DE1577556A1 - Schleifstrahlvorrichtung - Google Patents

Description

• Schleifstrahlvorrichtung Die.Erfindung bezieht sich auf sogenannte Strahlgeräte und insbesondere auf eine Vorrichtung zur Verbreitung des abgestrahlten Schleifmittelteilchenstromes von Strahlrädern. Bei vielen Strahlbearbeitungen ist es wünschenswert, einen möglichst breiten#.und, ausgedehnten Schleifmittelstrahl zu verwenden. Beispielsweise sind breite Schleifmitteletrahlen sehr vorteilhaft, wenn streifenförmige oder blechförmige Metallteile, wie beispielsweise Stahlblech, bearbeitet werden. Die Verwendung von breiten Schleifmittelstrahlen verringert die Anzahl der für einen derartigen Betrieb erforderlichen Strahl- oder Schleuderräder.
• Ein schwieriges Problem, welches bei der Strahlbehandlung von flachen Werkstücken, beispielsweise Bleahen u* dgl*, mit den bekannten Strahlverfahren auftritt, ist das Problem der Übersättigung des Strahlstromes bei hohen Schleifteilchenströmen bei beispielsweise 100 PS. Dies Problem ist insbesondere bei Schleifteilchen geringerer Grösse erheblich, befspielsweise bei Schleifmittelteilchen, die eine mittlere Teilchengrösse haben, bei denen der Durchmesser etwa 09007 Zoll beträgt. Schleifmittelteilchen geringer Grösse sind beispielsweise bei der Behandlung von rostfreiem Stahl vorteilhaft.
• Eine Übersättigung tritt im wesentlichen auf, weil die Zahl der Teilchen im Strahletrom zu einer gegebenen Zeit wie die dritte Potenz der Verringerung des Teilchendurchmessers zunimmt, während der Raum pro Teilchen im Stromquerschnitt lediglich als quadratische Funktion des Durchmeosers ansteigt. Iffenn eine Übersättigung stattfindet, werden viele der Teilchen daran gehindert, auf das Werkstück aufzuprallen und stattdessen stossen diese mit anderen zusammen und dadurch wird die Strahlleiatung proportional verringert.
• Es wurden bereits zahlreiche Mittel vorgeschlagen, um die Dichte den Strahlatromes zu verringern. Ein gewisser Erfolg wurde dadurch erzielt, daas Öffnungen mit verechiedenen Konfigurationen im Schleudergehäuse des Strahlraden verwendet wurden, welche die Ärt und Weise steuerteng in der die Teilchen aus dem Schleuderbereich aUstraten. Bei diesem Verfahren wird jedoch die Dichte dadurch verringert, dass die Strahlverteilung in längsrichtung gestreclzt wird-und diese Methode ist deshalb auf die Anwendung bei verhältnisinässig breiten #ferkstüc1Ken begrenzt, da es bei den meisten praktischen und wirtschaftlichen Blasverfahren üblich ist, die Strahlverteilung senkrecht zur Richtung der Werkstückbelegung vorzusehen. Beschränkungen mechanischer Art und hinsichtlich der Zuführung machen es unmöglich, die Dichte der Strahlverteilung lediglich dadurch herabzusetzen, dass die Schleuderschaufel und die r7 auführteilo, beispielsweise das Schleuderrad und das Gehäuse verbreitert werden. Ein anderes Verfahren» welches etwas Bedeutun-#' gewonnen hat, ist in der LTS-Patentschrift 2 983 082 beschrieben. Dieses Verfali-reti hängt vollständig davon ab, dass die Schleifteilchen gezwungen werden, aus der Bahn der eintretenden Teilchen zuriiciczusprinten" wobei die Teilchen in jeder Welle konzentriert werden, was jedoch dazu fährt, dass Interferenzen Zwischenteilchen in der gleichen Welle erzeugt werden. Dies ist von Zunehmender Bedeutung, wenn sehr kleihe Teilciien abgestraAlt werden sollen. Ein weiteres Verfahrei; ist in der US-Patentarmeldung Serial llr. 299 915 vom 5. August 1963 beschrieben, und es handelt sich dabei um Ilittel zum Verbreitern des Strahlstromes. Es ist ein Ziel der Erfindungg eine neue Strahleinrichtung zu schaffeng mit der breitereSchleifmitteistrahlformen erreichbar sind als bei bisher bekannten Strahl- oder Schleuderrädern, Ein anderes Ziel der Erfindung ist esq einen neuen Strahl-oder Schleuderradaufbau zu schaffen, bei welchem die Schleuderschaufeln am Austrittsende abgeflacht eindg wobei diese Schaufeln abwechselnd gegenüber der Oberfläche des Schleuderrades geneigt sind* Andere Ziele und Vorteile der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung dargelegt werden..-Es zeigent Pig. 1 eine Seitenansicht des erfindungägemässen Schleuderrad- oder Strahlradaufbaus't Pig. 1-a eine Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung in einer anderen Betriebaphaseg Fig. 1 b eine schematische Ansicht des Gesamteffektes - der in der Fig. 1 und 1 a dargestellten Strahletröme, Fig.-2 eine Draufsicht auf einen Teil des in Pig. 1 dargestellten Strahlrades, Fig. 3 eine Seitenansicht einer nach hinten geneigten Schaufel, -die in der in den Fig. 1 und 2 dargest"ellten Vorrichtung, verwendet wird, Fig. 4 eine Draufsicht auf die in Fig. 3 gezeigte Schaufel, Fig*. 5 eine Endansicht der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Schaufel, Fige 6 eine Boderiansicht der in den Fig. 3-bis 5 gezeig"-ten Schaufel, Fig. 7 eibe'Seitenansicht -einer nach vorn gekippten Schaufolg die in der in den Fig. 1 und 2 dargestelltän, Vorrichtung verwendet wird, -1,'ig. 8 eine Draufsicht auf die- in Fig. 7 dargestellte Schaufel und Fig. 9 eine Endansicht der in den Fig. 7 uhd 8 därgestellten Schaufel, Durch die Erfindung werden die Beschränkunggn-där#bisher bekannten Vorrichtungen, wie sie im Vorstehenden beschrieben wurden, dadurch ausgeschaltet, dass die Strahlverteilung in der Breite statt in d-e:i? Tänge erweitert wird, ohne gleichzeitig die Breit e der Förderelemiente zu ändern. Dies wird dadurch erreichtg dase die Schaufeln abwechseln'd vorwärts und rückwärts geneigt und gekippt sind-und dadurch, dass diese Schaufeln gleichzeitig an den ätisseren oder Abgabeenden in Richtung der Teile-henströmung abgeflacht sind. Hierdurch wird bewirkt,--dass die alterniierenden Teil . chen-Wellen nebeneinander auf das Werkstück aufschlagen und da- durch wird die Strahlbreite um 100 % erhöht, während die Stromdichte um wenigstens 50 % verringert wird. Dies wirderreicht, weil zusätzlich dazu, dass jede Teilchenwälle 100 mehr Zeit hat, uni vo'n der Bahn' der neu . ei ntretenden Wellen frei zu kommen, jedem Teilchen eine seitlich gerichtete GeschwindigkeitskomPonente erteilt wird, die bewirkt, dass die T'eilchen aus der Bahn der neu eintretenden Wellen zurückspringen. Verglichen-mit üb . lichen,Vorrichtungen, bei denen im-Falle der Strömung gros-ser Schleifmittelvolumina das Zurückprallen an ein-er Ste114 stattfind'et, an der di eses entgegengesetzt zur Strömung deä Matjerials aus dem Strom erfolgt, wird bei der erfindungsgemässen Vorrichtung ein geringeres Volumen verwendet und die erforderliche Energie ist ebenfalls geringer.
• In Untersuchungen wurde fAstgestellt,-das-s das erfindungsgemässe Verfahren bei Aufbringung der Strahlen es ermöglicht,-40 % grössere Schleifmittelteilchenströmungan z u verwend'e'ne Es wurden Versuche mit rostfreiem'Stahl und mit sehr kleinen Schleifmittelteilchen ( Durchmesser 09007 Zoll) durchgeführt.und diese haben gezeigt, daBe das erfindungsgemässe Verfahren eine wirkungsvolle Strahlbearbeitung,ermöglicht und zwar bis zu einer Strömung von 100 PS, wohingegen bei üblichen Strahlverfahren Übersättigungen un4 eine Bestrahlung mn gedMerem Wirkungsgrad bei 68 bis 70 PS Schleif -mittelteilchenaufladung auftraten. Dies bedeutet, dass es beispielsweise 1#iaher erforderlich war# zwölf Strahleinheiten ah der Strahlmasohine vorzusehen, um Fertigungsbedingungen zu erfülleng und daso es nun möglich ist, eine Strahlmaschine mit lediglich acht Strahleinheiten zu bäueng wodurch die Investitionen auf etwa ein Drittel gesenkt werden können, Überaättigungen hatten bisher keine schädliche Einwirkung bei etwa 68 PS und dieser Nachteil wird durch die ärfindungegemässe Anordnung auch bei einer Schleifmittelteilchenladung vpn 100 PS ausgeschaltet* Es sei nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen. Ein Strahlradaufbau 10 ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Es ist ein Strahlrad 1 vorgesehen" welches Teilchennuten 3 hat..' um abwechselnd gekippte oder verkantete Schaufeln 5 und 7 zu tragen. Die Schaufeln 5 und 7 werden in den Nuten 3

  beispielsweise mittels Verriegelungszapfen 9 gehalteng

  und

  welche in den Huten 3 in den Ausschnitten 11 des Schwal-

  benschwanzes 13 der Schaufeln 5 und 7 sitzen. Die Nuten 3 sind beispielsweise 2 1/4 Zoll an ihrer breitesten Stelle breit, um die Schaufeln 5 und 7 aufzunehmen, die an ihrer breitesten,Stelle etwas weniger breit'als 2 1/4 Zoll sind.. Eine Aussparung 14 ( Fig. 3 und 7 ) in der Basis 13 der Schaufel nimmt eine Druckfeder auf, die sich gegen den Boden der Nute 3 abstützt. Diese nicht dargestellte Feder ärUckt die Schaufeln 5 und 7 nach oben, so dass die Basiswandungen-der Se haufeln dicht neben die Nutenwandungen im Schleuderrad 1 anliegen.
• Die Schaufeln 5 und 7 werden mit Schleifmittelteilchen beschickt, die in Kimmen 50 eingegeben werden und von- dort in den Schleuderradkäfig 32'gelangen und zwar durch Schlitze 34 im -Schleuderradkäfig.
• Die Antriebsfläche 15 fUr die Schleifmittelteilchen der nach hinten geneigten Schaufel ist in Fig. 3 dargestellt. Eine Versteifungsrippe 17 ist am Ende der Fläche 15 der Schaufel vorgesehen. Dadurch wird die Schaufel- während der Drehung und des Betriebes versteift. Die Schaufel weist eine nach aussen sich erstreckende Kante oder einen Flansch 19 an der oberen Kante a uf, wodurch eine offene Schale in der Fläche 15 gebildet wird, längs welcher die Schleifmittelteilchen strömen. Wie Fig. 3 zeigt, ist das Abgabeende der Seliaufel 7 dadurch abgeflacht, dass die obere Kante 19 nach aussen von der Oberfläche des Rades 1 wegge.nb#gt ist. Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Schaufel 7, deren Fläche 15 von der Drehrichtung des Rades 1 fortgekippt ist.-Die Schaufel 7 hat eine negative.Neigung, wobei die Abgabefläche 15 um einen spitzen Winkel von beispielsweise 60 gegenüber der äusseren Oberfläche des Rades 1 geneigt ist. Die Neigung ist am besten in.Fig. 5 zä erkennen, wobei in Fig. 5 der Grad der-Neigung der Fläche 15 unter Bezugnahmeauf die Nittellinie 27 der Schaufel 7 dargestellt ist, die senkrecht zur ausseren Oberfläche des Rades 1 verläuft.
• Fig. 7 zeigt die Antriebsfläche 16 fUr die Schleifmittelteilchen der nach vorn geneigten Schaufel 5. Eine Versteifungsrippe 17 und ein oberer Plansch 20 wird ebenfalls an der Schaufel 5 vorgesehen. Anders als bei der Schaufel 7 ist der obere Plansch 20 der Schaufel 5 parallel zur Oberfläche des ScIlleuderrades 1 angeordnet.-Die untere Kante 22 isii jedoch zum Schleuderrad 1 hie geneigt, wodurch das Austrittsende der Schaufel 5 abgeflacht wird.
• Die Fig,. 8 und 9-zeigen die Schaufel 5, die in Drehrichtung des Schleuderrades 1 geneigt ist*-PIit anderen Worten hat diese Schaufel 5 -eine positive Neigung, wobei di e Schleuderfläche 16 unter einem spitzen Winkel von beispielsweise 60 ge"#enüber der äusseren Oberfläche-des Rades 1-geneigt, ißt. Das Ausmass dieser Neigung ist ebenfalla in Fig. 9.: unter Bezugnähme-.# auf die Miltt,ellinie 27 - dargestellt* Fig. 1 zeigt das sich ergebende Strahlenmustär mit den abwechselnd.geneigten Schaufeln 5 und7, von denen jede entgegengesetzt abgeflachte* Auslassenden aufWeist. Bei der Darstellung in Fig. 1 bewegt sieh ein WerkstUck 21 beispielsweise beim Band aus rostfreiem Stahl von, rechts nach links. Die verbreiterte Strahlverteilung ist- den Fig. .l9 la und lb zu entnehmen. Wie in der Fig, la dargestellt, bewegt sich ein Strom S , von den nach vorn geneigten Schaufeln 5 längs der abgeäenkten Kante 22 und trifft-auf das WerkstUck 20 auf und --prällt . a.4a der Bewegungslinie der-nachkommenden Wellen heraus. Wie in Fig. 1 dargestellt, bewegt sich ein Strom Sb von den nach hinten geneigten Schaufeln Tlängs der oberen abgef lachten Kanten- 19- u.nd prallt aus der Bewegungsbahn der nachkommenden Wellen heraus, nachdem die Teilchen auf das Werkstück 20 aufgeprallt sind. Dadurch wird eine Strahlverteilungsbreite erzielt, die erheblich vergrössert ist, wie es in Fig. 1 dargestellt ist und'zwar gegenüber den S.trahlverteilungen üblicher Strahlgeräte, wobei gleichzeitig die Stromdichte ganz erheblich vermindert wird.
• Die Zuführelem-ente-für die gekippten Schaufeln sind in Fig, 1 dargestellt. Schleifmittelteilchen werden in die I Kimme 30 abgegeben und gelangen zum leitrad,welches Schaufeln 34 aufweist und ein Gehäuse 36, welches Schlitze 35 hat. Die Breite der Schleifmittelströmung entspricht der Breite des Schlitzes 35. Bei der beschriebenen Anordnung ist es lediglich erforderlich, dass das Ende der gekippten Schaufeln abgeflacht wirdv um den Schleifmittel--teilchen Strom freizugeben. Die abgeschrägt-9 Kante 22 der nach vorn geneigten Schaufel 5 flttchtet im wesentlichen mit einem Ende des Schlitzes 35, während die abgesehrägte Kante 19 der nach hinten geneigten Schaufel 7 im wesentlichen mit dem anderen-Ende des Schlitzes 35 fluchtet.
• Wie in Fig. lb dargestelltg ergibt der kombinierte Strahleffekt der Schaufeln 5 und 7 eine verbreiterte symmetrische Verteilung.
• Es können zahlreiche Abänderungen und Veränderungen durchgeführt werdenp die im Rahmen der Erfindung liegen.

Claims (1)

1. P a t e-n t a n s E rü o h e 1. Schleuder- oder.Strahlrad für Schleifmittelteilcheng gekennzeichnet durch ein drehbares Rad, am Rad befestigte Schaufeln, welche die Schleifmittelteilchen antreiben, wobei jede Schaufel in der Nähe der Mitte des Rades ein Beschickungsende aufweist und ein Abgabeende in der Nähe des Umfanges des Rades, wobei das Abgabeende nach aussen gegenüber dem Eingabeende abgeschrägt ist. 2" Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede zweite Schaufel unter einem spitzen Winkel gegenüber der Schaufeltragfläche des' Rades naPh*vorn geneigt ist und dass die dazwischen liegenden Schaufeln unter einem stumpfen Winkel gegenüber der Plattentragoberfläche nach hinten geneigt ist, 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daso die äussere Kante des Abgabeendes einer 'jeden nachhinten geneigten Schaufel von der'Schaufeltragfläche f ort geneigt is,t. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere-Kante-des Abgabeendes einer jeden nach vorn-geneigten Schaufel zum-Schleuderrad hin-geneigt ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Kante des Abgabeendes einer jeden nach hinien geneigten Schaufel von der Schaufeltragfläche fort geneigt ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnett dass Jede der Schaufeln unter einem Winkel von 60 gegen eine Iiinie geneigt isty die senkrecht zur Oberfläche des Schleuderrades verläuft, 7. Vorrichtung nach Anspruch 19. gekennzeichnet durch ein leitgehäuse am Rad, welches am Beschickungsende einer jeden Schaufel angeordnet ist, wobei dieses Gehäuse einen Beschickungsschlitz hat, der mit dem abgesehrägten.Abgabeende fluchtet. 8. Aut.rieboschaufel für Schleifmittelteilchen, welche bei Schleaderrädern verwendet wird, gekennzeichnet durch einert Baeia"-.#-ein--Be-schickungsende, ein Abgabeende, eine, Antriebsfläche für die Schleifmittelteilohen zwischen dem Beschic.kungsende und dem Abgabeende, wobei dies-er Flächenabschnitt am Abgabeende breiter ist als am Beschickungsende. 9: Schaufel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daas dieser Flächenabschnitt aus der senkrechten lage.gegen-Über der Basishalterung nauh vorn gekippt. ist. 10. Schaufel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnett daso dieser Flächenabschnitt gegenüber der senkrechten Lage zur Basiehalterung nach hinten gekippt ist. 11. Schaufel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daso die Kante des Abgabeendesq die von der Basiehalterung entfernt liegt, von der Baeishalterun# fort geneigt ist. 12. Schaufel nach'Anapruch 11, dadurch gekennzeichnet, daso der Flächenabschnitt aus der senkrechten lage gegenüber der Baeishalterung nach hinten gekippt ist. 13. Schaufel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daso das Abgabelende eine Kante aufweist, welche von der Basishalterung entfernt liegt und parallel zu dieser verläuft, dase das Abgabeende eine Kante in der Nähe der Basishalterung aufweist und daas diese naheliegende Kante von der entfernt liegenden Kante des Abgabeendes fort geneigt ist. 14. Schaufel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichneti daso die Pläohenhalterung gegenüber der senkrechten lage zur Baeishalterung nach vorn gekippt ist. 154 Schaufel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnetg dase der besagte Flächenabschnitt um etwa 60 gegenüber der senkrecht#n lage zur Basiehalterung gekippt Ist. 16a Schaufel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnetl daßs . die Baeinhalterung des breitesten Abschnitte etwa