DD229871A1 - Strahlverfahren und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Strahlverfahren und eine Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens, insbesondere zur Reinigung und/oder Verfestigung von Strahlgutoberflaechen mittels Schleuderradstrahlen. Ziel der Erfindung ist eine Verbesserung des energetischen Wirkungsgrades und eine Standzeitverlaengerung des Strahlmittels bei gleichzeitiger Kostensenkung. Die Erfindung hat die Aufgabe, den Nachteil der fuer alle Kornfraktionen eines Betriebsgemisches nahezu gleichen Auftreffgeschwindigkeit zu vermeiden. Erfindungsgemaess wird das Strahlmittel von der Zufuehrung zum Strahlmittelbeschleuniger in mehrere Kornfraktionen getrennt und im Strahlmittelbeschleuniger auf unterschiedliche Abwurfgeschwindigkeiten beschleunigt. Vorzugsweise werden zwecks Angleichung der kinetischen Energien der einzelnen Kornfraktionen untereinander die Auftreffgeschwindigkeiten der Kornfraktionen mit den schweren Koernern gesenkt und die mit den leichteren Koernern angehoben.

Description

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Strah!verfahren und die dazugehörige Einrichtung zu entwickeln, die den Nachteil der für alle Komfraktionen eines Betriebsgemisches nahezu gleichen Auftreffgeschwindigkeit, der den bekannten Verfahren und Einrichtungen anhaftet, vermeidet. Dazu ist es notwendig, den einzelnen sich nach den Massen der Einzelkörner unterscheidenden Komfraktionen unterschiedliche Beschleunigungen zu erteilen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Strahlmittel als Betriebsgemisch vorliegend vor der Zuführung zum Strahlmittelbeschleuniger in mehrere Komfraktionen getrennt wird, diese getrennten Komfraktionen dem Strahlmittelbeschleuniger getrennt zugeführt und weiterhin getrennt auf unterschiedliche Abwurfgeschwindigkeiten und damit auf unterschiedliche Auftreffgeschwindigkeiten beschleunigt werden. Vorzugsweise werden zwecks Angleichung der kinetischen Energien der einzelnen Komfraktionen untereinander die Auftreffgeschwindigkeiten der Komfraktionen mit den schweren Körnern gesenkt und die mit den leichteren Kömern angehoben. Dabei sind die Auftreffgeschwindigkeiten und die Strahlmitteldurchsätze während des Betriebes entweder nahezu konstant oder variierbar.

Die Strahlbilder und insbesondere die intensiven Strahlzonen unterschiedlicher Komfraktionen decken sich annähernd. Die Auftreffwinkel aller Körner eines Punktes der Strahlgutoberfläche weichen nur gering voneinander ab, vorzugsweise geringer als 10°. Die vom Strahlmittelbdschleuniger beschleunigten Komfraktionen können sowohl als Kornfraktionspakete zeitlich nacheinander im Sinne kurzzeitig pulsierender Ströme oder als kontinuierliche Ströme und damit gleichzeitig strahlen. Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens ist für das Schleuderradstrahlen mit mechanischer Vorbeschleunigung und mit geschlossenem Strahlmittelkreislauf dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung des Betriebsgemisches in mehrere Komfraktionen mittels bekannter Strahlmittelaufbereitungsgeräte erfolgt und daß das Schleuderrad aus einem Vorbeschleunigungsrad mit mehreren voneinander getrennten Vorbeschleunigungsräumen, aus einem mehrteiligen Einlaufstück mit mehreren Durchtrittsöffnungen-und mehreren aufgrund ihrer unterschiedlichen Bauform das Strahlmittel unterschiedlich beschleunigenden Schleuderschaufeln besteht. Die Anzahl der einzelnen, getrennten Komfraktionen ist identisch mit der Anzahl der Vorbeschleunigungsräume, der Anzahl der Durchtrittsöffnungen und der Anzahl der verschiedenen Schaufelbauformen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung für das Schleuderrad mit pneumatischer Strahlmittelvorbeschleunigung wird bei den zugehörigen Einrichtungen wie üblicherweise Vorbeschleuniger und Übergabe als Injektordüse ausgebildet, und entsprechend der Anzahl der getrennten Komfraktionen ist eine entsprechende Anzahl von Injektordüsen angeordnet. Die Schaufeifüße der verschiedenen Schaufelbauformen laufen in verschiedenen Rotationsebenen und ermöglichen damit die getrennte Übernahme der einzelnen vorbeschleunigten Komfraktionen. Die Bauartunterschiede der Schaufelformen zwecks unterschiedlicher Beschleunigung der einzelnen Komfraktionen bestehen in den bekannten Merkmalen wie konvexe, gerade oder konkave Form der Beschleunigungsfläche sowie hauptsächlich in ihrem unterschiedlichen Abwurfradius resultierend aus dem unterschiedlichen Außenradius.

Ausführungsbeispiel

An einem nachfolgend dargelegten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Schleuderrad mit mechanischer Vorbeschleunigung des Strahlmittels. Auf der Antriebswelle 1 ist die Schleuderradnabe 2 mit den Schaufelbefestigungen 3 und den Wurfschaufeln 4,5 und 6 sowie das Vorbeschleunigungsrad 7 gelagert. Die drei Zuführungsrohre 8,9 und 10 ragen bis in die jeweiligen Vorbeschleunigungsräume hinein. Diese drei Vorbeschleunigungsräume sind untereinander mittels der Trennwände 11 abgegrenzt. Das dreiteilige Einlaufstück 12 ist verdrehbar an dem Gehäuse 13 befestigt.

Bei Betrieb wird das in die drei Kornfraktionen 14,15 und 16 getrennte Betriebsgemisch durch die Rohre 8, 9 und 10 in die getrennten Vorbeschleunigungsräume eingegeben. Die Antriebswelle 1 treibt die Wurfschaufeln 4, 5 und 6 und das Vorbeschleunigungsrad 7 mit der Betriebsdrehzahl an. Die somit vom Vorbeschleunigungsrad 7 beschleunigten Komfraktionen treten getrennt durch die jeweiligen Durchtrittsöffnungen des Einlaufstückes 12 aus und werden auf die entsprechende Wurfschaufel aufgegeben. Die Wurfschaufeln 4, 5 und 6 beschleunigen infolge ihrer unterschiedlichen Abwurfradien die. einzelnen Komfraktionen auf verschiedene Abwurfgeschwindigkeiten. Die Wurfschaufel 4 hat den großen, die Wurfschaufel 5 den mittleren und die Wurfschaufel 6 den kleinen Abwurfradius. Infolgedessen wird die Kornfraktion 16 höherund die Kornfraktion 14 niedriger als die Kornfraktion 15 beschleunigt. Da die kinetischen Energien der einzelnen Körner außer von der gegebenen Kornmasse auch von ihrer Geschwindigkeit abhängig sind, erfolgt eine Variation der kinetischen Energien mittels der unterschiedlichen Abwurfradien der Wurfschaufeln. Mit der Komfraktion 14 als der schwereren und der Kornfraktion 16 als der leichteren gegenüber der Komfraktion 15 wird eine Annäherung der bei den bekannten Schleuderrädern sehr stark differierenden kinetischen Energien der einzelnen Komfraktionen erreicht. Die Deckung der Strahlbilder der einzelnen Komfraktionen wird in Querrichtung dadurch erreicht, daß die äußeren Wurfschaufeln 5 und 6 leicht zu den mittleren Wurfschaufeln 4 geneigt sind und daß weiterhin die Beschleunigungsflächen der Wurfschaufeln derart geringfügig verwunden sind, daß eine zusätzliche geringe axiale Beschleunigung der Kornfraktionen 14 und 15 erfolgt. Nach dem Lösen der Klemmschrauben 17 können die drei einzelnen Teile des Einlaufstückes 12 untereinander unabhängig verdreht werden zwecks Deckung der einzelnen Strahlbilder in ihrer Längsausdehnung. Das Verdrehen des gesamten Einlaufstückes 12 ist nach Lösen der Klemmschraube 18 möglich und gestattet eine gemeinsame Korrektur aller Strahlbilder. Die beschleunigten Komfraktionen 19,20 und 21 bilden beim Auftreffen auf das Strahlgut ein annähernd einheitliches Strahlbild und vermischen sich dabei gleichzeitig erneut zu dem Betriebsgemisch. Die Ventile 22, 23 und 24 ermöglichen eine untereinander unabhängige Variation der Massenströme der Komfraktionen während des Betriebes.

Claims (10)

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   Erfindungsanspruch:

   1. Strahlverfahren zur Reinigung und/oder Verfestigung von Strahlgutoberflächen, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Kornfraktionen des eingesetzten Strahlmittels getrennt auf unterschiedliche Abwurfgeschwindigkeiten beschleunigt werden und damit unterschiedliche Auftreffgeschwindigkeiten erzielt werden.
2. 2. Strahlverfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Betriebsgemisch des eingesetzten Strahlmittels vor der Zuführung zum Strahlmittelbeschleuniger in mehrere Kornfraktionen getrennt wird und diese getrennten Kornfraktionen dem Strahlmittelbeschleuniger getrennt zugeführt werden.
3. 3. Strahlverfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Auftreffgeschwindigkeiten und der Strahlmitteldurchsatz der einzelnen Kornfraktionen während des Betriebes entweder konstant oder variierbar sind.
4. 4. Strahlverfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Strahlbilder, insbesondere die intensiven Strahlzonen der aufgeworfenen Kornfraktionen untereinander nahezu decken.
5. 5. Strafverfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Auftreffwinkel aller auf einen Punkt der Strahlgutoberfläche auftreffenden Strahlmittelteilchen nahezu gleich, vorzugsweise geringer als 10° sind.
6. 6. Einrichtung zur Durchführung des Strahlverfahrens nach Punkt 1 bis 5, bei dem das Strahlmittel mechanisch vorbeschleunigt wird und mittels Schleuderrad auf Abwurfgeschwindigkeit beschleunigt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Schleuderrad aus einem Vorbeschleunigungsrad (7) mit mehreren voneinander getrennten Vorbeschleunigungsräumen, aus einem mehrteiligen Einlaufstück (12) und mehreren Durchtrittsöffnungen und aus mehreren unterschiedlich geformten, insbesondere mit unterschiedlichen Abwurfradien ausgestatteten Wurfschaufeln (4, 5 und 6) besteht, wobei die Anzahl der Vorbeschleunigungsräume, die Anzahl der Durchtrittsöffnungen und die Anzahl der unterschiedlichen Wurfschaufelformen, der Anzahl der getrennten Kornfraktionen entspricht.
7. 7. Einrichtung zur Durchführung des Strahlverfahrens nach Punkt 1 bis 5, bei dem das Strahlmittel pneumatisch vorbeschleunigt wird und mittels Schleuderrad auf Abwurfgeschwindigkeit beschleunigt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Schleuderrad aus mehreren Injektordüsen und aus mehreren unterschiedlich geformten, insbesondere mit unterschiedlichen Abwurfradien ausgestatteten Wurfschaufeln (4, 5 und 6) besteht, wobei die Anzahl der Injektordüsen und die Anzahl der unterschiedlichen Wurfschaufelformen der Anzahl der getrennten Kornfraktionen entspricht.
8. 8. Einrichtung nach Punkt 6 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Wurfschaufelfüße der verschiedenen Schaufelformen in verschiedenen Rotationsebenen laufen.
9. 9. Einrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß das mehrteilige Einlaufstück aus einer der Anzahl der getrennten Kornfraktionen entsprechenden Anzahl Einzeleiniaufstücke mit jeweils einer Durchtrittsöffnung besteht, wobei jedes Einzelstück und damit jede Durchtrittsöffnung einzeln um die Schleuderradachse verdreht werden kann.
10. 10. Einrichtung nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Injektordüsen einzeln um die Schleuderradachse verdreht werden können.

    Hierzu 1 Seite Zeichnung

    Anwendungsgebiet der Erfindung

    Die Erfindung betrifft ein Strahlverfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere zur Reinigung und/oder Verfestigung von Strahlgutoberflächen mittels Schleuderradstrahlen.

    Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

    Der energetische Wirkungsgrad der Oberflächenbehandlung von Strahlgut mittels Strahlmittel wird hauptsächlich vom Wirkungsgrad des Strahlmittelbeschleunigers, wie beispielsweise Schleuderrad oder Freistrahlpistole auf Druckluftbasis, vom Wirkungsgrad des Strahlmittelkreislaufes und vom Wirken des Strahlmittels unmittelbar auf die zu bearbeitende Oberfläche bestimmt. Beim Strahlen mit umlaufendem metallischem Strahlmittel stellt sich mit fortlaufender Betriebsdauer ein sich nur noch in engen Grenzen veränderndes, also nahezu stabiles Betriebsgemisch aus den verschiedenen Komfraktionen ein. Die verschiedenen Komfraktionen im Sinne des Betriebsmittelgemisches werden aufgrund der Bauart der bekannten Strahlmittelbeschleuniger auf nahezu gleiche Geschwindigkeit beschleunigt und besitzen demzufolge eine nahezu gleiche Auftreffgeschwindigkeit unmittelbar beim Wirken auf der Strahlgutoberfläche, so daß die verschiedenen Korngrößen entsprechend ihrer unterschiedlichen Massen mit unterschiedlicher Energie auf die Strahlgutoberfläche auftreffen. Somit ist eine unabhängige Variation der kinetischen Energien der einzelnen Komfraktionen nicht möglich und es entfällt die Möglichkeit der unabhängigen Optimierung des Wirkens der einzelnen Komfraktionen auf die Strahlgutoberfläche. Eine Modellierung oder mathematische Durchdringung des Wirkens der unterschiedlichen Korngrößen auf die Strahlgutoberfläche, beispielsweise das Entfernen von alter Farbe, von Rost und von Zunder oder die gezielte Veränderung der Strahlgutoberfläche, ist aufgrund des bisher nicht lösbaren Problems der Erfassung einer Vielzahl von gleichzeitig wirkenden Vorgängen und Wirkfaktoren unmöglich. Insbesondere die Unterschiede und die Vielfalt der Kornformen und des Kornspins,-der Festigkeit, der Zähigkeit und der Elastizität von Farbe, Rost und Zunder, ergeben theoretisch schwer erfaßbare Stoß-, Schneid-, Quetsch-, Abscher-, Abschlag- und Putzwirkungen. Eine weitergehende energetische Optimierung des Wirkens des Strahlmittels auf die Strahlgutoberfläche ist deshalb mit den bekannten Strahlmittelbeschleunigern nicht realisierbar.

    Ein weiterer Nachteil der bekannten Strahlmittelbeschleuniger ist bei Strahlarbeiten gegeben, bei welchen eine bestimmte zulässige Rauhtiefe, Oberflächendeformation sowie bestimmte Materialstrukturveränderungen des Strahlgutes nicht überschritten werden dürfen. Dazu ist teilweise das Strahlen mit nur einer eng begrenzten Kornfraktion möglich. Dem entgegen steht das Bestreben, möglichst große Zuspeisekorngrößen wegen ihrer längeren und damit kostengünstigeren Standzeit bis zum Ausscheiden und wegen des massenbezogen niedrigen Preises einzusetzen.

    Ziel der Erfindung ~ -'

    Die Erfindung stellt sich das Ziel, ein Strahlverfahren und die dafür geeignete Einrichtung zu schaffen, welche bei Einsatz herkömmlicher Strahlmittel den energetischen Wirkungsgrad verbessern sowie infolge erweiterter eingesetzter Kornfraktionsbereiche eine Standzeitverlängerung des Strahlmittels und damit eine Kostensenkung ermöglichen.