DE2061746C3 - Schaufel für Schleuderrad zum Schleudern von körnigem Strahlmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaufel für ein Schleuderrad zum Schleudern von körnigem Strahlmittel für die Oberflächenbehandlung von Werkstücken, mit einem zentralen Reglerkorb und einem im letzteren zusammen mit dem im letzteren zusammen mit dem Schleuderrad rotierenden Vorbeschleuniger, wobei der Reglerkorb am Maschinengehäuse um seine eigene Achse verschwenkbar angeordnet ist.

Bei einem bekannten Schleuderrad zum Schleudern von körnigem Strahlmittel mit radialen Schaufeln (CH-PS 2 07 111) wird das Strahlmittel im Radzentrum dem inneren Schaufelende zugeführt, das je nach der gewünschten Richtung, in der das Strahlmittel vom Schleuderrad abgeschleudert werden soll, sowohl in als auch entgegen der Umlaufrichtung abgebogen sein kann. Da sich die Abbiegung unmittelbar beim Radzentrum befindet, ist wegen der geringen Tangentialgeschwindigkeit der Verschleiß durch das Strahlmittel klein. Diese Verhältnisse liegen jedoch bei einem Schleuderrad mit einem zum Einhalten einer bestimmten Austrittsrichtung des Strahlmittels im Radinnern angeordneten Reglerkorb nicht vor, da sich die inneren Schaufelenden bereits im Bereich hoher Tangentialgeschwindigkeiten befinden; das bekannte Schleuderrad liefert somit keine Hinweise für einen einwandfreien Strahlmittelverlauf bei diesen Verhältnissen.

Dazu kommt ferner, daß infolge des Richtungswechsels, vorhandene Energie vernichtet wird, so daß die Endgeschwindigkeit der Teilchen kleiner ist, als sie theoretisch vorhanden sein könnte.

Aufgabe der Erfindung ist, an einem gattungsgemäßen Schleuderrad die Schaufeln so auszubilden, daß eine größere Schleudergeschwindigkeit des Strahlmittels erzielbar ist, ohne daß die Antriebsleistung und/oder die Rotationsgeschwindigkeit des Schleuderrades erhöht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das innere Ende der das Strahlmittel aufnehmenden Oberfläche der Schaufel in bekannter Weise eine in entgegengesetzter Richtung zum Drehsinn des Schleuderrades verlaufende Krümmung aufweist.

Die Krümmung soll entsprechend dem Anspruch 2 verlaufen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Schleuderrad,

Fig.2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Schaufel nach der Linie H-II in der F i g. 1, und

Fig.3 einen Teilschnitt durch. Schleuderrad und Schaufel mit Angaben über die Wirkungsweise.

In der F i g. 1 ist ein Schleuderrad dargestellt, in dem die erfindungsgemäßen Schaufeln Verwendung finden. Das Schleuderrad besteht aus zwei im Abstand

■ voneinander angeordneten und durch nicht dargestellte Abstandsbolzen miteinander verbundenen Scheiben, nämlich einer vorderen und einer hinteren Scheibe 12 und 10. Die hintere Scheibe 10 ist mittels Schrauben 16 am Ende einer Nabe 18 befestigt und die Nabe 18 ist drehfest auf einer Antriebswelle 20 angeordnet

Mit 22 ist eine Schaufel bezeichnet, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist Eine Mehrzahl solcher Schaufeln 22 sind zwischen den beiden Scheiben 10 und 12 in radialer Richtung angeordnet, wobei deren äußere

·■ Kanten mit 24 bezeichnet sind. In der dargestellten Ausführungsform ragt die äußere Kante 24 bis über den Umfang der beiden Scheiben 10 und 12 hinaus. Die inneren Kanten 26 reichen bis kurz vor die Achse des Sch'.euderrades und sie bilden zusammen eine zentrale

■ Öffnung 28. Das Schleuderrad ist üblicherweise von einem nicht dargestellten Gehäuse mit einem Durchlaß für das Strahlmittel umschlossen.

In der zentralen Öffnung 28 ist ein Reglerkorb 30 in der Form eines Hohlzylinders mit einem nach innen gerichteten Ringflansch 32 angeordnet. Das äußere oder vordere Ende 34 des Reglerkorbes 30 reicht bis über die vordere Schleuderradscheibe 12 heraus. Dieses vordere Ende 34 kann beispielsweise an einem nicht dargestellten Gehäuse so angeordnet sein, daß der Reglerkorb 30 um seine eigene Achse in der zentralen Öffnung 28 verschwenkt werden kann. Am Umfang des Reglerkorbes 30 ist eine Austrittsöffnung 36 (F i g. 1 und 3) vorgesehen, durch die dem Korb 30 zugeführtes Strahlmittel auf die Schaufeln 22 gegeben werden kann. Die Stellung der Austrittsöffnung 36 bewirkt, daß das Strahlmittel in vorbestimmter Richtung vom Umfang des Schleuderrades weggeschieudert wird.

Innerhalb des Reglerkorbes 30 befindet sich ein bekannter Vorbeschleuniger 38.

Der als kleines Schaufelrad ausgebildete Vorbeschleuniger 38 besitzt eine Anzahl von Schaufeln 40. Die zentrale Eintrittsöffnung 42 für das Strahlmittel des Vorbeschleunigers 38 weist gegenüber der Mittelpartie mit den Schaufeln 40 einen kleineren Durchmesser auf. Der Vorbeschleuniger 38 ist mittels einer Schraube 44 am Ende der Welle 20 mit der letzteren drehfest verbunden. Er rotiert somit mit der gleichen Drehzahl wie das Schleuderrad.

Durch nicht dargestellte Mittel gelangt Strahlmittel in die konische Eintrittsöffnung 42 des Vorbeschlcunigers 38, von wo es gegen die mit Schaufeln 40 versehene Mittelpartie nach hinten rollt. Dort schleudern die Schaufeln 40 das Strahlmittel mit großer Kraft durch die Austrittsöffnungen 36 des Reglerkorbes 30 gegen die vorderen, bzw. in den Bereich der inneren Kanten 26 der Schleuderradschaufeln 22.

Das von den Schaufeln 40 des Vorbeschleunigers 38 weggeschleuderte Strahlmittel will durch die Wirkung der Zentrifugalkraft des rotierenden Vorbeschleunigcrs 38 nach außen gelangen, doch wirkt diesem die innere Wandung des Reglerkorbes 30 entgegen. Durch die von den Schaufeln 40 des Vorbeschleunigcrs 38 erteilte Geschwindigkeit wird das Strahlmittel längs der inneren

Wandung weiterwandern, bis es die Austrittsöffnung 36 erreicht hat Dort wird es in einem unterbrochenen Strom oder in Wellen längs einer durch einen Pfeil 46 bezeichneten Linie (Fig.3), die im wesentlichen tangential zur Innenwand des Reglerkorbes 30 verläuft, durch die vordere Kante 26 einer Schaufel 22 aufgenommen und bewegt sich radial nach außen auf den Schleuderflächen der Schaufel 22.

Jede der Schaufeln 22 wird bei der Montage ip eine von am Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Führungen 50 in den Schleuderradscheiben 10 und 12 eingesetzt und in der gewünschten Stellung festgehalten. Im dargestellten Ausführungsbeir.piel sind in den Wandungen der Scheiben 10 und 12 Spitzschrauben 52 vorgesehen, deren Enden in konische Löcher 54 in der Seite der Schaufeln 22 eingreifen.

Anstelle des dargestellten Schleuderrades könnten nuch Schleuderräder mit nur einer Seitenwand, oder solche, bei denen die Seitenwände bis zur äußeren Kante 24 der Schaufeln 22 reichen, verwendet werden. Ebenso könnten andere Mittel zum Befestigen der Schaufeln verwendet werden.

Wenn die Strahlmittelteilchen durch die Austrittsöffnung 36 des Reglerkorbes 30 geschleudert werden, wie dies in der F i g. 3 durch die Pfeillinie 46 dargestellt ist, dann weist deren Geschwindigkeit radiale und tangentiale Komponenten auf. Die radiale Komponente ist eine Funktion der Drehzahl des Schleuderrades pro Zeiteinheit und des Halbmessers der inneren Wandung des Reglerkorbes 30. Weil die innere Kante 26 einer Schaufel 22 sich auf einem Halbmesser befindei, der größer ist als derjenige der inneren Wandung des Reglerkorbes 30, so ist seine radiale Geschwindigkeit größer als diejenige der inneren Wandung des Reglerkorbes 30 und damit auch größer als diejenige der Strahlmittelteilchen.

Bei den bisher bekannten Schaufeln mit geraden Schleuderflächen trafen die Strahlmittelteilchen auf eine Oberfläche auf, die sich in einem Winkel zu deren Schleuderweg bewegte. Dazu kam, daß sich diese Oberflächen mit einer wesentlich größeren Geschwindigkeit bewegten. Hieraus ergab sich, daß die Strahlmittelteilchen einen raschen Richtungswechsel vornehmen mußten.

Bei einem solchen Richtungswechsel wird ein Teil der kinetischen Energie schlagartig vernichtet, wobei entweder Strahlmittelteilchen oder die Oberflächen der Schaufeln verformt bzw. verschlissen werden. Ferner besteht eine Tendenz, daß einige der Strahlmittelteilchen zurückgeschlagen werden, so daß sie sich vor der Schaufel nach außen bewegen und dann nach kurzer Zeit weiter draußen auf die Schleuderfläche auftreffen oder aufprallen und dort Verschleiß-Spuren erzeugen

Um diese geschilderten Nachteile zu vermeiden, ist die erfindungsgemäße Schaufel 22 derart ausgebildet, daß ihr inneres Ende eine gekrümmte Fläche 56 aufweist, die in ihrem Querschnitt von der Drehrichtung des Schaufelrades weggebogen ist. Eine solche Formgebung kann als negative oder Gegenkurve bezeichnet werden. Sie führt weiter von der inneren Kante 26 zur ebenen Oberfläche 48 au^f J>;r Schleuderfläche der Schaufel 22, welche radial nach außen verläuft oder nach rückwärts geneigt ist, wie dies die F i g. 3 zeigt.

Um die Wirkungsweise der Krümmung 56 klarzustellen, sei auf die F i g. 3 hingewiesen. In dieser Figur stellt die Linie 46 mit den Pfeilen den Weg eines Strahlmittelteilchens dar, das durch die Austrittsöffnung 36 ausgeschleudert wird. Dieser Weg verläuft im > wesentlichen tangential zu der Innenwand des Reglerkorbes 30. Es wird angenommen, daß der Vorbeschleuniger 38 und das Schleuderrad mit den Schaufeln 22 im Gegenuhrzeigersinn rotieren, so daß sich der abgebogene Teil oder die Krümmung 56 der Schaufel 22 auf der

ι c ι rechten Seite befinden.

Wie zu ersehen ist, findet der erste Kontakt der inneren Kante 26 der Schaufel 22 mit einem Strahlmittelteilchen in einem Zeitpunkt Ti statt Im Zeitpunkt TI ist die Schaufel 22 in eine Stellung

■. vorgerückt, die durch kurz gestrichelte Linien dargestellt ist Jene Punkte, die sich radial weiter außen auf der Krümmung 56 befinden, stellen die Kontaktpunkte mit den Strahlmittelteilchen dar, die nach dem Verlassen der Austrittsöffnung 36 auf der Linie 46 weiter

j(i gewandert sind. Es berühren somit die Strahlmittelteilchen im Zeitpunkt T2 die Schaufel im Kontaktpunkt 58. Nach einer weiteren kurzen Zeitspanne, T3, ist die Schaufel 22 in die mit lang gestrichelt gezeichneten Linien dargestellte Stelle vorgerückt, während die

_■> Strahlmittelteilchen weiter auf der Linie 46 vorgerückt sind. Sie berühren die Schaufeloberfläche im Kontaktpunkt 60. Oie eingezeichneten Zeitpunkte TX, T2 und T3 und die Kontaktpunkte 26, 58 und 60 zeigen intervallweise den Bewegungsverlauf der Strahlmittel-

Hi teilchen auf der Oberfläche der Schaufel. Nach der anfänglichen Kontaktnahme mit der gekrümmten Oberfläche 56 wandern die Teilchen längs des Restes der radial zur Schleuderradachse verlaufenden ebenen Oberfläche 48 nach außen, um vom äußeren Ende 24 der

ι, Schaufel 22 weggeschleudert zu werden.

Die Krümmung 56 der Oberfläche der Schaufel 22 ist derart gewählt, daß der Bewegungsverlauf eines Strahlmittelteilchens, welches auf dieser Oberfläche 56 geführt ist, im wesentlichen parallel zur Linie 46 liegt.

id Der genaue Verlauf der Krümmung 56 wird bestimmt durch die Parameter des Schleuderrades, wie Drehzahl pro Zeiteinheit, Halbmesser des Reglerkorbes, usw., wobei das Ziel darin besteht, eine möglichst große Anzahl von Berührungspunkten in einer Ebene zu

;. erhalten, die so nahe als möglich parallel zum Strahlmittelstrahl verläuft. Somit kann die Krümmung ein Kreisbogen sein, oder eine Zusammensetzung beispielsweise mit einer Ellipse, oder eine Kombination von Kreisbogenabschnitten unterschiedlicher Durch-

iii messer.

Die Vorteile der beschriebenen Schaufelform gegenüber bekannten Schaufelkonstruktionen bestehen darin, daß kein plötzlicher und scharfer Richtungswechsel der Strahlmittelteilchen und keine Vernichtung der Energie durch Zurückprallen der Teilchen stattfindet. Es ist damit möglich, bei gleicher Strahlmittelmenge eine höhere Strahlmittel-Geschwindigkeit am Schleuderradaustritt zu erhalten, ohne daß die Schleuderraddrehzahl oder die Antriebsleistung erhöht werden müssen.

• .ι. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß infolge des besseren Überganges der Strahlmittelteilchen vom Reglerkorb auf die Schleuderschaufeloberfläche ein wesentlich geringerer Verschleiß festzustellen ist, so d^3 die Schaufeln eine längere Lebensdauer aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 Patentansprüche:

1. Schaufel für Schleuderrad zum Schleudern von körnigem Strahlmittel für die Oberflächenbehandlung von Werkstücken, mit einem zentralen Reglerkorb und einem im letzteren, zusammen mit dem Schleuderrad rotierenden Vorbeschleuniger, wobei der Reglerkorb am Maschinengehäuse um seine eigene Achse verschwenkbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende (26) der das Strahlmittel aufnehmenden Oberfläche (48) der Schaufel (22) in bekannter Weise eine in entgegengesetzter Richtung zum Drehsinn

~äes~Schieüderrades_verIaufende__Krüniniung (56) aufweist

2. Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsverlauf des inneren Schaufelendes (26) den darauf geführten Strahlmittelteilchen im Betrieb eine lineare Bewegung aufzwingt.