DE10145062B4

DE10145062B4 - Strahlkopf

Info

Publication number: DE10145062B4
Application number: DE10145062A
Authority: DE
Inventors: Stefan Thröner; Arnold Flothmann
Original assignee: Heinrich Schlick GmbH
Current assignee: Wheelabrator Group GmbH
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: DE10145062A1; DE20106816U1

Abstract

Strahlkopf (100) zum Emittieren eines Strahlmittels in einem Fluidstrom, wenigstens bestehend aus einem Strahlkopfgehäuse (10), das mit einer Strahlmittelzuführungsleitung (30) und einer Fluidzuführungsleitung (40) zu verbinden ist und das eine zylindrische Strahldüsenaufnahmeausnehmung (12) aufweist, und aus wenigstens einer in das Strahlkopfgehäuse (10) einsetzbaren Strahldüse (20) mit einer Düsenbohrung (26), die an wenigstens einem Ende einen Gewindeabsatz (22) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass in die zylindrische Strahldüsenaufnahmeausnehmung (12) wenigstens zwei ineinander verschlungene helixförmige Gewindewendeln (14, 15) eingeschnitten sind, deren Gewindesteigung und Gewindequerschnitt jeweils der Gewindesteigung und dem Gewindequerschnitt des Gewindeabsatzes (22) der Strahldüse (20) entspricht und deren Anschnitte (14.1, 15.1) entlang des Umfangs der Strahldüsenaufnahmeausnehmung (12) versetzt zueinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Strahlkopf zum Emittieren eines Strahlmittels in einem Fluidstrom, wenigstens bestehend aus einem Strahlkopfgehäuse, das mit einer Strahlmittelzuführungsleitung und einer Fluidzuführungsleitung zu verbinden ist und das eine zylindrische Strahldüsenaufnahmeausnehmung aufweist, und aus wenigstens einer in das Strahlkopfgehäuse einsetzbaren, Strahldüse mit einer Düsenbohrung, die an wenigstens einem Ende einen Gewindeabsatz aufweist.

Ein solcher Strahlkopf ist aus der EP 0 582 191 A1 bekannt. Als Strahlmittel werden abrasive Partikel, beispielsweise Sand, eingesetzt. Weiterhin können auch Metallkugeln verwendet werden, um die Oberfläche eines Werkstücks zu härten. Das feste Strahlmittel wird in dem Strahlkopf mit einem Fluid, insbesondere Druckluft, gemischt. Hierzu ist der Strahlkopf üblicherweise mit einer Fluidzuführungsleitung verbunden, die auf der gleichen Längsachse wie die Strahldüse angeordnet ist. In einem spitzen Winkel zu der Längsachse wird das Strahlmittel zugeführt, so dass es von dem Fluidstrom mitgerissen wird und durch die Strahldüse ausgesandt wird. Das Mischen von Strahlmittel und Fluid erfolgt dabei in einer Kammer innerhalb des Strahlkopfes.

Mittel und Fluid ausgesetzt. Aufgrund der seitlichen Einspeisung des Strahlmittels in den Fluidstrom ergibt sich außerdem die Wirkung, dass der Düseneinlauf nicht gleichmäßig über seinen Umfang verschleißt. Zur Erreichung einer hohen Standzeit der Düse ist es daher erforderlich, diese in regelmäßigen Abständen um einen Winkel zu drehen, so dass jeweils andere Bereiche des Strahldüseneinlaufs verschleißen. Bei herkömmlichen Strahlköpfen ist hierzu eine Überwurfmutter zu lösen, die Strahldüse von Hand zu drehen und anschließend die Überwurfmutter wieder anzuziehen. Da es beim Drehen von Hand keine definierten Stellungen der Düse gibt und auch beim anschließenden Festdrehen der Überwurfmutter eine ungewollte Verdrehung der Düse möglich ist, kann ein gleichmäßiger Verschleiß der Düse nur schwer erreicht werden. Außerdem hat sich gezeigt, dass Strahlmittel in die Spalte zwischen Düse und Gehäuse eindringt und eine anschließende Demontage erschwert.

Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Strahlkopf der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass ein gleichmäßiger Verschleiß der Düse erreicht wird und deren Standzeit verlängert wird. Außerdem soll das Eindringen von Strahlmittel in die Verbindung zwischen Düse und Strahlkopfgehäuse erschwert werden.

Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dadurch gelöst, dass in die zylindrische Strahldüsenaufnahmeausnehmung wenigstens zwei ineinander verschlungene helixförmige Gewindewendeln eingeschnitten sind, deren Gewindesteigung und Gewindequerschnitt jeweils der Gewindesteigung und dem Gewindequerschnitt des Gewindeabsatzes der Strahldüse entspricht und deren Anschnitte entlang des Umfangs der Strahldüsenaufnahmeausnehmung versetzt zueinander angeordnet sind.

Durch die Anordnung zweier ineinander verschlungener Gewindewendeln wird erreicht, dass die Strahldüse in wenigstens zwei verschiedene Gewinderillen einschraubbar ist. Bei einem ersten Gebrauch wird die Strahldüse in die erste Gewindewendel eingeschraubt. Nach einer bestimmten Benutzungsdauer, nach der sich erste Verschleißerscheinungen einstellen, wird die Strahldüse aus dem Strahlkopf herausgeschraubt und in die zweite Gewindewendel eingesetzt. Zugleich wird durch das Gewinde der Spalt zwischen Strahldüse und Strahlkopf verschlossen, so dass das Eindringen von Strahlmittel in den Spalt zwischen Strahldüse und Strahldüsenaufnahmeausnehmung im Strahlkopf erschwert wird. Da die Anschnitte der Gewindewendeln am Umfang versetzt zueinander angeordnet sind, verändert sich auch die Stellung der Strahldüse im Strahlkopfgehäuse um einen definierten Winkel.

Um zu verhindern, dass Strahlmittel aufgrund des hohen Fluiddrucks entlang der Gewindewindel geschoben wird, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, dass die Strahldüse in einem mittleren Bereich ihrer Länge einen Bund aufweist und dass zwischen dem Bund und dem Strahlkopfgehäuse ein O-Ring angeordnet ist. Leckströme, die nicht durch die Düsenbohrung sondern durch die Verschraubung an der Außenseite der Strahldüse laufen könnten, werden mit dieser Ausbildung des Strahlkopfes verhindert.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass zwischen der Stirnseite des mit dem Gewindeabsatz versehenen Endes der Strahldüse und dem Strahlkopfgehäuse ein O-Ring angeordnet ist.

Mit dem Einschrauben der Strahldüse in den Strahlkopf wird der Dichtungsring gegen den Grund der Strahldüsenaufnahmeausnehmung gepreßt. Hierdurch wird der Eintrittsbereich des Gewindes verschlossen und das Eindringen von Strahlmittel verhindert.

Die Anzahl der möglichen Winkelstellungen der Strahldüse ist durch die Anzahl der möglichen Anschnitte und Gewindewendeln bestimmt. Vorteilhaft sind Ausführungsformen mit drei Gewindewendeln, bei denen die Anschnitte um jeweils 120° zueinander versetzt angeordnet sind oder mit vier Gewindewendeln, bei denen die Anschnitte um jeweils 90° versetzt zueinander angeordnet sind, da diese Anzahl von Anschnitten bei den üblichen Außendurchmessern von Strahldüsen gut am Umfang der Gewindebohrung verteilbar sind.

Eine größere Anzahl von Gewindewendeln ist gemäß der Erfindung insoweit möglich, als dass der Umfang des Gewindeabsatzes der Strahldüse bzw. der Strahldüsenaufnahmeausnehmung in dem Strahlkopf ausreichend Platz bietet, um die entsprechende Anzahl von Anschnitten anzuordnen. Auch sollte die Länge des Gewindeabsatzes der Strahldüse so bemessen sein, dass sich das Gewinde wenigstens einmal über den gesamten Umfang des Gewindeabsatzes erstreckt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 4 bis 12 zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

1 den erfindungsgemäßen Strahlkopf in einer Seitenansicht;

2 den Strahlkopf gemäß 1 in einer Schnittansicht;

3 den Gewindeabsatz der Strahldüse in Draufsicht mit einer teilweisen Abwicklung der Strahldüsenaufnahmeausnehmung; und

4 eine Vorderansicht des Strahlkopfgehäuses von der Düsenseite her.

In 1 ist ein Strahlkopf 100 dargestellt, der sich im wesentlichen aus einem Strahlkopfgehäuse 10 und einer darin eingeschraubten Strahldüse 20 zusammensetzt. In Verlängerung der Längsachse der Strahldüse 20 ist eine Schnellkupplung 32 in das Strahlkopfgehäuse 10 eingesetzt, über die eine Strahlmittelzuführungsleitung 30 anschließbar ist. Weiterhin ist eine Fluidzuführungsleitung 40 an das Strahlkopfgehäuse 10 angeschlossen.

Die in 1 dargestellte Ausführungsform weist einen zusätzlichen Strahlkopfhalter 60 auf, mit dem der Strahlkopf 100 in einer Anlage zum Strahlen von Werkstücken eingespannt werden kann. Der Strahlkopfhalter 60 weist an seinem einen Ende einen Befestigungsring 62 auf, der auf einen kompatiblen Absatz am Strahlkopfgehäuse 10 aufzuschieben ist. Über Klemmittel wie Gewindestifte und dgl. kann der Strahlkopfhalter 60 dann arretiert werden.

Die Fluidzuführungsleitung 40 ist über handelsübliche, druckdichte Kupplungsteile 42 mit dem Strahlkopfgehäuse 10 zu verbinden. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Strahlkopf es 100 ist die Strahlmittelzuführungsleitung 30 über eine speziell angepaßte Schnellkupplung 32 zu verbinden, wie nachfolgend mit Bezug auf 2 näher erläutert wird:
Auf ein Schlauchende 31 der Strahlmittelzuführungsleitung 30 ist eine Gewindehülse 35 aufgeschoben und mit mehreren am Umfang verteilten, hier nicht dargestellten Schrauben befestigt. Eine Strahlmittelzuführdüse 33 ist in das Strahlkopfgehäuse 10 eingeschraubt. An dem zur Außenseite des Strahlkopfgehäuses weisenden Ende ist die Strahlmittelzuführdüse 33 mit einem Dichtflansch 33.1 versehen, der einen Zentrierbund 33.2 aufweist. Der Durchmesser des Dichtflansches 33.1 entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser des Schlauchendes 31. Der Durchmesser des Zentrierbundes 33.2 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser des Schlauchendes 31, so dass das Schlauchende 31 auf den Zentrierbund 33.2 aufsteckbar ist. Mittels einer Überwurfmutter 34, die sich an dem Dichtflansch 33.1 abstützt und das Schlauchende 31 mittels der Gewindehülse 35 heranzieht, wird die Stirnseite des Schlauchendes 31 gegen den Dichtflansch 33.1 gedrückt.

Die Strahlmittelzuführdüse 33 ist so weit in die Kammer 11 in dem Strahlkopfgehäuse 10 eingeschraubt, dass das vordere Ende der Strahlmittelzuführdüse 33 unmittelbar vor der Einlaufmündung 24 der Strahldüse 20 liegt. Die Einlaufmündung 24 ist vorzugsweise trichterförmig ausgebildet, um den Einzug des Gemisches aus Fluid und Strahlmittel in die Düsenbohrung 26 zu erleichtern. Die Strahldüse 20 ist mit einem verschleißfesten Einsatz 25 aus Borcarbid versehen, in welchem die Düsenbohrung 26 integriert ist. Sie weist auch einen Bund 21 auf, unter dem ein O-Ring 52 aufgezogen ist, mit dem eine dichte Verbindung zwischen der Strahldüse 20 und dem Strahlkopfgehäuse 10 hergestellt ist.

Weiterhin ist ein zusätzlicher O-Ring 50 zwischen der Stirnseite der Strahldüse 20 und dem Grund der Strahldüsenaufnahmeausnehmung 12 vorgesehen, um die Verschraubung zwischen Strahldüse 20 und Strahlkopfgehäuse 10 weiter abzudichten und ein Festsetzen der Düse 20 in dem Gehäuse 10 zu unterbinden.

Der Fluidstrom wird schräg so in die Kammer 11 eingeleitet, dass er den in die Kammer 11 ragenden Stutzen der Strahlmittelzuführdüse 33 umgibt und gleichzeitig mit dem Eintritt in die trichterförmige Einlaufmündung 24 aus der Strahlmittelzuführdüse 33 zugeführtes Strahlmittel mitreißt. Damit werden der Strahlmittelstrom und der Fluidstrom direkt im Bereich der trichterförmigen Einlaufmündung 24 vereinigt, so dass der Verschleiß an der auswechselbaren Strahldüse 20 auftritt und ein Verschleiß innerhalb der Kammer des Strahlkopfgehäuses 10 weitgehend unterbunden wird.

In 3 ist die erfindungsgemäße Ausbildung des Gewindeabsatzes 22 der Strahldüse 20 dargestellt. Dieser ist mit einer einzigen Gewindewendel 23 mit vorzugsweise rippenförmigem Querschnitt versehen. Daneben ist ein, Teil einer Abwicklung der Strahldüsenaufnahmeausnehmung 12 dargestellt, die mit zwei Gewinderillen 14, 15 versehen ist. Die Gewinderillen 14, 15, die in der ebenen Darstellung der 3 als parallele Linien erscheinen, sind in der tatsächlichen Konfiguration als helixförmige Gewindewendeln ausgebildet, die ineinander verschlungen sind und über den Großteil ihrer Länge parallel zueinander verlaufen. Sie gehen jeweils von Anschnitten 14.1, 15.1 am oberen Ende der Strahldüsenaufnahmeausnehmung 12 aus und setzen sich vorzugsweise bis in deren Grund fort.

In 3 ist auch dargestellt, dass das Gewinde 23 auf dem Gewindeabsatz 22 der Strahldüse 20 jeweils nur mit einer der Gewindewendeln 14 oder 15 der Strahldüsenaufnahmeausnehmung 12 im Eingriff steht.

4 zeigt die Draufsicht auf das Strahlkopfgehäuse an der Seite der Strahldüsenaufnahmeausnehmung 12. Sichtbar sind die Anschnitte 14.1, 15.1 der beiden Gewindewendeln 14, 15. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Gewindewendeln 14, 15 vorgesehen, die am Umfang der Strahldüsenaufnahmeausnehmung 12 um 180° zueinander versetzt angeschnitten sind. Die maximale Anzahl von Gewindeanschnitten und Gewindewendeln ist nur durch den am Umfang der Strahldüsenaufnahmeausnehmung 12 zur Verfügung stehenden Platz begrenzt. Als vorteilhaft haben sich hier insbesondere Anordnungen mit drei, vier oder mehr Gewindewendeln erwiesen, die um jeweils 120° bzw. 90° oder einen anderen entsprechenden Winkelbruchteil versetzt zueinander angeordnet sind.

Die Strahldüse 20 wird beispielsweise zuerst in das Gewinde 14 eingeschraubt und nimmt eine erste Winkellage gegenüber dem Strahlkopfgehäuse 10 ein. Nachdem ein Verschleiß bei der Strahldüse 20 aufgetreten ist, wird diese vollständig aus dem Strahlkopfgehäuse 10 herausgeschraubt und anschließend in das zweite Gewinde 15 wieder eingesetzt, wo sie ebenfalls bis zum Anschlag eingeschraubt wird und nun in Bezug auf ihre Rotationsachse um einen Drehwinkel versetzt im Strahlkopfgehäuse 10 sitzt.

Claims

Strahlkopf (100) zum Emittieren eines Strahlmittels in einem Fluidstrom, wenigstens bestehend aus einem Strahlkopfgehäuse (10), das mit einer Strahlmittelzuführungsleitung (30) und einer Fluidzuführungsleitung (40) zu verbinden ist und das eine zylindrische Strahldüsenaufnahmeausnehmung (12) aufweist, und aus wenigstens einer in das Strahlkopfgehäuse (10) einsetzbaren Strahldüse (20) mit einer Düsenbohrung (26), die an wenigstens einem Ende einen Gewindeabsatz (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in die zylindrische Strahldüsenaufnahmeausnehmung (12) wenigstens zwei ineinander verschlungene helixförmige Gewindewendeln (14, 15) eingeschnitten sind, deren Gewindesteigung und Gewindequerschnitt jeweils der Gewindesteigung und dem Gewindequerschnitt des Gewindeabsatzes (22) der Strahldüse (20) entspricht und deren Anschnitte (14.1, 15.1) entlang des Umfangs der Strahldüsenaufnahmeausnehmung (12) versetzt zueinander angeordnet sind.
Strahlkopf (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüsenaufnahmeausnehmung (12) mit drei Gewindewendeln versehen ist und die Anschnitte der Gewindewendeln um jeweils 120° zueinander versetzt angeordnet sind.
Strahlkopf (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüsenaufnahmeausnehmung (12) mit vier Gewindewendeln versehen ist und die Anschnitte der Gewindewendeln um jeweils 90° zueinander versetzt angeordnet sind.
Strahlkopf (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindewendeln (14, 15) in der Strahldüsenaufnahmeausnehmung (12) und die Gewindewendel (23) an dem Gewindeabsatz (22) der Strahldüse (20) als metrische Gewinde ausgebildet sind.
Strahlkopf (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlkopfgehäuse (10) eine mit der Strahlmittelzuführungsleitung (30) zu verbindende Strahlmittelzuführdüse (33) aufweist, deren Längsachse mit der Längsachse der Strahldüse (20) fluchtet, und einen mit der Fluidzuführungsleitung (40) zu verbindenden Fluidzuführungskanal (44), der in einem rechten Winkel zu der Strahlmittelzuführdüse (20) angeordnet ist.
Strahlkopf (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlmittelstrom und der Fluidstrom im Bereich der trichterförmigen Einlaufmündung (24) der Strahldüse (20) zusammentreffen.
Strahlkopf (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das innenliegende Ende der Strahldüse (20) mit einer trichterförmigen Einlaufmündung (24) versehen ist.
Strahlkopf (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlmittelzuführungsleitung (30) ein Schlauchende (31) mit einer daran befestigten Gewindehülse (35) aufweist und eine in dem Strahlkopfgehäuse angeordnete Strahlmittelzuführdüse (33) an ihrem zur Außenseite des Strahlkopfgehäuses (10) weisenden Ende einen Dichtflansch (33.1) mit einem Zentrierbund (33.2) aufweist, wobei der Durchmesser des Dichtflansches (33.1) im wesentlichen dem Außendurchmesser des Schlauchendes (31) entspricht und der Durchmesser des Zentrierbundes (33.2) im wesentlichen dem Innendurchmesser des Schlauchendes (31) entspricht, so dass das Schlauchende (31) auf den Zentrierbund (33.2) aufsteckbar und mittels einer Überwurfmutter (34) gegen den Dichtflansch (33.1) pressbar ist.
Strahlkopf (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüse (20) in einem mittleren Bereich ihrer Länge einen Bund (21) aufweist und dass zwischen dem Bund (21) und dem Strahlkopfgehäuse (10) ein O-Ring (52) angeordnet ist.
Strahlkopf (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stirnseite des mit dem Gewindeabsatz (22) versehenen Endes der Strahldüse (20) und dem Grund der Strahldüsenaufnahmeausnehmung (12) ein O-Ring (50) angeordnet ist.
Strahlkopf (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlkopfgehäuse (10) einen zylindrischen Absatz aufweist, auf dem ein Strahlkopfhalter (60) mit einem Befestigungsring (62) anbringbar ist.
Strahlkopf (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüse (20) einen verschleißfesten Einsatz (25) aus Borcarbid aufweist.