DE3125769A1 - Explosivbeschichtungsanlage - Google Patents

Description

Obgleich der die in die Explosionskammer einzugebende Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut bestimmende Kanalinhalt des Gleitschiebers konstant bleibt, ändert sich die genannte Menge, da mit einer Herabsetzung des Pulverstandes im FUIlkasten der .Dosiervorrichtung dessen Schüttfähigkeit sinkt und folglich eine kleinere Menge des Beschichtungsgutes in den Kanal des Gleitschiebers gelangt. Außerdem sinkt die Menge des Pulvers durch eine Verminderung des Querschnitts des Zuführungsrohres infolge seiner Verstaubung oder teilweiser Verklebung. Die Herabsetzung der in die Explosionskammer eingegebenen Menge des Pulvers führt zu dessen Überhitzen und zu Ausbrennen des Beschichtungsgutes während der Explosion in der Anlage. Für den Fall, wenn das Pulver in die Explosionskammer in einer zu geringen Menge eingegeben wird, wird die Beschichtung nach ihrer chemischen Zusammensetzung und nach ihrem Zustand von dem Ausgangsstoff sich stark unterscheiden. Eine derartige Beschichtung zeichnet sich be.lspielr.woi se durch einen hohen Gehalt an Oxiden aus. Bei der Vergrößerung der Menge des pulverförmigen Beschichtungsgutes läßt sich das Letztere bis auf die erforderliche Temperatur nicht mehr erwärmen, was zur Bildung einer lockeren, brüchigen Beschichtung führt.

Die erwähnten Mängel sind teilweise in einer bekannten Explosivbeschichtungsanlage beseitigt (s. DE-AS 2 908 864.0 und sowjetische, in der Schweiz veröffentlichte Anmeldung 1.600/79-7 vom 19. 2. 79).

Die bekannte Anlage besteht aus einer Explosionskammer in Form eines an einem Ende geschlossenen Rohres, aus einer in dem Rohr angeordneten Zündkerze, aus einer Einrichtung zur Zuführung eines Gasgemisches mit einer mit der Explosionskammer verbundenen Mischvorrichtung und aus einer Einrichtung zur Eingabe eines Beschichtungsgutes in die Explosionskammer. Die Dosiervorrichtung der Einrichtung zur Eingabe des Beschichtungsgutes weist einen mit der Explosionskammer verbundenen Speiser auf. Zwecks Beförderung des Beschichtungsgutes ist die Dosiervorrichtung über ein Ventil an die Quelle eines Inertgases ange-

schlossen. Die Anlage enthält weiterhin eine Steuereinheit, welche mit der Zündkerze, Ventilen der Mischvorrichtung und dem Ventil der Dosiervorrichtung elektrisch verbunden ist, und eine Einheit zur Prüfung der Mengenveränderung des Beschichtungsgutes in Detonationsprodukten, bestehend aus einem an dem offenen Ende des Rohres angeordneten Meßfühler zur Meldung der Anwesenheit des Pulvers in Detonationsprodukten und aus einem Wandler, wobei der Letztere einen Schaltkreis aus einem Spannungsverstärker, einem ersten Leistungsverstärker, einem RC-Integrierkreis und einem zweiten Leistungsverstärker darstellt.

Die Einheit zur Prüfung der Mengenveränderung des Pulvers ist auseangnseitig mit einem Druckregler des fördernden Trägergases in der Einrichtung zur Zugabe des Beschichtungsgutes über ein Schwellelement verbunden, wodurch die Menge an Pulver in dem Rohr durch Regelung der Zugabe des Trägergases in der Dosiervorrichtung in Abhängigkeit von der Menge an Pulver in den Detonationsprodukten korrigiert wird. Ein derartiges Steuerungsschema ermöglicht es jedoch, die Konstanz der in die Explosionskammer eingegebenen Menge an Beschichtungsgut durch eine Änderung des Trägergasverbrauches zu erzielen. Eine derartige Änderung spielt praktisch keine Rolle für die Beschichtungsqualität, insbesondere dann nicht, wenn gemäß der Technologie zum Aufbringen von Beschichtungen die Zusammensetzung eines in die Explosionskammer eingegebenen Gasgemisches eine erhebliche Menge an Inertgas enthält, was für die Beschichtungen aus leichtschmelzenden Werkstoffen, beispielsweise Nickel, besonders kennzeichnend ist.

Beim Aufbringen von Beschichtungen aus hochschmelzbaren Stoffen, beispielsweise aus Aluminiumoxid, wird das Explosionsgemisch mit Inertgas kaum verdünnt, wobei das Letztere in die Explosionskammer nur als Trägergas mit dem pulverförmigen Beschichtungsgut gelangt. Deswegen ist die Temperatur der Detonationsprodukte und folglich auch die Beschichtungsqualität stark von dem Verbrauch dieses Gases abhängig.

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Die Erfindung bezweckt, den vorstehend genannten Mengel zu "beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Explosivbeschichtungsanlage zu schaffen, die die BeschichtunKr>qua1 itat unabhängig von der Art des pulverförmigen Beschichtungsgutes durch solche konstruktionsmäßige Veränderungen bekannter Einrichtungen zur Zugabe des Pulvers und durch deren Verbindung mit der Prüfeinheit der Mengenveränderung des Beschichtungsgutes in Detonationsprodukten, die die Konstanz der eingegebenen Dosis des pulverförmigen Beschichtungsgutes ohne Veränderung des Verbrauches an Trägergas ergeben, gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch eine Explosivbeschichtungsanlage gelöst, die aus einer Explosionskammer in Form eines an einem Ende geschlossenen Rohres, aus einer innerhalb des Rohres untergebrachten Zündkerze, aus einer Einrichtung zur Zuführung eines Gasgemisches, aus einer Einrichtung zur Eingabe einer vorgegebenen Menge von pulverförmigem Beschichtungsgut, aus einer Steuereinheit und aus einer Prüfeinheit für die Mengenveränderung des Beschichtungsgutes in den Detonationsprodukten besteht. Die Einrichtung zur Zuführung des Gasgemisches weist dabei eine mit der Explosionskammer verbundene Mischvorrichtung und die Einrichtung zur Eingabe einer vorgegebenen Menge von Beschichtungsgut weist einen über ein Ventil an eine Quelle von Trägergas angeschlossene Dosiervorrichtung auf. Die Dosiervorrichtung enthält einen mit der Explosionskammer verbundenen Speiser. Die Steuereinheit ist mit der Zündkerze, mit den Ventilen der Mischvorrichtung und mit dem Ventil der Dosiervorrichtung verbunden. Die Prüfeinheit für die Mengenveränderung des Beschichtungsgutes in Detonationsprodukten, welche einen an dem offenen Ende des Rohres angeordneten Meßfühler aufweist, ist an die Einrichtung für die Eingabe einer vorgegebenen Menge von Beschichtungsgut angeschlossen.

Gemäß der Erfindung enthält die Dosiervorrichtung einen über einen Gleitschieber mit dem Speiser verbundenen Füllkasten.

Der Gleitschieber enthält einen Antrieb, welcher über ein Inverterelement an die Prüfeinheit für die Mengenveränderung des Beschichtungsgutes in Detonationsprodukten angeschlossen ist.

Durch die beschriebene bauliche Gestaltung der mit dem gesteuerten Gleitschieber vorgesehenen Dosiervorrichtung wird das pulverförmige Beschichtungsgut bei einer Herabsetzung seiner Menge in den Detonationsprodukten aus dem Füllkasten in den Speiser hinzugeschüttet, während der Pulverstand in dem Speiser (mit geringeren Abweichungen) konstant bleibt, was die Gleichmäßigkeit des Zuführungsweges des Trägergases mit den Teilchen des pulverförmigen Beschichtungsgutes und gleichzeitig die Konstanz der in die Explosionskammer eingegebenen Dosis des Beschichtungsgutes zur Folge hat. Durch das Fehlen von Schwellelementen in dem den Antrieb des Gleitschiebers mit der Prüfeinheit der Mengenveränderung des Pulvers in den Detonationsprodukten verbundenen Stromkreis wird die Empfindlichkeit der Einrichtung zur Eingabe einer vorgegebenen Menge von pulverförmigem Beschichtungsgut der quantitativen Mengenänderung des Letzteren in der Explosionskammer gegenüber stark erhöht. Eine zufällige Verminderung des Signalpegels des Meßfühlers, welche nur auf den Stand des Beschichtungsgutes in dem Speiser und in keinem Fall auf dessen Menge einwirkt, ruft keine wesentlichen quantitativen Mengenänderungen des Beschichtungsgutes hervor.

Das beschriebene Steuerschema zur Kontrolle der Mengenänderung des Beschichtungsgutes bei dessen Gelangen in die Explosionskamrncr gewährleistet eine große Konstanz der vorgegebenen Menge, während der Verbrauch an Trägergas konstant bleibt, wodurch die erfindungsgemäße Anlage zum Aufbringen von Beschichtungen aus beliebigen Stoffen verwendet werden kann.

Im weiteren wird die Erfindung anhand von konkreten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Funktionsbild der erfindungsgemäßen Explosivbeschichtungsanlage;

Fig. 2 eine Ausführungsform der Dosiervorrichtung der erfindungsgemäßen Anlage in schematischer Weise.

Die Explosivbeschichtungsanlage enthält eine Explosionskammer eine mit dieser verbundene Einrichtung 2 zur Zuführung eines Gasgemisches, eine Einrichtung 3 zur Eingabe einer vorgegebenen Menge von pulverförmigem Beschichtungsgut, eine mit den genannten Einrichtungen 2 und 3 verbundene Steuereinheit 4 und eine mit der Einrichtung 3 elektrisch gekoppelte Einrichtung 5 zur Prüfung der Mengenänderung des Pulvers in Detonationsprodukten.

Die Explosionskammer 1 ist in Form eines an einem Ende geschlossenen Rohres ausgeführt. Innerhalb dieses Rohres ist eine Zündkerze 6 untergebracht, welche zur Auslösung einer Explosion in der Explosionskammer 1 dient und an die Steuereinheit 4 elektrisch angeschlossen ist.

Die Einrichtung 2 zur Zuführung des Gasgemisches enthält eine Mischvorrichtung 7, welche über Ventile 8, 9 und 10 mit den betreffenden Quellen 11, 12 und 13 für Brennstoff, Oxydierungsmittel bzw. Inertgas verbunden ist. Als Brennstoff, Oxydierungsmittel und Inertgas können entsprechend Acetylen, Sauerstoff und Stickstoff verwendet werden. Die Mischvorrichtung 7 ist mit der Explosionskammer über eine zu ihrem Schutz gegen Rückschlag, d.h. von der Fortpflanzung einer in der Exploslonskammer 1 entstandenen Detonationswelle in die Mischvorrichtung dienende Rohrschlange 14, verbunden.

Die Einrichtung 3 zur Eingabe einer vorgegebenen Menge von pulverförmigem Beschichtungsgut enthält eine Dosiervorrichtung 15 mit einem Speiser 16 und einem Füllkasten 17, der über dem Speiser 16 angeordnet und an den Letzteren über einen Gleitschieber angeschlossen ist. Der Speiser 16 weist gegenüberliegende Stutzen 19 und 20 auf, deren Auslaßöffnungen innerhalb des Speisers 16 untergebracht sind.

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Der Stutzen 19 ist an die mit der Quelle 13 für Inertgas verbundene Rohrleitung 21 angeschlossen. Die Rohrleitung 21 dient zur Zuführung von Inertgas in die Dosiervorrichtung 15. Das Inertgas wird dabei als Trägergas verwendet.

Die Rohrleitung 21 ist mit einem Ventil 22 versehen. Der Stutzen 20 verbindet die Explosionskammer 1 mit dem Speiser 16 und dient zum Einblasen des pulverförmigen Beschichtungsgutes durch diesen in die erwähnte Kammer 1 aus dem Speiser 16, wenn das Ventil 22 geöffnet wird.

Der Gleitschieber 18 weist einen Elektromagnet 23 auf, dessen Kern mit einem die Auslaßöffnung des Füllkastens 17 absperrenden Ventil 24 verbunden ist. Zum Halten des Ventils 24 im geschlossenen Zustand dient eine Feder 25.

Die Steuerungseinheit 4 enthält eine Vorgabevorrichtung, welche in Form eines elektromechanischen oder elektronischen Kommandogerätes ausgeführt ist. Über Steuerungskreise ist die Steuereinheit 4 mit der Zündkerze 6, Ventilen 8,9 und 10 der Mischvorrichtung 7 und mit dem Ventil 22 der Einrichtung zur Eingabe vorgegebener Mengen von pulverförmigem Beschichtung sgut verbunden.

Die Prüfeinheit der Mengenänderung des Pulvers in Detonationsprodukten weist einen an dem offenen Ende des Rohres angeordneten Meßfühler 26 und einen Signalwandler 27 des Meßfühlers 26 auf.

Der Meßfühler 26 ist als eine Photodiode ausgeführt, welche auf die Strahlung der Detonationsprodukte zurückwirkt.

Als Photodiode kann eine andere Vorrichtung, beispielsweise ein Photowiderstand, verwendet werden.

Der Signalwandler 27 des Meßfühlers 26 enthält einen Schaltkreis aus einem Leistungsverstärker des Eingangssignals und aus einer Integrierkette.

Der Ausgang des Wandlers 27 dient als Ausgang der Einheit 5 und ist mit der Wicklung des Elektromagneten 23 über einen

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Inverter 28 verbunden, wobei der Elektromagnet 23 als Antrieb des Gleitschiebers 18 wirkt.

Als Stromquelle der Einheiten 4 und 5 dient die Gleichspannungsquelle 29·

Die beschriebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ist vorteilhaft, es sind aber auch andere Ausführungsformen ihrer Bauteile möglich. Beispielsweise kann die Dosiervorrichtung 15 der Einrichtung 3 zur Eingabe einer vorgegebenen Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut so ausgeführt werden, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist, wobei der Speiser 16 und der Füllkasten 17 nebeneinander angeordnet und miteinander über ein Rohr 30 verbunden sind. Der Einlaß dieses Rohres befindet sich in dem Füllkasten 17 und ist durch den mit dem Kern des gesteuerten Elektromagneten 23 verbundenen Ventil 24 des Gleitschiebers .18 abgesperrt.

Der innerhalb des Speisers 16 untergebrachte Stutzen 19 und der in dem Füllkasten 17 untergebrachte und zur Zuführung von Trägergas zum Letzteren dienende Stutzen 31 sind an die Rohrleitung 21 angeschlossen. Das Trägergas dient in diesem Falle zur Beförderung des pulverförmigen Beschichtungsgutes in den Speiser 16 aus dem Füllkasten bei dem geöffneten Ventil 24.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anlag© beschrieben, wenn aus den technologischen Gründen das Inertgas in dem der Explosionskammer eingegebenen Gasgemisch beim Auftragen von Beschichtungen (z.B. beim Auftragen einer Beschichtung aus Aluminiumoxid) nicht verwendet wird. Es wird bemerkt, daß in anderen Fällen die Wirkungsweise der Anlage komplizierter ist, als nachstehend beschrieben, was jedoch nicht wesentlich erscheint.

Beim Einschalten der Quelle 29 (Fig. 1) erzeugt die Steuereinheit 4 elektrische Signale, die eine bestimmte Reihenfolg© von Befehlen für die mit der Letzteren verbundenen StöuervorrlchLungen geben*

Dabei werdet zunächst die Ventile 8 und 9 geöffnet, wonach Brennstoff und Oxydierungsmittel aus den Quellen 11 und 12 in die Mischvorrichtung 7 strömen, wo das Explosionsgemisch entsteht. Dieses Explosionsgemisch strömt dann durch die Rohrschlange 14 in die Explosionskammer 1. Danach wird das Ventil 22 geöffnet und das Inertgas strömt aus der Quelle über den Stutzen 19» den Speiser 16, die Dosiervorrichtung 15 und den Stutzen 20, und nimmt eine bestimmte Pulvermenge aus dem Speiser 16 in die Explosionskammer 1 mit. Die erwähnte Menge ist von den Eigenschaften des pulverförmigen Beschichtungsgutes, von dem Druck des Inertgases und der Zeit, innerhalb deren das Ventil 22 geöffnet wird, abhängig. Die Ventile 8, 9 und 22 werden geschlossen und das Ventil wird geöffnet, wodurch das Inertgas aus der Quelle 13 in die Mischvorrichtung 7 gelangt und die Reste des Explosionsgemisches aus der Letzteren in die Explosionskammer 1 hinausdrängt. Danach wird in der Explosionskammer 1 mit Hilfe der Zündkerze 6 eine Explosion iniziiert. Die Detonationsprodukte nehmen die erwärmten Teilchen des Beschichtungsgutes mit und gelangen mit einer hohen Geschwindigkeit aus dem geöffneten Teil des Rohres in die Richtung des Werkstückes C und prallen auf die Oberfläche dieses Werkstückes. Nach dem Aufprallen bleiben die erwähnten Teilchen auf der Oberfläche und bilden damit eine Schicht. Danach strömt das Inertgas über geöffnete Ventile 10, Mischvorrichtung 7 und Rohrschlange 14 in die Explosionskammer 1 und schleudert sämtliche Reste der Detonationsprodukte heraus. Danach wird das Ventil 10 geschlossen und der beschriebene Zyklus wiederholt sich.

Beim Einschalten der Quelle 29 hat das Signal des Meßfiihiorii 26 eine minimale Stärke. Deswegen erscheint an dem Ausgang des Wandlers 27 genau dasselbe Signal, welches danach an den Eingang des Inverters 28 gelangt. An dem Ausgang des Inverters 28 wird ein Signal maximaler Größe erzeugt. Dieses Signal gelangt in die Wicklung des Elektromagneten 23,

wodurch das Ventil 24 nach unten versetzt wird und das pulverförmige Beschichtungsgut aus dem Füllkasten 17 in den Speiser 16 gelangt,

Beim Austreten des Teilchenflusses, bestehend aus dem pulverförmigen Beschichtungsgut und aus den gasförmigen Verbrennungsprodukten der Explosion, aus dem Rohr wird dessen Helligkeit durch den Meßfühler 26 registriert, we]ehe von der Menge des pulverförmigen Beschichtungsgutes- in diesem Fluß abhängig ist. Wenn der Fluß der Detonationsprodukte das pulverförmige Beschichtungsgut in ausreichender Menge enthält, erreicht das Signal des Meßfühlers 26, welches in dem Wandler 27 zunächst verstärkt wird₉ seine maximale. Größe, wodurch an dem Ausgang des Inverters 28 ein minimales Signal erzeugt wird. Demzufolge wird der Elektromagnet 23 des Gleitschiebers 18 stromlos, das Ventil 24 unter Einwirkung der Feder 25 wird geschlossen und der Zugang des pulverförmigen Beschichtungsgutes in den Speiser 16 aus dem Füllkasten 17 abgesperrt.

Wenn der Fluß der Detonationsprodukte das pulverförmige Beschichtungsgut in nicht genügender Menge enthält, bleibt das Ventil 24 offen. Das pulverförmige Beschichtungsgut wird dabei aus dem Füllkasten 1.7 so lange in den Speiser geschüttet, bis dessen Menge in dem Fluß des Detonationsproduktes eine ausreichende Größe erreichte

Beim Betrieb der Anlage wird die Menge des in die Explosionskammer eingegebenen Beschichtungsgutes während seines Austretens aus dem Speiser 16 vermindert. Die Helligkeit des Flusses wird auch herabgesetzt» Das Signal wird dabei an dem Ausgang des Wandlers 27 seine minimale und an dem Ausgang des Inverters 28 seine maximale Größe erreichen. Dies führt zum Ansprechen des Elektromagneten 23» Das Ventil wird geöffnet, wodurch das pulverförmige Beschichtungsgut aus dem Füllkasten 17 in den Speiser 16 geschüttet wird.

Dies ermöglicht es, die in die Explosionskammer eingegebene Menge an Beschichtungsgut automatisch zu stabilisieren« Der mit der erfindungsgemäßen Explosivbeschichtungsanlage

erhaltene hohe Grad der Homogenität der pulverförmigen Zusammensetzung in dem Fluß der Detonationsprodukte gewährleistet hochwertige Beschichtungen mit konstanten physikalischen Eigenschaften.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anlage, deren Dosierungsvorrichtung in Fig. 2 dargestellt ist, unterscheidet sich von der beschriebenen Wirkungsweise, weil das pulverförmige Beschichtungsgut in diesem Falle dem Speiser 16 aus dem Füllkasten 17 nicht unter Einwirkung seines eigenen Gewichtes, sondern mit Hilfe von Inertgas zugeführt wird. Dabei strömt das Inertgas in den Füllkasten 17 über den Stutzen 31 und drückt das pulverförmige Beschichtungsgut durch das offene Ventil 24 in den Speiser 16 über das Rohr 30.

Vorstehend sind konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben, das zahlreichen Änderungen und Ergänzungen, die für den Fachmann auf dem gegebenen Gebiet der Technik offensichtlich sind, unterworfen-werden können, ohne daß von dem in den Patentansprüchen dargelegten Erfindungsinhalt abgewichen wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Explosionsbeschichtungsanlage, bestehend aus einer Explosionskammer in Form eines an einem Ende geschlossenen Rohres, einer innerhalb des Rohres untergebrachten Zündkerze, einer Einrichtung zur Eingabe eines Gasgemisches in die Exlosionskammer, mit einer an die Explosionskammer angeschlossenen Mischvorrichtung, einer Einrichtung zur Einführung einer vorgegebenen Menge eines pulverförmigen Beschichtungsgutes mit einer über ein Ventil mit einer Quelle von Trägergas verbundenen Dosiervorrichtung, wobei die Dosiervorrichtung einen mit der Explosionskammer verbundenen Speiser enthält, einer Steuereinheit, welche mit Zündkerze, Ventilen der Mischvorrichtung und einem Ventil der Doslervorrichtung elektrisch

   verbunden ist, und einer Prüfeinheit für die Nengenveränderung des Pulvers in Detonationsprodukten, welche mit der Einrichtung zur Zugabe einer vorgegebenen Menge an pulverförmigem Beschichtungsgut verbunden ist, mit einem an dem offenen Ende des Rohres angeordneten Meßfühler,
   dadurch gekennzeichnet , daß die Dosiervorrichtung (15) einen mit dem Speiser (16) verbundenen Füllkasten (17) enthält, wobei der Füllkasten (17) über einen Gleitschieber (38) mit dem Speiser (16) verbunden ist, der Gleitschieber (18) einen mit der Prüfeinheit (5) für die Mengenveränderung des Pulvers in Detonationsprodukten elektrisch verbundenen Antrieb aufweist und der Antrieb des GleitSchiebers (18) an die erwähnte Einheit (5) über einem Inverterelement angeschlossen ist.