DE19541228A1 - Vorrichtung zum Dosieren von körnigen, rieselfähigen Materialien, insbesondere Strahlmittel - Google Patents
Vorrichtung zum Dosieren von körnigen, rieselfähigen Materialien, insbesondere StrahlmittelInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren von
körnigen, rieselfähigen Materialien, insbesondere Strahl
mittel für eine Bearbeitung von Werkstücken, großen
Flächen oder dergleichen.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der
EP-A-0 578 132 bekannt. Unter einem Kessel, der mit
Strahlmittel gefüllt ist, ist eine Strahlmittelzuführung
angeordnet. Die Strahlmittelzuführung besteht aus einem
Schneckenrohr, in dem eine Dosierschnecke angeordnet
ist. Das von der Dosierschnecke beförderte Strahlmittel
fällt durch ein am Ende eines Abgabebereichs angeordne
tes Rohr. Am Rohr ist ein Durchflußaufnehmer angeordnet,
der aufgenommene Meßsignale einer Auswerteeinheit
zuführt. Die Auswerteeinheit wertet die Meßsignale aus
und vergleicht das Auswerteergebnis mit Sollwerten. Mit
Hilfe der Auswerteergebnisse wird die Drehgeschwindig
keit der Dosierschnecke eingestellt.
Diese Vorrichtung hat sich bewährt. Auch wenn die Dosier
schnecke eine Zweigang-Schneckenwendel aufweist, reicht
das nicht aus, um alle körnigen, rieselfähigen Materia
lien für einen Bearbeitungsvorgang einzusetzen. Sehr
feinkörnige Materialien weisen ein mehlähnliches Verhal
ten auf. Die Zweigang-Schneckenwendel der Dosierschnecke
sorgt mit ihrem sich verjüngenden Schneckenende bei die
sen Materialien nicht für eine gleichmäßige Dosierung,
sondern drückt die mehlähnlichen Materialien zusammen,
so daß das Strahlmittel klumpenweise das Fallrohr pas
siert. Hierdurch wird die Funktion des Durchflußaufneh
mers und der mit ihm zusammenarbeitenden Auswerteeinheit
empfindlich gestört. Der Durchflußaufnehmer stellt
höchste und niedrigste Materialdichten fest, so daß die
Auswerteeinheit die Dosierschnecke auf Null-Umdrehungen
oder Maximal-Umdrehungen einstellt.
Verbesserungswürdig ist darüber hinaus der Transport des
aus dem Fallrohr kommenden Materials zur Strahldüse. Da
durch, daß die ankommenden Materialmengen einfach nur
weggeblasen werden, ist eine vereinzelte und gezielte
Wirkung jedes einzelnen Korns nicht gegeben.
Aus der GB-A-2 182 628 ist eine Kugelstrahlvorrichtung
bekannt, die eine Förderschnecke mit einem Einlaß um
faßt, der mit granulatförmigem Medium über einen Trich
ter versorgt wird. Die Förderschnecke wird mittels eines
Schrittmotors angetrieben, um das in den Einlaß
zugeführte Medium mit einer genau geregelten
Geschwindigkeit zu einer Auslaßleitung voranzuschieben.
Der Motor wird durch einen Computer geregelt, damit eine
programmierte Strömungsmenge aus der Auslaßleitung
austritt. Ein kapazitiver Näherungsschalter ist in der
Auslaßleitung vorgesehen, um zu ermitteln, ob der Auslaß
blockiert ist.
Nachteilig ist, daß mit der bekannten Vorrichtung gleich
falls nicht sämtliche Materialien, also auch nicht mehl
ähnliche, ohne Funktionsstörungen verarbeitet werden
können. Außerdem wird das Material nach dem Austritt aus
der Förderschnecke ebenfalls nur weggeblasen, so daß das
einzelne Korn nicht voll seine Wirkung entfalten kann,
was aber bei z. B. Shot-Peening-Prozessen unverzichtbar
ist.
Schließlich ist aus der EP-A-0 218 869 eine Vorrichtung
zum gleichmäßigen Dosieren von körnigem Strahlmittel bei
pneumatisch arbeitenden Strahlmittelanlagen bekannt. Bei
dieser Vorrichtung wird Strahlmittel in einen geschlosse
nen druckfesten Kessel vorrätig gehalten. Unter einem
Auslauftrichter des Kessels ist eine Förderschnecke an
geordnet, die sich in einem waagerechten Schneckenrohr
dreht. Dabei erfaßt der Aufnahmebereich der Förder
schnecke Strahlmittel und gibt es an den Abgabebereich
ab. Das Schneckenrohr ist an seinem Ende mit einer Rohr
leitung verbunden, in die das Strahlmittel eingegeben
wird. Da die Rohrleitung mit Druckluft beaufschlagt ist,
wird das Strahlmittel zum Förderkreisstrom mitgerissen
und zur Strahldüse geführt. Zur Vergleichmäßigung des zu
dosierenden Strahlmittels ist eine Vorrichtung zum Aus
gleich des Druckgefälles vom Inneren des geschlossenen
Kessels zum Inneren des Schneckenrohrs bis hin zur För
derleitung vorgesehen.
Um aber sämtliche Materialien verarbeiten zu können und
deren Wirksamkeit voll zur Geltung zu bringen, sind die
bisherigen Maßnahmen zur Vergleichmäßigung des Materials
nicht ausreichend.
Es stellt sich demnach die Aufgabe, eine Vorrichtung zum
Dosieren von körnigen, rieselfähigen Materialien, insbe
sondere Strahlmittel so weiter zu entwickeln, daß sämt
liche Materialkonfigurationen verarbeitbar sind und je
des Material seine Wirksamkeit voll zur Geltung bringen
kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe
sondere darin, daß das Material, insbesondere das
Strahlmittel, wirksam mit der ankommenden Druckluft
vermengt wird. Dadurch wird eine unterschiedliche
Materialkonzentration an der Strahldüse vermieden.
Außerdem wird jedes einzelne Korn des Materials
"freigelegt" und unter hoher Geschwindigkeit der
Strahldüse zugeführt. Durch die Verstellbarkeit der
Treibdüse läßt sich die Mischkammer unterschiedlichsten
Materialien anpassen. Je nach dem einzusetzenden Mate
rial wird dabei die Treibdüse entweder weiter hinein in
die oder weiter heraus aus der Mischkammer herausge
dreht. Hierdurch wird für eine veränderbare Mischkammer
gesorgt. Der Diffusor-Förder-Einsatz sorgt dafür, daß
dem Material-Druckluft-Gemisch eine hohe Strahl-Geschwin
digkeit verliehen wird.
Die Dosiereinrichtung kann als Vibrationsförderer oder
Dosierschnecke ausgebildet sein.
Vorteilhaft ist es, wenn die Dosierschnecke mit einer
Zweigang-Schneckenwendel versehen ist, deren Steigung
zum Abgabebereich hin umpositionierbar und die sich vom
Zweigang-Wendelsteigungs-Anfang zum Zweigang-Wendelstei
gungs-Ende hin verjüngt.
Hierdurch ist es möglich, durch die umpositionierbare
Steigung der Dosierschnecke körnige, rieselfähige
Materialien sämtlicher Konfigurationen zu befördern.
Die Steigung der Zweigang-Schneckenwendel kann auf
zweierlei Art und Weise ausgebildet sein.
In der ersten Ausbildungsart nimmt die Steigung der
Zweigang-Schneckenwendel vom Zweigang-Wendelsteigungs-
Ende unter Verkleinerung von ersten Sektionen
kontinuierlich ab.
In der zweiten Ausführungsform nimmt die Steigung der
Zweigang-Schneckenwendel vom Wendelsteigungs-Anfang zum
Wendelsteigungs-Ende unter Vergrößerung von zweiten
Sektionen kontinuierlich zu.
Weiterhin können die Dosierschnecken im Schneckenrohr
vom Zweigang-Wendelsteigungs-Anfang zum Zweigang-Wendel
steigungs-Ende unter dem Aufnahmebereich umanordnenbar
sein.
Handelt es sich um übliche körnige und rieselfähige
Materialien, wird die erste Ausführungsform der
Dosierschnecke eingesetzt. Durch die kontinuierliche
Verkleinerung der Scheckenwendelsektionen, bedingt durch
die Steigungsverjüngung, wird das Strahlmittel kompri
miert und die gleichmäßige Dosierung im Abgabebereich
begünstigt.
Bei rieselfähigen, körnigen Materialien, die sich
mehlähnlich verhalten, wird eine Dosierschnecke der
zweiten Ausführungsform mit dem Zweigang-Wendelstei
gungs-Anfang unter dem Aufnahmebereich positioniert.
Durch diese Umpositionierung der Steigung gegenüber der
ersten Ausführungsform der Dosierschnecke wird erreicht,
daß das ankommende mehlähnliche Material, insbesondere
Strahlmittel auf die schmaleren Sektionen der Dosier
schnecke fällt. Durch die sich nun kontinuierlich
vergrößernden Sektionen der Zweigang-Schneckenwendel
liegt das Material immer flacher in den einzelnen
Sektionen auf, so daß bestehende Verklumpungen sicher
aufgehoben werden. Von besonderer Bedeutung ist, daß
hierdurch spezielle Strahlmittel für Feinstrahlarbeiten
effektiv eingesetzt werden können. Von besonderem
Vorteil ist darüber hinaus, daß sich mit der so
umpositionierten Steigung der Zweigang-Schneckenwendel
das gesamte Strahlmittel wirksam "auswaschen" läßt. Um
durchgeführte Strahlungen sicher reproduzieren zu
können, muß bei dem Einsatz eines neuen Strahlmittels
das vorherige vollständig aus der Einrichtung entfernt
werden. Dieses Bespülen erfolgt mit Druckluft. Dadurch,
daß der konisch verjüngte Schneckenanfang am Aufnahme
bereich und das konisch verbreiterte Schneckenende am
Abgabebereich positioniert ist, wird der durch die
Strahlmittelzuführung fließenden Druckluft kein Wider
stand entgegengesetzt. Vielmehr sorgt der umgekehrte
Verlauf der Zweigang-Schneckenwendel für ein stärkeres
Wirksamwerden der Druckluft. Dadurch werden sämtliche
Strahlmittelreste entfernt.
Um die Dosierschnecke der ersten Ausführungsform
gleichfalls wirksam "auswaschen" zu können, wird diese
im Schneckenwendelgehäuse umpositioniert. Dadurch gelangt
anstelle des Zweigang-Wendelsteigungs-Anfangs das
Zweigang-Wendelsteigungs-Ende unter den Aufnahmebereich.
Durch die sich vergrößernden Sektionen der der Zweigang-
Schneckenwendel wird auch hier der Spül-Druckluft im
wesentlichen kein Widerstand entgegensetzt. Vielmehr
sorgt auch hier der umgekehrte Verlauf der Zweigang-
Schneckenwendel für ein verstärktes Wirksamwerden der
Druckluft, so daß sämtliche Strahlmittelreste entfernt
werden können.
Welche Dosierschnecke beim Strahlbetrieb eingesetzt
wird, wird bei einem Probelauf der Anlage durch den
Betreiber bzw. anhand von Erfahrungswerten entschieden.
Vorteilhaft ist es, wenn eine Druckausgleichsleitung mit
dem ersten Kessel, einem Druckausgleichsleitungs-An
schluß der Strahlmittelzuführung und der Treibdüse der
Mischkammer verbunden ist. Die Druckausgleichsleitung
sorgt für ein gleichmäßiges Nachfließen des Materials,
insbesondere des Strahlmittels.
Um einen kontinuierlichen Strahlmittelbetrieb zu ge
währleisten, ist über dem ersten Kessel ein zweiter
Kessel angeordnet. Mit Hilfe des zweiten Kessels ist es
möglich, Material, insbesondere Strahlmittel, während
eines laufenden Strahlvorganges nachzufüllen, ohne daß
dessen Qualität beeinflußt wird bzw. den Strahlvorgang
ohne Unterbrechung fortzuführen.
Vorteilhaft ist es, wenn der erste Kessel, der zweite
Kessel und die Treibdüse an einer Druckluftleitung ange
schlossen sind. Hierdurch kann die gesamte Anlage mit
einer Druckluftquelle betrieben werden.
Um die Treibdüse verstellbar zu machen, kann an der
Kammerrückwand ein Gewindering angeordnet sein, der mit
einem auf der Treibdüse angebrachten Außengewinde ver
stellbar ist.
Die Material-Verbindungsstelle zwischen Fallrohr und
Kammerrohr kann als Materialzuführungs-Anschluß
ausgeführt sein. Hierdurch wird gewährleistet, daß das
ankommende Strahlmittel im freien Fall weiter in den
Mischraum der Mischkammer fallen kann. Die Materialver
bindungsstelle zwischen Fallrohr und Kammerrohr kann
aber auch als Materialzuführungs-Doppeltrichter
ausgebildet werden. Hierdurch ist eine gewollte Konzen
tration des aus dem Fallrohr ankommenden Materials
möglich. Je enger der Querschnitt vom Trichtereingang
zum Trichterausgang wird, um so eher eine Materialkon
zentration möglich. Der Einsatz des Doppeltrichters
bewirkt darüberhinaus eine dosierende Funktion. Fällt
die Strahlmitteldosierung über die Dosierschnecke aus,
kann hierdurch für eine Übergangszeit eine Dosierung
vorgenommen.
Der Diffusor-Förder-Einsatz ist in einen Diffusor und
ein sich daran anschließendes Mischrohr unterteilt. Der
Diffusor ist hinter dem durch die Treibdüse veränderba
ren Mischraum angeordnet. Hierdurch wird ein sicheres
Weiterleiten des im Mischraum hergestellten Material-
Druckluftgemisches mit entsprechender Geschwindigkeit
zur Strahldüse gewährleistet.
Um sich unterschiedlichen Einsatzbedingungen und Materi
alverschleißerscheinungen anpassen zu können, kann die
Treibdüse auswechselbar angeordnet sein.
Vorteilhaft ist es, wenn die Auswerteeinheit aus folgen
den Teilen besteht:
- - einem Correlator mit einer Strahlmittelwahl, der an dem Durchflußaufnehmer anliegt,
- - einem Syslineregler, der mit dem Correlator verbunden ist,
- - einer Steuereinheit, die bidirektional an dem Sysline regler und jeweils unidirektional an der Strahlmittel wahl des Correlators und dem regelbaren Antrieb der umpositionierbaren Dosierschnecke angeordnet ist.
Hierdurch ist es möglich, durch die Strahlmittelwahl un
terschiedliche Strahlmittel mit abweichenden Gewichten
zu kalibrieren und zu programmieren. Die übergeordnete
Steuereinheit hat die Möglichkeit, diese unterschied
lichen Strahlmittel automatisch am Correlator abzurufen.
Der Syslineregler sorgt dafür, daß der jeweilige Strahl
vorgang direkt mit dem vorgegebenen Sollwert gestartet
wird. Hierdurch verkürzt sich die Einstrahlzeit um etwa
35 s.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß SIEGEL, Wolfgang:
Pneumatische Fördertechnik, 1. Aufl. Vogel-Fachbuch
Verfahrenstechnik, 1991, S. 187 ff. eine Injektorschleu
se beschreibt, die aus vier Teilen besteht. Eine Treib
düse, an die sich eine Mischkammer anschließt. In der
Mischkammer erweitert sich der aus der Treibdüse aus
tretende Treibstrahl konisch, bevor er in ein Mischrohr
einströmt. In einem sich daran anschließenden Diffusor
wird die sich gebildete kinetische Energie der Luft in
Druck umgesetzt. Ist der Gegendruck in einer sich an
schließenden Förderleitung gering, kann die Injektor
schleuse als Saug-Druck-Injektor wirken. Allerdings wird
die Injektor-Schleuse lediglich als pneumatische Förder
anlage zum Befördern von Fördergütern aus Behältern ver
wendet. Mit Hilfe der nach dem beschriebenen Prinzip ar
beitenden Saug-Druck-Förderanlagen kann Getreide aus
Schiffen entladen werden, PE-Pulver befördert oder
Schaum-Polystyrol-Perlen und Styrophil gefördert werden.
Außerdem ist die Injektorschleuse im beschriebenen Auf
bau nicht für Strahlanlagen einsetzbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich
nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrie
ben. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Strahleinrichtung,
Fig. 2 eine Mischkammer für eine Strahleinrichtung ge
mäß Fig. 1 in einer geschnittenen, schematischen
Darstellung,
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Mischkammer gemäß Fig.
2 entlang der Linie III-III in einer schemati
schen Darstellung,
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes
X aus der in Fig. 3 dargestellten Mischkammer
und
Fig. 5a und 5b Einbauvarianten einer Strahlmitteldosier
schnecke für eine Strahlmitteleinrichtung gemäß
Fig. 1 in einer schematischen, geschnittenen
Darstellung.
Eine erfindungsgemäße Strahleinrichtung ist in Fig. 1
dargestellt.
Mit 1 ist ein unterer Kessel und mit 2 ein oberer Kessel
bezeichnet. Der obere Kessel 2 ist durch eine Absperr
klappe 3′ abgeschlossen. Zwischen dem oberen Kessel 2
und dem unteren Kessel 1 ist eine Absperrklappe 3 ange
ordnet. Beide Kessel haben eine im wesentlichen trichter
förmige Gestalt und sind durch ein Dach luftdicht ver
schlossen. In ihnen befindet sich als körniges, riesel
fähiges Material ein Strahlmittel 30. An der Seite des
Kessels 2 ist eine Max-Füllstandssonde 4′ angeordnet, um
den maximalen Füllstand des Strahlmittels 30 ermitteln
zu können. Am Kessel 1 ist eine Max-Füllstandssonde 4
und eine Min-Füllstandssonde 5 installiert, mit deren
Hilfe der maximale und der minimale Füllstand an
Strahlmittel im Kessel 1 feststellen zu können.
Unterhalb des Kessels 1 ist durch eine weitere
Absperrklappe 3′′ unterbrochen eine Strahlmittelzuführung
6 angeordnet.
Die Strahlmittelzuführung besteht, wie im Detail die
Fig. 5a und 5b zeigen, aus einem Schneckenrohr 66 und
einer darin rotierenden Dosierschnecke 60, 60′. Die
Dosierschnecke 60 trägt auf einer Schneckenwelle 61, die
mit einer Drehwelle 61′ verbunden ist, Schneckenwendeln
65 und 65′. Die Schneckenwendeln 65 und 65′ sind
einstückig mit der Schneckenwelle 61 verbunden.
Die Schneckenwendeln 65, 65′ sind am Zweigang-Wendel
steigungs-Anfang 70, 70′ relativ groß, verglichen mit
denen am Zweigang-Wendelsteigungs-Ende 71, 71′. In den
Fig. 5a und 5b sind diese Durchmesser mit D1 und D2
definiert. Die Schneckenwendeln 65 und 65′ begrenzen
zwischen sich einen Schneckenwendelabstand 63.1, . . .
63.n. Er wird bei einer Dosierschnecke 60 gemäß Fig. 5a
mit zunehmender Steigung und abnehmendem Durchmesser von
D1 zu D2 in Förderrichtung immer schmaler. Bei einer
Dosierschnecke 60′ gemäß Fig. 5b wird mit abnehmender
Steigung und abnehmendem Durchmesser von D1 zu D2 der
Schneckenwendelabstand 63′.1, . . . 63′.n immer größer.
Hierdurch entstehen Sektionen 64.1, . . . 64.n; 64′.1, . . .
64′.n mit unterschiedlichem Volumen, die durch die
Zweigang-Schneckenwendel 65, 65′ eine Schneckenwendel 61
und das Schneckenrohr 66 begrenzt sind. Die so
beschriebene Dosierschnecke 60, 60′ wird in Drehlagern
im Schneckenrohr 66 drehbar gehalten.
Im Schneckenrohr befindet sich ein Kesselanschlußstutzen
67, der einen Aufnahmebereich für das aus dem Kessel 1
über die Absperrklappe 3′′ fließende Strahlmittel 30 bil
det. Am entgegengesetzten Ende befindet sich im
Schneckenrohr 66 ein Rohranschluß 69, der einen Abgabe
bereich für das von der Dosierschnecke beförderte Strahl
mittel 30 bildet. Erfindungswesentlich ist, daß der
Zweigang-Steigungs-Anfang 70 gemäß Fig. 5a unter dem
Kesselanschlußstutzen 67 und das Zweigang-Steigungs-Ende
71 gegenüber dem Rohranschluß 69 positioniert ist oder
ähnlich, wie in Fig. 5b dargestellt, das Zweigang-Wendel
steigungs-Ende 71 unterhalb des Kesselanschlußstutzens
67 angeordnet und der Zweigang-Wendelsteigungs-Anfang 70
gegenüber dem Rohranschluß 69 werden kann.
Die Dosierschnecke 60, 60′ der Strahlmittelzuführung 6
wird über einen Gleichstrommotor 7 angetrieben. Der
Gleichstrommotor 7 ist mit einem Getriebe oder einer
Thyristor-Steuerung oder selbst als Getriebemotor
ausgebildet. Außerdem ist der Gleichstrommotor 7 über
ein Tacho 8 verbunden. Hierdurch wird gesichert, daß die
Drehzahl der Dosierschnecke 60 stufenlos und bei
eingestellter Umdrehungszahl mit einen nahezu 100%igen
Gleichlauf bewegbar ist.
Am Rohranschluß 69 ist ein Fallrohr 28 angeordnet. Es
besteht aus einer Vorlaufstrecke 9, an die sich ein
Durchflußaufnehmer 10 anschließt. Nach dem Durchfluß
aufnehmer 10 ist eine Nachlaufstrecke 11 angeordnet. Der
Durchflußaufnehmer 10 verwendet für eine Meßwertaufnahme
einen Meßwertkondensator. Die absolute Kapazitätsände
rung - hervorgerufen durch Feststoffpartikel des Strahl
mittels 30 pro Raumeinheit im Meßkondensator - im Ver
gleich zu der vorher gemessenen Leerrohrkapazität ist
proportional zum Strahlmitteldurchsatz. Die durch den
Strahlmitteldurchsatz hervorgerufene Kapazitätsänderung
wird in ein störsicheres Puls-Frequenz-Modulationssignal
umgewandelt und an einen angeschlossenen Correlator 25
weitergegeben. Mit dem Correlator 25 ist eine Strahl
mittelwahl S1, . . . S8 verbunden. Hierdurch ist es mög
lich, insgesamt 8 unterschiedliche Strahlmittel 30 mit
abweichenden Schüttgewichten zu kalibrieren und program
mieren. Eine mit der Strahlmittelwahl S1, . . . verbundene
Steuereinheit 24 hat die Möglichkeit, diese acht unter
schiedlichen Strahlmittel 30 automatisch am Korrelator
25 abzurufen. Die Steuereinheit 24 ist weiterhin mit
einem Syslineregler verbunden. Bei dem Syslineregler
handelt es sich um einen mikroporzessorgesteuerten Uni
versalregler für Regelstrecken. Er ist ebenfalls mit dem
Correlator 25 und über einen 4-Quadranten-Regler 24 mit
dem Gleichstrommotor 7 verbunden. Der 4-Quadranten-
Regler 24 liegt über einen Transformator 23 an Netz N.
Hervorzuheben ist, daß der Syslineregler beim Starten
sofort direkt zum vorgegebenen Sollwert regelt, so daß
sich die Einstrahlzeit um ca. 35 s verringert.
Wesentlich ist, daß sich an die Nachlaufstrecke 11 des
Fallrohrs 28 eine Mischkammer 12 anschließt.
Die Mischkammer 12 ist im Detail in den Fig. 2 und 3
wiedergegeben. Sie besteht aus einem Kammerrohr 123, auf
dem sich ein Materialzuführungs-Anschluß 125 befindet,
mit dem die Nachlaufstrecke 11 des Fallrohrs 28 direkt
verbunden ist. An einem Ende ist das Kammerrohr 123 mit
einer Kammerrückwand 130 verschlossen. Auf der Kammer
rückwand 130 ist ein Gewindering 122 positioniert. Durch
den Gewindering 122 und die Kammerrückwand 130 ist eine
verstellbare Treibdüse 121 geführt. Um eine stufenlose
Verstellung gewährleisten zu können, trägt sie auf ihrer
Außenseite ein Außengewinde 122′. Um ein Auswechseln der
Treibdüse nach einem Verschleiß erleichtern zu können,
ist die Kammerrückwand 130 mit Feststellschrauben 133,
wie auch Fig. 4 zeigt, von dem Kammerrohr 123 lösbar.
Vom gegenüberliegenden Ende des Kammerrohrs 123, an das
sich ein Strahlschlauch 13 mit einer Strahldüse 14 an
schließt ist ein Diffusor-Förder-Einsatz 124 angeordnet.
Um auch hier ein Auswechseln nach einem Verschleiß zu
erleichtern, ist der Diffusor-Förder-Einsatz 124 lösbar
mit dem Vakuumrohr 123 verbunden.
Durch die beschriebenen Einzelteile wird die Mischkammer
12 in folgende Bereiche unterteilt:
- - einen Mischraum 126, der vom Ausgang der Treibdüse 121 bis zum Beginn des Diffusor-Förder-Einsatzes 124 reicht,
- - einen Diffusor 127, der im inneren Querschnitt des Kammerrohrs 123 konisch auf den inneren Durchmesser des Strahlschlauchs 13 verringert,
- - ein Mischrohr 128, das sich an den Diffusor 127 an schließt und
- - ein Förderrohr 129, das durch den Strahlschlauch 13 realisiert wird.
Der Mischraum 126 kann durch die veränderbare Treibdüse
121 verstellt werden. Sie ist so ausgebildet, daß die
Ausströmverluste gleich Null gehalten werden. Dadurch
ist es möglich, den vollen Druck in Geschwindigkeits
energie umzusetzen. Im sich daran anschließenden Diffu
sor 127 wird die kinetische Energie in Druck umgesetzt.
In der nachfolgenden Strecke des Mischrohrs 128 erfolgt
eine gute Durchmischung der Druckluft und des Strahl
mittels 30, so daß ein Druckluft-Strahlmittel-Gemisch
die Mischkammer 12 verläßt, das mit hoher Geschwindig
keit die Strahldüse erreicht. Durch dieses Durchmischen
wird gesichert, daß jedes Korn des Strahlmittels voll
zur Geltung gelangen kann.
Die Treibdüse 121 der Mischkammer 12 ist an einer Druck
luftleitung 29 angeschlossen. Mit der Druckluftleitung
29 ist gleichfalls über ein Belüftungsventil 18 der
Kessel 1 und über ein weiteres Belüftungsventil 19 und
eine sich daran anschließende Luftdrossel 21 der obere
Kessel 2 angeschlossen. Ein nach dem Abzweig zum Kessel
2 in der Druckluftleitung 29 angeordnetes Entlüftungs
ventil sichert den Bereich der übrigen Leitungen an
sich.
Um einen möglichst konstanten und exakten Druck der
Druckluft zu erhalten, ist unmittelbar hinter der Treib
düse 121 der Mischkammer 12 ein Druckluftanschluß 17
installiert, der über einen Druckregler 15 geführt ist.
Mit Hilfe eines Manometers 16 ist der Druck der in die
Treibdüse strömenden Druckluft meßbar. Ein Druckmano
meter 16′ hingegen mißt den Druck der von dem Druckluft
anschluß 17 ankommenden Druckluft.
Durch eine Druckausgleichsleitung 27 ist
- - der Kessel 1,
- - die Strahlmittelzuführung 6 und
- - die unmittelbar in die Treibdüse einmündende Druck luftleitung 29 verbunden.
Durch die Druckausgleichsleitung 28 wird gesichert, daß
an allen den Stellen, an denen Strahlmittel 30 fließt,
ein gleicher Druck herrscht. So wird verhindert, daß
durch eventuelle Luftbewegungen Sekundär-Strahlmittel
gefördert wird.
Die Funktion der Strahleinrichtung, wie sie sich aus dem
dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt, sei erläutert:
Über die Absperrklappe 3′ wird Strahlmittel 30 in den oberen Kessel 2 gegeben. Das Strahlmittel 30 fließt dabei zum trichterförmigen Ausgang des Kessels 2 und gelangt bei geöffneter Absperrklappe 3 in das Innere des unteren Kessels 1. Das nachströmende Strahlmittel über steigt dabei den Meßraum der Min-Füllsonde 5 und danach den der Max-Füllsonde 6. Ist der Meßpunkt der Max-Füll sonde 4 überschritten, wird durch einen Antrieb die Sperrklappe 3 geschlossen.
Über die Absperrklappe 3′ wird Strahlmittel 30 in den oberen Kessel 2 gegeben. Das Strahlmittel 30 fließt dabei zum trichterförmigen Ausgang des Kessels 2 und gelangt bei geöffneter Absperrklappe 3 in das Innere des unteren Kessels 1. Das nachströmende Strahlmittel über steigt dabei den Meßraum der Min-Füllsonde 5 und danach den der Max-Füllsonde 6. Ist der Meßpunkt der Max-Füll sonde 4 überschritten, wird durch einen Antrieb die Sperrklappe 3 geschlossen.
Durch ein Öffnen der Absperrklappe 3′′ beginnt der Strahl
vorgang. Hierbei fließt Strahlmittel 30 auf die Strahl
mittelzuführung 6 zu.
Das Strahlmittel 30 gelangt bei einer gemäß Fig. 5a po
sitionierten Dosierschnecke 60 über den Kesselanschluß
stutzen 67 auf den Zweigang-Wendelsteigungs-Anfang 70.
Entsprechend der Drehzahl der Dosierschnecke 60 und
bedingt durch die zuerst breitere Sektion 64.1 wird
durch die Rotation das Strahlmittel in die darauf
folgenden Sektionen bis zur Sektion 64.n nach vorn (in
Fig. 5a nach links) befördert. Beim Eintreffen am
Zweigang-Wendelsteigungs-Ende 71 beginnt in den letzten
Sektionen 64 bereits das Strahlmittel auszutreten, um
dann in der letzten Sektion der Dosierschnecke diese
dann vollständig zu verlassen. Die konische Verjüngung
der Dosierschnecke 60 am Ende sorgt für ein gleich
mäßiges Auslaufen der Zweigang-Schneckenwendel 25, 25′.
Wird hingegen anstelle eines sehr körnigen, insbesondere
runden und damit sehr leicht fließfähigen Strahlmittels
30 ein Aluminiumoxyd 320 eingesetzt, das hygroskopisch
und darüber hinaus durch die mehlähnliche Struktur nicht
rieselfähig ist, kommt es bei einer Positionierung der
Dosierschnecke 60 gemäß Fig. 5a zu einer Verklumpung des
Strahlmittels 30. Das auf die breiteren Sektionen 61,
. . . auftreffende Aluminiumoxyd 320 wird mit abnehmendem
Volumen zu den Sektionen 64.n hin immer mehr zusammenge
drückt, so daß sich am Zweigang-Wendelsteigungs-Ende 71
zusammenhängende Streifen bilden, die durch die Rotation
der Dosierschnecke 60 als Klümpchen abfallend sich in
dieser Konstellation keinesfalls für eine weitere Ver
arbeitung eignen.
Damit Aluminiumoxyd 320 bzw. andere Strahlmittel 30 mit
mehlähnlicher Konfiguration gut verarbeitet werden
können, wird die Dosierschnecke 60 herausgenommen und
die bereits beschriebene und in Fig. 5b dargestellte
Dosierschnecke 60′ eingesetzt. In diesem Fall gelangt
das mehlartige Aluminiumoxyd 320 auf die engen Sektionen
64′.1 am Zweigang-Wendelsteigungs-Anfang 70′. Dadurch,
daß die Sektionen immer großräumiger werden, übernimmt
die rotierende Dosierschnecke 60′ hier die Auflockerung
und Pulverisierung, d. h. das Trennen der einzelnen
Körner des Aluminiumoxyds aus einem zusammenhängenden
Haufen. Durch die breiter werdenden Sektionen von 64′.1
zu 64′.n hin liegt das Aluminiumoxyd 320 als eingesetz
tes Strahlmittel 30 immer weiter auseinandergezogen auf
den Grund der Schneckenwelle 61 der Dosierschnecke 60′.
Verbunden mit den Drehbewegungen der Dosierschnecke wird
das Trennen der einzelnen Körner voneinander vollzogen.
Das positionierte und vereinzelte Strahlmittel 30 ge
langt zum Rohranschluß 69. Hier fällt das Strahlmittel
30 im freien Fall durch das Fallrohr 28. Insbesondere
dadurch, daß durch die umgekehrte Steigung der Dosier
schnecke 60′ das Aluminiumoxyd 320 entklumpt ist, ist
ein gleichmäßiger Durchfluß gegeben. Gleiches gilt auch
für fließfähige Strahlmittel. In der Vorlaufstrecke 9
erhält dabei das Strahlmittel 30 eine entsprechende
gleichmäßige Geschwindigkeit. Beim Passieren des Durch
flußaufnehmers 10 wird ein entsprechendes Meßwertsignal
durch die Kapazitätsänderung erzeugt und an den Korre
lator über den Syslineregler weitergegeben. Dieser
stellt entsprechend der Strahlmittelwahl und anderer
Parameter die Dosierschnecke 60 so ein, daß die erfor
derliche Menge an Strahlmittel in den Materialzufüh
rungs-Anschluß 125 der Mischkammer 12 gelangt, um danach
wieder frei in den Mischraum 126 zu fallen. Im Mischraum
wird das Strahlmittel 30 von der aus der Treibdüse 121
austretenden Druckluft mitgerissen und in den Diffusor
127 des Diffusor-Förder-Einsatz 124 gegeben. Im Diffusor
127 erhält die Druckluft und das Strahlmittel eine
erforderliche Geschwindigkeit, die durch die Stellung
der Treibdüse 121 im Mischraum 126 geregelt werden kann.
In dem daran anschließenden Mischrohr 128 werden
Strahlmittel und Druckluft wirksam durcheinander
gewirbelt. Da keine laminare, sondern eine turbulente
Strömung in diesem Abschnitt vorhanden ist, wird dafür
gesorgt, daß jedes Korn des Strahlmittels 30, selbst
dann, wenn es die negativen Strömungs-Eigenschaften von
Aluminiumoxyd 320 aufweist, voll vereinzelt wird. Das
Druckluft-Strahlmittel-Gemisch gelangt mit einer sehr
hohen und wie bereits erläutert durch die Stellung der
Treibdüse 121 regelbaren Geschwindigkeit aus der Strahl
düse 14.
Die Druckausgleichsleitung 27 sorgt dabei dafür, daß im
Kessel 1, der Strahlmittelzuführung 6 und der
Strahlkammer 12 der gleiche Druck herrscht. Nimmt das
Strahlmittel ab, kann es ohne Unterbrechung des
Strahlvorgangs durch Öffnen der Absperrklappe 3 aus dem
oberen Kessel 2 nachgefüllt werden.
Durch das Zusammenarbeiten der Kessel 1 und 2, die be
sondere Ausgestaltung und Positionierung der Dosier
schnecke 60 in der Strahlmittelzuführung 6, der Mengen
ermittlung und Steuerung in dem Fallrohr 28 und das
gezielte Beschleunigen in der Mischkammer 12, die in den
Fig. 2 und 3 dargestellt ist, werden jederzeit repro
duzierbare Verarbeitungswerte gewährleistet.
Um die Reproduzierbarkeit gewährleisten zu können, muß
gesichert werden, daß bei einem Einsatz eines anderen
Strahlmittels die Reste des Strahlmittels 30, die für
den vorherigen Strahlungsvorgang eingesetzt wurden,
restlos aus der Strahleinrichtung entfernt werden. Hier
zu wird die Strahleinrichtung über einen Spülanschluß 32
mit Druckluft "bespült". Um den Spülvorgang auch in der
Strahlmittelzuführung 6 wirksam durchführen zu können,
wird die Dosierschnecke 60 im Schneckenrohr 66 so
positioniert, daß sich das Zweigang-Wendelsteigungsende
71 gegenüber dem Kesselanschlußstutzen 67 und der
Zweigang-Wendelsteigungs-Anfang 70 am Rohranschluß 67
positioniert ist (vgl. Fig. 5b). Hierdurch wird - ebenso
wie bei der Dosierschnecke 60′ - erreicht, daß der beim
Spülvorgang eingesetzten Druckluft kein Widerstand
entgegengesetzt wird. Vielmehr fördert die umgekehrt
positionierte Steigung der Zweigang-Schneckenwendel 65,
65′ die Spülwirkung der Druckluft, so daß gesichert ist,
daß sämtliche Reste des vorherigen Strahlmittels 30 auch
aus der Dosierschnecke 60 entfernt sind. Das ist immer
dann von Bedeutung, wenn mehlähnliche Strahlmittel zum
Einsatz kommen. Auch wenn die einzelnen Sektionen bei
umgekehrt positionierter Dosierschnecke immer breiter
werden, können in Eckbereichen Strahlmittelreste
haftenbleiben. Das wirksame Ausspülen mit Druckluft
verhindert ein Vermischen dieser Reste mit einem anderen
Strahlmittel anderer Konfiguration und sichert damit die
Reproduzierbarkeit der einzelnen Strahlwerte ab.
Im Laufe der einzelnen Strahlvorgänge wird die Treibdüse
121 angegriffen. Die in den Fig. 2 und 3 gezeigten
kantigen Abschlüsse runden ab, wodurch sich die Geschwin
digkeiten des Druckluft-Strahlmittel-Gemisches verändern
können. In diesem Fall wird entweder die Treibdüse 121
herausgedreht und durch eine neue ersetzt. Ist darüber
hinaus das Gewinde verschlissen, wird die gesamte
Kammerrückwand 130 durch ein Lösen der Feststellschrau
ben 133 (vgl. Fig. 4) vom Mischrohr 128 gelöst und durch
eine neue Kammerrückwand 130 mit einem daran angebrach
ten Gewindering 122 und einer darin befindlichen neuen
Treibdüse 121 ersetzt. Ein solcher genereller Austausch
kann auch dann vorgenommen werden, wenn durch den Ein
satz einer Treibdüse 121 mit einem anderen Innendurch
messer zur Erzeugung anderer Geschwindigkeitswerte
erforderlich ist.
Damit die Strahleinrichtung bei einem industriellen Ein
satz wirksam und mit hoher Genauigkeit arbeiten kann,
wird vor Einsatz eines neuen Strahlmittels 30 ein Probe
lauf durchgeführt. Hierbei wird anhand von Erfahrungs
werten die Dosierschnecke 60 oder 60′ eingesetzt und
ihre zu erwartende Umdrehungsgeschwindigkeit vorein
gestellt. Danach wird die Treibdüse in die richtige
Position gebracht, um den Mischraum 126 die gewünschte
Größe für das Treiben des Strahlmittels 30 zu geben. Ist
die richtige Position der Treibdüse 121 festgestellt
worden, wird sie arretiert, damit es während der
Serienarbeiten zu keinen Verstellungen kommen kann.
Claims (14)
1. Vorrichtung zum Dosieren von körnigen, rieselfähigen
Materialien, insbesondere Strahlmittel (30), welche
durch einen Strahlmittelschlauch (13) mittels Druck
luft einer Strahldüse (14) zuführbar sind, mit
folgenden weiteren Teilen:
- - wenigstens einem geschlossenen Kessel (1, 2), an dem sich ein Vorrat an körnigen, rieselfähigen Materialien (30) befindet,
- - eine durch einen regelbaren Antrieb (7) angetrie bene Strahlmittelzuführung (6), die eine Dosierein richtung (60, 60′) umfaßt, die mit einem Aufnahme bereich (67), der unter dem ersten Kessel (1) positioniert ist, und einem Abgabebereich (69), der mit einem Fallrohr (28) verbunden ist, versehen ist,
- - einem Durchflußaufnehmer (10) für den Material durchfluß im Fallrohr (28), der Meßsignale er zeugt,
- - einer Auswerteeinheit (24, 25, 26), die mit dem Durchflußaufnehmer (10) und dem regelbaren Antrieb (7) verbunden ist und nach Verarbeitung der emp fangenen Meßsignale und einem Vergleich mit einem vorgegebenen Sollwert die Drehgeschwindigkeit der Dosiereinrichtung (60, 60′) so einstellt, daß ein gleichmäßiger und kontrollierter Durchsatz des Materials (30) gewährleistet ist, und
- - einer Mischkammer (12), die mit dem, dem Abgabe bereich (69) der Strahlmittelzuführung (6) ent gegengesetzten Ende des Fallrohrs (28) verbunden ist und die ein Kammerrohr (123) aufweist, das auf der einen Seite mit einer Kammerrückwand (130) verschlossen ist, durch die eine verstellbare, mit der Druckluft beaufschlagte Treibdüse (121) unter halb der Verbindungsstelle (125) zwischen dem Ball rohr (28) und dem Kammerrohr (123) in das Kammer rohr (123) hineinragt, und in das auf der entgegen gesetzten Seite, an der der Strahlmittelschlauch (13) angeschlossen ist, ein Diffusor-Förder-Ein satz (124) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dosiereinrichtung als eine Dosierschnecke
(60, 60′) mit einer Zweigang-Schneckenwendel ausge
bildet ist, deren Steigung zum Abgabebereich (69)
hin umpositionierbar ist und die sich vom Zweigang-
Wendelsteigungs-Anfang (70, 70′) zum Zweigang-Wendel
steigungs-Ende (71, 71′) verjüngt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dosiereinrichtung als Vibrationsförderer
ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dosierschnecke
(60) derart ausgebildet ist, daß die Steigung der
Zweigang-Schneckenwendel (65, 65′) vom Zweigang-
Wendelsteigungs-Anfang (70) zum Zweigang-Wendelstei
gungs-Ende (71) unter Verkleinerung von ersten
Sektionen (64.1, . . . 64.n) kontinuierlich abnimmt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Dosier
schnecke (60′) derart ausgebildet ist, daß die
Steigung der Zweigang-Schneckenwendel (65, 65′) vom
Wendelsteigungs-Anfang (70′) zum Wendelsteigungs-
Ende (71′) unter Vergrößerung von zweiten Sektionen
(64′.1, . . . 64′.n) kontinuierlich zunimmt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierschnecke (60,
60′) im Schneckenrohr vom Zweigang-Wendelsteigungs-
Anfang (70, 70′) zum Zweigang-Wendelsteigungs-Ende
(71, 71′) unter dem Aufnahmebereich (67)
umanordnenbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckausgleichs
leitung (27) mit dem ersten Kessel (1), einem
Druckausgleichs-Anschluß (62) der Strahlmittelzu
führung (6) und der Treibdüse (121) der Mischkammer
(12) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß über dem ersten Kessel
(1) ein zweiter Kessel (2) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß der erste Kessel (1), der
zweite Kessel (2) und die Treibdüse (121) an einer
Druckluftleitung (29) angeschlossen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß an der Kammerrückwand
(130) ein Gewindering (122) angeordnet ist, in dem
die Treibdüse (121) mit einem auf ihr eingebrachten
Außengewinde (122′) verstellbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß die Materialverbindungs
stelle zwischen Fallrohr (28) und dem Kammerrohr
(123) als Materialzuführungs-Anschluß (125) oder
Materialzuführungs-Doppeltrichter ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß der Diffusor-Förder-Ein
satz (124) in einen hinter der durch die Treibdüse
(121) veränderbaren Mischraum (126) angeordneten
Diffusor (127) und einen sich anschließenden Misch
rohr (128) unterteilt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß die Treibdüse (121) aus
wechselbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit be
steht aus
- - einem Correlator (25) mit einer Strahlmittelwahl (S1, . . . S8), der an dem Durchflußaufnehmer (10) anliegt,
- - einem Syslineregler (26) und jeweils unidirektio nal an der Strahlmittelwahl (S1, . . . S8) des Cor relators (25) und dem regelbaren Antrieb (7) der umpositionierbaren Dosierschnecke (60, 60′) angeordnet ist.
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