NL9201766A - Keramische laswerkwijze en -apparaat. - Google Patents

Description

Keramische laswerkwijze en -apparaat.

Deze uitvinding heeft betrekking op een keramisch lasproces waarin een mengsel van vuurvaste en brandstof-deeltjes wordt geprojecteerd vanuit een uitlaat aan een einde van een lans in een gasstroom tegen een doeloppervlak aan waar de brandstofdeeltjes verbranden in een reactiezone voor het produceren van warmte teneinde de geprojecteerde vuurvaste deeltjes zacht te maken of te smelten en daardoor een coherente vuurvaste lasmassa te vormen. De uitvinding strekt zich uit tot een keramisch lasapparaat voor het projecteren van een mengsel van vuurvaste en brandstofdeeltjes vanuit een uitlaat aan een einde van een lans in een gasstroom tegen een doeloppervlak aan waar de brandstofdeeltjes verbranden in een reactiezone voor het produceren van warmte teneinde de geprojecteerde vuurvaste deeltjes zacht te maken of te smelten en daardoor een coherente vuurvaste lasmassa te vormen, en in het bijzonder op een keramisch lasapparaat dat een lans met een uitlaat omvat voor de aflevering van een keramisch laspoeder-mengsel.

Keramische lasprocessen worden in hoofdzaak gebruikt voor de reparatie van versleten of beschadigde vuurvaste voeringen van ovens van verschillende typen.

In het keramische lasproces zoals dit commercieel wordt uitgevoerd wordt een keramisch laspoedermengsel dat korrels omvat van vuurvast materiaal en brandstofdeeltjes geprojecteerd tegen een vuurvast oppervlak dat gerepareerd moet worden in een dragergasstroom die geheel of in hoofdzaak bestaat uit zuurstof. Het vuurvaste oppervlak wordt het best gerepareerd terwijl het in hoofdzaak op zijn bedrijfstempe-ratuur is, die in het traject van 800° tot 1300°C of zelfs hoger kan zijn gelegen. Dit heeft voordelen bij het vermijden van enige noodzaak om te wachten totdat het vuurvaste materiaal onder reparatie is afgekoeld of opnieuw verwarmd, dus het tot een minimum beperken van de sluittijd van de oven, bij het vermijden van vele problemen die te wijten zijn aan thermische spanning in het vuurvaste materiaal tengevolge van een dergelijk afkoelen en opnieuw verwarmen, en ook bij het bevorderen van de doelmatigheid van de keramische lasreacties waar- bij de brandstofdeeltjes verbranden in een reactiezone tegen het doeloppervlak aan en daar één of meer vuurvaste oxyden vormen terwijl zij voldoende warmte vrijmaken om tenminste de oppervlakken van de geprojecteerde vuurvaste korrels zacht te maken of te smelten zodat een lasreparatiemassa van hoge kwaliteit kan worden opgebouwd op de te repareren plaats wanneer men de lans er dwars overheen laat spelen. Beschrijvingen van keramische lasprocessen kunnen worden gevonden in de Britse octrooischriften GB 1 330 894 en GB 2 110 200-A.

Er werd gevonden dat de werkafstand, dat is de afstand tussen de reactiezone aan het doeloppervlak en de uitlaat van de lans van waaruit het keramische laspoeder wordt geprojecteerd, van belang is om verschillende redenen. Wanneer deze werkafstand te gering is, is er een risico dat de lanstop de reactiezone kan binnentreden zodat vuurvast materiaal wordt afgezet op het einde van de lans waardoor mogelijk de uitlaat daarvan wordt geblokkeerd. Er kan zelfs een risico zijn dat de reactie terug in de lans zou kunnen voortschrijden, hoewel deze mogelijkheid grotelijks vermeden kan worden door te verzekeren dat de snelheid van de dragergasstroom die uit de lans treedt hoger is dan de voortschrijdingssnelheid van de reactie. Er zijn ook de mogelijkheden dat de lans oververhit kan raken tengevolge van zijn dichte nabijheid aan de reactiezone, en dat deze het doeloppervlak kan aanraken hetgeen opnieuw leidt tot mogelijke blokkering van de uitlaat daarvan. Wanneer anderzijds de werkafstand te groot is, zal de keramische laspoederstroom de gelegenheid hebben uit te spreiden zodat de reactie niet zo geconcentreerd zal worden hetgeen leidt tot een verlies aan doelmatigheid, toegenomen terugkaatsing van materiaal vanuit het doeloppervlak, een las van minder hoge kwaliteit, en zelfs een risico dat de reactie zal falen.

De optimale afstand tussen de lansuitlaat en het doeloppervlak zal afhangen van verschillende factoren. Bijvoorbeeld is in een lasbewerking waarin keramisch laspoeder wordt afgeleverd met een snelheid van tussen 60 en 120 kg/u vanuit een lansuitlaat met een boringsdiameter van 12 tot 13 mm gebleken, dat een dergelijke optimale afstand tussen 5 en 10 cm is. Die optimale afstand is zelden groter dan 15 cm.

Wegens de hoge temperaturen die typisch worden ondervonden op een reparatieplaats, hebben het doeloppervlak en andere delen van de bovenvoering de neiging om sterk te stralen in het zichtbare spectrum, en de reactiezone zelf is hooggloeiend. Dit maakt directe observatie van de lansuitlaat moeilijk, en deze moeilijkheid wordt vergroot wanneer de lengte van de lans toeneemt. In feite zijn lansen met een lengte van 10 m niet onbekend, en evenmin is het onbekend om een lasbewerking uit te voeren op een plaats die uit het directe gezichtsveld van de lasoperator is.

Deze uitvinding beoogt een werkwijze en een apparaat te verschaffen waarmee een lasoperator gemakkelijker de afstand tussen de uitlaat van een keramische laslans en een reparatieplaats kan regelen.

Volgens deze uitvinding wordt voorzien in een keramisch lasproces waarin een mengsel van vuurvaste en brandstof-deeltjes wordt geprojecteerd vanuit een uitlaat aan één einde van een lans in een gasstroom tegen een doeloppervlak aan waar de brandstofdeeltjes verbranden in een reactiezone voor het produceren van warmte teneinde de geprojecteerde vuurvaste deeltjes zacht te maken of te smelten en daardoor een coherente vuurvaste lasmassa te vormen, een werkwijze voor het bewaken van de afstand tussen de lansuitlaat en de reactiezone, met het kenmerk, dat de reactiezone en ten minste een gedeelte van de spleet tussen de reactiezone en de lansuitlaat bewaakt wordt door een camera en een elektronisch signaal wordt geproduceerd dat indicatief is voor de afstand ("de werkafstand") tussen de lansuitlaat en de reactiezone.

De onderhavige uitvinding omvat eveneens een keramisch lasapparaat voor het projecteren van een mengsel van vuurvaste en brandstofdeeltjes vanuit een uitlaat aan een einde van een lans in een gasstroom tegen een doeloppervlak aan waar de brandstofdeeltjes verbranden in een reactiezone voor het produceren van warmte teneinde de geprojecteerde vuurvaste deeltjes zacht te maken of te smelten en daardoor een coherente vuurvaste lasmassa te vormen, met het kenmerk, dat een dergelijk apparaat verder middelen omvat voor het bewaken van de afstand tussen de lansuitlaat en de reactiezone ("de werkafstand") die een camera omvat voor het bewaken van de reactiezone en ten minste een deel van de spleet tussen die reactiezone en de lansuitlaat en middelen voor het produceren van een elektronisch signaal dat indicatief is voor de werk-afstand.

Het zal duidelijk zijn dat krachtens een werkwijze en een apparaat volgens deze uitvinding een lasoperator gebruik kan maken van het geproduceerde elektronische signaal zodat hij gemakkelijker de afstand tussen de uitlaat van een keramische laslans en de reactiezone bij een reparatieplaats kan regelen en zodat hij beter in staat is ervoor te zorgen dat continu de optimale lascondities worden bereikt. Het is verrassend dat het mogelijk is een controlesignaal te verkrijgen dat indicatief is voor de werkafstand door gebruik te maken van een camera in de zeer hete en helder verlichte omgeving van een oven op zijn bedrijfstemperatuur.

In voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding wordt de reactiezone en ten minste een deel van de spleet tussen de reactiezone en de lansuitlaat bewaakt onder gebruikmaking van een camera met een ladingsgekoppelde inrichting ("CCD"). Een dergelijke camera kan zeer klein worden gemaakt zodat deze gemakkelijk te hanteren is en de werking daarvan gemakkelijk is voor de eenvoudige produktie van een dergelijk elektronisch signaal dat indicatief is voor de werkafstand. Vele CCD-camera's die thans beschikbaar zijn hebben het extra voordeel dat zij bijzonder gevoelig zijn voor golflengten van licht die worden uitgezonden vanuit een keramische lasreactiezone.

Het regelsignaal kan direct worden gebruikt voor de automatische handhaving van een correcte werkafstand. Bijvoorbeeld kan een lans gemonteerd zijn op een wagen zodat deze beweegbaar is met betrekking tot drie loodrecht op elkaar staande assen door drie motoren die worden bestuurd door een computer die gevoed is met dat signaal.

Alternatief, of bovendien, en bij voorkeur, wordt een hoorbaar en/of zichtbaar signaal opgewekt teneinde onderscheid te maken tussen operatiecondities waarin (a) de feitelijke werkafstand valt binnen een tolerantiebereik van een voorafbepaalde werkafstand en (b) de feitelijke werkafstand valt buiten een dergelijk tolerantiebereik. De lasoperator kan daardoor gemakkelijker de positie van de lansuitlaat regelen met betrekking tot het werk wanneer dit onder handmatige regeling is, of hij kan gemakkelijker in staat zijn tot het bewaken van een automatische lasoperatie.

In sommige uitvoeringsvormen van de uitvinding is deze camera onafhankelijk beweeglijk met betrekking tot deze lans en wordt tegelijkertijd gebruikt voor het bewaken van de plaatsingen van deze lansuitlaat en deze reactiezone. Dergelijke uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen in praktijk worden gebracht onder gebruikmaking van keramische laslansen van een bekend type. Geschikte plaatsing van de camera zal het bewaken van de werkafstand tussen het uitlaateinde van de lans en de reactiezone mogelijk maken. Omdat de lansuitlaat ook bewaakt wordt kan de afmeting van het beeld van het uitlaateinde van de lans in het brandpuntsvlak van de camera worden gebruikt om een indicatie te geven van de afstand tussen de camera en het einde van de lans en dit maakt het mogelijk de afstand tussen het einde van de lans en de reactiezone te berekenen. Het verdient de voorkeur dat een dergelijke berekening automatisch wordt uitgevoerd, en derhalve verdient het de voorkeur dat een signaal wordt opgewekt dat evenredig is aan de afmeting van het beeld van het uitlaateinde van de lans zoals wordt bewaakt door deze camera en dat het signaal wordt gebruikt als een schaalfactor voor een beeld van de werkspleet tussen de reactiezone en de lansuitlaat.

Kalibratie van het apparaat is sterk vereenvoudigd wanneer deze camera wordt gemonteerd in een vaste positie en oriëntatie op deze lans, en de aanvaarding van dit kenmerk verdient de voorkeur.

In feite strekt de uitvinding zich uit tot een keramisch lasapparaat dat een lans met een uitlaat aan één einde daarvan omvat voor de aflevering van een keramisch las-poedermengsel, met het kenmerk, dat een dergelijke lans een vaste elektronische camera omvat die is gericht op een baan waarlangs een dergelijk poedermengsel kan worden afgeleverd.

Een dergelijke lans behoeft niet van een bijzonder gecompliceerde constructie te zijn en de uitvoering van de werkwijze van de uitvinding wordt ook vereenvoudigd aangezien het verzekerd is dat de camera altijd in de juiste richting zal wijzen. Het gezichtsveld van de camera in dergelijke uitvoeringsvormen kan het uitlaateinde van de lans omvatten, doch hoeft dit niet, aangezien de positie van dit uitlaateinde met betrekking tot dat gezichtsveld bekend zal zijn. Kalibratie wordt ook sterk vereenvoudigd, en kan gemakkelijk worden uitgevoerd onder omgevingsomstandigheden buiten enige oven door het opleggen van een gegradeerde schaal op het uitlaateinde van de lans in lijn met de afleveringsbaan van het poeder-mengsel en het overzien van die schaal door de camera. Een dergelijke gegradeerde schaal kan geschikt de vorm aannemen van een strook licht die omgeven is door een masker dat op intervallen geperforeerd is langs zijn lengte, bijvoorbeeld met intervallen van 1 cm, zodat de camera gespatieerde verlichte vlekken kan optekenen.

Teneinde de camera te beschermen tegen oververhitting tijdens het gebruik, verdient het de voorkeur dat deze camera wordt gehouden binnen een mantel die is opgesteld en geschikt voor de circulering van koelmiddel. Vele uitvoeringsvormen van commercieel gebruikte keramische laslansen omvatten reeds een watermantel, waarvan het principiële doel is het voorkomen van oververhitting van de lans, vooral naar het uitlaateinde toe, en een dergelijke watermantel kan gemakkelijk worden gemodificeerd voor het bedienen van een dergelijke camera.

Met voordeel wordt een filter verschaft voor het afschermen van deze camera van infraroodstraling. De op het moment in de handel verkrijgbare camera's zijn meestal niet ontworpen voor het omzetten van infraroodstraling in elektrische signalen, derhalve zal het verschaffen van een dergelijk filter verder werken ter bescherming van de camera tegen oververhitting zonder op enigerlei wijze af te doen aan de werking van de camera. Een dergelijk filter kan bijvoorbeeld gevormd zijn door een dunne goudfilm die tenminste gedeeltelijk doorschijnend is voor zichtbare straling maar een zeer hoog gehalte aan straling in het infraroodspectrum reflecteert.

Vele dergelijke camera's zijn in feite blind voor straling met golflengten groter dan 900 nm, en er werd gevonden dat de spectrale emissiviteit van een typische keramische lasreactiezone zijn maximum heeft bij een golflengte beneden 850 nm. Teneinde de maximum bescherming tegen infraroodstraling te verschaffen aan de camera met een minimaal effect op zijn respons verdient het derhalve de voorkeur dat een dergelijk filter wordt opgesteld en aangepast aan afscherming van deze camera van straling met golflengten groter dan 900 nm.

Bij voorkeur wordt een ander filter verschaft voor het afschermen van deze camera van straling met golflengten korter dan 600 nm. Dergelijke kortere golflengtestraling kan worden afgeschermd door middel van een roodfilter, en dit heeft het voordeel van het sterk verminderen van de registratie door de camera van licht dat niet komt uit de reactie-zone als zodanig. Het reduceert ook schittering hetgeen het mogelijk maakt de reactiezone nauwkeuriger te bewaken. In een specifieke praktische uitvoeringsvorm onder aanvaarding van deze facultatieve voorkeurskenmerken, is de camera voorzien van filters die in hoofdzaak straling afschermen met golflengten minder dan 630 of 650 nm en golflengten groter dan 850 nm zodat de meeste van de stralingsenergie die invalt op de camera een golflengte heeft die binnen deze band valt.

In sommige voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding is voorzien in een filter voor het afschermen van deze camera van straling met golflengten korter dan 670 nm. Wanneer men de lans dwars over het oppervlak van het gebied onder reparatie heen laat spelen zal er vanzelfsprekend een toename van dat gebied komen vanwaar de reactiezone juist weg is gegaan. Wegens de intense hitte van de reactiezone zal die oppervlaktetoename sterk zijn verhit en deze kan best voortgaan met helder te gloeien nadat de reactiezone is overgegaan naar een naastbijgelegen gedeelte van het reparatiegebied. Die resterende gloeiing kan worden verminderd of zelfs geëlimineerd door het gebruik van een sub-670 nm-filter waarmee enige schijnbare vervorming van de reactiezone zoals is geregistreerd door de camera kan worden verminderd of vermeden.

Met voordeel is voorzien in middelen voor het toevoeren van een stroom gas die over deze camera heen veegt. Het zal duidelijk zijn dat de atmosfeer in het inwendige van een oven die reparatie ondergaat waarschijnlijk zwaar beladen is met stof en rook, met inbegrip van stof en rook dat wordt geproduceerd door het keramische lasproces zelf, en de aanvaarding van dit voorkeurskenmerk helpt om de camera vrij van stof en rookcondensaten te houden, die deze anders zouden kunnen verblinden. De temperatuur van een dergelijk gas is bij voorkeur zodanig dat dit ook een koeleffect heeft op de camera.

De plaatsing van een dergelijke camera op een dergelijke lans is niet kritisch, vooropgesteld dat het gezichtsveld van de camera de vereiste lengte van de poederafleve-ringsbaan omvat. Deze camera wordt bij voorkeur gemonteerd op deze lans bij een afstand tussen 30 en 100 cm van de lans-uitlaat. In samenwerking met een ladingsgekoppelde inrichting met een afmeting van een halve inch (12,7 mm), geeft een 15 mm objectieflens een gezichtsveld van 24°. Wanneer een dergelijke lens wordt geplaatst op 70 cm van het einde van de lans, kan een poederafleveringsbaanlengte van 30 cm worden overzien.

Teneinde het signaal op te wekken dat indicatief is voor de feitelijke werkafstand op elk gegeven moment, kunnen signalen overeenkomstig het door de camera opgenomen beeld worden gevoerd naar een analysator ter bepaling van de positie van de reactiezone. Deze positie wordt herkend als zijnde die zone van het camerascherm waar de lichtintensiteit een voorafbepaalde drempelwaarde overschrijdt. Volgens een vooraf gemaakte kalibratie waarmee de feitelijke spatiëring van twee punten wordt gecorreleerd met de spatiëring van de beelden van deze punten, en de positie van het eind van de lans met betrekking tot het beeld, is het een eenvoudige zaak om een signaal af te leiden dat indicatief is van de werkafstand.

Signalen die worden opgewekt door de in gebruik zijnde camera kunnen worden opgeslagen als een elektronisch beeld en op verschillende wijze worden gebruikt. Dat beeld behoeft in feite niet te worden getoond. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor de besturing van een lasrobot. Alternatief, of bovendien, kan het signaal dat indicatief is voor de feitelijke werkafstand gemakkelijk elektronisch worden vergeleken, na geschikte kalibratie met een signaal dat overeenkomt met een genoteerde optimale werkafstand, en elk verschil kan worden gebruikt voor het opwekken van een hoorbaar signaal. Bijvoorbeeld kan de opstelling zodanig zijn dat wanneer de lansuitlaat het werk te dicht benadert, een hoogtonig signaal van toenemende intensiteit wordt opgewekt, terwijl wanneer de scheiding tussen de lansuitlaat en het werk toeneemt een laag-tonig signaal van toenemende intensiteit wordt opgewekt. Het streven van de lasoperator zou dan zijn om de opgewekte hoorbare signalen zo laag mogelijk in volume te houden.

Het verdient echter de voorkeur dat door deze camera geproduceerde signalen worden gebruikt voor het opwekken van een beeld op een videomonitorscherm. Het verschaffen van een videomonitorscherm voor het vertonen van een beeld van de scene die overzien wordt door deze camera maakt het de lasoperator mogelijk om gemakkelijker de informatie te verkrijgen die hij nodig heeft. Het is niet noodzakelijk dat dit beeld een volledig tweedimensionaal beeld moet zijn van de werk-scene. Omdat al wat de operator nodig heeft om te weten de manier is waarop een lineaire meting verandert, kan een lineaire CCD-camera worden gemonteerd op de lans met daaruit voortvloeiende kostenbesparingen. Een dergelijke lineaire camera kan ook worden gebruikt voor het opwekken van een hoorbaar signaal zoals hiervoor is uiteengezet.

Maar het verdient de voorkeur dat een dergelijke camera in staat zal zijn een volledig tweedimensioneel beeld te verschaffen. Indien vertoond geeft dit een meer natuurlijk aanzicht voor de lasoperator, en het kan ook grotere nauwkeurigheid mogelijk maken in het bewaken van de afstand tussen het werk en de lansuitlaat waarnaar verder in deze beschrijving zal worden verwezen.

Met voordeel wordt dit videomonitorscherm gebruikt voor het vertonen van een beeld van de op een kalibratieschaal gesuperponeerde reactiezone. De verschaffing van middelen voor het opslaan van een kalibratieschaal en het vertonen van een beeld van die schaal op dit scherm vergemakkelijkt in hoge mate de taak van de lasoperator omdat hij onmiddellijk kan zien hoe ver de lansuitlaat is van het werk en dan indien nodig eventuele correctieve maatregelen kan nemen.

De uitvinding zal nu verder slechts bij wijze van voorbeeld worden beschreven onder verwijzing naar de bijgaande schematische tekeningen waarin: - fig. 1 een algemeen aanzicht is van een uitvoeringsvorm van een keramische laslans volgens de uitvinding waarvan het uitlaateinde is gericht op een wand die gerepareerd moet worden, met het uiteinde van de lans getoond in doorsnede voor extra duidelijkheid; - fig. 2 een doorsnede-aanzicht is van de steel van de lans genomen door de lijn A-B in fig. 1, - fig. 3 een stadium illustreert in de kalibratie van de bewakingsapparatuur verbonden met de Ians van fig. 1, en - fig. 4 een videomonitorscherm toont zoals dit kan verschijnen gedurende het uitvoeren van een keramisch las-proces uitgevoerd in overeenstemming met de uitvinding.

In de tekeningen heeft een lans 10 een werkeinde 11 voorzien van een uitlaat 12 voor de projectie van een stroom zuurstofrijk dragergas dat een keramisch laspoedermengsel transporteert.

De samenstelling van de geprojecteerde stroom kan afhangen van de aard van het te repareren oppervlak. Bijvoorbeeld kan voor het repareren van een vuurvast silicamateriaal het dragergas bestaan uit een commerciële kwaliteit droge zuurstof, en kan het keramische laspoeder bestaan uit 87 gew.% silicadeeltjes met afmetingen van ongeveer 100 μιη tot 2 mm als vuurvaste component, en 12% silicium en 1% aluminiumdeeltjes beide met een nominale maximum-afmeting van ongeveer 50 μιη als brandstofcomponenten.

Keramisch laspoeder wordt toegevoerd aan de lansuit-laat 12 door een lansbuis 13 die respectievelijk is omgeven door middelste en buitenste lansbuizen 14 en 15, die in verbinding staan met het uitlaateinde 11 van de lans. De middelste lansbuis 14 is voorzien met een inlaat 16a voor de toevoer van koelmiddel zoals water, en de buitenste lansbuis 15 heeft een uitlaat 16b voor dat koelmiddel. Dus is de lans voorzien van een watermantel ter vermijding van oververhitting.

Een CCD-camera 17 is geplaatst op enkele decimeters afstand, bijvoorbeeld 30-100 cm, van de lansuitlaat, waar deze is omgeven door een korte uitbreiding 18 van de watermantel. Zoals is geïllustreerd omvat het gezichtsveld 19 van de camera 17 het uitlaateinde 11 van de lans 10 en ook een beschadigd oppervlak 20 van een vuurvaste wand 21 die gerepareerd moet worden. Een reactiezone 22 kan tot stand worden gebracht tegen de reparatieplaats 21 zoals is aangegeven. Signalen van de camera 17 worden gevoerd langs een kabel 23 die geplaatst is binnen een luchttoevoerleiding 24 die zelf geplaatst is binnen de middelste lansbuis 14 van de watermantel. Opgemerkt zij dat het verwijzingscijfer 24 wordt gebruikt voor de luchttoevoer- leiding in fig. 1 en voor de pijp zelf in fig. 2. De luchttoe-voerleiding 24 treedt de watermanteluitbreiding 18 binnen en het einde daarvan is zó geplaatst dat een continue tocht van koele lucht wordt geblazen over de camera heen om deze vrij te houden van stof en rookcondensaten teneinde de beeldkwaliteit te handhaven, en de camera te helpen koelen. De camera is voorzien van een sterk roodfilter en een reflectief filter, van bijvoorbeeld goud, voor het afschermen van infrarood-straling zodat straling buiten de golflengteband van 630 (of 650) tot 850 nm, bij voorkeur buiten de golflengteband 670 tot 850 nm, wordt verhinderd de camera te bereiken.

Een geschikte CCD-camera is die welke in de handel verkrijgbaar is onder de handelsnaam "ELMO Colour Camera System 1/2" CCD-beeldsensor, effectieve pixels: 579 (H) bij 583 (V): beeldgevoelig gebied: 6,5 bij 4,85 mm: uitwendige diameter: 17,5 mm bij ongeveer 5 cm lang. Als een alternatief kan een kleur-CCD-camera worden gebruikt zoals "WV-CDIE" van Panasonic of "IK-M36PK" van Toshiba.

Een dergelijk apparaat kan zeer gemakkelijk worden gekalibreerd zoals is geïllustreerd in fig. 3. Een gegradeerde schaal 25 wordt opgelegd en geklemd aan het uitlaateinde van de lans en wordt opgenomen door de camera 17. Dit kan worden gedaan voor het gemak van de operator buiten elke oven onder werkplaatsomgevingsomstandigheden. Wegens de tamelijk zware filtering waarmee de camera bij voorkeur wordt uitgerust is het gemakkelijk om de schaal 25 te vormen als een masker voor een strook licht welk masker is gevormd met regelmatig gespatieerde gaten erin zoals de gaten 1 tot 7 die bijvoorbeeld één centimeter van elkaar gespatieerd zijn. De camera zal dan een lijn van lichtvlekken waarnemen die kunnen worden vertoond op een videomonitorscherm gedurende de prestatie van een keramische lasreparatie. Dit stelt een lijn van gegeven punten vast op de ladingsgekoppelde inrichting van de camera die overeenkomt met bekende feitelijke afstanden van de uitlaat van de lans, en dit maakt een correlatie mogelijk die tot stand kan worden gebracht tussen elke pixel van het camerabeeld en een feitelijke afstand van de lansuitlaat.

Een dergelijk videomonitorscherm wordt aangegeven met 26 in fig. 4. Op dat scherm zal het uitlaateinde 11 van de lans registreren als een donker silhouet, en de keramische lasreactiezone 22 die gespatieerd is van dit uitlaateinde door een gegeven werkafstand zal zich vertonen als een heldere, lichtgevende plek. De kalibratiepunten aangegeven bij 0 tot 8 kunnen ofwel als wit ofwel als zwart op het scherm worden vertoond. De rest van het schermgebied zal een tussenliggende grijstint hebben, aannemend dat een monochrome monitor wordt gebruikt.

Er zal te zien zijn dat de reactiezone 22 is voorgesteld als een cirkelvormig gebied met een lob die uitsteekt aan één zijde. Wegens de gedurende de keramische lasbewerking ontwikkelde intense hitte wordt het wandoppervlak dat in reparatie is ook verhit, en wanneer men de lans dwars over de reparatieplaats heen laat spelen kan een toename van het gebied daarvan dat is onderworpen aan de directe invloeden van de reactiezone voortgaan met gloeien zodat dit voldoende energie uitstraalt om over te komen op de monitorapparatuur. Het verschijnen van een dergelijke lob kan worden en wordt bij voorkeur verzwakt door gebruik te maken van een filter dat straling afschermt met golflengten korter dan 670 nm.

Verschillende maten van verfijning zijn mogelijk in het bewaken van de afstand tussen de reactiezone 22 op het werkgebied en het uitlaateinde 11 van de lans, afhankelijk van de vereiste graad van nauwkeurigheid.

Bijvoorbeeld zou bij het beschouwen van fig. 4 een helderheidsdrempel gemakkelijk kunnen worden vastgesteld om een indicatie te geven van de start van de reactiezone, aan de rechterzijde van die zone zoals is aangegeven in die figuur. Bij het kijken naar fig. 4 zou dit een indicatie geven dat de werkafstand 7 eenheden was. Maar het kan zijn dat de reactiezone van tijd tot tijd in afmeting fluctueert afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden en datgene wat is vereist is de afstand van het centrum van de reactiezone. Dit kan worden benaderd door ook een helderheidsdrempel te nemen die aanpasbaar is aan het einde van de reactiezone aan de linkerkant van fig. 4 met een gemiddeld resultaat: een dergelijke werkafstand zou ongeveer 8,5 eenheden zijn. Elk van deze werkwijzen kan worden gebruikt wanneer de toegepaste CCD-camera eerder een lineaire camera is dan een camera die een volledig tweedimensionale voorstelling geeft van het werk zoaals aangegeven op het videomonitorscherm dat is geïllustreerd door fig. 4.

Op een meer verfijnd niveau kunnen de signalen van de CCD-camera worden bewaakt teneinde een indicatie te geven van de plaats waar het beeld van de reactiezone van fig. 4 zijn grootste hoogte heeft. Dit zal een meer nauwkeurige indicatie geven van het centrum van de reactiezone die op een werk-afstand van acht eenheden in fig. 4 is. De mate van verfijning vereist het gebruik van een volledige tweedimensionele camera.

Het is van geen enkel groot belang dat verschillende numerieke resultaten worden gegeven voor wat in feite dezelfde werkspleet is bij de verschillende werkwijzen. Aannemend dat de in fig. 4 afgeheelde reactiezone op de optimale werkafstand van het uitlaateinde van de lans is, zou men eenvoudigweg die optimale afstand 7, 8,5 of 8 afstandseenheden noemen al naar het geval zou zijn, en werktoleranties zouden gebaseerd zijn op de geschikte optimale waarde voor de werkafstand.

Of men nu werkt met een lineaire of met een tweedimensionele camera, het is niet nodig om een zichtbaar beeld te vertonen, hoewel er ten zeerste de voorkeur aan wordt gegeven wordt dit doen. Diezelfde signalen die zullen worden gebruikt voor het besturen van het videoscherm zouden kunnen worden gevoerd naar een processor om een indicatie te geven van de afstand tussen de reactiezone en het lansuitlaateinde. De processor-output zou kunnen worden gebruikt voor het regelen van een digitaal of analoog beeldscherm dat een indicatie geeft van de werkafstand op elk gegeven tijdstip. Alternatief of bovendien zou een dergelijke processor kunnen worden gebruikt voor regeling van een hoorbaar-signaalgenerator. De opstelling zou bijvoorbeeld zodanig kunnen zijn dat wanneer de werkafstand binnen een nauwe speling was van de optimale werkaf stand (wat ook de instelling van de laatstgenoemde zij) geen hoorbaar signaal werd gegeven. De signaalgenerator zou kunnen worden ingesteld om een hoorbaar signaal te geven met toenemende toonhoogte en volume naarmate de werkafstand zou afnemen tot beneden het tolerantiegebied, en een signaal met lagere toonhoogte van toenemend volume naarmate de werkafstand zou toenemen tot voorbij het tolerantiegebied. Een andere optie is dat de camerasignalen worden gevoerd naar een computer die is ingesteld voor regeling van een lasrobot.

Het zal duidelijk zijn dat elk van de in de direct hieraan voorafgaande paragraaf beschreven opstellingen ook zouden kunnen worden gebruikt in samenwerking met een video-beeldscherm zoals is beschreven onder verwijzing naar fig. 4, en in het bijzonder dat een digitale indicatie van de werk-afstand op elke gegeven tijd zou kunnen worden vertoond op een dergelijk videoscherm.

Ook onder verwijzing naar fig. 4 zal het duidelijk zijn dat het niet essentieel is om de volledige uitbreiding van de werkspleet en het uitlaateinde van de gebruikte lans te vertonen, of in feite te bewaken. Wanneer de camera 17 is gemonteerd op een vaste plaats en met een vaste oriëntatie met betrekking tot de lansuitlaat, dan is de genoteerde positie van die uitlaat bekend of deze vertoond wordt of niet. Wanneer het bekend is dat de juiste werkafstand nooit kleiner zal zijn dan bijvoorbeeld 2 eenheden, dan hoeven het lanseinde of deze twee eenheden van de werkafstand niet te worden vertoond. Het zal echter duidelijk zijn dat nuttige informatie over de voorwaarden in de onmiddellijke nabijheid van de lansuitlaat kan worden afgeleid wanneer de volledige mate van de werkafstand en van die uitlaat worden bewaakt.

Het zal ook duidelijk zijn dat het niet essentieel is voor het uitvoeren van tenminste de werkwijze volgens de uitvinding dat de CCD-camera moet worden vastgemaakt aan de lans. Het kan een geheel afzonderlijk stuk apparatuur zijn en nog nuttige resultaten geven. Dit kan op de volgende manier worden gedaan. De CCD-camera wordt zodanig gemanipuleerd dat deze de werkafstand overziet met inbegrip van het uitlaateinde van de lans en de reactiezone zoals is geïllustreerd in fig. 4. Zoals hiervoor is beschreven zal de CCD-camera het eind van de lans overzien als een donker silhouet en de reactiezone als een helder oppervlak. De schijnbare scheiding van de reactiezone en het uitlaateinde van de lans zoals is opgenomen in het brandpuntsvlak van de camera kan gemakkelijk worden afgeleid in een processor die gevoed is met signalen van de camera. Ook kan de schijnbare afmeting van het uitlaateinde van de lans worden afgeleid. Omdat het uitlaateinde van de lans een bekende diameter heeft, is het niet moeilijk de processor in te stellen voor het converteren van de schijnbare afscheiding tussen de reactiezone en het uitlaateinde van de lans in een bij benadering lineaire meting van de werkafstand. Een continue herwaardering van de werkafstand zou plaatsvinden gedu rende de lasbewerking teneinde rekening te houden met veranderingen in de relatieve plaatsingen van de laslans en de camera. Zoals hiervoor is beschreven kan een gesynthetiseerde schaal en/of digitale indicatie van de werkafstand worden toegevoerd aan een videomonitorscherm tezamen met het beeld gezien door de camera, en/of andere zichtbare of hoorbare signalen kunnen worden opgewekt teneinde een indicatie te geven van de feitelijke werkafstand in vergelijking met de optimale werkafstand.

Claims (21)

1. Keramisch lasproces waarin een mengsel van vuurvaste en brandstofdeeltjes wordt geprojecteerd vanuit een uitlaat aan één einde van een lans in een gasstroom tegen een doeloppervlak aan waar de brandstofdeeltjes verbranden in een reactiezone voor het produceren van warmte teneinde de geprojecteerde vuurvaste deeltjes zacht te maken of te smelten en daardoor een coherente vuurvaste lasmassa te vormen, met een werkwijze voor het bewaken van de afstand tussen de lansuitlaat en de reactiezone, met het kenmerk, dat de reactiezone en ten minste een gedeelte van de spleet tussen de reactiezone en de uitlaat van de lans bewaakt wordt door een camera en een elektronisch signaal wordt geproduceerd dat indicatief is voor de afstand ("de werkafstand") tussen de lansuitlaat en de reactiezone.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de reactiezone en ten minste een deel van de spleet tussen de reactiezone en de lansuitlaat wordt bewaakt door middel van een camera met ladingsgekoppelde inrichting ("CCD").

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat een hoorbaar en/of zichtbaar signaal wordt opgewekt teneinde onderscheid te maken tussen bedrijfscondities waarin (a) de feitelijke werkafstand valt binnen een tolerantiegebied van een voorafbepaalde werkafstand en (b) de feitelijke werkaf stand valt buiten een dergelijk tolerantiegebied.

4. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de camera onafhankelijk beweegbaar is met betrekking tot deze lans en gelijktijdig wordt gebruikt voor het bewaken van de posities van de lansuitlaat en deze reactiezone.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat een signaal wordt opgewekt dat evenredig is aan de afmeting van het beeld van het uitlaateinde van de lans zoals bewaakt door deze camera en dat signaal wordt gebruikt als een schaalfactor voor een beeld van de spleet tussen de reactiezone en de lansuitlaat.

6. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat deze camera is gemonteerd in een vaste stand en oriëntatie op deze lans.

7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat door deze camera geproduceerde signalen worden gebruikt voor het opwekken van een beeld op een videomonitorscherm.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat dit videomonitorscherm wordt gebruikt voor het vertonen van een beeld van de reactiezone gesuperponeerd op een kali-bratieschaal.

9. Keramisch lasapparaat voor het projecteren van een mengsel van vuurvaste en brandstofdeeltjes vanuit een uitlaat aan een einde van een lans in een gasstroom tegen een doel-oppervlak aan waar de brandstofdeeltjes verbranden in een reactiezone voor het produceren van warmte teneinde de geprojecteerde vuurvaste deeltjes zacht te maken of te smelten en daardoor een coherente vuurvaste lasmassa te vormen, met het kenmerk, dat een dergelijk apparaat verder middelen omvat voor het bewaken van de afstand tussen de lansuitlaat en de reactiezone ("de werkafstand") die een camera omvat voor de bewaking van de reactiezone en ten minste een deel van de spleet tussen die reactiezone en de lansuitlaat en middelen voor het produceren van een elektronisch signaal dat indicatief is voor de werkafstand.

10. Keramisch lasapparaat omvattende een lans met een uitlaat aan één einde daarvan voor de aflevering van een keramisch laspoedermengsel, met het kenmerk, dat een dergelijke lans een vast opgestelde elektronische camera omvat die is gericht op een baan waarlangs een dergelijk poedermengsel kan worden afgeleverd.

11. Apparaat volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat deze camera een camera met ladingsgekoppelde inrichting ("CCD") is.

12. Apparaat volgens één van de conclusies 9 tot 11, met het kenmerk, dat het apparaat verder omvat middelen voor het opwekken van een hoorbaar en/of zichtbaar signaal teneinde onderscheid te maken tussen bedrijfscondities waarin (a) de feitelijke werkafstand valt binnen een tolerantiegebied van een voorafbepaalde werkafstand en (b) de feitelijke werkafstand valt buiten een dergelijk tolerantiegebied.

13. Apparaat volgens één van de conclusies 9 tot 12, met het kenmerk, dat de camera wordt gehouden binnen een man tel opgesteld en aangepast op de circulatie van koelmiddel.

14. Apparaat volgens één van de conclusies 9 tot 13, met het kenmerk, dat een filter wordt verschaft voor het afschermen van deze camera van infraroodstraling.

15. Apparaat volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het filter is opgesteld en aangepast ter afscherming van deze camera van straling met golflengten groter dan 900 mm.

16. Apparaat volgens één van de conclusies 9 tot 15, met het kenmerk, dat in een filter is voorzien voor het afschermen van deze camera van straling met golflengten korter dan 600 nm.

17. Apparaat volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat in een filter is voorzien voor het afschermen van deze camera van straling met golflengten korter dan 670 nm.

18. Apparaat volgens één van de conclusies 9 tot 17, met het kenmerk, dat middelen worden verschaft voor het toevoeren van een gasstroom die over deze camera strijkt.

19. Apparaat volgens één van de conclusies 9 tot 18, met het kenmerk, dat deze camera is gemonteerd op deze lans op een afstand tussen 30 en 100 cm van de lansuitlaat.

20. Apparaat volgens één van de conclusies 9 tot 19, met het kenmerk, dat het een videomonitorscherm omvat voor het vertonen van een beeld van de scene die gezien wordt door deze camera.

21. Apparaat volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat het middelen omvat voor het opslaan van een kalibratieschaal en het vertonen van een beeld van die schaal op dit scherm.