WO2023020659A1 - Powder feed device for a coating apparatus - Google Patents

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WO2023020659A1
WO2023020659A1 PCT/DE2022/100605 DE2022100605W WO2023020659A1 WO 2023020659 A1 WO2023020659 A1 WO 2023020659A1 DE 2022100605 W DE2022100605 W DE 2022100605W WO 2023020659 A1 WO2023020659 A1 WO 2023020659A1
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bypass line
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PCT/DE2022/100605
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Tobias Phillip Utsch
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HPL Technologies GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a powder feed device for a coating device, a measuring method with such a powder feed device for determining a current total flow rate of the powder, and a coating device with such a powder feed device for a workpiece.
  • the object of the present invention is to at least partially overcome the disadvantages known from the prior art.
  • the features according to the invention result from the independent claims, for which advantageous configurations are shown in the dependent claims.
  • the features of the claims can be combined in any technically meaningful way, whereby the explanations from the following description and features from the figures can also be used for this purpose, which include additional configurations of the invention.
  • the invention relates to a powder feed device for a coating device, having at least the following components:
  • the powder feed device is primarily characterized in that at least one of the feed lines includes a bypass line and the flow measuring device is set up to detect a current partial flow rate of the powder flowing through the bypass line.
  • ordinal numbers used in the description above and below only serve to clearly distinguish them and do not reflect any order or ranking of the components referred to. An ordinal number greater than one does not mean that another such component must necessarily be present.
  • the powder supply device proposed here comprises at least one storage source, for example a receiving container for a powder or a mixture of a powder or a line which is connected to an external storage container.
  • the powder is, for example, partly metallic and partly an additive, for example carbides or other hard materials, which are used in a friction coating of a brake disc.
  • the supply line is connected to a respective supply source or a common line for several supply sources.
  • the types of powder are already mixed before they reach the coating (and fed through a common feed line) or mixed with one another only during coating (and fed through separate powder nozzles).
  • the flow measuring device is arranged in a bypass line and thus only a partial flow rate of the relevant supply line on which the bypass line is formed can be detected by the flow measuring device by means of the flow measuring device.
  • the current partial flow rate together with a current main flow rate in the main line of the supply line in question forms the current total flow rate of the supply line. For example, equals the sum of the hydraulic diameters of the bypass line and the main line the hydraulic diameter of the supply line in question.
  • the supply line to which the bypass line is connected is set up in such a way that a relationship between the portion that flows through the bypass line and the portion that flows through the main line is known (for example empirically).
  • a relationship between the portion that flows through the bypass line and the portion that flows through the main line is known (for example empirically).
  • the bypass line is set up for conducting a fixed proportion of the current total flow rate of the powder, the fixed proportion being set up in a range from 5% by volume to 30% by volume.
  • a flow-optimal diversion (e.g. by means of a sharp-edged division and a gentle Inclination angle) provided for a (quasi) laminar flow of powder particles.
  • the hydraulic diameter of the bypass line in relation to the main line corresponds to the fixed proportion that is aimed for, i.e.
  • the hydraulic diameter of the bypass line is 5% [five percent] of the hydraulic diameter of the entire line and in the main line it becomes 95 % [ninety-five percent] passed through.
  • the flow velocities in the bypass line and the main line are different from one another.
  • the flow measuring device includes a light sensor for detecting shadows of the powder flowing through the bypass line.
  • a particularly precise sensor for a flow measurement namely a light sensor, particularly preferably a laser light sensor, with so-called shadow detection of the powder flowing through being carried out in order to determine the number of powder particles flowing through the bypass line.
  • the bypass line makes it possible for almost any quantity (i.e. total flow rate) of a powder to be provided and at the same time such an exact light sensor or laser light sensor for which the hydraulic diameter is not too large for shadow detection or the number in the flow pattern is not too large of the powder particles arranged one behind the other in the measuring direction must not be too large.
  • a particularly large flow rate and/or an even greater required accuracy of the detection of the current total flow rate it is proposed to use a plurality of sensors for the flow measurement.
  • the light beams of the light sensors are arranged as closely as possible one behind the other in the direction of flow.
  • another sensor is arranged, which is part of the flow meter or another flow meter.
  • a measuring method for determining a current total flow rate of the powder in a powder feed device comprising the following steps in the order mentioned: a. introducing a powder into the at least one feed line; b. diverting a fixed portion of the powder flowing through the feed line through the bypass line; c. detecting a current partial flow rate of the powder flowing through the bypass line; and d. Divide the in step c. detected current partial flow rate by the known proportion of the current total flow rate of the powder.
  • a measurement method for determining a current total flow rate of a powder in a powder feed device, as described above, is proposed here, with initially in a step a.
  • the powder is introduced into the at least one feed line.
  • the powder is usually carried by a transport gas, for example by air or by a (for example inert) process gas for a later thermal processing of the powder.
  • step b now the solid part of the powder fed in the feed line is fed into the bypass line.
  • steps a. and b. are passive steps which result from the construction or the flow profile of the supply line and the bypass line.
  • step c the partial flow rate, i.e. the flow rate that is present in the bypass line, is now recorded by one of the measuring devices.
  • step d this detected (partial) flow rate in the bypass line by the known proportion of the partial flow rate from the total flow rate (e.g. the ratio of the hydraulic diameter of the bypass line to the hydraulic diameter of the supply line before the bypass line and/or after the bypass line) divided and thus the current total flow rate is determined.
  • This calculation step takes place in the measuring device or in an external computing unit, with the result of this calculation preferably being used to control or regulate the supply of powder and/or the speed of a carrier gas. This is carried out, for example, via at least one closing valve and/or throttle valve (preferably directly controllable by a control unit).
  • a coating device for a workpiece having at least the following components:
  • An infeed device for moving the focus of the coating nozzle in a defined manner
  • a high-temperature source for melting the powder fed into the focus by means of the coating nozzle and/or from a region near the focus of a treatment surface of a workpiece to be coated, with the coating device preferably being set up for extremely high-speed laser deposition welding.
  • a coating device for a workpiece is now proposed here, which includes the powder supply device described above and is preferably set up to carry out the measuring method described above for detecting a total flow rate of the powder.
  • the coating device is formed separately with such a powder feed device.
  • At least the coating device is connected to the powder supply device during operation in such a way that its coating nozzle can be supplied with the desired powder.
  • the coating nozzle is, for example, a correspondingly designed opening at the end of a feed line, which is aligned in such a way that the powder can be fed into a focus.
  • the coating nozzle is an annular nozzle in which the powder is fed to the focus in a conical shape.
  • the coating device also comprises a high-temperature source, for example a torch (in the case of high-velocity oxygen fuel [HVOF]) or a laser (in the case of laser cladding, preferably extremely high-velocity laser cladding [EHLA]).
  • a high-temperature source for example a torch (in the case of high-velocity oxygen fuel [HVOF]) or a laser (in the case of laser cladding, preferably extremely high-velocity laser cladding [EHLA]).
  • the high-temperature source is set up in such a way that the powder in the focus and/or in an area around the focus can be melted or melted, so that the powder is partially melted (i.e. with a melted surface) or completely melted and hits the desired treatment surface of the workpiece.
  • the high-temperature source is set up in such a way that in a region near the focus, i.e. usually along the axis of the high-temperature source behind the focus of the supplied powder, the treatment surface of the workpiece is melted (i.e. a melt pool is formed) so that the powder is absorbed into the treatment surface.
  • the powder is melted or melted and a molten pool is generated in the region near the focus in the treatment surface of the workpiece to be coated.
  • certain particles for example hard materials
  • the region is round, ranging in diameter from 2 mm [two millimeters] to 3 mm.
  • the focus is also round, for example, with a diameter of 1.5 mm [one and a half millimeters] to 2 mm.
  • the powder supply device 1 shown here includes (here two) supply sources 3.4, for example two receptacles for two powders 5.6.
  • the powder 5.6 is, for example, partly metallic and partly an additive, for example carbides or other hard materials, which are used in a friction coating of a brake disc.
  • a first supply line 7 is connected to a first supply source 3 and a second supply line 8 to a second supply source 4 and open into a common supply line 9.
  • the powders 5, 6 are preferably already mixed before they reach the coating.
  • the flow measuring device 11 is arranged on a bypass line 13 and thus, by means of the flow measuring device 11, only a partial flow rate 14 of the relevant supply line 9 or the main line 22, on which the bypass line 13 is formed, from the flow measuring device 11 can be detected by a light sensor 15 .
  • the feed line 9 ends at a coating nozzle 10 (here an annular nozzle), which is encompassed by a coating device 2 .
  • the coating nozzle 10 is aligned in such a way that the powder 5, 6 can be fed into a focus 17 and the focus 17 can be moved in a defined manner by means of an infeed device 18 (only indicated here schematically for a single feed direction in the image plane from right to left).
  • the coating device 2 also includes a high-temperature source 19, here for example a laser for laser deposition welding, preferably for extremely high-speed laser deposition welding [EHLA],
  • the high-temperature source 19 is set up in such a way that the powder 5.6 (here from the laser) can be melted or melted in the focus 17, so that the powder 5.6 (preferably in a melt bath) in the region 20 (as shown) below the Focus 17 impinges in the treatment surface 21 and thus (after curing) a finishing layer 23 is formed on the workpiece 16.
  • a mass flow-time diagram is shown in FIG.
  • the ordinate is the mass flow axis 24 and the time axis 25 is plotted on the abscissa.
  • a measurement curve of a previously known measurement method (dashed line, conventionally recorded flow rate 26) and a measurement curve based on the recorded partial flow rate 14 calculated according to the measurement method proposed here (solid line) are shown in comparison here. Below the two overlapping curves, the (detected) partial flow rate 14 is shown in broken lines.
  • the conventionally recorded flow rate 26 shown in dashed lines represents the result from the (conventional) recording of the total flow rate 12 itself.
  • the measurement curve shown as a solid line represents the result from the recording of the partial flow rate 14 over time of the powder feed device 1 (compare Fig. 1). , where the total flow rate 12 shown has been calculated.
  • the partial flow rate 14 corresponds, for example, to a fixed proportion of 5% by volume [five percent by volume] of the total flow rate 12 and the total flow rate 12 is calculated by taking the measured value of
  • Partial flow rate 14 is divided by this fixed proportion of 5% by volume.
  • a very precisely measuring flow rate measuring device 11 can be used.
  • the measurement accuracy of this flow measurement on the bypass line 13 is included so precisely that any inaccuracies in the ratio between the partial flow rate 14 and the (main) flow rate (of the remainder outside the bypass line 13) can be more than compensated for.
  • This can be clearly seen in the comparison of the conventionally recorded flow rate 26 shown as a dashed line and the total flow rate 12 shown as a solid line over time, with flow rate peaks only being visible in the solid line and not being recorded in the dashed measurement curve.
  • FIG. 3 shows a flow chart of a measurement method, the measurement method for determining a current total flow rate 12 of a powder 5 , 6 in a powder feed device 1 (compare FIG. 1 ) being proposed.
  • a step a the powder 5.6 introduced into the at least one supply line 7.8.
  • step b the solid part of the powder 5.6 guided in the supply line 7.8 is now introduced into the bypass line 13.
  • the partial flow rate 14, ie that flow rate which is present in the bypass line 13 is now detected by one of the measuring devices.
  • this recorded (partial) flow rate in the bypass line 13 is divided by the known proportion of the partial flow rate 14 to form the total flow rate 12 (see above) and the current total flow rate 12 is thus determined.

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Abstract

The invention relates to a powder feed device (1) for a coating apparatus (2), comprising at least the following components: - at least one supply source (3, 4) for a powder (5, 6); - at least one feed line (7, 8, 9) for each one of the supply sources (3, 4) to a coating nozzle (10); and - at least one flow measuring device (11) for determining a current total flow rate (12) of the powder (5, 6) in the at least one feed line (9). The powder feed device (1) is characterised in particular in that at least one of the feed lines (9) comprises a bypass line (13) and the flow measuring device (11) is designed to detect a current partial flow rate (14) of the powder (5, 6) flowing through the bypass line (13). The flow measuring device disclosed here on a bypass line of the powder feed device enables highly precise monitoring of the flow of the powder.

Description

Pulverzufuhreinrichtunq für eine Beschichtungsvorrichtunq Powder supply device for a coating device
Die Erfindung betrifft eine Pulverzufuhreinrichtung für eine Beschichtungsvorrichtung, ein Messverfahren mit einer solchen Pulverzufuhreinrichtung zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate von dem Pulver, sowie eine Beschichtungsvorrichtung mit einer solchen Pulverzufuhreinrichtung für ein Werkstück. The invention relates to a powder feed device for a coating device, a measuring method with such a powder feed device for determining a current total flow rate of the powder, and a coating device with such a powder feed device for a workpiece.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass Werkstücke einen Trägerkörper aufweisen, welcher mit einem Pulver beschichtet wird. Verfahren dafür sind beispielsweise Pulverspritzen, Laserpulverschweißen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen [HVOF; engl.: High Velocity Oxygen Fuel] oder Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA], Diesen Verfahren ist gemein, dass ein aufzutragender Werkstoff in Form von einem Pulver bereitgestellt werden muss. Für ein zuverlässiges Einhalten von Prozessparametern ist es wichtig, die Durchflussrate des Pulvers möglichst exakt zu kennen. Hierfür gibt es verschiedene Verfahren, wobei die vorbekannten entweder nicht ausreichend genau sind oder nicht für große Durchflussmengen geeignet sind. It is known from the prior art that workpieces have a carrier body which is coated with a powder. Processes for this are, for example, powder spraying, laser powder welding, high-velocity flame spraying [HVOF; English: High Velocity Oxygen Fuel] or extremely high-speed laser cladding [EHLA], these processes have in common that a material to be applied must be provided in the form of a powder. To reliably maintain process parameters, it is important to know the flow rate of the powder as precisely as possible. There are various methods for this, the previously known ones either not being sufficiently accurate or not suitable for large flow rates.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen. Proceeding from this, the object of the present invention is to at least partially overcome the disadvantages known from the prior art. The features according to the invention result from the independent claims, for which advantageous configurations are shown in the dependent claims. The features of the claims can be combined in any technically meaningful way, whereby the explanations from the following description and features from the figures can also be used for this purpose, which include additional configurations of the invention.
Die Erfindung betrifft eine Pulverzufuhreinrichtung für eine Beschichtungsvorrichtung, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: The invention relates to a powder feed device for a coating device, having at least the following components:
- zumindest eine Vorratsquelle für ein Pulver; - at least one supply source for a powder;
- zumindest eine Zufuhrleitung für jeweils eine der Vorratsquellen zu einer Beschichtungsdüse; und - zumindest eine Durchflussmesseinrichtung zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate von dem Pulver in der zumindest einen Zufuhrleitung. - at least one supply line for each one of the supply sources to a coating nozzle; and - at least one flow measuring device for determining a current total flow rate of the powder in the at least one feed line.
Die Pulverzufuhreinrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zufuhrleitungen eine ByPass-Leitung umfasst und die Durchflussmesseinrichtung zum Erfassen einer aktuellen Teildurchflussrate von dem die ByPass-Leitung durchströmenden Pulver eingerichtet ist. The powder feed device is primarily characterized in that at least one of the feed lines includes a bypass line and the flow measuring device is set up to detect a current partial flow rate of the powder flowing through the bypass line.
In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss. Unless explicitly stated otherwise, ordinal numbers used in the description above and below only serve to clearly distinguish them and do not reflect any order or ranking of the components referred to. An ordinal number greater than one does not mean that another such component must necessarily be present.
Die hier vorgeschlagenen Pulverzufuhreinrichtung umfasst zumindest eine Vorratsquelle, beispielsweise einen Aufnahmebehälter für ein Pulver beziehungsweise eine Mischung von einem Pulver oder eine Leitung, welche an einen externen Vorratsbehälter angeschlossen ist. Das Pulver ist beispielsweise zu einem Teil metallisch und zu einem anderen Teil ein Zuschlagstoff, beispielsweise Karbide oder andere Hartstoffe, welche in einer Reibbeschichtung einer Bremsscheibe eingesetzt werden. Die Zufuhrleitung ist an eine jeweilige Vorratsquelle angeschlossen beziehungsweise eine gemeinsame Leitung für mehrere Vorratsquellen. Bei einer Mehrzahl von Vorratsquellen werden die Pulversorten bereits vor dem Erreichen der Beschichtung gemischt (und durch eine gemeinsame Zufuhrleitung geleitet) oder erst bei der Beschichtung miteinander vermischt (und durch separate Pulverdüsen zugestellt). The powder supply device proposed here comprises at least one storage source, for example a receiving container for a powder or a mixture of a powder or a line which is connected to an external storage container. The powder is, for example, partly metallic and partly an additive, for example carbides or other hard materials, which are used in a friction coating of a brake disc. The supply line is connected to a respective supply source or a common line for several supply sources. In the case of a plurality of storage sources, the types of powder are already mixed before they reach the coating (and fed through a common feed line) or mixed with one another only during coating (and fed through separate powder nozzles).
Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Durchflussmesseinrichtung bei einer ByPass- Leitung angeordnet ist und somit mittels der Durchflussmesseinrichtung einzig eine Teildurchflussrate der betreffenden Zufuhrleitung, an welcher die ByPass-Leitung gebildet ist, von der Durchflussmesseinrichtung erfassbar ist. Die aktuelle Teildurchflussrate bildet in Summe mit einer aktuellen Hauptdurchflussrate in der Hauptleitung der betreffenden Zufuhrleitung die aktuelle Gesamtdurchflussrate der Zufuhrleitung. Beispielsweise entspricht die Summe der hydraulischen Durchmesser der ByPass-Leitung und der Hauptleitung dem hydraulischen Durchmesser der betreffenden Zufuhrleitung. It is now proposed here that the flow measuring device is arranged in a bypass line and thus only a partial flow rate of the relevant supply line on which the bypass line is formed can be detected by the flow measuring device by means of the flow measuring device. The current partial flow rate together with a current main flow rate in the main line of the supply line in question forms the current total flow rate of the supply line. For example, equals the sum of the hydraulic diameters of the bypass line and the main line the hydraulic diameter of the supply line in question.
Die Zufuhrleitung, an welcher die ByPass-Leitung angebunden ist, ist derart eingerichtet, dass ein Zusammenhang zwischen dem Anteil, welcher durch die ByPass-Leitung strömt und dem Teil der durch die Hauptleitung strömt, (beispielsweise empirisch) bekannt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht ein proportionaler Zusammenhang zwischen der Teildurchflussrate durch die ByPass-Leitung und der (Haupt-) Durchflussrate, welche gemeinsam die Gesamtdurchflussrate bilden. The supply line to which the bypass line is connected is set up in such a way that a relationship between the portion that flows through the bypass line and the portion that flows through the main line is known (for example empirically). In a preferred embodiment, there is a proportional relationship between the partial flow rate through the bypass line and the (main) flow rate, which together form the total flow rate.
Aufgrund der Reduzierung des Querschnitts einer solchen ByPass-Leitung im Vergleich zu der betreffenden Zufuhrleitung (beziehungsweise zu einer vorgeschalteten oder nachgeschalteten Zufuhrleitung), welche für eine Gesamtdurchflussrate von dem Pulver eingerichtet ist, ist eine sehr exakt messende Durchflussmesseinrichtung einsetzbar. Die Messgenauigkeit dieser Durchflussmessung an der ByPass-Leitung ist dabei derart genau, dass eventuelle Ungenauigkeiten hinsichtlich des Verhältnisses zwischen der Teildurchflussrate und der (Haupt-) Durchflussrate (des Rests beziehungsweise Hauptanteils außerhalb der ByPass-Leitung) mehr als kompensiert werden können. Due to the reduction in the cross section of such a bypass line compared to the feed line in question (or to an upstream or downstream feed line), which is set up for a total flow rate of the powder, a very precisely measuring flow measuring device can be used. The accuracy of this flow measurement on the bypass line is so precise that any inaccuracies in the ratio between the partial flow rate and the (main) flow rate (of the remainder or main portion outside the bypass line) can be more than compensated.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Pulverzufuhreinrichtung vorgeschlagen, dass die ByPass-Leitung zum Leiten von einem festen Anteil der aktuellen Gesamtdurchflussrate des Pulvers eingerichtet ist, wobei der feste Anteil in einem Bereich von 5 Volumen-% bis 30 Volumen-% eingerichtet ist. It is further proposed in an advantageous embodiment of the powder supply device that the bypass line is set up for conducting a fixed proportion of the current total flow rate of the powder, the fixed proportion being set up in a range from 5% by volume to 30% by volume.
Hier ist vorgeschlagen, dass der Anteil der Teildurchflussrate an der aktuellen Gesamtdurchflussrate fest ist, und zwar in einem Bereich von 1 Vol.-% Here it is suggested that the proportion of the partial flow rate in the actual total flow rate is fixed, in a range of 1 vol%
[ein Volumenprozent] bis 30 Vol.-%, bevorzugt 5 Vol.-%. Somit muss lediglich die erfasste Teildurchflussrate durch dieses feste Verhältnis dividiert werden, um einen sehr exakten Wert für die aktuelle Gesamtdurchflussrate zu erhalten. Für ein zuverlässiges Strömungsverhältnis zwischen der Hauptdurchflussrate und der Teildurchflussrate ist beim Eingang zu der ByPass-Leitung eine strömungsoptimale Umleitung (beispielsweise mittels einer scharfkantigen Teilung und einem sanften Neigungswinkel) für einen (quasi-) laminaren Fluss der Pulverpartikel vorgesehen. Beispielsweise entspricht der hydraulische Durchmesser der ByPass-Leitung im Verhältnis zur Hauptleitung dem festen Anteil, welcher angestrebt ist, also beispielsweise beträgt der hydraulische Durchmesser der ByPass-Leitung 5 % [fünf Prozent] des hydraulischen Durchmessers der Gesamt-Leitung und in der Hauptleitung werden 95 % [fünfundneunzig Prozent] durchgeleitet. Alternativ sind die Strömungsgeschwindigkeiten in der ByPass-Leitung und der Hauptleitung zueinander verschieden. [one percent by volume] to 30% by volume, preferably 5% by volume. Thus, only the detected partial flow rate has to be divided by this fixed ratio in order to obtain a very exact value for the current total flow rate. For a reliable flow ratio between the main flow rate and the partial flow rate, a flow-optimal diversion (e.g. by means of a sharp-edged division and a gentle Inclination angle) provided for a (quasi) laminar flow of powder particles. For example, the hydraulic diameter of the bypass line in relation to the main line corresponds to the fixed proportion that is aimed for, i.e. the hydraulic diameter of the bypass line is 5% [five percent] of the hydraulic diameter of the entire line and in the main line it becomes 95 % [ninety-five percent] passed through. Alternatively, the flow velocities in the bypass line and the main line are different from one another.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Pulverzufuhreinrichtung vorgeschlagen, dass die Durchflussmesseinrichtung einen Lichtsensor zur Schattenerfassung des die ByPass-Leitung durchströmenden Pulvers umfasst. In an advantageous embodiment of the powder supply device, it is also proposed that the flow measuring device includes a light sensor for detecting shadows of the powder flowing through the bypass line.
Bei dieser Ausführungsform ist ein besonders exakter Sensor für eine Durchflussmessung vorgeschlagen, nämlich ein Lichtsensor, besonders bevorzugt ein Laser-Lichtsensor, wobei eine sogenannte Schattenerfassung des durchströmenden Pulvers durchgeführt wird, um daraus die Anzahl der Pulverpartikel zu bestimmen, welche die ByPass-Leitung durchströmen. In this embodiment, a particularly precise sensor for a flow measurement is proposed, namely a light sensor, particularly preferably a laser light sensor, with so-called shadow detection of the powder flowing through being carried out in order to determine the number of powder particles flowing through the bypass line.
Mittels der ByPass-Leitung ist es ermöglicht, dass eine nahezu beliebig große Menge (also Gesamtdurchflussrate) von einem Pulver bereitstellbar ist und zugleich ein solch exakter Lichtsensor beziehungsweise Laser-Lichtsensor, für welchen zur Schattenerfassung der hydraulische Durchmesser nicht zu groß beziehungsweise im Strömungsbild die Anzahl der in Messrichtung hintereinander angeordneten Pulverpartikel nicht zu groß sein darf, eingesetzt werden. Zudem ist es hiermit möglich, auf den Einsatz von einer Vielzahl von einzelnen Sensoren zu verzichten, welche aus verschiedenen Winkeln eine Schattenerfassung vornehmen, um aus diesen Messdaten eine Korrektur durchzuführen. Bei einer besonders großen Durchflussmenge und/oder einer noch größeren notwendigen Genauigkeit der Erfassung der aktuellen Gesamtdurchflussrate ist vorgeschlagen, eine Mehrzahl von Sensoren für die Durchflussmessung einzusetzen. Darüber hinaus ist vorgeschlagen, dass die Lichtstrahlen der Lichtsensoren in Strömungsrichtung möglichst dicht hintereinander angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgeschlagen, dass (beispielsweise zur Plausibilitätsüberprüfung) in der Hauptleitung ein weiterer Sensor angeordnet ist, welcher einen Teil der Durchflussmesseinrichtung oder einer weiteren Durchflussmesseinrichtung darstellt. The bypass line makes it possible for almost any quantity (i.e. total flow rate) of a powder to be provided and at the same time such an exact light sensor or laser light sensor for which the hydraulic diameter is not too large for shadow detection or the number in the flow pattern is not too large of the powder particles arranged one behind the other in the measuring direction must not be too large. In addition, it is hereby possible to dispense with the use of a large number of individual sensors which detect shadows from different angles in order to carry out a correction from this measurement data. In the case of a particularly large flow rate and/or an even greater required accuracy of the detection of the current total flow rate, it is proposed to use a plurality of sensors for the flow measurement. In addition, it is proposed that the light beams of the light sensors are arranged as closely as possible one behind the other in the direction of flow. In a further embodiment it is proposed that (for example for plausibility check) in the Main line another sensor is arranged, which is part of the flow meter or another flow meter.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Messverfahren zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate von dem Pulver in einer Pulverzufuhreinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, aufweisend die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge: a. Einleiten eines Pulvers in die zumindest eine Zufuhrleitung; b. Abzweigen eines festen Anteils des die Zufuhrleitung durchströmenden Pulvers durch die ByPass-Leitung; c. Erfassen einer aktuellen Teildurchflussrate von dem die ByPass-Leitung durchströmenden Pulver; und d. Dividieren der in Schritt c. erfassten aktuellen Teildurchflussrate durch den bekannten Anteil an der aktuellen Gesamtdurchflussrate des Pulvers. According to a further aspect, a measuring method for determining a current total flow rate of the powder in a powder feed device according to an embodiment according to the above description is proposed, comprising the following steps in the order mentioned: a. introducing a powder into the at least one feed line; b. diverting a fixed portion of the powder flowing through the feed line through the bypass line; c. detecting a current partial flow rate of the powder flowing through the bypass line; and d. Divide the in step c. detected current partial flow rate by the known proportion of the current total flow rate of the powder.
Hier ist ein Messverfahren zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate von einem Pulver in einer Pulverzufuhreinrichtung, wie sie oben beschrieben ist, vorgeschlagen, wobei zunächst in einem Schritt a. das Pulver in die zumindest eine Zufuhrleitung eingeleitet wird. Dabei ist das Pulver meist von einem Transportgas getragen, beispielsweise von Luft oder von einem (beispielsweise inerten) Prozessgas für einen späteren thermischen Verarbeitungsprozess des Pulvers. A measurement method for determining a current total flow rate of a powder in a powder feed device, as described above, is proposed here, with initially in a step a. the powder is introduced into the at least one feed line. In this case, the powder is usually carried by a transport gas, for example by air or by a (for example inert) process gas for a later thermal processing of the powder.
In dem Schritt b. wird nun der feste Anteil des in der Zufuhrleitung geführten Pulvers in die ByPass-Leitung eingeleitet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Schritte a. und b. passive Schritte sind, welche aus der Konstruktion beziehungsweise dem Strömungsprofil der Zufuhrleitung und der ByPass-Leitung resultieren. In step b. now the solid part of the powder fed in the feed line is fed into the bypass line. It should be noted that steps a. and b. are passive steps which result from the construction or the flow profile of the supply line and the bypass line.
In dem Schritt c. wird nun die Teildurchflussrate, also diejenige Durchflussrate, welche in der ByPass-Leitung vorliegt, von einer der Messeinrichtungen erfasst. Anschließend wird in einem Schritt d. diese erfasste (Teil-) Durchflussrate in der ByPass-Leitung durch den bekannten Anteil der Teildurchflussrate von der Gesamtdurchflussrate (beispielsweise dem Verhältnis des hydraulischen Durchmessers der ByPass-Leitung zu dem hydraulischen Durchmesser der Zufuhrleitung vor der ByPass-Leitung und/oder hinter der ByPass-Leitung) dividiert und somit die aktuelle Gesamtdurchflussrate ermittelt. Dieser Berechnungsschritt findet in der Messeinrichtung oder in einer externen Recheneinheit statt, wobei bevorzugt das Ergebnis dieser Berechnung zum Steuern beziehungsweise Regeln der Zufuhr von Pulver und/oder der Geschwindigkeit eines Trägergases genutzt wird. Dies wird beispielsweise über zumindest ein (bevorzugt unmittelbar von einer Steuereinheit ansteuerbares) Schließventil und/oder Drosselventil ausgeführt. In step c. the partial flow rate, i.e. the flow rate that is present in the bypass line, is now recorded by one of the measuring devices. Subsequently, in a step d. this detected (partial) flow rate in the bypass line by the known proportion of the partial flow rate from the total flow rate (e.g. the ratio of the hydraulic diameter of the bypass line to the hydraulic diameter of the supply line before the bypass line and/or after the bypass line) divided and thus the current total flow rate is determined. This calculation step takes place in the measuring device or in an external computing unit, with the result of this calculation preferably being used to control or regulate the supply of powder and/or the speed of a carrier gas. This is carried out, for example, via at least one closing valve and/or throttle valve (preferably directly controllable by a control unit).
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Beschichtungsvorrichtung für ein Werkstück vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: According to a further aspect, a coating device for a workpiece is proposed, having at least the following components:
- eine Pulverzufuhreinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung; - a powder feeder according to an embodiment as described above;
- eine von der Zufuhrleitung der Pulverzufuhreinrichtung versorgte Beschichtungsdüse zum Zuführen von Pulver in einen Fokus; - a coating nozzle supplied by the feed line of the powder feed device for feeding powder into a focus;
- eine Zustellvorrichtung zum definierten Bewegen des Fokus der Beschichtungsdüse; und - An infeed device for moving the focus of the coating nozzle in a defined manner; and
- eine Hochtemperaturquelle zum Aufschmelzen von dem mittels der Beschichtungsdüse in den Fokus zugeführten Pulver und/oder von einer Region in der Nähe des Fokus einer Behandlungsoberfläche eines zu beschichtenden Werkstücks, wobei bevorzugt die Beschichtungsvorrichtung zum Extremhochgeschwindigkeits- Laserauftragschweißen eingerichtet ist. - a high-temperature source for melting the powder fed into the focus by means of the coating nozzle and/or from a region near the focus of a treatment surface of a workpiece to be coated, with the coating device preferably being set up for extremely high-speed laser deposition welding.
Hier ist nun eine Beschichtungsvorrichtung für ein Werkstück vorgeschlagen, welche die zuvor beschriebene Pulverzufuhreinrichtung umfasst und bevorzugt zum Ausführen des oben beschriebenen Messverfahrens zum Erfassen einer Gesamtdurchflussrate des Pulvers eingerichtet ist. In einer Ausführungsform ist die Beschichtungsvorrichtung mit einer solchen Pulverzufuhreinrichtung separat gebildet. Zumindest ist die Beschichtungsvorrichtung mit der Pulverzufuhreinrichtung im Betrieb derart verbunden, dass ihre Beschichtungsdüse mit dem gewünschten Pulver versorgbar ist. Die Beschichtungsdüse ist beispielsweise eine entsprechend ausgeführte endseitige Öffnung einer Zufuhrleitung, welche derart ausgerichtet ist, dass das Pulver in einen Fokus zuführbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Beschichtungsdüse eine Ringdüse, bei welcher das Pulver kegelförmig dem Fokus zugeführt wird. Die Beschichtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Hochtemperaturquelle, beispielsweise einen Brenner (beim Hochgeschwindigkeitsflammspritzen [HVOF; engl.: High Velocity Oxygen Fuel]) oder einen Laser (beim Laserauftragschweißen, bevorzugt beim Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA]). A coating device for a workpiece is now proposed here, which includes the powder supply device described above and is preferably set up to carry out the measuring method described above for detecting a total flow rate of the powder. In one embodiment, the coating device is formed separately with such a powder feed device. At least the coating device is connected to the powder supply device during operation in such a way that its coating nozzle can be supplied with the desired powder. The coating nozzle is, for example, a correspondingly designed opening at the end of a feed line, which is aligned in such a way that the powder can be fed into a focus. In a preferred embodiment, the coating nozzle is an annular nozzle in which the powder is fed to the focus in a conical shape. The coating device also comprises a high-temperature source, for example a torch (in the case of high-velocity oxygen fuel [HVOF]) or a laser (in the case of laser cladding, preferably extremely high-velocity laser cladding [EHLA]).
Die Hochtemperaturquelle ist derart eingerichtet, dass das Pulver in dem Fokus und/oder in einem Bereich um den Fokus herum anschmelzbar oder aufschmelzbar ist, sodass das Pulver angeschmolzen (also mit einer aufgeschmolzenen Oberfläche) oder vollständig aufgeschmolzen auf der gewünschten Behandlungsoberfläche des Werkstücks auftrifft. In einer Ausführungsform ist die Hochtemperaturquelle derart eingerichtet, dass in einer Region in der Nähe des Fokus, das heißt in der Regel entlang der Achse der Hochtemperaturquelle hinter dem Fokus des zugeführten Pulvers, die Behandlungsoberfläche des Werkstücks aufgeschmolzen (also ein Schmelzbad gebildet) wird, sodass das Pulver in der Behandlungsoberfläche aufgenommen wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird sowohl das Pulver angeschmolzen beziehungsweise aufgeschmolzen und ein Schmelzbad in der Region in der Nähe des Fokus in der Behandlungsoberfläche des zu beschichteten Werkstücks erzeugt. The high-temperature source is set up in such a way that the powder in the focus and/or in an area around the focus can be melted or melted, so that the powder is partially melted (i.e. with a melted surface) or completely melted and hits the desired treatment surface of the workpiece. In one embodiment, the high-temperature source is set up in such a way that in a region near the focus, i.e. usually along the axis of the high-temperature source behind the focus of the supplied powder, the treatment surface of the workpiece is melted (i.e. a melt pool is formed) so that the powder is absorbed into the treatment surface. In a particularly preferred embodiment, the powder is melted or melted and a molten pool is generated in the region near the focus in the treatment surface of the workpiece to be coated.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei einigen Pulver-Zusammensetzungen bestimmte Partikel (beispielsweise Hartstoffe) einen derart hohen Schmelzpunkt aufweisen, dass diese nicht aufschmelzen oder sogar nicht anschmelzen und lediglich in der Schmelze der übrigen Pulverpartikel (beispielsweise aus einem Edelstahl) oder allein in der Schmelze der Behandlungsoberfläche eingebettet werden und so dauerhaft mit dem Werkstück verbunden werden. It should be noted that in some powder compositions, certain particles (for example hard materials) have such a high melting point that they do not melt or even do not melt and only in the melt of the other powder particles (for example made of stainless steel) or alone in the melt are embedded in the treatment surface and are thus permanently connected to the workpiece.
Bei EHLA ist die Region beispielsweise rund ausgeführt, mit einem Durchmesser von 2 mm [zwei Millimeter] bis 3 mm. Der Fokus ist bei dieser Ausführungsform beispielsweise ebenfalls rund ausgeführt, mit einem Durchmesser von 1 ,5 mm [anderthalb Millimeter] bis 2 mm. For example, in EHLA, the region is round, ranging in diameter from 2 mm [two millimeters] to 3 mm. In this embodiment, the focus is also round, for example, with a diameter of 1.5 mm [one and a half millimeters] to 2 mm.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in The invention described above is explained in detail below against the relevant technical background with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments. The invention will not limited in any way by the purely schematic drawings, it being noted that the drawings are not to scale and are not suitable for defining proportions. It is presented in
Fig. 1 : eine Pulverzufuhreinrichtung mit einer Beschichtungsvorrichtung; 1: a powder supply device with a coating device;
Fig. 2: ein Massenstrom-Zeit-Diagramm; und 2: a mass flow-time diagram; and
Fig. 3: ein Flussdiagramm eines Messverfahrens. 3: a flowchart of a measurement method.
In Fig. 1 ist eine Pulverzufuhreinrichtung 1 mit einer Beschichtungsvorrichtung 2 in einer schematischen Ansicht gezeigt. Die hier gezeigte Pulverzufuhreinrichtung 1 umfasst (hier zwei) Vorratsquellen 3,4, beispielsweise zwei Aufnahmebehälter für zwei Pulver 5,6. Das Pulver 5,6 ist beispielsweise zu einem Teil metallisch und zu einem anderen Teil ein Zuschlagstoff, beispielsweise Karbide oder andere Hartstoffe, welche in einer Reibbeschichtung einer Bremsscheibe eingesetzt werden. Eine erste Zufuhrleitung 7 ist an eine erste Vorratsquelle 3 und eine zweite Zufuhrleitung 8 an eine zweite Vorratsquelle 4 angeschlossen und münden in einer gemeinsamen Zufuhrleitung 9. Dabei sind die Pulver 5,6 bevorzugt bereits vor dem Erreichen der Beschichtung gemischt. 1 shows a schematic view of a powder supply device 1 with a coating device 2 . The powder supply device 1 shown here includes (here two) supply sources 3.4, for example two receptacles for two powders 5.6. The powder 5.6 is, for example, partly metallic and partly an additive, for example carbides or other hard materials, which are used in a friction coating of a brake disc. A first supply line 7 is connected to a first supply source 3 and a second supply line 8 to a second supply source 4 and open into a common supply line 9. The powders 5, 6 are preferably already mixed before they reach the coating.
Hier ist nun dargestellt, dass die Durchflussmesseinrichtung 11 bei einer ByPass- Leitung 13 angeordnet ist und somit mittels der Durchflussmesseinrichtung 11 einzig eine Teildurchflussrate 14 der betreffenden Zufuhrleitung 9 beziehungsweise der Hauptleitung 22, an welcher die ByPass-Leitung 13 gebildet ist, von der Durchflussmesseinrichtung 11 mittels eines Lichtsensors 15 erfassbar ist. It is now shown here that the flow measuring device 11 is arranged on a bypass line 13 and thus, by means of the flow measuring device 11, only a partial flow rate 14 of the relevant supply line 9 or the main line 22, on which the bypass line 13 is formed, from the flow measuring device 11 can be detected by a light sensor 15 .
Die Zufuhrleitung 9 endet an einer Beschichtungsdüse 10 (hier eine Ringdüse), welche von einer Beschichtungsvorrichtung 2 umfasst ist. Die Beschichtungsdüse 10 ist derart ausgerichtet, dass das Pulver 5,6 in einen Fokus 17 zuführbar ist und mittels einer Zustellvorrichtung 18 (hier einzig schematisch für eine einzige Vorschubrichtung in der Bildebene von rechts nach links angedeutet) der Fokus 17 definiert bewegbar ist. Die Beschichtungsvorrichtung 2 umfasst weiterhin eine Hochtemperaturquelle 19, hier beispielsweise ein Laser zum Laserauftragsschweißen, bevorzugt zum Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen [EHLA], The feed line 9 ends at a coating nozzle 10 (here an annular nozzle), which is encompassed by a coating device 2 . The coating nozzle 10 is aligned in such a way that the powder 5, 6 can be fed into a focus 17 and the focus 17 can be moved in a defined manner by means of an infeed device 18 (only indicated here schematically for a single feed direction in the image plane from right to left). The coating device 2 also includes a high-temperature source 19, here for example a laser for laser deposition welding, preferably for extremely high-speed laser deposition welding [EHLA],
Die Hochtemperaturquelle 19 ist derart eingerichtet, dass das Pulver 5,6 (hier von dem Laser) in dem Fokus 17 angeschmolzen oder aufgeschmolzen werden kann, sodass das Pulver 5,6 (bevorzugt in einem Schmelzbad) in der Region 20 (darstellungsgemäß) unterhalb des Fokus 17 in der Behandlungsoberfläche 21 auftrifft und somit (nach dem Aushärten) eine Veredelungsschicht 23 auf dem Werkstück 16 gebildet wird. The high-temperature source 19 is set up in such a way that the powder 5.6 (here from the laser) can be melted or melted in the focus 17, so that the powder 5.6 (preferably in a melt bath) in the region 20 (as shown) below the Focus 17 impinges in the treatment surface 21 and thus (after curing) a finishing layer 23 is formed on the workpiece 16.
In Fig. 2 ist ein Massenstrom-Zeit-Diagramm gezeigt. Die Ordinate ist die Massendurchfluss-Achse 24 und auf der Abszisse ist die Zeitachse 25 aufgetragen. Hier sind eine Messkurve eines vorbekannten Messverfahrens (gestrichelte Linie, konventionell-erfasste Durchflussrate 26) und eine Messkurve basierend auf der erfassten Teildurchflussrate 14 errechnet nach dem hier vorgeschlagenen Messverfahren (Volllinie) miteinander vergleichend dargestellt. Unterhalb der beiden einander überdeckenden Kurven ist die (erfasste) Teildurchflussrate 14 strichpunktiert dargestellt. A mass flow-time diagram is shown in FIG. The ordinate is the mass flow axis 24 and the time axis 25 is plotted on the abscissa. A measurement curve of a previously known measurement method (dashed line, conventionally recorded flow rate 26) and a measurement curve based on the recorded partial flow rate 14 calculated according to the measurement method proposed here (solid line) are shown in comparison here. Below the two overlapping curves, the (detected) partial flow rate 14 is shown in broken lines.
Die gestrichelt dargestellte konventionell-erfasste Durchflussrate 26 stellt das Ergebnis aus der (konventionellen) Erfassung der Gesamtdurchflussrate 12 selbst dar. Die als Volllinie dargestellte Messkurve stellt das Ergebnis aus der Erfassung der Teildurchflussrate 14 über der Zeit der Pulverzufuhreinrichtung 1 (vergleiche Fig. 1 ) dar, wobei die dargestellte Gesamtdurchflussrate 12 berechnet worden ist. Die Teildurchflussrate 14 entspricht beispielsweise einem festen Anteil von 5 Vol.-% [fünf Volumenprozent] der Gesamtdurchflussrate 12 und die Gesamtdurchflussrate 12 ist errechnet, indem der Messwert derThe conventionally recorded flow rate 26 shown in dashed lines represents the result from the (conventional) recording of the total flow rate 12 itself. The measurement curve shown as a solid line represents the result from the recording of the partial flow rate 14 over time of the powder feed device 1 (compare Fig. 1). , where the total flow rate 12 shown has been calculated. The partial flow rate 14 corresponds, for example, to a fixed proportion of 5% by volume [five percent by volume] of the total flow rate 12 and the total flow rate 12 is calculated by taking the measured value of
Teildurchflussrate 14 durch diesen festen Anteil von 5 Vol.-% dividiert wird. Partial flow rate 14 is divided by this fixed proportion of 5% by volume.
Aufgrund der Reduzierung des hydraulischen Durchmessers einer solchen ByPass- Leitung 13 im Vergleich zu der Hauptleitung 22 beziehungsweise Gesamtleitung, ist eine sehr exakt messende Durchflussmesseinrichtung 11 einsetzbar. Die Messgenauigkeit dieser Durchflussmessung an der ByPass-Leitung 13 ist dabei derart genau, dass eventuelle Ungenauigkeiten hinsichtlich des Verhältnisses zwischen der Teildurchflussrate 14 und der (Haupt-) Durchflussrate (des Rests außerhalb der ByPass-Leitung 13) mehr als kompensiert werden können. Dies ist in dem Vergleich der gestrichelt dargestellten konventionell-erfassten Durchflussrate 26 und der als Volllinie dargestellten Gesamtdurchflussrate 12 über der Zeit gut zu erkennen, wobei Durchflussratenspitzen allein in der Volllinie sichtbar sind und in der gestrichelten Messkurve nicht erfasst wurden. Due to the reduction in the hydraulic diameter of such a bypass line 13 compared to the main line 22 or the entire line, a very precisely measuring flow rate measuring device 11 can be used. The measurement accuracy of this flow measurement on the bypass line 13 is included so precisely that any inaccuracies in the ratio between the partial flow rate 14 and the (main) flow rate (of the remainder outside the bypass line 13) can be more than compensated for. This can be clearly seen in the comparison of the conventionally recorded flow rate 26 shown as a dashed line and the total flow rate 12 shown as a solid line over time, with flow rate peaks only being visible in the solid line and not being recorded in the dashed measurement curve.
In Fig. 3 ist ein Flussdiagramm eines Messverfahrens gezeigt, wobei das Messverfahren zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate 12 von einem Pulver 5,6 in einer Pulverzufuhreinrichtung 1 (vergleiche Fig. 1 ) vorgeschlagen ist. Zunächst wird in einem Schritt a. das Pulver 5,6 in die zumindest eine Zufuhrleitung 7,8 eingeleitet. In dem Schritt b. wird nun der feste Anteil des in der Zufuhrleitung 7,8 geführten Pulvers 5,6 in die ByPass-Leitung 13 eingeleitet. In dem Schritt c. wird nun die Teildurchflussrate 14, also diejenige Durchflussrate, welche in der ByPass-Leitung 13 vorliegt, von einer der Messeinrichtung erfasst. Anschließend wird in einem Schritt d. diese erfasste (Teil-) Durchflussrate in der ByPass-Leitung 13 durch den bekannten Anteil der Teildurchflussrate 14 zu der Gesamtdurchflussrate 12 dividiert (vergleiche oben) und somit die aktuelle Gesamtdurchflussrate 12 ermittelt. FIG. 3 shows a flow chart of a measurement method, the measurement method for determining a current total flow rate 12 of a powder 5 , 6 in a powder feed device 1 (compare FIG. 1 ) being proposed. First, in a step a. the powder 5.6 introduced into the at least one supply line 7.8. In step b. the solid part of the powder 5.6 guided in the supply line 7.8 is now introduced into the bypass line 13. In the step c. the partial flow rate 14, ie that flow rate which is present in the bypass line 13, is now detected by one of the measuring devices. Subsequently, in a step d. this recorded (partial) flow rate in the bypass line 13 is divided by the known proportion of the partial flow rate 14 to form the total flow rate 12 (see above) and the current total flow rate 12 is thus determined.
Mit der hier vorgeschlagenen Durchflussmesseinrichtung an einer ByPass-Leitung der Pulverzufuhreinrichtung ist ein hochpräzises Überwachen des Durchflusses des Pulvers ermöglicht. With the flow measuring device proposed here on a bypass line of the powder supply device, a high-precision monitoring of the flow of the powder is made possible.
Bezuqszeichenliste Reference character list
Pulverzufuhreinrichtungpowder feed device
Beschichtungsvorrichtung erste Vorratsquelle zweite Vorratsquelle erstes Pulver zweites Pulver erste Zufuhrleitung zweite Zufuhrleitung dritte Zufuhrleitung Coating device first supply source second supply source first powder second powder first supply line second supply line third supply line
Beschichtungsdüsecoating die
Durchflussmesseinrichtungflow meter
Gesamtdurchflussrate total flow rate
ByPass-Leitung bypass line
Teildurchflussrate partial flow rate
Lichtsensor light sensor
Werkstück workpiece
Fokus focus
Zustellvorrichtung delivery device
Hochtemperaturquelle high temperature source
Region region
Behandlungsoberfläche treatment surface
Hauptleitung main line
Veredelungsschicht finishing layer
Massendurchfluss-Achse mass flow axis
Zeitachse konventionell-erfasste Durchflussrate Timeline conventionally-detected flow rate

Claims

Patentansprüche Pulverzufuhreinrichtung (1 ) für eine Beschichtungsvorrichtung (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: Powder supply device (1) for a coating device (2), having at least the following components:
- zumindest eine Vorratsquelle (3,4) für ein Pulver (5,6); - At least one storage source (3.4) for a powder (5.6);
- zumindest eine Zufuhrleitung (7,8,9) für jeweils eine der Vorratsquellen (3,4) zu einer Beschichtungsdüse (10); und - At least one supply line (7,8,9) for one of the supply sources (3,4) to a coating nozzle (10); and
- zumindest eine Durchflussmesseinrichtung (11 ) zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate (12) von dem Pulver (5,6) in der zumindest einen Zufuhrleitung (9), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zufuhrleitungen (9) eine ByPass-Leitung (13) umfasst und die Durchflussmesseinrichtung (11) zum Erfassen einer aktuellen Teildurchflussrate (14) von dem die ByPass-Leitung (13) durchströmenden Pulver (5,6) eingerichtet ist. Pulverzufuhreinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die ByPass-Leitung (13) zum Leiten von einem festen Anteil der aktuellen Gesamtdurchflussrate (12) des Pulvers (5,6) eingerichtet ist, wobei der feste Anteil in einem Bereich von 5 Volumen-% bis 30 Volumen-% eingerichtet ist. Pulverzufuhreinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Durchflussmesseinrichtung (11) einen Lichtsensor (15) zur Schattenerfassung des die ByPass-Leitung (13) durchströmenden Pulvers (5,6) umfasst. Messverfahren zum Ermitteln einer aktuellen Gesamtdurchflussrate (12) von dem Pulver (5,6) in einer Pulverzufuhreinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge: a. Einleiten eines Pulvers (5,6) in die zumindest eine Zufuhrleitung (9); b. Abzweigen eines festen Anteils des die Zufuhrleitung (9) durchströmenden Pulvers durch die ByPass-Leitung (13); c. Erfassen einer aktuellen Teildurchflussrate (14) von dem die ByPass- Leitung (13) durchströmenden Pulver (5,6); und d. Dividieren der in Schritt c. erfassten aktuellen Teildurchflussrate (14) durch den bekannten Anteil an der aktuellen Gesamtdurchflussrate (12) des Pulvers (5,6). 5. Beschichtungsvorrichtung (2) für ein Werkstück (16), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - at least one flow measuring device (11) for determining a current total flow rate (12) of the powder (5,6) in the at least one supply line (9), characterized in that at least one of the supply lines (9) has a bypass line (13) and the flow measuring device (11) is set up to detect a current partial flow rate (14) of the powder (5, 6) flowing through the bypass line (13). Powder supply device (1) according to claim 1, wherein the bypass line (13) is set up for conducting a fixed proportion of the current total flow rate (12) of the powder (5,6), the fixed proportion being in a range of 5% by volume to 30% by volume is established. Powder supply device (1) according to Claim 1 or Claim 2, in which the flow measuring device (11) comprises a light sensor (15) for detecting the shadow of the powder (5, 6) flowing through the bypass line (13). Measuring method for determining a current total flow rate (12) of the powder (5,6) in a powder feed device (1) according to one of the preceding claims, having the following steps in the order mentioned: a. Introducing a powder (5.6) into the at least one feed line (9); b. branching off a fixed portion of the powder flowing through the feed line (9) through the bypass line (13); c. Capture a current partial flow rate (14) from which the ByPass Powder (5,6) flowing through line (13); and d. Divide the in step c. detected current partial flow rate (14) by the known proportion of the current total flow rate (12) of the powder (5.6). 5. Coating device (2) for a workpiece (16), having at least the following components:
- eine Pulverzufuhreinrichtung (1 ) nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 3;- A powder supply device (1) according to any one of claim 1 to claim 3;
- eine von der Zufuhrleitung (7,8,9) der Pulverzufuhreinrichtung (1 ) versorgte Beschichtungsdüse (10) zum Zuführen von Pulver (5,6) in einen Fokus (17); - eine Zustellvorrichtung (18) zum definierten Bewegen des Fokus (17) der- A coating nozzle (10) supplied by the supply line (7,8,9) of the powder supply device (1) for supplying powder (5,6) into a focus (17); - An infeed device (18) for defined movement of the focus (17).
Beschichtungsdüse (10); und coating nozzle (10); and
- eine Hochtemperaturquelle (19) zum Aufschmelzen von dem mittels der Beschichtungsdüse (10) in den Fokus (17) zugeführten Pulver (5,6) und/oder von einer Region (20) in der Nähe des Fokus (17) einer Behandlungsoberfläche (21 ) eines zu beschichtenden Werkstücks (16), wobei bevorzugt die Beschichtungsvorrichtung (2) zum Extremhochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen eingerichtet ist. - a high-temperature source (19) for melting the powder (5, 6) fed into the focus (17) by means of the coating nozzle (10) and/or from a region (20) in the vicinity of the focus (17) of a treatment surface (21 ) a workpiece (16) to be coated, the coating device (2) preferably being set up for extremely high-speed laser deposition welding.
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