DE3614098C2

DE3614098C2 -

Info

Publication number: DE3614098C2
Application number: DE19863614098
Authority: DE
Inventors: Valerij St. Klimenko; Jurij L. Anosov; Vasilij G. Skadin; Vladimir P. Temcenko; Oleg V. Chimac; Pavel I. Kiew/Kiev Su Bologov; Peter P. Lwow/Lvov Su Beljaninov; Vjaceslav F. Rowno/Rovno Su Bogdan; Oleg M. Lwow/Lvov Su Kukanov; Vjaceslav A. Rowno/Rovno Su Kasanskij
Original assignee: INSTITUT SVERCHTVERDYCH MATERIALOV AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEW/KIEV SU
Current assignee: INSTITUT SVERCHTVERDYCH MATERIALOV AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEW/KIEV SU
Priority date: 1986-04-25
Filing date: 1986-04-25
Publication date: 1991-01-10
Also published as: SE8602096D0; DE3614098A1; JPH0218393B2; SE451733B; JPS62267479A; CH670657A5

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ausrüstun gen zum Beschichten von Erzeugnissen, genauer auf Detona tionsanlagen zum Auftragen von Überzügen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Anlage ist aus der CH-PS 6 04 917 bekannt und kann im Maschinenbau, Gerätebau, im Werk zeug- und Vorrichtungsbau, Kraftfahrzeugbau zum Auftragen von Schutzüberzügen auf die Oberflächen von metallischen und keramischen Einzelteilen von Maschinen und Mechanis men eingesetzt werden, die während des Betriebs intensiven zerstörenden Einwirkungen (der Erosion, dem abrasiven Verschleiß, der Korrosion) ausgesetzt sind. Mit Hilfe die ser Anlage ist auch das Auftreten von elektrisch leiten den und elektrisch isolierenden Überzügen möglich.

Die Qualität von mit Hilfe von Detonationsanlagen aufgetragenen Überzügen hängt von der Betriebszuverlässig keit dieser Anlagen ab. Im besonderen werden beim Auftre ten von Störungen von der Art eines "Versagers" (Ausset zer einer nächstfolgenden Gemischexplosion) im Überzug solche Makrofehler wie Poren, Risse, Abschichtungen ge bildet, weshalb das Problem der Vermeidung von "Versagern" sehr aktuell ist.

Die zur Zeit bestehenden Konstruktionen von Detona tionsanlagen besitzen gleichfalls eine relativ niedrige Effektivität der Ausnutzung der Detonationsenergie des Gasgemisches. Dies begrenzt die Möglichkeiten der Verwen dung von grobdispersen Pulvern zum Auftragen von Überzü gen.

Bei der bekannten Anlage ist die Zündkerze auf dem Weg des hergestellten Explosionsgemisches in das Rohr in der Nähe der Pulverzufuhr angeordnet. Bei der Explosion des Gemisches gelangt daher Pulver auch auf die Kerze, was deren Funktionssicherheit beeinträchtigt und deren häufige Reinigung erforderlich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen auf Erzeugnisse zu schaffen, bei der die Zündkerze so angeordnet ist, daß eine Ver stopfung der Funkenstrecke der Kerze durch das aufzu stäubende pulverige Material vermieden wird, was die Ef fektivität der Ausnutzung der Detonationsenergie des Ex plosionsgemisches erhöht und die Entstehung von Betriebs störungen der Anlage ausschließt.

Die Aufgabe wird durch eine Detonations anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur Unterdruck erzeugung in Gestalt eines Zylinders mit Kolben, dessen unter dem Kolben befindlicher Hohlraum mit dem Umwegkanal in Verbindung steht, und eines Elektromagneten ausgeführt, dessen Anker mit dem Kolben starr verbun den ist und dessen Wicklung mit einem Steuerkreis zur Steuerung des Ventils in der Neutralgasleitung elektrisch verbunden ist.

Für den Fall, daß die Detonationsanlage eine Düse zum Anblasen der Mündungsfläche enthält, die mit der Leitung für die Zufuhr von Neutralgas in Verbindung steht, ist vorzugsweise die Vorrichtung zur Unterdruckerzeugung in Form eines Ejektors ausgebildet, der in der Düse ange ordnet und mit dem Hohlraum des Umwegkanals in Ver bindung steht.

Die Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen, ausgeführt gemäß der vorliegenden Erfindung bietet die Möglichkeit, die Effektivität der Ausnutzung der Detona tionsenergie des Explossionsgasgemisches zu erhöhen, die maximale Teilchengröße der eingesetzten Pulver von aufzu stäubenden Materialien zu vergrößern, Betriebsstörun gen der Anlage auszuschließen und hierdurch die Qualität der zu erzeugenden Überzüge zu steigern.

Im folgenden wird die Erfindung durch Beschrei bung von konkreten Ausführungsbeispielen unter Bezug auf Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Detonationsanla ge zum Auftragen von Überzügen mit einer Vorrichtung zur Unterdruckerzeugung in Gestalt eines Zylinders mit Kolben und eines Elektromagneten;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform mit einer Vorrichtung zur Un terdruckerzeugung in Form eines Ejektors.

Die erfindungsgemäße Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen auf Erzeugnisse nach einer ersten Ausführungs form enthält ein Rohr 1 (Fig. 1) mit einer Mündungsflä che 2, sowie mit dem Rohr 1 in Verbindung stehend: einen Dosie rer 3 eines aufzustäubenden pulverigen Materials, einen Gasmischer 4 mit Ventilen 5, 6, 7, die jeweils in Leitun gen 8, 9, 10 für die Zufuhr von Brennstoff, Neutralgas und eines Oxydationsmittels angeordnet sind. Zur Anlage gehören fer ner eine Zündkerze 11 zur Initiierung einer Explosion im Rohr 1 und ein Steuerungsblock 12, der mit der Zündkerze 11, den Ventilen 5, 6, 7 und dem Dosierer 3 elektrisch ver bunden ist. Die Zündkerze 11 ist in einem Umwegkanal 13 angeordnet, der mit dem Hohlraum des Rohrs 1 in ei nem Abstand von der Mündungsfläche 2, welcher ¹/₃ der Länge des Rohrs 1 nicht übersteigt, in Verbindung steht. Außerdem besitzt die Anlage eine Vorrichtung 14 zur Erzeugung eines Unterdrucks im Umwegkanal 13, das in Form ei nes Zylinders 15 mit einem Kolben 16 ausgeführt ist, der mit dem Anker 17 eines Elektromagneten 18 starr verbunden ist. Die Wicklung 19 des Elektromagneten 18 ist mit einem Steuerkreis 20 zur Steuerung des Ventils 6 in der Neutral gasleitung 9 elektrisch verbunden. Der Umwegkanal 13 steht mit dem unter dem Kolben befindlichen Hohlraum 21 des Zylinders 15 in Verbindung.

Vor der Mündungsfläche 2 des Rohrs 1 befindet sich ein Erzeugnis 22 (beispielsweise eine Blockmatrize zur Synthese von Diamanten).

In einer zweiten Ausführungsform der erfindungsge mäßen Detonationsanlage, die in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Vorrichtung zur Unterdruckerzeugung in Form eines Ejek tors 23 ausgebildet, der in einer Düse 24 zum Anblasen der Mündungsfläche 2 des Rohrs 1 angebracht ist. Die Dü se 24 steht mit der Leitung 9 für die Zufuhr von Neutral gas in Verbindung. Dabei ist der Ejektor 23 mit dem Umwegkanal 13 in Verbindung gesetzt.

Das Arbeitsprinzip der erfindungsgemäßen Detonati onsanlage zum Auftragen von Überzügen auf Erzeugnisse besteht in folgendem.

Nach dem Einschalten des Steuerungsblocks 12 er zeugt dieser elektrische Impulse unter deren Einwir kung zuerst die Ventile 5, 7 geöffnet werden, die den Zutritt von Brenngas und Oxydationsmittel in den Mi scher 4 gewährleisten. Während der Füllung des Rohrs 1 mit dem Explosionsgemisch wird in dieses aus dem Dosie rer 3 eine Portion des Pulves des aufzustäubenden Ma terials eingeführt. Zum Zeitpunkt der vollständigen Fül lung des Rohrs 1 mit dem brennbaren Gemisch befindet sich die Pulverwolke, die ein schwebendes Gemisch der Teilchen des aufzustäubenden Materials darstellt, in einem Abstand von der Mündungsfläche 2, der größer als ¹/₃ der Länge des Rohrs 1 ist. Nach der Füllung des Rohrs 1 mit dem Gemisch werden die Ventile 5 und 7 ge schlossen, während das Ventil 6 geöffnet wird. Hierbei verdrängt das Neutralgas das brennbare Gemisch aus dem Hohlraum des Gasmischers 4 und aus der Leitung, die ihn mit dem Rohr 1 verbindet. Im Augenblick, da das Ventil 6 an spricht, wird der Wicklung 19 des Elektromagneten 18 eine Speisespannung zugeführt. Infolge der Einziehung sei nes Ankers 17 bewegt sich der Kolben 16 im Zylinder 15 und erzeugt einen Unterdruck in dem unter dem Kolben be findlichen Hohlraum 21 und im Umwegkanal 13. Dadurch wird das Einsaugen eines gewissen Teils des Explosions gemisches aus dem Rohr 1 in den Umwegkanal 13 her vorgerufen. Dann wird vom Steuerungsblock 12 aus ein elektrischer Impuls der Zündkerze 11 zugeführt, und in ihrer Funkenstrecke entsteht eine elektrische Entladung. Da im Umwegkanal 13 das Explosionsgemisch vorhanden ist, ruft die elektrische Entladung eine Entzündung des selben hervor und initiiert eine Detonation des Gemisches im Rohr 1. Dies führt dazu, daß im Rohr 1 ein Strom von Detonationsprodukten gebildet wird, der durch die Mündungsfläche 2 auf das Erzeugnis 22 ausfließt.

Durch den Strom der Detonationssprodukte werden auch die Pulverteilchen des aufzustäubenden Materials be schleunigt, die auf der Oberfläche des Erzeugnisses 22 eine Überzugsschicht bilden.

Nach dem Ausfluß des Stromes wird das Ventil 6 ge schlossen. Hierbei wird die Speisespannung auch von der Wicklung 19 des Elektromagneten 18 abgenommen. Sein An ker 17 kehrt in die Ausgangsstellung zurück und bewirkt die Bewegung des Kolbens 16, bei welcher die Verbren nungsprodukte des Explosionsgemisches aus dem Umweg kanal 13 verdrängt werden. Des weiteren wiederholt sich der beschriebene Arbeitszyklus der Anlage.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Deto nationsanlage zum Auftragen von Überzügen funktioniert in ebensolcher Weise, aber mit dem einzigen Unterschied, daß beim Einschalten (Öffnen) des Ventils 6 das Neutral gas sowohl in den Gasmischer 4 als auch in die Düse 24 gelangt (mit dem Zweck, eine Schutzatmosphäre im Bereich zwischen dem Erzeugnis 22 und der Mündungsfläche 2 zu erzeugen). Dadurch, daß in der Düse 24 der Ejektor 23 angeordnet ist, wird ein Unterdruck im Umwegkanal 13, mit welchem der Ejektor 23 in Verbindung steht, hervorgerufen. Dies führt zum Einsaugen des Explosions gemisches aus dem Rohr 1 in den Umwegkanal 13, wo die Zündkerze 11 angeordnet ist. Nach der Initiierung einer Explosion durch die Entladung in der Funkenstrecke der Zündkerze 11 wird das Ventil 6 geschlossen, und im weiteren wiederholt sich der beschriebene Arbeitszyklus der Anlage.

Das Vorhandensein des Umwegkanals 13 gestattet, das Gelangen des Pulvers des aufzustäubenden Materials in die Funkenstrecke der Zündkerze 11 auszuschließen, wodurch ihre mögliche Verstopfung und die Entstehung von Betriebsstörungen bei der Funktion der Anlage verhindert werden; die Anordnung der Einführungsstelle des Umwegkanals 13 in einem Abstand von der Mündungsfläche 2, der kleiner als ¹/₃ der Länge des Rohrs 1 ist, ge währleistet eine vollständigere Ausnutzung der Detona tionsenergie des Explosionsgemisches. Dies ist dadurch bedingt, daß bei der Initiierung einer Explosion des Ge misches auf der Seite der Mündungsfläche 2 der Ausfluß von Detonationsprodukten sofort im Augenblick der Initi ierung der Explosion einsetzt (im Falle der Entzündung des Gemisches auf der Seite des geschlossenen Endes des Rohrs 1 pflanzt sich die Detonationswelle im Rohr 1 in Richtung der Mündungsfläche 2 fort, dabei bewegt sich in der entgegengesetzten Richtung eine Unterdruckwelle, aus deren Ebene die Detonationsprodukte des Gemisches ausströmen; im Zusammenhang mit diesem Mehrstufenprozeß geht ein Teil der Energie der Detonationsprodukte in Form von Wärme verloren, welche über die Wände des Rohrs 1 abgeleitet wird). Die Fortpflanzung der De tonationswelle in Richtung des geschlossenen Endes des Rohrs 1 verhindert bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Anlage nicht, daß zugleich durch die Mündungsfläche 2 die Detonationsprodukte des Gemisches ausströmen, was Wärmeverluste durch Wärmeabführung in die Rohrwände aus schließt. Es ist auch anzumerken, daß bei einer optimalen Orientierung des Prozesses der Auftragung von Überzügen sich die Pulverwolke im Augenblick der Initiierung der Explosion im Rohr in einem Abstand von der Mündungsflä che befindet, der größer als ¹/₃ der Rohrlänge ist. Da her wird bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Anlage das Einsaugen des Explosionsgemisches in den Umwegkanal 13 aus dem Rohr 1 und das Gelangen des Pulvers des aufzustäubenden Materials in diesen Kanal und in den in der Nähe der Zündkerze liegenden Hohlraum ausgeschlossen. Dies verhindert die Verstopfung der Kerze 11 und die Entste hung von Störungen bei der Funktion der Anlage.

Die erfindungsgemäße Anlage zum Auftragen von Über zügen erlaubt es auch, Überzüge aus grobdispersen (bis zu 80 µm) Pulvermaterialien aufzutragen, indem sie deren hohe Qualität durch Vermeidung von Betriebsstörungen und dank einer besseren Durchwärmung der Pulverteilchen im Strom der Detonationsprodukte gewährleistet, und setzt die Verluste der Detonationsenergie von Explosionsgemi schen herab.

Claims

1. Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen, enthaltend:

- ein Rohr (1) mit Mündungsfläche (2) und mit dem Rohr (1) in Verbindung stehend:
- einen Dosierer (3) eines aufzustäubenden pulverigen Materials und
- einen Mischer (4) mit
- Ventilen (5, 7, 6) in Leitungen (8, 10, 9) für Brennstoff, Oxydationsmittel und Neutralgas,
- einen Steuerungsblock (12) der mit den Ventilen (5, 6, 7) des Mischers (4) elektrisch verbunden ist, sowie
- eine in einer Vorkammer angeordnete Zündkerze (11) zur Initiierung einer Explosion, wobei die Vorkammer durch eine Verbindungsleitung mit dem Hohlraum des Rohrs verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung ein Umwegkanal (13) ist, der in dem Hohlraum des Rohrs (1) in einem ¹/₃ der Länge des Rohrs (1) nicht übersteigenden Abstand von dessen Mündungsfläche (2) mündet und daß sie eine Vorrichtung (14) zur Erzeugung eines Unterdrucks im Umwegkanal (13) aufweist.

2. Detonationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Vorrichtung (14) zur Unterdruckerzeugungin Gestalt
- eines Zylinders (15) mit Kolben (16), dessen unter dem Kolben befindlicher Hohlraum (21) mit dem Umwegkanal (13) in Verbindung steht, und
- eines Elektromagneten (18) ausgeführt ist, dessen Anker (17) mit dem Kolben (16) starr verbunden ist und dessen Wicklung (19) mit einem Steuerkreis (20) zur Steuerung des Ventils (6) in der Neutralgasleitung (9) elektrisch verbunden ist.

3. Detonationsanlage nach Anspruch 1 mit einer Düse (24) zum Anblasen der Mündungsfläche (2), die mit der Leitung (9) für die Zufuhr von Neutralgas in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Vorrichtung (14) zur Unterdruckerzeugung in Form eines Ejektors (23) ausgebildet ist, der in der Düse (24) angeordnet ist und mit dem Hohlraum des Umwegkanals (13) in Verbindung steht.