CH670657A5

CH670657A5 -

Info

Publication number: CH670657A5
Application number: CH165486A
Authority: CH
Inventors: Valery Stepanovich Klimenko; Jury Leontievich Anosov; Vasily Georgievich Skadin; Vladimir Pavlovich Temchenko; Oleg Vasilievich Khimach; Pavel Ivanovich Bologov; Petr Pavlovich Belyaninov; Vyacheslav Filippovich Bogdan; Oleg Mikhailovich Kukanov; Vyacheslav Alexandrov Kazansky
Original assignee: Inst Sverkhtverdykh Mat
Priority date: 1986-04-25
Filing date: 1986-04-22
Publication date: 1989-06-30
Also published as: DE3614098C2; JPS62267479A; DE3614098A1; SE8602096D0; JPH0218393B2; SE451733B

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Anlage kann im Maschinenbau, Gerätebau, im Werkzeug* und Vorrichtungsbau, Kraftfahrzeugbau zum Auftragen von Schutzüberzügen auf die Oberflächen von metallischen und keramischen Einzelteilen von Maschinen und Mechanismen eingesetzt werden, die während des Betriebs intensiven zerstörenden Einwirkungen wie der Erosion, dem abrasiven Verschleiss oder der Korrosion ausgesetzt sind. Mit Hilfe dieser Anlage ist auch das Auftragen von elektrisch leitenden und elektrisch isolierenden Überzügen möglich.

Die Qualität von mit Hilfe von Detonationsanlagen aufgetragenen Überzügen hängt von der Betriebszuverlässigkeit dieser Anlagen ab. Im besonderen werden beim Auftreten von Störungen von der Art eines «Versagers» (Aussetzer einer nächstfolgenden Gemischexplosion) im Überzug solche Makrofehler wie Poren, Risse, Abschichtungen gebildet, weshalb das Problem der Vermeidung von «Versagern» sehr aktuell ist.

Die zurzeit bestehenden Konstruktionen von Detonationsanlagen besitzen gleichfalls eine relativ niedrige Effektivität der Ausnutzung der Detonationsenergie des Gasgemisches. Dies begrenzt die Möglichkeiten der Verwendung von grobdispersen Pulvern zum Auftragen von Überzügen.

Gegenwärtig ist eine Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen bekannt, die ein Rohr mit einer Zündkerze, die in den Rohrkanal auf der zur Mündungsfläche entgegengesetzten Seite eingeführt ist, eine Gasverteilungsvorrichtung für die Zuführung der Komponenten eines Explosionsgemisches ins Rohr - einen Mischer, der mit Tellerventilen, einer Exzenterwelle und einem elektromechanischen Antrieb versehen ist, einen Dosierer des aufzustäubenden pulverigen Materials, welcher mit dem Rohr in Verbindung steht, enthält. Die Anlage enthält ferner einen elektrischen Schliesskontakt, der mit einem der Nocken der Exzenterwelle zusammenwirkt und mit der Zündkerze elektrisch verbunden ist (siehe US-Patentschrift Nr. 2 714 563). Bei der Arbeit dieser Anlage werden dem Rohr über die Gasverteilungsvorrichtung 5 die Komponenten des Explosionsgemisches zugeführt, während aus dem Dosierer das Pulver des aufzustäubenden Materials eingeführt wird, worauf durch Schliessen des elektrischen Kontaktes eine elektrische Entladung in der Funkenstrecke der Kerze erregt und eine Explosion des Gemisches im Rohr verursacht wird. Ver-10 mittels des durch die Mündungsfläche austretenden Hochtemperaturstroms wird ein Überzug aus dem Pulver des aufzustäubenden Materials auf die Oberfläche eines Erzeugnisses aufgetragen, das vor der Mündungsfläche angeordnet wird.

Bei der Arbeit der bekannten Anlage sind Störungen (Ausset-15 zer der Gemischexplosionen) wegen der Verstopfung der Funkenstrecke der Zündkerze durch das Pulver möglich.

Bekannt ist weiterhin eine Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen auf Erzeugnisse, die ein Rohr mit einer Mündungsfläche, einer Zündkerze, die in den Rohrkanal auf der zur 20 Mündungsfläche entgegengesetzten Seite eingeführt ist, einen Gasmischer mit elektromagnetischen Ventilen in Leitungen für die Zufuhr eines Brennstoffes, eines Inertgases und eines Oxydationsmittels und einen Dosierer fur das aufzustäubende pulverige Material, welches mit dem Rohr in Verbindung steht, sowie einen 25 Steuerungsblock enthält, der mit den Mischerventilen, dem Dosierer und der Zündkerze elektrisch verbunden ist (siehe US-Patentschrift Nr. 3 884 415).

Bei der Arbeit dieser Anlage werden vom Steuerungsblock elektrische Impulse erzeugt, die auf die Mischerventile, den 30 Dosierer und die Zündkerze einwirken. Als Folge davon wird das Rohr mit dem Explosionsgemisch gefüllt, dessen Komponenten beim Ansprechen der Ventile in den Leitungen für die Zufuhr des Oxydationsmittels und des Brennstoffes dem Mischer zugeführt werden. Hiernach werden die Ventile für die Zufuhr des Oxyda-35 tionsmittels und Brennstoffes geschlossen, während das Ventil für die Zufuhr des Inertgases geöffnet wird, wobei infolgedessen der Mischer und die ihn mit dem Rohr verbindende Leitung mit dem Inertgas gefüllt werden. Dann wird mittels der Zündkerze eine Explosion des Gemisches im Rohr verursacht. Die an der Anord-40 nungsstelle der Kerze (d.h. am geschlossenen Rohrende) entstehende Detonationswelle pflanzt sich über das das Rohr ausfüllende Gemisch in Richtung der Mündungsfläche fort. Nachdem die Detonationswelle die Mündungsfläche des Rohrs erreicht hat, setzt das Ausfliessen aus diesem des Stroms von Detonationspro-45 dukten und dann des Stroms ein, der eine Mischung der Pulverteilchen des aufzustäubenden Materials und der gasförmigen Detonationsprodukte des Explosionsgemisches darstellt. Die Einwirkung dieses Stroms auf das an der Mündungsfläche des Rohrs befindliche Erzeugnis ruft die Ausbildung einer Überzugsschicht 50 an dessen Oberfläche hervor. Daraufhin wird das Ventil für die Zufuhr des Inertgases geschlossen, und der beschriebene Arbeits-2yklus der Anlage wiederholt sich.

In dieser Anlage kommt es zur periodischen Verstopfung der Zündkerze durch das pulverige aufzustäubende Material, wobei 55 Betriebsstörungen der Anlage die Folge sind. Überdies findet im Zusammenhang damit, dass die Zündkerze am geschlossenen Ende des Rohres (d.h. auf der zur Mündungsfläche entgegengesetzten Seite) angebracht ist, das Ausfliessen des die Pulverteilchen enthaltenden Stroms mit einer Verzögerung statt die eine 60 Verminderung der Temperatur der Detonationsprodukte wegen der Wärmeableitung über die Rohrwände hervorruft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen auf Erzeugnisse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Zündkerze in das 65 Rohr an einer solchen Stelle eingeführt ist, dass eine Verstopfung der Funkenstrecke der Kerze durch das aufzustäubende pulverige Material vermieden wird, was die Effektivität der Ausnutzung der Detonationsenergie des Explosionsgemisches erhöht und die Ent

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stehung von Betriebsstörungen der Anlage ausschliesst.

Dies wird dadurch erreicht, dass die vorgeschlagene Detonationsanlage die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 umschriebenen Merkmale aufweist.

Man kann das Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks im Labyrinthkanal in Gestalt eines Zylinders mit Kolben, dessen unter dem Kolben befindlicher Hohlraum mit dem Labyrinthkanal in Verbindung steht, und eines Elektromagnets ausgeführt ist, dessen Anker mit dem Kolben starr verbunden ist und dessen Wicklung mit einem Steuerkreis zur Steuerung des Ventils für das Inertgas elektrisch verbunden ist.

Für den Fall, dass die Detonationsanlage eine Düse zum Anblasen der Mündungsfläche enthält, die mit der Leitung für die Zufuhr von Inertgasen in Verbindung steht, ist zweckmässigerweise das Mittel zur Unterdruckerzeugung in Form eines Ejektors auszubilden, der in der Düse angebracht und mit dem Hohlraum des Labyrinthkanals in Verbindung steht.

Die Detonationsanlage gemäss der vorliegenden Erfindung bietet die Möglichkeit, die Effektivität der Ausnutzung der Detonationsenergie des Explosionsgasgemisches zu erhöhen, die maximale Teilchengrösse der benutzten Pulver von aufzustäubenden Materialien zu vergrössern, die Betriebsstörungen der Anlage auszuschliessen und hierdurch die Qualität der zu erzeugenden Überzüge zu steigern.

Im folgenden wird die Erfindung in der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen mit einem Mittel zur Unterdruckerzeugung in Gestalt eines Zylinders mit Kolben und eines Elektromagnets;

Fig. 2 dasselbe wie in Fig. 1, wobei das Mittel zur Unterdruckerzeugung in Form eines Ejektors ausgebildet ist.

Die vorgeschlagene Detonationsanlage nach der ersten Ausführungsform derselben enthält ein Rohr (Fig. 1) mit einer Mündungsfläche 2 und mit dem Rohr 1 in Verbindung stehend einen Dosierer 3 eines aufzustäubenden pulverigen Materials, einen Gasmischer 4 mit Ventilen 5, 6, 7, die jeweils in Leitungen 8, 9, 10 für die Zufuhr eines Brennstoffes, eines Inertgases und eines Oxydationsmittels angeordnet sind. Zur Anlage gehören ferner eine Zündkerze 11 zum Auslösen einer Explosion im Rohr 1 und ein Steuerungsblock, der mit der Zündkerze 11, den Ventilen 5,6, 7 und dem Dosierer 3 elektrisch verbunden ist. Die Zündkerze 11 ist in einem Labyrinthkanal 13 angeordnet, der mit dem Hohlraum des Rohrs 1 in einem Abstand von der Mündungsfläche 2 in Verbindung steht, welcher Vi der Länge des Rohrs 1 nicht übersteigt. Ausserdem besitzt die Anlage ein Mittel 14 zur Erzeugung eines Unterdrucks im Labyrinthkanal 13, das in Form eines Zylinders 15 mit einem Kolben 16 ausgeführt ist, der mit dem Anker 17 eines Elektromagnets 18 starr verbunden ist. Die Wicklung 19 des Elektromagnets 18 ist mit einem Steuerkreis 20 zur Steuerung des Ventils 6 in der Inertgasleitung 9 elektrisch verbunden. Der Labyrinthkanal 13 steht mit dem unter dem Kolben befindlichen Hohlraum 21 des Zylinders 15 in Verbindung.

Vor der Mündungsfläche 2 des Rohrs 1 befindet sich ein Erzeugnis 22, beispielsweise eine Blockmatrize zur Synthese von Diamanten.

In der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Detoantionsanlage, die in Fig. 2 gezeigt ist, ist das Mittel zur Unterdruckerzeugung in Form eines Ejektors 23 ausgebildet, der in einer Düse 24 zum Anblasen der Mündungsfläche 2 des Rohrs 1 angebracht ist. Die Düse 24 steht mit der Leitung 9 für die Zufuhr des Inertgases in Verbindung. Dabei ist der Ejektor 23 mit dem Labyrinthkanal 13 in Verbindung gesetzt.

Das Arbeitsprinzip der vorgeschlagenen Detonationsanlage besteht in folgendem:

Nach dem Einschalten des Steuerungsblocks 12 erzeugt dieser elektrische Impulse, unter deren Einwirkung zuerst die Ventile 5,

7 geöffnet werden, die den Zutritt des Brenngases und des Oxydationsmittels in den Mischer 4 gewährleisten. Wahrend der Füllung des Rohrs 1 mit dem Explosionsgemisch wird in dieses aus dem Dosierer 3 eine Portion des Pulvers des aufzustäubenden Materials eingeführt. Zum Zeitpunkt der vollständigen Füllung des Rohrs 1 mit dem brennbaren Gemisch befindet sich die Pulverwolke, die ein schwebendes Gemisch der Teilchen des aufzustäubenden Materials darstellt, in einem Abstand von der Mündungsfläche 2, der grösser als xh der Länge des Rohrs 1 ist. Nach der Füllung des Rohrs 1 mit dem Gemisch werden die Ventile 5 und 7 geschlossen, während das Ventil 6 geöffnet wird. Hierbei verdrängt das Inertgas das brennbare Gemisch aus dem Hohlraum des Mischers 4 und aus der Leitung, die ihn mit dem Rohr 1 verbindet. Im Augenblick, da das Ventil 6 anspricht, wird Speisespannung auch der Wicklung 19 des Elektromagneten 18 zugeführt. Infolge der Einziehung seines Ankers 17 bewegt sich der Kolben 16 im Zylinder 15 und erzeugt einen Unterdruck in dem unter dem Kolben befindlichen Hohlraum 21 und im Labyrinthkanal 13. Dadurch wird das Einsaugen eines gewissen Teils des Explosionsgemisches aus dem Rohr 1 in den Labyrinthkanal hervorgerufen. Dann wird vom Steuerungsblock 12 aus ein elektrischer Impuls der Zündkerze 11 zugeführt, und in ihrer Funkenstrecke entsteht eine elektrische Entladung. Da im Labyrinthkanal 13 das Explosionsgemisch vorhanden ist, ruft die elektrische Entladung eine Entzündung desselben hervor und löst eine Detonation des Gemisches im Rohr 1 aus. Dies führt dazu, dass das Rohr 1 einen Strom von Detonationsprodukten ausbildet, welcher durch die Mündungsfläche 2 auf das Erzeugnis 22 ausfliesst

Durch den Strom von Detonationsprodukten werden auch die Pulverteilchen des aufzustäubenden Materials beschleunigt, die auf der Oberfläche des Erzeugnisses 22 eine Überzugsschicht bilden.

Nach dem Ausfluss des Stromes wird das Ventil 6 geschlossen. Hierbei wird die Speisespannung auch von der Wicklung 19 des Elektromagnets 18 weggenommen. Sein Anker 17 kehrt in die Ausgangsstellung zurück und bewirkt die Bewegung des Kolbens 16, bei welcher die Verbrennungsprodukte des Explosionsgemisches aus dem Labyrinthkanal 13 verdrängt werden. Des weiteren wiederholt sich der beschriebene Arbeitszyklus der Anlage.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausfuhrungsform der Detonationsanlage funktioniert in ebensolcher Weise, aber mit dem einzigen Unterschied, dass beim Einschalten (Öffnen) des Ventils 6 das Inertgas sowohl in den Mischer 4 als auch in die Düse 24 gelangt mit dem Zweck, eine Schutzatmosphäre im Bereich zwischen dem Erzeugnis 22 und der Mündungsfläche 2 zu erzeugen. Dadurch, dass in der Düse 24 der Ejektor 23 angebracht ist, wird ein Unterdruck im Labyrinthkanal 13, mit welchem der Ejektor 23 in Verbindung steht, hervorgerufen. Dies führt zum Einsaugen des Explosionsgemisches aus dem Rohr 1 in den Labyrinthkanal 13, wo die Zündkerze 11 angeordnet ist. Nach der Auslösung einer Explosion durch die Entladung in der Funkenstrecke der Zündkerze 11 wird das Ventil 6 geschlossen, und im weiteren wiederholt sich der beschriebene Arbeitszyklus der Anlage.

Das Vorhandensein des Labyrinthkanals 13 gestattet, das . Gelangen des Pulvers des aufzustäubenden Materials in die Funkenstrecke der Zündkerze 11 auszuschliessen, wodurch ihre mögliche Verstopfung und die Entstehung von Betriebsstörungen bei der Funktion der Anlage verhindert werden; die Anordnung der Einführungsstelle des Labyrinthkanals 13 in einem Abstand von der Mündungsfläche 2, der kleiner als Vi der Länge des Rohrs 1 ist, gewährleistet eine vollständigere Ausnutzung der Detonationsenergie des Explosionsgemisches. Dies ist dadurch bedingt, dass bei der Auslösung einer Explosion des Gemisches auf der Seite der Mündungsfläche 2 der Ausfluss von Detonationsprodukten sofort im Augenblick der Auslösung der Explosion einsetzt. Im Falle der Zündung des Gemisches auf der Seite des geschlossenen Endes des Rohrs 1 pflanzt sich die Detonationswelle im Rohr 1 in Richtung der Mündungsfläche 2, und dann

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bewegt sieh in der entgegengesetzten Richtung eine Unterdruckwelle, aus deren Ebene die Detonationsprodukte des Gemisches ausströmen; im Zusammenhang mit diesem Mehrstufenprozess geht ein Teil der Energie von Detonationsprodukten in Form von Wärme verloren, welche über die Wände des Rohrs 1 abgeleitet wird. Die Fortpflanzung der Detonationswelle in Richtung des geschlossenen Endes des Rohrs 1 verhindert bei der erfindungs-gemässen Ausführung der Anlage nicht, dass zugleich durch die Mündungsfläche 2 die Detonationsprodukte des Gemisches ausströmen, was Wärmeverlust durch Wärmeabfiihrung in die Rohrwände ausschliesst. Es ist auch zu bemerken, dass bei einer optimalen Orientierung des Prozesses der Auftragung von Überzügen sich die Pulverwolke im Augenblick der Auslösung der Explosion im Rohr in einem Abstand von der Mündungsfläche befindet, der grösser als Vi der Rohrlänge ist. Daher schliesst bei der erfin-dungsgemässen Ausführung der Anlage das Einsaugen des Explosionsgemisches in den Labyrinthkanal 13 aus dem Rohr 1 das Gelangen des Pulvers des aufzustäubenden Materials in die-5 sen Kanal und in den in der Nähe der Zündkerze liegenden Hohlraum aus. Dies verhindert die Verstopfung der Kerze 11 und die Entstehung von Störungen bei der Funktion der Anlage.

Die erfindungsgemässe Anlage erlaubt auch, Überzüge aus grobdispersen (bis zu 80 um) Pulvermaterialien aufzutragen, io indem sie deren hohe Qualität durch Vermeidung von Betriebsstörungen und dank einer besseren Durchwärmung der Pulverteilchen im Strom von Detonationsprodukten gewährleistet, und setzt die Verluste der Detonationsenergie von Explosionsgemischen herab.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Detonationsanlage zum Auftragen von Überzügen mit einem eine Mündungsfläche (2) aufweisenden Rohr (1), das in Verbindung mit einem Dosierer (3) für das aufzustäubende pulverige Überzugsmaterial steht, sowie mit einem Mischer (4), an den über Ventile (5,6,7) Leitungen (8, 9, 10) für einen Brennstoff, für ein Inertgas und für ein Oxydationsmittel angeschlossen sind, wobei ein Steuerblock (12) elektrisch mit den Ventilen (5, 6, 7) sowie mit einer Zündkerze (11) zum Auslösen einer Detonation im Rohr (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze (11) in einem Labyrinthkanal (13) angeordnet ist, der in den Innenraum des Rohres (1) in einem Abstand von der Mündungsfläche (2) einmündet, der einen Drittel der Länge des Rohres (1) nicht übersteigt, und wobei Mittel (14) vorgesehen sind, um im Labyrinthkanal (13) einen Unterdruck zu erzeugen.

2. Anlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14) zum Erzeugen des Unterdruckes einen Zylinder (15) mit einem darin angeordneten Kolben (16) aufweisen, wobei der Zylinderraum (21) mit dem Labyrinthkanal (13) in Verbindung steht, und wobei ein Elektromagnet (18) vorgesehen ist, dessen Anker (17) starr mit dem Kolben (16) verbunden ist, während dessen Wicklung (19) elektrisch an die das Ventil (6) für das Inertgas steuernde Leitung (20) angeschlossen ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Anlage nach Patentanspruch 1 mit einer Düse (24) zum Anblasen der Mündungsfläche (2), welche Düse (24) mit der Leitung (9) zum Zufuhren des Inertgases in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14) zum Erzeugen des Unterdruckes einen Ejektor (23) aufweisen, der in der Düse (24) angeordnet ist und mit dem Labyrinthkanal (13) in Verbindung steht.