Schleuderrad
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schleuder- rad mit zwei oder einer Radscheibe und auswechselbaren Wurfschaufeln zur. Beschleunigung von vorzugsweise körnigen Strahlmitteln auf hohe Geschwin- digkeit zwecks Oberflächenbehandlung von Werkstücken, die z. B. gereinigt oder entzundert werden sollen.
Das Arbeitsprinzip derartiger Schleuderräder besteht bekanntlich, darin, dass das Strahlmittel einem rasch drehenden, mit radialen Wurfschaufeln versehenen Rad möglichst in dessen Zen. trum zugeführt, auf den Arbeitsflächen der Wurfschaufeln in radialer Richtung nach auswärts beschleunigt, und dann vermöge seiner Fliehkraft vom Radumfang mit grosser Geschwindigkeit gegen das zu bearbeitende Werkstück geschleudert wird.
Es gibt Ausführungen, bei denen das Strahlmittel durch ein Fallrohr von der Radstirnseite her unmittelbar auf den inneren Teil der Wurfschaufeln aufgegeben wird, und solche, bei denen das Strahlmittel im Radzentrum zugeführt, dort mittels Pressluft oder auf mechanischem Weg in radialer Richtung nach au. swärts vorbeschleunigt und dann den Wurfschaufeln zur weiteren Beschleunigung übergeben wir. d.
Aus der Praxis ist bekannt, dass die strahlmittelführenden Zuteilorgane und die Wurfschaufeln besonders bei Schleuderrädern mit hoher Durchsatzleistung und Wurfgeschwindigkeit und ins- besondere bei Ve. rwendung harter metallischer und mineralischer Strahlmittel durch die schleifende Wirkung derselben einem hohen Verschleiss unterworfen sind und daher von Zeit zu Zeit ersetzt wer- den müssen.
Die Abnutzung der Wurfschaufel-Arbeitsflächen ist im allgemeinen gegen den Radumfang hin infolge der zunehmenden Strahlmittelgeschwmdigkeit bedeutend stärker als auf der Strahlmittel-Einlaufseite. Wie die Beobachtung zeigt, tritt der Verschleiss besonders bei Schleuderrädern mit hoher Leistung in Form von örtlichen, z. T. tiefen, meist sägezahnförmigen Auskolkungen oder Rillen auf, die gegen den Strahlmit- telstrom gerichtete Steilflanken besitzen. Der Ver schleiss geht dabei so vonstatten, dass sich auf der glatten Arbeitsfläche der neuen Wurfschaufeln vorerst einzelne kleine Vertiefungen bilden, die mehr und mehr die einseitige Zahnform annehmen.
An den einmal entstandenen Steilflanken staut sich das Strahlmittel mit zunehmender Auskolkung immer mehr, was seinerseits eine umso stärkere Aushöhlung von der Steilflanke zur Folge hat. Die geschilderte Zerklüftung der ArbeitsflÏchen bewirkt nicht nur, dass darauf das saubere Gleiten des Strahlmittels verunmöglicht und dadurch der Schleuderstrahl in unerwünschter Weise auseinandergerissen wird, son- dern führt dazu, dass die Wurfschaufeln schon ersetzt werden müssen, wenn erst ein kleiner Teil ihres meist hochlegierten und daher teunen Werkstoffes seinen Zweck erfüllt hat. Durch Verwendung von Wurfschaufeln, die mach dem Radumfang hin dicker werden, versuchte man deren Lebensdauer zu erhöhen.
Damit lässt sich jedoch das Auseinanderreissen des Schleuderstrahles nach einer gewissen Abnutzung g nicht verbindem, und da derartige Wurfschaufeln nur in einer bestimmten, Lage eingebaut werden können, geht der wenig abgenutzte Teil auf der Strahlmittel Einlaufseite bei einem notwendig gewordenten Wech sel doch verloren.
Es sind verschiedene Schleuderrad-Bauformen bekannt, die sich aber bezüglich der Wurfschaufel Beifestigung grundsätzlich nur dadunch unterscheiden, dass bei der einen Art eine Radscheibe mit stirnseitig angeordneten Wurfschaufeln vorhanden ist, und bei der anderen Gruppe zwei in Abstand gehaltene Radscheiben mit dazwischenliegenden, Wurf schaufeln bestehen. Bei. der zuerst genannten Ausführung werden die Wurfschaufeln entweder mittels Schrauben auf der Radwelle befestigt, oder dann mittels schraubbaren Befestigungselementen, in radialen, meist schwalbenschwanzförmigen Nuten auf der Stirnseite der Radscheiben gehalten.
Darunter sind auch Ausführungen, mit symmetrischen Wurfschaufeln vorhanden, die nach einer gewissen Abnutzung um 180 gewendet werden können. Bei den bekannten Sch-leuderr. ädern mit zwei Radscheiben sind die Wurfschaufeln auf ihren Längsschmalseiten in den n. beiden einander zugekehrten Scheibenflächen in radial verlaufenden Nuten geführt, und gegen eine, durch die Zentrifugalkräfte bedingte Längsverschiebung in radialem Sinn nach auswärts entweder mittels Stellschrauben, schwenkbaren Sperrorganen, Ex zentern, Sprengfedem oder sonstwie beweglichen Elementen gesichert.
Bei derartigen Schleuderrädern ist der Schaufelwechsel demnach immer durch eine Relativbewegung zwischen aufeinandergleitenden Flächen und das Lösen und Wiedereinfügen eines besonderen Befestigungselementes gekennzeichnet.
Dazu kommt n. och, dass bei diesen Befestigungsarten die Wurfschaufeln nur in einer einzigen Lage eingebaut, und die Schleuderräder nur für eine Drehrich- tung verwendet werden können. Bei den bekannten Ausführungen mit Stellschrauben und Exzentern als Befestigungselement kommt es zudem oft vor, dass die gehärteten Wurfschaufeln einer zu hohen örtli- chen Pressung ausgesetzt werden, dadurch Risse bekommen und vorzeitig zu Bruch gehen,. Aus dem Betrieb mit den bisher üblichen Schleuderrädern ist ferner bekannt, dass frei herumwirbelndes Strahlmittel, das bis jetzt nie ganz unt-rbunden werden konnte, die freiliegenden Teile der Befestigungselemente allmäh lich zerstören, und die feinen Strahlmittelpartikel und der darin sonst noch vorhandene.
Staub in alle offenen Spalten eindringt, und innert kurzer Zeit, seien es die Wurfschaufeln in ihren Nuten oder die beweglichen Befestigungselemente fest verklemmen. Dadurch wird ein Schaufelwechsel oft nur mit grosser Mühe und entsprechendem Zeitaufwand möglich. Die bekannten Schleuderräder weisen somit zusammengefasst immer irgend eine Kombination von mindestens vier der nachfolgend aufgeführten Mängel auf.
1. Die Wurfschaufeln sind durch irgendwelche Befestigungselemente mit aufeinandergleitenden Flä- chen befestigt ; oder
2. auf ihren Längsschmalseiten in radialen Nuten der Radscheiben geführt ; oder
3. durch irgendwelche Befestigungselemente mit aufeinandergleitenden Flächen gegen eine radiale Verschiebung nach aussen gesichert ; oder
4. nur in einer einzigen Lage einbaubar.
5. Das Schleuderrad ist nur für eine Drehrichtung verwendbar.
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, mindestens die ersten vier der oben zusammengestellten Nachteile zu beseitigen und bezweckt sowohl bei Zwei-, als auch bei Einscheiben-Schleuderrädern die Konstruktion und Herstellung zu vereinfachen, die Betriebssicherheit durch Ausschalten der starken Aushöhlungen und Brüche der Wurfschaufeln zu steigern, den Ersatz derselben leichter und rascher zu gestalten, deren Lebensdauer durch bessere Ausnutzung ihres Werkstoffes zu erhöhen, und die gewünschte Schleuderstrahlform mit ein und derselben Wurfschaufel über eine längere Dauer aufrecht zu erhalten. Das erfindungsgemässe Schleuderrad ist dadurch gekennzeichnet, dass die Radscheiben bzw.
Radscheibe oder die Schaufelträger und die Wurfschaufeln Halteorgane sowie ineinanderpassende Anker und Ankeraufnahmen aufweisen, die mindestens zu einer Wurfschaufel-Querachse symmetrisch und derart ausgebildet sind, dass die Wurfschaufeln beim Einfügen durch die Halteorgane in ihrer Arbeitsstellung gehalten werden und sich bei drehendem Schleuderrad durch die auf sie einwirkende Zentrifugalkraft von selbst derart festhalten, dass eine ungewollte Relativverschiebung gegenüber dem Radkörper verhindert ist, sich jedoch bei stillstehendem Schleuderrad ohne das Lösen und Wiedereinfügen von besonderen Befestigungselementen auswechseln, oder um ihre bzw. mindestens eine ihrer Querachsen um 180 gewendet wieder einbauen lassen.
Der Erfindungsgegenstand ist in den beiliegenden Zeichnungen und der folgenden Beschreibung an mehreren beispielsweisen Ausführungsformen dargelegt. Es zeigen :
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Schleuderrad mit zwei Radscheiben und auf der Wurfschaufel Längsschmalseite angeordneten Verankerungen nach der Linie C-C der Fig. 3.
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Schleuderrad mit einer Radscheibe und auf der Wurfschaufel Längsschmalseite angeordneten Verankerungen nach der Linie D-D der Fig. 4,
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Teil des Schleuderrades nach der Linie A-A der Fig. 1, wobei eine Wurfschaufel in der Ansicht und eine weggelassen ist,
Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Teil des Schleuderrades nach der Linie B-B der Fig. 2, wobei eine Wurfschaufel in der Ansicht und eine weggelassen ist,
Fig. 5 einen Querschnitt in vergrössertem Massstab durch einen Teil des Schleuderrades nach der Linie E-E der Fig. 1,
Fig. 6 einen Querschnitt in vergrössertem Massstab durch einen Teil des Schleuderrades nach der Linie F-F der Fig. 2,
Fig.
7 einen Querschnitt durch einen Radkörper mit zwei Radscheiben und auf der Wurfschaufel Rückseite angeordneten Verankerungen nach der Linie 1-d der Fig. 9,
Fig. 8 einen Querschnitt durch einen Radkörper mit einer Radscheibe und auf der Wurfschaufel Rückseite angeordneten Verankerungen nach der Linie 1-1 der Fig. 9,
Fig. 9 einen Querschnitt durch einen Teil des Radkörpers nach der Linie G-G der Fig. 7 und H-H der Fig. 8, wobei eine Wurfschaufel in der Ansicht und eine mitsamt dem Schaufelträger weggelassen ist,
Fig. 10 einen Querschnitt in vergrössertem Massstab durch einen Teil des Radkörpers nach der Linie K-K der Fig. 7,
Fig. 11 einen Querschnitt in vergrössertem Massstab durch einen Teil des Radkörpers nach der Linie L-L der Fig. 8.
Am Ende der Welle 1, die von einer nicht dargestellten Kraftquelle auf hohe Drehzahl angetrieben wird, sind in bekannter Weise die Radnabe 2 und der Vorbeschleuniger 3 befestigt. Die Strahlrichthülse 4 ist zusammen mit dem teilweise dargestellten Zulaufrohr 5 in ebenfalls bekannter Art im andeutungsweise dargestellten Schleuderrad Gehäuse 6 schwenk- bar gelagert. Das Schleuderrad ist auf der Radnabe mit den Schrauben 7 efestigt.
In den Fig. 1 und 7 besteht der Radkörper aus den hinteren Radscheiben 8, bzw. 8'und den vorderen Radscheiben 9 bzw. 9', die durch die Bolzen 10, bzw. die Schaufelträger 11 in einem bestimmten Abstand gehalten werden und mittels den Schrauben 12, bzw. 12'starr miteinander verbunden sind. Bei den Schleuderrädern nach den Fig. 2 und 8 bestehen die Radkörper nur aus den hinteren Radscheiben 13, bzw. 13', wobei an der zuletzt genannten Radscheibe die Schaufelträger 11'mit den Schrauben 12'befestigt sind.
In den Fig. l bis 6 sind zwei erfindungsgemässe Ausführungsformen dargestellt, bei denen sich zwischen den beiden Radscheiben 8 und 9, bzw. an der äusseren Stirnfläche der Radscheibe 13 zweckmässi- gerweise eine gerade Anzahl und in gleichmässigem Abstand voneinander radial angeordnete Wurfschaufeln 14, bzw. 15 befinden, die auf ihren Längs- schmalseiten 16, bzw. 17 in den Radscheiben gehalten und verankert sind. Zu diesem Zweck sind die Radscheiben in den Wurfschaufel-Querachsen 18, bzw. 19 mit z. B. in einer elastischen Hülse 20 festsitzenden Halteorganen 21 ausgerüstet, die zweckmäs- sigerweise keine aufeinandergleitenden Flächen aufweisen, und in die Vertiefungen 22 der Wurfschaufel Schmalseiten drücken.
Die Wurfschaufeln 14 und 15 besitzen auf ihren Längsschmalseiten zudem zur Querachse 18, bzw. 19 symmetrisch angeordnete Anker 23, bzw. 24 mit zweckmässigerweise keilförmigen Eingriffsflächen 25, bzw. 26, die in die inneren Ankeraufnahmen 27, bzw. 28 und die äusseren Anker- aufnahmen 29, bzw. 30 der Radscheiben passen. Die Wurfschaufel-Arbeitsflächen 31 sind zur radialen Führung des Strahlmittels an allen vier Längsseiten mit Borden 32 versehen. Die Wurfschaufelform ist beim Zweischeiben-Schleuderrad sowohl bezüglich der radialen Längsachse, als auch bezüglich der beiden Querachsen und beim Einscheiben-Schleuderrad in bezug auf die Querachse 19 symmetrisch.
Die Fig. 7 bis 11 zeigen zwei erfindungsgemässe Ausführungsbeispiele, bei denen sich zwischen den beiden Radscheiben 8'und 9', bzw. an der äusseren Stirnfläche der Radscheibe 13'radial angeordnete Wurfschaufehl14'befinden,die auf ihren Rückseiten 33 in den Schaufelträgern 11, bzw. 11'gehalten und verankert sind. Zu diesem Zweck sind die Schaufelträger in den Wurfschaufel-Querachsen 34 mit den Halteorganen 21 ausgerüstet, die in die Vertiefungen 22 der Wurfschaufel-Rückseiten drücken.
Die Wurfschaufeln 14'besitzen auf ihrer Rückseite zudem zur Querachse 34 symmetrisch angeordnete Anker 35 mit zweckmässigerweise keilförmigen Eingriffsflä- chen 36, die in die Ankeraufnahmen 37 der Schau- felträger passen, und sind zur radialen Führung des Strahlmittels an den beiden Längsseiten ihrer Arbeitsfläche 38 mit Borden 39 versehen. Die Anker und Ankeraufnahmen erstrecken sich zweckmässi- gerweise nicht über die ganze Schaufelbreite und sind derart aufeinander abgestimmt, dass damit gleichzeitig eine Seitenführung in Axialrichtung des Schleuderrades erhalten wird. Die Wurfschaufelform ist sowohl beim Zwei-, als auch beim Einscheiben Schleuderrad zur Querachse 34 symmetrisch.
Mit den erfindungsgemässen Schleuderrädern werden, wie dies die nachfolgende Funktionsbeschreibung noch klarer zum Ausdruck bringen wird, bei gleichzeitig einwandfreier Verankerung der Wurfschaufeln eine bisher nicht gekannte Vereinfachung ihres Ein-und Ausbaues sowie eine beträchtliche Er höhung ihrer Lebensdauer und damit eine höhere Betriebssicherheit erzielt. Bei der beispielsweisen Ausführung gemäss Fig. 1 werden die Wurfschaufeln zum Einbau in radialer Richtung zur Schleuderrad- achse und in leicht geneigter Lage zur Radialachse zwischen den Radscheibon derart eingefügt, dass die Wurfschaufel-Anker zuerst in die inneren Ankeraufnahmen der Radscheiben zu liegen kommen.
Dann wird die Wurfschaufel in ihre Radialachse eingeschwenkt und in radialer Richtung nach aussen gezogen, so dass die Wurfschaufel-Anker auch in die äusseren Ankeraufnahmeneingreifen.
Dabei schnappen die elastischen Halteorgane in die zugehörigen Vertiefungen an den Schmalseiten der Wurfschaufeln ein und halten diese in ihrer Arbeitsstellung. Der Wurfschaufel-Ausbau erfolgt in ebenso einfacher, jedoch umgekehrter Weise. Sie werden zu diesem Zweck unter Uberwindung der Halteorgan Spannkraft gegen das Radzentrum aus der äusseren Ankeraufnahme gedrückt, am Radumfang ausgeschwenkt und dann in radialer Richtung zur Schleuderradachse aus der inneren Ankeraufnahme herausgezogen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 erfolgt der Einbau der Wurfschaufeln derart, dass man ihre Anker in der Achsrichtung des Schleuderrades in die Ankeraufnahmen der Radscheibe einfügt, die Wurfschaufeln gegen die Halteorgane in der Radscheibe drückt und gleichzeitig gegen den Radumfang verschiebt, bis das Halteorgan in die zugeordnete Vertiefung auf der Längsschmalseite der Wurfschaufel einschnappt, und sie dadurch in ihrer Arbeitsstellung festhält. Zum Ausbau der Wurfschaufel wird diese wieder unter Uberwindung der Halteorgan-Spannkraft nach dem Radzentrum gedrückt und nach Freigabe der Verankerungen in Achsrichtung des Schleuderrades entfernt.
Der Wurfschaufel-Ein-und Ausbau bei den Ausführungsbei- spielen gemäss den Fig. 7 und 8 erfolgt in grundsätz- lich genau gleicher Weise wie eben beschrieben, mit der Ausnahme, dass die Wurfschaufeln in tangentialer Richtung zur Schleuderradachse bewegt werden müssen.
Sobald die erfindungsgemässen Schleuderräder in Betrieb gesetzt werden, pressen sich die Wurfschaufeln durch die hohe, auf sie einwirkende Zentrifugalkraft und dank der keilförmigen Eingriffsflächen ihrer Verankerungen mit grosser Kraft gegen ihre Auflageflächen. Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen besitzen die erfindungsgemässen Schleuderräder keinerlei Befestigungselemente mit aufeinandergleitenden Flächen und auch keine durchgehenden Radialnuten zur Führung der Wurf schaufel-Längsseiten, so dass Verklemmungen dieser Teile ausgeschlossen sind.
Die erfindungsgemässen Ausführungen gemäss den Fig. 2, 7 und 8 haben dabei noch den Vorteil, dass sowohl die Halteorgane, als auch die Verankerungen durch die Wurfschaufeln vollständig abgedeckt werden, und daher von allfällig herumwirbelndem Strahlmittel nicht getroffen und zerstört werden können. Die Radscheiben der beispielsweisen Ausführungsformen gemäss den Fig. 7 und 8 haben zudem noch den Vorteil, dass sie völlig flache Stirnseiten aufweisen, die einfach herzustellen sind und dem herumwirbelndem Strahlmittel keine Angriffsflächen bieten.
Soll bei den erfindungsgemässen Schleuderrädern eine bereits gebrauchte Wurfschaufel erneut benutzt werden, lässt sie sich in der beispielsweisen Ausfüh- rung gemäss Fig. 1 nach freier Wahl entweder derart einbauen, dass die abgenutzte Arbeitsfläche auf die Rückseite, oder der stärker abgenutzte Teil am Radumfang auf die schwächer beanspruchte Strahlmittel Einlaufseite zu liegen kommt. Während beim Aus führungsbeispiel gemäss Fig. 2 die abgenutzte Arbeitsfläche der Wurfschaufel durch das Wenden derselben zwangsläufig immer auf die Rückseite zu liegen kommt, wird bei den Ausführungsbeispielen gemäss den Fig. 7 und 8 der stärker abgenutzte Teil der Arbeitsfläche am Radumfang immer gegen die Strahlmittel-Einlaufseite zugekehrt.
Mit den erfin dungsgemässen Schleuderrädern wird es somit mög- lich, entweder eine neue Arbeitsfläche, oder zumindest einen noch wenig abgenutzten Teil der Arbeitsfläche an die hochbeanspruchte Strahlmittel-Abwurf- seite zu legen, und dadurch im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen ohne erhöhten Materialaufwand und längsseitige Führungsnuten sowohl die Wurfschaufel-Lebensdauer ungefähr zu verdoppeln, als auch den Schleuderstrahl mit ein und derselben Wurfschaufel über eine viel längere Zeit in der gewünschten Form zu halten.
Die Erfindung wurde anhand von Schleuderrädern beschrieben, bei denen das Strahlmittel im Radzentrum zugeführt und auf mechanischem Weg vorbeschleunigt wird. Selbstverständlich kann der Erfindungsgedanke ebenso gut auch auf andere Arten von Schleuderrädern angewandt werden. Bei den beispielsweisen Ausführungsformen sind ferner die Halteorgane und Ankeraufnahmen an den Radkörpem und die Anker an den Wurfschaufeln angebracht. Unter Wahrung des Erfindungsgedankens sind selbstverständlich auch Ausführungen mit vertauschten Halteorganen und Verankerungen denkbar. Ferner sind in den beispielsweisen Ausführungsformen Schleuderräder mit acht radial angeordneten Wurfschaufeln, deren Arbeitsflächen eben sind, dargestellt.
Ohne weiteres sind auch erfindungsgemässe Ausführungen mit einer kleineren oder grösseren Anzahl Wurfschaufeln möglich. Infolge des Fehlens der radialen Führungsnuten auf den Wurfschaufellängsseiten ermöglicht die Erfindung auch konstruktiv und fabrikationstechnisch einfache Lösungen von Schleuderrädern, bei denen die Wurfschaufeln gegen die Radialachse nach vorn oder rückwärts geneigt sind, oder sogar in radialer Richtung eine gekrümmte Arbeitsfläche aufweisen.