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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Strahlen von schüttbaren Massenteilen mittels eines teilchenförmigen Werkstoffs, insbesondere zum Reinigen von schüttbaren Massenteilen, sowie eine Anlage mit einer solchen Vorrichtung.
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Aus der
DE 199 31 663 C1 ist ein Verfahren zum Behandeln von Kleinteilen mit einem flüssigen Behandlungsmedium - insbesondere zum Beschichten der Kleinteile oder zum chemischen Entgraten der Kleinteile - in einer Behandlungsmaschine bekannt. Die Behandlungsmaschine umfasst einen verschließbaren Behälter, in dem eine Trommel zur Aufnahme der Teile angeordnet ist, die rotierend antreibbar und zwischen einer senkrechten Achslage und einer geneigten Achslage verstellbar ist.
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Eine weitere Maschine zum Reinigen von schüttbaren Massenteilen in einem Flüssigkeitsbad ist aus der
DE 101 16 153 C1 bekannt. Die Maschine umfasst ein Behältnis mit einer Deckelklappe zur Eingrenzung der Flüssigkeit, eine im Behältnis angeordneten Trommelaufnahme zur Aufnahme von Flüssigkeit, und eine in die Trommelaufnahme einsetzbare flüssigkeitsdurchlässige Waschtrommel zur Aufnahme der Massenteile. Die Trommelaufnahme ist um die Trommelachse drehend antreibbar und um eine horizontale Schwenkachse aus einer ersten Position mit senkrechter Trommelachse in eine zweite Position mit schräggestellter Trommelachse schwenkbar.
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Derartige Maschinen dienen zum Waschen, Entölen, Rommeln und anderen ähnlichen Behandlungsschritten für industrielle Kleinteile in Flüssigkeitsbädern. Die als industrielle Kleinteile bezeichneten Gegenstände verhalten sich als Schüttgut, das in einer Wasch- oder Behandlungstrommel enthalten in die Maschine eingesetzt und nach erfolgter Reinigung oder Behandlung mit dieser aus der Maschine wieder herausgehoben wird. Hierbei können mehrere Maschinen eine Behandlungsstraße für aufeinanderfolgende Behandlungsschritte an den industriellen Kleinteilen bilden.
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Aus der
DE 10 2009 009 782 A1 ist eine Vorrichtung zum abrasiven Behandeln von Stück- und/oder Schüttgut mit einem Gehäuse und einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des Stück- und/oder Schüttguts bekannt. Die Aufnahmeeinrichtung ist um eine Achse schwenkbar und/oder rotierbar und zum Einführen in das Gehäuse und Entnehmen aus diesem translatorisch verfahrbar gelagert.
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Aus der
DE 10 2015 118 240 A1 ist eine Strahlanlage zum Strahlen von Werkstücken mittels eines partikelförmigen Strahlmittels bekannt. Die Anlage ist mit einer Strahlkammer, einem Werkstückförderer und einer über dem Werkstückförderer angeordneten Strahlturbine ausgestattet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Behandeln von schüttfähigen Massenteilen vorzuschlagen, die variabel einsetzbar ist und eine effiziente Behandlung, insbesondere Reinigung ermöglicht.
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Zur Lösung wird eine Strahlvorrichtung zum Strahlen von schüttbaren Massenteilen mittels eines teilchenförmigen Werkstoffs vorgeschlagen, umfassend: ein Gehäuse mit einer Öffnung und mindestens einem Schließelement, um die Öffnung zu verschlie-ßen, wobei in dem Gehäuse in geschlossenem Zustand eine Strahlkammer ausgebildet ist; eine im Gehäuse angeordnete Trommelaufnahme, die um eine Schwenkachse von einer senkrechten Position in eine geneigte Position schwenkbar gelagert ist und eine Vielzahl von Öffnungen zum Durchtritt des teilchenförmigen Werkstoffs aufweist; eine Wechseltrommel zum Aufnehmen von Massenteilen, wobei die Wechseltrommel bei geöffnetem Schließelement in die Trommelaufnahme einsetzbar ist, wobei Koppelmittel vorgesehen sind, um die Wechseltrommel mit der Trommelaufnahme antriebsmäßig zu koppeln, wobei die Wechseltrommel eine Trommelwandung mit einer Vielzahl von Löchern aufweist, wobei eine Innenkontur der Trommelwandung so gestaltet ist, dass ein Umwälzen der Massenteile unterstützt wird; eine Antriebseinheit, um die Trommelaufnahme mit der hierin eingesetzten Wechseltrommel um eine Drehachse drehend anzutreiben; und eine Strahleinheit zum Bestrahlen der in der Wechseltrommel enthaltenen schüttbaren Massenteile mittels eines teilchenförmigen Werkstoffs, wobei der teilchenförmige Werkstoff bei Betrieb durch die Löcher der Wechseltrommel und die Öffnungen der Trommelaufnahme abfließen kann, wobei die Durchtrittsfläche der Löcher der Wechseltrommel kleiner ist als die Durchtrittsfläche der Öffnungen der Trommelaufnahme.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Strahlvorrichtung ist, dass aufgrund der Teilchenbestrahlung eine effiziente Oberflächenbehandlung von schüttfähigen Massenteilen ermöglicht wird. Dadurch, dass die Wechseltrommel zum Bestrahlen der Massenteile in die Trommelaufnahme einsetzbar und nach dem Bestrahlen wieder herausnehmbar ist, kann die Vorrichtung auf einfache Weise in eine Behandlungsanlage mit mehreren Behandlungsstationen integriert werden und ist somit variabel einsetzbar. Die Trommel kann von einer Behandlungsstation zur nächsten bewegt werden, ohne dass die darin enthaltenen schüttbaren Massenteile entnommen werden müssen. Dies trägt zu einer effizienten Behandlung von Massenteilen in einer Anlage mit mehreren Stationen bei.
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Derartige Anlagen mit mehreren Behandlungsstationen können beispielsweise zum Beschichten oder Lackieren von schüttbaren Massenteilen, wie Schrauben, Muttern Stanzteilen oder anderen Kleinteilen aus Metall eingesetzt werden. Vor dem Lackieren oder Beschichten ist eine Reinigung der Massenteile erforderlich, was mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen kann. Nach dem Reinigen kann die Trommel in ein Tauchbad mit einem flüssigen Lackierungs- bzw. Beschichtungsmittel eingetaucht werden. Anschließend kann die Trommel mit den darin enthaltenen Massenteilen außerhalb des Beschichtungsmittels geschleudert werden, um überschüssiges Beschichtungsmittel von den Massenteilen abzuschleudern.
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Die Strahlanlage bestrahlt das Schüttgut mit einem teilchenförmigen Werkstoff. Die Auswahl der Strahlpartikel kann unter Berücksichtigung des Schüttguts und des gewünschten Oberflächenergebnisses ausgewählt werden. Es sind beliebige Festkörper als Strahlpartikel möglich, wie beispielsweise Sand, metallische Werkstoffe oder dergleichen. Die Partikelgrößen und Strahlparameter der Strahleinheit können ebenfalls entsprechend dem Schüttgut bzw. dem zu erreichenden Arbeitsergebnis ausgewählt werden.
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Die Wechseltrommel ist vorzugsweise aus einem verschließfesten Werkstoff hergestellt, der eine Härte von mindestens 180 HBW, insbesondere mindestens 360 HBW, aufweisen kann, wobei auch höhere Härten von mehr als 460 HBW möglich sind. Der Härtewert kann beispielsweise bis zu 540 HBW betragen. Die Zugfestigkeit Rm des verwendeten Werkstoffs für die Wechseltrommel beträgt vorzugsweise mindestens 1250 MPa, wobei auch höhere Festigkeiten von mindestens 1400 MPa oder mindestens 1500 MPa möglich sind. Eine gute Verschleißfestigkeit haben insbesondere Manganhartstähle, wobei hier beispielhaft X120Mn12 genannt wird. Es sind jedoch auch beliebige andere verschleißfeste Stahlwerkstoffe verwendbar, wie Hardox 400, 500, Creusabro 4800, 8000, Durostat 400, 500 um nur einige beispielhafte zu nennen.
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Die Wechseltrommel bzw. zumindest die beim Strahlen betroffenen Abschnitte können nach einer bevorzugten Ausgestaltung eine Wanddicke von mehr als 3 mm und/oder weniger als 10 mm aufweisen, beispielsweise zwischen 4 mm und 6 mm. Dies trägt ebenfalls zu einer guten Festigkeit und Stabilität bei.
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Die Wechseltrommel kann rotationssymmetrisch zur Trommelachse gestaltet sein, insbesondere kreis- bzw. zylinderförmig. Die Trommel kann mehrere Abschnitte umfassen, die zunächst separat hergestellt und dann miteinander verbunden sein können, beispielsweise mittels Schweißen. Insbesondere kann die Trommel einen Bodenabschnitt, einen daran anschließenden Wandabschnitt und einen Öffnungsabschnitt aufweisen. Der Wandabschnitt kann zylinderförmig gestaltet sein, insbesondere kreiszylindrisch, wobei auch andere Grundformen wie ein Vieleck denkbar sind. Der Öffnungsabschnitt ist vorzugsweise in Richtung der Öffnung verjüngend ausgestaltet, insbesondere als Konusabschnitt. Am oberen Ende weist die Wechseltrommel vorzugsweise einen Ring- bzw. Flanschabschnitt auf, mit dem sie von einer Hebe- bzw. Transporteinrichtung gegriffen, gehoben und transportiert werden kann. Am unteren Ende bzw. am Boden kann die Trommel einen unteren Ring- bzw. Flanschabschnitt zur Handhabung und als Standelement aufweisen.
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Die Trommelwandung der Wechseltrommel, insbesondere Wandabschnitt und/oder Bodenabschnitt, hat eine Vielzahl von Löchern. Durch die Löcher, die auch als Perforationen bezeichnet werden können, kann der teilchenförmige Werkstoff bei der Strahlbehandlung aus der Trommel schwerkraftbedingt herausfließen. Die Durchtrittslöcher der Wechseltrommel können in anderen Bearbeitungsstationen auch weitere Funktionen wahrnehmen. Beispielsweise kann beim Beschichten Beschichtungsflüssigkeit durch die Löcher in das Innere der Trommel gelangen, um die darin befindlichen Schüttgutteile zu beschichten. Alternativ oder ergänzend kann überschüssige Flüssigkeit nach dem Beschichten beim Zentrifugieren durch die Löcher aus der Trommel abgeschleudert werden.
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Die Anzahl, Form und Größe der Öffnungen wird so gewählt, dass sie gut an die zu behandelnden Massenteile angepasst sind. Dabei sind die einzelnen Löcher vorzugsweise so groß wie möglich gestaltet, um eine gute Durchströmbarkeit zu gewährleisten, aber so klein wie nötig, um ein Verkanten oder Festsetzen der Massenteile in den Löchern verhindert wird. Beispielsweise können die Löcher eine Durchtrittsfläche von jeweils mehr als 0,25 mm2 aufweisen. Alternativ oder ergänzend können die Löcher eine Durchtrittsfläche von jeweils weniger als 4 cm2 aufweisen. Je nach Größe und Form der Schüttgutteile können die Löcher rund, oval, mehreckig, sichel-, schlitz-, wellen- und/oder maschenförmig gestaltet sein. Für ein besonders gutes Abfließverhalten des teilchenförmigen Strahlwerkstoffs ist die gesamte Durchtrittsfläche der Perforationen der Wechseltrommel kleiner ist als die gesamte Durchtrittsfläche der Öffnungen der Trommelaufnahme.
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Der Wandabschnitt der Trommel kann einen Innendurchmesser von mehr als 800 mm und/oder weniger als 1000 mm aufweisen. Der Durchmesser der Trommelöffnung kann kleiner als der Innendurchmesser des Wandabschnitts sein, beispielsweise zwischen 600 mm und 800 mm. Die Trommel kann ein Volumen von weniger als 360 Litern und/oder mehr als 180 Litern aufweisen. Für die Teilchenbestrahlung kann die Trommel beispielsweise mit weniger als 150 Litern befüllt werden.
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Die Trommel weist auf ihrer Innenseite ein oder mehrere über den Umfang verteilte Umwälzelemente auf. Die Umwälzelemente bilden für das in der Trommel befindliche Schüttgut bei Drehung eine Schikane, so dass die sich daran vorbeibewegenden Massenteile umgelagert werden. Insofern können die Umwälzelemente auch als Umlangerungs- oder Schikaneelemente bezeichnet werden. Durch die Drehbewegung wird das Schüttgut beim Passieren der Schikaneelemente umgewälzt, so dass nach und nach alle Oberflächenbereiche der Massenteile von dem teilchenförmigen Werkstoff bestrahlt werden. Die Schikanelemente können als gegenüber einer zylindrischen Grundform der Trommelwandung radial nach innen vorstehende Bereiche gestaltet sein, beispielsweise als Schaufel-, Spiral- oder Balkenelemente, die parallel oder helixartig zur Trommelachse angeordnet sein können. Nach einer möglichen Ausgestaltung können die Schikanelemente auch eine verstärkende Funktion der Trommel übernehmen. Beispielsweise können mehrere Schikanelemente in Form von Balken vorgesehen sein, die sich in Längsrichtung zwischen dem oberen Konusabschnitt und einem unteren Trommelabschnitt erstrecken und hiermit verbunden sind.
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Nach einer Ausführungsform weist das Gehäuse ein stehendes bzw. starres Gehäuseteil und ein gegenüber diesem bewegliches bzw. schwenkbares Gehäuseteil auf. Das schwenkbare Gehäuseteil kann einen Trägerabschnitt für die Trommelaufnahme beinhalten. Der Trägerabschnitt kann samt Trommelaufnahme gegenüber dem starren Gehäuseteil mittels einer Schwenkeinrichtung aus einer senkrechten Position um mehr als 0° in eine Neigungsposition von bis zu 66° verschwenkt werden. Vorzugsweise ist der Schwenkwinkel variabel auf jeden Zwischenwert zwischen der senkrechten Ausgangsposition und der maximalen Neigungsposition einstellbar. Das schwenkbare Gehäuseteil kann neben der Funktion als Träger für die Trommel gleichzeitig ein Schließelement bildet. Das Schließelement kann insbesondere in Form einer Klappe gestaltet sein. Entlang seiner Öffnung kann das schwenkbare Gehäuseteil einen Flanschabschnitt aufweisen, der in geschlossenem Zustand mit einer Gegenfläche des stehenden Gehäuseteils in abdichtenden Kontakt bringbar ist.
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Es ist ferner ein Drehantrieb vorgesehen, um die Trommel während der Partikelbestrahlung um die Trommelachse drehend anzutreiben. Drehantrieb und gegebenenfalls Übersetzung können so ausgestaltet sein, dass die Trommel mit einer Drehzahl n von beispielsweise 1 bis 50 U/min rotiert werden kann. Die Antriebsdrehzahl n kann in weiterer Konkretisierung stufenweise oder stufenlos variabel einstellbar sein.
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Die Trommelaufnahme kann korbförmig gestaltet sein und mindestens zwei voneinander axial beabstandete Ringelemente und mehrere über den Umfang verteilte Längselemente umfassen, die mit den Ringelementen fest verbunden sind, beispielsweise verschweißt. Die Ringelemente sind vorzugsweise radial außen, die Längselemente umschließend, angeordnet. Es können mindestens drei Längselemente, insbesondere sechs Längselemente vorgesehen sein, die vorzugsweise regelmäßig über den Umfang angeordnet sind. Die Längselemente bzw. zumindest eine Teilzahl davon können das oberste Ringelement axial überragen und somit eine Einführung der Trommel erleichtern.
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An zumindest einem der Teile Trommelaufnahme und/oder Wechseltrommel kann eine Einführgeometrie vorgesehen sein, um die Wechseltrommel beim Einführen gegenüber der Trommelaufnahme zu zentrieren. Beispielsweise können die Längselemente an ihren freien Enden eine sich axial in Richtung Aufnahmeboden verjüngende Einführschräge aufweisen, entlang der die Trommel entlanggleiten und somit sicher in die Trommelaufnahme eingeführt bzw. zentriert wird.
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Die Wechseltrommel und die Trommelaufnahme sind insbesondere so dimensioniert, dass in eingesetztem Zustand zwischen der Trommelaufnahme und der Wechseltrommel ein Radialspiel gebildet ist. Das Radialspiel kann, im Durchmesser betrachtet, beispielsweise mehr als 1 mm und/oder weniger als 5 mm betragen. Die Höhe der Trommelaufnahme entspricht vorzugsweise mindestens dem 0,75-fachen der Höhe der Wechseltrommel entspricht. Somit ist ein sicheres Halten auch bei Drehbewegung gewährleistet.
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In eingeführtem Zustand wird die Wechseltrommel mit der Trommelaufnahme antriebsmäßig verbunden. Hierfür weist die Trommelaufnahme ein oder mehrere erste Koppelelemente auf, welche mit ein oder mehreren zweiten Koppelelementen der Wechseltrommel zusammenwirken. Die Koppelelemente sind so gestaltet, dass eine Drehbewegung der Trommelaufnahme auf die Wechseltrommel übertragen wird und beide gemeinsam um die Trommelachse drehen. Beispielsweise können die Koppelelemente in Form von einem oder mehreren umfangsverteilten Mitnehmern gestaltet sein, die bei Drehung der Trommelaufnahme eine Kraft auf entsprechende Mitnehmer der Trommel übertragen und diese drehend antreiben.
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Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Anlage zum Behandeln von schüttbaren Massenteilen, umfassend: eine Vorrichtung zum Bestrahlen von schüttbaren Massenteilen, die nach einer oder mehreren der oben genannten Ausführungsformen gestaltet ist; mindestens zwei Behandlungsstationen aus der Gruppe von Beladungsstation, Entölungsstation, Waschstation, Entfettungsstation, Spülstation, Lackierstation, Oberflächenbeschichtungsstation, Trocknungsstation und Entleerungsstation; sowie eine Transporteinrichtung mit einem Transportgestell, das mehrere der Behandlungsstationen überspannt und eine Greifeinrichtung zum reversiblen Greifen und Loslassen einer Wechseltrommel, eine Hebeeinrichtung, um eine Wechseltrommel zu heben und zu senken, sowie einen beweglichen Transportwagen aufweist, um die Trommel von einer Behandlungsstation zur nächsten Behandlungsstation zu transportieren.
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Mit der genannten Anlage ergeben sich dieselben Vorteile, wie oben im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben. Die Strahlvorrichtung kann auf einfache Weise in eine Behandlungsanlage mit mehreren Behandlungsstationen integriert werden. Dabei bildet die Strahlvorrichtung eine von mehreren Behandlungseinheiten, welche von der Trommel mit den darin befindlichen Massenteilen durchlaufen werden. Die Vorrichtung und die damit versehene Anlage tragen zu einer effizienten Behandlung von Massenteilen bei.
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Beispielsweise kann ein bereits bestehender Prozess mit mehreren in Reihe geschalteten Stationen des Waschens und Trocknen von Massenschüttgütern, um den Prozess der Oberflächenbehandlung mittels Strahlvorrichtung, insbesondere Schleuderradstrahlvorrichtung ergänzt werden. Mit der Wechseltrommel können Massenschüttgüter mehrerer aufeinanderfolgender Prozesse mit einem transportablen Behältnis in Reihe geschaltet verarbeitet werden. Die Massengüter können mittels eines Beschickungsgerätes, beispielsweise eines Hebe-Kippgeräts, in die Wechseltrommel gefüllt werden und dann die Prozesse Waschen, Trocknen und Strahlen hintereinander, ohne Umfüllen der Güter, durchlaufen. Zusätzlich kann das Transportsystem bis zu zwei Trommeln gleichzeitig, transportieren. Das Strahlen kann insbesondere mittels Schleuderradstrahlen durchgeführt werden.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben. Hierin zeigt:
- 1A eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Strahlen von schüttbaren Massenteilen mit einem teilchenförmigen Werkstoff in geöffnetem Zustand in perspektivischer Ansicht;
- 1B die Vorrichtung nach 1A, teilweise geschnitten;
- 2A die Vorrichtung nach 1A in geschlossenem Zustand in perspektivischer Ansicht;
- 2B die Vorrichtung nach 2A, teilweise geschnitten;
- 2C die Vorrichtung nach 2A, teilweise geschnitten, in einer weiteren perspektivischen Darstellung;
- 3A die Wechseltrommel der Vorrichtung aus 1A als Einzelheit in einer perspektivischen Ansicht;
- 3B die Wechseltrommel aus 3A, in Draufsicht;
- 3C die Wechseltrommel gemäß Schnittlinie 3C-3C aus 3B;
- 4A die Trommelaufnahme der Vorrichtung aus 1A als Einzelheit in einer perspektivischen Ansicht;
- 4B die Trommelaufnahme aus 4A, in Draufsicht;
- 4C die Trommelaufnahme gemäß Schnittlinie 4C-4C aus 4B; und
- 5 eine erfindungsgemäße Anlage zum Behandeln von schüttbaren Massenteilen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1A in schematischer Darstellung.
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Die 1A bis 4C, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Strahlen von schüttbaren Massenteilen mittels eines teilchenförmigen Werkstoffs.
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Die Vorrichtung 2 umfasst eine Wechseltrommel 3 zur Aufnahme von schüttbaren Massenteilen 4, eine Trommelaufnahme 5, in welche die Wechseltrommel 3 einsetzbar ist, ein Gehäuse 6, in dem die Trommelaufnahme 5 schwenkbar angeordnet ist, und eine Strahleinrichtung 7, um die in der Trommel befindlichen Massenteile mit Partikeln zu bestrahlen. Die Strahleinrichtung ist insbesondere als Schleuderradeinrichtung gestaltet.
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Die mit der Anlage zu behandelnden Massenteile 4 können beispielsweise Schrauben, Stanzteile oder ein anderes Schüttgut sein. Die zu behandelnden Massenteile werden in die Wechseltrommel 3 gefüllt, die anschließend in die Trommelaufnahme 5 eingesetzt und gemeinsam mit dieser in die Behandlungsposition verschwenkt wird. In verschwenktem Zustand werden die Massenteile mittels der Strahleinrichtung 7 mit teilchenförmigen Werkstoff bestrahlt.
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Das Gehäuse 6 bildet im Innenraum eine Strahlkammer 8, in dem die Wechseltrommel 3 bzw. die darin aufgenommenen Massenteile bestrahlt werden. Zum Einsetzen und Herausnehmen der Wechseltrommel 3 hat das Gehäuse 6 eine Öffnung 9, die mittels einem oder mehreren Schließelementen 10, 11 verschließbar ist. In eingesetztem Zustand ist die Wechseltrommel 3 über lösbare Koppelmittel 12 mit der Trommelaufnahme 5 antriebsmäßig gekoppelt, um eine Drehbewegung der Trommelaufnahme 5 auf die Wechseltrommel 3 zu übertragen. Zum Erzeugen der Drehbewegung ist eine steuerbare Antriebseinheit 13 vorgesehen, welche mit der Trommelaufnahme 5 antriebsverbunden ist.
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Die Wechseltrommel 3 hat eine Trommelwandung 14, die mit einer Vielzahl von Löchern 15 perforiert ist, durch die das Strahlmittel und gegebenenfalls bei weiteren Behandlungsschritten auch andere Behandlungsmittel, hindurchströmen kann. Die Anzahl, Größe und/oder Form der Perforationen ist so gewählt, dass die zu behandelnden Massenteile zuverlässig im Korbinneren gehalten werden. Die Innenkontur der Trommelwandung 14 ist so gestaltet, dass ein Umwälzen der Massenteile unterstützt wird. Hierfür kann die Innenkontur im Querschnitt betrachtet unrund gestaltet sein, so dass die Massenteile beim Drehen der Trommel umgelagert werden. Die Trommelaufnahme 5 umfasst ebenfalls eine Mehrzahl von Öffnungen 16 zum Durchtritt des teilchenförmigen Werkstoffs. So können die auf das Schüttgut gestrahlten Partikel durch die Löcher 15 der Wechseltrommel 3 und die Öffnungen 16 der Trommelaufnahme 5 in einen tieferen Bereich der Strahlkammer 8 abfließen und von dort der weiteren Zirkulation zugeführt werden. Dabei ist vorgesehen, dass die gesamte die Durchtrittsfläche der Löcher 15 der Wechseltrommel 3 kleiner ist als die gesamte Durchtrittsfläche der Öffnungen 16 der Trommelaufnahme 5.
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Nachstehend wird auf bevorzugte weitere technische Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 eingegangen.
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Bei der vorliegen Ausführungsform weist das Gehäuse 6 ein stehendes bzw. unbewegliches Gehäuseteil 17 und ein gegenüber diesem bewegliches bzw. schwenkbares Gehäuseteil 18 auf. Das schwenkbare Gehäuseteil 18 ist schaufelartig gestaltet und umfasst mehrere Wandungsabschnitte, insbesondere zwei Seitenwandabschnitte 19, 20 und zwei Stirnwandabschnitte 22, 23 auf. An einem der Stirnwandabschnitte ist die Trommelaufnahme 5 befestigt, und zwar derart, dass sie gemeinsam mit dem schwenkbaren Gehäuseteil 18 bewegbar ist. Dieser Abschnitt kann insofern auch als Trägerabschnitt bezeichnet werden. Das schwenkbare Gehäuseteil 18 kann samt Trommelaufnahme gegenüber dem starren Gehäuseteil 17 mittels einer Schwenkeinrichtung 24 aus einer senkrechten Position P1 um mehr als 0° in eine Neigungsposition P2 von bis zu 66° verschwenkt werden. Vorzugsweise ist der Schwenkwinkel α variabel auf jeden Zwischenwert zwischen der senkrechten Ausgangsposition und der maximalen Neigungsposition einstellbar. Das schwenkbare Gehäuseteil 18 bildet neben der Funktion als Träger für die Wechseltrommel 3 gleichzeitig ein Schließelement bildet. In geschlossenem Zustand schließt das schwenkbare Gehäuseteil 18 gemeinsam mit dem statischen Gehäuseteil 17 die Strahlkammer ein. Entlang seiner Öffnung weist das schwenkbare Gehäuseteil 18 einen Flanschabschnitt 25 auf, der in geschlossenem Zustand mit einer Gegenfläche 26 des stehenden Gehäuseteils 18 in abdichtenden Kontakt kommt.
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1A und 1B zeigen die Wechseltrommel 3 in eingesetztem Zustand in der Trommelaufnahme 5 mit geöffneten Schließelementen 10, 11 bzw. Klappen. Die Antriebseinheit 27 für die Schwenkeinrichtung 24 ist außerhalb des Gehäuses 6 bzw. der Strahlkammer angeordnet, so dass diese nicht vom Strahlmaterial beeinträchtigt wird. Die Trommelaufnahme 5 samt Wechseltrommel 3 befindet sich in der r ersten Position P1, in der die Trommelachse A3 senkrecht steht.
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In 2A und 2B ist die Vorrichtung 2 in Schließstellung gezeigt. Das verschwenkbare Gehäuseteil 18 ist gegenüber dem ortsfesten Gehäuseteil 17 verschwenkt, und die Klappe 11 ist geschlossen, so dass die Strahlkammer insgesamt geschlossen ist. Durch das Verschwenken des Gehäuseteils 18 sind auch die Trommelaufnahme 5 und die darin gehaltene Wechseltrommel 3 aus der Vertikalen um den Schwenkwinkel α in die geneigte Position P2 verschwenkt. Dies ist in 2B gut erkennbar. In dieser Position wird das in der Wechseltrommel 3 befindliche Schüttgut mittels der Strahleinrichtung 7 bestrahlt.
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Die Strahleinrichtung 7 ist außerhalb der Strahlkammer am Gehäuse 6 angeordnet, wobei im Gehäuse eine Öffnung 28 vorgesehen ist, durch die der Teilchenstrahl in die Kammer gestrahlt wird. Die Strahleinrichtung 7 ist so angeordnet, dass sie in verschwenktem Zustand des Trommelkorbs 5 in einer Flucht mit der Trommelachse A3 liegt. Auf diese Weise wird der Teilchenstrahl gezielt in die Trommel gestrahlt, um das Schüttgut zu bestrahlen. Die Strahleinrichtung 7 kann in Form einer Schleuderstrahleinheit gestaltet sein.
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Die Vorrichtung 2 umfasst ferner einen Drehantrieb 29, um die Trommelaufnahme 5 bzw. die darin aufgenommene Wechseltrommel 3 während der Partikelbestrahlung um die Trommelachse A3 drehend anzutreiben. Der Drehantrieb 29 ist so ausgestaltet sein, dass die Trommel mit einer Drehzahl n von beispielsweise 1 bis 50 U/min rotiert werden kann. Die Antriebsdrehzahl n der Wechseltrommel 3 ist vorzugsweise stufenweise oder stufenlos variabel einstellbar.
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Die Wechseltrommel 3, welche als Detail in den 3A bis 3C dargestellt ist, ist aus einem verschließfesten Werkstoff hergestellt, der eine Härte von beispielsweise mindestens 180 HBW, insbesondere mindestens 360 HBW, und/oder eine Zugfestigkeit Rm von beispielsweise mindestens 1250 MPa, insbesondere mindestens 1400 MPa aufweisen kann. Besonders gut eignen sich Manganhartstähle für die Herstellung der Wechseltrommel 3, beispielsweise X120Mn12 oder vergleichbare Stähle. Für die Werkstoffauswahl der Trommelaufnahme 5 gilt dasselbe. Die Wanddicke W3 der Wechseltrommel 3 beträgt insbesondere mehr als 3 mm und/oder weniger als 10 mm. Beispielsweise kann die Blechdicke zumindest im Wandungsbereich und Boden beispielsweise zwischen 4 mm und 6 mm liegen.
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Die Form und Größe der Wechseltrommel 3 ist prinzipiell frei wählbar und kann an die Anforderungen an das zu behandelnde Schüttgut angepasst werden. Die Wechseltrommel 3 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist rotationssymmetrisch zu einer Trommelachse A3 gestaltet. Es ist ferner erkennbar, dass die Trommel mehrere Abschnitte umfasst, nämlich einen Bodenabschnitt 32, einen hiermit verbundenen zylinderförmigen Wandabschnitt 33 und einen Verjüngungsabschnitt 34, der insbesondere als Konusabschnitt gestaltet ist. Der Verjüngungsabschnitt 34 gewährleistet, dass die Massenteile 4 beim Schwenken und Rotieren der Wechseltrommel 3 sicher im Trommelinneren gehalten werden. Im Unterschied zum Wandungsabschnitt 19 kann der Verjüngungsabschnitt 19 eine geschlossene Oberfläche haben, das heißt frei von Löchern oder Durchbrüchen sein. Dies erleichtert die Schüttfähigkeit der Massenteile beim Entleeren. Die Konuswandung kann im Längsschnitt betrachtet gegenüber der Seitenwandung einen Neigungswinkel von zwischen 30° und 60° haben. Am oberen Ende weist die Wechseltrommel 3 eine Öffnung 35 mit einem diese umfassenden Ring- bzw. Flanschabschnitt 36 auf, mit dem die Trommel von einer Hebe- bzw. Transporteinrichtung gehoben und transportiert werden kann. Der Ring- bzw. Flanschabschnitt 36 kann einteilig mit dem Verjüngungsabschnitt 34 gestaltet sein, beispielsweise als Blechumformteil.
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Der Wandabschnitt 33 ist mit dem Bodenabschnitt 32 fest verbunden, beispielsweise mit einer umlaufenden Schweißverbindung entlang der Stoßkante. Am unteren Ende bzw. am Bodenabschnitt 32 weist die Trommel insbesondere ein Ringelement 37 auf, das zur Handhabung und als Standelement dienen kann. Das Ringelement 37 hat einen gegenüber der Außenkante 38 nach radial innen versetzten Hülsenabschnitt 39 und einen sich hieran anschließenden, nach radial außen gerichteten Flanschabschnitt 40. Der Außendurchmesser des Flanschabschnitts 40 entspricht etwa dem Außendurchmesser des Wandabschnitts 33.
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Der Bodenabschnitt 32 ist bei der vorliegenden Ausführung als gelochte Platte gestaltet, und der Wandabschnitt 33 kann aus einem zu einem Zylinder gebogenen gelochten Blechelement hergestellt werden. Die Anzahl, Form und Größe der Löcher bzw. Durchtrittsöffnungen ist an die zu behandelnden Massenteile angepasst. Beispielsweise können die Löcher eine Durchtrittsfläche von jeweils mehr als 0,25 mm2 und/oder von weniger als 4 cm2 aufweisen.
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Der Wandabschnitt 33 der Wechseltrommel 3 hat einen Innendurchmesser D33 von vorzugsweise mehr als 800 mm und/oder weniger als 1000 mm. Der Durchmesser D35 der Trommelöffnung 35 ist kleiner als der Innendurchmesser D33 des Wandabschnitts, beispielsweise zwischen 600 mm und 800 mm. Die Wechseltrommel 3 kann ein Volumen von weniger als 360 Litern und/oder mehr als 180 Litern aufweisen. Für die Bestrahlung kann die Trommel beispielsweise mit weniger als 150 Litern befüllt werden.
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Die Wechseltrommel 3 weist auf ihrer Innenseite mehrere über den Umfang verteilte Umwälzelemente 31 auf, die dazu dienen, die in der Wechseltrommel 3 befindlichen Massenteile 4 bei Drehung der Wechseltrommel 3 umzulagern. Die Umwälzelemente 31 sind bei der vorliegenden Ausführung als gegenüber der zylindrischen Grundform der Trommelwandung radial nach innen vorstehende Balken bzw. Rippen gestaltet. Es sind vorliegend drei sich parallel zur Trommelachse A3 erstreckende Balken über dem Umfang vorgesehen, ohne darauf eingeschränkt zu sein. Die Umwälz- bzw. Balkenelemente sind an der Innenseite der Wandabschnitte 33 angebracht, beispielsweise verschweißt. Das obere Ende kann an den Verjüngungsabschnitt 34 anschließen. Das untere Ende der Umwälz- bzw. Balkenelemente 31 ist mit einem konischen Ringabschnitt 30 verbunden bzw. an diesen angeschlossen. Der konische Ringabschnitt 30 überspannt den Eckbereich zwischen dem Wand- und dem Bodenabschnitt 32, 33 und trägt somit zu einem besseren Umlagern und Durchmischen bei.
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In den 4A bis 4C ist die Trommelaufnahme 5 als Detail dargestellt. Die Ausgestaltung der Trommelaufnahme ist prinzipiell beliebig; sie ist an die Form der Trommel angepasst, um diese gut aufnehmen zu können. In der vorliegenden beispielhaften Ausführung ist die Trommelaufnahme 5 korbförmig gestaltet und weist eine Bodenplatte 42, zwei oder mehr voneinander axial beabstandete Ringelemente 43 und mehrere über den Umfang verteilte Längselemente 44 aufweisen. Die Ringelemente 43 umschließen die Längselementen 44 in Umfangsrichtung und sind mit diesen fest verbunden, beispielsweise verschweißt. Die Längselemente 44 sind mit der Bodenplatte 42 fest verbunden; dies kann ebenfalls mittels Schweißen erfolgen. Vorliegend sind sechs Elemente regelmäßig über den Umfang verteilt auf der Bodenplatte angeordnet. Die Längselemente 44 sind in Form von Profilen gestaltet, insbesondere als T-Profile. Sie überragen das oberste Ringelement 43 in axiale Richtung. An der Trommelaufnahme 5 ist eine Einführgeometrie vorgesehen, welche eine Zentrierung beim Einführen unterstützt. Hierfür weisen die Längselemente 44 an ihren freien Enden jeweils eine Einführschräge 45 auf, wie insbesondere in 4C erkennbar. Auf diese Weise ist insgesamt eine sich zum Boden hin verjüngende Konusfläche gebildet. Die Trommel kann somit sicher in die Trommelaufnahme 5 eingeführt und dabei zentriert werden.
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Die Wechseltrommel 3 und die Trommelaufnahme 5 sind so dimensioniert, dass in eingesetztem Zustand zwischen diesen ein Radialspiel gebildet ist. Das Radialspiel kann, im Durchmesser betrachtet, beispielsweise mehr als 1 mm und/oder weniger als 5 mm betragen. Ein größter Außendurchmesser D33 des Wand- bzw. Bodenabschnitts der Wechseltrommel 3 ist kleiner als ein kleinster Innendurchmesser D5 der Trommelaufnahme 5. Die Höhe H5 der Trommelaufnahme 5 entspricht vorzugsweise mindestens dem 0,75-fachen der Höhe H3 der Wechseltrommel 3 bzw. die Längselemente 44 zum radialen Abstützen der Trommel erstrecken sich mindestens bis zum oberen Ende des Wandabschnitts 33.
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In eingeführtem Zustand wird die Wechseltrommel 3 mit der Trommelaufnahme 5 antriebsmäßig verbunden. Hierfür weist die Trommelaufnahme 5 ein oder mehrere erste Koppelelemente 46 auf, welche mit ein oder mehreren zweiten Koppelelementen 47 der Wechseltrommel 3 zusammenwirken. Die Koppelelemente 47 sind so gestaltet, dass eine Drehbewegung der Trommelaufnahme 5 auf die Wechseltrommel 3 übertragen wird und beide gemeinsam um die Trommelachse A3 drehen. Beispielsweise können die Koppelelemente 46, 47 in Form von einem oder mehreren umfangsverteilten Mitnehmern gestaltet sein, die bei Drehung der Trommelaufnahme eine Kraft auf entsprechende Mitnehmer der Trommel übertragen und diese drehend antreiben.
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In 5 ist eine Anlage 48 zum Behandeln von schüttbaren Massenteilen 4 gezeigt, die eine Vorrichtung 2 gemäß 1 aufweist. Zusätzlich umfasst die Anlage 48 eine der Vorrichtung 2 vorgelagerte erste Behandlungsstation 49, die in Form einer Beladungsstation gestaltet ist, sowie eine der Vorrichtung 2 nachgelagerte dritte Behandlungsstation 50, die in Form einer Entleerungsstation gestaltet ist. Die Beladungsstation umfasst eine Einfüllvorrichtung 51, über welche die schüttfähigen Massenteile 4 in die Wechseltrommel 3 eingefüllt werden können. Die Entleerungsstation umfasst eine Kippvorrichtung 52, mit der die Wechseltrommel 3 um eine horizontale Kippachse A52 gekippt werden kann, so dass die Massenteile 4 durch die Öffnung nach unten auf eine Abführvorrichtung 53 ausgeschüttet werden. Es versteht sich, dass optional weitere Behandlungsstationen vorgesehen sein können beispielsweise eine oder mehrere von einer Entölungsstation, Waschstation, Entfettungsstation, Spülstation, Lackierstation, Oberflächenbeschichtungsstation und/oder Trocknungsstation.
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Die Anlage 48 umfasst ferner eine Transporteinrichtung 54 mit einem Transportgestell 55, das die Behandlungsstationen überspannt. An dem Transportgestell 55 ist eine Greifeinrichtung 56 zum reversiblen Greifen und Loslassen einer Wechseltrommel 3 vorgesehen, sowie eine Hebeeinrichtung 57, um eine Wechseltrommel 3 zu heben und zu senken. Die Hebeeinrichtung 57 ist an einem beweglichen Transportwagen 58 befestigt, so dass eine Wechseltrommel 3 von einer Station zur nächsten Station entlang des Transportgestells bewegt werden kann. Das Transportgestell umfasst mehrere Stützen 59 und einen Querbalken 60.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Vorrichtung
- 3
- Wechseltrommel
- 4
- Massenteile
- 5
- Trommelaufnahme
- 6
- Gehäuse
- 7
- Strahleinrichtung
- 8
- Strahlkammer
- 9
- Öffnung
- 10
- Schließelement
- 11
- Schließelement
- 12
- Koppelmittel
- 13
- Antriebseinheit
- 14
- Trommelwandung
- 15
- Löcher
- 16
- Öffnungen
- 17
- Gehäuseteil
- 18
- Gehäuseteil
- 19
- Seitenwandabschnitt
- 20
- Seitenwandabschnitt
- 21
- Werkstoff
- 22
- Stirnwandabschnitte
- 23
- Stirnwandabschnitte
- 24
- Schwenkeinrichtung
- 25
- Flanschabschnitt
- 26
- Gegenfläche
- 27
- Antriebseinheit
- 28
- Öffnung
- 29
- Drehantrieb
- 30
- Ringabschnitt
- 31
- Umwälzelement
- 32
- Bodenabschnitt
- 33
- Wandabschnitt
- 34
- Verjüngungsabschnitt
- 35
- Öffnung
- 36
- Ringabschnitt
- 37
- Ringelement
- 38
- Außenkante
- 39
- Hülsenabschnitt
- 40
- Flanschabschnitt
- 42
- Bodenplatte
- 43
- Ringelement
- 44
- Längselement
- 45
- Einführschräge
- 46
- Koppelelement
- 47
- Koppelelement
- 48
- Anlage
- 49
- Behandlungsstation
- 50
- Behandlungsstation
- 51
- Einfüllvorrichtung
- 52
- Kippvorrichtung
- 53
- Abführvorrichtung
- 54
- Transporteinrichtung
- 55
- Transportgestell
- 56
- Greifeinrichtung
- 57
- Hebeeinrichtung
- 58
- Transportwagen
- 59
- Stützen
- 60
- Querbalken
- α
- Schwenkwinkel
- A
- Achse
- D
- Durchmesser
- H
- Höhe
- P
- Position
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19931663 C1 [0002]
- DE 10116153 C1 [0003]
- DE 102009009782 A1 [0005]
- DE 102015118240 A1 [0006]
