Sandstrahlgebläse Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sandstrahlgebläse, bei dem irgendein pulverförmiges oder feingemahlenes, schmirgelartiges Material in einen flüssigkeitsähnlichen, aufgewirbelten, soge nannten staubfliessenden Zustand übergeführt und dosiert einer Blasdüse zugeführt wird.
Man benutzt bekanntlich Sandstrahlgebläse mit trockenem, staubförmigem Schleif- oder Schmirgel material zur Oberflächenbehandlung, z. B. dekora tiven Endbearbeitung von Flächen, zum Beseitigen von Schleifriefen und Kratzern auf Maschinenteilen und zum Entgraten von unregelmässig geformten Gussteilen.
Das Problem bei Sandstrahlgebläsen, die mit sehr fein gekörnten Materialien bis zu einer Maschenzahl von 5000 mesh arbeiten, besteht darin, dieses feine Schmirgelmaterial vollständig in einen staubfliessen- den Zustand zu versetzen, in den Transport-Luft- strom einzuführen und ihm dann in einer Blasdüse die geeignete Geschwindigkeit zu erteilen.
In der Schweizer Patentschrift Nr. 353273 wird bereits ein Sandstrahlsystem für feines Schmirgel material beschrieben, bei dem mit einer Saugkraft ge arbeitet wird, die auf einen Schmirgelmaterialvorrat in einem Behälter wirkt und einen Luftstrom in die sem Behälter erzeugt. Die Einlassluft für den Behäl ter wird durch eine poröse Platte im Boden des Be hälters geführt, um das Schmirgelmaterial in den staubfliessenden Zustand zu versetzen. Das in den staubfliessenden Zustand versetzte Schmirgelmaterial wird in eine Nebenleitung der mit der Blasdüse ver bundenen Hauptblasleitung gesaugt.
Ein Nachteil dieses Sandstrahlsystems ist die re lativ schlechte Wirkung des durch Saugkraft erzeug ten Luftstromes, der ja das Schmirgelmaterial sowohl in den staubfliessenden Zustand versetzen, als auch wohl dosiert in den Trägerluftstrom einführen muss. Ausserdem wird bei dieser bekannten Vorrichtung ausser der Saugluftquelle eine Druckluftquelle für die Blasdüse benötigt, um den Schmirgelteilchen über ein Zweischlauchsystem die notwendige Geschwindig keit zu erteilen.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nach teile und schlägt ein Sandstrahlgebläse vor, welches mit besserem Wirkungsgrad arbeitet und bei ver gleichsweise kleinem Luftbedarf den Schmirgelteil chen eine hohe Geschwindigkeit in der Blasdüse er teilt. Auch ist das Sandstrahlgebläse nach der Erfin dung einfacher im Aufbau als bekannte Systeme, da es nur eine einzige Luftquelle erfordert, und ermög licht eine bessere Einstellbarkeit der Dosierung des Schmirgelmaterials.
Das Sandstrahlgebläse nach der Erfindung weist einen Vorratsbehälter für das feingemahlene und/ oder pulverförmige Schmirgelmaterial auf, in dessen Boden eine poröse Platte mit zahlreichen Luftkanä len und ein Speiserohr angeordnet sind, das durch die poröse Platte hindurchragt, mit seiner oberen Öffnung in diesen Behälter mündet und mit seiner anderen Öffnung an eine Leitung angeschlossen ist, sowie einen unter der porösen Platte in einem Ge häuse befindlichen Raum und ist dadurch gekenn zeichnet, dass der Behälter als verschliessbarer Druckbehälter mit Mitteln zum Einfüllen des Schmir gelmaterials ausgebildet ist,
dass der Raum unter der porösen Platte an eine Druckluftquelle angeschlossen ist und die erwähnte Leitung, in die das Speiserohr mündet, über ein Druckminderventil einerseits an dieselbe Druckluftquelle wie der erwähnte Raum und andererseits an eine Blasdüse angeschlossen ist, das Ganze derart, dass bei Inbetriebsetzung des Sand strahlgebläses zunächst ein Luftstrom direkt durch das Speiserohr in den Druckbehälter fliesst und das in dem Druckbehälter enthaltene Schmirgelmaterial in den staubfliessenden Zustand versetzt, dass das Schmirgelmaterial,
wenn sich ein Druckgleichgewicht im Druckbehälter eingestellt hat, durch den durch die poröse Platte gelangenden Luftstrom im staubflies- senden Zustand gehalten und der Luftstrom im Speiserohr in seiner Richtung umgekehrt wird und dass dieser dosiert mit Schmirgelteilchen beladene Luftstrom durch das Speiserohr in die erwähnte Lei tung gelangt, aus der er mit dem Hauptluftstrom mit erhöhter Geschwindigkeit der Blasdüse zugeführt wird.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zei gen Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Sand strahlgebläses, zum Teil im Schnitt.
Fig. 2 eine vergrösserte Draufsicht auf die Ein richtung, mit der das Schmirgelmaterial in den staub fliessenden Zustand versetzt wird, wobei einige Teile aufgebrochen dargestellt sind, um Einzelheiten zu zeigen, und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2. Das Sandstrahlgebläse 10 weist nach Fig. 1 einen stählernen Druckbehälter 11 auf, der mit einem Vor rat an Schmirgelmaterial 12 versehen ist.
Die Korn- grösse des Schmirgelmaterials kann zwischen 100 und 5000 mesh liegen, und es kann aus den ver schiedensten Materialien bestehen, die auch nicht un bedingt unter den üblichen Begriff Sand fallen. Art und Körnung des Materials richten sich nach der Arbeit, für die das Sandstrahlgebläse benutzt wird.
Am Boden des Druckbehälters 11 ist eine Bau einheit 13 angeordnet, in der das Schmirgelmaterial in den staubfliessenden Zustand versetzt wird und die zur Speisung des Trägerluftstromes mit Schmir gelmaterial dient. Sie enthält ein T-förmiges Speise gehäuse 14 mit einem Speiserohr 15, welches sich senkrecht durch das Gehäuse erstreckt und in einer düsenartigen Öffnung 16 im unteren Teil des Druck behälters 11 endet (Fig. 3). Das untere Ende des Speiserohres 15 mündet in ein gerades Rohrstück 18, das an den Boden des Gehäuses 14 angeschweisst oder auf andere geeignete Art an ihm befestigt ist.
Das Speiserohr 15 und das Rohrstück 18 bilden eine T förmige Abzweigleitung. Das Rohr 18 ist an einem Ende mit einem Gewinde 19 versehen, um das An- schliessen einer Leitung 20 zu ermöglichen, die zur Blasdüse 21 führt, während auf das Gewinde 22 am anderen Ende des Rohres 18 eine Leitung 23 ge schraubt ist. Eine geeignete Druckluftquelle 24, z. B. ein Kompressor, liefert die Druckluft mit dem ge wünschten Druck, z. B. 7 Atm., an eine Leitung 25, um die Anlage zu betreiben. Durch Ein- und Aus schalten des Kompressors kann die Anlage in oder ausser Betrieb gesetzt werden.
Eine weitere Leitung 26 führt direkt von der Leitung 25 zum Gehäuse 14 und versorgt dieses mit Druckluft direkt vom Kom pressor 24, also z. B. mit 7 Atm. Die Leitung 25 ist hinter der Abzweigung der Leitung 26 an ein üb liches federbelastetes Regulierventil 27 angeschlos- sen, das längs einer Drosselöffnung einen konstanten Druckabfall erzeugt, so dass am Auslass des Ventils 27, der an die Leitung 23 angeschlossen ist, die Luft unter geringerem Druck steht, z. B. 6,65 Atm.
Die Fig. 2 und 3 zeigen die Baueinheit 13 im grösseren Masstab. Das Gehäuse 14. ist vorzugs weise scheibenförmig und hat einen runden, zen tralen Hohlraum 38, der von einem Absatz 29 um geben ist. Der Absatz 29 trägt eine aus z. B. po rösem Stein bestehende Trennwand 30 von gleicher Dicke, durch die sich das Speiserohr 15 erstreckt.
Die Trennwand 30 weist infolge ihrer Porösität eine Vielzahl von gewundenen Luftkanälen auf, so dass, wenn Druckluft die Unterfläche 31 beaufschlagt, ein turbulenter Luftstrom aus ihrer oberen Fläche 32 austritt, der das feine, pulverförmige Schmirgel material 12 auf dem Boden des Druckgefässes 12 in den staubfliessenden Zustand versetzt. Jedes geeig nete Material, das viele in den verschiedensten Rich tungen verlaufende Kanäle aufweist, kann als Trenn wand 30 benutzt werden. Es hat sich gezeigt, dass das bekannte harzgebundene Quarzfilter ein äusserst geeignetes Material dafür ist.
Am oberen Ende des Druckbehälters 11 ist ein Vorratsbehälter 33 und darüber ein Zyklon 34 an geordnet, der nach dem bekannten Zentrifugal- abscheider-Prinzip arbeitet und einen Einlasstutzen 40 aufweist. Mit Hilfe dieses Abscheiders kann das zum Sandstrahlen benutzte Schmirgelmaterial mehr mals verwendet werden, so dass eine wirtschaftliche Ausnutzung des relativ teuren. Schmirgelmaterials ge währleistet ist. Wie schematisch angedeutet, kann die Blasdüse 21 in einer abgeschlossenen Arbeitskammer 35 angeordnet sein, aus der das benutzte Schmirgel material und die vom Werkstück abgetragenen Ma terialteilchen durch einen Kanal 36 dem Zyklon 34 zugeführt werden.
Ein Sieb 37 im Behälter 33 sorgt für die Trennung der grossen, von den Werkstücken abgetragenen und durch den Abscheider 34 gelan genden Teilchen, damit diese nicht wieder in das Zuführsystem zur Blasdüse 21 gelangen.
Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, führt eine Entstaubungsleitung 38 vom Druckbehälter 11 über ein Ventil 39 zum Einlasstutzen 14 des Zyklon- abscheiders 34. Das Ventil 39 ist ein übliches Quetschventil, das an einen Auslasstutzen 41 ange schlossen ist, der seinerseits in der Nähe des oberen Teils des Druckbehälters angeordnet ist. Das Quetschventil 39 hat eine Membran 42, die die eine Wand einer Kammer 43 bildet. Die Membran 42 spricht auf Druck an und kann dann den Durchtritt von Luft durch die Leitung 38 sperren.
Eine an den Kompressor 24 angeschlossene Leitung 44 führt an ein T-Stück 45, das über eine Leitung 46 an die Kammer 43 angeschlossen ist. Von der anderen Ab zweigung des T-Stückes 45 führt eine vorzugsweise feste Leitung 47 durch die Wand des Druckbehälters in diesen hinein.
Beim Betrieb des Sandstrahlgebläses ist es wün schenswert, den Druckbehälter abzuschliessen, so- bald Schmirgelmaterial aus ihm in die Blasdüse 21 eingespeist wird. Wird das Sandstrahlgebläse abge schaltet, dann soll möglichst das in dem Sammel- behälter 33 zurückgewonnene Schmirgelmaterial in den Druckbehälter 11 fliessen. Zu diesem Zweck ent hält die Platte 48, die den Druckbehälter 11 und den Sammelbehälter 33 trennt, eine Öffnung 39, in die ein Ventilkegel 50 und eine Dichtung 51 eingepasst sind. Der Ventilkegel 50 kann durch Gewicht und/ oder eine Feder geöffnet werden, die an einem An satz 56 des Ventilkegels 50 befestigt ist. Der Ventil kegel 50 gleitet frei auf einer Rohrstütze 52, die am Ende der festen Leitung 47 angeordnet ist.
Das Ven til 50 wird durch die Druckluft geschlossen gehalten, die durch die Nebenleitung 47, die Rohrstütze 52 und einen Balg 53 gelangt, der fest an der Rohr stütze 52 mit einem Ring 54 befestigt ist. Dadurch schliesst das Ventil 50, sobald Druckluft in die Lei tung 47 gelangt. Es dichtet auf diese Weise den Druckbehälter 11, so dass der durch das Speiserohr 15 und die poröse Platte 30 in den Druckbehälter 11 gelangende Luftstrom im Druckbehälter 11 einge schlossen wird, wenn er das Schmirgelmaterial 12 in den staubfliessenden Zustand zu versetzen beginnt.
Wenn der Druck im Druckbehälter 11 infolge des geschlossenen Ventils 50 ansteigt, kehrt der Luft strom im Speiserohr 15 seine Richtung um und fliesst dann als mit Schmirgelteilchen beladener Luft strom durch die düsenartige Öffnung 16 in das Speiserohr 15. Sobald die Druckluft abgeschaltet wird, öffnet das Ventil 50 infolge der Wirkung der Feder 55 und des Gewichtes des auf ihm liegenden Materials, und der Druckbehälter wird mit Schmir gelmaterial gefüllt. Auf diese Weise wird ein auto matisches Wiederfüllen des Druckbehälters 11 er reicht.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Überführung des Schmirgelmaterials in den staub- fliessenden Zustand sowie das Einführen der Schmirgelteilchen in den Gebläseluftstrom mit Hilfe eines Druckluftstromes, der in den Behälter 11 gelei tet wird, wesentlich wirksamer durchzuführen, als in Anlagen, die mit einem relativ unwirksamen Va kuum- oder Saugsystem arbeiten. Mit der neuen Anordnung nach der Erfindung kann eine einzige Druckluftquelle dazu benutzt werden, um folgendes zu bewirken 1.
Versetzen des Schleifmaterials in den staub- fliessenden Zustand mit Hilfe der porösen Platte 30 ; 2. Schliessen des Ventils<B>50;</B> 3. Zuführung eines mit Schmirgelteilchen belade nen Luftstromes in den Blasluft- oder Trägerstrom aus der selben Luftquelle ; 4. Beschleunigung der Schmirgelteilchen auf die notwendige Geschwindigkeit ; 5. Druckentlastung im Druckbehälter 11 nach Beendigung des Sandstrahl-Prozesses, so dass das Ventil 50 öffnet und neues Schmirgelmaterial in den Druckbehälter 11 fliesst.
Das in Fig. 1 dargestellte Sandstrahlgebläse ar beitet folgendermassen : Wenn der Kompressor 24 eingeschaltet wird, steigt der Druck in der Leitung 46, wodurch die Auslassleitung 38 mittels der Mem bran 42 des Quetschventils 39 abgesperrt wird. Gleichzeitig gelangt Druckluft durch die Leitung 47 und schliesst das Ventil 50 am oberen Ende des Druckbehälters 11. Der Druck des Kompressors 24 beaufschlagt ferner gleichzeitig über die Leitungen 25 und 26 das Speiserohr 15, den Raum 28 im Gehäuse 14 unter der porösen Platte 30 und durch das feder belastete Regulierventil 27 die Leitung 23, in der ein gegenüber dem Druck in Leitung 25 etwas verringer ter Druck herrscht.
Da in der Leitung 44 kein hemmendes Ventil liegt, strömt sofort Druckluft in die Leitung 27, und das Ventil 50 schliesst den Druckbehälter 11 ab, noch bevor der Druckstoss durch die Leitung 23 und das Speiserohr 15 in den Druckbehälter 11 gelangt. Dieser anfängliche Druckstoss im Druckbehälter 11 erzeugt eine heftige und durch Reflexion des Druck- luftstosses im Druckbehälter verstärkte Turbulenz, durch welche das Schmirgelmaterial 12 nahezu au genblicklich in den staubfliessenden Zustand ver setzt wird.
Gleichzeitig steigt der Druck im Druck behälter 11 schnell an und die durch die Leitung 26 zugeführte Druckluft beginnt durch die poröse Platte 30 zu fliessen. Wenn die Luft an der oberen Fläche 32 der Platte 30 austritt, sorgt ihre Turbulenz für eine ständige Aufrechterhaltung des staubfliessenden Zustandes des Schmirgelmaterials 12.
Infolge der beiden Einlässe für die Druckluft stellt sich im Druckbehälter 11 schnell ein Gleich gewichtsdruck ein, der dem Druck im Speiserohr 15 entspricht. Da der die poröse Platte 30 beaufschla- gende Druck grösser als der Druck in der Leitung 23 ist, kann ein mit Schmirgelteilchen beladener Luft strom in die düsenartige Öffnung 16 eintreten und durch das Speiserohr 15 in den Hauptblasluftstrom gelangen, der mit grösserer Geschwindigkeit aus Lei tung 23 in das Rohr 18, durch die Leitung 20 und zur Blasdüse 21 fliesst.
Auf diese Weise wird der Blasluftstrom mit einer dosierten Menge an Schmir gelteilchen beschickt.
Wesentlich für das Sandstrahlgebläse nach der Erfindung ist es, dass nach dem Schliessen des Ven tils 15 im Druckbehälter 11 ein heftiger Druckstoss auftritt. Dadurch wird erreicht, dass die Anlage so fort anspricht und betriebsbereit ist und dass prak tisch kein anfänglicher Energieverlust während des Versetzens des ruhenden Schmirgelmaterials in den staubfliessenden Zustand auftritt, zur Aufrechter haltung des staubfliessenden Zustandes und des kon stanten Zuführens einer dosierten Schmirgelmaterial menge in den Blasluftstrom ist eine relativ kleine Druckluftmenge erforderlich, die durch die poröse Platte 30 tritt.
So versetzt eine einzige Druckluft quelle die Schmirgelteilchen in den staubfliessenden Zustand und bläst sie mit geeigneter Geschwindigkeit durch die Blasdüse 21. Die Erfindung schafft also ein Sandstrahlgebläse mit erhöhter Strahlgeschwindig- keit ohne eine Vergrösserung des Luftverbrauches.
Bei der Konstruktion eines Sandstrahlgebläses nach der Erfindung werden die Abmessungen der verschiedenen Teile, wie z. B. der porösen Platte 30, entsprechend der Grösse der benutzten Schmirgel teilchen und der Blasdüse gewählt. Der Druckabfall, der im Ventil 27 hervorgerufen wird, kann verän dert werden, um die Druckdifferenz im stetigen Be triebszustand zwischen dem Druck im Druckbehäl ter 11 und demjenigen im Rohr 18 und damit den Strom von Schmirgelteilchen verändern zu können.
Auch können die Abmessungen des Speiserohres 15 und diejenigen der Öffnung 16 oder der Abstand der Öffnung 16 von der Platte 30 verändert werden, so dass ein grösserer Betrag an von den Werkstücken abgetragenen Teilchen auf der Platte 30 gesammelt werden kann als in den Blasluftstrom gelangt. Die abgelagerten Teilchen können entfernt werden, wenn die Anlage abgeschaltet ist.