Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von körnigem Material, insbesondere von Strahlmitteln
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von körnigem Material, insbesondere von Strahlmittel, bei welchem eine bestimmte Probemenge des körnigen Materials in einen Einfüllbehälter der Prüfvorrichtung eingefüllt und dieselbe mit Hilfe der Vorrichtung in mehreren Durchgängen über ein Beschleunigungsaggregat auf Prallplatten geschleudert wird und die Registrierung eines jeden einzelnen Durchganges der Probemenge durch die Vorrichtung mit einem Zählwerk erfolgt.
Es sind beispielsweise Strahlmittellprüfapparate bekannt geworden, welche nach dem Prinzip des intermittierenden Strahlmittelumlaufes arbeiten, d. h. eine bestimmte Menge des Strahlmittels wird manuell dem Apparat oben aufgegeben und Fraktionen desselben werden nach mehrmaligen Durchläufen durch das Beschleunigungsaggregat wieder gesammelt, gesiebt und gewogen.
Bei einem der bekannten Strahlmittelprüfapparate wird die Aufgabe der Strahlmittelprüfung in der Weise gelöst, dass ein automatischer Ablauf der Strahlmittelprüfung über eine Mehrzahl von Strahlmitteldurchgängen ermöglicht wird, wobei sich der automatische Ablauf auf die Prüfung von intermittierenden oder kontinuierlichen Strahlmitteldurchlauf durch den Apparat erstrecken kann.
Bei dem letztgenannten Prüfgerät erfolgt die Prüfung mit Hilfe eines den Prüfapparat umschliessenden und sich drehenden Zellenrades zur Strahlmittelförderung vom Auffangtrichter in den Einfülltrichter und eines durch Steuerorgane wirksamen Verschlusses am Austritt des Auffangtrichters zur Zurückhaltung des Strahlmittels im Auffangtrichter.
Als nachteilig hat sich jedoch gezeigt, dass nach einer bestimmten Anzahl von automatisch erfolgenden Strahlmitteldurchgängen eine manuelle Siebung und Wägung des gesamten Strahlmitteldurchsatzes zu erfolgen hat, um die zur Beurteilung der Verschleissfestigkeit des Strahlmittels erforderlichen Messergebnisse zu erhalten, wodurch ein erheblicher Zeitaufwand für die die Prüfung vornehmende Person erforderlich ist.
Mit der bisher bekannten Prüfmaschine kann nach teiliger Weise nur eine totale Prüfung g des Vollver- schleisses des körnigen Prüfgutes vorgenommen werden. Durch die bei unterschiedlichen Durchgangszahlen sich ändernden Korngrössen erfolgt dabei auch gleichzeitig eine Änderung der Beanspruchung, d. h. eine Verminderung der kinetischen Energie. Dadurch ist bei dieser Prüfung ein direkter Vergleich zweier Strahlmittelsorten untereinander nicht möglich. Gleichfalls ist unter dieser Voraussetzung die Wirkung des Strahlmittels, wie beispielsweise der Abtrag, die Hämmerwirkung etc. nicht auf das Verhalten in der Betriebsmaschine übertragbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von körnigem Material, insbesondere Strahlmittel zu schaffen, durch welche die den bekannten Prüfvorrichtungen anhaftenden Nachteile vermieden werden. Mit Hilfe der erfindungsgemässen Prüfvorrichtung soll nunmehr die Möglichkeit bestehen, den Prüfvorgang vollständig automatisch durchführen zu können, sodass für die Prüfung nur noch die für den Prüfvorgang erforderliche Menge körnigen Materials in die Prüfvorrichtung einzugeben ist und das Prüfergebnis nach der automatisch erfolgten Prüfung von aufgezeichneten Messdaten abgelesen werden kann.
In einer Betriebsstrahlmaschine stellt sich nach einer gewissen Durchgangszeit eine Beharrungskorngrösse ein. Diese wird durch Nachspeisen des unterhalb der Absaugkorngrösse verschlissenen Strahlmittels in engen Grenzen konstant gehalten. Diese Konstanz ist für eine konstante Strahlleistung notwendig. Die Strahlleistung und die Wirkung des Strahlmittels kann also nur mit der Beharrungskorngrösse geprüft werden.
Es galt daher, ein Prüfverfahren zu entwickeln, bei welchem sich die Beharrungskorngrösse automatisch einstellt, wozu erfindungsgemäss zwei Wege beschritten werden können.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei weichem bei jedem einzelnen Durchgang der Probemenge die während des Schleudervorganges entstehenden Fraktionen des Strahlmittels bis zu einer bestimmten Korngrösse und Staub ausgeschieden werden und dass selbsttätig nach mindestens einem Durchgang einer ein bestimmtes Ausgangsgewicht aufweisenden Probemenge körnigen Materials eine Wägung desselben vorgenommen wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Beschleunigungsaggregat eine Waage mit einem oben offenen und unten mit einem Schliessventil versehenen Behälter angeordnet ist, und dass an der Waage mit einer Zuspeisevorrichtung und Ventilen in Wirkverbindung stehende Schalter vorgesehen sind, sowie durch die Anordnung eines Zählwerkes mit einem Registriergerät.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Prüfvorrichtung in vereinfachter perspektivischer Darstellungsweise.
In Durchlaufrichtung des Prüfgutes durch die dargestellte Prüfvorrichtung gesehen, ist im obersten Bereich der Vorrichtung ein frei tragbarer Vorratsbehälter 2 für das körnige Prüfgut vorgesehen, welcher mit dem darunter angeordneten Zuspeisvibrator 3 verbunden ist und mit diesem automatisch die Austragung gewährleistet. Von dem Zuspeisevibrator 3 verläuft das Prüfgut durch den Sammeltrichter 4 in den Zentriertrichter 5 bzw. in den Waagebehälter 6, welcher eine untere, mit einem Schliessventil 7 verschliessbare Öffnung aufweist. Unter dem Waagebehälter 6 befindet sich ein in bekannter Weise ausgebildetes Beschleunigungsaggregat, bestehend aus einem Gehäuse, Separator mit Absauganschluss 37, auswechselbaren Prallplatten 10 und einem Schleuderrad mit dem dazugehörigen Antrieb.
Der unteren Öffnung des Waagebehälters 6 gegenüberliegend ist ein Auffangtrichter 8 angeordnet, von welchem das körnige Prüfgut in eine nicht näher dargestellte Hohlwelle der Schleuderradeinheit 9 des Beschleunigungsaggregates geleitet wird. Nachdem das körnige Prüfgut auf die Prallplatten 10 geschleudert worden ist, erfolgt eine Sichtung in einem anschliessenden, trichterförmig ausgebildeten Behälter 11, welcher am unteren Ende eine mit einem Klappverschluss 12 versehene Öffnung aufweist, durch die das Prüfgut aus dem Beschleunigungsaggregat herausgelangen kann.
Zur selbsttätigen Weiterbeförderung vom Beschleunigungsaggregat zurück zum Waagebehälter 6 ist ein Transportbecher 13 mit Zwangsentleerung vorgesehen.
Diese Zwangsentleerung wird mit zwei Gestängen 14, von denen jedes an einem bestimmten Fixpunkt drehbar befestigt ist, mit einem automatisch gesteuerten Hebezug 15 durch Drehung bewirkt.
Ausserdem ist der Klappverschluss 12 derart mechanisch mit dem Gestänge 14 in Wirkverbindung, dass der Verschluss in Abhängigkeit des Bewegungsablaufes des Transportbechers 13 geschlossen, bzw. ge öffnet wird.
Für den Prüfvorgang ist an der Prüfvorrichtung ein Vorwahlzähler 34 und ein mit Nullrückstellung versehenes Zählwerk 35 vorgesehen, mit welchem die Anzahl der Durchgänge des körnigen Prüfgutes vorbestimmt werden, bzw. die Durchgänge gezählt und auf einen nicht näher dargestellten Papierstreifen aufgezeichnet werden. Ferner sind an der Prüfvorrichtung für den selbsttätigen Steuerungs-und Regelungsablauf, sowie einer Sicherung 42, elektrisch zu betätigende Schalter 16, 17, 18, 19 und Regelorgane, wie Ventile 7, 20, 21 und 22 vorgesehen.
Die die Steuer- und Regelvorgänge auslösende Waage besteht im wesentlichen aus einem Waagebalken 26, der zwischen seinen auf- und abschwingbaren Enden an der Stelle 23 eingespannt und gelagert ist, welche gleichzeitig als Lagerung benützt wird. Auf der linken Seite des Waagebalkens 26 befinden sich in Längsrichtung desselben verschiebbare Gegengewichte 24, 25 während auf der rechten Seite des Balkens der Waagebehälter 6 mit Zentriertrichter 5 angeordnet ist.
Die Gewichte 24 und 25 auf der linken Seite werden den Balken 26 mit dem Wägegut auf der rechten Seite innerhalb einer im voraus bestimmten Neigungszone bringen, welches bei absoluter Ruhe Gleichgewicht bedeuten würde.
Die vorgenannte Einspannstelle 23 für die Aufnahme des Waagebalkens 26 wird mit nachfolgendem Hinweis beschrieben: Das bisherige Prinzip der Pendelwaage mit demselben Hebelarm (Waagebalken 26) scheiterte bisher in der Systemreibung. Mit einem vorgespannten, einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden und quer zum Waagebalken 26 angeordneten dünnen Drehstab 40 ist die Verwendung der bekannten reibenden Lagerung des Waagebalkens, z. B. mittels Schneide nicht mehr erforderlich. Dadurch, dass das Wägegut und Gewichtsatz 24, 25 an demselben Balken 26 wirken, ist ein Hebelfehler automatisch ausgeschlossen. Waagebehälter 6 mit Wägegut, Gegengewichte 24, 25, Balken 26 und dessen Einspaun-Drebstab 40 bil- den das Wiege oder Messgehänge und werden als die Gleichgewichtsmasse m 1 bezeichnet.
Dadurch, dass der Drehstab 40 an beiden Enden des Bügels 41 der Wiegebrücke 29 auf Zug eingespannt ist und fest an den Enden des Bügels 41 fixiert ist, kann die Dicke des Drehstabes 40 sehr dünn gehalten werden, wobei der praktische Drillungswiderstand desselben kaum mehr messbar ist. Eine überaus hohe, gleichbleibende und kaum messbare Empfindlichkeit in Bezug des Winkelaus schlages des Waagebalkens 26 ist dadurch gegeben.
Es ist mit der Wiegebrücke 29 eine Arretiervorrichtung 30 fest verbunden, welche eine Schwingung des Waagebalkens 23 beim Einfüllen des körnigen Probematerials in den Waagebehälter 6 verhindert und somit eine Fehlschaltung der beiden Schaltelemente 18 und 19 verunmöglicht. In der Ausgangslage, vor der eigentlichen Wägung, sind die Wiegebrücke 29, Schaltelemente 18 und 19, Arretiervorrichtung 30 und deren Verbindungen 28 mit dem fixen Gegengewicht 27 im Gleichgewicht und stellen die Gleichgewichtsmasse m 2 dar. Die Gleichgewichtsmassen m 2 und m 1 sind derart mit Wiegebrücke 29 parallel verkuppelt, dass sich die nur als Beispiel angegebenen zwei Gleichgewichtsmassen federnd mit Federelementen 31 auf einer horizontalen, in an sich bekannter Weise verstellbaren, mit einer Libelle 39 versehenen Platte 38 abstützen.
Die hier beschriebene Ausführungsform gestattet wartungsfreien Betrieb. Sie ist unempfindlich auf gewisse Umlweltsbedingungen, wie Vibration, Temperaturschwankungen, Systemreibungen, Feuchtigkeit und dergleichen mehr. Die Anwendung im Aufbau einer Vielzahl von Gleichgewichtsmassen ist gegeben. Für eine Seriedosierung sind vermehrte Schalterelemente notwendig. Es handelt sich hier um den Waagentyp mit einer zeitkonstanten, gewichtsmässigen Zuteilung des Schüttgutes.
Die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Prüfvorrichtung zum Prüfen von körnigem Material, insbesondere Strahlmittel ist folgende:
Der besseren Verständlichkeit halber soll zunächst darauf hingewiesen werden, dass sich in einer Betriebsstrahlmaschine nach einer gewissen Durchgangszeit eine Beharrungskorngrösse einstellt, die durch Nachspeisen des unterhalb der Absaugkorngrösse verschlissenen Strahlmittels in engen Grenzen konstant gehalten wird, da diese Konstanz für eine konstante Strahlleistung notwendig ist. Die Strahileistung und somit die Wirkung des Strahlmittels kann demzufolge nur mit der Beharrungskorngrösse geprüft werden.
Es galt daher, ein Prüfverfahren zu entwickeln, bei welchem sich die Beharrungskorngrösse automatisch einstellt, wozu zwei Wege beschritten werden können: a) Es wird beispielsweise eine ein bestimmtes Ausgangsgewicht aufweisende Probemenge körnigen Materials, beispielsweise 500 gr in der Strahlmittelprüfmaschine beansprucht, bzw. einem Schleudervorgang ausgesetzt, bis 5 gr unter die Absaugkorngrösse zerkleinert sind. Hierbei werden die zur Zerkleinerung notwendigen Durchgangszahlen registriert und anschliessend die restlichen 495 gr durch Nachspeisen von 5 gr Neukorn ergänzt. Der Vorgang wird solange wiederholt, bis die Durchgangszahlen zwischen jeder Nachspeisung auf einen konstanten Wert einpendeln.
Die Gesamtdurchgangszahl bis zum Einpendeln sowie die Istkörnung im Beharrungszustand ist ein mit anderen Strahlmittelsorten direkt vergleichbares Mass für das Verschleissverhalten. Durch Variationen der Zuspeisemenge nach oben oder unten können in einer bestimmten Strahlmaschine vorliegende Beharrungskorngrössen erreicht und damit direkte Betriebsbedingungen mit der Strahlmittelprüfmaschine simuliert werden. b) Bei einem ähnlichen jedoch etwas abweichenden Prüfverfahren kann die Beharrungskorngrösse auch erreicht werden, indem je nach Lebensdauer des Strahlmittels nach bestimmten konstanten Durchgangszahlen das abgesaugte Strahlmittel durch Neukorn auf das Ursprungsgewicht ergänzt wird. Die Beharrungskorngrösse ist dann erreicht, wenn das nachzuspeisende Gewicht auf einen konstanten Wert eingependelt ist.
Das konstant nachspeisende Gewicht ist dann in Abhängigkeit der Durchgangszahl mit der Istkörnung im Beharrungszustand ein mit andern Stahlmitteln direkt vergleichbares Mass für das Verschleissverhalten.
Durch die Wahl grösserer oder kleinerer Durchgangszahlen können in einer bestimmten Strahlmaschine vorliegende Beharrungskorngrössen erreicht und damit direkte Betriebsbedingungen simuliert werden.
Mit der erreichten, für jedes einzelne Strahlmittel typischen Beharrungskorngrösse werden nun die Wirkungsprüfungen durchgeführt, welche für verschiedene Strahlmittelsorten einen direkten Vergleich der Strahlleistung erlauben.
Den in den Rubriken a und b angeführten Verfahrensschritten ist gemeinsam, dass bei jedem einzelnen Durchgang der Probemenge durch die Prüfvorrichtung die während des Schleudervorganges entstehenden Fraktionen des Strahlmittels bis zu einer bestimmten Korngrösse und Staub ausgeschieden werden, und dass selbsttätig nach mindestens einem Durchgang einer Probemenge körnigen Materials eine Wägung derselben vorgenommen wird.
Zur Einleitung einer in den Rubriken a und b angeführten Verfahrensschritte werden beispielsweise 1200 gr des Prüfgutes in den Vorratsbehälter 2 eingegeben und der Schlüsselhalter 36 eingeschaltet, wodurch die ganze Prüfvorrichtung betriebsbereit wird und die Förderung des körnigen Prüfmaterials vom Vorratsbehälter 2 in den Waagebehälter 6 erfolgt.
Hierzu ist besonders zu vermerken, dass die eingeleitete automatische Prüfung solange dauert, wie die gesamte Anzahl der gewünschten Umläufe im Vorwahlzähler 34 für die Prüfung eingestellt worden ist. Die im Voraus gewählten Umläufe richten sich je nach der Prüfungsart bzw Methode, die zur Anwendung bestimmt wird. Zweckmässigerweise wird die Vorwahl so getroffen, dass sich die Prüfvorrichtung selbsttätig nach Erhalt eines befriedigenden Prüfergebnisses wieder ausschaltet.
Sind nun die vorbeschriebenen Voraussetzungen gegeben, so läuft in der Prüfvorrichtung folgender Zyklus ab:
Dem Waagebehälter 6 wird bis zum festeingestellten Nenngewicht, z. B. 495 gr., Prüfmaterial mit Hilfe des Zuspeisevibrators 3 aus dem Vorratsbehälter 2 durchgeführt. Nach Erreichung dieses von der Waage ermittelten Gewichtes wird durch den Waagebalken 26 der Schalter 18 betätigt und eine langsamere Förderung des Prüfgutes durch den Vibrator 3 eingeleitet.
Wenn das Sollgewicht, beispielsweise 500 gr erreicht worden ist, wird durch den weiterdrehenden Waagebalken 26 ein weiterer Schalter 19 betätigt, welcher erstens den Zuspeisevibrator 3 ausschaltet und somit die Förderung des Prüfgutes von dem Vorratsbehälter 2 zum Waagebehälter 6 unterbricht und zweitens als Folgesteuerung, ausgehend von der gleichen Schaltung des Schalters 19, die Prüfmenge im Waagebehälter 6 durch die Betätigung des elektrischen Schliessventiles 7 in das Zentrum des Schleuderrades 9 freigibt. Das rotierende Schleuderrad 9 beschleunigt jetzt das körnige Prüfgut in einer vorbestimmten Weise und schleudert es gegen die Prallplatten 10, wobei der hierdurch entstehende Staub und auch kleinere Partikel des körnigen Prüfgutes in bekannter Weise mit Hilfe eines nicht näher dargestellten Separators über den Absauganschluss 37 ausgeschieden werden.
Bei den vorgenannten Gewichten würde dieses beispielsweise bei einer bestimmten Strahlmittelsorte durchschnittlich 0,1 gr ergeben, so dass vom Sollgewicht, ca. 500 gr. bis zum Absinken zum Nenngewicht, ca. 495 gr. fünfzig Umläufe des körnigen Prüfgutes durch die Prüfvorrichtung nötig wären.
Bei der unteren Ausgangsstellung des Transportbechers 13 bleibt der mit dem Transportbecher 13 über das Gestänge 14 in mechanischer Wirkverbindung stehende Klappverschluss 12 offen, wodurch das nunmehr beschleunigte und gegen die Prallplatten 10 geschleuderte körnige Material in den Becher gelangt.
In weiterer Folge werden durch Öffnen des Ventiles 7 am Waagebehälter 6 zwei Zeitschalter 32, 33 in Gang gesetzt. Nach Ablauf einer für den Beschleunigungsvorgang des Prüfgutes erforderlichen Zeit wird mit dem Zeitschalter 32 der Transportbecher 13 in Aktion gesetzt, indem das Absperrventil 21 am Hebezeug 15 geöffnet wird. Dadurch gelangt die verminderte Prüfmenge durch den Sammeltrichter 4 in den Zentriertrichter 5, bzw. in den Waagebehälter 6 und liegt dadurch für einen weiteren Zyklus im Waagebehälter 6 bereit.
Wie bereits erwähnt, vermindert sich das Gewicht des körnigen Prüfgutes nach jedem Durchgang durch das Beschleunigungsaggregat durch Verschleiss und indem der hierbei entstehende Staub ausgeschieden wird.
Welche Gewichtsverminderung das Probematerial nach jedem Durchgang erfährt, hängt im wesentlichen von der Beschaffenheit, bzw. Qualität des Probematerials selbst ab.
Diese erste Leerung des Transportbechers 13 ist mit Einschaltung des Schalters 17 verbunden, dessen Impuls an dem an der Prüfvorrichtung befindlichen, mit einem Papierstreifen ausgerüsteten Zählwerk 35 registriert, bzw. auf dessen Papierstreifen aufgezeichnet wird. Der zweite Zeitschalter 331 dient zur Sicherheit der ganzen Prüfvorrichtung. Wenn nach einer zuvor bestimmten Zeit der zyklische Ablauf infolge einer beispielsweise durch Stromausfall hervorgerufenen Störung ausbliebe, setzt er die Prüfvorrichtung still.
Die in dem angeführten Beispiel erfolgten neunundvierzig Durchgänge des Probematerials sind ohne Ingangsetzung des Zuspeisevibrators 3 erfolgt. Im fünfzigsten Durchgang ist die Prüfung beim Nenngewicht 495 gr. Diese Bestätigung bringt die Waage mit dem Schalter 18. Es erfolgt nun wiederum die langsame Förderung des Prüfgutes durch den Vibrator 3 aus dem Vorratsbehälter 2 bis zum Sollgewicht 500 gr. Die Förderung hat zur Folge, dass das Zählwerk sofort wieder in die Ausgangslage 0 gebracht wird und gleichzeitig die zuletzt erhaltene Umlaufzahl, z. B. 50, aufzeichnet.
Bei Erreichen des Sollgewichtes von 500 gr. wird der Schalter 19 erneut betätigt und unterbricht den Zuspeisevibrator 3, worauf als Folge das elektromagnetisch betätigte Ventil 7 geöffnet wird, sich die Zeitschalter 32, 33 genau nach den vorbeschriebenen Vorgängen in Funktion setzen und nunmehr die Einleitung des ersten von z. B. fünfzig weiteren Zyklen, je nach Einstellung im Vorwahlzähler 34 erfoIgt.
Bezüglich der Arbeitsweise der Waage ist noch besonders auf die Arretiervorrichtung 30 hinzuweisen, welche selbsttätig mit Ablauf des Zeitschalters 32 eino geschaltet wird. Diese Arretierung 30 verhindert eine länger fortdauernde Schwingung des Waagebalkens 26 während des Einfüllens des körnigen Prüfgutes in den Waagebehälter 6. Erst nachdem sich das Prüfgut wiederum im Waagebehälter 6 befindet, gibt diese Arretierung 30 durch Betätigung des Schalters 17 verzögernd die automatische Wägung frei.
Die mit dem Zählwerk 36- vom Sollgewicht bis zum Nenngewicht aufgezeichnete erforderliche Anzahl ausgeführter Durchgänge des Prüfmaterials ermöglicht, direkte Rückschlüsse auf das Betriebsverhalten des körnigen geprüften Materials, bzw. Strahlmittels zu ziehen. Eine konstant erhaltene Zahlenreihe gibt nicht nur den Beharrungszustand des körnigen Prüfgerätes als solchen an, sondern, die Grösse der Zahl selbst gibt auch Auskunft über die Einstufung desselben unter Berücksichtigung des durchschnittlichen Wurfschaufelverschleisses.
Die weiterhin bekannten und mit der dargestellten Prüfvorrichtung durchführbaren Verfahren zur Ermittlung des Vollverschleisses und der Abrasivitäts-und Hämmerwirkung des körnigen Materials bedürfen keiner näheren Erläuterung und sind daher auch nicht beschrieben worden.
Mit dem beschriebenen Verfahren zur Prüfung von körnigem Material, insbesondere von Strahhnitteln, und mit der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist es nunmehr auf vorteilhafte Weise möglich geworden, vollkommen selbsttätig eine Prüfung von körnigem Material in einer erheblich kürzeren Zeit als bisher durchführen zu können.