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"Anlage zum Druckluftstrahlen"
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Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Druckluftstrahlen mit einem
Drucklufterzeuger, einem Stahlmittelvorratsbehälter mit einer Anschlußeinrichtung,
einem Strahlgerät, einer von dem Drucklufterzeuger zu dem Strahlmittelvorratsbehälter,
insbesondere zu der Anschlußeinrichtung des Strahlmittelvorratsbehälters führenden
Druckluftleitung und einer von der Anschlußeinrichtung des Strahlmittelvorratsbehälters
zum Strahlgerät führenden Strahlmittelleitung, wobei die Anschlußeinrichtung eine
mechanische Eintragsvorrichtung zum Eintragen des Strahlmittels in die Strahlmittelleitung
aufweist und wobei das Strahlmittel in der Strahlmittelleitung von der Druckluft
zum Strahlgerät gefördert und im Strahlgerät auf die gewünschte Austrittsgeschwindigkeit
bebeschleunigt wird.
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Das Druckluftstrahlen, früher auch als Sandstrahlen und gelegentlich
auch als Freistrahlen bezeichnet, sowie diesbezügliche Anlagen sind seit langem
bekannt.
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Seit einiger Zeit ist auch ein sogenanntes Feuchtstrahlen und eine
diesbezügliche Anlage bekannt (vgl. die DE-PS 27 24 318). Von dieser bekannten Anlage
geht die Erfindung aus.
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Die bekannte Anlage zum Druckluftstrahlen, von der die Erfindung ausgeht,
weist neben den oben angegebenen Anlagenteilen weiter einen Zusatzstoffbehälter
mit einer Anschlußeinrichtung, eine von dem Drucklufterzeuger zu der Anschlußeinrichtung
des Zusatzstoffbehälters führende Zusatzluftleitung und eine von der Anschlußleitung
des Zusatzstoffbehälters abgehende Zusatzstoffleitung auf. Die Strahlmittelleitung
und die Zusatzstoffleitung sind hier beide mit dem Strahlgerät unmittelbar verbunden.
Um das Einbringen des Stahlmittels aus dem Strahlmittelvorratsbehälter in die Strahlmittelleitung
zu erleichtern, ist eine Vordruckleitung vorgesehen, die in den druckdicht ausgeführten
Strahlmittelvorratsbehälter mündet und dessen Inneres mit dem Drucklufterzeuger
verbindet. Eine entsprechende Konstruktion findet sich auch bei dem Zusatzstoffbehälter.
Der Strahlmittelvorratsbehälter und der Zusatzstoffbehälter sind dabei vorzugsweise
als Zweikammerbehälter ausgeführt.
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Die bekannte Anlage zum Druckluftstrahlen, von der die Erfindung ausgeht,
läßt sich außer mit Druckluft als Transportmittel auch mit anderen Transportmedien,
beispielsweise mit Transportwasser od. dgl. betreiben. Für das bei der bekannten
Anlage zum Druckluftstrahlen verwendete Strahlmittel gilt, daß hier vorzugsweise
ein körniges Strahlmittel, insbesondere Sand, Verwendung findet. Schließlich gilt
bei der bekannten Anlage zum Druckluftstrahlen, daß anstelle der Zusatzluft auch
andere Zusatztransportmedien verwendet werden können und daß eine große Auwahlmöglichkeit
für den Zusatzstoff besteht, wobei insbesondere Wasser als Zusatzstoff in Frage
kommt. All diese möglichen Alternativen gelten auch für die in vorliegender Anmeldung
beschriebene Anlage zum Druckluftstrahlen im Rahmen der hier beschriebenen Erfindung.
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Zuvor ist erläutert worden, daß bei der bekannten Anlage zum Druckluftstrahlen,
von der die Erfindung ausgeht, die Strahlmittelleitung unmittelbar an das Strahlgerät
angeschlossen ist. Mit der Strahlmittelleitung wird also die vollständige Entfernung
vom Strahlmittelvorratsbehälter zum Stahlgerät überbrückt. Auf der vollen Entfernung
vom Strahlmittelvorratsbehälter zum Strahlgerät wird bei dieser Anlage das Strahlmittel
durch die Druckluft gefördert. Das Strahlmittel wird aber auch nach dem Eintrag
in die Strahlmittelleitung zunächst durch die Druckluft auf die gewünschte Transportgeschwindigkeit
beschleunigt. Das ist notwendig, da die Anfangsgeschwindigkeit des Strahlmittels
beim Eintrag in die Strahlmittelleitung praktisch gleich Null ist. Die gewünschte
Austrittsgeschwindigkeit des Strahlmittels am Strahlgerät liegt bei 100 bis 200
m/s. Da bei der bekannten Anlage am Eintritt des Strahlgerätes eine maximale Transportgeschwindigkeit
des Strahlmittels von 20 mIs vorliegt, muß eine ganz erhebliche Beschleunigung des
Strahlmittels im Strahlgerät erfolgen. Das erfordert konstruktiv und verschleißtechnisch
höchst ausgefeilte Strahlgeräte.
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Die bei bekannten Anlagen zum Druckluftstrahlen gegebene Problematik
der notwendigen Beschleunigung des Strahlmittels im Strahlgerät zum Erreichen der
gewünschten
hohen Austrittsgeschwindigkeiten bei relativ geringen Transportgeschwindigkeiten
hat dazu geführt, daß man auch Strahlgerte mit Schleuderrädern verwendet (vgl. die
DE-OS 32 00 079). Hier wird also die notwendige Beschleunigung des Strahlmittels
im Strahlgerät nicht hydraulisch durch eine Düse verwirklicht, sondern mechanisch.
Ein solches Schleuderrad wird axial mit Strahlmittel gespeist und schleudert das
Strahlmittel mit hoher Geschwindigkeit radial mittels eines Austrittsstutzens auf
die zu behandelnde Oberfläche.
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Der Transport des Strahlmittels in der Strahlmittelleitung erfolgt
bei der zuvor erläuterten, bekannten Anlage zum Druckluftstrahlen mittels Druckluft
mit geringer Transportgeschwindigkeit. Das Strahlmittel wird in die Strahlmittelleitung
mittels einer mechanischen Eintragsvorrichtung eingetragen, die ein langsam laufendes
Zellenrad als Druckschleuse aufweist. Das langsam laufende Zellenrad dieser mechanischen
Eintragsvorrichtung dient nur dazu, die Strahlmittelleitung gegen Druckluftverluste
zu schützen. Das Strahlmittel selbst wird dadurch nicht beschleunigt.
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Unter Berücksichtigung der voranstehenden Erläuterungen zum Stand
der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum Druckluftstrahlen
anzugeben, bei der am Eintritt des Strahlgerätes das Strahlmittel eine höhere Eintrittsgeschwindigkeit
hat.
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Die erfindungsgemäße Anlage, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe
gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlmittel mittels der mechanischen
Eintragsvorrichtung mechanisch auf eine Anfangsgeschwindigkeit von mindestens 20
m/s, vorzugsweise von 50 bis 100 m/s, insbesondere von 70 bis 80 m/s, bringbar ist.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß ein wesentlicher Grund für die geringe Transportgeschwindigkeit
des Strahlmittels in der Strahlmittelleitung bekannter Anlagen zum Druckluftstrahlen
darin liegt, daß das Strahlmittel allein durch die Druckluft praktisch von einer
Anfangsgeschwindigkeit Null aus beschleunigt werden muß. Erfindungsgemäß wird nun
dem Strahlmittel
durch die aus anderen Gründen sowieso vorhandene
mechanische Eintragsvorrichtung, die zu diesem Zweck speziell auszugestalten ist,
schon mechanisch eine erhebliche Anfangsgeschwindigkeit gegeben. Die Druckluft in
der Strahlmittelleitung muß also nur noch das Strahlmittel transportieren, sie muß
das Strahlmittel nicht mehr beschleunigen. Die mechanisch erzielte Anfangsgeschwindigkeit
des Strahlmittels hat das Ergebnis, daß die Eintrittsgeschwindigkeit des Strahlmittels
am Strahlgerät höher ist. Bei gleichbleibender Austrittsgeschwindigkeit bedarf es
dann einer geringeren Beschleunigung des Strahlmittels im Strahlgerät, - was eine
konstruktive und verschleißtechnische Vereinfachung des Strahlgerätes bedeutet.
Liegt das Schwergewicht eher auf sehr hohen Austrittsgeschwindigkeiten, so kann
mit den bislang bekannten Strahlgeräten insgesamt eine höhere Austrittsgeschwindigkeit
des Strahlmittels erreicht werden, - was ggf. zu noch besseren Strahlergebnissen
auf den zu behandelnden Oberflächen führt.
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Praxisversuche haben gezeigt, daß Anfangsgeschwindigkeiten zwischen
50 und 100 m/s, insbesondere von 70 bis 80 m/s für bekannte körnige Strahlmittel,
insbesondere Sand optimal sind. Einerseits sind derartige Anfangsgeschwindigkeiten
mit bekannten mechanischen Beschleunigungseinrichtungen ohne weiteres realisierbar,
andererseits korrespondieren diese Anfangsgeschwindigkeiten auch zu den in der Strahlmittelleitung
erreichbaren Transportgeschwindigkeiten.
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Die voranstehenden überlegungen machen deutlich, daß es bei der erfindungsgemäßen
Anlage nicht zwingend ist, daß das Strahlmittel unmittelbar hinter der mechanischen
Eintragsvorrichtung in Wechselwirkung mit der Druckluft tritt.
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Der Ort der Druckluftzugabe in die Strahlmittelleitung, der Ort also
des Übergangs von der Druckluftleitung in die Strahlmittelleitung, ist bei der erfindungsgemäßen
Anlage in weiten Grenzen variabel. Theoretisch ist durchaus auch denkbar, daß die
Druckluftzugabe noch vor der mechanischen Eintragsvorrichtung erfolgt, jedenfalls
zum Teil. Das ergibt sich beispielsweise dann, wenn der Strahlmittelvorratsbehälter
mittels einer Vordruckleitung an den Drucklufterzeuger angeschlossen ist.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn die mechanische Eintragsvorrichtung
hinsichtlich der Anfangsgeschwindigkeit des Strahlmittels steuerbar oder regelbar
ist, wenn also die Anfangsgeschwindigkeit des Strahlmittels bedarfsweise eingestellt
werden kann.
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Für die Ausgestaltung der mechanischen Eintragsvorrichtung gibt es
natürlich viele Möglichkeiten, die sich für einen Durchschnittsfachmann zum großen
Teil aus dem bekannten Stand der Technik ableiten lassen. Von besonderem Vorteil
ist sicherlich die Verwendung eines Schleuderrades in einer solchen mechanischen
Eintragsvorrichtung. Die mechanische Eintragsvorrichtung kann natürlich auch ein
schnellaufendes Zellenrad aufweisen. Ein Schleuderrad wird axial gespeist und schleudert
das Strahlmittel radial ab. Demgegenüber wird ein Zellenrad radial gespeist und
schleudert das Strahlmittel ebenfalls radial ab.
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Insbesondere ein Schleuderrad hat sich für die Erzielung von Anfangsgeschwindigkeiten
bis zu 80 m/s für körnige Strahlmittel besonders bewährt. Im einzelnen kann für
die konstruktive Gestaltung eines solchen Schleuderrades auf die DE-OS 32 00 079
verwiesen werden, wo entsprechende Konstruktionen beispielhaft für ein Strahlgerät
dargestellt sind.
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Selbstverständlich kommt der konstruktiven Anordnung des Schleuderrades
einer mechanischen Eintragsvorrichtung eine nicht unerhebliche Bedeutung zu. Eine
erste Lehre ist hierzu dadurch gekennzeichnet, daß das Schleuderrad der mechanischen
Eintragsvorrichtung mit seiner Hauptebene vertikal angeordnet ist und axial aus
einem horizontal mündenden Speisestutzen vom Strahlmittelvorratsbehälter her mit
Strahlmittel versorgt wird. Alternativ dazu ist es auch möglich, daß das Schleuderrad
der mechanischen Eintragsvorrichtung mit seiner Hauptebene horizontal angeordnet
ist und axial aus dem vertikal über dem Schleuderrad angeordneten Strahlmittelvorratsbehälter
mit Strahlmittel versorgt wird. Auch weitere Zwischenlösungen für die konstruktive
Gestaltung der mechanischen Eintragsvorrichtung sind natürlich denkbar. Im übrigen
gelten entsprechende Überlegungen auch für eine mechanische Eintragsvorrichtung
mit einem Zellenrad.
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Zum Eintrag des Strahlmittels in die Strahimittelleitung dient zweckmäßigerweise
ein Eintragsstutzen, durch den dem Strahlmlttel gleich von vornherein die gewünschte
Flugbahn gegeben wird. Nun ist klar, daß bei einem radialen Abschleudern des Strahlmittels
und insbesondere beim Umlenken des abgeschleuderten Strahlmittels in einem Eintragsstutzen
einerseits erhebliche Energie durch Reibung wieder verloren geht, andererseits erhebliche
Verschleißerscheinungen auftreten. In dieser Hinsicht bietet nun eine weitere Lehre
der Erfindung eine besonders zweckmäßige Lösung, die allerdings magnetisch empfindliches
Material im Strahlmittel erfordert. Das ist aber häufig der Fall, da häufig aus
anderen Gründen, beispielsweise aus Korrosionschutzgründen, das Strahlmittel mit
magnetisch empfindlichen Bestandteilen versetzt wird. Dann jedenfalls empfiehlt
es sich, daß die mechanische Eintragsvorrichtung, vorzugsweise im Bereich des Eintragsstutzens,
mit einer elektromagnetischen Fokussierungseinrichtung versehen ist. Zweckmäßigerweise
ist dabei die elektromagnetische Fokussierungseinrichtung als die gewünschte Flugbahn
des Strahlmittels koaxial umgebende Spule ausgebildet. Damit wird dem Strahlmittel
durch die elektromagnetische Fokussierungsrichtung praktisch die gewünschte Flugbahn
aufgezwungen, die mechanischen Wechselwirkungen mit den Wänden eines Eintragsstutzens
und/oder den Wänden der Stratilmittelleitung werden auf ein Minimum herabgesetzt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhang einer lediglich Ausführungsbeispiele
darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung
ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zum Druck luftstrah len, Fig. 2 im Vertikalschnitt
den Bereich der Anschlußeinrichtung einer Anlage nach Fig. 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Gegenstand aus Fig. 2 entlang der Linie III -
Fig.
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Fig. 2 entsprechender Darstellung
und Fig. 5 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Fig. 2 entsprechender
Darstellung.
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Die in Fig. 1 dargestellte Anlage ist zum Druckluftstrahlen bestimmt
und in Verbindung mit einem Großobjekt dargestellt. Diese Anlage besteht in ihrem
grundsätzlichen Aufbau aus einem Drucklufterzeuger 1, einem Strahlmittelvorratsbehälter
2 mit einer Anschlußeinrichtung 3, einem Strahlgrt 4, einer von dem Drucklufterzeuger
1 zu dem Strahlmittelvorratsbehälter 2, nämlich zu der Anschlußeinrichtung 3 des
Strahlmittelvorratsbehälters 2 führenden Druckluftleitung 5 und einer von der Anschlußeinrichtung
3 des Strahlmittelvorratsbehälters 2 zum Strahlgerät 4 führenden Strahlmittelleitung
6. Deutlich erkennbar ist, daß mittels des Strahlmittels, das mit hoher Austrittsgeschwindigkeit
aus dem Strahlgerät 4 austritt, eine Oberfläche 4 des Großobjekts behandelt wird.
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Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zum Druckluftstrahlen weist weiter
einen Zusatzstoffbehälter 8 mit einer Anschlußeinrichtung 9, eine von dem Drucklufterzeuger
1 zu der Anschlußeinrichtung 9 des Zusatzstoffbehsiters 8 führende Zusatzluftleitung
10 und eine von der Anschlußeinrichtung 9 des Zusatzstoffbehälters 8 zum Strahlgerät
4 führende Zusatzstoffleitung 11 auf. Die Zusatzstoffleitung 11 weist ein Absperrventil
12 auf.
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Um das Einbringen des Strahlmittels aus dem Strchlmittelorratsbehälter
2 in die Strahlmittelleitung 6 zu erleichtern ist eine Vordruckleitung 13 vorgesehen,
die in den druckdicht ausgeführten Strahlmittelvcrratsbehäiter 2 mündet und dessen
Inneres mit dem Drucklufterzeuger 1 verbindet. Eine entsprechende Konstruktion mit
einer Vordruekleitung 14 findet sich auch bei dem Zusatzstoffbehälter 8. Der Strahlmittelvorratsbehälter
2 und der Zusatzstoffbehälter
8 sind im dargestellten Ausfuhrungcbeispiel
und vorzugsweise als Zweikammerbehalter ausgeführt.
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Die Lehre der Erfindung betrifft den Bereich der Anschlußeinrichtung
3 des Strahlmittelvorratsbehälters 2. In Verbindung mit dieser Anschlußeinrichtung
3 wird sie in den Fig. 2 bis 5 auch erläutert. Grundsätzlich kann sich die Lehre
der Erfindung aber auch im Bereich der Anschlußeinrichtung 9 des Zusatzstoffbehälters
8 konkretisieren, ohne daß dies nun in den Ausführungsbeispielen im einzelnen dargestellt
ist.
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Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeisiel läßt erkennen, daß die
Anschlußeinrichtung 3 des Strahlmittelvorratsbehälters 2 eine mechanische Eintragsvorrichtung
15 zum Eintragen des Strahlmittels in die Strahlmittelleitung 6 aufweist. Das so
in die Strahlmittelleitung 6 eingetragene Strahlmittel wird in der Strahlmittelleitung
6 von der Druckluft zum Strahlgert 4 gefördert und im Strahlgerät 4 auf die gewünschte
Austrittsgeschwindigkeit beschleunigt. Wesentlich ist nun, daß im dargestellten
Ausführungsbeispiel das Strahlmittel mittels der mechanischen Eintragsvorrichtung
15 mechanisch auf eine Anfangsgeschwindigkeit von mindestens 20 m/s, im hier dargestellen
Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Lehre der Erfindung auf ca. 80 m/s gebracht
wird. Dazu weist die mechanische Eintragsvorrichtung 15 ein Schleuderrad 16 auf.
Hie Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 2 deutlich macht, ist das Schleuderrad 16 der
mechanischen Eintragsvorrichtung 15 hier mit seiner Hauptebene vertikal angeordnet
und wird axial aus einem horizontal mündenden Speisestutzen 17 vom Strahlmittelvorratsbehälter
2 her mit Strahlmittel versorgt.
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In Fig. 2 erkennt man einerseits die zentrische Welle des Schleuderrades
16, andererseits den Rand des Speisestutzens 17, der die zentrische Welle des Schleuderrades
16 kreisringförmig umgibt. Die Welle des Schleuderrades 16 ist, in Fig. 2 nicht
erkennbar, als Verteilungskonus ausgebildet, durch den das Strahlmittel in den Bereich
der SchleuJerschaufelll des Schleuderrades 16 gefördert wird.
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Die Fig. 2 und 3 machen deutlich, daß bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
die mechanische Eintragsvorrichtung 15 einen in die Strahlmittelleitung 6 ragenden,
bogenförmig ausgebildeten Eintragsstutzen 18 aufweist.
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Im übrigen macht Fig. 3 deutlich, daß die Druckluftleitung 5, die
Strahlmittel leitung 6 und die mechanische Eintragsvorrichtung 15 räumlich "vor"
dem Strahlmittelvorratsbehälter 2 angeordnet sind. Das Schleuderrad 16 der mechanischen
Eintragsvorrichtung 15 ist selbst vertikal oberhalb der Strahlmittel leitung 6 angeordnet.
Die Drehrichtung des Schleuderrades 16 ist durch einen bogenförmigen Pfeil angedeutet,
die Strömungsrichtung der Druckluft in der Druckluftleitung 5 (und in der Strahlmittelleitung
6) deutet eine Pfeilgruppe an.
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Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
von dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nur dadurch, daß das Schleuderrad
16 der mechanischen Eintragsvorrichtung 15 gewissermaßen in die Strahlmittelleitung
6 integriert ist, also nicht mehr oberhalb der Strahlmittelleitung 6 angeordnet
ist. Das ist zweckmäßig, da so der Eintragsstutzen 18 nicht bogenförmig ausgeführt
zu werden braucht, so daß das vom Schleuderrad 16 abgeschleuderte Strahlmittel nicht
so weitgehend in energieverzehrende Wechselwirkung mit den Wänden des Eintragsstutzens
18 tritt. Da in diesem Ausführungsbeispiel ein Strahlmittel verwendet wird, das
mit magnetisch empfindlichen Bestandteilen versetz-t ist, trägt zu einer weiteren
Verschleißminderung eine elektromagnetische Fokussierungseinrichtung 19 bei, die
als die gewünschte Flugbahn des Strahlmittels außerhalb der Strahlmittelleitung
6 koaxial umgebende - stromdurchflossene - Spule ausgebildet ist. Elektromagnetisch
wird also damit dem Strahlmittel die gewünschte Flugbahn praktisch aufgezwungen,
die mechanischen Wechselwirkungen des Strahlmittels mit den Wandungen des Eintragsstutzens
18 werden drastisch verringert.
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Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein schnellaufendes
Zellenrad 16 anstatt eines Schleuderrades als Bestandteil der mechanischen
Eintragsvorrichtung
15. Dieses Zellenrad 16 wird unmittelbar vom Strahlmittelvorratsbehälter 2 her gespeist,
das Strahlmittel tritt nicht axial, sondern radial in das Zellenrad ein und wird
auch radial abgeschleudert. Im übrigen entspricht Fig. 5 weitestgehend Fig. 4, so
daß auf die voranstehenden Ausführungen verwiesen werden darf.
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