ANLAGE ZUM DETONATIONS-GAS-AUFTRAGEN VON ÜBERZÜGEN

Abstract

 Die Anlage enthält aufeinanderfolgend verbundene: ein Rohr /1/, eine Dämpfungskammer /2/, eine Mischkammer /3/ mit Ventilen /6, 7, 8, 9/ für die Zuführung in dieselbe der Komponenten von explosiven Gemisch und inertem Gas sowie eine Einrichtung /4/ zur lnitiierung der Detonation im Rohr /1/und eine Einrichtung /5/ zur Zuführung des aufzustäubenden Pulvers in das Rohr /1/. Die Dämpfungskammer /2/ ist mit einem System von Ventilen /10, 11, 12/ versehen, über welche sie jeweils mit dem Rohr /1/, der Mischkammer /2/ und der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht. Die Ventile /6, 7, 8, 9, 10, 11, 12^/ und die Einrichtung /4. 5,1 zur Initiierung der Detonation und zur Zuführung des aufzustäubenden Pulvers in das Rohr /1/ sind mit einem Synchronisator /20/ verbunden.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Auftragen von pulverigen Überzügen auf Werkstücke, insbesondere auf eine Anlage zum Detonations-Gas-Auftragen von Überzügen.

[0002] Am effektivsten kann die vorliegende Erfindung auf verschiedenen Gebieten der Technik angewendet werden, wo Bauteile und Baugruppen von Vorrichtungen und Maschinen unter den Bedingungen hoher Kontaktbelastungen, eines starken abrasiven Verschleißes oder in aktiven Medien /Alkalien, Säuren, Meerwasser/ arbeiten. Zuer Erzeugung von Überzügen kann ein breites Sortiment von pulverförmigen Materialien verwendet werden: Metalle, Karbide, Oxide, Boride, Nitride und andere. Praktisch für beliebige Betriebsverhältnisse von Maschinenelementen kann man einen Überzug finden, der um ein Vielfaches /um das 10- bis 1000fache/ die Lebensdauer einzelner Teile oder Baugruppen einer Maschine im ganzen erhöht.

Zugrundeliegender Stand der Technik

[0003] Üblicherweise enthält eine Anlage zum Detonationsaufstäubem von Überzügen ein an einem Ende offenes Rohr, das über ein Gasversorgungssystem mit einem explosiven Gasgemisch gefüllt wird, eine Einrichtung zur Einführung des Pulvers ins Rohr und eine Einrichtung zur Initiierung der Detonation im Rohr. Das Wesen des Aufstäubens besteht darin, daß die ins Rohr eingeführten Pulverteilchen erhitzt und durch die Detonationsprodukte beschleunigt werden und über die offene Mündungsfläche des Rohrs auf die Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks gelangen. Die Anlage zum Auftragen von Überzügen arbeitet im zyklischen Betriebszustand mit einer Frequenz bis zu zehn Schüssen /Zyklen/ in der Sekunde.

[0004] Die Hauptbaueinheit einer Anlage zum Detonationsaufstäuben ist das Gasversorgungssystem, das dazu bestimmt ist, Gaskomponenten aus einer Gasflaschen-Batterie über Hauptgasleitungen, eine Misch- und eine Dämpfungskammer dem Rohr zuzuführen. Die Reihenfolge beim Füllen des Rohrs mit Gasen wird durch einen Synchronisator bestimmt, der Ventile über ihre Antriebe betätigt, den Arbeitsablauf sämtlicher Baugruppen der Anlage vorgibt und den automatischen Betrieb der Anlage gewährleistet.

[0005] Der Hauptfaktor, welcher eine zuverlässige und gefahrlose Arbeit von Detonationsanlagen bestimmt, ist die Verhinderung einer möglichen Durchdringung der Detonationsprodukte und Stoßwellen /Rückschlag/ aus dem Rohr zu den Systemen, die explosive Gase-zuführen, und zu den Gasflaschen-Batterien.

[0006] Eines der Verfahren zum Schutz gegen den Rückschlag besteht darin, daß in Hauptgasleitungen Flammensicherungen in Form von Einsätzen aus poräsen Materialien verwendet werden /Zverev A. I. u. a. "Detonationsaufstäuben von Überzügen", 1979, Verlag Sudostroenie (Leningrad), S. 189/. In Detonationsanlagen beschießen die Detonationswellenfront und danach auch die Esplosionsprodukte kontinuierlich mit einer Zyklizität bis zu zehn Schüssen in der Sekunde die metallkeramische Flammensicherung. Zur Zeit . existiert eine Vielzahl der Konstruktionen von Flammensicherungen aus porösen Materialien. Besonders aussichtsreich sind von ihnen mehrschichtige Konstruktionen, bei denen eine intensive Wärmeableitung in den porösen metallkeramischen Einsatz erfolgt. Ein hoher Strömungswiderstand der Grenzschicht und des ganzen porösen Elements des Einsatzes funktioniert bei Rückschlägen als Rückschlagventil und übernimmt die gesamte Wärme- und mechanische Belastung.

[0007] Bei langwieriger Arbeit wird jedoch die Flammensicherung erwärmt, und es tritt ein solches Moment ein, wo die Flammensic^herung selbst das Gemisch in den zu schützenden Gasbaugruppen, Hauptgasleitungen und in der Gasflaschen- Bakterie anzünden kann. Während der Arbeit der Anlage verändert sich außerdem der Strömungswiderstand der Flammensicherung je nach der Verstopfung ihrer Poren durch Detonationsprodukte /Ruβ/, was in einer nicht vorauszusagenden Weise die Betriebsstabilität und -zuverlässigkeit der Anlage zum Detonations-Gas-Aufstäuben im ganzen herabsetzt.

[0008] Ein anderes Verfahren des Schutzes gegen den Rückschlag ist die Verwendung von Rückschlagventilen in den Hauptgasleitungen und zwischen der Dämpfungs- und der Mischkammer /US, A, 3773259/. Aber der Einsatz von Rückschlagventilen erbringt keinen merklichen positiven Effekt wegen ihrer Ansprechträgheit und ihres schnellen Verschleißes, welcher durch das Gelangen der Teilchen des aufzustäubenden Pulvers in das Rückschlagventil bei Rückschlägen bedingt ist.

[0009] Ein weiteres weit verbreitetes Verfahren des Schutzes gegen den Rückschlag ist die Verwendung von als Rohre ausgebildeten Gaspuffern, die mit einem unverbrennlichen Gas gefüllt sind, das die Detonationsprodukte von dem zubereiteten explosiven Gemisch trennt.

[0010] Der vorliegenden Erfindung am nächsten kommt nach ihrem Wesen eine Anlage zum Detonations-Gas-Auftragen von Überzügen /US, A, 2869924/. Die Anlage zum Detonations-Gas-Auftragen von Überzügen enthält aufeinanderfolgend verbundene: ein Rohr, eine Dämpfungskammer, eine Mischkammer mit Ventilen, die durch einen Synchronisator zum Dosieren des explosiven Gemisches und Durchblasen sämtlicher Gaskanäle und Hohlräume der Anlage mit einem unverbrennlichen Gas betätigbar sind, sowie eine Einrichtung zur Initiierung der Detonation im Rohr und eine Einrichtung zur Zuführung des Pulvers in das Rohr.

[0011] In dieser Anlage wird eine Portion des explosiven Gemisches durch Zuführung von- explosivem Gas und Oxydationsmittel über die Ventileinrichtung in die Mischkammer gebildet, wo das Mischen stattfindet, worauf das zubereitete explosive Gemisch dem Rohr der Anlage zugeführt wird.

[0012] Nach der Zuführung des explosiven Gemisches werden die Ventile an den Leitungen für explosives Gas und Oxydationsmittel geschlossen, und in die Mischkammer wird über ein gesondertes Ventil eine für das Durchblasen der Mischkammer erforderliche Menge eines inerten Gases, z. B. des Stickstoffs, zugeführt. In das Rohr wird eine Pulverportion eingeführt und im explosiven Gemisch eine Detonation angeregt, worauf nach dem Wurf der Pulverportion auf ein vor der Mündungsfläche des Rohres angeordnetes zu bearbeitendes Werkstück alle Gasräume und -kanäle der Anlage mit Stickstoff durchgeblasen werden, und dann wiederholt sich der Prozeß.

[0013] Die Reihenfolge der Einschaltung der Ventile und der Einrichtung zur Initiierung der Detonation wird durch den Synchronisator vorgegeben, der ein zyklisch funktionierendes mechanisches System zur Steuerung von Ventilantrieben enthält.

[0014] Das Ventil der Durchblaseeinrichtung ist während des ganzen Detonationszyklus geöffnet, und dabei zerstört der Rückschlag von heißen Gasen das Schmiermittel an den Führungen dieses Ventils und an den Köpfen der Ventile für brennbares Gas und Oxydationsmittel, wodurch ein klebriger Niederschlag gebildet wird. Bei langandauernder Arbeit der Detonationseinrichtung kann dieser Niederschlag zum Verklemmen der Ventile und zur Störung des ganzen Prozesses der kontinuierlichen Arbeit der Einrichtung führen.

[0015] Zum Schutz der Ventile ist in dieser Einrichtung zwischen der Mischkammer und der Dämpfungskammer eine Rohrschlange angeordnet, die in jedem Zyklus mit einem unverbrennlichen Gas gefüllt wird, welches die Einwirkung des Rückschlages auf das Durchblaseventil abschwächt und dieses letzten Endes gegen Verklemmen und Verschleiß sichert, da die Möglichkeit zur Bildung und Einwirkung von klebrigen Kohlenstoffniederschlägen auf das Ventil beseitigt ist. Die Länge der Rohrschlange hängt von den Charakteristiken der Detonation im Rohr /von der Temperatur, der Dichte, dem Druck und der Zusammensetzung der Detonationsprodukte/ sowie von der Länge des Rohres ab.

[0016] Der Hauptnachteil dieser Einrichtung ist, daß Rückschläge in die Mischkammer eindringen und auf die Ventile zur Dosierung des explosiven Gemisches einwirken können, deren Verschleiß zur Erhöhung der Gebahr bei der Arbeit der Anlage führt, weil sich die Flamme durch ein undicht geschlossenes Ventil hindurch über die Rohrleitung mit dem brennbaren Gemisch bis zur Gasflaschen-Batterie ausbreiten und die Explosion der letzteren hervorrufen kann.

[0017] Überdies ist das Durchblasen der Rohrschlange mit einem zusätzlichen Zeitaufwand verbunden, der die Arbeitsleistung der Anlage zusehends vermindert.

Offenbarung der Erfindung

[0018] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum Detonations-Gas-Auftragen von Überzügen zu schaffen, deren Konstruktion es gestatten würde, die Einwirkung der Rückschläge auf die Mischkammer auszuschließen.

[0019] Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, da3 in der Anlage, enthaltend aufeinanderfolgend verbundene: ein Rohr, eine Dämpfungskammer, eine Mischkammer mit durch einen S₃nchronisator betätigbaren Ventilen für die Zuführung in dieselbe der Komponenten von explosivem Gemisch und inertem Gas, eine Einrichtung zur Initiierung der Detonation im Rohr und eine Einrichtung zur Zuführung des Pulvers in das Rohr, erfindungsgemäß die Dämpfungskammer mit einem System von durch den Synchronisator betätigbaren Ventilen versehen ist, über welche sie mit dem Rohr, der Mischkammer und mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht.

[0020] Die erfindungsgemäße Konstruktion erhöht beträchtlich die Gefahrlosigkeit und den Wirkungsgrad der Arbeit der Anlage und schließt die Einwirkung der Rückschläge auf die zum Dosieren des explosiven Gemisches und zum Durchblasen bestimmten Ventile aus, die sich in der Mischkammer befinden. Ausgeschlossen ist auch die Ausbreitung der Detonation über die Rohrleitungen zu der Gasflaschen-Batterie.

[0021] Bei den geschlossenen Ventilen, die die Dämpfungskammer mit dem Rohr und der Mischkammer verbinden, und bei dem geöffneten Ventil, das die Dämpfungskammer mit der Atmosphäre verbindet, ist der Druck in der Dämpfungskammer während der Explosion im Rohr niedriger als der Druck in der Mischkammer, wohin das inerte Gas vor der Explosion zugeführt wird. Im Falle eines Durchbruchs der Detonationsprodukte aus dem Rohr in die Dämpfungskammer erfolgt der Auspuff derselben in die Atmosphäre über das geöffnete Ventil, welches die Dämpfungskammer mit der Atmosphäre verbindet, während die zum Dosieren des explosiven Gemisches und zum Durchblasen bestimmten Ventile, die sich in der Mischkammer befinden, durch das geschlossene Ventil zwischen der Dämpfungs- und der Mischkammer und durch einen erhöhten Druck des unverbrennlichen Gases in der letzteren zuverlässig geschützt sind. Die entsprechende Stellung der Ventile und das Vorhandensein eines Überdrucks des inerten Gases in der Mischkammer vor der Explosion werden durch den Synchronisator vorgegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

[0022] Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels derselben und aus einer beigefügten Zeichnung verständlich, in der das Prinzipschema der erfindungsgemäßen Anlage dargestellt ist.

Beste Ausführungsform der Erfindung

[0023] Die Anlage enthält aufeinanderfolgend verbundene: ein Rohr 1, eine Dämpfungskammer 2 und eine Mischkammer 3. Zur Anlage gehören auch eine Einrichtung 4 zur Initiierung der Detonation und eine Einrichtung 5 zur Zufuhrung des aufzustäubenden Pulvers ins Rohr 1, welche Einrichtungen mit dem Rohr 1 in Verbindung stehen. Die Mischkammer 3 ist mit Ventilen 6, 7, 8, 9 zur Dosierung der Komponenten eines explosiven Gemisches in dieselbe und zur Zuführung eines inerten Gases versehen. Die Dämpfungskammer 2 ist mit Ventilen 10, 11, 12 zur Verbindung jeweils mit dem Rohr 1, der Mischkammer 3 und der Atmosphäre versehen. Alle Ventile 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 sind mit jeweiligen Antrieben 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 ausgestattet, die mit einem Synchronisator 20 verbunden sind, mit welchem auch die Einrichtungen 4 und 5 verbunden sind. Als Synchronisator 20 kann eine beliebige bekannte mechanische oder elektronische Einrichtung verwendet werden, die die Arbeit der Ventile 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 nach einem vorgegebenen Programm gewährleistet.

[0024] Die Anlage zum Detonations-Gas-Auftragen von Überzügen arbeitet folgenderweise.

[0025] Vor Arbeitsbeginn stellt man den Synchronisator 20 solcherweise ein, daß während jedes Zyklus aufeinanderfolgend das Ventil 12 geschlossen wird, das Ventil 10 geöffnet wird, das Ventil 11 geöffnet wird, das Ventil 9 für die Zuführung des inerten Gases geschlossen wird, die Dosierventile 6, 7, 8 geöffnet werden, die Dosierventile 6, 7, 8 geschlossen werden, das Ventil 9 geöffnet wird, das Ventil 12 geöffnet wird, das Ventil 10 geschlossen wird, das Ventil 11 geschlossen wird und ein Signal an die Einrichtung 4 zur Initiierung der Detonation zugeführt wird. Das Moment der Signalzuführung an die Einrichtung 5 zur Pulverzuführung hängt von der gewählten Betriebsweise der Anlage ab. In der Ausgangslage sind die Ventile 6, 7, 8, 10, 11 geschlossen und die Ventile 9, 12 geöffnet. Dann wird das Ventil 12 geschlossen, während die Ventile 10 und 11 geöffnet werden. In diesem Zustand der Ventile 6, 7, 8, 9, 11, 12 nimmt man das Durchblasen der Dämpfungskammer 2 und des Rohres. 1 vor. Des weiteren wird das Ventil 9 geschlossen und werden die Ventile 6, 7, 8 geöffnet, wobei das Füllen des Rohres 1 mit dem explosiven Gemisch erfolgt. Alsdann werden die Ventile 6, 7, 8 geschlossen, während das Ventil 9 geöffnet wird. In diesem Zustand der Ventile 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 wird das vorläufige Durchblasen der Dämpfungskammer 2 mit dem inerten Gas unter Verdrängung des explosiven Gemisches aus der Dämpfungskammer 2 in das Rohr 1 vorgenommen. Hiernach wird das Ventil 12 geöffnet, das Ventil 10 geschlossen und wird das endgültige Durchblasen der Dämpfungskammer 2 ausgeführt. Dann wird das Ventil 11 geschlossen. In der Mischkammer 3 steigt der Druck des inerten Gases, und der Synchronisator 20 setzt die Einrichtung 4 zur Initiierung der Detonation in Bereitschaft. Das Pulver wird in das Rohr 1 mittels der Einrichtung 5 beispielsweise während der Zuführung des explosiven Gemisches ins Rohr 1 zugeführt. Nach der Ausführung der aufgezählten Vorgänge wird die Detonation im Rohr 1 initiiert, und die aus dem Rohr 1 ausströmenden Detonationsprodukte erwärmen die Pulverteilchen und werfen sie auf die (nicht gezeichnete) zu bearbeitende Oberfläche eines Werkstücks. Ein solcher Zyklus wird durch den Synchronisator 20 vorgegeben und widerholt sich von neuem.

[0026] In einer Notsituation, wenn die Ventile 10, 11, welche die Dämpfungskammer 2 mit dem Rohr 1 und der Mischkammer 3 verbinden, oder die Ventile 6, 7, 8 zum Dosieren des explosiven Gemisches geöffnet sind oder das Ventil 9 für das durchblasende inerte Gas und das Ventil 12, das die Dämpfungskammer 2 mit der Atmosphäre verbindet, geschlossen sind, blockiert der Synchronisator 20 die Initierung einer Explosion im Rohr 1.

[0027] In dieser Anlage ist dem stärksten Verschleiß das Ventil 10 ausgesetzt, das die Dämpfungskammer 2 mit dem Rohr 1 verbindet, aber selbst dann, wenn der hermetische Abschluß dieses Ventils 10 fehlt, gewährleistet die Anlage die Betriebssicherheit dank der vollständigen Verhinderung der Einwirkung der Rückschläge auf die Ventile 6, 7, 8, 9 und die das explosive Gas zuführenden Leitungen.

Gewerbliche Verwertbarkeit

[0028] Die Anlage kann auf verschiedenen Gebieten der Technik für Bauteile und Baugruppen verwendet werden, die unter den Bedingungen hoher Kontaktbelastungen, eines starken abrasiven Verschleißes oder in aktiven Medien Alkalien, Säuren, Meerwasser/ arbeiten.

Ansprüche

Anlage zum Detonations-Gas-Auftragen von Überzügen, enthaltend aufeinanderfolgend miteinander verbundene: ein Rohr /1/, eine Dämpfungskammer /2/, eine Mischkammer /3/ mit durch einen Synchronisator /20/ betätigbaren Ventilen /6,7, 8, 9/ für die Zuführung in dieselbe der Komponenten von explosivem Gemisch und inertem Gas sowie eine Einrichtung /4/ zur Initiierung der Detonation im Rohr /1/ und eine Einrichtung /5/ zur Zuführung des Pulvers in das Rohr, dadurch gekennzeic:h n e t, daß die Dämpfungskammer /2/ mit einem System von durch den Synchronisator /20/ betätigbaren Ventilen /10, 11, 12/ versehen ist, über welche sie jeweils mit dem Rohr /1/, der Mischkammer /2/ und mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht.

Zeichnung