DE3590248T1

DE3590248T1 - Vorrichtung zum Explosivaufdampfen

Info

Publication number: DE3590248T1
Application number: DE19853590248
Authority: DE
Inventors: Roman A. Amlinskij; Jurij P. Moskau/Moskva Fedko; Aleksej A. Gon&ccaron;arov; Vladimir E. Nedelko; Vladimir I. Ru&scaron;ejnikov
Original assignee: Nau&ccaron;no-issledovatel'skij institut technologii avtomobil'noj promy&scaron;lennosti NIITAVTOPROM, Moskau/Moskva
Priority date: 1984-06-05
Filing date: 1985-05-23
Publication date: 1986-06-05
Also published as: HUT40587A; FR2565254B1; FR2565254A1; GB2173716A; GB2173716B; IT8520960A0; SE8600438L; DD259298A3; JPS61502317A; HU195130B; DE3590248C2; GB8600798D0; SU1181331A1; JPH035219B2; IT1200491B; SE8600438D0; SE451235B; WO1985005571A1

Description

"- - "; .-..--.. 31 . Januar 19 86

' E. IU R Ü C K Ei N STR .15 ' 6L '

..wJ :..'iüNCrii£N 2Vorrichtung zum Explosivaufdampfen

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Aufdampfen von gasthermischen Überzügen, und betrifft Vorrichtungen zum Explosivaufdampfen.

Stand der Technik

In der Praxis des Explosivaufdampfens und besonders beim Unterbringen der Vorrichtung zum Explosivaufdampfen in dafür nicht eingerichteten Produktionsräumen ist die Gewährleistung des Arbeits- und Gesundheitsschutzes problematisch, da für den technologischen Prozeß solche gefährlichen, brennbaren Gase wie Azetylen und Sauerstoff verwendet werden.

Bekannt ist eine Vorrichtung zum Explosivaufdampfen (siehe z.B. S.S. Bartenev, Ju.P. Fedko, A.I. Grigorov "Explosivplattierung im Maschinenbau", 1982, Verlag Maschinostrojenije, Leningrader Filiale, S. 118 bis 119, russ.), die im Produktionsraum installiert, ein Strahlrohr mit einem Dosiergerät für den aufzudampfenden Stoff in Pulverform und eine Zündquelle, einen mit dem Strahlrohr verbundenen Gasmischer, Hauptleitungsrohre für ein Brenngas, den Sauerstoff und ein Inertgas, die an den Gasmischer angeschlossen sind und von denen jedes ein Mittel zur Änderung des Gasdrucks, ein Regelventil, ein Mittel zum Messen des Gasverbrauchs und ein,normal geschlossenes,Hauptventil enthält, die in Strömungsrichtung des Gases nacheinander miteinander verbunden sind, einen elektrisch mit den normal geschlossenen Hauptventilen der Hauptrohrleitungen für das Brenngas und den Sauerstoff verbundenen Steuerblock für die Gasspeisung, einen akustisch mit dem Strahlrohr und elektrisch mit dem Steuerblock für die Gasspeisung verbundenen Explosionsgeber, ein elektrisch mit dem Steuerblock für die Gasspeisung und der Zündquelle verbundenes Steuersystem und drei außerhalb des Betriebsraums untergebrachte Quellen für die Gasapeisung enthält, von denen die eine an die Brenngas-

hauptleitung, die andere an die Sauerstoffhauptleitung und die dritte an die Inertgashauptleitung angeschlossen ist.

Die Vorrichtung gewährleistet jedoch nicht ein sofortiges Abstellen der Brenngas- und Sauerstoffquelle beim Auftreten von Undichtigkeiten in den Gashauptleitungen. Die Störung der Dichtigkeit der Hauptrohrleitungen, vor allem der Brenngasleitung (z.B. der Azetylenleitung) führt zur Entstehung explosionsgefährlicher Gas-Luft-Gemische in ziemlich großem Umfang im Räum, wodurch die Sicherheit der Vorrichtung im ganzen verringert wird und sich die Anwendung dieser Vorrichtung in Produktionsstätten verbietet, die nicht für das Explosivaufdampfen eingerichtet sind.

Außerdem liegen in dieser Vorrichtung die Ventile aus Gründen der Sicherheit der Hauptrohrleitungen unmittelbar vor dem Gasmischer und sind der von den Explosionsimpulsen ausgehenden Wärmeeinwirkung ausgesetzt. Das betrifft vor allem das,normal geschlossene, Hauptventil der Brenngasleitung (Azetylenleitung). Deshalb kommt es des öfteren vor, daß dieses Ventil infolge von Störungen der Dichtigkeit des Ventils in der geschlossenen Ausgangslage ausfällt. Bei solchen Funktionsstörungen des normal geschlossenen Hauptventils und/Vordringen der Brennfront in den Gasmischer oder beim Ausfall der Zündquelle, d.h. in dem Fall, wenn der Explosionsheber die fällige lixplosion nicht registriert, wonach die Gaszufuhr unterbrochen werden muß, wird das Kommando zur Rückführung der normal geschlossenen Hauptventile in die Ausgangslage formal ausgeführt, aber ungeachtet dessen dauert die Zufuhr ■ z.B. von Azetylen an. '.Venn der fällige Explosionsimpuls durch da3 Vordringen der Brennfront in den Gasmischer nicht ausgelöst wird, führt die weitere Zuleitung von Azetylen -um Ausfall de3 Gasmischers infolge Überhitzung, wobei ein weiterer Durchbruch der

Brennfront in die Brenngasleitung nicht ausgeschlossen ist, da Azetylen selbst unter Freiwerden von Energie zerfallen kann. Wenn der Explosionsimpuls infolge des Ausfalls der Zündquelle nicht eintritt, kann die fortgesetzte Zuführung von Azetylen dazu führen, daß die Azetylenkonzentration in der Aufdampfkammer, in der sich das Strahlrohr befindet, explosionsgefährlich wird, wobei die Wahrscheinlichkeit der Entstehung eines explosionsgefährlichen Gemisches von der Gewandtheit des Liaschinenführers beim Abstellen der Speisequelle des Brenngases abhängt.

Auf diese Weise führt die mangelnde Zuverlässigkeit der normal geschlossenen Hauptventile vor allem in der Brenngashauptleitung zu einer Verminderung der Gefahrlosigkeit der Vorrichtung im ganzen.

Außerdem ist in der gegebenen Vorrichtung die IvLöglichkeit einer objektiven, d.h. qualitativen Überprüfung der Intaktheit des Gasmischers nicht vorgesehen. Die Intaktheit des Gasmischers, der bei kontinuierlicher Zuführung der Komponenten des Gasgemisches häufig in Form eines weit bekannten Ejektionsmischers ausgeführt v/ird, bestimmt in erheblichem Maß nicht nur die Beständigkeit der technologischen Kennwerte der Aufdämpfung, sondern auch die Gefahrlosigkeit der Vorrichtung im ganzen.

Und schließlich ermöglicht die gegebene Vorrichtung nicht ein operatives Füllen der Brenngashauptleitung mit einem Inertgas bei Arbeitsschluß oder bei längerem Abstellen der Vorrichtung zum Explosivaufdampfen und auch ein sofortiges Durchblasen des Gasmischers und des Strahlrohrs mit einem Inertgas bei Entstehung einer Gefahr (z.B. bei der Möglichkeit eines Unfalls oder einer Explosion). Dieser Umstand beschränkt die Anwendung3inöp;lichkeiten der gegebenen Vorrichtung in nicht für diese Vorrichtungen spezialisierten Produktionsstätten aus Gründen der Sicherheit.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Explosivaufdampfen zu schaffen, in der die Hauptleitungen für das Brenngas und den Sauerstoff solche zusätzlichen Elemente haben, die eine Erhöhung der Schnelligkeit der Steuerung und der Gefahrlosigkeit und Zuverlässigkeit der Vorrichtung im ganzen ermöglichen.

Das wird dadurch erreicht, daß in einer Vorrichtung zum Explosivaufdampfen, die ein Strahlrohr mit einem Dosiergerät für den aufzudampfenden Stoff in Pul verform und eine Zündquelle, einen mit dem Strahlrohr verbundenen Gasmischer, Hauptleitungsrohre für ein Brenngas, Sauerstoff und ein Inertgas, die an den Gasmischer angeschlossen sind und von denen jedes ein Iviittel zur Änderung des Gasdrucks, ein Regelventil, ein Kittel zum Messen des Gasverbrauchs und ein_/normal geschlossenes,, Hauptventil enthält, die in Strömungsrichtung des Gases nach- und miteinander verbunden sind, einen elektrisch mit den normal geschlossenen Hauptventilen der Hauptrohrleitungen für das Brenngas und den Sauerstoff verbundenen Steuerblock für die Gas speisung, einen akustisch mit dem Strahlrohr und elektrisch mit dem Steuerblock fur die Gasspeisung verbundenen Explosionsgeber, ein elektrisch mit dem Steuerblock für die Gasspeisung und der Zündquelle verbundenes Steuersystem, die alle im Betriebsraum untergebracht sind, und drei aui3erhalb des Betriebsraums untergebrachte Quellen für die Gasspeisung enthält, von denen die eine an die Brenngashauptleitung, die andere an die Sauerstoffhauptleitung und die dritte an die Inertgashauptleitung angeschlossen ist, gemäß der Erfindung sowohl die Ürenngashauptleitung , als auch die Gauerstoffhauptleitung ein außerhalb des Betriebsraums installiertes, zusätzliches, normal geschlossenes, Ventil enthält, das mit der '.uelle dor Gassneiaurip; und

mit dem Steuerblock für die Gasspeisung elektrisch verbunden ist.

Es ist vorteilhaft, daß in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Explosivaufdampfen sowohl die Brenngashauptleitung, als auch die Sauerstoffhauptleitung wenigstens einen in Strömungsrichtung des Gases im Raum installierten Gasdruckgeber enthalten, der mit dem Steuerblock für die Gaespeisung elektrisch verbunden ist.

auch
Es ist(vorteilhaft, daß in der erfindungsgeraäßen

Vorrichtung zum Explosivaufdampfen, die mit zwei Gasdruckgebern in der Brenngashauptleitung ausgerüstet ist, einer der Geber zum Messen von Unterdruck eingerichtet und mit dem Mittel zum Messen des Gasverbrauchs und mit dem normal geschlossenen Hauptventil verbunden ist.

Es ist günstig, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Explosivaufdampfen zusätzlich zwei Rohrleitungen, von denen je ein Ende mit der Inertgashauptleitung außerhalb des Raums verbunden ist, das andere Ende der einen Rohrleitung mit der Brenngashauptleitung unmittelbar hinter ihrem zusätzlichen, normal geschlossenen Ventil und das andere Ende der anderen Rohrleitung mit der Brenngashauptleitung unmittelbar hinter ihrem normal geschlossenen Hauptventil verbunden ist, und zwei zusätzliche, normal geschlossene, Ventile enthält, von denen jedes in einer entsprechenden Rohrleitung installiert und mit dem Steuersystem elektrisch verbunden ist.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Wahrscheinlichkeit der Entstehung eines explosionsgefährlichen Gemisches im Betriebsraum beim Undichtwerden der Brenngashauptleitung auf ein Minimum zu beschränken und die Brandgefahr der Vorrichtung beim Undichtwerden der Sauerstoffhauptleitung zu verringern.

Gleichzeitig erhöht sich um einige 'Irößenordnun-

gen die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im ganzen bei typischen Ausfällen des normal geschlossenen Hauptventils der Brenngashauptleitung. Außerdem ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Möglichkeit einer operativen, quantitativen Kontrolle der Intaktheit des Gasmischers vorgesehen, was die Gefahrlosigkeit der Vorrichtung im ganzen und ihre Zuverlässigkeit erhöht.

Als letztes sei erwähnt, daß die erfindurigsgemässe Vorrichtung ein Durchblasen der Brenngashauptleitung mit einem Inertgas, wodurch Verunreinigungen der Atmosphäre durch Gas bei betrieblichen Stillstandszeiten verhindert werden, und auch ein operatives Durchblasen des Gasmischers und des Strahlrohrs bei Havariefällen ermöglicht.

Beschreibung

Ιώ folgenden wird die Erfindung durch ein könkre-

anhand
tes Ausführungsbeispiel und(einer Zeichnung erläutert, die das Prinzipschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Explosivaufdampfen darstellt.

Beste Ausführungsvariante der Erfindung

Die Vorrichtung zum Explosivaufdampfen enthält ein im Betriebsraum installiertes Strahlrohr 1, an dessen geschlossenem Ende ein Dosiergerät 2 für den aufzudampfenden Stoff in Pulverform angebracht ist. Der Innenraum des Strahlrohrs 1 ist mit einer Zündkammer 3 verbunden, in die eine Zündquelle 4 (im folgenden Zündkerze 4) eingeführt ist. An die Kammer 3 ist ein Gasmischer 5 angeschlossen, der in Form eines in der Plammenbearbeitung weit verbreiteten Ejektionsgasmischers 5 ausgeführt ist. An den Mischer 5 sind mit einem ihrer Enden eine Brenngashauptleitung 6, eine Inertgashauptleitung 7 und eine Sauerstoffhauptlei-

tung 8 angeschlossen (im weiteren die Azetylenhauptleitung 6, die Stickstoffhauptleitung 7 und die Sauerstoffhaupt leitung 8). Die Bauteile 1, 2, 3, 4, 5 und das zu behandelnde Werkstück sind in einer schallisolierten Auf dampf kammer .(im Schema nicht abgebildet) untergebracht. Die anderen Enden der Hauptleitungen 6, 7» 8 sind durch die Außenwand 9 des Raums geführt und an entsprechende Quellen 10, 11, 12 der Gasspeisung angeschlossen, die außerhalb des Raums neben der Außenwand 9 angebracht sind (in weiteren - die Azetylenquelle 10, die Stickstoffquelle 11 und die Sauerstoffquelle 12). Die Azetylenhauptleitung 6 enthält in Strömungsrichtung des Gases ein zusätzliches, normal geschlossenes,Ventil 13, das außerhalb des Rauras installiert ist und, im Raum untergebracht, einen Gasdruckgeber 14» der z.B. ein elektrisches Kontaktmanometer 14 darstellt, ein Mittel 15 zur Änderung des Gasdrucks, das einen Netzdruckminderer 15 für Gase darstellt, ein Regulierventil 16, ein ;«ittel 17 zum iviessen des Gasverbrauches, das ein Durchflußmeßgerät mit konstantem Druckabfall darstellt, und zwar ein weit bekannter Glasrotameter 17, einen Druck- und Unterdruckgeber 18, der ebenfalls ein bekanntes elektrisches Kontaktn.anou.eter 18 darstellt, ein,normal geschlossenes, Hauptventil 19 und ein Kittel 20 zum Schutz vor Ausbreitung der Brennfront, z.B. eine poröse Flammensicherung 20. Die Hauptleitung 7 enthält in Strömungsrichtung des Stickstoffs ein Mittel 21 zur Änderung des Gasdrucks (Druckminderer 21 für Gase), ein Regulierventil 22, ein luittel 23 zum Kessen des Gasverbrauchs (Rotameter 23), einen Gasdruckgeber 24 (Manometer 24)» ein, normal geschlossenes,Hauptventil 25 und ein Rückschlagventil 26. Die Hauptleitung 8 enthält in Ströiüungsrichtung des Sauerstoffs ein zusätzliches, normal geschlossenes,Ventil 27, das außerhalb des Raums installiert ist und, im Raum unterge-

bracht, ein Mittel 28 zur Änderung des Drucks (Druckminderer 28 für Gase), ein Regulierventil 29, ein Mittel 30 zum Kessen des Gasverbrauchs (Rotameter 30), einen Gasdruckgeber 31 (Manometer 3D» ein normal geschlossenes Hauptventil 32 und ein Rückschlagventil 33· Die Geber 14 und 31 haben Oberwertkontakte 34 bzw. 35 und Unterwertkontakte 36 bzw. 37, der Geber 18 hat einen Obervvertkontakt 38. Die Kontakte 34, 35, 36, 37, 38 sind an die Eingänge eines Steuerblocks 39 für die Gasspeisung angeschlossen, dessen Ausgänge mit dem normal geschlossenen zusätzlichen Ventil 13 und dem normal geschlossenen Hauptventil 19 der Azetylenhauptleitung ό und mit dem normal geschlossenen zusätzli- chen Ventil 27 und den normal geschlossenen Hauptventilen 32 der Sauerstoffhauptleitung elektrisch verbunden sind. An den Block 39 ist ein Steuersystem 40 angeschlossen, das mit seinen anderen Ausgärigen mit einem Block 41 für die zyklische Änderung des Drucks und mit der Zündkerze 4 verbunden ist. Der Ausgang des Blocks 41 ist an das normal geschlossene Hauptventil 25 der Stickstoffhauptleitung 7 angeschlossen. In der Aufdampfkammer befindet sich ein Explosionsgeber 42, der akustisch mit dem Strahlrohr 1 verbunden ist und der ein Kohlemikrofon 42 darstellt. Der Geber 42 ist an den Eingang des Steuerblocks 39 für die Gasspeisung und an die Eingänge des Blocks 41 für die zyklische Änderung des Drucks angeschlossen. In der erwähnten Kammer befindet sich auch ein Gasprüfgeber 43» der an das Steuersystem 40 angeschlossen ist. Die Hauptleitungen 6, 7 sind miteinander durch eine Rohrleitung 44, die außerhalb des Raums verläuft, und durch eine Rohrleitung 45 verbunden, deren eines mit der Hauptleitung 7 verbundene Ende außerhalb des Raumes liegt und das andere Ende mit der Hauptleitung 6 im Innern des Raums unmittelbar hinter ihrem normal geschlossenen Hauptventil 19 verbunden ist. Die Rohr-

-r-

leitung 44 ist mit der Hauptleitung 6 unmittelbar hinter ihrem zusätzlichen, normal geschlossenen Ventil -13 verbunden. In der Rohrleitung 44 sind in Strömungsrichtung des Stickstoffs ein,normal geschlossenes, Ventil 46 und ein Rückschlagventil 47 installiert. Das Ventil 46 ist mit dem Steuersystem 40 elektrisch verbunden. In der Rohrleitung 45 sind in Strömungsrichtung des Stickstoffs ein elektrisch mit dem Steuersystem 40 verbundenes, normal geschlossenes,Ventil 46 und ein Rückschlagventil 49 installiert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Explosivaufstäuben hat einige funktionelle Betriebsarten, und zwar die Betriebsart "überprüfung der Intaktheit des Gasmischers", die Betriebsart "Füllen der Azetylenhauptleitung", die Betriebsart "Aufdampfen", die Betriebsart "Durchblasen der Azetylenhauptleitung" und die Betriebsart "Alarm".

Die Betriebsart "Überprüfung der Intaktheit des Gasmischers" ist eine Vorbereitungshandlung und wird vor Beginn der Aufstaubungsarbeiten ausgeführt. Diese Betriebsart dient der Ermittlung möglicher Punktionsstörungen des Ejektionsmischers 5· Die Betriebsart "Füllen der Azetylenhauptleitung"

25. ist ebenfalls eine Vorbereitungshandlung und wird unmittelbar nach Durchführung der Betriebsart "Überprüfung der Intaktheit des Gasmischers" ausgeführt. Die Notwendigkeit dieser Betriebsart ist dadurch begründet, daß unter industriellen Betriebsbedingungen die Länge der Gashauptleitungen, u.a. auch der Azetylenhauptleitung 6, erhebliche Werte betragen kann, während der Druck des Azetylens bei Ejektionsraischung verhältnismäßig gering ist.

Die Betriebsart "Aufdampfen" ist die Hauptbetriebsart und dient dem Aufbringen einer Beschichtung durch Explosivaufdampfen.

Die Betriebsart "Durchblasen der Azetylenhaupt-

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leitung" ist eine Abschlußhandlung und wird nach Beendigung der Betriebsart "Aufdampfen" ausgeführt. Diese Betriebsart ist nicht unbedingt notwendig und kommt in dem Fall zur Anwendung, wenn es auf Grund der Betriebsbedingungen nicht statthaft oder unerwünscht ist, die Hauptleitung 6 bei längeren Betriebsunterbrechungen (z.B."über Nacht) mit Azetylen gefüllt zu belassen. Die Betriebsart "Alarm" wird automatisch oder vom Maschinenführer ausgeführt z.B. bei Explosionsgefahr in der Aufdampfkammer, Störungen im Belüftungssystem, Rohrbrüchen der Azetylenleitungen oder der Sauerstoffleitungen in der Aufdampfkammer und in anderen Notfällen.

Die Vorrichtung zum Explosivaufdampfen funktioniert folgendermaßen.

Vor Betriebsbeginn werden die Azetylenquelle 10, die Stickstoffquelle 11 und die Sauerstoffquelle 12 geöffnet und auf die notwendigen Drücke des Azetylens, Stickstoffs und Sauerstoffs in den Hauptleitungen eingestellt.

Die Betriebsart "Überprüfung der Intaktheit des Gaanxschers" wird im Steuersystem 40 gebildet. Oei dieser Betriebsart werden die elektrisch mit dem Steuerblock

39 verbundenen Kontakte 34, 35, 3fi 37, 38 qelöst.

Gleichzeitig öffnet sich das zusätzliche, normal ge-■ schlossene,Ventil 27, das-normal geschlossene-Häuptventil 32 der Sauerstofi'hauptleitung 8 und das-normal geschlossene-Hauptventil 19 der Azetylenhauptleitung Das zusätzliche, normal geschlossene,Ventil 13 der Azetylenhauptleitung 6 bleibt in seiner geschlossenen Ausgangsstellung. Der Sauerstoff strömt aus der Quelle 12 durch die Hauptleitung 8 durch das geöffnete Ventil 27, den Druckminderer 28 für Gase, das voll geöffnete Regulierventil 29, das Rotameter 30, das geöffnete Ventil 32 und das Rückschlagventil 33 und gelangt in den Gasmischer 5 und weiter durch die Kammer 3 in da3

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Strahlrohr 1. Die Zündkerze 4 kommt bei dieser Betriebsart nicht zum Einsatz. Der ilaschinenführer korrigiert den Druck des Sauerstoffs mit Hilfe des Druckminderers 28 bis zum tecnnologiebedingten Wert, der vom Manometer 31 angezeigt werden muß, und reguliert den Sauerstoffverbrauch nach der Anzeige des Rotameters 30 mit Hilfe des Ventils 29. Da der Sauerstoff ein ejektierendes (tragendes) Medium ist, wird in der Azetylenhauptleitung 6 auf dem Abschnitt vom geschlossenen Ventil 13 an ein Unterdruck erzeugt, z.B. bei intaktem Lischer 5 ein Unterdruck von -C,5 bis -0,4 kp/sm , der vom Manometer 18 fixiert wird, V/enn sich der Unterdruck in zulässigen Grenzen befindet, ist der Gasmischer 5 intakt und einsatzbereit für den Aufdampfbetrieb. Wenn kein Unterdruck besteht oder bei ungenügendem Unterdruck ,ist das Aufdampfen aus Sicherheitsgründen nicht zulässig.

Ein ungenügender oder gänzlich fehlender Unterdruck ist ein Kennzeichen entweder eines defekten Mischers 5» z.B . durch Verunreinigungen oder Undichtigkeiten, oder der Undichtigkeit der Azetylenhauptleitung 6. Die Betriebsart "überprüfung der Intaktheit des Gasmischers" wird vom System 40 automatisch nach einem vorgegebenen Zeitabschnitt abgebrochen. Die Ventile 27, 32 und 19 kehren in ihre geschlossene Ausgangslage zurück.

Nach der Überprüfung der Intaktheit des Mischers geht der ivlaschinenführer mit Hilfe des Systems 40 zur Betriebsart "Füllen der Azetylenhauptleitung" über. Bei dieser Betriebsart kommt die Zündkerze 4 nicht zum Einsatz, die elektrischen Bindungen der Kontakte 34, 36 und 38 des Manometers 14 bzw. des Manometers 18 bleiben offen. Das zusätzliche, normal geschlossene Ventil 13 der Azetylenhauptleitung 6 öffnet sich, während das normal geschlossene Hauptventil 19 der Hauptleitung 6

bleibt. Da bei der vorangegangenen Betriebs-

art "Überprüfung der Intaktheit des Gasmischers" ein Unterdruck in der Azetylenhauptleitung 6 erzeugt wird, strömt das Azetylen von der Quelle IO durch das offene Ventil 13 und füllt die Hauptleitung 6, wobei es durch den Druckminderer 15 für Gase, das offene Vorregulierventil 16 und das Rotameter 17 zum geschlossenen Hauptventil 19 strömt.

Der Maschinenführer korrigiert den Azetylendruck mit Hilfe des Druckminderers 15 bis zum technologiebedingten 'rVert dieses Drucks, der für die gegebene Betriebsart vorgeschrieben ist, wobei ein Vergleich mit den Angaben des Manometers 18 vorgenommen wird. Danach wird das Ventil 16 geschlossen. Die Betriebsart "Füllen der Azetylenhauptleitung" wird nach einer vorgegebenen Zeitspanne automatisch durch ein vom System 40 ausgehendes Signal abgebrochen. Das zusätzliche Ventil 13 kehrt in seine geschlossene Ausgangslage zurück. Nach Beendigung dieser Betriebsart iöt die Vorrichtung bereit zum Aufdampfen.

Jetzt stellt der iviaschinenführer im System 40 die Betriebsart "Aufdampfen" ein. Dabei schließen sich die elektrischen Bindungen der Kontakte 34, 36 des Manometers 14» des Kontakts 38 des i>lanometers 18 der Hauptleitung 6 und der Kontakte 35» .37 des Manometers

31 der Sauerstoffhauptleitung 8 mit dem Steuerblock 39 für die Gasspeisung. Wenn der Druck von Azetylen und Sauerstoff sich in den vorgegebenen technologiebedingten Grenzen befindet, d.h. durch die elektrischen Verbindungsleitungen mit dem Block 39 trifft von den Kontakten 34, 35, 36, 37 kein Signal ein, öffnen sich nach Betätigung des Druckschalters "Ein" des Systems (in der Zeichnung nicht abgebildet) gleichzeitig das zusätzliche, normal geschlossene Ventil 13» das normal ceschlosaene Ilauptventil 19 der Hauptleitung 6 und die Ventile 27 und 32 der Hauptleitung 8. Diese Ventile 27,

32 bleiben offen (wenn keine Abweichungen von der Be-

triebstechnologie eintreten) im Verlaufe der gesamten Aufdampfzeit, die Azetylen- und Sauerstoffzufuhr geschieht kontinuierlich mit einer Intensität, die durch das Volumen des Strahlrohrs 1 bestimmt wird, das wiederum die Kennwerte des Ejektionsmischers 5 und die Frequenz der vom System 40 zur Zündkerze 4 geleiteten Entladungsimpulse bestimmt.

Wenn z.B. die Inbetriebnahme erfolgt, wenn die Plauptleitung 6 undicht ist, wird die Azetylenzufuhr von der Quelle 10 in die Hauptleitung 6 automatisch blockiert, da in diesem Fall der Druck in der Hauptleitung 6 unter den festgesetzten Druck des Ivianometers 14 sinkt, wobei an den Pflock 39 ein entsprechendes Signal geleitet wird, wodurch das Ventil 13 (und auch die Ventile 19, 27, 32) nicht in den geöffneten Zustand überführt werden kann (können).

(Venn die Undichtigkeit der Hauptleitung 6 z.B. beim Aufdampfen eintritt, unterbricht der Block 39 ebenso auf ein Signal vom Kontakt 36 hin sofort die Gasspeisung, indem die Ventile 13_f 19, 27 und 32 geschlossen werden.

Dabei ist besonders wesentlich der Umstand, daß das zusätzliche, normal geschlossene Ventil 13 der Hauptleitung 6 geschlossen wird, da es entsprechend der Erfindung unmittelbar hinter der Azetylenquelle 10, aber vor dem Eintritt der Hauptleitung 6 durch die Außenwand ^CJ in den Raum installiert ist. Darum hängt die Azetyleniiienge, die in die Atmosphäre des Betriebsraums gelangen kann, nicht von der Quelle 10 ab, sondern wird nur durch das verhältnismäßig kleine Eigen-.volumen der Hauptleitung 6 auf dem Abschnitt vom Ventil 13 bis zum Ventil 19 bestimmt.

(Z.B. bei einem Innendurchmesser der Hauptleitung 6 d=10 mm und einer Länge der Leitung zwischen den Ventilen 13 und 19 1=200 m beträgt die maximal mögliche Azetylenrr.enge, die in den Betriebsraum gelan-

/15-

gen kann, V₁=O,016 nr).

Die operative automatische Unterbrechung der Azetylenzufuhr, die außerhalb des Raums durch das zusätzliehe, normal geschlossene Ventil 13 vorgenommen wird, ermöglicht es, solche subjektiven Paktoren zu vernachlässigen wie das rechtzeitige Peststellen einer Havarie, die Entfernung der Quelle 10 vom Maschinenführer und die Zugänglichkeit der Quelle 10, die Qualifizierung und Umsicht des bedienungspersonals u. drgl. (Zum Vergleich sei bemerkt, daß bei einer Leistung der Quelle 10 vom Q=10ni³/h, was einem Volumen des Strahlrohrs 1 von 1,0 dnr und einer Zündfrequenz von 6 (sechs) Entladungen pro Sekunde entspricht, die Azetylenmenge, die möglicherweise in den Raum kommt, V=I,6 nr beträgt in dem Fall, wenn das zusätzliche Ventil 13 nicht installiert ist und vom Augenblick des Rohrbruchs der Hauptleitung 6 bis zur Unterbrechung der Azetylenzufuhr von der Quelle 10 durch Hand zehn Minuten vergehen).

Auf ähnliche Weise funktioniert die erfindungsgemäße Vorrichtung auch beim Auftreten von Undichtigkeiten der Sauerstoffhauptleitung 8.

tfenn infolge einer falschen Einstellung der Azetylenquelle 10 oder aus anderen Gründen der Druck des Azetylensgrößer ist als der festgelegte Maximaldruck in der Hauptleitung 6 (bis zum Druckminderer 15), schließen sich (oder beim Anlassen öffnen sich nicht) auf ein Signal in der elektrischen Verbindungslinie des Kontakts 34 des «iaximaldrucks mit dem Block 39 die zusätzlichen Ventile 13 und 27 und die Hauptventile 19 und 32 der Hauptleitung 6 und der Sauerstoffhauptleitung 8. Das verringert die von der Hauptleitung 6 ausgehende Gefahr, die um so größer ist, je größer der Druck des Azetylen⁰ist, und stabilisiert das technologiebedingte Verfahren der Gasspeisung.

'.Venn infolge einer falschen Einstellung, eines

Bruchschadens oder einer Sntreglung des Druckminderers 15 für Gase oder wenn während des Betriebs der Mischer 5 oder die Flankensicherung 20 verstopft werden und. der Azetylendruck vor dem Ventil 19 über den laut Technologie zulässigen Wert steigt, wird in der elektrischen Verbindungslinie des Oberwertkontakts 38 des Manometers 18 mit dem Block 39 ein Signal erzeugt. Die Azetylen- und Sauerstoffzufuhr wird durch Schliessen der Ventile 13» 19 und 27, 32 sofort unterbrochen. Wenn auf Grund eines Defekts des Lischers 5 (z.B. bei dessen Verstopfung) oder einer falschen Einstellung oder einer Entreglung des Druckminderers 28 der Sauerstoffdruck höhere V/erte annimmt, als technologisch festgelegt ist, entsteht ein Signal im Block in der elektrischen Verbindungslinie des Kontakts 35 des Manometers 31 mit dem Block 39. Die Gasspeisung wird durch die Ventile 13, 19 und 27, 32 abgebrochen.

Es ist offensichtlich, daß die Gaszufuhr ebenfalls aufhört (was praktisch den Stillstand der Aufdampfvorrichtung bedeutet), wenn die Azetylenquelle 10 und die Sauerstoffquelle 12 versiegen, da in diesem Fall die Kontakte 36, 37 der Manometer I4 bzw. 31 ansprechen. Wenn die Hauptleitungen 6, 8 dicht sind und der 25. technologische Druck der Worm entspricht, öffnet der Ma3Chinenführer so lange das Regulierventil 16, bis der Rotameter 17 den technologischen Azetylenverbrauch anzeigt. Das Azetylen gelangt von der Quelle 10 durch die Hauptleitung 6 und nacheinander durch das offene Ventil 13, den Druckminderer 15, das Ventil 16, das Rotameter 17, das offene Ventil 19 und die Flammensicherung 20 in den Mischer 5. Der Sauerstoff gelangt von der Quelle. 12 durch die Hauptleitung 8 und nacheinander durch das offene Ventil 27, den Druckminderer 28, das Ventil 29, das Rotameter 30, das offene Ventil 32 und das Rückschlagventil 33 in den Mischer 5· Dabei int der Sauerstoff ein'Trägergas und d---3 Azety-

len ein Ejektionsgas. Im Mischer entsteht ein explosives Gemisch, das durch den Raum der Zündkammer 3 in das Strahlrohr 1 gelangt. Der Stickstoff aus der Quel-Ie 11 füllt die Hauptleitung 7 nacheinander durch den Druckminderer 21 für Gase, das Regulierventil 22, das Rotameter 23 bis zum normal geschlossenen Hauptventil 25 und außerdem die Rohrleitung 44 bis zum normal geschlossenen Ventil 46 und die Rohrleitung 45 bis zum normal geschlossenen Ventil 48.

Wach einem vorgegebenen Zeitabschnitt, der zum Füllen des Strahlrohrs 1 mit dem brennbaren Gemisch bei der gegebenen Leistung des Mischers 5 notwendig ist, setzt das System 40 den Block 41 in Punktion, der das Ventil 25 der Stickstoffhauptleitung 7 öffnet. Eine Mikroportion Stickstoff mit einem wesentlich höheren Druck als der Druck des Azetylens kommt in die Ejektionszone des Mischers 5, unterbricht dynamisch die Azetylenzufuhr in die iüschzone des Azetylens mit Sauerstoff und bildet ein Stickstoffpolster, das ein Eindringen der Brennfront in den Mischer 5 beim folgenden Zünden des Gemisches verhindert. Wach einem Zeitabschnitt, der für die Portbewegung des Stickstoffes bis zum Eingang in die Kammer 3 notwendig ist, bringt das System 40 die Zündkerze 4 zum Einsatz.

Das Gemisch entzündet sich in der Kammer 3 und dann im Innenraum des Strahlrohrs 1, in dem sich die Explosion fortpflanzt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich bereits das Pulver des aufzudampfenden Stoffs, das aus dem Pulverdosiergerät 2 bei jedem Explosionsimpuls durch Einwirkung der Explosionsprodukte auf das Pulver zugeführt wird (wobei jeder neue "Schuß" die Portion für den nächsten "Schuß" vorbereitet), in der Arbeitszone des Strahlrohrs 1. Das Pulver erhitzt sich im Strahlrohr 1 bio zum Schmelzen, die Pulverteilchen bekommen durch die iixplosionsprodukte eine erhebliche Geschwindigkeit, sie fliegen aus dem

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Strahlrohr 1 heraus und bilden einen Belag auf der Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks. Durch eine Serie von Explosionsimpulsen wird ein Belag der notwendigen Dicke gebildet. Jeder Explosionsimpuls wird von einer starken Schallentwicklung begleitet, die auf das Mikrofon 42 einwirkt. Die Schallentwicklung jedes fälligen Impulses ist ein Zeichen für eine vom Standpunkt des Arbeitsschutzes normale Punktion des Strahlrohrs 1, der Zündkerze 4 und des Mischers 5.

Das Mikrofon 42 erzeugt ein Signal, das in den Block 41 und den Block 39 geleitet wird. Der Block schließt auf Grund dieses Signals das Ventil 25» der Block 39 hält die Ventile 13, 19, 27, 32 offen. Die Regulierung des Drucks und des Impulsverbrauchs des Stickstoffs wird vom Maschinenführer mit Hilfe des Druckminderers 21 und des Ventils 22 in Übereinstimmung mit den Anzeigen des Manometers 24 und des Rotameters 23 vorgenommen. Im Verlauf der ersten Explosio^nen wird im Bedarfsfall gleichzeitig eine Nachregulierung der Kennwerte des Azetylens vorgenommen.

Das Ausbleiben des fälligen Explosionsimpulses, d.h. das Ausbleiben eines Signals vom Mikrofon 42 im Verlauf eines Zeitabschnitts, der etwas größer ist als das Intervall zwischen den Entladungen der Zündkerze 4, zeugt entweder vom Versagen der Zündkerze 4 oder vom Eindringen der Brennfront in den mischer 5· Beim Ausbleiben eines Signals vom mikrofon 42 werden die Ventile 13, 15, 27 und 32 durch den Block 39 gleichzeitig geschlossen. Die Gaszuführung in den Mischer 5 und die Bildung eines brennbaren Gemisches im Mischer 5 wird unterbrochen. Das Ventil 25 der Hauptleitung 7 bleibt noch eine V/eile geöffnet, um einen möglichen Brand im Mischer 5 zu löschen, und wird dann vom Block 41 geschlossen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet ein Versagen der Zündkerze 4 vom Entstehen eines Brands

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im Mischer 5· Bei Entstehung eines Brands steigt in der Hauptleitung 6 vor dem Mischer 5 ß^er Druck stark an, wodurch vom Kontakt 38 des Manometers 18 ein Signal erzeugt wird. Dieses Signal gelangt in den Block 39, der die Ventile 13, 19, 27, 32 schließt, wenn sie infolge des Ausbleibens eines Signals vom Mikrofon 42 nicht schon geschlossen sind. V/enn die Zündkerze 4 versagt, reagiert das Manometer 18 nicht. Eine neue Inbetriebnahme der Vorrichtung nach Eindringen eines Brands in den Mischer 5 ist offensichtlich nur nach dem Löschen des Brands möglich, wenn das Signal vom Kontakt 38 nicht mehr erscheint.

beim Bei einer Explosionsgefahr in der Aufdampfkammer,/ Ausfall des Belüftungssystems, einem Rohrbruch in der Aufdampfkammer und anderen Unfallsituationen kann der Maschinenführer ein starkes Notdurchblasen der Flammensicheruhg 20, des Mischers 5> der Zündkammer 3 und des Strahlrohrs 1 mit Stickstoff von erhöhtem Druck und ein Pullen der Aufdampfkammer mit Stickstoff vornehmen. Zu diesem Zweck Öffnet sich durch den Druckschalter "Alarm" des Steuersystems 40 (in der Zeichnung ist der Druckschalter "Alarm" nicht dargestellt) das normal geschlossene Ventil 48.

Gleichzeitig werden die Ventile 13, 19, 27 und 32 geschlossen (wenn sie geöffnet waren). Der Stickstoff gelangt aus der Rohrleitung 45 durch das offene Ventil 48 und daa Rückschlagventil 49 in die Hauptleitung 6 hinter dem normal geschlossenen Hauptventil 19 und durchbläst die Flammensicherung 20, den mischer 5» die Kammer 3 und das Strahlrohr 1.

Die Betriebsart "Alarm" wird automatisch nach einer vom System 40 vorgegebenen Zeit abgebrochen, sie kann im Bedarfsfall aber mehrmals wiederholt werden (solange der οtickstoffvorrat in der Quelle 11 reicht). '.Venn sich in der Auf dampf kammer aus irgendwelchen Gründen eine explosionsgefährliche Konzentration des

Azetylens gebildet hat (über 2 Vol. - %), erzeugt der Gasprüfgeber 43 ein Signal an das System 40, welches die Betriebsart "Alarm" automatisch einschaltet, die auf bereits beschriebene Weise abläuft.

Nach Beendigung des Betriebs in der Betriebsart "Aufdampfen" (z.B. am Ende des Arbeitstags) stellt der Maschinenführer im System 40 die Betriebsart "Durchblasen der Azetylenhauptleitung" - in. Gleichzeitig wird das Ventil 19 der Hauptleitung 6 und das normal geschlossene Ventil 46 geöffnet. Das Ventil 13 der Hauptleitung 6 bleibt in seiner Aus;_:angslage (d.h. geschlossen). Der Stickstoff gelangt durch die Rohrleitung 44 durch das offene Ventil 46 und das Rückschlagventil 47 in die Hauptleitung 6 vor deren Eintritt in den Betriebsraum durch die Außenwand 9.

Der Stickstoff verdrängt das Azetylen aus der Hauptleitung 6 in den Mischer 5» die Kammer 3 und das Strahlrohr 1. Bei dieser Betriebsart erzeugt das System 40, wie auch bei der Betriebsart "Aufdampfen", Entladungsimpulse, die an die Zündkerze 4 geleitet werden. Solange das in das Strahlrohr 1 eintretende Gas eine zum Entzünden genügende Menge Azetylen enthält, verbrennt das letztere im Strahlrohr 1. Diese Betriebsart wird automatisch nach einer vorgegebenen Zeit vom System 40 abgebrochen. Das Entfernen des Stickstoffs aus der Hauptleitung 6 geschieht automatisch bei der Vorbereitung der Vorrichtung zum Betrieb in der Betriebsart "Überprüfung der Intaktheit dee L.ischers", die bereits hier betrachtet worden ist.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung schützt das Rückschlagventil 47 die Rohrleitung 44 mit dem Ventil 46 vor dem Eindringen von Azetylen. Die Rückschlagventile 26, 33» 49 bewahren ebenfalls die gesteuerten Ventile 25, 32, 48 vor dem Eindringen von Azetylen in die Hauptleitungen 7, 8 und die Rohrleitung 45 von deren Ausgangsenden her.

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Eine wesentliche Besonderheit des Betriebs der Vorrichtung besteht darin, daß jedes beliebige der vorgesöhenen Blockierungsaignale ein gleichzeitiges Schliessen von wenigstens zwei Paaren normal geschlossener Ventile der Hauptleitungen bewirkt, sowie das oben beschrieben worden ist.

'.Venn die Wahrscheinlichkeit des Ausfalls eines Ventils (z.B. es schließt sich nicht), z.B. des normal geschlossenen Hauptventils 19, mit n,=10 ^J angenommen wird (d.h. ein Ausfall auf 1000 Auslösungen), betragt die vVarscheinlichkeit des gleichzeitigen Ausfalls zweier solcher hintereinander installierter Ventile, d.h. des zusätzlichen, normal geschlossenen Ventils 13 und des normal geschlossenen Hauptventils 19, π_ολ{π_λ) = = Io . Das bedeutet, die Zuverlässigkeit der Vorrichtung steigt sprunghaft an. So fuhrt z.B. die Undichtigkeit des Ventils 19 der Azetylenhauptleitung 6 nach dessen Schliessung nicht dazu, dass Azetylen in die Aufdampfkammer in solch einer Menge strömt, die eine Explosion hervorrufen kann, da das zusatzliche, normal geschlossene Ventil 13 den Zugang von der Quelle 10 der Gasspeisung verschliesst. In diesem Fall kann in die Aufdampfkammer höchstens die im Verhältnis zum Volumen der Aufdampfkammer kleine Azetylenmenge gelangen, die sich in der Hauptleitung 6 befindet (wenn das Volumen der Rohrleitung V=O,016 m} und das Volumen der Aufdarnpfkammer V=2,0 m betragt, betragt die Azetylenkonzentration in der Aufdampfkammer.

C= ♦ 100 = 0,8% bis 2%).

Ebenso hat die Undichtigkeit des Ventils 19 nach deasen Schliessung z.B. beim Eindringen der Brennfront in den Mischer 5 auf die Brenndauer keinen trossen Einfluss,

da die Quelle 10 vom Ventil 13 verschlossen ist und der Brennprozess nicht durch neues Azetylen genährt wird.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Verbesaerung der Beständigkeit der technologischen Kennwerte

dea Aufdampfprozesses.

Industrielle Anwendbarkeit

Am erfolgreichsten kann die Erfindung in Industrieanlagen und -komplexen eingesetzt werden, in denen Explosiori3methoden zur Anwendung kommen, bei der Bearbeitung umfangreicher Werkstückserien, z.B. beim Explosivaufdampfen in der Massenfliessproduktiou, u.a. im Kraftfahr zeugbau.

Claims

31. Januar 1986 3 5 9 O 2 A P 96 349 RZ/Os

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Patentanspräche

1. Vorrichtung zum Explosivaufdampfen, die ein Strahlrohr (1) mit einem Dosiergerät (2) für den auf- ¹J zudampfenden Stoff in Pulverform und eine Zundquelle (4), einen mit dem Strahlrohr (1) verbundenen Gasrnischer (5), Hauptleitungsrohre für ein Brenngas (6), ein Inertgas (7) und den Sauerstoff (8), die an den Gasmischer (5) angeschlossen sind und von denen jedes ein Mittel (15, 21, 28) zur Änderung des Gasdrucks, ein Regelventil (16, 22, 29), ein Mittel (17, 23, 30) und ein normal geschlossenes Hauptventil (19, 25, 32) enthält, die in Stromungsrichtung des Gases nach- und miteinander verbunden sind, einen elektrisch mit den normal geschlossenen Hauptventilen (19, 32) der Hauptrohrleitungen für das Brenngas (6) und den Sauerstoff (8) verbundenen Steuerblock (39) für die Gasspeisung, einen akustisch mit dem Strahlrohr (1) und elektrisch mit dem steuerblock (39) für die Gasspei3ung verbundenen Explosionsgeber (42), ein elektrisch mit dem Steuerblock (39) für die Gasspeisung und der ZÜndquel-Ie (4) verbundenes Steuersystem (40), die alle im Betriebsraum untergebracht sind, Und drei ausserhalb des Betriebsraums untergebrachte Quellen (10, 11, 12) fur die Gasspeisung enthalt, von denen die· eine an die Brenngashauptleitung (6), die andere an die Inertgashaüptleitung (7) und die dritte an die Sauerstoffhauptleitung (8) angeschlossen ist, dadurch gekennzeich'-net, dass sowohl die Brenngashauptleitung (6), als auch die Sauerstoffhauptleitung (8) ein aussex-halb des Betriebsraums installiertes, zusatzliches, normal geschlossenes, Ventil (13, 27) enthält, das mit der Quelle (10, 12) der Gasspeisung und elektrisch mit dem Steuerblock (39) fur die Gasspeisung verbunden ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass in ihr sowohl die Brennt'aahaupLleitung (6), als auch die Sauer3toffhauptleitung (8) wenigstens

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- - Steinen im Raum installierten Gasdruckgeber (36, 37) enthalten, der mit dem Steuerblock (39) für die Gasspeisung elektrisch verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennstoffhauptleitung (6), die

(14,18)..
mit zwei Gasdruckgebern/ausgerustet ist, einer der Geber/ zum Messen von Unterdruck eingerichtet und mit dem Mittel (17) zum Messen des Gasverbrauchs und mit dem normal geschlossenen Hauptventil (19) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich zwei Rohrleitungen (44, 45), von denen je ein Ende mit der Inertgashauptleitung (7) ausserhalb des Raums verbunden ist, das andere Ende der eine Rohrleitung (44) mit der Brenngashauptleitung (6) unmittelbar hinter ihrem zusätzlichen, normal geschlossenen,Ventil (13) und das andere Ende der anderen Rohrleitung (45) mit der Brenngashauptleitung (6) unmittelbar hinter ihrem, normal geschlossenen,Hauptventil (19) verbunden ist, und zwei zusatzliche, normal geschlossene, Ventile (47, 48) enthält, von denen jedes in der entsprechenden Rohrleitung (44, 45) installiert und mit dem Steuersystem (40) elektrisch verbunden ist.