CH660378A5 - Detonationsanlage fuer das aufbringen von ueberzuegen. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Beschichtungstechnik durch das gasthermische Aufstäuben und betrifft insbesondere eine Detonationsanlage für das Aufbringen von Überzügen.

Sie kann im Flugzeug-, Maschinen-, Geräte-, Werkzeugmaschinenbau und in anderen Industriezweigen für die Erzeugung von hochadhäsiven, dichten Schutzüberzügen auf der Oberfläche von unter starkem Verschleiss stehenden Teilen sowie auf Werkzeugen verwendet werden.

Bekannt ist eine Detonationsanlage für das Aufbringen von Überzügen (siehe US-Patentschrift Nr. 2714563, Kl. 239-81, 1955), die einen Lauf mit einer Zündkerze, einen Gas-verteilungsventilmechanismus mit elektromechanischem Antrieb und eine Pulverdosiereinrichtung enthält, die mit dem Lauf verbunden sind. Auf der Welle des Gasverteilungsmechanismus sitzt eine Kurvenscheibe, die auf den elektrischen Kontakt einwirkt, über den die Zündkerze mit einer Speisespannungsquelle verbunden wird. Beim Betrieb einer derartigen Anlage werden die Komponenten eines Explosionsgasgemisches von der Arbeitsquelle (normalerweise eine Gasflaschenbatterie) über den Gasverteilungsmechanismus unmittelbar in den Lauf zugeführt und eine Teilmenge des aufzustäubenden Pulvermaterials aus der Dosiereinrichtung eingespritzt, wonach das Gemisch im Lauf durch Schliessen des elektrischen Kontakts zur Explosion gebracht wird. Die Detonationsprodukte wirken auf das Pulver ein, das beschleunigt und erhitzt wird, und beim Aufprall gegen eine Unterlage werden die Pulverteilchen auf dieser festgehalten und bilden eine Überzugsschicht.

Infolge der instabilen thermischen und dynamischen Charakteristiken der Detonationsprodukte, bedingt durch das Fehlen eines Gasmischers in dieser Anlage, ist die Güte der aufgestäubten Überzüge nicht hoch genug.

Bekannt ist ebenfalls eine Detonationsanlage für das Aufbringen von Überzügen (siehe US-Patentschrift Nr. 3884415, 1975), die einen Lauf mit einer Zündkerze sowie eine Dosiereinrichtung und einen Gasverteilungsmechanismus mit einem Mischer, elektromagnetischen Ventilen und einem Kommandogeräte enthält, die mit dem Lauf kommunizieren. Die Ventile sind mit Arbeitsgasquellen verbunden. Das Aufstäuben des Überzuges mit dieser Anlage erfolgt nach dem Einschalten des Kommandogeräts, Ansprechen der elektromagnetischen Ventile, durch die die Arbeitsgase in den Mischer und den Lauf eingeleitet werden, Zuführen von Pulver aus der Dosiereinrichtung in den Lauf und Auslösen einer Explosion.

Während des Betriebs der beschriebenen Anlage sind beim Auslösen von Explosionen im Lauf Rückschläge, d.h. eine Gasentzündung im Mischer und in Leitungen möglich, über die die Ventile mit den Arbeitsgasquellen verbunden werden. Dadurch entstehen Gefahrensituationen.

Bekannt ist auch eine Detonationsanlage für das Aufbringen von Überzügen (siehe das Buch von Sverev A.I. u.a. «Detonationsaufstäuben von Überzügen», L., Sudostrojenie, 1979, S. 168-170), die einen Lauf mit einer Zündkerze, eine mit dem Lauf kommunizierende Pulverdosiereinrichtung und eine Arbeitsgasquelle enthält, die mit dem Lauf über eine Gaszuführleitung kommuniziert, in die eine Flammensicherung und ein Mischer mit elektromagnetischen 2-Positionen-Ventilen aufeinanderfolgend eingebaut sind. Jedes Ventil besitzt zwei Wicklungen: die eine für das Schliessen und die andere für das Öffnen des Ventils. Die Arbeitsgasquelle stellt eine Gasflaschenbatterie mit Oxydations-, Brenn- und neutralem Gas dar. Die bekannte Anlage enthält ebenfalls ein Kommandogerät, das mit den Ventilen, der Zündkerze und dem Dosiergerät elektrisch verbunden wird. In jedem 2-Positio-nen-Ventil ist ein Schieber vorhanden, der bei Steuerimpulsgabe auf eine der zwei vorhandenen Wicklungen seine Stellung ändert.

Beim Einschalten der Anlage durch das Kommandogerät werden elektrische Impuls erzeugt, welche die Ventile zum Ansprechen bringen, wodurch die Arbeitsgase (Brenn- und Oxydationsgas) von den Quellen über den Mischer in den Lauf eingeleitet werden; aus der Dosiereinrichtung wird in den Lauf auch das Pulver zugeführt; dann wird die den Mischer mit dem Lauf verbindende Leitung mit neutralem Gas gespült, und zum Abschluss wird das Gas-Pulver-Gemisch durch die Zündkerze zur Explosion gebracht. Der entstehende impulsartige Metaliisierungsstrom wirkt auf eine vor der Laufmündung angeordnete Unterlage ein und bildet darauf eine Überzugsschicht. Dann wiederholt sich der Arbeitszyklus.

Der Detonationsvorgang zum Aufbringen von Überzügen mit der beschriebenen Anlage ist mit Schwierigkeiten verbunden. Gemäss den geltenden sicherheitstechnischen Anforderungen sollen die Quellen des Brenn- und des Oxydationsgases (normalerweise unter Hochdruck in Azetylen- und Sauerstoffflaschen gefüllt) in einem beträchtlichen Abstand von der offenen Flamme aufgestellt werden, die während der Aufstäubung von Überzügen entsteht. Dadurch wird die Möglichkeit ausgeschlossen, eine verfahrbare Detonationsanlage zu schaffen, deren Betriebsgefährlichkeit sowie die Investitio5

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nen für den Bau von Produktionsräumen und einer Gasrampe werden vergrössert.

Ausserdem ist beim Betrieb der bekannten Anlage das Verhältnis der Komponenten des in den Lauf zugeführten Explosionsgasgemisches schwer zu stabilisieren. Dadurch wird die Güte der aufgestäubten Überzüge (deren Adhäsionsund Kohäsionsfestigkeit) beeinträchtigt, weil die Detonationsprodukte ihre chemische Aktivität in bezug auf das aufzustäubende Material ändern und dessen teilweise Oxydation bzw. Reduktion während der Beschleunigung und Erhitzung im Lauf der Anlage hervorrufen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Detonationsanlage für das Aufbringen von Überzügen derart zu vervollkommnen, dass die Arbeitsgasquelle keine unter hohem Überdruck gefüllten Druckgasflaschen enthält und dabei die Zuführung eines Gasgemisches mit vorgegebener Zusammensetzung in den Lauf gewährleistet wird, wodurch im Ergebnis die Beweglichkeit, Unabhängigkeit und Betriebssicherheit der Detonationsanlage vergrössert und die Güte der aufgestäubten Überzüge verbessert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einer Detonationsanlage für das Aufstäuben von Überzügen, die einen Lauf mit einer Zündkerze, eine Arbeitsgasquelle, die mit dem Lauf über eine Gaszuführleitung kommuniziert, in die eine Flammensicherung und ein elektromagnetisches 2-Postionen-Ventil aufeinanderfolgend eingebaut sind, das zwei Wicklungen für dessen Öffnen und Schliessen besitzt, sowie eine mit dem Lauf kommunizierende Pulverdosiereinrichtung enthält, erfindungsgemäss als Arbeitsgasquelle eine Elektrolysierzelle verwendet wird, die Kathoden- und Anodenplatten besitzt und mit zwei koaxial angeordneten Schwimmern, einem zentralen und einem peripheren, sowie einem auf dem zentralen Schwimmer angeordneten Speicherbehälter versehen ist, der die Kathoden- und Anodenplatten frei umgibt, eine Öffnung im Boden und eine Öffnung im oberen Teil besitzt, über die er mit der Gaszuführleitung kommuniziert, sowie mit einem auf dem peripheren Schwimmer angeordneten 3-Stufen-Schalter ausgestattet ist, dessen einer Kontakt für den Anschluss an eine Speisequelle vorgesehen ist und der eine von den zwei anderen mit der Wicklung des 2-Positionen-Ventils für dessen Öffnen und der andere mit der Wicklung des gleichen Ventils für dessen Schliessen sowie mit der Kerze verbunden ist, wobei auf dem zentralen Schwimmer ein Mittel für das Zusammenwirken mit dem Schalter und dessen Einstellen in eine der drei Positionen bei der Verlagerung des zentralen Schwimmers angeordnet ist.

Der 3-Stufen-Schalter darf mit zwei unbeweglichen und einem beweglichen Kontakt ausgebildet und das Mittel für das Zusammenwirken mit dem Schalter in Form eines Bügels ausgestaltet werden, dessen parallele Flächen für das mechanische Zusammenwirken mit dem beweglichen Kontakt ausgelegt sind.

Ebenfalls darf im 3-Stufen-Schalter mindestens ein Kontakt, der mit der Speisequelle verbunden und beweglich ist, aus einem ferromagnetischen Stoff hergestellt und als Mittel für das Zusammenwirken mit dem Schalter ein Magnet eingesetzt werden.

Ein Vorteil der erfindungsgemässen Detonationsanlage für das Aufbringen von Überzügen ist ihre hohe Betriebssicherheit, die durch eine derartige Ausführung der Arbeitsgasquelle erzielt wird, dass sie keine unter hohem Überdruck stehenden Flaschen mit Brenn- und Oxydationsgas enthält.

Durch die Ausführung der Arbeitsgasquelle in Form einer Elektrolysierzelle wurde ermöglicht, diese in unmittelbarer Nähe von den anderen Baugruppen der Detonationsanlage anzuordnen, ohne gegen die Sicherheitsvorschriften zu Verstössen. Die Anlage hat dadurch eine neue Eigenschaft, und zwar die Beweglichkeit, gewonnen und kann ohne Demontage transportiert werden. Ausserdem besitzt das durch die Elektrolysierzelle erzeugte Wasserstoff-Sauerstoff-Explo-sionsgasgemisch eine strikt konstante Zusammensetzung. Deswegen sind die chemische Aktivität der Detonationsprodukte und deren dynamische Einwirkung immer konstant. Das gestattet es, die Beschaffenheit der aufgestäubten Überzüge zu stabilisieren.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von konkreten Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen es zeigt

Figur 1 in schematischer Darstellung eine Detonationsanlage für das Anbringen von Überzügen ;

Figur 2 eine Ausführungsvariante eines 3-Stufen-Schalters mit einem Magnet.

Die Detonationsanlage für das Aufbringen von Überzügen enthält einen Lauf 1 (Fig. 1) mit einer Zündkerze 2 (Glühkerze), eine Arbeitsgasquelle 3, die mit dem Lauf 1 über eine Gaszuführleitung 4 kommuniziert. In die Gaszuführleitung 4 sind eine Flammensicherung 5 und ein elektromagnetisches 2-Positionen-Druckluftventil 6 aufeinanderfolgend eingebaut, das zwei Wicklungen 7 und 8 für dessen Öffnen und Schliessen entsprechend besitzt. Ausserdem enthält die Anlage ebenfalls eine mit dem Lauf 1 kommunizierende Pulverdosiereinrichtung 9. Die in der Anlage vorhandene Arbeitsgasquelle 3 ist in Form einer Elektrolysierzelle 10 ausgebildet, die Kathoden- und Anodenplatte 11, zwei koaxial angeordnete Schwimmer 12, 13, einen zentralen und einen peripheren entsprechend, sowie einen Speicherbehälter 14 enthält. Der letztere ist an dem zentralen Schwimmer 12 befestigt, umgibt die Platten 11 frei und besitzt Öffnungen 15, 16 im Boden 17 und in seinem oberen Teil entsprechend. Über die Öffnung 16 kommuniziert der Behälter 14 mit der Gaszuführleitung 4. Auf dem peripheren Schwimmer 13 ist eine 3-Stufen-Schalter 18 angeordnet.

Zur Anlage gehört ebenfalls eine Speisequelle 19. Mit dieser sind die Platten 11 der Elektrol>sierzelle sowie der mittlere, der bewegliche Kontakt 20 des Schalters 18 elektrisch verbunden. Der obere unbewegliche Kontakt 21 ist an die Wicklung 7 für das Öffnen des Ventils 6 angeschlossen, und der untere unbewegliche Kontakt 22 ist mit der Wicklung 8 des Ventils 6 für dessen Schliessen sowie mit der Zündkerze 2 elektrisch verbunden. Auf dem zentralen Schwimmer 12 der Arbeitsgasquelle 3 ist ein Mittel für das Zusammenwirken mit dem Schalter 18 (genauer gesagt, mit dem mittleren Kontakt 20) angeordnet. Durch dieses Mittel wird der Schalter 18 in eine der drei Positionen eingestellt.

In der ersten Ausführungsvariante der Detonationsanlage besitzt der 3-Stufen-Schalter 18 zwei unbewegliche Kontakte 21 und 22 (den oberen und den unteren) und einen beweglichen Kontakt 20 (den mittleren). Das Mittel für das Zusammenwirken mit dem Schalter 18 ist in Form eines Bügels 23 ausgebildet, dessen parallele Flächen für das mechanische Zusammenwirken mit dem beweglichen Kontakt 20 ausgelegt sind.

In der zweiten Ausführungsvariante der Detonationsanlage ist der bewegliche Kontakt 20 (Fig. 2) des Schalters 18 aus einem ferromagnetischen Stoff gefertigt und als Mittel für das Zusammenwirken mit demselben ein an dem zentralen Schwimmer 12 befestigter Magnet 24 eingesetzt.

Die Detonationsanlage für das Aufbringen von Überzügen funktioniert folgenderweise. Nach dem Zwangseinschalten der Speisequelle 19 beginnt die Arbeitsgasquelle 3 ein Wasserstoff-Sauerstoffgemisch zu erzeugen. Dieses füllt teilweise die Zuführleitung 4 (deren flexiblen Abschnitt) auf und sammelt sich im Speicherbehälter 14 an. Durch die Gase im Behälter 14 wird die Schwimmfähigkeit des zentralen Schwimmers 12 verbessert, und dieser beginnt aufzusteigen. Nach Ansammeln einer für das Auffüllen des Laufs 1 ausrei5

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chenden Gasmenge im Behälter 14 werden die Kontakte 20 und 21 geschlossen. Das wird durch die Verlagerung des beweglichen Kontakts 20 durch den Bügel 23 bewerkstelligt. Durch das Schliessen der genannten Kontakte 20 und 21 werden die Speisequelle 19 und die Wicklung 7 des Ventils 6 im Stromkreis geschaltet. Im Ergebnis wird das Ventil 6 geöffnet, und das Explosionsgasgemisch strömt aus dem Speicherbehälter 14 über die Flammensicherung 5 in den Lauf 1 ein. Dabei sinkt der zentrale Schwimmer 12, die Kontakte 20 und 21 werden geöffnet, jedoch bleibt das Ventil 6 offen. Beim weiteren Sinken des zentralen Schwimmers 12 werden die Kontakte 20 und 22 geschlossen. Dabei werden die Speisequelle 19 und die Wicklung 8 des Ventils 6 sowie die Zündkerze 2 zum Stromkreis geschaltet. Im Ergebnis wird das Ventil 6 mit einiger Verzögerung (erforderlich für die Erhitzung der Kerze 2) geschlossen, und das Gemisch wird im Lauf 1 zur Explosion gebracht. Die Detonationsprodukte des Gasgemisches strömen aus dem Lauf 1 heraus, lockern das Pulver des aufzustäubenden Materials in der Dosiereinrichtung auf 5 und reissen es mit. Die Pulverteilchen werden im Strom der Detonationsprodukte erhitzt und bilden beim Zusammenwirken mit dem vor der Laufmündung angeordneten Werkstück einen Überzug auf der Werkstückoberfläche.

Dann wiederholt sich der beschriebene Arbeitsvorgang, io Bei der Ausführung des 3-Stufen-Schalters 18 gemäss Figur 2 mit einem Magnet 24 funktioniert die Detonationsanlage wie beschrieben, jedoch mit dem Unterschied, dass der ferromagnetische Kontakt 20 unter Einwirkung der Magnetkräfte bei der Verlagerung des an dem Schwimmer 12 befe-15 stigten Magnets 24 verlagert wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

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1. Detonationsanlage für das Aufbringen von Überzügen, die einen Lauf (1) mit einer Zündkerze (2), eine Arbeitsgasquelle (3), die mit dem Lauf (1) über eine Gaszuführleitung (4) kommuniziert, in die eine Flammensicherung (5) und ein elektromagnetisches 2-Positionen-Ventil (6) aufeinanderfolgend eingebaut sind, welches zwei Wicklungen (7, 8) für dessen Öffnen und Schliessen besitzt, sowie eine mit dem Lauf kommunizierende Pulverdosiereinrichtung (9) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass in dieser Anlage als Arbeitsgasquelle (3) eine Elektrolysierzelle (10) verwendet ist, die Kathoden- und Anodenplatten (11) besitzt und mit zwei koaxial angeordneten Schwimmern (12,13), einem zentralen und einen peripheren und einem an dem zentralen Schwimmer (12) befestigten Speicherbehälter (14) versehen ist, der die Kathoden- und Anodenplatte (11) frei umgibt, eine Öffnung (15) im Boden (17) und eine Öffnung (16) im oberen Teil besitzt, über die er mit der Gaszuführleitung (4) kommuniziert, sowie mit einem auf dem peripheren Schwimmer (13) angeordneten 3-Stufen-Schalter (18) ausgestattet ist, dessen einer Kontakt (20) für den Anschluss an die Speisequelle (19) vorgesehen ist, und der eine von den zwei anderen mit der Wicklung (7) des 2-Positionen-Ventils (6) für dessen Öffnen und der andere mit der Wicklung (8) des gleichen Ventils (6) für dessen Schliessen sowie mit der Kerze (2) verbunden ist, wobei auf dem zentralen Schwimmer (12) ein Mittel für das Zusammenwirken mit dem Schalter (18) und dessen Einstellen in eine der drei Positionen bei der Verlagerung des zentralen Schwimmers (12) angeordnet ist.

2. Detonationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der 3-Stufen-Schalter (18) zwei unbewegliche Kontakte (21,22) und einen beweglichen besitzt und das Mittel für das Zusammenwirken mit dem Schalter (18) in Form eines Bügels (23) ausgebildet ist, dessen parallele Flächen für das mechanische Zusammenwirken mit dem beweglichen Kontakt (20) ausgelegt sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Detonationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der mit der Speisequelle (19) verbundene Kontakt (20) beweglich und aus einem ferromagne-tischen Stoff gefertigt ist und als Mittel für das Zusammenwirken mit dem Schalter (18) ein Magnet (24) eingesetzt ist.