NO773683L - Fremgangsm}te ved p}f¦ring av et pulverformig belegningsmateriale p} et arbeidsstykke - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved påføring av et pulverformig belegningsmateriale på et arbeidsstykke

Foreliggende oppfinnelse vedrører en metode for påføring av et pulverformig belegningsmateriale på et arbeidsstykke, og mer spesielt en metode hvor belegningsmaterialet avvekslende rettes mot arbeidsstykket i oppvarmet tilstand i en høyhastighetsgass-strøm.

Ved påføring av belegningsmaterialer er det fordelaktig

for visse materialer, i lys av deres høye smeltepunkt, ikke-galvaniske egenskaper eller av andre grunner, å føre belegningsmaterialet i pulverform mot arbeidsstykket i en høyhastighetsgass-strøm ved forhøyet temperatur. Hvis betingelsene er omhyggelig valgt, vil partiklene av belegningsmaterialet bli utflatet og sveiset til hverandre og til arbeidsstykket til å gi et hårdt, ikke-porøst belegg.

Ved utforelse av en bv:'l'j<g>ningsprososs av denne generelle natur er der .funnet at minst tre variable er av kritisk betydning,, nemlig mengdeforholdet ved hviIket.materialet avsettes, hastigheten med hvilken partiklene treffer 'overflaten, og temperaturen ved partik-lenes stdt, som ér en funksjon både av temperaturen til hvilken de heves i gass trommen og deres kineti ske energi ved sammens tot, 'som omdan-nes for å gi en ytterligere tempera tur hevning. Tidligere kjente .b ti-legn ings s ys terne r er derfor blitt foreslått3den hensikt å gi en'passende grad av kontroll for disse belegningsprosessvariable.

F.eks. et tidligere kjent belegnings sys tem anvender 'et rorformet tilforselshus med. kontinuerlige strammer av acetylen, oxygen og en bærergass (som også kan være oxygen) inneholdende pulverformig belegningsmateriale. • Gassene forbrenner kontinuerlig inne i det ror-formede hus og rettes ned i et vannkjolét kammer for å stote mot arbeidsstykket i en kontinuerlig gasstrom med en hastighet på minst 60C) m/s. Selv om et slikt system generelt kan være tilfredsstillende for det formål for hvilket det er påtenkt, kan visse problemer oppstå under spesielle betingelser. F.eks. et kontinuerlig opererende system utsetter arbeidsstykket for en stor, uavbrutt strom av meget varme forbrenningsgasser som meget lett kan overopphete arbeidsstykket, og således kan dette undergå en alvorlig termisk erosjon eller distorsjon. I tillegg arbeider et slikt system kontinuerlig ved hastigheter av stor reises ordenen 6O0 m/s, hvilket lett vil forårsake at belegningsmaterialet avsettes med meget hdy avsetningshastighet og for visse typer mindre arbeidsstykker vil denne hove oppbygningsbastighet av .belegningsmaterialet ikke tillate at varme.unns lipper fra arbeidsstykket tilstrekkelig raskt, hvilket ytterligere vil bidra til en termi.sk distorsjon av arbeides tykket. Et annet problem med et slikt system kan være en utilstrekkelig utnyttelse■av brennstoffet, da et kontinuerlig gasstrdmsystera vanligvis nodyendiggjor at forholdet mellom pulveret i forbrennings gas sene er 5 - 10 % av gassmengden, da. hdye konsentrasjoner vil påfore materialet så raskt at det vil. ytterligere komplisere vartneavgivelsesproblemet som ovenfor beskrevet. For å. unngå disse potensielle vanskeligheter vil det være fordelaktig å anvende et pulserende system som tillater en viss tid mellom påforingene av belegningsmaterialet, som er tilstrekkelig til at varme kan unnslippe fra arbeidsstykket for å hindre distorsjon.'Ytterligere gjor behovet for et vannavkjolt kammer for å forhindre at kammeret smelter under den kontinuerlige operasjon apparatet unodig tungt og .vanskelig å håndtere.

Det'kan derfor i visse I' i lf olle være ønskelig å anvende et avbrutt eller pulserende beregningssystem. I et slikt tidligere'kjent system antennes en brennbar gassblanding i et forbrenningskammer ved oppstrdmsenden av et lop (gun barrel) som er tilstrekkelig langt til at det tillater at der dannes en supersonisk detonasjonsbdlge i lopet og som beveger seg ned i dette. Nedstrøms i forbrenningskammeret innfores det-pulverformige belegningsmateriale inn i løpet, slik at partiklene fores ned i lopet med hoy hastighet og rettes mot et egnet arbeidsstykke. Selv om den kjente anordning av denne annen type er generelt tilfredsstillende for dets påtenkte anvendelse, kan det være u-tilfredsstillende under visse betingelser. F.eks. kan behovet for å ha\ et tilstrekkelig langt lop på. anordningen for å underholde en supersonisk detonasjonsbdlge gjore anordningen unødvendig lang for en installasjon, i lokaliteter hvor plass er kostbar. Ytterligere, ved å injisere pulveret på et sted nedstroms for forbrenningssoaen, tapes, muligheten for å oppvarme pulveret direkte i forbrenningssonen. Ytterligere på det tidspunkt hvor detonasjonsbolgen når pulverinjeksjonssonen nedstroms for forbrenningskammeret vil noe av topptrykket som erholdes i.forbrenningssonen allerede, nødvendigvis være avgitt.

Foreliggende oppfinnelse angir en metode og et apparat for påforing av pulverformig belegningsmateriale på et arbeidsstykke, ved hvilken det er påtenkt å unngå eller, minimalisere problemene med de typer som tidligere er beskrevet.

Mere detaljert vil ved metoden ifølge foreliggende oppfinnelse et pulverformig belegningsmateriale, eksempelvis wolframcarbid, rettes mot et arbeidsstykke i en serie pulser. Hver puls innbefatter et initialt trinn av å innfore en ladning av en gassformig, brennbar blanding i et f orbrenningskammer forsynt rned et ut lops munns tykke. Den brennbare, blanding antennes, og utstromningen av gassblandingen gjennom munnstykket begrenses tilstrekkelig til at det forårsaker en rask trykkdkning under forbrenningen av blandingen til en toppverdi, efter-fulgt av en periode med fallende trykk under kontinuerlig utstrømning av forbrent gassblanding gjennom munnstykket. En sats av pulverformig belegningsmateriale injiseres i forbrenningskammeret i en tidsperiode som begynner like for antennelse, eller alternativt tilnærmet samtidig med at trykket i forbrenningskammeret når dets toppverdi, og som av-slutter når trykket i kammeret fremdeles utgjor en betydelig del.av topptrykket. Utstrømningen av den forbrente blanding og deri værende

.pulverformig materiale rettes gjennom' munns tykket mot arbeidsstykket med hoy hastighet, hviIket ■ forårsaker at det pulvefformige materiale

danner et belegg på arbeidss1ykket. Det vil forståes at ved anvendelse av et pulserende system vil påfdrings hastigheten av materialet på arbeidsstykket reduseres tilstrekkelig til å tillate at arbeidsstykket avgir noe varme mellom på hverandre påføringer av belegningsmaterialet hvorved muligheten for distorsjon nedsettes. Puls operasjon gir også en mere effektiv utnyttelse av brennstoffet, hvorved tap av forbrente gasser som finner sted ved kontinuer lig stroin mot arbeides s tykket unngåes . Ved å avslutte innføringen av pulve rformig materiale i forbrenningskammeret inens trykket fremdeles utgjor en vesentlig del av topptrykket er man sikret, at nesten alt det pulverf ormige materiale påfør-es arbeidsstykket mens has tiglieten av den .utgående strom fremdeles er tilstrekkelig hoy til å gi et tilfredsstillende belegg. Således, ved det tidspunkt når hastigheten av strømmen har faldt under et egnet ni-vå, vil i det vesentlige alt belegningsmateriale i satsen allerede væ-re påfdr t.

Det kan bemerkes at trykk og hastighetsbetin.gelsene som er påtenkt ved foreliggende oppfinnelse er topptrykk som erholdes i kam-1112 re t på ca. 28 kg/cm og en uts tromshas tighet av forbrente gasser på ca. 900 m/s, og hvor det pulverformige materiale i forbrenningsgassene beveger seg med en hastighet på ca. 450 m/s.

Et apparat for påforing av pulverformig belegningsmateriale på et arbeidsstykke, konstruert i henhold til en foretrukken utfdr-elsesform for foreliggende oppfinnelse, er vist i de medfølgende teg-ninger, hvor : Fig. 1 viser, sett fra siden., et apparat for påforing av et pulverformig belegningsmateriale, konstruert i henhold til en foretrukken utførelsesform av foreliggende oppfinnel.se, og som viser visse hovedelementer ved apparatet, innbefattende et forbrenningskammer, en brennstoffinnførsels enhet og en pulverinjekt or,

fig. 2 viser skjematisk en kilde for en forbrennbar gassblanding for tilførsel til apparatet vist i fig. 1,

fig. 3 er et side tverrsnitt l\ v f orbrenningskammeret vist i fig. 1,

fig. 4 viser skjematisk et kobling«skjema for en tenni nys-krevs for en tennplugg forbundet med forbrenningskammeret vist i fig. 1,

fig. 5 er et tidsdiagram som. viser de relative tidsperio-der for de forskjellige operasjoner for. hovedelementene vist i fig. i,

fig. 6 er et tverrsnitt, sett fra siden, av brennstofftilfdrselsenheten vist i fig..1,

fig. 7 er et tverrsnitt, sett ovenfra, av brennstofft.il-fdrselsenheten vist i fig. 6., tatt langs linjer 7 - 7,

fig. 8 er et tverrsnitt, sett fra- siden, av pulverinje'kto-ren vist i fig. 1,

fig. 9A e/r et skjematisk elektrisk, koblingsdiagram som viser de elektriske forbindelser til en elektrisk spole som utgjor en del av brennstofftilfdrselsenheten vist i fig. 6, og

fig. 9B er en skjematisk grafisk fremstilling av strom-st yrke og spenning mot tid for den elektriske kobling vist i fig. 9A.

Under henvisning til fig. 1 av tegningene<1>er der. vist et apparat for påforing av et pulverformig belegningsmateriale, kons tru-ert i henhold til. en foretrukken utforelsesform av oppfinnelsen..

Komponentene av enheten innbefatter et forbrenning skammer 2 fonnet generelt som en omvendt pære, og et nedadretfet munnstykke 4 gjennom hvilket det partikkelformige belegningsmateriale som bæres i en hoyhastighetsgasstrom rettes i avbrutte pulser mot et underliggende arbeidsstykke 6. Forbundet med forbrenningskammeret 2 er en brennstoff innfor selsenhet 8 for periodisk tilforing av satser av en forbrennbar gassblanding til forbrenningskammeret 2, en tennplugg 10 montert på f orbrenningskammeret, og som er nedfort inn i det. indre for å antenne ladningen av den forbrennbare gassblanding, samt en pulverinjektorenhet 12 for tilfdrsel av en sats av partikkelformig materiale. Mange par tikkelf ormige materialer kc\n anvendes, innbefattende hoyt-smeltende belegningsmaterialer som wolframcarbid, såvel som me.tall-flakbelegninger eller andre belegningsmaterialer. En separat beskriv-else av disse komponenter.vi 1 bli angitt senere.

.Forbre nning skamneret

Forbreimingskammeret 2 som er dannet av stål eller tilsvarende materiale er generelt utformet som en omvendt pære med en avfla-tet, forstdrret ovre endedel med en midlere diameter "JD" (fig. 3) av-smalnende ned til en mindre halsdel. Sveiset på den frie nedre del av halsen av forbrenningskammeret 2 er en blokk 20 som er forsynt med gjenger for å motta den tilsvarende med gjenger forsynte ovre del av det tidligere nevnte munnstykke 4, som er et kort ror anordnet konsentrisk med den vertikale akse av forbrenningskammeret 2.

En horisontal bossing 22 strekker seg gjennom veggen, av forbrenningskammeret 2 inn i dets indre i den ovre, fors torrede del av f orbrenningskammeret. Bdssingen 22 er innvendig gj'enget og mottar en tilsvarende gjenget del av den tidligere nevnte brennstofftilfdr- selsanordnin-g 0. Poirj.odi.sk (sovi vil bli beskrevet senere) injiserer brenns toff ti Iforsc 1 sanordiri.n gen 0 en sats av en .forbrennbar gassblanding som i den foretrukne utforelsesform er en blanding av propangass og luft, inn i det indre av forbrenningskammeret 2.

Blandingen antennes derefter av den tidligere nevnte tennplugg 10 (fig. 1) som er innfort gjennom veggen av forbrenningskammeret 2, rettet mot kammerets indre del. Tennpluggen er anordnet sen-tralt i den ovre, forstdrrede del av forbrenningskammeret og forflyttet 90° fra innlopsenheten 8. Andre innfori.ngss teder kan velges for tennpluggen. Tennpluggen 10 kan være en konvensjonell automobiltennplugg som når den settes under spenning initierer en flammefront som strekker seg gjennom satsen av den forbremibare blanding.'

Et viktig trekk ved foreliggende. oppfinnelse■er at forbrenningen inne i kammeret er en eksplosjon i motsetning til detonasjon, hvilket vil forståes ved at flammefronten beveger seg gjennom blandingen i forbrenningskammeret ved en subsonisk hastighet som er ca. 25 m/s. Ved den foretrukne utforelsesform er det antatt at forbrenningen av blandingen finner fullstendig sted ved en eksplosjonsaktig forbrenning (deflagrasjon).

Ved en alternativ utf orelsesf orm av f reingan gsmåten kan imidlertid kammeret 2 dimensjoneres slik at trykkstigningen under den eksplosjonsaktige forbrenning er så rask at for en sluttelig ubrent del av forbrenn.ingsgassen inne i kammeret, som kan betegnes som en en-degass, at minst en del av forbrenningen foregår ved selvtenning hvor en spontan antennelse av endegassen i det vesentlige finner sted i al-le deler samtidig.

En viktig egenskap ved kammeret for å oppnå en tilstrekkelig trykkstigning under forbrenningen for å gi et tilfredsstillende belegg er at forholdet mellom dj.amet eren av den ovre, fors tor rede del av forbrenningskammeret 2 og diameteren av utlopsmunnstykket 4. Ifdlge det foretrukne eksempel innfores propan/luftblandingen i kammeret 2 ved et trykk på o ca. 7 kg/cm 2 , og det er nodvendig å o oppnå o en trykkstigning til toppverdien under forbrenningen på o ca. 28 kg/cm<2>.. Hvis utlopsmunnstykket 4 har for stor indre diameter, vil for meget av gassblandingon unnslippe gjennom munnstykket for trykket har bygget seg tilstrekkelig opp. For å oppnå,, et slikt- trykk er der funnet at forholdet mellom, den midlere indre diameter "D'f av f orbrenningskammeret i den ovre, .forstorrede del til den indre diameter-av munnstykket 4 ("D" i fig. 3) bor minst, varre 5:1, og fortrinnsvis noe s torre. F.eks. ved den foretrukne utf or sis osf orm hvo ir- den indre diameter "d" av munnstykket'4 er 0,8'mm, er kamme irdiameteren "D" i den ovre, for-størrede del 63,5 mm, hvilket gir forhold for D/d på 7,5. Forbren-ningskammerets trykk og dimensjoner som beskrevet gir en gasshastighet gjennom munnstykket på ca. 900 ms, og' hvor hastigheten av de oppebar-ne partikler er ca. 450 ms.

En annen viktig egenskap ved forbrenningskammeret 2 er dets totale volum i relasjon til tverrsnittsarealet av munnstykket 4. Volumet av kammeret 2 bor være tilstrekkelig stort til å gi en tidsperiode for den utstrdxmende gass gjennom munnstykket som varer tilstrekkelig lenge til å muliggjøre at tidsperioden for injeksjon av satsen av det pulverformige materiale, som vil bli beskrevet i det efterfolgende, inn i f orb irenningskammeret til å være fullstendig mens trykket i f orbrenningskammeret fremdeles er ved et høyt nivå. Således ved den foretrukne utf drei sesf orm hvor injoks j onspe trioden for pulveret kan av-stedkommes i lopet av 5 ms bor gassutstrømnings tiden (enkelte ganger kaldt nedblåsning) under hvilken gass utldper fra munnstykket, være flere ganger lengere. F.eks. med en indre diameter av munns tykket på 6,35 mm- bor kammer volumet være minst 130 cm' 3 . hvilket gir en nedblåos - ningsperiode på ca. 10 ms, og i praksis kan der gis kammere med en ka-pasitet på o 196 - 230 cm 3. Med disse dimensjoner kan pulver injiseres og i det vesentlige elimineres fra forbrenningskammeret 2 for trykket i dette er faldt til en verdi som er for lav til å utfore belegningsmaterialet .mot arbeidsstykket med tilstrekkelig hastighet for" tilfredsstillende belegning.

Forskjellige betraktninger påvirker niunnstykkelengden .Denne bestemmes av den nodvendige stot hastighet for pulvere, pulverets partikkelstdrrelse og avfyrings trykket, og er for en gitt hastighet proporsjonal med partikkelstor reisen og omvendt proporsjonal med avfyrings trykket . Den nodvendige hastighet er den som vil hamre partiklene til et tett, velbundet belegg, mens en for hoy hastighet vil på steder bryte opp belegget eller til og med fjerne substratmaterialet, mens en utilstrekkelig hastighet gir et pordst belegg. Temperaturen spiller en underordnet rolle ved å mykgjdre partiklene for å fremme en stdtdeformasjon, men temperaturen erholdes i det vesentlige fra eks-poneringen av pulveret for de varme gasser ved at pulveret injiseres tvers over forbrenningsrommet, mens en relativt ytterligere oppvarm-ning finner sted i munnstykket. Relativt hove avfyrings trykk (som er avhengige av det tilgjengelige brennstoff- og luf tti If.drselstrykk) muliggjor hoye hastigheter fra- et- kort munnstykke, som kunne gjores meget kortere enn lier beskrevet ved en proporsjonal fordkning av avfyrings trykket, eller vice versa ved å manipulere pulverets stdrrelse og/eller brennstoff- og lufttilfdr selstrykk. F.eks. ved påforing av wolf ramcarbid med par tiklcel s tor reis e i området -325 mesh + 15 |rm ble der erholdt et tilfredsstillende belegg ved anvendelse av et munnstykke- med en lengde på 10,0 cm, hvor belegget hadde en amorf struktur med en Knoop hardhet på ca. 1200 og med adhesjon i overkant av 775 kg/

2

cm .

Viktige fordeler erholdt ved anvendelse av et relativt kort munnstykke er at den relative betydning av veggfriksjonen og varmetap fra veggen reduseres betydelig.. I kontrast dertil vil et "sugeror" munnstykke, dvs. et som har et forhold mellom lengde og diameter i overkant av 30 av et stort veggflatearea1 i forhold til dets tverr-snittsareal med det resultat.at veggfriksjonen i vesentlig grad vil senke gasstromhastigheten ved gjennomgangen gjennom munnstykket, og ytterligere vil der oppstå relativt hoy varmetap. I tillegg vil'ev-nen til å fungere med et kort munnstykke muliggjore installasjon av apparatet i lokaliteter hvor tilgjengelig rom er begrenset. Ved å utfore forbrenningen ved en eksplosjonsprosess (deflagras jon) ved foreliggende oppfinnelse fremfor ved detonasjon som frembringer en supersonisk- sjokkbdlge er det mulig å unngå behovet for et munnstykke med

lengde tilstrekkelig til å opprettholde en detonasjonsbdlge.

Prossen som finner sted i forbrenningskammeret med hensyn til trykk og dimensjoner for den foretrukne beskrevne utforelsesform er angitt grafisk i fig. 5. Går man ut fra en puls eller strdm ved tiden null, påbegynnes innfdringen av en forbrennbar blanding ved et trykk pa p 7 kg/cm" 2inn i kammeret gjennomtilfdrselsenheten 8 (som vil bli beskrevet, mere detaljert i det efterfdlgende) i ca. 8 ms. Ved ca. 5 ms injiseres en sats av pulverformig-belegningsmateriale inn i kammeret, og injeksjon av det pulverformige materiale fortsetter inntil den avsluttes ved ca. 10- ins. Ef ter ca. midtveis i pulverin jeks j ons-perioden, dvs. efter 7,5 ms er medgått, vil tennpluggen 10 antenne blandingen og forårsake en rask stigning i trykket inne i forbrenningskammeret til en toppverdi på ca. 28 kg/cm'' ca. 10 ms efter påbegynnelse av cyklusen.

Pulverinjeksjonen avsluttes tilnærmet'på det tidspunkt når trykket i kammeret er ved dets toppverdi. Omtrentlig ved dette tidspunkt vil de fors te partikler som ble injisert ha beveget seg ut av f orbrenningskammer 2 gjennom munnstykke 4 og steilt mot a rbei.ds s tykket og har således startet en belegningsperiode som fortsetter i ca. 2 rn-.-- Belegningsperioden er kortere enn i. n j eks- jon s perioden , .fordi de nist innforte partileie r Lar igjen de fors t innforte partikler i munnstykket som folge av oppbygning av trykk i kammeret. Ved slutten av be-regningsperioden er i det alt vesentlige alt av det pulverfor mige .materiale blitt blåst ut av forbrenningskammeret 2 med det resultat at på det tidspunkt hvor trykket i forbrenningskammeret tilslutt fal-ler under det som er nddvendig for å underholde en tilstrekkelig hastighet for belegning, er hele den pulverformige ladning allerede blitt påfort.

Det vil forståes at trykkene, tidene og dimensjonene som beskrevet for den foretrukne utforelsesform kan selektivt varieres om dnsket, for å muliggjore anvendelse; av s torre eller mindre belegnings-apparater ifolge foreliggende oppfinnelse. I tillegg kan tidspunktet for belegningsmaterialets injeksjonsperl ode velges til å begynne efter fremfor for antennelse, for påføringer hvor det er dnskelig å innfore pulveret i en atmosfære hvor alt oxygen allerede er forbrukt, i den

hensikt å redusere partikkeloxydasjon.

Brennstoff t i1f drs e1senhet en

Den tidligere nevnte brennstofftilfdrselsenhet 8 (fig. 6 og 7) innbefatter et sylindrisk tilfdrsels hus 30 som.har en forminsket gjenget stuss ved dets fremre ende og som fastskrues i den tidligere beskrevne bdssing 22 i siden av forbrenningskammeret 2. Utgående bakover inn i innldpshuset 30 fra dets fremre.ende er en innldpspassa.sje 34 som ender ved omtrent midtpunktet av tilfdrselshuset. Utgående bakover fra tilfdrselspassasjen 34 gjennom resten av tilfdrselshuset er en annen passasje 36 mad relativt mindre diameter, som glidende mottar en ventilstang 38 som bærer et ventiIhode 40. Ventilhodet 40 som er avskrådd langs dets kant, er tilpasset i ét tilsvarende åvfaset ventilsete 42 på tilfdrselshusets legeme 30 og avstenger væskekemmu-nikasjonen mellom tilfdrselspassasjen 34 og forbrenningskammeret 2 når ventilhodet er i. lukket stilling.

For å holde ventilhodet i dets lukkede setes tilling er den bakre del av ventilstangen 38, som utstrekker seg bakover og ut av tilfdr selshuset 30, forsynt med en ikke gjennombrutt sirkelformet ril-le som gir en, fremadrettet skulder 43 som fastholdes av en .sirkulær plate eller fjærholder 44. En sirkulær kompressibel fjær 46 er anordnet konsentrisk rundt ventiIs tangen 38 og utgår mellom tilfdrselshuset 30 og platen 44, og som er akkurat tilstrekkelig sterk til å holde ventilhodet 40 lukket mot det ..rykk som utoves av den innkom- niende ti l.fdrsel av f orbrennbar" gass, som tilfores kontinuerlig til det indre av innlopspassasjen 34 gjennom rorledning 48 (fig. 7).

For å bevege ventilhodet 40 fremover fra dets sete og således gjore innlopspassasjen 34 i væskekommunikasjon med det indre av forbrenna ngskcVmmeret, er to elektriske solenoider 50 fast montert på det ytre av ti lf drselshuset 30 på den motsatte sj.de derav. Solenoidene 50 er av konvensjonell konstruksjon som hver har en elektromag-netisk spole 51 (fig. 9A ) med en kjerne 52 montert for en aksial frem-og tilbakegående bevegelse i spolen når denne aktiveres.. Forbundet med, og båret av kjernene 52 er et tversgående krysshode 54 (fig. 6) som er i kontinuerlig tilstdtende kontakt med den frie bakovervenden-de ende av ventils tangen 38.

i

Under den ikke-aktiverte tilstand av solenoidene 50 vil den forspente fjær 46 forårsake at ventilstangen 38 beveger krysshodet bakover slik at kjernene 52 bringes i tilbaketrukket tilstand når ventiohodet 40 ligger an mot ventiIsetet. Aktivering av solenoidene 50 forårsaker at kjernene 52 beveges inn i solenoidene og trekker krysshodet 54 fremover (til den posisjon som.er indikert med stiplet linje i fig. 6) og således forer ventilstangen 38 fremover og hever ventilhodet 40. fra ventilsetet. På dette tidspunkt vil den forbrennbare blanding som er ved et trykk på o 7 kg/cm 2 ved den foretrukne ut-f drei ses f or rn, påbegynne tilforselen inn i f orbrermingskammeret 2. Solenoidene 50 deaktiveres på ca. det tidspunkt når tennpluggen 10. ten-ner. En rask trykkoppbygning som finner sted i forbrenningskammeret 2 under tilforselen av forbrenningsgassen muliggjdr at fjæren 46 raskt bringer ventilhodet 40 tilbake til ventilsetet og derved avstenger forbrenningskammeret 2 fra tilfdrselspassasjen 34 for den fremadgående f lammefron t kan rekke blandingen i tilforse.lspassas jen .

For å forhindre lekkasje av den forbrennbare blanding ut gjennom tilforselshuset langs stangen 38, hvilket kunne forårsake brannrisiko, er der anordnet en sirkulær fordypning 56 i tilfdrselshuset 30, som omgir venti1stangen ca.- ved midtpunktet av den annen passasje 36 (fig. 7). Luft tilfores til passasjen 56 gjennom rorledning 58 ved et hoyere trykk enn trykket for den forbrennbare blanding som tilfores gjennorn tilf drselspassas jen 34.. Som et resultat av dette vil en eventuell lekkasje av gass mellom stangen 38 og den annen passasje 36 rettes fra fordypningen 56 mot i-nnlopspas s as jen 34 og

således forhindre at forbrennbar gass unnslipper bakover og ut mot

atmosfæren. Ytterligere i en alternativ utforelsesform av foreliggende oppfinnelse ved hvilken det pul verformige materiale innfores i

kammeret 2 g jennom ' brenns to.f.-ft i l.fd r sels es ven t i. lea ved a. oppebære det pulverf ormige materiale i brenns: toffgas s t i lf dr se len , er s-t comme a av gass som innfores gjennom senkningen 56 meget viktig for å forhindre pulveret fra å fylle passasjen rundt ven tils tivngon og forhindre dens raske bevegelse mellom de lukkede og åpne posisjoner.

For å aktivere og deaktivere solenoidene 50 for en pulsert eller cyclisk tilfdrsel av blandingen inn i forbrenningskammeret anvendes det elektriske kretslop som er vist i fig. 9ft. Den foretrukne operasjonsbastighet er en pulshastighet i området 5-25 pulser/s, selv om dette kan'varieres. Spolen 51 i solenoiden 50 er forbundet i serie med en kondensator 62 som. opplades fra en hdyspenningski lde (300 v) indikert med batteri 64 når bryterkon taktene 66a og 66b er sluttet. Når bryterkontakter 66a og 66c er lukket, utlades kondensatoren 62 gjennom spolen 51,og solenoiden beveger den tilhdrende kjerne 52 fremover. Når bryterkontaktene 66a og 66b igjen sluttes, opplades igjen.kondensatoren 62 gjennom spolen 66 fra kraftkilden 64. En likeretterdiode 70 er innbefattet i kretsldpet til solenoidespolen 51 for å forhindre en strdm i motsatt retning når kondensatorens lader svinger til dens motsatte polaritet (fig- 913), hvilket sikrer at solenoiden tilfores kun en enkelt strdmpuls. Denne oppkobling minimalise-rer systemets elektriske energibehov. -

På lignende måte for å aktivere tennpluggen 10 (fig. 4) er en kondensator 70 og primærspolen 72 i'en standard tenn transformator koblet i serie med batteriet 74. Tenntransformatorens sekundærspole 73 er forbundet med tennpluggen 10. Et par bryterkontakter 76 er forbundet i parallell med kondensatoren 70. Bryterkontaktene 76 åpnes og lukkes av bevegelsen til ventils tangen 38. Når ventilstangen beveges for å åpne ventilhodet 40, sluttes bryteren 76, hvorved påbegynnes en strdmoppbygning i primærspolen 72. Når ventilstangen lukker ventilhodet 40, åpnes kontakten 76, hvilket forårsaker en spenningsfor-andring over spolene i transformatoren, hvilket forårsaker en tenn-• gnist. Selv om der kun har vært åpenbart et system hvor der anvendes én tennplugg, vil det forståes at tenningssystemet lett kan modifise-res for å aktivere to tennplugger 10, anordnet på motsatt side av forbrenningskammeret 2.

B r e li n s t off /1 u f 1: t i 3. f d r s e 1 s le i 1 d c. n

Som tidligere nevnt inniores en tilførsel av brennbar blanding gjennom rorledning 48 til tilfdrselspassasjen 34 i tilfor-selsenheten 8. Tilforselen av den brennbare blanding kommer fra til-for 's e1ssysternet vist i fig. 2, som innbefatter en brennstoff/luft-blandetank 80 forbundet med rorledningen 48, hvori luft og propangass blandes ved et trykk på ca. 7 kg/cm^ for å gi den forbrennbare ding. Når innldpsventilhodet 40 åpnes, strømmer blandingen gjennom rorledning 48 og til tilfdrselspassasjen 34 og inn i forbrenningskammeret 2, som efter at den foregående puls er fullstendig, er ved et trykk soin er vesentlig lavere enn 7 kg/cm".

Luft tilfores blandetanken 80 fra en luftreservoartank 82 forbundet med en hdytrykksluftkilde, slik som en luftrdrledning som arbeider ved 7 kg/cm 2. Luftreservoirtanken '82 er forbundet ved hjelp av en mellomliggende rorledning 84 til blandetanken 80.

Propangass tilfores til blandetanken 80 fra flasken 86 inneholdende flytende propan, via de forbindende rdrledninger 88. Anordnet på utsiden av propanflasken 86 er elektriske varmelampcr 90 som hevere temperaturen av den flytende propan slik at denne koker av. Oppvarmningen av .den flytende propan danner en tilførsel av propangass ved et trykk på o ca. 8 kg/cm 2, og gassen fores gjennom en variabel ven-til 92, anordnet i rorledning 88, som regulserer tilforselen av propan til blandekarriiToeret 80. En slaveregulator 94 er forbundet med rorledning 88 via en avgrenet rd.rforbiiidel.se til. luf trdrledning 84, som således automatisk regulerer tilforselen av propangass i forhold til lufttrykket.

To. sikkerhetsforanstaltninger er innbefattet. En trykkfd-ler 98 i strdmnings.fo.rbindel.se med propangassen i rorledning 88 er forbundet med den elektriske strdmkilde for varmelampene.90 for pro-panf lasken, slik at hvis en for stor trykkstigning påvises av enheten 98, vil denne automatisk stenge av varmelampene. Det er også nødven-dig å slå av varmelampene'90 når den flytende propan i. flasken 86 er forbrukt, og for dette formål er en vektfdleranordning indikert" skjematisk som 100, som også er forbundet med propanflasken. Vektfdler-anordningen 100 bryter den elektriske tilfdrsel til lampene 90 når vekten av flasken. 86 og dens innhold synker under et på forhånd bo--s t. e m t nivå.

Blandetanken 80 og lufi.re.se rvoirtank 82 har begge en meget sto r re volumka pas.i. te t enn f orbrcn u.i ngskamme re 1: 2 for å minimalisere variasjoner i tilfbrselstrykket av den forbrennbare blanding under inns trornning av gass til f orbrenningskammeret.

Selvom en kilde hvor der anvendes flytende propangass er blitt beskrevet, vil det forståes at ved passende modifikasjoner kan et flytende brennstoff eller tåke derav blandes, med luft og tilfores f orbrenningskammeret for å gi en f orbrennb.ar blanding.

P ulverin je k t ore n lie t e n.

Den tidligere nevnte pulverinjektorenhet ]2 (fig. 8) innbefatter et vertikalt, lukket, hult sy.lindr.isk injektorhus 120. Huset 120 har i dets nedre ende en gjenget tapp 122 som kan. fastskrues i en gjenget bdssing .124 som er fastsveisct og forer gjennom voggen i forbrenning skammare! 2 i dets ovre ende. En vertikal passasje 126 som forer tappen .122 bringer det indre av injektorhuset 120 i. strdmnings-forbindelse med det indre av forbrenningskammeret 2. Passasjen 126 er imidlertid normalt lukket ved at et injektorventilhode 1.28 ligger an mot en sirkelformet neopren forseglings ring 130 som er anordnet i den nedre ende av injektorhuset. Injektorventilhodet 128 kan loftcs vertikalt fra dets sete 130 ved en injektoryenLilstang 132 som strekker seg oppover og ut gjennom den ovre ende av injektorhuset 120. Den ovre ende av injektorhuset innbefatter en konvensjonell trykkforsegl-ihg (ikke v'is't) som tillater en vertikal glidende bevegelse av stangen 132 uten at der oppstår trykktap inne i huset.

Fast anordnet på stangen .132, motstående til midtpunktet i huset, er et stempel 134 som deler det indre av huset i et ovre kammer 136 og et nedre kammer 138. Stemplet .134 leder ventilstangen for en vertikal glidende bevegelse for å sikre at ventilhodet beveges vertikalt av og på dets sete 130.

Pulverformig materiale tilfores periodevis inn i det nedre kammer 138 gjennom en horisontal ledning 140 som er forbundet med, og fores gjennorn sideveggen av huset 120. Ved den motsatte ende av rorledningen 140 er denne forbundet med den nedre ende av porsjonerings-, enhet 142 som omfatte c en ovre la ga r be h o 1 de r .144 inneholdende en ti L-fdrsel av belegningsmateriale, og en. nedre samle trakt 146. Lage r be-holde ren 1.44 er en lukket, vertikal hulsylinder med en kjegleformet bunnvegg som forer ned i en smal hals 148. Gjennomgående gjennom lagringsenheten 144 er en vertikal aksel 1.50 som har'et gjenget område 152 ved dens nedre ende og anordnet i. halsen 148, og aclski.lt fra den- nes vegger. Et venti 1 nod o 154 er fasts ler uud iri 1. den nedre ende- av akslingen 152, og har en oppad rc-11 o t konisk del som ligger an i et tilsvarende .formet sete ved den nedre ende av halsen 148.

Normalt vil strommen gjennom halsen ned i den underliggende mottagertrakt 146, som er forbundet med lagringsenheten 144, ved den mellomliggende stuss .160, forhindres av ventilhodet .154. Imidlertid kan akslen 150 selektivt beveges.nedover slik at partiklene kan fores gjennom halsen 143 og inn i mottagertrakten 146. I tillegg vil gjengene 152 i den nedre ende av akslen 150 hjelpe til å fore det pulverformige materiale nedover og inn i den underliggende mottagertrakt. Fra mottagertrakten 146 kan partiklene fores via den mellomliggende rorledning 140 til det nedre kammer 138.

Ved. anvendelse av både lagringsenheten og mottagertrakten kan mengden av materiale som fores inn i. pulverinjektorhuset 120 kon-trolleres for hver sats. Ytterligere ved å angi mottagertrakten 146 sikres at volumet av det pulverformige materiale blir blandet med et relativt stort luftvolum som tilfores gjennom rorledning 140 og således unngåes gjentetning av rorledning .140, hvilket kunne finne sted hvis materialet ble forsdkt tilfort direkte fra hoveddelen av materialet i lagringsenheten og inn i rorledningen uten den mellomliggende tilf oi sel st rakt.

Da det pulverformige materiale må innfores i forbrenningskammeret under en periode hvor trykket i kammeret når en toppverdi på ca. 23 kg/cm<2>',er det nddvendig å sikre at trykket i det indre av hver del av injektorhuset 120, lagringsenheten 144 og mottagertrakten 146 er ved et ytterligere hdyere trykk. For dette formål er en tl.I-fdrselsledning for luft fra en konvensjonell trykkilde på ca. 70 kg/ cm2' (ikke vist) forbundet via en tilfdrselsrorledning 162 som forgre-nes til forledninger 164, 166 og .168 s om. henholdsvis er forbundet med det. ovre kammer 136, det indre av lagerenheten 144 og det indre av mottagertrakten 146.

For å injisere materialet i det nedre kammer 138, lottes vertikals tangen 132, hvilket lofter ventilhodet 128 fra dets sete.. Det hdye trykk, inne i det nedre kammer 138 injiserer partiklene inn i forbrenningskammeret i en retning mot munnstykket 4. Ved å injisere partiklene på den side av forbrennings-kamme ret som er på motsatt side av munnstykket 4 gis partiklene tilstrekkelig oppholdstid i forbrenningskammeret 2 for å oppnå en tilstrekkelig foroppvarmning'fdr de fores inn i hdyhasLighetsforbrenningsgasseno gjennom munnstykket 4.

Den ofterfdlgende retur av ventilen til dens lukkede stilling avhjelpes ved det hdye trykk på oversiden av ventilhodet 128, hvilket resulterer i en spesielt rask og effektiv ventillukning.

Ventilstangen .132 kan heves og senkes ved hjelp av en sol-enoide med tilhdrende bryterkretslop, tilsvarende en av solenoidene 50 med tilhdrende kretslop som tidligere beskrevet i forbindelse med brennstofftilfdrselsenheten. Det kan således bemerkes at brennstoff-tilf dr sel ss ole noi. de ne, pulverin jeiet ors olenoid en og tennpluggen hver aktiveres som folge av manipulering av brytere i deres respektive tilhdrende elektriske kretser. Gom tidligere diskutert er åpne-og slut-tepunktene for tennpluggen 10 montert på tilfdrselsventilmekanismen slik at der automatisk oppnåes at gnisten avgis i det onskede inter-vall efter åpning av ventilen. På tilsvarende måte kan åpningen av pulverinjektorventilen oppnåes 1 henhold til det tidligere beskrevne tidsforhold ved å anordne bryterkontakter på puIverinjektorsolenolden som sluttes ca. 3 ms efter at brennstofftilfdrselsventilhodet 40 har begynt å åpne. Dette kan oppnåes ved å montere kammer på en felles roterende aksling som kontrollerer operasjonen av bryterne som styrer tilf drsels ventilen og pul ve r i ri j ek t or s t angen 132 i. det onskede tidsforhold. Andre konvensjonelle tidskoblingor kan alternativt anvendes.

Ved en alternativ utforelsesform av oppfinnelsen kan belegningsmaterialet i stedet for å innfores i kammeret adskilt fra den brennbare blanding,innfores i kammeret sammenblandet med den forbrennbare blanding. Dette kan fordelaktig gjores ved å innfore belegningsmaterialet i rorledning 48 mellom brennstoff/lufttilfdrselskilden og brennstofftilfdrsels ventilen, eller alternativt ved å innfore belegningsmaterialet i kammeret'34, inne i brenns toff tilf drsels vent i len 8 via en passende rorledning. I begge tilfeller tilfores belegningsmaterialet i forbrenningskammeret sammen med den forbrennbare blanding.

Claims (9)

1..Fremgangsmåte ved gjentatt påføring av et. pulverformig belegningsmateriale på et arbeidsstykke, hvor et kammer med et gass-utløp fylles med en forbrennbar gassbJanding ved et første trykk, gassblandingen antennes i forbrenn!ngskamme ret, og det partikkel-formi.ge materiale blandes- med den forbrente gassblanding og på- . føres derefter på arbeidsstykket i den forbrente gassblanding ved forhøyet temperatur og ved høy hastighet,karakterisert vedat den forbrennbare gassblanding forbrennes hurtig (."def lagration" ) i kammeret, den hu r tig forbrente blanding holdes i forbrenningskammeret slik at den gassformige blanding blir i det vesentlige fullstendig forbrent før gassblandingen kan strømme gjennom utløpet i slikt volum at den på grunn av forbrenningen av blandingen dannede trykkøkning vil begrenses vesentlig, for derved i kammeret å danne et topptrykk som er vesentlig høyere enn det første trykk, idet det par tikkel f o.rmige materiale blandes med forbrenningsgassene mens kammertrykket utgjør i det.minste en vesentlig del av kammerets topptrykk, og det pa r tikke1 formige belegningsmateriale påføres på arbeidsstykket ved anvendelse av det annet trykk for å drive forbrenningsgassenc og det partikkelformige materiale gjennom et munnstykke for å akselerere det par.tikkel-formige materiale mot arbeidsstykket.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at den forbrennbare gassblanding innføres i kammeret i en .tilstrekkelig stor mengde til å øke blandingens trykk til i det vesentlige over atmosfære trykk, og at den hurtige forbrenning av den gassformige blanding settes igang mens den gassformige blanding har et trykk som er vesentlig høyere enn atmosfæretrykk.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1. eller 2,karakterisert vedat den forbrennbare gassblanding avgrenses for i det vesentlige å gjøre den maksimale flanimeforplantningsperiode under den hurtige forbrenning så liten som mulig og derved øke topptrykket erholdt på grunn av forbrenningen.1.

4. Fremgangsmåte ifølge krav .1.-3, k a r a k ± e' r . i s e r t . \ • ved at en andel av den gassformige blanding forbrennes ved hjelp avselvantennelse efter at den gassformige blefndings trykk er blittøket på grunn av den hurtiqe forbrenning. .

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4,karakterisertved at det partikkelformige materiale blandes med forbrenningsgassene før en hovedandel, av forbrenningsgassene er blitt ført gjennom munnstykket.

6.. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5,karakterisertved at det partikkelformige materiale blandes med forbrenningsgassene ved at det partikkelformige materiale injiseres i forbrenningskammeret slik at det partikkelformige materiale vil bli forvarmet før det forlater forbrenningskammeret.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6,karakterisertved at det som gassformig blanding anvendes brensel og luft.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7,karakterisertved at det i forbrenningskammeret før den hurtige forbrenning opprettes et første trykk på minst ca. 3 atmosfærer.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8,karakterisertved at det som partikkelformig materiale anvendes et materiale med høyt smeltepunkt.