JPS6320184B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高温度スプレイ技術によつて、被覆
を行う装置に関し、特に爆発によつて被覆材を吹
付けて被覆を行う装置に関するものである。本発
明は高負荷をかける状態で使用する物又は通常よ
り高い機械的、腐食性及び熱的損耗をうける物を
製造する場合に冶金、化学、航空機、造船、航空
宇宙技術、機械技術等の各産業で使用することが
できる。

爆発によつて被覆材を吹付ける方法が開発され
て以来、これを実施する基本的装置の構成は実際
上変化しなかつた。このタイプの装置は、通常、
一端が閉鎖した円筒状の爆発室とガス混合物供給
装置及び粉末被覆材を供給する粉末供給装置を備
える。前記二つの供給装置は、爆発室に連結す
る。円筒状の爆発室には起爆装置として点火プラ
グを備える。自動的装置としては、制御装置を備
えており、その制御器は制御線を通して電気的に
点火プラグ、粉末供給装置のバツチメータ及びガ
ス混合物供給装置の弁に接続される。

主として被覆の品質を改善することを目標にし
て、装置の個々のユニツト及び機器について改良
を加えて、前記品質に影響する被覆処理パラメー
タのいくつかを安定させることによつて品質の改
良を行うことができた。

米国特許第3884415号には、このタイプの装置
で、爆発室に注入する粉末の量を安定化する装置
を記述してある。

他の先行技術の装置（米国特許第3773259号に
開示）では、混合器の構造によつて、爆発室に供
給するガス混合物を均一に準備しかつその成分を
一定に維持する。この装置には、前記のすべての
ユニツトを含み、これらユニツトへは制御器から
制御線を通して伝送される信号によつて制御され
る順序にしたがつてユニツトは動作する。

この装置はこのタイプの他の通常の装置と同様
に、第１層の被覆とそれにつづいて形成されるす
べての被覆層とは同様な状態で実施しており、第
１回の爆発時に粉末粒子を接着する基盤材の物理
的化学的性質とその後の爆発時において粉末粒子
を接着する被覆層の物理的化学的性質とが同様な
ものではないという事実を考慮していない。均一
な粒子の粘着性を得るためには（この条件を守ら
なければ高品質の被覆は得られない）、粉末粒子
速度及び温度は、粉末スプレイパラメータ、特に
使用する爆発混合物の成分及び爆発円筒中の粉末
被覆材の位置に応じて変化しなければならない。

前記装置の構成は、完成被覆の品質と吹付け操
作の能率に影響するこれらパラメータを操作中自
動的に変化することができない。粒子のエネルギ
ー的パラメータから、十分な厚さの被覆層を一回
の爆発で形成することはできない。

本発明の目的は、前記従来技術の欠点を除去す
ることにある。

本発明は、爆発を利用して被覆を行う装置にお
いて、制御装置を改良することによつて、被覆材
吹付けによつて行なわれる被覆の品質を高め、か
つ被覆操作の能率を向上する装置を提供するもの
である。制御装置の改良によつて爆発発生瞬間に
円筒内の粉末被覆材の位置を自動的に変化できる
ようにする。

この目的は次のような爆発被覆装置を提供する
ことによつて実現できる。爆発室は、バツチメー
タを含む粉末供給装置と、ガス供給源と弁を介し
て結合する混合器を含むガス混合物供給装置とに
連結しており、かつ制御器は制御線によつて、電
気的にバツチメータ、混合器の弁および爆発室内
の起爆器に接続している。本発明のバツチメータ
動作用制御回路には、遅延時間素子とそれに接続
するプログラムとを備えており、遅延時間を変化
できるようになつている。

爆発室に粉末が注入された瞬間から爆発が開始
される瞬間までの時間内に、粉末は、ガス混合物
の流れによつて爆発室の開放端の方へ移動させら
れる。バツチメータを動作させる制御回路の遅延
時間素子及びこの遅延時間を制御するプログラム
を備えることによつて、前記粉末の移動を生じる
時間間隔を変化することができる。これはバツチ
メータの弁を動作させる制御パルスの遅れ時間を
変化することによつて実現する。爆発の瞬間にお
ける爆発室中の粉末の位置は、粉末粒子が高温度
の爆発成生物と接触する時間の長さに影響する。
この時間が粉末粒子の加熱される温度とその最終
速度（前記粒子が付着する表面における）を決定
する。これらのパラメータが粒子と被覆する表面
との間の接着の強さを決定する。粉末粒子の速度
と温度とは、被覆を行う層の物理的及び化学的性
質に従つて最適接着力をもつように前記遅延時間
を調整することによつて選択できる。またこのよ
うな状態では、先行技術の装置で調整を行わない
ものに比べて被覆表面への接着を確実にするため
より多くの粉末粒子が十分な速度と温度を得る。
従つて１回の爆発で形成される被覆層の厚さは増
加する。従つて本発明の装置構成では、吹付けに
よる被覆の品質と被覆操作の能率を向上すること
ができる。

本発明の好適実施例では、プログラム装置は可
変抵抗器とそれに接続される駆動装置を備えて有
効抵抗を変化して希望する精度に遅延時間を選択
できるようになつている。簡単さと信頼性を得る
ために、可変抵抗器の駆動装置は、電気モータで
構成し、その軸はクラツチを通して可変抵抗器の
軸に結合することが望ましい。

時間遅延素子は２つのマルチバイブレータを差
動回路を通じて互に直列に接続して、プログラム
装置の可変抵抗器を第１マルチバイブレータの時
間調定回路に挿入する形式に構成することができ
る。

本発明を実施例と添付図面を参照して以下に説
明する。

第１図において、爆発被覆装置は、一端が閉鎖
された円筒状の爆発室１、ガス混合物供給装置２
及び粉末供給装置３から構成するものとし、前記
両供給装置は爆発室１と連結する。ガス混合物供
給装置２には混合器４を含む。混合器４は、弁
５，６及び７を通してガス供給源８，９及び１０
に接続される。これらガス供給源は爆発ガス混合
物をつくる成分を供給する。これらガス混合物
は、可撚物（例えばアセチレン）、酸化剤（例え
ば酸素）及び不活性ガス（例えば窒素）である。
前記混合器は、コイルパイプ１１を通して爆発室
に連結する。

粉末供給装置３には、電磁弁１３を備えたバツ
チメータ１２を含む。

爆発室１には起爆器１４を取付けてあるがこれ
は点火プラグで良い。

装置の制御装置には、制御弁１５を備える。こ
の制御器は、制御線１６を通して混合器の弁５及
び６に、制御線１７を通して混合器の弁７に、制
御線１８を通して起爆器１４に、制御線１９を通
じてバツチメータ１２の弁１３にそれぞれ接続さ
れる。バツチメータを動作させる制御線１９には
遅延時間素子２０が接続され、遅延時間素子２０
には電気的に接続するプログラム装置２１が接続
されている。プログラム装置２１のトリガは、プ
ログラム装置を制御器に接続する制御線２２を介
して行われる。

プログラム装置２１（第２図）は可変抵抗器２
３を備え、これに結合する駆動装置が前記抵抗器
の抵抗値を変化するようになつている。駆動装置
は電気モータ２４で回転速度が制御できるもので
ある。電気モータ２４の軸はクラツチ２５を通し
て抵抗器２３の軸に接続されている。

遅延時間素子２０は、第３図に示す様に直列に
接続された第１マルチバイブレータ２６、差動回
路２７及び第２マルチバイブレータ２８を含む。

第１マルチバイブレータ２６は、抵抗器２３を
含む時間調定回路を有する。差動回路２７は第１
マルチバイブレータ２６の出力パルスの後縁を弁
別するもので、受動RC素子又はコンデンサを増
幅器と並列に接続して構成される。

遅延時間素子の上記構成は、その簡便さ、信頼
性及び希望する精度で遅延時間が調節可能性であ
るので好適である。

第４図には、バツチメータ１２を動作させる制
御回路として可能な別の回路を示す。この回路で
は、プログラム装置２１に電磁リレー２９を含
み、遅延時間素子２０の遅延時間回路３６内のコ
ンデンサ３４及び３５の接続線３２及び３３にそ
れぞれメーク接点３０及びブレーク接点３１が備
えられている。電圧を加えた瞬間に対して、リレ
ー２９の動作する時間を遅延させるために、プロ
グラム装置２１には、リレー２９のコイルに接続
する積分RC回路を備える。制御線２２は、制御
器１５からプログラム装置２１へ直流電圧を供給
する。

制御線１９によつて制御器１５に接続されてい
る遅延時間素子２０は、電磁リレー３７を含み、
そのメーク接点３８が、バツチメータ１２へ接続
されている電源供給線３９に設けてある。電源供
給線３９は制御器１５の出力に接続され、リレー
３７は遅延時間回路３６に接続される。

爆発被覆装置は以下のように動作する。

制御コンソール（図示せず）の“スタート”押
ボタンを押すと、制御器１５（第１図）はプログ
ラム装置２１に直流電圧を与えるとともに第５図
に示す動作順序図にしたがつた制御信号を周期的
に発生する。電気モータ２４（第２図）の軸は、
回転を始め、弁５及び６（第１図）は、制御線１
６を通して加えられる制御信号（第５図ａ）に応
答して開放される。混合器４（第１図）は、アセ
チレンと酸素で充満された後、混合器４内の前記
ガスからつくられる混合物は、コイルパイプ１１
を通つて爆発室に送られ、弁５及び６は閉鎖され
る。制御器１５から制御線１７を通して信号が弁
７（第５図ｂ）に加えられると、この信号に応答
して弁７が開いて（第１図）、窒素ガスを混合器
４及びコイルパイプに流入させて、前記爆発性混
合物を爆発室に流入させる。このようにして混合
器４とコイルパイプ１１は不活性ガスによつて清
掃される。

清掃操作が完了する前に、粉末被覆材が不活性
ガスを使用してバツチメータ１２から爆発室１に
注入される（特別の場合としては、キヤリアガス
としてまた窒素ガスを使用しても良い）。このた
めに、制御器１５から制御線１９を経て制御信号
が遅延時間素子２０に送られる。この制御信号は
早い電気的パルス（第５図ｃ）で第１マルチバイ
ブレータ２６（第３図）をトリガする。このマル
チバイブレータの発生する信号は可変抵抗器２３
の抵抗値で決定されるパルス幅をもつ。この抵抗
値は電気モータ２４（第２図）の軸に結合する抵
抗器２３の軸の位置によつて定まる。このパルス
の後縁Ｋ（第５図ｃ）は差動回路２７（第２図）
で選択されるものであるが、この後縁で第２マル
チバイブレータ２８をトリガしてパルス（第５図
ｄ）を発生してバツチメータ１２の電磁弁１３
（第１図）に直接加える。従つて、遅延時間素子
２０（第１図、第４図）の出力側のパルスは、そ
の入力側のパルスに比べて時間ｌ（第５図ｃ，ｄ）
だけ遅延する。

爆発室１（第１図）が爆発性混合物で充満され
た後は、混合器４とコイルパイプ１１とは、不活
性ガスで清掃されて、粉末被覆材がバツチメータ
１２から爆発室１に導入される。制御器１５から
制御線１８を通して起爆装置１４に加えられる制
御信号（第５図ｅ）に応答して起爆装置１４に点
火されるスパークによつて、爆発性混合物の爆発
が起こる。

加速され爆発生成物により加速されて加熱され
た粉末粒子は爆発室１（第１図）から飛出してそ
の通路上に位置している被被覆物４１の表面との
相互作用によつて、その上に薄い被覆層を形成す
る。爆発生成物が爆発室を通過した後は、混合器
４の弁７が開いて、爆発室は前記不活性ガスで清
掃される。清掃操作が完了すると弁７は閉じて
（第５図）、被覆サイクルＴがまた最初から繰返さ
れる。

第１回の爆発の期間に、電気モータ２４の軸は
ゆるやかな回転を始めると、この軸及びこれによ
る可変抵抗器の軸の回転角は、可変抵抗器の最小
有効抵抗及び制御器１５から制御線１９を通して
バツチメータ１２（第１図）に伝達される信号の
最小時間遅れｌ（第５図）に応答して最小の値と
なる。従つて、粉末が注入されてから第１回動作
サイクルの爆発が円筒内に発生するまでの時間ｍ
は最大となるので、爆発室を満たすガス混合物の
作用によつて被覆材粉末は円筒の開放端の方に大
きく移動させられる。

この装置のつづく爆発期間には、電気モータ２
４（第２図）の軸が回転して、可変抵抗器２３の
軸の回転角が増大するので、時間の遅れｌ（第５
図）が大きくなるために、期間ｍが減少して粉末
は円筒出口からあまり近くに置かれていないので
爆発発生瞬間には被覆する面からの距離が第１回
の爆発時よりも遠くなる。このため、爆発生成物
の流れによつて運ばれる粉末粒子の通路は長くな
るのでその結果として前記の粒子はより高い温度
にまで加熱されその速度は遅くなる。

このような制御動作により、最初の２―３回の
爆発の后は、粉末と基盤材との間に形成される接
着に対する最適条件を定めておき、この条件にし
たがつて温度を増し、粉末粒子の最終速度を減少
させる。このように形成される被覆の下層に対す
る粒子の接着についても下層の物理的化学的性質
が、基盤材の物理的化学的性質と異るので最適条
件を定めておく。なおまた、一般の装置を使用し
て被覆を行う工法と比較すると、提案する工法で
は１回の爆発によつて形成する被覆層の厚さを増
加させることが可能である。これは粉末粒子が爆
発生成物に曝されている時間が長いため、多数の
粒子に対して、被覆される面に対する接着に十分
なエネルギーを与えるからである。

バツチメータ１２（第１図）の弁１３を制御す
る信号の時間遅れｌ（第５図）を安定化すると、
可変抵抗器２３が電気モータ２４（第２図）によ
つて終端の位置に強制されるときに生じる粉末粒
子の前記パラメータを安定化する。可変抵抗器が
終端の位置にあるときは、モータの軸をさらに回
転させても抵抗器２３の軸の位置は変化せずただ
クラツチ２５をスリツプさせるだけとなる。

電気モータ２４の軸の回転の速度及び抵抗器２
３の軸の最大回転角度は、被覆材の粉末粒子が被
覆層を形成するためにはどんな温度と速度が最適
かによつて実験的に決定される。

希望する厚さの被覆が形成された後、装置の電
流を遮断すると、電気モータ２４は抵抗器２３の
軸が最初の位置となるまで逆回転する。

第４図に示したバツチメータ１２を動作するた
めの修正制御回路では、制御信号の遅れは次のよ
うな方法で実現される。制御器１５からの制御信
号が制御線１９を通して遅延時間回路３６に加え
られる。装置の第１サイクルにあつては、制御線
２２を通してリレー２９のコイルに加わる信号
は、このリレーを動作させるには十分な値に達し
ていない。RC回路４０の遅い応答のために、接
点３０は開いたまゝで、接点３１が閉じたまゝで
あるからである。従つて、バツチメータ１２の弁
１３（第１図）を動作させる信号（第５図）の時
間の遅れｌは、接点３１を通つてリレー３７に接
続されているコンデンサ３５（第４図）の容量に
よつて定まる。リレー３７に電流が流れると、そ
の接点３８を閉じて、制御信号を制御線３９を通
してバツチメータ１２（第１図）の弁１３に加え
る。回路３６（第４図及び第５図ｃ）の入力にパ
ルスがないときは、コンデンサ３５の放電時間に
応じた遅延時間をもつてリレー３７は消勢され
る。

その後の装置の動作サイクルでは（被覆する部
材が移動しないもののときは２―３サイクル後）、
プログラム装置２１のリレー２９のコイルに加わ
る電圧は、RC回路４０のコンデンサの放電によ
つて、このリレーを動作させるのに十分な電圧に
達する。その結果として、接点３１が開き接点３
０が閉じて、コンデンサ３５の接続が断たれるの
に応じて、遅延時間回路３６のコンデンサ３４を
リレー３７のコイルに接続する。制御器１５から
の制御信号が遅延時間回路３６に加わると、時間
の遅れｌ（第５図）は小さくなる。この値はコン
デンサ３４（第４図）のキヤパシタンスの値によ
つて定まるがこのキヤパシタンスはコンデンサ３
６の値より大きな値に選定しているからである。

バツチメータ１３の弁１２（第１図）を動作さ
せる制御信号の時間の遅れが増加すると、粉末の
温度及び最終速度が増加することは前記した装置
の場合と同様である。

爆発を利用して被覆する前述の装置を使用する
と基盤材への被覆の粘着性を高め、かつ形成され
る被覆の特性及び装置の能率を同時に改善でき
る。

本発明を曲型的な実施例を示して説明したが、
当業者には明らかに多くの修正が特許請求の範囲
に示した本発明の精神を逸脱しない範囲で可能で
あることが理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による爆発被覆装置の概略図、
第２図は本発明の装置に使用するプログラム装置
の略図、第３図は本発明の装置に使用する遅延時
間素子の基本回路図、第４図は本発明の装置に使
用するバツチメータを動作させるための制御回路
の基本回路図、第５図は本発明による装置の被覆
動作の動作シーケンス図である。 符号の説明 １……爆発室、２……ガス混合物
供給装置、３……粉末供給装置、４……混合器、
５，６，７……混合器の弁、８，９，１０……ガ
ス供給源、１２……バツチメータ、１４……起爆
装置、１５……制御器、２０……遅延時間素子、
２１……プログラム装置、２３……可変抵抗器、
２４……電気モータ、２５……クラツチ、２６…
…第１マルチバイブレータ、２７……差動回路、
２８……第２マルチバイブレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 爆発を利用して被覆を行う装置であつて、起
   爆装置１４を有する爆発室１と、前記爆発室に連
   通したバツチメータ１２を含む粉末供給装置３
   と、複数のガス供給源８，９及び１０に弁５，６
   及び７を介して連通されると共に前記爆発室に連
   通された混合器４を含むガス混合物供給装置２
   と、制御線１９，１６，１７及び１８を介して前
   記バツチメータ１２、前記弁５，６及び７、及び
   前記爆発室内の前記起爆装置１４に接続された制
   御装置１５と、前記制御線１９を介して前記制御
   装置１５と前記バツチメータ１２に接続され前記
   制御装置から前記バツチメータへ与えられる第１
   制御信号を遅延する遅延時間素子２０と、前記制
   御装置からの第２制御信号に従つて前記遅延時間
   素子の遅延時間を制御するプログラム装置２１と
   を備えたことを特徴とする爆発被覆装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記プログ
   ラム装置は可変抵抗器２３とそれに接続された駆
   動装置２４とを有し、該駆動装置は前記制御装置
   からの第２制御信号に従つて前記抵抗器２３の抵
   抗値を変化し、前記遅延時間素子の遅延時間は前
   記抵抗器の値に従つて変化することを特徴とする
   前記爆発被覆装置。 ３ 特許請求の範囲第２項において、前記抵抗器
   ２３の抵抗値を変化させる前記駆動装置は電気モ
   ータ２４であつて、その軸は前記可変抵抗器２３
   の軸とクラツチ２５を通して結合され、前記モー
   タの回転に従つて前記抵抗器の値が変化されるこ
   とを特徴とする前記爆発被覆装置。 ４ 特許請求の範囲第２項又は第３項において、
   前記遅延時間素子２０は前記制御装置からの前記
   第１制御信号を入力する第１のマルチバイブレー
   タ２６と、前記第１制御信号を前記バツチメータ
   を与える第２のマルチバイブレータ２８と、それ
   らの間に直列に接続された差動回路２７とを有
   し、前記プログラム装置２１の前記可変抵抗器が
   前記第１マルチバイブレータ２６の時間調整回路
   に含まれることを特徴とする前記爆発被覆装置。