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Die Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung für eine mit Druckgas
arbeitende Sandstrahlvorrichtung, bei der über einem vibrierenden druckfesten Hauptbehälter
ein Nebenbehälter angeordnet und durch eine Fördereinrichtung mit diesem verbunden
ist, wobei der Hauptbehälter nach unten in eine vom Druckgas durchströmte Mischkammer
mündet.
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Es ist eine für die zahnärztliche Praxis vorgesehene Vorrichtung
zum Entfernen von Zahnstoff mittels eines körnigen Schleif- oder Strahlmittels bekannt,
bei der die erstrebte Wirkung durch einen mit hoher Geschwindigkeit auf den betreffenden
Zahn gerichteten, mit Strahlmittel beladenen Druckgasstrahl erzielt wird (USA.-Patentschrift
2696 049, schweizerische Patentschriften 289 451, 305 966.
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Das Strahlmittel wird zuerst in einem Behälter geringen Volumens
untergebracht und von dort einer Mischkammer zugeführt, in die Druckgas eingeführt
wird. Von dort wird der mit Strahlmittel beladene Gasstrahl durch eine Düse abgeführt.
Bei der bekannten Vorrichtung ist der Behälter der Wirkung eines Schwingungserzeugers
ausgesetzt, dessen Vibrationen den Fluß des Strahlmittels aus dem Behälter in die
Mischkammer unterstützen. Die Mischkammer ist mit dem Innern des Behälters durch
ein zentrales Rohr verbunden, das kurz unterhalb des Behälterdeckels endet. Hierdurch
wird ein Druckausgleich zwischen der Mischkammer und dem Behälter erzielt, wodurch
zugleich der Zulauf von Strahlmittel in die Mischkammer erleichtert wird.
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Da die bekannte Vorrichtung in erster Linie dazu dient, Kavernen
in Zähnen auszubohren, sind die Teilchen des Strahlmittels außerordentlich klein
und liegen in der Größenordnung von 10 bis 40 Mikron Wegen dieser außerordentlich
geringen Korngröße und der relativ rasch erzielbaren Abtragung von Zahnstoff hat
der Behälter ein relativ kleines Volumen. Da die Arbeiten mit dieser Vorrichtung
jedoch nur kurze Zeit dauern, braucht der Abtragungsvorgang nicht zwecks Auffüllung
des Strahlmittelvorrats unterbrochen zu werden.
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Die bekannte Vorrichtung eignet sich jedoch nicht für den industriellen
Gebrauch, da hierbei erheblich größere Mengen an Strahlmittel benötigt werden, als
der Behälter fassen kann. Eine wesentliche, relative Vergrößerung des Behälters
ist unzweckmäßig, da die Gefahr besteht, daß das Strahlmittel, auch wenn es bei
industrieller Anwendung eine größere Korngröße besitzt, im Behälter zusammenbackt
oder Brücken bildet.
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Für industrielle Zwecke ist eine Vorrichtung bekannt (schweizerische
Patentschrift 397 462), bei der ein Hauptbehälter mit einem dafür angeordneten Nebenbehälter
vorgesehen ist, der in offener Verbindung mit einem Fülltrichter steht. Zwischen
dem Haupt- und dem Nebenbehälter befindet sich eine Ventileinrichtung, die während
des Strahlvorganges die Verbindung zwischen Haupt- und Nebenbehälter unter der Wirkung
des Gasdruckes verschließt, der auch zur Ausführung des Strahlvorganges benutzt
wird. Erst nach beendigtem Strahlvorgang öffnet sich die Ventileinrichtung, so daß
der Hauptbehälter wieder mit Strahlmittel aufgefüllt werden kann. Zu diesem Zweck
weist die bekannte Vorrichtung eine relativ aufwendige Steuereinrichtung zur Betätigung
der Ventileinrichtung auf.
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Da der Hauptbehälter eine jeweils unterschiedliche Füllhöhe aufweist,
ergeben sich auch ent-
sprechende Schwankungen in der Intensität des Arbeitsstrahles.
Würde man bei der bekannten Vorrichtung noch zusätzlich einen Schwingungserzeuger
vorsehen, so würde das Ergebnis keineswegs verbessert, eher noch verschlechtert.
Es würden sich dann ständig wegen der unterschiedlichen Füllung des Hauptbehälters
entsprechende Frequenz- und Resonanzunterschiede ergeben, die einen unregelmäßigen
Ausfluß an Strahlmittel zur Folge hätten.
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Angesichts dieser Mängel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Zuführvorrichtung für Strahlmittel zu schaffen, bei der mit Hilfe einer geeigneten
Dosiereinrichtung im Hauptbehälter automatisch eine vorbestimmte gleichmäßige Füllhöhe
beibehalten werden soll.
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Die Erfindung wird darin gesehen, daß die Fördereinrichtung mit einer
innerhalb des Hauptbehälters befindlichen, die Strahlmittelfüllhöhe im Hauptbehälter
steuernden Dosiereinrichtung und der Neben- mit dem Hauptbehälter durch eine Druckausgleichleitung
verbunden sind.
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Mit Hilfe der Dosiereinrichtung wird der Mittelwert der schwingenden
Masse des Hauptbehälters nebst Füllung aufrechterhalten. Das fortlaufende Nachfließen
des Strahlmittels aus dem Nebenbehälter in den Hauptbehälter wird durch die Druckausgleichleitung
zwischen beiden Behältern begünstigt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die
Dosiereinrichtung aus einem axial verschiebbaren, nach unten offenen Zuführrohr
und einem diesem gegenübeiliegenden Drosselelement.
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Zweckmäßig besitzt das Drosselelement an seinem oberen Ende Kegelform.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Zuführrohr
an einer auf den Hauptbehälter aufschraubbaren Deckelplatte befestigt.
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Die Erfindung ist nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnungen
näher erläutert, und zwar zeigt Fig. 1 einen lotrechten mittleren Längsschnitt durch
die Zuführvorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine Draufsicht auf den Nebenbehälter,
F i g. 3 einen vergrößerten Längsschnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 1 durch den
Hauptbehälter, Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3, F i g. 5 eine
Explosionsdarstellung der wesentlichen Teile des Hauptbehälters, Fig. 6 einen vergrößerten
Längsschnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 1 durch die Deckelanordnung des Nebenbehälters
und Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 6.
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Die in Fig. 1 dargestellte Zuführvorrichtung besteht im wesentlichen
aus einem mit einem Schwingungserzeuger 10 verbundenen Hauptbehälter 11, einem über
diesem angeordneten Nebenbehälter 12, einer die beiden Behälter verbindenden Fördereinrichtung
13, einer am Fuß des Hauptbehälters 11 angeordneten Mischkammer 14, einer die beiden
Behälter 11, 12 verbindenden Druckausgleichleitung 15 sowie einer die Strahlmittelfüllhöhe
im Hauptbehälter 11 steuernden Dosiereinrichtung 16.
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Wie die F i g. 3 und 5 im einzelnen zeigen, besteht der Hauptbehälter
11 aus einem außen zylindrischen Gehäuse 17 mit im unteren Teil konisch zulaufendem
Füllraum 18 und einer das Gehäuse 17 oben dicht abschließenden Deckelanordnung 19.
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Die Deckelanordnung 19 ist aus einer mit einer mittigen Gewindebohrung
20 versehenen Deckelplatte 21 gebildet, die mittels einer Überwurfmuffe 22 gegen
die elastische Kraft eines Dichtungsringes 23 am Gehäusel7 des Hauptbehälters 11
angeschraubt ist.
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Der Boden des Hauptbehälters 11 weist, wie-die die F i g. 1, 3, 4
und 5 zeigen, eine mittige, abgesetzte und im unteren Teil mit Gewinde versehene
Bohrung 24 auf, in der ein topfartiger Einsatz 25 angeordnet ist.
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Dieser wird mittels eines Gewindestopfens 26 und eines zwischengeschalteten
elastischen Dichtungsringes 27 fest gegen eine Schulter 29 des Gehäuses 17 angepreßt.
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Der Einsatz 25 weist in seinem oben angeordneten Boden eine Anzahl
mit gehärteten Büchsen versehene Löcher 28 auf. Die ringförmige Wandung des Einsatzes
25 umgibt eine Mischkammer 14 und weist zwei Durchlaßöffnungen30, 31 auf, die, wie
Fig. 4 zeigt, zueinander rechtwinklig angeordnet sind.
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Die Durchlaßöffnung 30 ist über eine flexible Leitung 32 mit einer
Druckgasquelle33, z. B. einer Druckluftquelle verbunden.
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Die Durchlaßöffnung 31 ist über eine hiermit fluchtende Bohrung 34
im Gehäuse 17 mit einer flexiblen Leitung 35 verbunden, die ein Absperrventil 36
und eine Strahlmitteldüse 37 aufweist.
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In einer stutzenartig ausgebildeten mittigen Öffnung des Einsatzes
25 ist ein lotrecht nach oben ragendes Rohr 38 angeordnet, das oben in einem kegelförmigen
Drosselelement 39 endet. An das Rohr 38 ist ferner radial ein rechtwinklig nach
oben gehendes weiteres Rohr 40 angeschlossen, das oberhalb der normalen Strahlmittelfüllhöhe
mit Abstand unterhalb der Deckelanordnung 19 endet.
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Der Nebenbehälter 12 besteht aus einem trichterartig nach unten zulaufenden
Gehäuse, dessen unteres Ende als Flansch 41 ausgebildet und auf einer Konsole 42
befestigt ist. Der Nebenbehälter 12 weist oben eine Deckelanordnung 43 auf, die
in den F i g. 6 und 7 vergrößert dargestellt ist. Diese Deckelanordnung43 ist ähnlich
wie die Deckelanordnung 19 ausgebildet und besteht aus einer Deckelplatte 44, einer
Schraubmuffe 45 und einem elastischen Dichtungcsring 46 zwischen dem Nebenbehälter
12 und der Deckelplatte 44.
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Die Deckelplatte 44 ist mit einer mittigen Öffnung 47 versehen, die
an ihrer Unterseite durch eine unter Federvorspannung stehende Fallklappe 48 und
einen zwischengeschalteten Dichtungsring 49 verschließbar ist.
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In einer durchgehenden Gewindebohrung in der Deckelplatte 44 ist
ein T-förmiges Dreiwegerohrfitting 51 eingeschraubt, dessen einer Abgang 52 über
eine Leitung 53 mit einem nicht dargestellten Ablaßventil verbunden ist. Der andere
Abgang 54 ist mit der flexiblen Druckausgleichleitung 15 verbunden, deren unteres
Ende in einer Gewindebohrung in der Deckelplatte 21 des Hauptbehälters 11 eingeschraubt
ist. Durch diese Druckausgleichleitung stehen die Füllräume 18 und 56 der Haupt-
und Nebenbehälter 11, 12 miteinander in Verbindung.
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In der unteren Auslauföffnung 57 des Nebenbehälters 12 ist das obere
Ende der Fördereinrichtung 13 eingeschraubt. Diese besteht aus einem flexiblen Verbindungsrohr
58 und einem mit diesem verbundenen Zuführrohr59, dessen oberes Ende in der Deckelplatte
21 des Hauptbehälters befestigt ist. Das untere
Ende dieses Zuführrohres 59 bildet
mit dem kegelförmigen Drosselelement 39 eine ringförmige Zuführöffnung 60, deren
Querschnitt von dem Maß abhängig ist, wie stark die Deckelplatte 21 mittels der
Überwurfmuffe 22 an das Gehäuse 17 des Hauptbehälters 11 angedrückt ist bzw. welche
Höhe der Dichtungsring 23 aufweist.
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Das untere Ende des Zuführrohres 59 und das Drosselelement 39 bilden
gemeinsam die Dosiereinrichtung 16.
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Die Zuführvorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt: Es
sei angenommen, daß der Nebenbehälter 12 durch die Fallklappe 48 sowie die Fördereinrichtung
13 und der Hauptbehälter 11 mit pulverförmigem Strahlmittel gefüllt worden sind.
Die obere Strahlmittelfüllhöhe im Hauptbehälter 11 liegt dabei etwa in der Höhe
der Zuteilöffnung 60. Im Nebenbehälter 12 verbleibt unterhalb der Deckelplatte44
ein ungefüllter Raum, um die Fallklappe 48 öffnen und schließen zu können.
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Nun wird von der Druckgasquelle33 durch die Leitung 32 und die Öffnung
30 Druckgas in die Mischkammer 14 und von dort durch das Innere der Rohre 38 und
40 in den Hauptbehälter 11 geleitet.
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Da das Innere des Hauptbehälters über die Druckausgleichleitung 15
mit dem Nebenbehälter 12 in Verbindung steht, stellt sich dort der gleiche Innendruck
ein.
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Der im Innern 56 des Nebenbehälters 12 vorhandene Druck erhöht die
Andruckkraft der Fallklappe 48 gegen die Deckelplatte 44 und den Dichtungsring 49
(F i g. 6) und verhindert das Austreten von Druckgas durch die Öffnung 47 der Deckelanordnung
43.
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Der gleiche Druck wirkt auch durch die Leitung 53 auf ein nicht dargestelltes
Ablaßventil, das das System, falls erforderlich, entlastet, wenn Strahlmittel in
den Nebenbehälter 12 nachgefüllt werden soll.
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Zur gleichen Zeit, wo das Druckgas, z. B. Druckluft in die Mischkammer
14 einströmt, fallen infolge der durch den Schwingungserzeuger 10 auf den Hauptbehälter
11 wirkenden Vibrationen Strahlmittelteilchen durch die Löcher 28 des Einsatzes
25 in die Mischkammer 14. Diese Strahlmittelteilchen werden, sobald das Absperrventil
36 in der Leitung 35 geöffnet ist, durch die Strahlmitteldüse 37 abgeführt und können
in bekannter Weise zum Bearbeiten eines Gegenstandes benutzt werden.
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Während des Sandstrahlvorganges, der relativ lange dauern kann, wird
die dem Hauptbehälter 11 entnommene und in die Mischkammer 14 eingeführte Strahlmittelmenge
fortlaufend durch absolut gleiche Strahlmittelmengen aus dem Nebenbehälter 12 ersetzt.
Diese Nachschubmenge gelangt durch die ringspaltförmige Zuführöffnung 60 zwischen
dem Zuführrohr 59 und dem Drosselelement 39 in den Füllraum 18 des Hauptbehälters.
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Der Querschnitt der Zuteilöffnung 60 bestimmt die zeitliche Zuflußmenge
an Strahlmittel und steuert damit auch die Strahlmittelmenge, die in die Mischkammer
14 und von hier aus durch die Strahimitteldüse abfließt. Der Querschnitt der Zuführöffnung
60 wird durch ein mehr oder weniger weitgehendes Anschrauben der Überwurfmutter
22 und der Höhe des Dichtungsringes 23 festgelegt. Die radiale Spaltweite der Zuführöffnung
60 sollte mindestens 0,127 mm betragen. Der Querschnitt der Zuführöffnung 60 und
die vom Schwingungserzeuger 10 auf den Hauptbehälter 11 ausgeübten Vibrationen sichern
einen
fortlaufenden und gleichförmigen Strahlmittelfluß aus dem
Nebenbehälter 12 in den Hauptbehälter 11, solange sich noch Strahlmittel im Nebenbehälter
12 befindet bzw. der Sandstrahlvorgang noch nicht beendet ist.
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Die konische Ausbildung des Drosselelementes 39 ist nicht zwingend.
Beispielsweise kann die Dosiereinrichtung 16 auch so ausgebildet sein, daß das untere
Ende des Zuführrohres 59 gegen die Innenwandung des Hauptbehälters 11 umgebogen
ist und mit dieser eine Zuteilöffnung bildet. Das untere Ende des Zuführrohres 59
kann auch abgeflacht sein und eine enge, längliche Zuteilöffnung bilden.