DE3105323C2

DE3105323C2 -

Info

Publication number: DE3105323C2
Application number: DE19813105323
Authority: DE
Inventors: Jurij Aleksandrovic Charlamov; Vladimir Ivanovic Kalenov; Boris Leont'evic Rjabosapko; Jurij Ivanovic Vorosilovgrad Su Pisklov
Original assignee: VOROSILOVGRADSKIJ MASINOSTROITEL'NYJ INSTITUT SSSR VOROSILOVGRAD SU
Current assignee: VOROSILOVGRADSKIJ MASINOSTROITEL'NYJ INSTITUT SSSR VOROSILOVGRAD SU
Priority date: 1981-02-13
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1987-08-27
Also published as: FR2499874A1; DE3105323A1; FR2499874B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Detonationsbeschich tungsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen, aus der SU-PS 5 13 728 bekannten Art.

Bei der bekannten Detonationsbeschichtungsvorrichtung ist die Arbeitskammer in Ausbreitungsrichtung der Detonations gase in einen Abschnitt größeren und einen Abschnitt kleine ren Durchmessers unterteilt. Der Übergang vom ersteren zum zweiten Abschnitt ist stufenförmig.

Bei der bekannten Vorrichtung dient die stufenförmige Ver ringerung des Durchmessers der Arbeitskammer zur Beschleu nigung der Detonationsgase, um auf diese Weise eine gute Haftung des Überzuges an der Oberfläche des zu beschichten den Gegenstandes zu verbessern. Es hat sich jedoch gezeigt, daß mit der bekannten Vorrichtung aufgebrachte Überzüge verhältnismäßig ungleichmäßig verteilt und porös sind.

Ähnliches gilt für die aus der DE-AS 27 17 806 bekannte Vorrichtung, bei der die Größe des Querschnitts in Richtung der Länge der Arbeitskammer stetig veränderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Detonations beschichtungsvorrichtung anzugeben, mit der sich dichte und möglichst gleichmäßig verteilte Überzüge erzielen lassen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der gattungsgemäßen Deto nationsbeschichtungsvorrichtung erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei Änderung der Querschnittform über die Länge der Arbeits kammer werden das aufzubringende Material und die Detona tionsgase besonders innig miteinander vermischt, was zu gleichmäßig dicken und dichten Überzügen führt.

Dabei ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine gute Anpassung an die Form der zu beschichtenden Gegenstände möglich. Die Patentansprüche 2 und 3 beziehen sich auf ent sprechende Weiterbildungen.

Die Weiterbildungen der Patentansprüche 4 bis 6 gewährlei sten eine Zufuhr und Vermischung des aufzustäubenden Mate rials mit dem Arbeitsgas unmittelbar in der Vorrichtung, so daß Verschmutzungen der Öffnungen für die Zufuhr des Ma terials und des Arbeitsgases sowie Störungen einer stabilen Materialzufuhr ausgeschlossen werden. Außerdem wird eine Zündung des Arbeitsgases längs der gesamten Umrißlinie des Kammerquerschnittes und eine schnellere Entwicklung der De tonationswelle sichergestellt.

Durch die Weiterbildungen der Patentansprüche 7 und 8 wird die Länge der Vordetonationsstrecke verringert; die Ausge staltung des Patentanspruchs 9 trägt zur Verbesserung des Gasaustausches in der Arbeitskammer während ihrer Füllung mit dem frischen, brennbaren Gemisch bei.

Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Detonations beschichtungsvorrichtung sind Gegenstand der Patentansprü che 10 bis 14.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der erfin dungsgemäßen Detonationsbeschichtungsvorrichtung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine vereinfachte axonometrische Darstellung einer Detonationsbeschichtungsvorrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Detonationsbeschichtungs vorrichtung,

Fig. 3 einen Längsschnitt der Detonationsbeschichtungs vorrichtung der Fig. 2 um 90° gedreht,

Fig. 4, 5 und 6 Querschnitte der Arbeitskammer in verschie denen Abschnitten derselben,

Fig. 7 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der Detonationsbeschichtungsvorrichtung,

Fig. 8 einen um 90° gedrehten Längsschnitt der Vorrichtung der Fig. 7,

Fig. 9 den Längsschnitt einer dritten Ausführungsform der Detonationsbeschichtungsvorrichtung,

Fig. 10 den Längsschnitt einer vierten Ausführungsform der Detonationsbeschichtungsvorrichtung,

Fig. 11 den Längsschnitt einer Arbeitskammer, welche an ihrer inneren Oberfläche mit Ringnuten versehen ist,

Fig. 12 den Längsschnitt einer Arbeitskammer mit einer in derselben angeordneten Hülse,

Fig. 13 den Längsschnitt einer Arbeitskammer mit an deren innerer Oberfläche vorgesehenen schraubenförmigen Nuten,

Fig. 14 den Längsschnitt einer teilbaren Detonationsbe schichtungsvorrichtung,

Fig. 15 den Längsschnitt einer mehrstufig ausgebildeten Arbeitskammer,

Fig. 16 den Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Detonationsbeschichtungsvorrichtung,

Fig. 17 den Schnitt XXIV-XXIV der Fig. 16 und Fig. 18 den Teilschnitt einer Arbeitskammer mit erweiterter Austrittsdüse.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte axonometrische Darstellung einer Detonationsbeschichtungsvorrichtung, deren Arbeits kammer 1 eine verschlossene Stirnseite 3 und eine offene Stirnseite 4 aufweist. In der Nähe der geschlossenen Stirn seite 3 befindet sich ein zylindrischer Abschnitt 20, an den sich ein zylindrischer Abschnitt 21 größeren Druchmessers anschließt. Dieser zylindrische Abschnitt 21 geht allmählich in einen Abschnitt 22 mit ovalem oder fast rechteckigem Querschnitt über.

Die Einzelheiten einer ersten Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Detonationsbeschichtungsvorrichtung sind in den Fig. 2 bis 6 dargestellt.

An dem in den Fig. 2 und 3 linken, verschlossenen Stirnende 3 der Detonationsbeschichtungsvorrichtung befindet sich ein Abschnitt 20 der Arbeitskammer 1 mit verhältnismäßig gerin gem Querschnitt, in den axial ein Materialzufuhrstutzen 6 und radial ein Stutzen 8 zur Arbeitsgaszuführung mündet. Ferner ist in dem Abschnitt 20 der Arbeitskammer 1 eine Zündvorrichtung 10 vorgesehen.

Der Abschnitt 20 geht stufenförmig in einen Abschnitt 21 mit größerem Druchmesser d über, wobei die Längswand 2 der Arbeitskammer 1 im daran anschließenden Abschnitt 22 so ge staltet ist, daß ihr Querschnitt von der kreisrunden Form der Fig. 4 über die in Fig. 5 gezeigte Zwischenform mit den Achsen a und b schließlich am offenen Stirnende in den Querschnitt der Fig. 6 mit den Achsen a ₁ und b₁ übergeht, wobei a₁ wesentlich größer als b₁ ist.

Bei der in den Fig. 7 und 8 gezeigten zweiten Ausführungs form hat die Arbeitskammer 1 einen eintrittsseitigen Ab schnitt 20 mit kreisrundem Querschnitt gemäß Fig. 4 und einen mittleren Abschnitt 23, in dem sich der Querschnitt von der kreisrunden, axialsymmetrischen Form in die ovale, nicht axialsymmetrische Form ändert. An den Abschnitt 23 schließt sich ein Abschnitt 24 mit gleichbleibendem Quer schnitt an.

Mit Hilfe der Detonationsbeschichtungsvorrichtung wird der Überzug folgendermaßen auf den zu beschichtenden Gegenstand aufgebracht:

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 1 transportiert wird. Sobald die Gas suspension aus dem Abschnitt 21 in den Abschnitt 22 der Arbeitskammer 1 eintritt, wird die Explosion mit Hilfe des Zünders 10 gezündet.

Die sich innerhalb der zylindrischen Abschnitte 20, 21 ausbreitende Front der Detonationswelle hat in erster Näherung eine flache Form. Beim Eintritt in den Abschnitt 22 veränderlichen Querschnitts krümmt sich die Wellenfront, die Oberfläche der Flamme wird größer und dementsprechend nimmt die Intensität der Verbrennung des brennbaren Gemi sches zu. Dazu trägt auch die Erhöhung der Turbulenz des Stromes des brennbaren Gemisches bei seinem Eintritt in den Abschnitt 22 bei. Die Turbulenz ist durch einen großen Gradienten der axialen und radialen Komponente der Strö mungsgeschwindigkeit sowohl über die Länge als auch über den Querschnitt der Arbeitskammer 1 bedingt.

Außerdem bildet sich auf dem Abschnitt 22 der Arbeitskammer 1 ein System von reflektierten Wellen, die einander über lagern und ein Verbrennungsgas mit höheren energetischen Werten hinterlassen. Hierbei steigt die Turbulenz des Stroms der Detonationsprodukte.

Alle aufgezählten Faktoren begünstigen den Zerfall des sich in der Arbeitskammer 1 bildenden Konglomerats des pulver förmigen Materials.

Die Konstruktion der in Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungs form gewährleistet außerdem wegen des Abschnittes 24 gleich bleibenden Querschnittes 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 Verbrennung entsteht somit die Möglichkeit, große Poren im Überzug auszuschließen und dadurch dessen Qualität zu erhöhen. Wegen der gleichmäßigeren Verteilung des pul verförmigen Materials über den Querschnitt der Arbeitskammer 1 wird ferner eine effektivere Ausnutzung der Verbrennungs energie des brennbaren Gasgemisches und folglich eine Stei gerung der Leistung des Aufstäubungsprozesses erzielt.

Eine veränderliche Querschnittsform der Arbeitskammer 35 (Fig. 9) läßt sich auch erzielen, wenn über einen bestimmten Abschnitt 36 in der Nähe der Zuführungszone des aufzustäu benden Materials ein ringförmiger Hohlraum 37 ausgebildet wird, der den Abschnitt 36 der Arbeitskammer 35 umgibt und mit ihm in Verbindung steht. Der sich so bildende Hohlraum 38 dient dabei als Zündvorkammer. In diese ragt der Stutzen 6 zur Zuführung des aufzustäubenden Materials hinein.

Die Öffnung 39 zur Zufuhr des brennbaren Gasgemisches ist ebenso wie der Zünder 10 am Hohlraum 37 angebracht. Die Stirnwand 40 der Arbeitskammer 35 ist sphärisch ausgebildet und schließt sich stufenlos an die Wand des ringförmigen Hohlraumes 37 an.

In der Zündvorkammer 38 bildet sich eine Verbrennungsfront, die beim Übergang auf den folgenden Abschnitt der Arbeits kammer 35 eine schnelle Ausbildung der Detonationswelle ge währleistet. Hierdurch kommt es zu einer intensiveren Ent zündung des brennbaren Gemisches in der Arbeitskammer 35. Hierdurch wird eine gute Qualität der Überzüge und eine hohe Betriebssicherheit der Detonationsbeschichtungsvor richtung gewährleistet.

Um eine schnelle Entstehung der Detonation in der Arbeits kammer 1 sicherzustellen, kann gemäß der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform in der Nähe der Zuführungszone des aufzustäubenden Materials eine Zwischenwand 41 mit Öff nungen 42 angeordnet sein, die einen Hohlraum 43 der Ar beitskammer 1 bildet. Diesem Hohlraum 43, an den auch der Zünder 10 angeschlossen wird, werden die Arbeitsgase zu geführt.

Zur Ausbildung einer Arbeitskammer 25 (Fig. 11) mit verän derlichem Querschnitt können in deren Innerem Rillen 26 ausgebildet werden, und zwar entweder über die gesamte Länge der Arbeitskammer oder einen Teil derselben.

Zweckmäßig ist es ferner, gemäß Fig. 12 oder 13 in die Ar beitskammer 25 eine Hülse 27 einzubauen und an ihrer Innen fläche ringförmige Nuten 29 oder schraubenförmige Nuten 30 vorzusehen.

Die Hülse 27 der Fig. 12 weist einen konischen Abschnitt 31 zur Bildung eines stetigen Überganges von der Hülse 27 zum zylindrischen Abschnitt 32 der Arbeitskammer 25 auf.

Bei der Ausführungsform der Fig. 14 ist ein Abschnitt 33 der Arbeitskammer mit in ihm angebrachten Nuten 26 gegenüber dem übrigen Teil der Arbeitskammer 25 abnehmbar ausgeführt.

Die innerhalb der Arbeitskammer 25 vorgesehenen Nuten 26, 29 bzw. 30 tragen zur intensiveren Verwirbelung des brennbaren Gasgemisches bei, gewährleisten eine Reflexion der Verdich tungswellen von den Wänden der Nuten 26, 29, 30 und erleichtern die Entzündung des brennbaren Gemisches hinter den Nuten. Infolgedessen läßt sich die Vordetonationsstrecke um das Zehn- bis Zwanzigfache vermindern. Die die Nuten 26, 29, 30 umgebenden Wände müssen hierbei gekühlt werden, wozu die Arbeitskammer mit einem Kühlmantel 34 (Fig. 11, 12 und 13) versehen wird.

Die Verringerung der Vordetonationsstrecke trägt zu einer effektiveren Ausnutzung der Verbrennungsenergie des brenn baren Gasgemisches bei und verringert außerdem die Abmes sungen der Arbeitskammer und der gesamten Detonationsbe schichtungsvorrichtung erheblich.

Bei der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform ist die Ar beitskammer 1 abgestuft ausgebildet. Der Querschnitt der Arbeitskammer 1 nimmt im Bereich der Stufen 15, 16 und 17 in Ausbreitungsrichtung der Detonationsprodukte von der geschlossenen Stirnseite 3 zur offenen Stirnseite 4 stetig zu, in deren Nähe die Arbeitskammer 1 einen konischen Abschnitt 18 aufweist.

Das brennbare Gasgemisch und die von ihm transportierten suspendierten Teilchen des aufzustäubenden Materials ver mindern ihre Geschwindigkeit beim Übergang von einem Ab schnitt kleineren Querschnitts zu einem Abschnitt größeren Querschnitts. Zugleich bewegt sich der zurückbleibende Teil des pulverförmigen Materials auf dem Abschnitt mit kleine rem Durchmesser weiterhin beschleunigt und verdichtet da durch gleichsam die Pulverwolke im endseitigen Teil des Schaftes unter Verringerung der Länge. Hierbei hängt die Dichte der Pulverwolke von der Durchmesserdifferenz der Stufen 15 bis 17 der Arbeitskammer 1 ab. Der stetige Über gang zwischen den Stufen verbessert die Bedingungen des Gasaustausches in der Arbeitskammer 1 während der Füllung mit dem frischen brennbaren Gasgemisch.

Diese Ausführungsform ermöglicht eine Erhöhung der Qualität der aufgestäubten Überzüge und des Ausnutzungsfaktors des Materials.

Bei der in Fig. 16 und 17 gezeigten Ausführungsform schließt sich an einen Abschnitt der Arbeitskammer mit abnehmendem Querschnitt ein zylindrischer Abschnitt an. Wenn die Querschnittsfläche der Arbeitskammer 1 nahe der Zuführungs zone des aufzustäubenden Materials die Querschnittsfläche der Arbeitskammer 1 an ihrer offenen Stirnseite 4 übersteigt, wird die Öffnung 7 zur Zufuhr des Arbeitsgases derart ausge führt, daß ihre Achse längs einer Tangente an die Umrißlinie des Querschnitts der Arbeitskammer 1 verläuft. Dies gewähr leistet eine spiralförmige Bewegung des Arbeitsgasstromes in der Arbeitskammer 1 und verbessert die Verdrängung von Rest gasen.

Der zylindrische Abschnitt 11 wird zur vorläufigen Unter bringung einer Dosis aufzustäubenden Materials benutzt.

Bei der Ausführungsform der Fig. 18 schließt sich an den zylindrischen Abschnitt 11 eine sich erweiternde Düse 12 an, die im Endabschnitt der Arbeitskammer eine zusätzliche Be schleunigung des Teilchenstromes ermöglicht. Hierdurch bie tet sich die Möglichkeit, Überzüge aus schwer schmelzba ren oder grob dispersen Materialien aufzustäuben und die Qualität der aufgetragenen Überzüge zu verbessern.

Claims

1. Detonationsbeschichtungsvorrichtung mit einer Arbeits kammer (1), deren Querschnitt von einem geschlossenen (3) zu einem offenen Stirnende (4) über wenigstens ei nen Teil ihrer Länge veränderlich ist, dadurch ge kennzeichnet, daß die Form des Querschnitts veränderlich ist.

2. Detonationsbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quer schnitt allmählich von einer achssymmetrischen zu ei ner nicht achssymmetrischen Form übergeht.

3. Detonationsbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichne, daß der Quer schnitt kontinuierlich von einem Kreis zu einem ange näherten Oval übergeht.

4. Detonationsbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quer schnittsform von einer ringförmigen zu einer runden übergeht.

5. Detonationsbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (37) der Arbeitskammer mit ringförmigem Querschnitt wenigstens den Bereich (35) der Arbeitskammer mit run dem Querschnitt umgibt.

6. Detonationsbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (40) der Arbeitskammer (30) sphärisch ist.

7. Detonationsbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der an die geschlossene Stirn anschließen de Bereich der Arbeitskammer (1) Längs- und Querwände (41) aufweist, die die Arbeitskammer (1) in einzelne Hohlräume aufteilen, die mittels durchgehender Öff nungen (42) in den Wänden miteinander verbunden sind.

8. Detonationsbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ar beitskammer (1) durch eine Längs- und eine Querwand (41) mit Öffnungen (42) in einen an das offene Stirn ende anschließenden Ausgangsbereich und in eine an die geschlossene Stirn anschließende Zündvorkammer (43) aufgeteilt ist, wobei der Querschnitt der Zündvorkam mer (43) sich von einer runden Form kleineren Durch messers beim Übergang zu einem runden Querschnitt größeren Durchmessers ändert und anschließend einen ringförmigen Querschnitt aufweist, der den Eingangs bereich der Arbeitskammer (1) teilweise umfaßt und mittels einer Öffnung (42) mit ihm verbunden ist.

9. Detonationsbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Öffnung (7) zur Einleitung des Arbeitsgases in der Längswand (2) der Arbeitskam mer (1) derart angeordnet ist, daß ihre Achse auf dem zum Mittelpunkt des Querschnittes der Arbeitskammer (1) gerichteten Strahl liegt.

10. Detonationsbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Änderung des Querschnitts im Inneren der Arbeitskammer (25) Nuten (26) vorge sehen sind.

11. Detonationsbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Nu ten (26) versehene Bereich (33) der Arbeitskammer (25) ausbaubar ist.

12. Detonationsbeschichtungsvorrichtung nach einem der An sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung des veränderlichen Querschnittes im Inneren der Arbeitskammer (25) eine Hülse (27, 28) an geordnet ist, auf deren Innenfläche Nuten (29, 30) aus geführt sind.

13. Detonationsbeschichtungsvorrichtung nach einem der An sprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeich net, daß die Nuten (26, 29) als Ringnuten ausgeführt und längs der Länge der Arbeitskammer angeordnet sind.

14. Detonationsbeschichtungsvorrichtung nach einem der An sprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeich net, daß die Nuten (30) schraubenförmig ausgeführt sind.