DE4030539C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pulverdosiervorrichtung für einen Brenner zum thermischen Beschichten eines Grund­ werkstoffs mit einem pulverförmigen Zusatzwerkstoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Beschichtung von Grundwerkstoffen mit hochschmel­ zenden metallischen oder keramischen Zusatzwerkstoffen wird das aufzutragende Material pulverförmig in einen Plasmalichtbogen eingebracht. Beim Plasma-Pulver-Auf­ tragschweißen sind aufmischungsarme, bindefehlerfreie Beschichtungen aber nur dann zu erstellen, wenn das Verhältnis zwischen der Gesamtlichtbogenleistung des Brenners und der pro Zeiteinheit aufzuschmelzenden Schweißpulver- und Grundwerkstoffmasse in hohem Maße konstant gehalten wird. Schwankungen des dem Plasma­ lichtbogen zugeführten Pulvermassenstroms können ins­ besondere beim Betrieb von vollautomatischen Schweiß­ anlagen zu erhöhten Ausschußquoten führen.

Es ist bekannt, zur Dosierung des pulverförmigen Zu­ satzwerkstoffs volumetrische Dosierorgane, wie Scheibendosierer, zu verwenden. Der Scheibendosierer besteht aus einer mit konstanter Drehzahl rotierenden Scheibe und einem Förderrohr, das mit einem Pulversilo in Verbindung steht. Das durch das Förderrohr strömende Pulver wird auf die rotierende Scheibe aufgetragen und bildet dort ein kontinuierliches Pulverband, das mit einem Abstreifer in eine am Scheibenrand angeordnete Auffangvorrichtung geleitet wird. Die Breite und Höhe des Pulverbandes und damit die Menge des pro Zeitein­ heit abgestreiften Pulvers ist zum einen von der Dreh­ zahl der rotierenden Scheibe und zum anderen von der Beschaffenheit des Pulvers abhängig, so daß zur Sicher­ stellung einer gleichbleibenden Dosierung nach jeder Befüllung des Pulversilos eine erneute Kalibrierung des Pulvermassenstroms erforderlich ist. Veränderungen der Kornfraktion oder der Kornverteilungsrate bei aufeinan­ derfolgenden Silobefüllungen können insbesondere im Bereich niedriger Dosierleistungen zu prozentual star­ ken Massenstromänderungen führen. Da sich die Dichte des durch das Förderrohr strömenden Pulvers aufgrund von Entmischungsvorgängen innerhalb des Pulverkorn­ gemenges auch während des Betriebs des Scheibendosie­ rers verändern kann, ist ein konstanter Pulvermassen­ strom nicht gewährleistet.

Eine Regelung des Pulvermassenstroms erweist sich bei dem bekannten Scheibendosierer als schwierig, da sich der Dosierquerschnitt des auf die Scheibe aufgetragenen Pulverbandes am Abstreifer vollständig verändert. Darüber hinaus können je nach Fließeigenschaften des Pulvers unzulässig hohe Dosierfehler auftreten. Die Dosierfehler ergeben sich aus den mit sinkender Scheibendrehzahl zunehmend ungleichmäßiger werdenden Walkbewegungen des sich am Abstreifer aufstauenden und an der Scheibenkante regellos abbrechenden Pulverbandes.

Zur Dosierung von pulverförmigen Stoffen finden bei der Herstellung pharmazeutischer Produkte Pulverbanddosie­ rer Verwendung. Diese weisen ein mit konstanter Geschwindigkeit bewegtes Förderband auf. Oberhalb des Förderbandes ist ein Pulvervorratsbehälter mit einem Förderrohr vorgesehen, dessen Austrittsöffnung in einem definierten Abstand zu dem Förderband angeordnet ist. Das durch das Förderrohr strömende Pulver fällt auf das Förderband und bildet ein Pulverband mit einer gleich­ bleibenden Förderquerschnittsfläche. Am Förderbandende ist eine Pulverauffangvorrichtung angeordnet, die das von dem Förderband abfallende Pulver sammelt.

Zum Aufbringen von sehr dünnen Puderschichten auf Druckereierzeugnisse ist ein Bestäubungsgerät (DE 38 19 203 A1) bekannt, das eine in Schwingungen versetzte Dosierscheibe als Förderorgan aufweist. Unterhalb der Dosierscheibe ist ein optisches Dichtesystem in der Fallstrecke des von der Dosierscheibe abfallenden Pulverstroms angeordnet. Über die Amplitude der Schwingungen der Dosierplatte wird die Menge des abgegebenen Puderstroms justiert. Nachteilig ist, daß das bekannte Bestäubungsgerät mit dem optischen Meßsystem in der Fallstrecke des Puderstroms nur zu Dosierung geringer Pulvermengen geeignet ist.

Eine Pulverdosiervorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art (DE-AS 11 57 321) weist ein rotierendes Rad auf, das unterhalb der Austrittsöffnung eines Trichters mit einer einstellbaren Ausflußtülle angeordnet ist. Unterhalb des rotierenden Rades befindet sich eine Pulverauffangvorrichtung. Die Pulverdurchflußmenge kann dadurch verändert werden, daß der Abstand der Trichterausflußtülle zum Rad und/oder die Drehzahl des Rades variiert wird. Nachteilig ist, daß aufgrund von Entmischungsvorgängen innerhalb des Pulverkorngemenges im Trichter Schwankungen des geförderten Pulvermassenstroms auftreten können. Ferner ist auch bei einer Veränderung der Kornfraktion oder der Kornverteilungsrate des zu dosierenden Pulvers ein konstanter Pulvermassenstrom nicht gewährleistet. Zudem besteht die Gefahr, daß bei dem als rotierendes Rad ausgebildeten Förderorgan Anfangsschwall- und Nachrieselströmungen auftreten, die zu Dosierungsungenauigkeiten führen. Für einen kurzzyklischen, intermittierenden Dosierbetrieb ist das bekannte System wenig geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pulver­ dosiervorrichtung zu schaffen, die einen zeitlich geregelten Pulvermassenstrom auch bei Entmischungsvor­ gängen innerhalb des Pulverkorngemenges oder Verände­ rungen der Kornfraktion und der Kornverteilungsrate des zu dosierenden Pulvers erzeugt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der erfindungsgemäßen Pulverdosiervorrichtung ist eine Pulverdichtemeßeinrichtung vorgesehen, die die Dichte des durch das Förderrohr strömenden Pulvers erfaßt. Die Bestimmung der Pulverdichte erfolgt durch einen Detektor, der die von einer radioaktiven Strahlungsquelle ausgesandte und durch das im Förderrohr befindliche Pulver geschwächte Strahlung empfängt. In der Pulverdichtemeßeinrichtung wird dann aus dem Meßwert der vom Pulver absorbierten Strahlung die Dichte des Pulvers ermittelt. Die radiometrische Dichtemessung erlaubt sowohl die Bestimmung der Dichte von metallischen als auch von nichtmetallischen Zusatzwerkstoffen, da die Pulverpartikel nicht wie beispielsweise bei einem auf der Grundlage des Faraday'schen Induktionsgesetzes arbeitenden induktiven Durchflußmeßverfahren eine elektrische Mindestleitfähigkeit aufweisen müssen.

Das Förderorgan ist ein Förderband, an dessen Ende die Pulverauffangvorrichtung angeordnet ist. Das zu dosierende Pulver durchströmt das mit einem Pulvervorratsbehälter verbundene Förderrohr und wird auf das Förderband geleitet. Dabei wird ein Pulverband erzeugt, dessen Förderquerschnitt bis zum Verlassen des Bandes nahezu unverändert bleibt.

Die Regeleinrichtung stellt die Bandgeschwindigkeit des Förderbandes in Abhängigkeit von der gemessenen Pulverdichte derart ein, daß ein zeitlich geregelter Pulvermassenstrom erzeugt wird. Dichteänderungen, die auf Entmischungsvorgänge, beispielsweise infolge von Vibrationen beim Betrieb der Pulverdosiervorrichtung, oder Dichteschwankungen, die auf unterschiedliche Kornfraktionen und Kornverteilungsraten zurückzuführen sind, werden von der Pulverdichtemeßeinrichtung sehr präzise erfaßt, so daß ein konstanter bzw. zeitlich geregelter Pulvermassenstrom immer gewährleistet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Pulverdosiervorrichtung kann ein zeitlich konstanter Pulvermassenstrom einem Brenner zur thermischen Beschichtung eines Werkstoffs, wie bei­ spielsweise einem Brenner zum Plasma-Pulver-Auftrags­ schweißen oder zum Plasmaspritzen, mit oder ohne För­ dergas zugeführt werden, wobei sowohl metallische als auch nichtmetallische Zusatzwerkstoffe dosiert werden können.

Die erfindungsgemäße Pulverdosiervorrichtung stellt einen geregelten Pulvermassenstrom mit einer hohen Massengenauigkeit ohne Pulsation und Vermahlungsgefahr des Dosiergutes, Anfangsschwall- und Nachrieselströ­ mungen zur Verfügung, die zu Dosierungenauigkeiten führen können. Sie ist nicht nur für den Dauerbetrieb, sondern auch für kurzzyklischen Dosierbetrieb, wie z. B. beim Beschichten von PKW-Ventilen mit geringen Dosier­ leistungen, geeignet.

Die Regeleinrichtung weist zweckmäßigerweise einen Sollwertgeber auf, der aus dem vorgegebenen Pulvermassenstrom, der Förderquerschnittsfläche des auf das Förderband aufgetragenen Pulverbands und der von der Pulverdichtemeßeinrichtung ermittelten Pulverdichte einen Förderbandgeschwindigkeitssollwert liefert, der einem Motordrehzahlregelkreis zugeführt ist. Der Pulvermassenstrom wird über die Drehzahl des Antriebsmotors und damit die Fördergeschwindigkeit des Förderbandes geregelt.

Da sich die effektive Förderquerschnittsfläche des Pulverbandes in Abhängigkeit von der Kornfraktion des Pulvers und der Förderbandgeschwindigkeit verändert, weist die Regeleinrichtung vorteilhafterweise eine Störgrößenerfassungseinrichtung auf. Die Störgrößen­ erfassungseinrichtung erzeugt einen Korrekturfaktor für den Sollwertgeber. Der Korrekturfaktor korrigiert den anfangs als konstant angenommenen und durch die Geometrie der Förderrohraustrittsöffnung vorgegebenen Förderquer­ schnitt. Mit dem Korrekturfaktor wird berücksichtigt, daß sich bei einer geringen Förderbandgeschwindigkeit ein breiteres Pulverband als bei einer hohen Bandge­ schwindigkeit bildet, und daß die Verbreiterung des Pulverbandes noch von den Fließeigenschaften des Pulvers abhängig ist.

Banddickenschwankungen oder Rundlauffehler der An­ triebs- und Umlenkrolle können zur Veränderung der als konstant angenommenen Förderspalthöhe und damit zur Veränderung des Pulvermassenstroms führen. Da sich der­ artige Störungen durch periodisch auftretende Dichte­ schwankungen des durch das Förderrohr strömenden Pulvers erkennen lassen, ist eine Bandlaufdiagnoseein­ richtung vorgesehen, die die während des Dosier­ prozesses bei einer bestimmten Winkelstellung der An­ triebsrolle des Förderbandes periodisch auftretenden Dichteschwankungen feststellt.

Der Detektor, der die vom Pulver absorbierte Strahlung empfängt, ist vorteilhafterweise ein Szintillations­ zählrohr mit einem hohen Auflösungsvermögen, so daß auch geringfügige Veränderungen der Dichte des ver­ hältnismäßig schnell strömenden Pulvers erfaßt werden können.

Der Pulvervorratsbehälter besteht vorzugsweise aus einem Trichter, dessen Trichteröffnungswinkel etwa 50° beträgt. Das Förderrohr weist zweckmäßigerweise eine konstante Querschnittsfläche auf. Pulvervorratsbehälter und Förderrohr sind so ausgelegt, daß unabhängig von der Füllstandshöhe des Trichters das Pulver mit an­ nähernd derselben Pulverauflagekraft auf der Bandober­ fläche aufliegt und damit gleichmäßige Fließverhält­ nisse im Förderquerschnitt gegeben sind. Die Pulver­ säule bewegt sich im Förderrohr mit einer über die Querschnittsfläche annähernd gleichen Sinkgeschwindig­ keit. Dabei sind weitgehend entmischungsfreie Ent­ leerungen des Trichters gewährleistet.

Da das Förderband vorteilhafterweise mit einer pulver­ abweisenden Beschichtung versehen ist, kann der pulver­ förmige Zusatzwerkstoff von dem Förderband leicht ab­ fallen, ohne daß die Gefahr des Anhaftens an der För­ derbandoberfläche besteht. Ein Abstreifer zum vollstän­ digen Lösen des Pulvers ist nicht erforderlich.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der Pulverdosiervorrichtung in teilweise geschnittener Darstellung,

Fig. 2 die Antriebs- und Spannvorrichtung für das För­ derband,

Fig. 3 die Antriebs- und Spannvorrichtung aus der Richtung des Pfeils III von Fig. 2 und

Fig. 4 einen Blockschaltplan der Regeleinrichtung zur Regelung des Pulvermassenstroms.

Fig. 1 zeigt die Pulverdosiervorrichtung in teilweise geschnittener Darstellung. Die Pulverdosiervorrichtung weist ein gasdichtes Leichtmetallgehäuse 1 auf, an des­ sen Stirnwand ein Beobachtungsfenster 2 vorgesehen ist. Das Metallgehäuse enthält in der einen Gehäusehälfte einen Umlenkrollenträger 3 mit zwei in der Horizontal­ ebene angeordneten Umlenkrollen 4, 4′ für ein Förderband 5. In der anderen Gehäusehälfte ist eine Antriebs- und Spannvorrichtung 6 angeordnet. Das über die beiden Um­ lenkrollen 4, 4′ geführte Förderband 5 wird von einer Antriebsrolle 7 angetrieben, die von einem in Fig. 1 nicht dargestellten drehzahlgeregelten Elektromotor gedreht wird. Die Antriebsrolle ist in einem in dem Gehäuse verschiebbar geführten Bandspannschlitten ge­ lagert, der zur Einstellung einer definierten Band­ spannung mit einer Hauptspannmutter 8 verstellt werden kann. Die Spannvorrichtung 6 hält das Förderband gegen eine ebene Gleitfläche 9 eines auf dem Spannrollen­ träger 3 befestigten Teflongleitblocks 10 gespannt. Die genaue Funktion der Spannvorrichtung 6 wird unter Be­ zugnahme auf Fig. 2 noch erläutert werden.

Die Oberfläche des Förderbandes 5 ist mit einer pulver­ abweisenden Beschichtung versehen, so daß das auf das Förderband aufzutragende Pulver nicht an dem Förderband 5 haftet und sich ohne den Einsatz eines Abstreifers im Bereich der Umlenkrolle 4′ von dem Band löst.

Das Förderrohr 11 für den pulverförmigen Zusatzwerk­ stoff ist im rechten Winkel zur ebenen Gleitfläche 9 des Teflongleitblocks 10 angeordnet und aus der oberen Gehäusewand 12 herausgeführt. Zwischen der Austritts­ öffnung 13 des Förderrohrs 11 und dem Förderband ist ein schmaler Förderspalt 14 vorgesehen, dessen Höhe durch axiales Verschieben des Förderrohrs mit einer nur andeutungsweise dargestellten Förderspalthöhenverstel­ lung 15 justiert werden kann. Das Förderrohr 11 weist eine über seine Länge konstante Querschnittsfläche auf und ist mit einem aus durchsichtigem Material bestehen­ den, gasdichten und mit Schutzgas gefluteten Pulvervor­ ratsbehälter 16 verbunden. Der Pulvervorratsbehälter 16 besteht aus einem Trichter 17 mit einem Trichteröff­ nungswinkel a von etwa 50°, der über einen abschraub­ baren Deckel 18 befüllbar ist.

Mit der oberen Gehäusewand 12 sind zwei Halterungsringe 19, 19′ verschraubt, in denen ein Szintillationszählrohr 20 eingesetzt ist, dessen Meßebene 21 im rechten Winkel zur Förderrohrachse steht. Das Szintillationszählrohr empfängt die von einer auf der gegenüberliegenden Seite des Förderrohrs 11 angeordneten radioaktiven Stab­ strahlungsquelle (²⁴¹Am) 22 ausgesandte Strahlung. Die parallel zur Förderrohrachse ausgerichtete Stabstrah­ lungsquelle 22 ist mit einer Strahlungsabschirmung 23 versehen und mit einer Strahlungsquellenhalterung 24 an der oberen Gehäusewand 12 befestigt.

Am Förderbandende ist eine trichterförmige Pulverauf­ fangvorrichtung 25 angeordnet, die mit einem Pulveraus­ trittsrohr 26 verbunden ist. Das Pulveraustrittsrohr 26 ist aus dem Metallgehäuse 1 herausgeführt und gegenüber der Gehäusewand abgedichtet.

Im Bereich unterhalb der Antriebsrolle 7 ist ein Gas­ förderrohr 27 vorgesehen, durch das das Schutzgas von unten gegen das Förderband geblasen wird. Dadurch werden eventuell anhaftende Pulverkörner vom Band ent­ fernt. Das schutzgasgeflutete Gehäuse ist über ein Gas­ regelventil gegen Druckschwankungen bzw. -stöße beim Einschalten der Anlage geschützt. Dadurch werden Pulveraufwirbelungen im Gehäuse zuverlässig unter­ bunden.

Während des Betriebs der Pulverdosiervorrichtung strömt das in dem Vorratsbehälter 16 befindliche Pulver mit einer über die Querschnittsfläche des Förderrohrs 11 gleichmäßigen Sinkgeschwindigkeit und bildet auf dem Förderband 5 ein Pulverband, dessen sich aus dem Produkt von Förderspalthöhe und Pulverbandbreite er­ gebende Förderquerschnittsfläche bis zum Verlassen des Förderbandes 5 nahezu unverändert bleibt. Der von der Pulverdosiervorrichtung gelieferte Pulvermassenstrom wird in einer unter Bezugnahme auf Fig. 4 noch zu be­ schreibende Regeleinrichtung durch Veränderung der Förderbandgeschwindigkeit konstant gehalten.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Förderbandantriebs- und Spannvorrichtung 6. Die Antriebs- und Spannvorrichtung 6 besteht aus einem Bandspannschlitten 31, der in einer in der Gehäusewand vorgesehenen Ausnehmung 30 ver­ schiebbar geführt ist und mit in Langlöchern 32 der Gehäusewand greifenden Justierschrauben 33 in einer definierten Position zur Erzeugung einer bestimmten Bandspannung arretiert werden kann. Der Bandspann­ schlitten 31 weist ein Lagergehäuse 34 mit einer auf Pendelkugellagern 35, 35′ laufenden Antriebswelle 36 auf, an deren gehäuseinnerem Ende die ballige An­ triebsrolle 7 verdrehsicher befestigt ist. Die An­ triebswelle 36 wird von einem in den Fig. 2 und 3 nicht dargestellten Elektromotor gedreht. An dem Band­ spannschlitten 31 ist eine Spanndose 43 befestigt, die eine Bandspannfeder 37 enthält. Die Bandspannfeder 37 ist gegen einen Spanndosenkolben 38 abgestützt, der durch die an der Gehäusestirnseite befindliche Haupt­ spannmutter 8 gezogen wird. Durch definiertes Zusammen­ drücken der Spannfeder 37 kann eine reproduzierbare Förderbandspannung eingestellt werden. Um ein seit­ liches Auflaufen des Förderbandes 5 auf den Umlenkrol­ len 4, 4′ verhindern zu können, ist zur Feinjustierung des Bandlaufs ein Korrekturschlitten 39 vorgesehen, der gegenüber dem Bandspannschlitten 31 verschiebbar ge­ führt ist. In dem Lagergehäuse 40 des Korrekturschlit­ tens 39 ist das äußere Pendelkugellager 35′ der An­ triebswelle 36 eingesetzt. Durch Verdrehen der Fein­ justierschraube 41, die an dem durch Federn 42 vorge­ spannten Korrekturschlitten 39 angreift, kann der Kor­ rekturschlitten 39 verschoben und die Antriebswelle 36 geringfügig geneigt werden.

Die Regeleinrichtung zur Regelung des Pulvermassen­ stroms ist in Fig. 4 dargestellt. Für die Regelung des Massenstroms wird die Dichte des in dem Förderrohr be­ findlichen Pulvers in einem radiometrischen Dichtemeß­ system 45 bestimmt. Die von der stabförmigen radio­ aktiven Strahlungsquelle 22 emittierte Gammastrahlung wird beim Durchgang durch das Förderrohr und der darin enthaltenen Pulversäule geschwächt, wobei die Absorp­ tion exponentiell vom Meßweg und der Materialdichte abhängt. Die Restintensität wird mit dem hochempfind­ lichen Szintillationszählrohr 20 gemessen, indem von der eingestrahlten-Quantenenergie Lichtquanten erzeugt werden, die aus der Photokathode eines Photomultipliers Elektronen auslösen. Diese werden beim Auftreffen auf nachgeschaltete Dynoden als elektrische Impulse pro Zeiteinheit gezählt. Die Strahlung im Szintillations­ zählrohr 20 wird fast vollständig absorbiert.

Der zur Bestimmung der Pulverdichte notwendige Absorp­ tionskoeffizient des Pulvers wird durch Einführung eines aus dem zu dosierenden Pulver abbrandfrei er­ schmolzenen Stellitstabes in die Meßstrecke ermittelt.

Um eine hohe Auflösungsgenauigkeit auch bei abnehmender Dichte des Pulvers zu erreichen, wird die Meßebene 21 in das Förderrohr 11 gelegt, da die für eine exakte Messung erforderliche Schichtdicke des Pulvers auf dem Förderband 5 nicht zu realisieren ist.

Die Signale des Szintillationszählrohrs 20 werden in einer elektronischen Pulverdichtemeßeinrichtung 46 aus­ gewertet und die während des Dosierprozesses gemessene Pulverdichte ρ_i und die vor Beginn des Dosierprozesses gemessene Pulverdichte ρ₀ der digitalen Regeleinrich­ tung 47 zugeführt. Die digitale Regeleinrichtung 47 weist eine Führungsgrößenerfassungseinrichtung 48 auf, die bei vorgegebenem Pulvermassenstrom _ps und der vor Beginn des Dosierprozesses gemessenen Pulverdichte ρ₀ unter Annahme einer konstanten Förderquerschnittsfläche A_F des Pulverbandes, d. h. die sich aus dem Produkt von Pulverbandbreite und Förderspalthöhe ergebende Fläche, eine Führungsgröße W erzeugt. Ferner ist eine Stör­ größenerfassungseinrichtung 49 vorgesehen, die in Ab­ hängigkeit von der Kornfraktion A_F des verwendeten Pulvers und der Förderbandgeschwindigkeit V_F einen Korrekturfaktor Z liefert. Der Korrekturfaktor Z be­ rücksichtigt die Veränderung des Förderquerschnitts bei unterschiedlichen Bandgeschwindigkeiten und unter­ schiedlichen Kornfraktionen. Die Kornfraktion des zu dosierenden Pulvers, die ein Maß für die Größe der Pulverpartikel ist, kann an einer Einstellvorrichtung eingegeben werden. Die Führungsgröße W, die während des Dosierprozesses gemessene Pulverdichte ρ_i, der von der Störgrößenerfassungseinrichtung 49 gelieferte Kor­ rekturfaktor Z und ein Verzögerungsdrehwinkel ϕ_M werden einem Sollwertgeber 50 zugeführt, der einen Sollwert V_FS für die Förderbandgeschwindigkeit erzeugt. Mit dem Verzögerungsdrehwinkel ϕ_M wird der Bandgeschwindig­ keitssollwert entsprechend dem zeitlichen Versatz zwischen dem Durchströmen des Pulvers durch das Förder­ rohr 11 innerhalb der Meßebene 21 bis zum Verlassen des Förderbandes im Bereich der vorderen Umlenkrolle 4′ nachgeführt. Der digitale Sollwert V_FS wird in einem D/A-Wandler 51 in ein analoges Signal umgewandelt, das ein analoger Motordrehzahlregelkreis 52 empfängt. Der Motordrehzahlregelkreis 52 besteht aus einem Geschwin­ digkeitsregler 53 mit einem nachgeschalteten Leistungs­ verstärker 54 und einen an der Antriebswelle 36 des Förderbandes 5 adaptierten Tachogenerator 55 sowie einer dem Tachogenerator 55 nachgeschalteten Geschwin­ digkeitsermittlungsschaltung 56 mit dem Übertragungs­ faktor K.

Aus der Regelabweichung zwischen dem Sollwert U_VS der Förderbandgeschwindigkeit und dem von der Geschwindig­ keitsermittlungsschaltung 56 erzeugten Istwert U_VI der Bandgeschwindigkeit wird in dem Geschwindigkeitsregler 53 die Stellgröße y gewonnen, die über den Leistungs­ verstärker 54 in die dem Motor 57 zugeführte Motor­ spannung U_M umgewandelt wird. Die sich dabei einstel­ lende Motordrehzahl n erzeugt über eine Motorgetriebe­ stufe 58 mit dem Untersetzungsverhältnis i sowie dem Übertragungsdurchmesser der Bandantriebsrolle 7 die translatorische Fördergeschwindigkeit V_F. Über die Aus­ gangsgröße des Regelkreises wird die Dosiergeschwindig­ keit des mit der Dichte ρ_i aus dem Förderrohr 11 aus­ fließenden Pulvers und damit dessen Massenstrom _p ge­ regelt.

In Abhängigkeit von der Sinkgeschwindigkeit der Pulver­ säule im Förderrohr 11 wird der Zeitraum zwischen den aufeinanderfolgenden Dichtemessungen verändert. Da die Sinkgeschwindigkeit proportional zum Pulvermassenstrom _p und damit der Drehzahl des Antriebsmotors 57 ist, wird das analoge Ausgangssignal U_n des Tachogenerators 55 über einen A/D-Wandler 59 einem digitalen Inte­ grationssteuerglied 60 zugeführt, das die Inte­ grationszeiten T_I der Pulverdichtemeßeinrichtung 46 verändert.

Um Führungsfehler des Förderbandes 5 zum Beispiel in­ folge von Banddickenschwankungen oder Rundlauffehlern der Antriebs- und Umlenkrolle erkennen zu können, ist in der digitalen Regeleinrichtung 47 eine Bandlauf­ diagnoseeinrichtung 61 vorgesehen. Die Bandlaufdiag­ noseeinrichtung 61 ist mit einem das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 59 empfangenden Winkeldekodierer 62 ver­ bunden, der die Winkelstellung der Antriebswelle fest­ stellt. Die Bandlaufdiagnoseeinrichtung 61 zeichnet die gemessene Pulverdichte ρ_i als Funktion des Drehwinkels ϕ_A der Antriebswelle 36 auf und erkennt die periodisch bei einer bestimmten Winkelstellung auftretenden Schwankungen der Pulverdichte ρ_i, die auf Veränderungen der Förderspalthöhe infolge von Führungsfehlern des Bandes zurückzuführen sind. Wenn die Bandlaufdiagnose­ einrichtung 61 einen Führungsfehler des Bandes fest­ stellt, kann die erforderliche Wartung der Pulver­ dosiervorrichtung angezeigt werden.

Claims (12)

1. Pulverdosiervorrichtung für einen Brenner zum thermischen Beschichten eines Grundwerkstoffs mit einem pulverförmigen Zusatzwerkstoff, mit
einem den pulverförmigen Zusatzwerkstoff fördernden Förderrohr (11),
einem unterhalb der Austrittsöffnung (13) des Förderrohrs (11) angeordneten Förderorgan,
einer die Fördergeschwindigkeit des Förderorgans regelnden Regeleinrichtung (47), und
einer das vom Förderorgan weitertransportierte Pulver auffangenden Pulverauffangvorrichtung (25), dadurch gekennzeichnet,
daß eine Pulverdichtemeßeinrichtung (46) vorgesehen ist, die eine das Förderrohr (11) durchstrahlende radioaktive Strahlungsquelle (22) und einen Detektor aufweist, der die von der Strahlungsquelle (22) ausgesandte und die durch das im Förderrohr (11) befindliche Pulver geschwächte Strahlung empfängt,
daß mit der Pulverdichtemeßeinrichtung (46) aus dem Meßwert der von dem Pulver absorbierten Strahlung die Dichte des Pulvers bestimmbar ist,
daß das Förderorgan ein Förderband (5) ist, an dessen Ende die Pulverauffangvorrichtung (25) angeordnet ist, und
daß die Regeleinrichtung (47) in Abhängigkeit von der ermittelten Pulverdichte die Bandgeschwindigkeit (V_F) des Förderbandes (5) derart einstellt, daß ein zeitlich geregelter Pulvermassenstrom (_p) erzeugt wird.

2. Pulverdosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (47) einen Sollwertgeber (50) aufweist, der aus dem vorgegebenen Pulvermassenstrom (_p), der Förderquerschnittsfläche (A_F) des auf das Förderband (5) aufgetragenen Pulverbandes und der von der Pulverdichtemeßeinrichtung (45) bestimmten Pulverdichte (ρ_i) einen Förderbandgeschwindigkeitssoll­ wert (V_FS) liefert, der einem Motordrehzahlregel­ kreis (52) für den Antriebsmotor (57) zugeführt ist.

3. Pulverdosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (47) eine Störgrößenerfassungseinrichtung (49) aufweist, die einen die Kornfraktion des zu dosierenden Pulvers berücksichtigenden Korrekturfaktor (Z) für den Sollwertgeber (50) in Abhängigkeit von der Förderbandgeschwindigkeit (V_F) erzeugt.

4. Pulverdosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebs­ motor (57) des Förderbandes (5) mit einer das För­ derband (5) antreibenden Antriebsrolle (7) und mit einem die Winkelstellung (ϕ_A) der Antriebsrolle detektierenden Winkeldekodierer (62) verbunden ist und daß eine mit der Pulverdichtemeßeinrichtung (46) gekoppelte Bandlaufdiagnoseeinrichtung (61) vorgesehen ist, die periodisch auftretende Schwan­ kungen der Pulverdichte (ρ_i) feststellt.

5. Pulverdosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Szintillationszählrohr (20) ist.

6. Pulverdosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Förderrohr (11) verbundener Pulvervorratsbehälter (16) vorgesehen ist und daß der Pulvervorratsbe­ hälter (16) aus einem Trichter (17) besteht, dessen Trichteraustrittsöffnung mit dem Einlaß des För­ derrohrs (11) verbunden ist.

7. Pulverdosiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (17) einen Trichter­ öffnungswinkel (a) von etwa 50° aufweist.

8. Pulverdosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderrohr (11) einen konstanten Querschnitt aufweist.

9. Pulverdosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband (5) mit einer pulverabweisenden Beschichtung ver­ sehen ist.

10. Pulverdosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband (5) an einer ebenen Gleitfläche (9) entlanggeführt ist.

11. Pulverdosiervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannvorrichtung (6) vor­ gesehen ist, die das Förderband (6) gegen die ebene Gleitfläche (9) gespannt hält.

12. Pulverdosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein das För­ derband (5) umschließendes Gehäuse (1) mit einem Schutzgas gegen die Unterseite des Förderbandes (5) blasenden Schutzgasförderrohr (27) vorgesehen ist.