JPS6056543B2 - デトネ−シヨンコ−テイング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高温吹付け技術を用いるコーティングの実施
に関し、特にデトネーシヨンコーテイング用装置に関す
る。

本発明は冶金工業および化学工業ならびに動カ工学で使
用され、特に使用時に強に腐食および侵食に曝される部
品上にコーティングを適用するのに有用である。 デト
ネーシヨン波を用いて適用されるコーティングの量は被
覆される加工品の表面を衝撃する寸前のコーティング材
料粒子の温度および速度に依存するということは常識で
ある。

それ故、コーティングの品質を向上させる目的でデトネ
ーシヨンコーテイング装置を改良しようという試みは、
混合ガス供給装置およびデトネーシヨン室中へ粉末を送
り込むための粉末供給装置のような、その作動に上記パ
ラメーターが依存する、デトネーシヨンコーテイング装
置のユニット装置に主として集中している。加工品上に
適用されるコーティングの上記パラメーターの安定性を
決める最も重要な因子の１つは各サイクルにおいてデト
ネーシヨン室中へ供給される粉末の量も安定性である。

しかし、これには、粉末を計量しかつデトネーシヨン室
中へ送る装置の不完全性と使用する粉末状塗料のある種
の物理的性質の不安定性の両方を含む数多くのかなりの
困難が付随している。米国特許第３８８４４１５号には
、一端は密閉されたバレルの形に作られているデトネー
シヨン室と、該バレル内にある点火プラグと、混合ガス
供給装置と、粉末供給装置とを有し、これらの両装置が
共にデトネーシヨン室と連通しているデトネーシヨンコ
ーテイング装置が記載されている。

粉末供給装置は供給ホッパーとデトネーシヨン室に連通
する管状本体とを有するバッチメーターを含む。管状本
体にはバッチメーターをガスキャリアー源と連通させる
バイブラインが接続されている。バイブラインの出口に
は弁が設けられている。管状本体は遮断装置として作用
する滑り弁を収容している。上記装置は混合ガス供給装
置、点火プラグおよびバッチメーター弁にそれぞれ電気
的に接続している制御装置をも含む。

制御装置のセッティング装置からの信号に応じてバッチ
メーターの弁が開くときに粉末はデトネ．ーシヨン室へ
送られる。

この場合、キャリア−ガスが管状本体の空胴中へ送り込
まれて滑り弁を動かすので、空胴内に設けられていてこ
の瞬間より前にはホッパーの放出孔と整合し、結果とし
て粉末で満たされていた通路が今度は管状本体をデトネ
ーシヨン室と連通させる供給管と、キャリア−ガスで満
たされた管状本体の空胴に接続されているバイパス管と
に整合される。結果として、滑り弁中の上記通路から粉
末はデトネーシヨン室中へ注入される。しかし、デトネ
ーシヨン室中へ注入される粉末の量を決める滑り弁通路
が一定容積であるにも拘らず、バッチメーターのホッパ
ー中の粉末レベルの減少と共に粉末の流速が減少して滑
り弁の該通路中へ送り込まれる粉末が少なくなるので、
該粉末量が変化する可能性がある。

その上、供給管の目詰まりのために起り得る供給管の流
れ面積の減少の結果として装填される粉末の量が減少す
る可）能性がある。デトネーシヨン室へ送られる粉末量
が減少すると爆発中のこの粉末の過熱および燃焼を生じ
る。これに加えて、不十分な粉末量のため得られたコー
ティングの化学組成および相組成の両方が初期コーティ
ングと異なるようになり、特・にかかるコーティングは
酸化物の含有量があまりにも多すぎるようになる。逆に
、粉末量が所要量を越えると、該粉末は所要温度まで加
熱されず、得られたコーティングは多孔性で不安定にな
る。上記の欠点は、特開昭５５−１２９１印号に記載し
てａある。一端が密閉されたバレルの形に作られたデト
ネーシヨン室と、バレル内に取付けられた点火プラグと
、デトネーシヨン室に連通しているミキサーを含む混合
ガス供給装置と、デトネーシヨン室へコーティング粉末
を送るための粉末供給装置とを有するデトネーシヨンコ
ーテイング装置である程度除かれる。粉末供給装置内に
組み込まれるバッチメーターはデトネーシヨン室に連通
するフィーダーを含む。粉末は、弁によつて該バッチメ
ーターに連通しているキャリア−ガス源から供給される
キャリア−ガスによつてバッチメーターへ送られる。こ
のコーティング装置はさらに、点火プラグ、ミキサー弁
およびバッチメーター弁にそれぞれ電気的に接続してい
る制御装置と、デトネーシヨン生成物中に含まれている
粉末の量を制御するための、バレルの開放端に取付けら
れていてデトネーシヨン生成物中に含まれている粉末の
量の変化に応答することができる粉末検出器を含む装置
と、直列接続している電圧増幅器、第１電力増幅器、積
分回路ＲＣｌおよび第２電力増幅器からなる変換器とを
含む。粉末の量を制御するための装置は閾素子 （ＴｈｒｅｓｈＯｌｄｅｌｅｍｅｎｔ）を通して粉末供
給装置中のキャリア−ガス圧力調節器に接続している出
口を有しており、デトネーシヨン生成物中に含まれる粉
末の量に応じてバッチメーターへ供給されるキャリア−
ガスの供給速度を調節することによつてバレル中へ供給
される粉末の量を制御することができる。

かくして、キャリア−ガスの供給速度を変化させること
によつてバレル中へ注入される粉末の量の安定性が保持
される。しかし、コーティング材料が例えばニッケルの
ような低融点金属からなる場合のように、適用されるコ
ーティング方向に従つて、デトネーシヨン室へ供給され
る混合ガスがかなりの量の不活性ガスを含む場合にだけ
は、かかるキャリア−ガス供給速度の変化は生成コーテ
ィングの品質に影響を与えない。コーティング材料とし
て例えばアルミナのような耐火材料を用いる楊合には、
爆発性混合物は不活性ガスと混合されず、不活性ガスは
粉末状コーティング材料を搬送してデトネーシヨン室へ
供給される。

それ故、このガスの供給速度の変化はデトネーシヨン生
成物の温度の変化を起こさせ、かくして得られたコーテ
ィングの品質に影響を与える可能性がある。本発明の目
的は上記の欠点を無くすることである。

本発明は適用されたコーティングの品質を粉末状コーテ
ィング材料を無関係に改良するデトネーシヨンコーテイ
ング装置の提供にあり、本発明は粉末供給装置の改良お
よびデトネーシヨン生成物中の粉末の量を制御するため
の装置と粉末供給装置との接続の改良によつて達成され
、この改良によつてキャリア−ガス供給速度を変化させ
ることなしで、吹付けられた粉末の量の安定性が保証さ
れる。

本発明のこの目的は、一端が密閉されたバレルの形に作
られているデトネーシヨン室と、該バレル内に取付けら
れた点火プラグと、混合ガス供給装置と、粉末供給装置
と、制御装置と、デトネーシヨン生成物中の粉末の量を
制御するための装置とを有するデトネーシヨンコーテイ
ング装置で達成される。

混合ガス供給装置はデトネーシヨン室に連通しているミ
キサーを含む。粉末供給装置は弁によつてキャリア−ガ
ス源と連通しているバッチメーターを含む。バッチメー
ターはデトネーシヨン室と連通しているフィーダーを有
する。制御装置は点火プラグ、ミキサー弁およびバッチ
メーター弁にそれぞれ電気的に接続している。デトネー
シヨン生成物中の粉末の量を調節するための装置はバレ
ルの開放端に取付けられた粉末検出器を有し、粉末供給
装置と電気的に接続している。本発明によれば、バッチ
メーターは、デトネーシヨン生成物中の粉末の量を制御
するための装置にインバーター素子を通して接続してい
るアクチュエーターを備えた滑り弁によつてフィーダー
と連通している供給ホッパーを含む。制御された滑り弁
を備えたバッチメーターのかかる構造は、デトネーシヨ
ン生成物中の粉末の量が所要値未満の場合に供給ホッパ
ーからフィーダーへ粉末を添加することを可能にし、そ
れによつて供給ホッパー中の粉末のレベルを一定に（些
細なずれで）保ち、粉末粒子を搬送する一定のキャリア
−ガス通路を与え、従つて一定量の粉末のデトネーシヨ
ン室へ送ることができる。

滑り弁のアクチュエーターをデトネーシヨン生成物中の
粉末の量を制御するための装置に接続する電気回路中に
閾素子が無いことが、粉末供給装置をデトネーシヨン室
中の該粉末の量の変化に対して高度に応答性にする。同
時に、デトネーシヨン室中へ注入される粉末の量に影響
を与えることなしでフィーダー中の粉末のレベルに影響
する検出器信号の偶然の低下は該粉末量の明瞭な量的変
化をひき起こすことができない。上記のデトネーシヨン
室中へ注入される粉末の量を制御するための装置はキャ
リア−ガスの供給速度を変化することなく粉末バッチ中
に於ける粉末の一定量を保証するので、本発明のコーテ
イン″グ装置を任意のコーティング材料の使用によるコ
ーティングの適用に使用することができる。

以下、本発明を特別な実施態様について説明する。本発
明のデトネーシヨンコーテイング装置はデトネーシヨン
室１と、デトネーシヨン室に連通している混合ガス供給
装置２と、デトネーシヨン室に連通している粉末供給装
置３と、該両供給装置に接続している制御装置４と、デ
トネーシヨン生成物中の粉末の量を制御するための装置
であつて）粉末供給装置３に電気的に接続している装置
５とからなる。

デト不一シヨン室１は一端が密閉され１ごバレルの形に
作られており、該バレル内にはデトネーシヨン室１内の
デトネーシヨンを開始させるための点火プラグ６が取付
けられており、この点火プラグ６は制御装置４に電気的
に接続している。

混合ガス供給装置２は弁８，９，１０によつて燃料源１
１、酸化剤源１２、不活性ガス源１３とそれぞれ連通し
ているミキサー７を含む。燃料、酸化剤、不活性ガスと
しては、それぞれアセチレン、酸素、窒素を使用するこ
とができる。ミキサー７は、ミキサー７をバックサージ
（Ｂａｃｋｓｕｒｇｅ）から保護するための、すなわち
デトネーシヨン室１内の爆発によつて生じたデトネーシ
ヨン波がミキサー７内に伝わらないようにするためのコ
イル管１４を通してデトネーシヨン室１と連通している
。粉末供給装置３はフィーダー１６とフィーダー１６上
にあつて滑り弁１８によつてフィーダー１６と連通して
いる供給ホッパー１７とを有するバッチメーター１５を
含む。

フィーダー１６内には接続管１９および２０が取付けら
れており、これら接続管の端部はフィーダー１６内に導
入されている。接続管１９は不活性ガス源と接続してい
る供給バイブライン２１に接続している。

この供給バイブライン２１はバッチメーター１５へ不活
性ガスを送るためのものてあり、不活性ガスは輸送用媒
質（キャリア−ガス）として用いられる。供給バイブラ
イン２１は弁２２を備えている。接続管２０はフィーダ
ー１６をデトネーシヨン室１と連通させており、弁２２
が開いているときフィーダー１６から送られて来る粉末
を該デトネーシヨン室中へ注入するようになつている。

滑り弁１８は磁心がホッパー１７の放出孔の弁２４と接
続している電磁石２３を有し、該弁２４ははね２５によ
つて閉鎖位置て保持されている。制御装置４は電気機械
式または電子式主制御器の形に作られたセッティング装
置を含む。制御装．置４は制御回路によつて点火プラグ
６、ミキサー７への弁８，９，１０および粉末供給装置
３の弁２２に接続している。デトネーシヨン生成物中の
粉末の量を制御するための装置５はバレルの開放端に取
付けられてい・る粉末検出器２６と粉末検出器から送ら
れる信号を変換するための信号変換器２７とを組み込ん
でいる。

粉末検出器２６はデトネーシヨン生成物によつて生じる
放射線に応答するフォトダイオードの形に作られている
。

該フォトダイオードの代わりに例えばフォトレジスター
のような他の適当な装置を使用してもよい。信号変換器
２７は入力信号電力増幅器および積分回路を含む直列回
路からなる。

装置５の出力端子としても作用する信号変換器２７の出
力端子にはインバーター２８を通して電磁石２３のコイ
ルが接続している。

電磁石２３は）滑り弁１８のアクチュエーターとして機
能する。装置４および５の電力源としては直流電源２９
を使用する。上に記載したのは本発明の装置の好ましい
実施態様であるが、幾つかの部分は種々の他の形に作・
ることができる。

例えば、粉末供給装置３のバッチメーターは、第２図に
示すように、フィーダー１６と供給ホッパー１７とを並
べて配置しかつ互いに管３０で連通させ、ホッパー１７
内に置かれた管３０の入口開口を制御可能な電磁石２３
の磁ｌ心と連結されたスライデイングベイル（Ｓｌｌｄ
ｉｎｇｖａｌｅ）１８の弁でふたをする形に作ることが
できる。フィーダー１６中に達している接続管１９とは
別に、供給バイブライン２１にはホッパー１７中に達す
る接続管３１も接続しており、この接続管３１は弁２４
が開いているとき粉末を供給ホッパー１７からフィーダ
ー１６へ搬送するために用いられるキャリア−ガスをホ
ッパー１７内に送り込むようになつている。以下、デト
ネーシヨン室中へ供給される混合ガス中に不活性ガスを
存在させずに本発明のコーティング方法を実施する場合
の上記装置の作動を説明する。

この場合は例えばコーティング材料がアルミナであると
きに可能である。他の場合には装置の作動により複雑に
なる可能性があるがこの特別な場合にはそのことは問題
てない。電力源２９にスイッチを入れると（第１図）、
制御装置がそれと連動する被制御機械を所定の順序で作
動させるための電気信号を送り始める。

この場合、最初に弁８および９が開いて燃料と酸化剤と
をそれぞれ燃料源１１および酸化剤源１２からミキサー
７中へ送り、ミキサー７内でできた爆発性混合物はここ
からコイル管１４を通つてデトネーシヨン室１中へ送ら
れる。その後で、弁２２が開いて不活性ガス源１３から
不活性ガスを送らせる。この不活性ガスは接続管１９、
バッチメーター１５のフィーダー１６および接続管２０
を通り、ある量の粉末状コーティング材料をフィーダー
１６からデトネーシヨン室１へ連行搬送する。かくして
搬送される粉末の量は粉末の性質、不活性ガスの圧力お
よび弁２２の開いている時間に依存する。弁１０が開い
ている間は弁８，９，２２は閉じられ、不活性ガス源１
３からミキサー７中へ送りこまれる不活性ガスがミキサ
ー７から残留している爆発性混合物を爆発室１中へ追い
出すようにする。その後で、爆発室１内で点火プラグ６
によつてデトネーシヨンを開始させる。デトネーシヨン
によつて加熱されたコーティング材料の粉末粒子を搬送
するデトネーシヨン生成物は大きな速度でプラグから部
品Ｃの方向へ流れる。部品Ｃの表面に衝突した粉末粒子
は表面に結合してコーティング層を形成する。その後で
、弁１０、ミキサー７、コイル管１４を通つてデトネー
シヨン室中へ送られる不活性ガスでデトネーシヨン室を
パージした後、弁１０を閉じ、作動サイクルを再度反復
する。電力源２９にスイッチを入れた瞬間には、粉末検
出器２６からの信号は最小の大きさであり、それ故、信
号変換器２７の出力側で生じる信号も低い値であり、こ
の信号がインバーター２８の入力側へ送られ、その結果
、インバーター２８の出力側ては最大値の信号が生じ、
この信号が電磁石２３のコイルへ送られて弁２４を下へ
動かす。

この結果、粉末は供給ホッパー１７からフィーダー１６
中へ送られる。２相流（粉末とガス状デトネーシヨン生
成物との）がバレルから流れているとき、この２相流中
に含まれている粉末の量に依存している２相流の明るさ
を粉末検出器が測定する。

デトネーシヨン生成物中の粉末の量が十分である楊合に
は、検出器２６からの信号は変換器２７で増幅されて最
大値に達し、それに応じてインバーター２８の出力側で
は最小値の信号が生じる。この結果、滑り弁１８の電磁
石２３は除勢され、ばね２５の作用で弁２４が閉じてホ
ッパー１７からフィーダー１６中へ流れる粉末流を遮断
する。デトネーシヨン生成物流中の粉末の量が所定値に
達しない場合には、弁２４は開いたま）であり、デトネ
ーシヨン生成物中の粉末含量が所定値に達するまでホッ
パー１７からフィーダー１６中へ粉末が流入する。

装置の作動中、フィーダー１６内の粉末のレベルが低下
し、その結果、デトネーシヨン生成物中の粉末の量が減
少すると、デトネーシヨン生成物流の明るさも減少し、
信号変換器の出力側の信号が小さくなると同時にインバ
ーター１８の出力側では信号が最大値に達し、このため
電磁石２３が作動して弁２４を開き、粉末をホッパー１
７からフィーダー１６中へ送つてフィーダー１６を所要
レベルまで粉末で満たすようにする。

この方法で、デトネーシヨン室中へ注入される粉末状コ
ーティング材料の量が自動的に安定化される。このデト
ネーシヨン生成物流中の粉末の量の高度の安定性が、物
理的性質が一様であることを特徴とする高品質のコーテ
ィングを保証する。第２図に示すようなバッチメーター
を備えた装置の作動は上で説明したものとは異なり、粉
末は供給ホッパー１７からフィーダー１６中へ重力によ
つて自由に流入するのではなく不活性ガスで搬送される
。すなわち弁２２および接続管３１を通つてホッパー１
７中へ流入する不活性ガスが該粉末を連行し、管３０を
通つてフィーダー１６へ搬送する。以上、本発明の特別
な実施態様を説明したが、種々の変更が当業者には明ら
かてあろう。

従つて本発明は特許請求の範囲内で上記以外の種々の方
法で実施することができる。”図面の簡単な説明 第１図は本発明の装置の機能図であり、第２図は本発明
の装置に組み込まれるバッチメーターの１つの変形を示
す概略図である。

図中、１はデトネーシヨン室、２は混合ガス供・給装置
、３は粉末供給装置、４は制御装置、５はデトネーシヨ
ン生成物中に含まれる粉末の量を制御するための装置、
６は点火プラグ、７はミキサー、８はミキサー弁、９は
ミキサー弁、１０はミキサー弁、１５はバッチメーター
、１６はフィーｌダー、１７は供給ホッパー、１８は滑
り弁、２２はバッチメーター弁、２６は粉末検出器、２
８はインバーター素子である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一端が密閉されたバレルの形に作られているデトネ
   ーシヨン室１と：バレル内に取付けられている点火プラ
   グ６と：デトネーシヨン室１と連通するミキサー７を含
   む混合ガス供給装置２と：デトネーシヨン室１と連通す
   るフィーダー１６を有するバッチメーター１５を含む粉
   末供給装置３であつて、該バッチメーターが弁２２を通
   してキャリヤーガス源を連通している粉末供給装置３と
   ：点火プラグ６、ミキサー７の弁８、９、１０およびバ
   ッチメーター１５の弁２２にそれぞれ電気的に接続して
   いる制御装置４と：デトネーシヨン生成物中に含まれる
   粉末の量を制御するための装置５であつて、バレルの開
   放端に取付けられた検出器２６を有しかつ粉末供給装置
   ３に電気的に接続している装置５とを有するデトネーシ
   ヨンコーテイング装置であつて、デトネーシヨン生成物
   中に含まれる粉末の量を制御するために、バッチメータ
   ー１５がインバーター素子２８によつて上記装置５に接
   続されたアクチュエーターを有する滑り弁１８を通して
   フィーダー１６と連通している粉末供給ホッパー１７を
   含むことを特徴とするデトネーシヨンコーテイング装置
   。