DE3105323A1

DE3105323A1 - Schaft einer einrichtung zum detonationsgasaufstaeuben von ueberzuegen

Info

Publication number: DE3105323A1
Application number: DE19813105323
Authority: DE
Inventors: Jurij Aleksandrovi&ccaron; Charlamov; Vladimir Ivanovi&ccaron; Kalenov; Jurij Ivanovi&ccaron; Voro&scaron;ilovgrad Pisklov; Boris Leont'evi&ccaron; Rjabo&scaron;apko
Original assignee: VOROSHILOVGRAD MASHINOSTR
Current assignee: VOROSHILOVGRAD MASHINOSTR
Priority date: 1981-02-13
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1982-09-02
Also published as: DE3105323C2; FR2499874B1; FR2499874A1

Description

SCHIFF ν. FDNER STREHL SCHDBEL-HOPF EBBINaHAUS FINCK

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf Mittel zum Auftragen von Überzügen auf Baugruppen und -teile von Mechanismen und Maschinen durch gasthermisches Aufstäuben und betrifft insbesondere Schäfte von Einrichtungen zum Detonationsgasauf stäub en von Überzügen.

Die Erfindung kann zum Auftragen verschiedener Überzüge angewendet werden, nämlich von korrosionsbeständigen, verschleiß- und hitzefesten Überzügen, Überzügen mit speziellen Eigenschaften: optischen, magnetischen und elektrischen, Überzügen, die als Zwischenschichten zum Löten und Schweißen dienen, sowie von dekorativen Überzügen mit einer dem Aufstäuben folgenden Bearbeitung.

Bekannt sind Einrichtungen zum Detonationsgasaufstäuben von Überzügen auf Bauteile und-gruppen von Mechanismen und Maschinen, bei denen der Schaft eine zylindrische Arbeitskammer zur Erhitzung und Beschleunigung des aufzustäubenden pulverförmigen Materials durch Produkte der Gasdetonation besitzt. Diese Arbeitskammer ist von Längswänden und einer Stirnwand gebildet. Ihre andere Stirnseite ist offen (GB-PS 742387).

Bei der Verwendung der bekannten Schäfte zum Auftragen von Überzügen wird die Intensität der energetischen Einwirkung der Explosion der Arbeitsgase auf die Teilchen des Pulvers des aufzustäubenden Materials im wesentlichen durch die Detonationsparameter des verwendeten Gemisches bestimmt. Beim Aufstäuben z.B..von Überzügen aus schwer schmelzbaren Materialien verringert man daher zur Gewährleistung der erforderlichen Formierungsbedingungen der Überzüge die Dosis des in einem Aufstäubungszyklus aufgetragenen Materials.

Außerdem ist bei den bekannten Einrichtungen die Verwendung des pulverförmigen Materials mit einer Teilchengröße über 30 bis 50 um erschwert. Dies vermindert die Leistung des Prozesses und setzt seine technologischen Möglichkeiten herab.

Bekannt sind Schäfte, die eine zylindrische gestufte Arbeitskammer haben. Ihr Durchmesser nimmt in Richtung zur offenen Stirnseite ab (SU-PS 513728).

Eine solche Ausführung vergrößert zwar die spezifische Energie des aus dem Schaft ausfließenden Stroms von Detonationsprodukten, ist aber ungenügend. Außerdem ist bei der bekannten Konstruktion das Durchmessergefälle der Stufen durch zulässige Energieverluste und die Schaftlänge begrenzt. So nimmt bei einer Vergrößerung des Durchmessers auf dem Anfangsabschnitt die Vordetonationsstrecke zu. Dies zieht eine entsprechende Vergrößerung der Schaftlänge nach sich.

Bei anderen bekannten Einrichtungen weist der Schaft Öffnungen in den Wänden zum Einführen des aufzustäubenden Materials in der zur Schaftachse senkrechten Richtung auf (US-PS 3150828). Jedoch ist bei einer solchen Zuführung des pulverförmigen Materials'ein Festkleben desselben an der Schaftwand auf dem zur Einführungsstelle entgegengesetzten Abschnitt zu verzeichnen.

Das pulverförmige Material führt man auch in der zur Schaftachse parallelen Richtung ein. Jedoch nehmen bei der beträchtlichen Schaftlänge die Materialteilchen einen verschiedenen Energiezustand, d.h. Temperatur und Geschwindigkeiten, zum Zeitpunkt des Zusammenstoßes mit der Unterlage an, wobei der Ausnutzungsfaktor des pulverförmigen Materials fällt. Beim Austritt der Gassuspension des Materials aus dem Rohrstutzen ist sie bereits der Länge nach ausgedehnt und wird bei deren Transportierung durch den Schaftkanal in die Zone der optimalen Beschickung noch mehr verlängert.

Zur Verringerung der Länge der Vordetonationsstrecke des Schaftes werden in diesem Rauheiten, beispielsweise in Form einer an den Innenwänden des Schaftes befestigten Drahtspirale erzeugt (A.I. Zverev u.a. "Detonatsionnoe napyienie pokryry¹' - Detonationsaufstäuben von Überzügen - , Leningrad, 1979, S. 26, 27). Diese Schäfte weisen jedoch eine schlechte Wärmeabgabe von der Drahtspirale auf, die darauf zurückzuführen ist, daß der Kontakt nicht innig ist und eine kleine Fläche hat. Außerdem weichen einzelne Windungen der Spirale oft von den Schaftwänden wegen der Herstellungsfehler und infolge der thermischen Verformungen ab, was zur Überhitzung der Spirale führt und eine vorzeitige Zündung des frischen brennbaren Gasgemisches während der Füllung des Schaftes bewirkt sowie eine Störung der Zyklizität des Aufstäübungsprozesses und ein Ansteigen der Ausschußquote beim Aufstäuben zur Folge hat.

Bekannt sind weiterhin Schäfte zum Detonationsgasaufstäuben von Überzügen, die eine Zündvorkammer besitzen, welche den Prozeß der Formierung* einer stationären Welle verbessert (A.I. Zverev, S. JU. Sharivker, E.A. Astakhov, "Detonationnoe nanesenie pokryty" - Detonationsauftragen von Überzügen - , Leningrad, 1979, S. 171, 172). Das Vorhandensein der Vorkammer vergrößert jedoch die Transportlänge des aufzustäubenden Materials im Schaft, was zur vorzeitigen Verschmutzung der Durchgangsquerschnitte des Schaftes mit Pulver führen und dadurch den stationären Zustand der Materialzuführung stören kann. Dies verschlechtert die Qualität der aufgetragenen Überzüge, setzt ihre Haftfestigkeit herab und erhöht die Porosität.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Schaft einer Einrichtung zum Detonationsaufstäuben von Überzügen anzugeben, bei dem solche Bedingungen zur Vergrößerung der spezifischen Energie des Stroms von Detonationsprodukten geschaffen werden, daß die Leistung des Aufstäubungsprozesses erhöht und seine technologischen Möglichkeiten erweitert werden kann bzw. können.

-S-

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Schaft einer Einrichtung zum Detonationsgasaufstäuben von Überzügen, bei dem die Arbeitskammer zur Erhitzung und Beschleunigung des aufzustäubenden pulverförmigen Materials durch Produkte der Gasdetonation von Längswänden und einer Stirnwand mit in diesen ausgeführten Öffnungen für die Zuführung des aufzustäubenden pulverförmigen Materials und der Arbeitsgase sowie für das Anschließen von die Arbeitsgase entzündenden Vorrichtungen gebildet ist und eine andere offene Stirnseite besitzt, erfindungsgemäß die Arbeitskammer so ausgebildet ist, daß ihr Querschnitt zumindest auf einem Teil der Schaftlänge veränderlich ist und sie mindestens einen Abschnitt mit in Bewegungsrichtung der Detonationsprodukte abnehmenden Querschnitt aufweist.

Eine derartige Ausführung der Arbeitskammer gestattet es, eine intensivere energetische Einwirkung der Explosion der Arbeitsgase auf die Teilchen des aufzustäubenden Materials zu erzielen, die das Aufstäuben eines breiten Kreises von Materialien, beispielsweise von schwer schmelzbaren . Materialien, die Vergrößerung der Dosis des in einem Zyklus aufgetragenen Materials sowie die Verwendung von Materialien mit einer Teilchengröße über 30 bis 50 pm sicherstellt. Außerdem wird bei einer solchen Form der Arbeitskammer eine Senkung der Verluste der Verbrennungsenergie der Arbeitsgase in die Schaftwände oder die Möglichkeit zur Verringerung des Durchsatzes der Arbeitsgase bei gleicher Leistung des Aufstäubens von Überzügen gewährleistet.

Zweckmäßigerweise wird die Arbeitskammer kegelförmig ausgebildet. Außerdem ist es zweckmäßig, daß die Arbeitskammer auf dem Abschnitt, der an der offenen Stirnseite anliegt, einen gleichbleibenden Querschnitt, beispielsweise einen zylindrischen Querschnitt, besitzt.

Der an der offenen Stirnseite anliegende Abschnitt der Arbeitskammer kann auch in Form einer erweiterten Düse ausgebildet sein.

Auf dem Abschnitt, der einen veränderlichen Querschnitt besitzt, wird außerdem die Arbeitskammer wünschenswerterweise gestuft ausgeführt und der Durchmesser des Querschnitts der Arbeitskammer in der Zone dieser Stufen soll in Bewegungsrichtung der Gasdetonationsprodukte und des aufzustäubenden Materials von der geschlossenen Stirnseite zur offenen Stirnseite hin zunehmen. Es ist zweckmäßig, daß die Abschnitte der Arbeitskammer verschiedener Stufen einen stetigen Übergang von einem Durchmesser zum anderen haben.

Die3 führt zu einer bedeutenden Erhöhung der Qualität der aufgestäubten Überzüge, weil eine Verdichtung der infolge der Detonation gebildeten "Pulverwolke" über die länge des Schaftes unter Zuführung des zu zerstäubenden Ausgangsmaterials gewährleistet wird.

Es ist außerdem vorteilhaft, daß der einen veränderlichen Querschnitt aufweisende Abschnitt der Arbeitskammer so ausgebildet ist, daß sich die Querschnittsform stetig von der axialsymmetrischen zur nicht axialsymmetrisehen Form, beispielsweise von der runden zur annähernd ovalen Form, verändert .

Durch eine derartige Ausbildung der Arbeitskammer wird die Qualität der aufgestäubten Überzüge dank der Verminderung ihrer Porosität insbesondere beim Aufstäuben von Überzügen aus schwer schmelzbaren Materialien beträchtlich verbessert.

Zweckmäßigerweise werden mindestens auf einem Teil des einen veränderlichen Querschnitt aufweisenden Abschnitts der Arbeitskammer in deren Innerem Rillen ausgeführt. Dieser mit den Rillen versehene Abschnitt kann abnehmbar ausgeführt sein. Außerdem wird wünschenswerterweise mindestens auf einem Teil des einen veränderlichen Querschnitt aufweisenden Abschnitts der Arbeitskammer im Inneren derselben eine Hülse eingebaut, welche an ihrer Innenfläche eine Rille besitzt. Die Rillen können ringförmig ausgebildet und nacheinander über die Länge des Schaftes angebracht sein oder sie können als inneres Schraubengewinde ausgebildet sein.

In der Arbeitskammer des Schaftes, die Rillen besitzt, welche wie oben beschrieben ausgeführt sind, entstehen Rauhheiten. Dieser Abschnitt der Kammer wird einer gleichmäßigen intensiven Kühlung unterworfen, die eine Überhitzung der Kammer ausschließt und einen stationären Betriebszustand der gesamten Einrichtung zum Detonationsgasaufstäuben von Überzügen gewährleistet. Außerdem wird auch eine Regelung der Intensität der Wechselwirkung zwischen Flamme und Rohrwänden sichergestellt.

Es ist wünschenswert, daß der Abschnitt der Arbeitskammer mit veränderlichem Querschnitt einen ringförmigen Hohlraum besitzt, der mindestens teilweise die Arbeitskammer umgibt und mit dieser in der Zuführungszone des aufzustäubenden Materials solcherweise in Verbindung steht, daß eine Zündvorkammer entsteht. Die an der Zuführungszone des aufzustäubenden Materials anliegende Stirnwand der Arbeitskammer wird zweckmäßigerweise sphärisch ausgebildet. Hierbei wird die Zuführung und Vermischung des aufzustäubenden Materials mit dem aus der gebildeten Zündvorkammer zuströmenden Arbeitsgas unmittelbar im Schaft gewährleistet, was die Wahrscheinlichkeit einer Verschmutzung der Öffnungen für die Zuführung des Materials und des Arbeitsgases sowie die Störung des stabilen Zustandes der Materialzuführung ausschließt. Außerdem wird die Zündung des Arbeitsgases längs der gesamten Umrißlinie des Kammerquerschnitts und eine schnellere Entwicklung der stationären Detonationswelle sichergestellt.

Es ist zweckmäßig, auf dem Abschnitt der Arbeitskammer mit veränderlichem Querschnitt in der Nähe der Zuführungszone des aufzustäubenden Materials eine Zwischenwand mit Bohrungen anzuordnen, die einen Hohlraum .der Arbeitskammer bildet, welchem die Arbeitsgase zugeführt werden und an welche die die Arbeitsgase entzündende Vorrichtung angeschlossen wird. Dadurch wird die Länge der Vordetonationsstrecke des Schaftes verringert.

Bei dieser Konstruktion des Schaftes ist es zum Zwecke einer Verbesserung des Gasaustausches in der Arbeitskammer

während ihrer Füllung mit dem frischen brennbaren Gemisch am vorteilhaftesten, die Öffnung für die Zuführung des Arbeitsgases an der Längswand der Arbeitskammer derart auszuführen, daß ihre Achse längs einer Tangente an die Umrißlinie des Querschnitts der Arbeitskammer verläuft.

Die erfindungsgemäße vorgeschlagene Schaftkonstruktion gewährleistet bei ihrer Verwendung in Einrichtungen zum Detonationsgasaufstäuben von Überzügen die Herstellung von Überzügen hoher Qualität praktisch aus beliebigen Materialien und erhöht die Leistungsfähigkeit der gesamten Einrichtung.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schaft einer Einrichtung zum Detonationsgasaufstäuben von Überzügen, im Längsschnitt;

Fig· 2 denselben Schaft mit einer anders geformten Arbeitskammer;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsvariante der Arbeitskammer des Schaftes;

Fig. 4 den erfindungsgemäßen Schaft mit einer kegelförmigen Arbeitskammer; . .

Fig. 5 den erfindungsgemäßen Schaft mit einem zylindrischen Abschnitt auf einem Teil der Länge;

Fig. 6 den erfindungsgemäßen Schaft mit einer erweiterten Düse auf seinem Austrittsabschnitt;

Fig. 7 den erfindvngsgemäßen Schaft mit einer einstufigen Arbeitskammer; ■ . .

Fig. 8 den erfindungsgemäßen Schaft mit einer mehrstufigen. Arb eitskanmer;

Fig. 9 die Zone A des in Fig. 7 dargestellten erfindungsgemäßen Schaftes mit stetigem Übergang zwischen den Stufen;

Fig. 10 noch eine Ausführungsvariante der Arbeitskammer des erfinduagsgemäßen Schaftes, in einer Seitenansicht; .

Fig. 11 denselben Schaft, in der Draufsicht;

Fig. 12, 13 und 14 den Querschnitt des Schaftes auf verschiedenen Abschnitten;

Fig. 15 eine andere Ausführungsvariante der Arbeitskammer des erfindungsgemäßen Schaftes, in einer Seitenansicht;

Fig. 16 denselben Schaft, in der Draufsicht;

Fig. 17 einen Teil desselben Schaftes, axonometrisch dargestellt;

Fig. 18 einen Teil des erfindungsgemäßen Schaftes mit in der Arbeitskammer ausgeführten Rillen;

Fig. 19 einen Teil des erfindungsgemäßen Schaftes mit in der Arbeitskammer angeordneter Hülse;

Flg. 20 eine andere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Schaftes mit der Hülse in der Arbeitskammer;

Fig. 21 einen teilbaren Schaft gemäß der Erfindung;

Fig. 22 einen Abschnitt des erfindungsgemäßen Schaftes mit Zündvorkammer;

Fig. 23 einen Abschnitt des erfindungsgemäßen Schaftes · mit einer Zwischenwand in der Arbeitskammer und

Fig. 24 einen Schnitt längs der Linie XXIV - XXIV von Fig. 1. ■

Der Schaft einer Einrichtung zum Detonationsgasauf stäuben von Überzügen besitzt eine Arbeitskammer 1 (Fig. 1, 2) zur Erhitzung und Beschleunigung eines aufzustäubenden pulverförmigen Materials durch Produkte der Gasdetonation. Die Kammer 1 wird von Längswänden 2 und einer Stirnwand 3 gebildet und besitzt eine offene Stirnseite 4. In den Wänden

3 und_^/r des Schaftes sind eine Öffnung 5 für die Zuführung des aufzustäubenden pulverförmigen Materials, in die ein Stutzen 6 für die Materialzufuhr eingebaut ist, eine Öffnung 7 für die Zuführung von Arbeitsgasen, in die ein Stutzen eingebaut ist und eine Öffnung 9 für das Anschließen einer Vorrichtung 10 ausgeführt, die die Arbeitsgase entzündet, im folgenden Zünder genannt.

Die Arbeitskammer 1 ist so ausgebildet, daß ihr Querschnitt auf der gesamten Länge des Schaftes oder auf einem Teil; desselben veränderlich ist. In Fig. 1, 2 und 3 sind verschiedene Ausführungsvarianten der Arbeitskammer 1 veranschaulicht, bei der der größenmäßig veränderliche Querschnitt auf dem mittleren und austrittseitigen Schaftteil (Fig. 1) oder auf der gesamten Länge des Schaftes (Fig. 2 und 3) ausgeführt ist, wobei die Querschnittsfläche entweder über die Schaftlänge von der Zuführungszone des Materials zur offenen Stirnseite 4 (Fig. 3) hin stetig abnimmt oder sich nach eine» komplizierteren Gesetz (Fig. 2) verändert.

Am einfachsten herzustellen ist ein Schaft mit einer kegel- · förmigen Arbeitskammer 1 (Fig. 4), bei welchem die Zünder ebenso wie in der auf Fig. 3 dargestellten Variante an der Stirnwand 3 angebracht werden und ihre Anzahl hierbei durch die'Bedingungen der Bildung einer stationären Detonationswelle bestimmt wird.

Hat die Arbeitskammer 1 einen veränderlichen Querschnitt nur auf einem Teil der Schaftlänge, so besitzen die übrigen Abschnitte einen gleichbleibenden Querschnitt und können beispielsweise zylindrisch 11 (Fig. 5) oder in Form einer erweiterten Düse 12 (Fig. 6) ausgebildet sein.

Das Aufstäuben von Überzügen mit Hilfe des Schaftes der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Konstruktion wird in folgender Weise durchgeführt:

Nahe der offenen Stirnseite 4 der Kammer 1 wird ein Bauteil 13 (Fig. 1) oder eine Baugruppe einer Maschine angeordnet, auf welches ein Überzug aufgetragen werden soll.

Als Überzugsmaterial können Metalle und Legierungen, schwer schmelzbare Verbindungen wie Karbide, Nitride, Suizide, Oxide, Boride u.a., sowie deren Gemische verwendet werden. Die Überzüge können auf die Arbeitsflächen von Schneidwerkzeugen und Meßwerkzeugen, Preßformen, Gesenken, auf die Halszapfen von Wellen und Achsen, die Innenflächen von Gleitlagerschalen, auf Kolbenstangen» Führungen, die Schaufeln von Gasturbinentriebwerken, die Arbeitsorgane von Baumwollvollerntemaschinen und auf andere Einzelteile und Werkzeuge aufgebracht werden. Man· füllt den Schaft durch die Stutzen 5 und 8 mit dem Gemisch des aufzustäubenden pulverförmigen Materials und des Arbeitsgaaes, als welches beispielsweise ein brennbares Gasgemisch dient, und entzündet dann dieses Gemisch mit dem Zünder 10. Das gleichzeitige Zünden des Gemisches mit mehreren Zündern 10 an verschiedenen Stellen an der Wand 3 des Schaftes tragen zur Verringerung der Vordetonationsstrecke bei. In der Arbeitskammer 1 entsteht eine Detonationswelle, deren Front bei ihrer Bewegung durch den Schaft sich infolge der Änderung der Querschnittsfläche oder -form der Arbeitskammer 1 kontinuierlich verändert.

Die Energie der Welle wächst hierbei an, weil der Ausnutzungsfaktor der Energie in der Detonationswelle zunimmt; zugleich steigt der Druck und die Dichte der sich bildenden Detonationsprodukte und folglich die Intensität der energetischen Einwirkung des Stroms der Detonationsprodukte auf die im Endabschnitt des Schaftes suspendierten Teilchen des aufzustäubenden Materials an.

Die aus der offenen Stirnseite 4 ausgeworfenen Materialteilchen werden auf das Bauteil 13 aufgestäubt...

Der zylindrische Abschnitt 11 wird zur vorläufigen Unterbringung einer Dosis des aufzustäubenden Materials ausgenutzt.

Die erweiterte Düse 12 gewährleistet im Endabschnitt des Schaftes eine zusätzliche Beschleunigung des Teilchenstroms.

Durch die Verwendung einer derartigen Konstruktion des Schaftes bietet sich die Möglichkeit, Überzüge aus schwer schmelzbaren oder grobdispersen Materialien aufzustäuben sowie die Qualität der aufgetragenen Überzüge zu verbessern.

In den Figuren 7, 8 und 9 ist noch eine Ausführungsvariante der Arbeitskammer 1 mit veränderlichem Querschnitt angeführt. Die Arbeitskammer 1 ist abgestuft ausgebildet und hat eine Stufe 14 (Fig. 7) oder mehrere Stufen 15» 16, 17 (Fig. 8). Der Durchmesser des Querschnitts der Arbeitskammer 1 in der Zone dieser Stufen 14 bis 17 nimmt in Bewegungsrichtung der Gasdetonationsprodukte und des aufzustäubenden Materials von der Stirnseite 3 zur offenen Stirnseite 4 zu, in deren Nähe die Arbeitskammer 1 einen konischen Abschnitt 18 besitzt.

Die Abschnitte der Arbeitskammer 1 der verschiedenen Stufen 14 bis 17 haben einen stetigen Übergang 19 (Fig. 9) von einem Durchmesser zum anderen.

Das brennbare Gasgemisch und die von ihm transportierten suspendierten Teilchen des aufzustäubenden Materials vermindern ihre Geschwindigkeit beim Übergang aus einem Abschnitt der Kammer 1 mit kleinerem Durchmesser in einen Abschnitt mit größerem Durchmesser. Zugleich bewegt sich der zurückbleibende Teil des pulverförmigen Materials auf dem Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser weiterhin beschleunigt und verdichtet dadurch gleichsam die "Pulverwolke¹¹ im endseitigen Teil des Schaftes unter Verringerung der Länge. Hierbei wird die Kompaktheit der "Pulverwolke¹¹ von der Durchmesserdifferenz der Stufen 14 bis 17 der Arbeitskammer 1 abhängen. Der stetige Übergang zwischen den Stufen verbessert die Bedingungen des Gasaustausches in der Arbeitskammer 1 wahrend der Füllung mit dem frischen brennbaren Gasgemisch.

Diese Lösung gestattet es, die Qualität der aufgestäubten Überzüge zu erhöhen und den Ausnutzungsfaktor des Materials zu vergrößern.

Zur Herabsetzung der Porosität der aufgestäubten Überzügeinsbesondere aus schwer schmelzbaren Materialien wird der einen veränderlichen Querschnitt aufweisende Abschnitt · der Arbeitskammer 1 so ausgebildet, daß sich die Querschnittsform stetig von der axialsymmetrischen zur nicht axialsymmetrischen Form verändert. In Fig. 10 bis 14 sowie 15 und 16 sind zwei Varianten derartiger Arbeitskammern gezeigt.

Die in Fig. 10 bis 14 dargestellte Arbeitskammer 1 besitzt zwei zylindrische Abschnitte 20, 21 (Fig. 10, 11) mit unterschiedlichen Durchmessern "d", einem runden Querschnitt (Fig. 12) und einem Abschnitt. 22 (Fig. 10, 11), auf dem der sich stetig ändernde Querschnitt von dem runden (Fig. 12) zuerst in den annähernd ovalen Querschnitt (Fig. 13) mit einer großen Achse "a" und einer kleinen Achse "b" und dann in einen Querschnitt übergeht, bei welchem die Dicke "b^" (Fig. 14) beträchtlich die Höhe "a,," übersteigt. In Fig. 15 und 16 besitzt die Arbeitskammer 1 einen eintrittseitigen Abschnitt 20 mit rundem Querschnitt (Fig. 12), einen mittleren Abschnitt 23 (Fig.* 15 und 16) mit einem Querschnitt, der sich stetig von dem runden (Fig. 12) zum nicht axialsymmetrischen Querschnitt (Fig. 14) verändert, und zu-, dem einen Abschnitt 24 (Fig. 15, 16) mit gleichbleibendem Querschnitt. In Fig. 17 ist der mittlere Teil des Schaftes axonometrisch dargestellt, wobei gezeigt ist, daß sich der Querschnitt der Arbeitskammer von dem runden zu einem nahezu rechteckigen Querschnitt (wie er"in Fig. 14 dargestellt ist) verändert.

Das Aufstäuben eines. Überzugs mit Hilfe des Schaftes dieser Konstruktion wird folgendermaßen vorgenommen:

Durch den Stutzen 8 wird das brennbare Gasgemisch und durch ' den Stutzen 6 eine Dosis des pulverförmigen Materials in Form einer Gassuspension zugeführt, wobei das Material vom brennbaren Gasgemisch durch die Abschnitte 20 und 21 der Arbeitskammer transportiert wird. Die Initiierung einer Explosion des Gasgemisches von dem Zünder 10 erfolgt nach dem Austritt der Gassuspension aus dem Abschnitt 21 in den

Abschnitt 22.

Die sich auf den zylindrischen Abschnitten 20, 21 ausbreitende Front der .Detonationswelle hat in der ersten Näherung eine flache Form. Beim Eintritt in den Abschnitt mit veränderlichem Querschnitt krümmt sich jedoch die Wellenfront, die Oberfläche der Flamme wird größer und dementsprechend nimmt auch die Intensität der Verbrennung des brennbaren Gemisches zu. Dazu trägt auch die Erhöhung der Turbulenz des Stroms des brennbaren Gemisches bei seinem Eintritt in den Abschnitt 22. bei. Die Turbulenz ist durch einen großen Gradienten der axialen und radialen Komponente der Strömungsgeschwindigkeit sowohl über die Länge des Schaftes als auch über seinem Querschnitt bedingt.

Außerdem bildet sich auf dem Abschnitt 22 des Schaftes ein System von reflektierten Wellen, die sich gegenseitig überlagern und ein verbranntes Gas mit höheren energetischen Parametern hinterlassen. Hierbei steigt die Turbulenz des Stroms der Detonationsprodukte.

Alle aufgezählten Faktoren begünstigen den Zerfall des sich in der Arbeitskammer bildenden Konglomerats des pulverförmigen Materials,

Die Konstruktion des in Fig. 15, 16 dargestellten Schaftes gewährleistet außerdem wegen des vorhandenen Abschnitts 24 eine Erhöhung der Temperatur der Materialteilchen durch die erhöhte Wechselwirkung mit den Detonationsprodukten.

Durch zusätzliche Vermischung des pulverförmigen Materials mit dem brennbaren Gasgemisch bei dessen Detonationsverbrennung entsteht somit die Möglichkeit, das Vorhandensein von großen Poren in den Überzügen vollkommen auszuschließen und dadurch ihre Qualität zu erhöhen. Aufgrund einer gleichmäßigeren Verteilung des pulverförmigen Materials im Querschnitt der Arbeitskammer des Schaftes wird eine effektivere Ausnutzung der Verbrennungsenergie des brennbaren Gasgemisches und folglich eine Steigerung der Leistung des Aufstäubungsprozesses sichergestellt.

Zur Erzeugung einer Arbeitskammer 25 (Fig. 18) mit veränderlichem Querschnitt werden in deren Innerem Rillen 26 ausgeführt, wobei diese Rillen 26 sowohl auf der gesamten Länge des Schaftes als auch auf einem Teil desselben ausgebildet werden können.

Es ist um vieles technologiegerechter, in der Arbeitskammer 25 eine Hülse 27 (Fig. 19) oder 28 (Fig. 20) einzubauen und an ihrer Innenfläche jeweilige Rillen 29, 30 auszuführen. Die Rillen 26, 29 sind ringförmig ausgebildet und nacheinander über die Länge des Schaftes angebracht, während die Rillen 30 als Schraubengewinde ausgebildet sind.

Die Hülse 27 (Fig. 19) besitzt einen konischen Abschnitt 31 zur Herstellung eines stetigen Übergangs von der Hülse 27 zum zylindrischen Abschnitt 32 der Arbeitskammer 25.

Ein Abschnitt 33 (Fig. 21) der Arbeitskammer mit den in ihm angebrachten Rillen 26 (oder mit der Hülse) wird gegenüber dem übrigen Teil der Arbeitskammer 25 abnehmbar ausgeführt.

Die innerhalb der Arbeitskammer 25 vorhandenen Rillen 26 (29, 30) tragen zu einer intensiveren Verwirbelung des brennbaren Oasgemisches bei, gewährleisten die Reflexion der Verdichtungswellen von den Wänden der Rillen 26 (29, 30) und erleichtern die Entzündung des brennbaren Gemisches in der Spur hinter den Rillen. Infolgedessen verringert sichdie Vordetonationss.trecke um das 10- bis 20-fache. Die Wände der Rillen müssen hierbei gekühlt werden, wozu der Schaft mit einem Kühlmantel 34 (Fig. 18 bis 20) versehen wird.

Die Verringerung der Vordetonationsstrecke trägt zu einer effektiveren Ausnutzung der Verbrenaungsenergie des brennbaren Gasgemisches bei und verkleinert außerdem beträchtlich die Abmessungen des Schaftes und der gesamten Einrichtung zum Detonationsgasauf stäuben von Überzügen. Ein veränderlicher Querschnitt der Arbeitskammer 35 (Fig.22) kann auch geschaffen werden, wenn auf einem bestimmten Abschnitt 36 in der Nähe der Zuführungszone des aufzustäubenden Materials ein ringförmiger Hohlraum 37 ausgeführt wird,

der diesen Abschnitt 36 der Arbeitskammer 35 umgibt und mit ihr in Verbindung steht. Der sich bildende Hohlraum 38 dient dabei als Zündvorkammer. In diese ragt der Stutzen 6 für die Zuführung des aufzustäubenden Materials hinein.

Die Öffnung 39 für die Zuführung des brennbaren Gasgemisches wird am ringförmigen Hohlraum 37 ausgeführt, der Zünder 10 wird ebenfalls am Hohlraum 37 angebracht.

Außerdem ist die Stirnwand 40 der Arbeitskammer 35 sphärisch ausgebildet und der Wand des ringförmigen Hohlraums 37 stufenlos zugeordnet.

In der Zündvorkammer formiert sich eine Verbrennungsfront, die beim Übergang auf den folgenden Abschnitt der Arbeitskammer 35 eine schwelle Formierung der stationären Detonationswelle gewährleistet.

Dies gewährleistet eine intensivere Entzündung des brennbaren Gemisches in der Arbeitskammer. Durch Sicherstellung einer intensiven Vermischung des brennbaren Gemisches und des aufzustäubenden Materials wird die Qualität der Überzüge und die Betriebssicherheit der gesamten Einrichtung zum Aufstäuben von Überzügen erhöht.

Zur Schaffung der Bedingungen, die ein schnelles Entstehen der Detonation in der Arbeitskammer 1 des Schaftes sicherstellen, wird in dieser in der Nähe der Zuführungszone des aufzustäubenden Materials eine Zwischenwand 41 (Fig. 23) mit Öffnungen 42 angeordnet, die einen Hohlraum 43 der Arbeitskammer 1 bildet. Diesem Hohlraum 43, an den auch der Zünder 10 angeschlossen wird, werden Arbeitsgase zugeführt.

Wenn die Querschnittsflache der As&eitskammer 1 (Fig. 24) nahe der Zuführungszone des aufzustäubenden Materials die . Querschnittsfläche der Kammer 1 an deren offener Stirnseite 4 (Fig.,1) übersteigt, wird die Öffnung 7 (Fig. 24) für die Zuführung des Arbeitsgases derart ausgeführt, daß ihre Achse längs einer Tangente an die Umrißlinie des Querschnitts der Arbeitskammer 1 verläuft. Dies gewährleistet eine spiralförmige Bewegung des Stroms des Arbeitsgases

in der Arbeitskammer 1 und verbessert die Bedingungen
der Verdrängung von Restgasen.

Die Verwendung des Schaftes der erfindungsgemäßen Bauart
in einer Einrichtung zum Detonationsgasauf stäuben von Überzügen macht es möglich, durch Erhöhung der Intensität der energetischen Einwirkung auf das aufzustäubende Material _v neben einer Steigerung der Leistungsfähigkeit der Anlage
eine Verbesserung der Qualität der aufgetragenen Überzüge zu erzielen und gestattet auch, Überzüge aus schwer
schmelzbaren und grobdispersen pulverförmigen Materialien aufzustäuben, die Vordetonationsstreoke zu verringern und die Außenabmessungen der technologischen Apparatur zum
Detonationsgasauf stäuben von Überzügitn zu reduzieren,
ihre Betriebssicherheit zu erhöhen sowie den Durchsatz
von Arbeitsgasen herabzusetzen.

Claims

PATENTANWÄLTE .:."-.* "..*.;«. «- -·- SCHIFF ν. FUNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBB1NGHAUS FINCK MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN SO POSTADRESSE: POSTFACH OS OI βθ, D-8OOO MÖNCHEN 95 ALSO PROFESSIONAL RKPNCSCNTATIVKS BEPOF)C THE CUROPEAN PATCNT OPfICK V ·,,*.. ". J.JJ.T J KARl" «-UDWia SCHIFF (Ιββ·-1»»β) Vorosilovgradskij masmostroitelnyj oiPL.cHCM.oR.ALo.ANDCRv.rüNci« ititt DIPL. IN». PCTCR 9TBCML. DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHUMl-MOW DIPL. INQ. DICTCR CBBINaHAU'* OR. INQ. DICTCR FINCK TCLCPON (OBS) 4· SO β* TCLCX 8-33 ββΒ AURO D TCLCSRAMMK AUROMARCPAT MONOM·*· DEA - 21 745 13. Februar 1981 Schaft einer Einrichtung zum Detonationsgasauf stäuben von Überzügen. PATENTANSPRÜCHE

1.) Schaft einer Einrichtung zum Detonationsgasauf stäuben von Überzügen, bei dem die Arbeitskammer zur Erhitzung und Beschleunigung des aufzustäubenden pulverförmigen Materials durch Produkte der Gasdetonation von Längswänden und einer Stirnwand mit in diesen ausgeführten Öffnungen für die Zuführung des aufzustäubenden pulverförmigen Materials und der Arbeitsgase sowie für das Anschließen von die Arbeitsgase entzündenden Vorrichtungen gebildet ist und eine andere offene Stirnseite besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (1) so ausgebildet ist» daß ihr Querschnitt zumindest auf einem Teil der Schaftlänge veränderlich ist und sie mindestens einen Abschnitt mit in

Bewegungsrichtung der Detonationsprodukte abnehmenden Querschnitt aufweist.

2. Schaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (1) eine Kegelform besitzt.

3. Schaft nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Arbeitskammer (1) auf dem Abschnitt, der an der offenen Stirnseite (4) anliegt, einen gleichbleibenden Querschnitt besitzt.

4. Schaft nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisende Abschnitt der Arbeitskammer (1) zylindrisch ausgebildet ist.

5. Schaft nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an der offenen Stirnseite (4) anliegende Abschnitt der Arbeitskammer (1) in Form einer erweiterten Düse (12) ausgebildet ist.

6. Schaft nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Arbeitskammer (1) auf dem Abschnitt, der einen veränderlichen Querschnitt besitzt, gestuft ausgeführt ist und der Durchmesser des Querschnitts der Arbeitskammer (1) in der Zone dieser Stufen (14 - 17) in Bewegungsrichtung der Gasdetonationsprodukte und des aufzustäubenden Materials von der geschlossenen Stirnseite (3) zur offenen Stirnseite (4) hin zunimmt.

7. Schaft nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der Arbeitskammer (1) verschiedener Stufen (14 - 17) einen stetigen Übergang (19) von einem Durchmesser zum anderen haben.

8. Schaft nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5, 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet , daß der einen veränderlichen Querschnitt aufweisende Abschnitt der Arbeitskammer (1) so ausgebildet ist, daß sich die Querschnittsform stetig von der axialsymmetrischen zur nicht axialsymmetrisehen Form verändert.

9. Schaft nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der einen veränderlichen Querschnitt aufweisende Abschnitt (22 oder 23) der Arbeitskammer (1) so ausgebildet ist, daß sich seine Form stetig von der runden zur annähernd ovalen Form verändert.

10. Schaft nach einem der Ansprüche 1, 3, 5, 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines veränderlichen Querschnitts mindestens auf eineia Abschnittsteil der Arbeitskammer (25) in deren Innerem Rillen (26) ausgeführt sind.

11. Schaft nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (33) mit an ihm angebrachten Rillen (26) abnehmbar ausgeführt ist.

12. Schaft nach einem der Ansprüche 1, 3, 5, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß zur Bildung eines veränderlichen Querschnitts mindestens auf einem Abschnittsteil der Arbeitskammer (25) innerhalb derselben eine Hülse (27 oder 28) eingebaut ist, an deren Innenfläche Rillen (29, 30) ausgeführt sind.

13. Schaft nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Rillen (26, 29) ringförmig ausgebildet und nacheinander über die Länge des Schaftes angebracht sind.

14. Schaft nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (30) als Schraubengewinde ausgebildet sind.

15. Schaft nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß zur Bildung eines veränderlichen Querschnitts der Abschnitt (36) der Arbeitskammer (35) einen ringförmigen Hohlraum (37) besitzt, der mindestens teilweise die Arbeitskammer (35) umgibt und mit dieser in der Zuführungszone des aufzustäubenden Materials solcherweise in Verbindung steht, daß eine Zündvorkammer entsteht.

16. Schaft nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Stirnwand (40) der Arbeitskammer (35), die an der Zuführungszone des aufzustäubenden Materials anliegt, sphärisch ausgebildet ist.

17. Schaft nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß auf dem Abschnitt der Arbeitskammer (1) mit veränderlichem Querschnitt in der Nähe der Zuführungszone des aufzustäubenden Materials eine Zwischenwand (41) mit Bohrungen (42) angeordnet ist, die einen Hohlraum (43) der Arbeitskammer (1) bildet, welchem

die Arbeitsgase zugeleitet werden und an welche die die Arbeitsgase entzündende Vorrichtung (10) angeschlossen wird»

18. Schaft nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnung (7) für die Zuführung des Arbeitsgases in der Längswand (2) der Arbeitskammer (1) ausgeführt ist, derart, daß ihre Achse längs einer Tangente an die Umrißlinie des Querschnitts der Arbeitskammer (1) verläuft.