form eines Thyristorantriebes ist es zweckmäßig, daß die Steuereinheit eine logische
Schaltung aufweist, die aus einer Koinzidenzschaltung und einer an einen der Eingänge
der Koinzidenzschaltung angeschlossenen Umkehrstufe besteht. An den zweiten Eingang
der Koinzidenzschaltung ist der Schwellwertschalter zum Einschalten des Stellgliedes
angeschlossen, ausgangsseitig ist die Koinzidenzschaitung an den Thyristorantrieb
angeschlossen, die Umkehrstufe ist eingangsseitig dem auch
an die
Stelleinrichtung angekoppelten Ausgang des Schwellwertschalters zum Abschalten der
Anlage zugeführt. Die bebeschriebene Ausführung der Steuereinheit schließt, ebenfalls
wie in der oben beschriebenen Ausführungsvariante der Anlage, ein Einschalten des
Stellgliedes der Einrichtung zur Trägergasmengenregelung bei gleichzeitigem Anspre
chen der Schwellwertschalter aus. Die beschriebene Ausführung der Steuereinheit
trägt einer Erhöhung der Genauigkeit in der Arbeit der Anlage bei, was insbesondere
bei Laboruntersuchungen von großer 3edeutung ist. Da die Leuchtdichte eines von
Detonationsprodukten ausgestrahlten Lichtstromes von der Menge des in den Detonationsprodukten
enthaltenen Plattierpulvers abhängt, ist es zweckmäßig, den Geber zur Meldung der
Anwesenheit des Pulvers in Detonationsprodukten in Form eines Photoelementes auszuführen.
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Es lohnt sich, dem Gebersignalwandler ein Gerät zur Sichtkontrolle
der Pulvermenge in Detonationsprodukten nachzuschalten.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Funktionsschaltbild einer erfindungsgemäßen
Explosionsplattieranlage; Fig. 2 ein Funktionsschaltbild der Steuereinrichtung einer
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage; Fig. 3 ein Funktionsschaltbild einer
bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anlage; und
Fig. 4 ein Funktionsschaltbild der Steuereinrchtun einer weiteren Ausführungsform
der erflndungs gemäßen Anlage.
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Eine Explosionsplattieranlage enthält eine rohrtörmige, an einem
zMde abgeflanschte Explosionskammer 1 (Fig. 1), eine innerhalb des Explosionskammerrohres
untergebrachte Zündkerze sowie eine Gasgemisch- 3 und eine Pulverzuführungsanlage
4, die mit der Explosionskammer 1 verbunden sind.
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Die Gasgemischzuführungsanlage 3 weist einen Nischer 5 auf, der der
Bildung eines Gasgemisches aus einem Brenngas (z.3. Acetylen), einem Oxydationsgas
(z.B. Sauerstoff) und einem neutralen Gas (z.B. Stickstoff) dient. Quellen 6, 7
und 8 der genannten Bestandskomponenten des Gasgemisches sind an den Mischer 5 mittels
mit Ventilen 12, 13, 14 versehenen Gasleitungen 9, 10 und 11 entsprechend angeschlossen.
Mit der Explosionskammer 1 ist der Mischer 5 mittels eines Rückschlagventils 15
und einer zur Löschung des Rückschlages bestimmten Rohrschlange 16 verbunden.
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Die Pulverzuführungsanlage 4 besteht aus einer Dosiereinrichtung
17 mit einem Bunker 18, der einen ersten vinlauf 19 zur Füllung mit dem Plattierpulver,
einen zweiten Einlauf 20 zur Zuleitung des Trägergases und einen mit der Explosionskammer
1 mittels eines Zuführungsrohres 22 verbundenen Auslauf 21 aufweist. Mittels der
an den Einlauf 20 angeschlossenen
Gasleitung 23 ist der Bunker
18 mit einer Trägergasquelle verbunden, deren Punktion in der vorliegenden Anlage
die Quelle 8 des neutralen Gases erfüllt. Als Dosiereinrichtung 17 ist erfind'ungsgemä3
ein bekannter Impulsspeiser (s. UdSSR-Urheberschein Mr. 523846) verwendet, möglich
sind aber auch andere Varianten, beispielsweise ein Gasstrahl-Zellenradspeiser oder
ein Gaustrahlspeisper mit einem gelochten Kreisringkörper (s. l!pulvermetallurgiefl,
H. 4, 1970, S. 10). Als Dosiereinrichtung ist im Prinzip ein beliebiger Speiser
geeignet, dessen Bunker mit der Trägergasleitung verbunden ist.
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An der Gasleitung 23 ist vor dem Einlauf 20 des Bunkers 18 ein die
Trägergaszufuhr in die Dosiereinrichtung 17 gezanrleistendes Ventil 24 montiert.
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Die Pulverzuführungsanlage 4 enthält weiterhin eine Eicrichtung 25
zur Mengenregelung des je Zeiteinheit in die Dosiereinrichtung zugeführten Trägergases,
die ein an der Gasleit tung 23 angeordnetes Regelglied 26 und ein elektrisch oder
kinematisch mit diesem Regelglied verbundenes Stellglied 27 aufweist.
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Die Einrichtung 25 zur rägergasmen(genregelung stellt in einer bevorzugten
Ausführungsvariante der Erfindung einen Druckregler dar. In einer anderen Ausführungsvariante
kann eine beliebige, mit einem Antrieb vorgesehene Drossel angewendet werden.
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Die Anlage enthält weiterhin eine Steuereinrichtung 28,
die
mit dem Mischer 5, der Zündkerze 2, der Dosiereinrichtung 17 und der Einrichtung
25 zur Tr&gergasmengenregelung elektrisch gekoppelt ist. Zur Steuereinrichtung
28 gehören ein am geöffneten Ende des Explosionskammerrohres angeordneter Geber
29 zur Meldung der Anwesenheit des Pulvers in den Detonat:ionsprodukten, ein elektrisch
mit dieser geioppelter Gebersignalwandler 30, eine elektrisch an den andler 50 gekoppelte
Steuereinheit 31 und Steuerkreise 32 und 33 des Mischers, einen Steuerkreis 34 der
Zündkerze und einen Steuerkreis 35 der Dosiereinrichtung, die elektrisch mit der
Steuereinheit 31 verbunden sind.
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Der Geber 29 ist in Form eines Photoelementes ausgeführt. Dabei wird
keine zusätzliche Lichtquelle benötigt, da die aus dem Explosionskammerrohr während
der Arbeit der Anlage auslaufenden Detonationsprodukte Licht ausstrahlen Statt eines
Photoelementes kann ein anderes Gerät, z.B.
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ein Pyrometer, verwendet werden.
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Der Gebersignalwandler 30 weist eine Reihenschaltung aus einem Spannungsverstärker
36, einem Leistungsverstärker 37, einem RC-Integrierglied 38 und einem Leistungsverstärker
39 auf. Dabei ist der Spannungsverstärker 36 mit den Geber 29 gekoppelt, während
der Leistungsverstärker 39 an die Steuereinheit 31 angeschlossen ist.
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Die Steuereinheit 31 enthält eine Stelleinrichtung 40, die mit den
Steuerkreisen 32, 33, 34 und 35 elektrisch verbunden ist, und einen Schwellwertschalter
41 zum Sinschalten
des Stellgliedes 27 der Einrichtung 25. Der
Schwellwert schalter 41 ist eingangsseitig an den Wandler 50 und ausgangsseitig
an das Stellglied 27 angeschlossen.
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Die in Fig. 1 dargestellte Stelleinrichtung 40 stellt ein KoandoGerät
dar, das eine Welle 42 mit Nocken 43, 44, 45, L6 und einen an diese Welle angekoppelten,
aus einem rotor und einem Untersetzungsgetriebe bestehenden Antrieb aufweist.
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Die Funktion des Schwellwertschalters 41 in der St euereinheit 31
erfüllt die Spule einer auf der Welle 42 des Kommanodgerätes angeordneten Öffnungs-Elektromagnetkupplung
48. Zwischen der erwähnten Spule, deren Enden dem -.¢Iandler 30 zugeführt sind,
und dem Stellglied 27 besteht eine elektromagnetische Kopplung mittels des mit der
Welle des zum Stellglied 27 gehörigen Untersetzungsgetriebes 49 verbundenen Kernes
derselben Kupplung 48. Als Antrieb des Stellgliedes 27 dient gegebenenfalls der
Antrieb 47 des Ko=andogerätes.
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Der Nocken 43 der Stelleinrichtung 40 ist mit einem Schalter 50 des
Mischersteuerkreises 32 in Berührung gebracht, während der Nocken 44 mit einem Schalter
51 des ait den Ventilen 12 und 13 gekoppelten Mischersteuerkreises 33 in Berührung
kommt. Auf ähnliche Weise betätigen die Nokken 45 und 46 die Schalter 52 bzw. 53
jeweils des Steuerkreises 34 der Zündkerze und des Steuerkreises 35 der Dosiereinrichtung.
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Die Steuereinrichtung 31 sowie die zu ihr gehörigen
Einrichtungen
können anders ausgeführt werden.
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Fig. 2 zeigt die Steuereinheit 31, deren Schwellwertschalter 41 in
Form eines elektromagnet ischen Relais ausgeführt ist. Das Stellglied 27 der Einrichtung
25 weist in dieser Ausführungsvariante der Anlage einen unabhängigen Antrieb 54
mit einem an eine Gleichstromuelle E angeschlossenen Speisekreis 55 auf. Als Eingang
des ele£'ttromagnetischen Relais dient seine an den Wandler 3 angeschlossene Wicklung
56, während als Ausgang ein Öffnungskontakt 57 im Speisekreis 55 des Antriebes 54
dient.
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In einer bevorzugten, in Fig. 3 gezeigten Ausführungsvariante der
Anlage enthält die Steuereinheit 31 neben dem.
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Schwellwertschalter 41 zum Einschalten des Antriebes 54 des Stellgliedes
27 auch einen Schwellwertschalter 58 zum Abschalten der Anlage. Der Ansprechwert
des Schwell"rertschalters 58 liegt unter dem des Schwellwertschalters 41 und entspricht
einem Signal des Gebers 29 über die Anwesenheit des Pulvers in den Detonationsprodukten.
Die Scii'ellwertschalter 41 und 58 sind in Form eines ersten bzw. eines zweiten
elektromagnetischen Relais ausgeführt, deren über einen gemeinsamen Verbindungspunkt
M an den Wandler 30 parallel geschaltete Wicklungen 56 bzw. 59 als Eingänge dienen.
Als Ausgang des ersten elektromagnetischen Relais dient, ebenfalls wie in der in
Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante, der Öffnungskontakt 57 im Speisekreis 55 des
Antriebes 54. Das zweite elektromagnetische Relais weist mehrere Ausgänge auf, die
von Sdlließkontakten
6O, 61, 62, 63 in den Steuerkreisen 33, 34,
35 und in Speisekreis 55 des Antriebes 54 gebildet sind. Der SchlneB-kontakt 63
und der Öffnungskontakt 57 im Speisekreis 55 sind in Reihe geschaltet, wodurch ein
Einschalten des Stellglied des 27 der Einrichtung 25 bei gleichzeitagem Ansprechen
der elektromagnetischen Relais verhindert wird.
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In der Steuereinrichtung 28 ist zwischen dem Verbindungspunkt M der
Bauelemente 41 und 58 und dem Wandler 30 ein zwei Stellungen A und B aufweisender
Umschalter 64 geschaltet. Die Stellung B entspricht dem eingesch,mngenen Zustand
der Anlage und gewährleistet die elektrische Ko-olung der Steuereinheit 31 mit dem
Wandler 30. In der Stellung A, die dem Leerlauf der Anlage zum Zeitpunkt des ersten
Schusses entspricht, ist die Steuereinheit 31 an die Gleichstromquelle E angeschlossen,
die gegebenenfalls das Signal des Gebers 29 über die Anwesenheit einer vollen Pulverdosis
in Detonationsprodukten nachbildet.
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Dem Ausgang des Leistungsverstärkers 39 des Gebersignalwandlers 30
ist ein Gerät 65 zur Sichtkontrolle der Pulvernenge in den Detonationsprodukten
nachgeschaltet, wo-Tür ein Voltmeter bzw. ein anderes herkömmliches Zeigergerät
verwendet werden kann.
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Die beschriebene Ausführungsvariante der Anlage ist unter Betriebsbedingungen
bevorzugt, da sie zuverlässiger und billiger ist.
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Unter Laborbedingungen, wo als Hauptanforderung an die anlage eine
hohe Genauigkeit der Regelung sämtlicher technologischer Parameter gestellt wird,
ist die Steuereinheit 31 vorzugsweise in Form eines elektronischen Systems auszuführen,
wie es in Fig. 4 gezeigt ist Hier stellt die Stelleinrichtung 40 ein elektronisches
Kommandogerät dar, das aus einem Impulsgenerator 66, einem Binär-Dezimal-Zähler
67, einer Dekodierungseinrichtung 58, einer Programmgeber- 69 und einer Verstärkerbaugruppe
70 besteht, die funktional in Reihe geschaltet sind. Die Schwellwertschalter 41
und 58 stellen dabei zu i bekannte elektronische Geräte dar, die je z.B. in Form
eines einstufigen Transistorverstärkers in Emittergrundschaltung mit Verschiebung
der vorgegebenen Sperrspannung an die Basis des Transistors ausgeführt werden können.
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Die Eingänge 71 und 72 der Schwellwertschalter 41 bzw.
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58 sind über den Verbindungspunkt M und den Umschalter 64 parallel
an den Wandler 30 angeschlossen. Die Ausgänge 73 und 74 dieser Schwellwertschalter
sind über die logische Schaltung 75, bestehend aus einer Koinzidenzschaltung 76
mit einem ersten 77 und einem zweiten Eingang 73 und dem Ausgang 79 sowie aus einer
den Eingang 81 und den Ausgang 82 aufweisenden Umkehrstufe 80, die an den zweiten
Eingang 78 der Koinzidenzschaltung 76 angeschlossen ist, mit dem Stellglied 27 verbunden.
Dabei ist der erste Eingang 77 der Koinzidenzschaltung 76 dem Ausgang 73 des Schwellwertschalters
41 und der Ausgang
81 der Umkehrstufe 80 dem Ausgang 73 des auch
mit der Stelleinrichtung 40 gekoppelten Schwellwertschalters 58 zugeführt. Der Ausgang
79 der Koinzidenzschaltung 76 ist an den Thyristorantrieb der Einrichtung 25 angeschlossen.
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Die Anlage funktioniert l»-e folgt, Bei manueller Steuerung bringt
man das Regelglied 26 des Druckreglers (Fig. 1) in eine Stellung, in der der Trägergasdruck
in der Gasleitung 23 etwas unter dem Nenndruck liegt, um infolge der Arbeit dieses
Gliedes während eines Arbeitszyklus der Anlage den Druck auf den die Zuteilung einer
vollen iN&lverdosis in die Explosionskammer 1 gewährleisQenden NenaR2rt zu bringen.
Danach betätigt man den iruckknopf t'Start" am Steuerpult (der Druck&nopf und
das Steuerpult sind in der Zeichnung nicht; angegeben). Es wird der Antrieb 47 der
Stelleinrichtung 40 angelassen, und von der Steuereinheit 31 gelangen Signale in
die Steuerkreise 32, 33, 34, 35, die die Funktion der zu steuernden Mechanismen
der Anlege in der erforderlichen Reihenfolge bewirken. Der Nocken 44 betätigt dabei
den Schalter 51, der den das Ansprechen der Ventile 12 und 13 bewirkenden Mischersteuerkreis
33 schließt, während der Nocken 43 den Schalter 50 betätigt, der den das Ansprechen
des Ventils 8 bewirkenden Mischersteuerkreis 32 einschließt. Infolgedessen werden
Brenn-, Oxydations- und neutrales Gas von ihren quellen 6, 7 und 8 mittels der Gasleitungen
9, 10 und 11 in den Mischer 5 geleitet, wo
sie gemischt werden
Das dadurch entstandene Gasgernisch gelangt durch das Rückschlagventil 15 und die
Rohrschlange 16 in die Explosionskammer 1. während der Füllinig der Explosionskanmer
1 mit dem Gasgemisch betätigt der Nocken 46 der Stelleinrichtung 40 der Steuereinheit
31 den Schalter 53, der den Steuerkreis 35 schließt, der das Ansprechen des Ventils
24 bevirkt, das innerhalb der durch den Profil des Nockens 46 bedingten Schließzeit
des Steuerkreises 35 geöffnet ist und die Zufuhr des Trägergases in die Dosiereinrichtung
17 sowie das Einblasen des Pulvers über das Zuführungsrohr 22 in die Explosionskammer
1 gewährleistet. Die Menge des auf diese Art und gleise in die Explosionskammer
zugegebenen Pulvers (Pulverdosis) hängt von dem Trägergasdruck und der Öffnungszeit
des Ventils 24 ab. itach der Füllung der Explosionskammer 1 mit dem Gasgemisch und
dem Plattierpulver gibt der Nocken 44 der Stelleinrichtung 40 den Schalter 51 frei,
und der letztere öffnet den Steuerkreis 33, wodurch die Ventile 12 und 13 in den
Gasleitungen 9 und 10 für 3renn- bzw. Oxydationsgas geschlossen werden. Da das Ventil
14 zu diesem Zeitpunkt noch geöffnet ist, verdrängt das neutrale Gas, in den Mischer
5 eintretend, das Gasgemisch aus den Hohl-.
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räumen des Mischers 5, des Rückschlagventils 15 und der Rohrschlange
16. Danach gibt der Nocken 43 in der Steuereinheit 31 den Schalter 50 frei, der
den Steuerkreis 32 öffnet, wodurch das Ventil 14 geschlossen wird. Gleichzeitig
betätigt der Nocken 45 den Schalter 52, der den Steuerkreis 34 schließt,
wodurch
in der Zündkerze ein Funken hervorgerufen wird, der in der Explosionskammer 1 eine
Explosion zündet. Die Datonationsprodukte nehmen das Plattierpulver it, erhitzen
und beschleunigen dieses. Beim Zusammenstoß mit einem am Auslauf des Explosionskammerrchres
angeordneten Werkstück C schlagen die Pulverteilchen an diesem nieder und bilden
somit eine Schicht. Der Geber 29 registriert die Leuchtdichte des aus dem Explosionskammerrohr
auslaufenden zweiphasigen Stromes.
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Diese Leuchtdichte hängt von der Menge des in diesem Strom befindlichen
Plattierpulvers ab. Das Signal vom Geber 29 gelangt in den Wandler 30, wo es zuerst
einer Spannungsverstärkung g (Spannungsverstärker 56) und dann einer Leistungsverstärkung
(Leistungsverstärker 37) unterzogen wird. Das verstärkts Signal des Gebers 29 gelangt
weiterhin ins RC-Integrierglied 38, das bekanntlich einen Kondensator aufweist.
Unter Einwirkung des genannten Signals lädt sich der Kondensator bis auf die dem
Signalpegel proportionale Spannung auf. Die Spannung an Kondensator des RG-Integriergliedes
38 bestimmt die Ausgangsspannung des Leistungsverstärkers 39. Bei Anwesenheit einer
vollen Pulverdosis in den Detonationsprodukten trifft am Eingang der Steuereinheit
31 vom wandler 30 ein Signal mit einen vorgegebenen Pegel ein. Die Öffnungs-Elektromagnetkupplung
48, die bis zu diesem Zeitpunkt die Welle 42 des Kommandogerätes mit dem Untersetzungsgetriebe
49 des Stellgliedes 27 der Einrichtung 25 verband, wird vom genannten Signal geöffnet,
wobei
der Trägergasdruck in der Gasleitung 23 während des nachfolgenden Arbeitszyklus
unverändert bleibt. Reicht die Pulvermenge in den Detonationsprodukten nicht aus,
was infolge einer Senkung des Pulverstandes im Bunker 18 bzw. einer Verstopfung
des Rohres 22 möglich ist, so fällt die Leuchtdichte des aus dem Explosionskammerrohr
auslaufenden zweiphasigen Stromes ab, Demzufolge sinkt die Größe des vom Geber 29
in den Wandler 30 und nachher in die Spule der Elektromagnetkupplung 48 geleiteten
Signals.
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Die elektromagnetische Anziehungskraft läßt nach, und die Kupplung
48 wird unter Einwirkung einer Feder (in der Zeichnung nicht gezeigt) geschlossen.
Das auf diese Art Weise an den Antrieb 47 gekeppelte Untersetzungsgetriebe 49 setzt
das Regelglied 26 in Bewegung, das den Trägergasdruck in der Gasleitung 23 erhöhen
läßt. Während des nachfolgenden Arbeitszyklus der Anlage wird somit innerhalb der
Üffnungszeit des Ventils 24 vom Trägergas, das in die Dosiereinrichtung unter einem
höheren Druck ankommt, eine größere Pulvermenge in die Explosionskammer 1 eingeblasen.
Es sei angemerkt, daß sich eine mit der Intensivierung der Pulverzufuhr verbundene
erhöhung der Menge des neutralen Gases in der Explosionskammer 1 unwesentlich auf
die Zusammensetzung des Gasgemisches auswirkt, da die Zeitspanne der Pulverzuführung
wesentlich kürzer als die Füllunszeit der Explosionskammer mit diesem Gasgemisch
ist.
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Die Elektromagnetkupplung 48 bleibt solange geschlossen,
bis
das Signal vom Geber 29 einen Wert erreicht, der die Anwesanhoit einer vollen Pulverdosis
in den Detonationspro dukten meldet.
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In einer Ausführungsvariante der Anlage, deren Steuereinrichtung
28 in Fig. 2 gezeigt ist, bewirkt das vom Wand-1er 30 verstärkte, in die Steuereinheit
31 ankommende und die tLnwesezileit einer vollen Pulverdosis in die Detonationsprodukte
meldende Signal das ansprechen des elektromagnetischen Relais (;3cBxellwertschalter
41). Dabei wird der Kontakt 57 im Kreis 55 geöffnet, und der Antrieb 54 des Stellgliedes
27 wird stromlos. Unterschreitet das Signal vom Geber 29 den Änsprechwert des elektromagnetischen
Relais, so wird das letztere stromlos, sein Kontakt 59 schließt sich und koppelt
den Antrieb 54 des Stellgliedes 27 der Einrichtung 25 an die Gleichstromquelle E.
Infolgedessen erhöht das Regelglied 26 den Trägergasdruck, wodurch auch die Menge
des in die Explosionskammer 1 eingeblasenen Pulvers erhöht wird0 Die Wirkungsweise
der Anlage in der bevorzugten, in Fig. 3 dargestellten Ausführungsvariante ist durch
folgende Besonderheiten gekennzeichnst, Vor dem ersten Arbeitszyklus bringt man
den Umschalter 64 in Stellung A. Die Steuereinheit 31 wird dabei an die Gleichstromquelle
E angeschlossen, von welcher an die Wicklungen 56 und 59 des ersten bzw. des zweften
elektromagnetischen
Relais (Schweelwertschalter 41 bzw. 58) die
el&ing des Gebers 29 über die Anwesenheit eines die volle Pulverdosis in den
Detonationsprodkten nachbildenden Signals gelangt. Die beiden elektromagnetischen
Relais snrechen dabei an, infolgedessen die Kontakte 60, 61, 62 und 63 in den Kreisen
33, 34, 35 und 55 geschlossen und der Kontakt 57 geöffnet werden. Nachdem ein erforderlicher
Anfansdruck in der Gasleitung 23 erreicht ist, schaltet man die Anlage ein. Die
Dosiereinrichtung 17, der Mischer 5, die Zündkerge 2 und die Einheiten der Steuereinrichtung
28 fumstionieren auf die vorstehend erläuterte Art und Weise.
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Vor dem zweiten Arbeitszyklus (nach dem ersten Schuß) wird der Umschalter
64 in Stellung B gebracht, und im weiteren wird die Steuereinheit 31 von einem vom
Wandler 30 verstärkten Signal des Gebers 29 angesteuert. Bei einer Verminderung
der Pulvermenge in dem aus der Explosionskammer 1 auslaufenden zweiphasigen Strom
sinkt seine Leuchtdichte und entsprechend die Größe des Signals vom Geber 29. Es
wird dadurch ein Zeitpunkt erreicht, wenn die Ausgangsspannung des Leistungsverstärkers
30 zur Haltung des ersten elektromagnetischen Relais (Schwellwertschalter 41) im
erregten Zustand nicht ausreicht (sein Ansprechwert liegt über dem des zweiten elektromagnetischen
Relais). Im stromlosen Zustand schließt das erste elektromagnetische Relais seinen
Kontakt 57 im Speisekreis 55 des Antriebes 54, wodurch der letztere über die Kontakte
57 und 63 an die Gleichstromquelle
E angeschlossen wird. Vom Antrieb
54 wird die Arbeit der Einrichtung 25 bewirkt, wodurch der Druck des neutralen Gases
in der Gasleitung 23 und die Menge des in die Rsplosionskammer 1 eingeblasenen Pulvers
erhöht werden.
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Der Antrieb 54 wird bei Erregung des ersten elektromagnetischen Relais
infolge einer Erhöhung der Leuchtdichte des zeiphasigen Stromes abgeschaltet.
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Bei leerem Bunker 18 der Dosiereinrichtung 17 bsw. bei Verstopfung
der letzteren mit zusaclinengeklebten Pulverteilchen sowie infolge eines bei Rückschlägen
möglichen Verschweibeins des Zuführungsrohres 22 durch Pulver können die Detonationsprodukte
überhaupt kein Pulver aufweisen bzw. seine Menge knnn überaus gering sein.
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In diesem Fall bzw. bei einem Versagen, d.h. falls die Explosion
aus irgendwelchen Gründen ausbleibt, reicht die Ausgangsspannung des Leistungsverstärkers
39 nicht, die beiden elektromagnetischen Relais im erregten Zustand zu halten, Das
zweite elektromagnetische Relais öffnet im stromlosen Zustand seine YKontakte 60,
61, 62 und 63 in den Steuerkreisen 33, 34 und 35 und im Speisekreis 55 des Antrieb
es 54 des Stellgliedes 2? dar Einrichtung 25. Gleichzeitig wird das erste elektromagnetische
Relais stromlos. Dabei wird sein Kontakt 57 im Speisekreis 55 geschlossen, allerdings
ohne den Zustand dieses Kreises zu beeinflussen. Die genannten Vorgänge verhindern
einen leerlauf der Anlage und schließen einen unproduktiven
Verbrauch
von Gasgemisch und Elektroenergie aus. Dadurch wird des weiteren eine Verschlechterung
der Qualität der aufgetragenen Schicht infolge Änderungen der physikalischen Eigenschaften
des Substratmaterials oder der aufgetr2genen Schicht unter Wärmeeinwirkung der Detonationsprodukte
vermieten.
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Es ist weiterhin zu bemerken, daß das Öffnen des Speisekreises 55
des Antriebes 54 im Fall eines Versagens eine notwendige Maßnahme ist, damit bei
nachfolgenden Explosionen keine doppelte Pulverdosis in die Explosionskammer zugegeben
wird, da ein Pulverüberschuß in den Detonationsprodukten eine Überhitzung und ein
Abprallen des Pulvers von der zu beschichtenden Fläche bedingt, was sich nachteilig
auf die Qualität der Beschichtung auswirkt.
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Die Menge des in den Detonationsprodukten enthaltenen Pulvers wird
nach der Anzeige des Gerätes 65 kontrolliert.
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Die erläuterte Wirkungsweise der Anlage bei einer anderen Ausführungsforin
der Steuereinrichtung 28 (Fig. 4) wird wie folgt verwnrklicht.
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Das vom Wandler 50 verstärkte Signal des Gebers 29 bzw.
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eine Machbildung dieses Verstärkten Signals von de Gleichstromquelle
z trifft an den Eingängen 71 und 72 der Schwellwert schalter 41 bzw. 58 ein. Bei
Anwesenheit bzw. Nachbildung einer normalen Pulverdosis in den Detonationsprodukten
sprechen die beiden Schwellwertschalter an, und von ihren ausgängen 73 und 74 gelangen
Signale an die Eingänge der
logischen Schaltung 75. Das Signal
vom Schwellwertschalter 53 konot dabei an den Eingang 81 der in der logischen Schaltung
75 befindlichen Umkehrstufe 80 an, während das Signal vom Schwellwertschalter 41
an den ersten Eingang 77 der Koinzidenzschaltung 76 gelangt. Da aber beim Vorhandensein
eines Signals am Eingang 81 des Negators 80 an seinem Aus-Ong kein Signal anliegt,
gelangt an den zweiten Eingang 78 der Koinzidenzschaltung 76 kein Signal, infolgedessen
an ihrem Ausgang 79 ebenfalls kein Signal erzeugt wird, und das mit dem Ausgang
79 der Koinzidenzschaltung 76 gekoppelt te Stellglied 27 der Einrichtung 25 bleibt
ausgeschaltet.
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Gleichzeitig mit dem Eintreffen von Signalen an den oingängen der
logischen Schaltung 75 gelangt ein Signal von Ausgang 74 des Schwellwertschalters
58 an den Eingang der Stelleinrichtung 40. Dabei wird der Reckteckimpulsgenerator
66 eingeschaltet, dessen Impulse dem Eingang eines Binär-Dezimal-Zählers 67 zugeführt
werden, der die laufende Nummer des jeweils ankommenden Impulses innerhalb eines
Arbeitszyklus in den Binär-Dezimal-Kode umsetzt.
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In der Dekodierungseinrichtung 68 werden diese Impulse auf bekannte
Art und Weise so aufgeschlüsselt, daß nur die Ausgänge erregt werden, die dem Kode
des jeweiligen Impulses entsprechen. Die Programmgeberbaugruppe 69 in Form von Dezimalumschaltern
wählt gemäß einem Programm die notwendigen Impulse aus, die über die Verstärkerbaugruppe
70 in die Steuerkreise 32 bis 35 gelangen und gewährleistet die Ar
beit
der mit diesen Baugruppen verbundenen Zündkerze 2 und Ventile 12 bis 14 und 24 entsprechend
dem Mischer 5 und der Dosiereinrichtung 17 in der anhand der in Fig. 1 gezeigten
Anlage beschriebenen Reihenfolge.
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Sobald das Ausgangssignal des Wandlers 30 den Ansprechwert des Schwellwertschalters
41 unterschreitet, was eine erminderung der Pulvermenge in Detonationsprodukten
bezeugt, kommt vom Ausgang 71 dieses Schwellwertschalters an den ersten Eingang
77 der Koinzidenzschaltung 76 kein Signal an. Falls dabei das Signal vom Ausgang
des Wandlers 30 den Ansprechwert des Schwellwertschalters 58 überschreitet, trifft
am Eingang 81 der Umkehrstufe 80 ein Signal ein, während am zweiten Eingang 78 der
Koinzidenzschaltung 76 kein Signal ankommt. Infolgedessen wird am Ausgang 79 der
Koinzidenzschaltung 76 ein Signal erzeugt} das das Stellglied 27 der Einrichtung
25 einschaltet, welches auf das Regelglied 26 dieser Einrichtung einwirkt. Der Trägergasdruck
in der Gasleitung 23 steigt. Somit wird die Pulvermenge in den Detonationsprodukten
erhöht, was seine seits das Anwachsen des Signals vom Geber 29 hervorruft.
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Sobald die Ausgangsspannung des Wandlers 30 wiederum den Ansprechwert
des Schwellwertschalters 41 überschreitet, wird am Ausgang 73 ein Signal erzeugt,
während am Ausgang 79 der Koinzidenzschaltung 76 das Signal verschwindet, und das
Stellglied 27 wird abgeschaltet.
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Unterschreitet das vom Wandler 30 verstärkte Signal des Gebers 29
während der Arbeit der Anlage aen Ansprechwert des Sch.vellwertschalters 58, womit
das Ausbleiben des Pulvers in den Detonationsprodukten gemeldet wird, so wird die
die Arbeit sämtlicher Systeme der Anlage gewährleistende Stelleinrichtung 40 abgeschaltet,
indem vom Ausgang 74 des Schwellwertschalters 58 kein Signal an den Eingang dieser
Einrichtiaxig gelangt.
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Das Stellglied 27 der Einrichtung 25 wird dabei ebenfalls abgeschaltet,
da das vom Wandler 30 am Eingang 71 des Schwellwertschalters 41 ankommende Signal
den Ansprechwert auch dieses Schwellwertschalters unterschreitet, wodurch das Ausbleiben
des Signals am Ausgang 79 der mit dem er.väHnten Stellglied gekop?elten oinzidenzschaltung
76 bedingt wird.
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Somit wird in der vorliegenden Ausführungsvariante der Anlage die
Pulvermenge in den Detonationsp'rodukten konstant gehalten und ein Leerlauf der
Anlage vermieden.
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Aus dem vorstehend Dargestellten ist ersichtlich, daß die konstruktive
Ausführung der beschriebenen Anlage zur Erhöhung der Beschichtungsqualität beiträgt.
Die beschriebene Ausführungsform dir Steuereinrichtung der Anlage gewährleistet
außerdem einen fortlaufenden und zyklischen Arbeitsablauf der Anlage unabhängig
von zufälligen Störungen während ihres Betriebes. Es kommt noch hinzu, daß der in
der Steuereinrichtung befindliche Geber eine Rückkopplung bildet, die die Lebensdauer
der gesamten Anlage erhöht.
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L e e r s e i t e