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Die Erfindung betrifft ein Rotationsstrahlgerät mit in seinem Gehäuse angeordnetem Druckluft-Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
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Die Druckschrift
DE 44 04 954 A1 beschreibt ein Rotationsstrahlgerät, das einen achsparallelen Rotor mit Schlitzen in einem runden Hohlraum aufweist.
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Allerdings führt, insbesondere während Hochlaufens des Rotationsantriebes, der Übergang des Gemisches vom stationären Rohr zur rotierenden, axial kurzen Düse, die das angelieferte Gemisch in ihrer kurzen Längserstreckung in Rotation versetzen muss, nicht zur wünschenswerten kinetischen Energie im abgestrahlten Gemisch; und der Radialschlitz in der rotierenden Düse neigt zu Verstopfungen. Insbesondere liefert dieser Aufbau nicht das sogleich mit möglichst dem gesamten aus der Düse austretenden Gemischvolumen angestrebte gleichmäßige Überstreichen der zu behandelnden Oberfläche.
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In Erkenntnis solcher Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, unter Verbesserung des Strahlbildes die Effektivität und Strahlqualität der Gemisch-Ausbringung zu steigern; und dabei dem Einsatz solcher Rotationsstrahlgeräte infolge konstruktiv vereinfachten Aufbaues über ein breites Spektrum von Gerätegrößen vielfältigere Einsatzmöglichkeiten zu eröffnen.
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Diese Aufgabe ist durch die im Hauptanspruch angegebenen wesentlichen Merkmale gelöst. Der mit solchem Lamellen-Rotor bestückte Rotations-Antrieb zeichnet sich durch ein außerordentlich hohes Anzugmoment aus; so dass nun nicht mehr zunächst eine ungewünschte Srahlmittelverteilung auf die zu behandelnde Oberfläche ausgebracht wird, die dann erst mit dem nach Hochlauf der Rotation optimierten Strahlbild zu überlagern ist; sondern unmittelbar mit der Inbetriebnahme des Antriebes mit seinem Lamellen-Rotor wird sogleich, gewissermaßen durch kreisförmiges Aufwischen des ausgebrachten Gemisches, das angestrebte gleichförmige Strahlbild auf der Ziel-Oberfläche erreicht.
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Dabei hat sich gezeigt, dass der erfindungsgemäße Einsatz eines solchen Lamellen-Rotors auch eine breit gefächerte Skalierung derartiger Rotationsstrahlgeräte für unterschiedlichste Einsatzszenarien eröffnet – von Miniaturausführungen für Anwendungen im Dental- und Schmuckgewerbe über leichte Handgeräte zum Einsatz bei Metall, Holz, Glas oder Kunststoff im Alltag etwa von Gewerbetreibenden bis hin zu schweren Anlagen für Maschinenbau- und Gießereibetriebe.
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Vorzugsweise erfolgt eine Drallerzeugung des auszubringenden Gemisches nicht erst in der Düse, sondern schon davor im mit der Düse bestückten, mit dem Rotor verbundenen Drehrohr. Dessen Innenmantelfläche ist zweckmäßigerweise möglichst verschleißfest ausgekleidet, etwa mit einer keramischen Beschichtung oder mit einem Beschickungsrohr aus hochlegiertem Stahl; wobei auch ein mit dem Drehrohr, also mit dem Rotor, drehendes Beschickungsrohr seinerseits eine derartige Auskleidung tragen kann.
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Jedenfalls rotiert nun schon die Strahlmittel-Beschickung mit der Düse. Wenn dazu das Drehrohr ein gesondertes Beschickungsrohr umgibt, werden beide mittels des Lamellen-Rotationsantriebes in identische Umdrehung versetzt, so dass die rotierende Düse mit bereits rotierendem Gemisch beschickt wird. Bei diesem Übergang tritt also kein Energieverlust mehr auf, und die gegenüber dem Beschickungsrohr kurze Düse muss nicht mehr allein die Rotationsbeschleunigung des Gemisches erbringen.
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Dieser wünschenswerte Effekt wird noch gefördert, und auf eine Schlitzblende in der Düse kann zugunsten eines effektiveren axialen Durchgangskanales durch die Düse verzichtet werden, wenn das rotierend auszubringende Gemisch zusätzlich, schon im rotierenden Rohr, einen Drall eingeprägt erfährt. Das erfolgt vorzugsweise durch wenigstens einen nutförmig in die Innenmantelfläche des Rohres beziehungsweise seiner Auskleidung eingebrachten gewundenen Zug. Solch eine Dralleinprägung schon über die axiale Länge des vergleichsweise langen hochtourig mitrotierenden Rohres hinweg, also schon vor Erreichen der dagegen axial kurzen Ausbring-Düse, ist entschieden wirksamer, als eine bloße Verwirbelung in der Venturidüse einer Trockeneis-Strahlanlage, wofür es aus der
DE 20 2005 018 953 U1 vorbekannt ist, in der Düse spiralförmig angeordnete Oberflächenelemente vorzusehen.
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Zusätzliche Weiterbildungen und deren Alternativen zur erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch hinsichtlich deren Vorteilen, aus nachstehender Beschreibung eines angenähert maßstabsgerecht, aber auf das Funktionswesentliche vereinfacht, skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur Erfindung. In der Zeichnung zeigt:
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1 ein erfindungsgemäß ausgelegtes Rotationsstrahlgerät im Axial-Längsschnitt,
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2 das Gerät gemäß 1 in einspeiseseitiger Stirnansicht und
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3 in Stirnansicht den Lamellen-Rotor aus 1.
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Das skizzierte Rotationsstahlgerät 10 weist in diesem Beispielsfalle ein in seinem Gehäuse 11 drehbar gelagertes Beschickungsrohr 12 auf, möglichst aus besonders abriebfestem Material wie hochlegiertem Stahl oder insbesondere Keramik oder mit entsprechender Beschichtung seiner Innenmantelfläche 14. Das Beschickungsrohr 12 selbst beziehungsweise seine Auskleidung ist mit vorzugsweise mehreren nutenförmig in seine Innenmantelfläche 14 eingebrachten, spiralförmig verlaufenden Zügen 13 ausgestattet, die bevorzugt in Umfangsrichtung der Innenmantelfläche 14 regelmäßig zueinander beabstandet sind. Der Nutquerschnitt der Züge 13 kann grundsätzlich eine beliebige Geometrie aufweisen; bevorzugt wird aber ein scharfkantiger Übergang von der Nutwandung zur Innenmantelfläche 14 vermieden. Wenn der Zug 13 bodenseitig im Querschnitt u-förmig profiliert ist, dann ergibt sich im Querschnitt insgesamt ein wünschenswerter wellenförmiger Übergang von einem Zug 13 zum ihm in Umfangsrichtung der Innenmantelfläche 14 benachbarten Zug 13.
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An das rotierende Beschickungsrohr 12 ist einspeiseseitig über eine dichtende Drehkupplung 15 etwa nach Art einer Labyrinthdichtung eine im Gehäuse 11 stationär gehalterte Hülse 16 angeschlossen. Durch deren aus dem Gehäuse 11 herausstehendes Anschlussprofil (nicht dargestellt) hindurch kann das Rotationsstrahlgerät 10 mit Gemisch 17 aus Fluid und Strahlgut beschickt werden. Axial gegenüber, abgabeseitig, endet das Beschickungsrohr 12 vor einer koaxial mit ihm rotierenden Düse 18.
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Die Düse 18 ist kraft- oder wie skizziert formschlüssig, etwa wie skizziert mittels einer Überwurfmutter 19, verdrehfest an das benachbarte freie Stirnende eines im Gehäuse 11 gelagerten Drehrohres 20 angeschlossen. Das ist Bestandteil eines Rotors 21 oder drehfest mit diesem verbunden. Mit dem die Düse 18 tragenden Drehrohr 20 beziehungsweise seinem Rotor 21 ist andererseits auch das darin koaxial sich erstreckende Beschickungsrohr 12 drehfest verbunden, etwa materialschlüssig, formschlüssig über radial orientierte Mitnehmer oder wie skizziert kraftschlüssig. So fungiert das Beschickungsrohr 12 zugleich als verschleißfeste Auskleidung der Innenmantelfläche des Drehrohres 20.
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Der Rotor 21 erstreckt sich samt Drehrohr 20 über praktisch die gesamte axiale Länge des Gehäuses 11, und düsenseitig noch darüber hinaus, durch Lageranordnungen mit abgedichteten Wälzkörperlagern 22, Lagerringen 23 und einen abgabeseitigen gehäusefesten Ringflansch 25 hindurch, ausgestattet mit einem beschickungsseitigen gehäusefesten Stutzen 24 zur Halterung der Beschickungs-Hülse 16.
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Zwischen diesen axialen Begrenzungen, und radial durch das Gehäuse 11 begrenzt, ist ein im Querschnitt ovaler bis runder Hohlraum 27 ausgebildet. In dem ist der Rotor 21 exzentrisch angeordnet, nämlich mit geringfügigem radialen Versatz seiner Exzenterachse 28 gegenüber der parallel dazu verlaufenden Rotationsachse 26 des Beschickungsrohres 12.
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Der Rotor 21 ist Teil eines Druckluft-Lamellenantriebes 29. Der weist in achsparallelen Rotor-Schlitzen 30 radial verlagerbare Lamellen 31 auf (siehe 3). Wie aus 1 ersichtlich, sind die Lamellen 31 achsabgelegen jeweils, zu nachgiebiger linienhafter Anlage gegen die Innenmantelfläche 36 des Hohlraums 27, achsparallel berandet; während die achsnahe Berandung, also die Lamellen-Innenkante 32, in ungefährer Anpassung an das einem Teilkreis entsprechend eingefräst sich erstreckende Profil des Schlitz-Grundes 33 achsbezogen konvex-kreisbogenförmig verläuft.
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Dieser Lamellen-Antrieb 29 für die Düse 18 und das mit ihr über das Drehrohr 20 drehstarr verbundene Beschickungsrohr 12 wird dadurch in Bewegung versetzt, dass an einer Stelle (nicht gezeichnet) des Umfanges des im Querschnitt ovalen bis runden Hohlraums 27 über einen achsparallel radial außerhalb des Hohlraums 27 gelegenen, zum Vermeiden von Druckverlusten möglichst kurzen Zuluftkanal 34 (2) Druckluft in eine der Kammern zwischen jeweils zwei peripher einander benachbarten Lamellen 31 eingeführt wird. Dieser auch in deren Schlitze 30 eindringende Überdruck verlagert diese beiden Lamellen 31 radial nach außen, bis zur dichtenden Anlage deren Außenkanten 35 gegen die Innenmantelfläche 36 des Hohlraums 27 im Gehäuse 11. Deshalb dreht der Rotor 21 sich nun in die Richtung, in der sich, aufgrund dessen exzentrischer Anordnung oder des unrunden Hohlraums 27, das Volumen dieser Kammer unter damit einhergehendem Druckabbau vergrößert; während die Zuluft in der peripher nachfolgenden Kammer Überdruck aufbaut. Mit Zufuhr der Druckluft wird der Lamellen-Rotor 21 bei hohem Anlaufmoment unter starker Beschleunigung in hochtourige Umdrehung versetzt. Das führt dazu, dass fliehkraftbedingt die Kammerabdichtung zwischen den Außenkanten 35 der Lamellen 31 und der Innenmantelfläche 36 des Hohlraums 27 noch gesteigert wird.
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Die nach Weiterdrehen des Rotors 21 entspannte Luft wird dann durch wenigstens eine radiale Entlüftungs-Öffnung (nicht dargestellt) beispielsweise in einen achsparallelen Abluftkanal 37 radial außerhalb des Hohlraums 27 ausgegeben. Zuluft und Abluft können aber auch über an die Kanäle 34/37 angeschlossene Ringkanäle achsparallel zu- oder abgeführt werden.
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Die Züge 13 in der Innenmantelfläche 14 des Beschickungsrohres 12 bewirken, dass das, durch das rotierende Beschickungsrohr 12 schon unter Rotation zur gleichtourig rotierenden Düse 18 vorgeblasene Gemisch 17 zusätzlich einen Drall eingeprägt erfährt, ehe es in die Düse 18 übertritt. Daraus resultiert eine Förderung des außergewöhnlich gleichförmigen, förmlich aufgewischten Strahlbildes auf einer mit dem Strahlgut-Gemisch zu behandelnden Oberfläche. Dafür muss die Düse nicht mehr mit einer, Druckverlust erbringenden, Schlitzblende verschlossen sein; sie weist einen kurzen axial durchgängigen Kanal 38 auf, ohne Drallnuten in dessen Wandung zu erfordern. Das ausgebrachte Strahlbild lässt sich beeinflussen, indem austauschbare Düsen mit unterschiedlichen Querschnitten oder Querschnittsgeometrien ihrer axial verlaufenden Durchgangs-Kanäle 38 eingesetzt werden.
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Das erfindungsgemäß resultierende Strahlbild weist jedenfalls insbesondere praktisch keine zentrifugal bedingte Materialanhäufung in einem äußeren Strahlbild-Ringbereich auf, und zentrifugal bedingte Materialverluste in die Umgebung außerhalb des Strahlbildes sind vernachlässigbar.
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Ein Rotationsstrahlgerät 10 erbringt also ein besonders gleichförmiges Strahlbild auf der zu bearbeitenden Oberfläche, wenn sein Druckluft-Antrieb 29 erfindungsgemäß mit einem Lamellen-Rotor 21 arbeitet, der nicht nur die Ausbring-Düse 18 in hochtourige Rotation versetzt, sondern zugleich auch ein gegebenenfalls koaxial im Rotor 21 vor der Düse 18 angeordnetes Beschickungsrohr 12, das über eine koaxial vorgeschaltete labyrinthdichtungsartige Drehkupplung 15 und eine gehäusefeste Hülse 16 mit dem Fluid-Strahlgut-Gemisch 17 gespeist wird. Vorzugsweise ist das nun zusammen mit der Düse 18 angetriebene Beschickungsrohr 12 bei seiner Innenmantelfläche 14 besonders verschleißarm ausgelegt und zusätzlich mit wenigstens einem nutförmig eingesenkten Zug 13 ausgestattet, der dem schon in Rotation versetzten Gemisch 17, über das relativ zu der Düse 18 sehr lange Beschickungsrohr 12 hinweg, noch einen intensiven Drall vermittelt, ehe das Gemisch 17 durch den axialen Kanal 38 der Düse 18 hindurch ausgesprüht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rotationsstrahlgerät
- 11
- Gehäuse (von 10)
- 12
- rotierendes Beschickungsrohr (in 21–20, durch 11)
- 13
- Zug (in 14)
- 14
- Innenmantelfläche (von 12)
- 15
- Drehkupplung (beim Übergang von 16 nach 12)
- 16
- stationäre Hülse (vor 12 in 11/24; zum Beschicken mit 17)
- 17
- Gemisch (durch 16–15–12–18)
- 18
- Düse (hinter 12, an 20, mit 38)
- 19
- Überwurfmutter (von 18 nach 20)
- 20
- Drehrohr (um 12)
- 21
- Rotor (an 20, zwischen 24–25)
- 22
- abgedichtetes Wälzkörperlager (für 21 in 11)
- 23
- Lagerring (für 21 in 11)
- 24
- Stutzen (von 11, vor 27)
- 25
- Ringflansch (an 11)
- 26
- Rotationsachse (von 21, 20, 18; 12)
- 27
- Hohlraum (in 11 exzentrisch um 26)
- 28
- Exzenterachse (von 27 mit 36)
- 29
- Antrieb (mit 21)
- 30
- Schlitze (in 21)
- 31
- Lamellen (in 30)
- 32
- Innenkante (von 31 bei 33)
- 33
- Grund (von 30)
- 34
- Zuluftkanal (nach 27 hinein)
- 35
- Außenkante (von 31 bei 36)
- 36
- Innenmantelfläche (von 27)
- 37
- Abluftkanal (aus 27 heraus)
- 38
- Durchgangs-Kanal (in 18)
