EP0673718A1 - Schleuderrad mit Verteilerrad - Google Patents

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EP0673718A1
EP0673718A1 EP95104252A EP95104252A EP0673718A1 EP 0673718 A1 EP0673718 A1 EP 0673718A1 EP 95104252 A EP95104252 A EP 95104252A EP 95104252 A EP95104252 A EP 95104252A EP 0673718 A1 EP0673718 A1 EP 0673718A1
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EP
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impeller
shaft journal
bores
wheel
centrifugal wheel
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Horst-Dieter Schlick
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SCHLICK-Roto-Jet Maschinenbau GmbH
Original Assignee
SCHLICK-Roto-Jet Maschinenbau GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C5/00—Devices or accessories for generating abrasive blasts
    • B24C5/06—Impeller wheels; Rotor blades therefor
    • B24C5/068—Transferring the abrasive particles from the feeding means onto the propeller blades, e.g. using central impellers

Definitions

  • centrifugal wheel is known from US-A 2,732,666.
  • a disadvantage of this known centrifugal wheel arrangement is that the structure of the hub area is very complicated and, after loosening the central screw, the impeller basket is very light, but the other parts are very cumbersome are to be removed.
  • a centrifugal wheel arrangement which is characterized in that the shaft journal is surrounded by a ring element consisting of a side window and a hub, in which there are several bores and that the impeller sleeve has a plurality of locking pins arranged around the shaft journal or -screws in the area of the shaft journal are secured against twisting relative to the shaft journal by inserting the locking pins or screws into the holes.
  • the distributor wheel When the central screw is loosened, the distributor wheel can be removed and only the impeller sleeve can be replaced.
  • the sleeve is held against twisting by means of locking pins or screws in the region of the shaft journal, but these parts are also light after lifting off the side window are accessible.
  • the safety pins are also inevitably exchanged, so that increased work safety is ensured in the area of the parts that tend to wear.
  • FIG. 1 schematically shows an axial half-section of a centrifugal wheel 200 placed on a shaft journal 1 of a drive (eg an electric motor - not shown).
  • a drive eg an electric motor - not shown.
  • a distributor wheel 100, two side disks 4, 5 arranged at a mutual distance and between them can also be seen the centrifugal wheel blades 6 arranged on the side windows and radially to the axis of rotation 23 of the centrifugal wheel.
  • the distributor wheel 100 consists of a partially open impeller sleeve 3 and an impeller base 2 which is screwed onto the shaft journal 1 by means of a central screw 8.
  • the impeller sleeve 3 has an inner flange 10 which is overlapped by the periphery of the impeller base 2, which is provided with a recess 12, so that when the central screw 8 is tightened, the base is pressed together with the impeller sleeve in the direction of the shaft journal.
  • the impeller sleeve 3 has a plurality of slit-shaped windows 13, 13 'which are arranged parallel to their surface line at equal intervals.
  • the arrangement of the windows 13, 13 ' can be seen in FIG. 2.
  • several holes 14 are provided in the impeller sleeve from the shaft journal side.
  • the diameter of the recess 12 corresponds to the inner diameter of the inner flange 10; this ensures that the impeller sleeve 3 is exactly centered on the shaft axis. Furthermore, the impeller base 2 is provided with a central, enlarged opening 21, into which a head 22 of the screw 8 is inserted, a resilient washer 9 preventing the screw 8 from loosening.
  • the surface 11 of the impeller base 2 throws out the blasting agent flowing in along the axis of rotation 23 in the direction of the centrifugal wheel circumference, as a result of which turbulence in the air carried along inside the distributor wheel can be reduced.
  • one of the two existing side disks is made in one piece with a hub 16 placed directly on the shaft journal 1, resulting in a one-piece crown element 30.
  • This ring element 30 is provided with bores 17 which are provided in the area of the transition from the hub 16 to the side window 5 at the same angular distance as the bores 15 from the inside.
  • the distributor wheel 100 impeller basket
  • grub screws 15 are in the Bores 14, which are made in the bottom region of the impeller sleeve, screwed in and then let into matching bores 17 of the side window 5.
  • This means that the bores 17 have a slightly larger internal width than the circumference of the grub screws 15.
  • driven pins be used.
  • the second side window 4 is held by spacers 7 at a fixed distance from the side window 5. The distance is precisely adapted to the width of the centrifugal wheel blades 6.
  • the inner sides of the two side disks 4, 5 are provided with radially arranged grooves 24, into which the flank wheel blades 6 are inserted with their flanks 27, 27 '.
  • the centrifugal wheel blades are fixed in the side disks 4, 5 by screwing in screws 25 in the bores 29 of the blades 6 through a bore 28 in the side disk 4, which encloses the head 30 of the screw.
  • a fixing screw could also be screwed into the centrifugal wheel blade from the side window 5; however, in view of easier access, the external access shown in the drawing has been chosen.
  • the blades 6 have reinforced flanks arranged on both sides, which project beyond the two front and rear surfaces of the blades by the same amount. This arrangement of the surfaces of the blades and the lateral attachment of the blades enable the centrifugal wheel to be rotated in both directions. It can therefore be assumed that the centrifugal wheel blades have a double symmetry, namely once to a plane of symmetry that is parallel to lies on the throwing surfaces, and on the other hand to a plane of symmetry which lies to a plane of symmetry lying centrally between the side windows.
  • a rolled profile is excellently suitable for the manufacture of such blades. These are only made from cut sections of such a rolled profile.
  • This rolled profile can also be rolled compacted in the surfaces that come into contact with the blasting material, so that the coefficient of friction there is reduced, a significantly lower coefficient of friction being achieved on the surface than in the case of known casting materials. It therefore comes to the seemingly paradoxical result that a softer material (rolled material) has a longer service life than casting material, as is known from the prior art.
  • the function and assembly of the centrifugal wheel 200 is explained as follows:
  • the abrasive particles Due to a considerable speed - approximately 2100 rpm - of the distributor wheel 100, the abrasive particles are at a high speed, i. H. about 4000 m / min abandoned. The granular, abrasive particles wear out the sleeve 3 and the impeller blades 6, which therefore have to be replaced relatively often.
  • a front wall of the housing (not shown) is unscrewed and dismantled together with the pipe bend 18 and the regulator basket 20 so that the head 22 of the central screw 8 is made accessible.
  • centrifugal wheel blades 6 are exchanged in a similarly simple manner. In these cases, only access to the screws 25 is required, which is obtained by unscrewing the aforementioned housing wall. After the screw 25 has been removed from the bore 28, the centrifugal wheel blades can be pulled out of the guide grooves and a new set of blades can then be inserted.
  • the distributor wheel can be pulled off with the locking grub screws 15, since the latter are not fastened in the ring element 30.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schleuderrad (200) für eine Schleuderstrahlanlage zur Oberflächenbehandlung von Gegenständen, bestehend aus einem zentrisch angeordneten Verteilerrad (Impeller 100), das an einem Wellenzapfen (1) einer Antriebswelle mittels einer zentralen Schraube (8) befestigt ist, und das aus zwei getrennten Elementen besteht, nämlich, aus einem Impellerboden (2), aus einer teilweise offenen Impellerhülse (3), die mit einem Innenflansch (10) versehen ist, der von der Peripherie des Impellerbodens überlappt ist und der bei Anzug der zentralen Schraube (8) zusammen mit der Impellerhülse (3) in Richtung Wellenzapfen (1) gedrückt ist, zwei in gegenseitigem Abstand und parallel am Verteilerrad angeordneten Seitenscheiben (4, 5), und zwischen den Seitenscheiben angeordneten, radial zur Drehachse des Schleuderrades ausgerichteten Schleuderrad-Schaufeln (6), die an ihren Flanken an den Seitenscheiben (4,5,) über Sicherungselemente fixiert gehalten sind. Das Schleuderad ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenzapfen (1) von einem aus einer Seitenscheibe (5) und einer Nabe (16) bestehenden Kranzelement (30) umgeben ist, in dem sich mehrere Bohrungen (17) befinden, und daß die Impellerhülse (3) über mehrere um den Wellenzapfen herum angeordnete Sicherungsstifte oder -schrauben (15) im Bereich des Wellenzapfens (1) gegen Verdrehen gegenüber dem Wellenzapfen gesichert ist, indem die Sicherungsstifte oder -schrauben (15) in die Bohrungen (17) eingelassen sind. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schleuderrad für eine Schleuderstrahlanlage zur Oberflächenbehandlung von Gegenständen, bestehend aus
    • einem zentrisch angeordneten Verteilerrad (Impeller),
    • das an einem Wellenzapfen einer Antriebswelle mittels einer zentralen Schraube befestigt ist,
    • und das aus zwei getrennten Elementen besteht, nämlich
    • aus einem Impellerboden,
    • aus einer teilweise offenen Impellerhülse, die mit einem Innenflansch versehen ist, der von der Peripherie des Impellerbodens überlappt ist und der bei Anzug der zentralen Schraube zusammen mit der Impellerhülse in Richtung Wellenzapfen gedrückt ist,
    • zwei in gegenseitigem Abstand und parallel am Verteilerrad angeordneten Seitenscheiben,
    • und zwischen den Seitenscheiben angeordneten, radial zur Drehachse des Schleuderrades ausgerichteten Schleuderrad-Schaufeln, die an ihren Flanken an den Seitenscheiben über Sicherungselemente fixiert gehalten sind.
  • Ein derartiges Schleuderrad ist bekannt aus der US-A 2 732 666. Nachteilig bei dieser bekannten Schleuderrad-Anordnung ist, daß der Aufbau des Nabenbereiches sehr kompliziert ist und nach der Lösung der zentralen Schraube zwar der Impellerkorb sehr leicht, die übrigen Teile aber sehr umständlich zu entfernen sind.
  • Es stellt sich daher die Aufgabe, diesen Nachteil zu beseitigen und ein Schleuderrad anzugeben, bei dem sowohl das Verteilerrad als auch die übrigen Verschleißteile, wie Seitenscheiben und Schaufeln, in einfacher Art ausgetauscht werden können.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schleuderrad-Anordnung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Wellenzapfen von einem aus einer Seitenscheibe und einer Nabe bestehenden Kranzelement umgeben ist, in dem sich mehrere Bohrungen befinden und daß die Impellerhülse über mehrere um den Wellenzapfen herum angeordnete Sicherungsstifte oder -schrauben im Bereich des Wellenzapfens gegen Verdrehen gegenüber dem Wellenzapfen gesichert ist, indem die Sicherungsstifte oder -schrauben in die Bohrungen eingelassen sind.
  • Bei Lösen der zentralen Schraube kann das Verteilerrad entnommen werden und lediglich die Impellerhülse ausgewechselt werden.
  • Durch das zweiteilig ausgeführte Verteilerrad kann demnach das teure, aufwendig bearbeitete und verschleißarme Material des Bodens mehrfach genutzt werden, da nur die Hülse ausgetauscht wird.
  • Darüberhinaus ist vorteilhaft, daß die Hülse über über Sicherungsstifte oder -schrauben im Bereich des Wellenzapfens gegen Verdrehen gehalten ist, diese Teile aber nach Abheben der Seitenscheibe ebenfalls leicht zugänglich sind. Bei Austausch des Impellerkäfigs werden zwangsläufig auch die Sicherungsstifte mit ausgetauscht, so daß hier eine erhöhte Arbeitssicherheit im Bereich der zum Verschleiß neigenden Teile gewährleistet ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1
    einen axialen Halbschnitt eines Schleuderrades mit einem Verteilerrad,
    Fig. 2
    ein Detailquerschnitt (C - C) durch die Hülse und den Boden des Verteilerrades.
  • Fig. 1 stellt schematisch einen axialen Halbschnitt eines auf einen Wellenzapfen 1 eines Antriebs (z. B. eines Elektromotor - nicht dargestellt) aufgesetzten Schleuderrads 200 dar. Zu erkennen sind weiterhin ein Verteilerrad 100, zwei in gegenseitigem Abstand angeordnete Seitenscheiben 4, 5 und zwischen den Seitenscheiben angeordnete sowie radial zur Drehachse 23 des Schleuderrades angeordnete Schleuderrad-Schaufeln 6.
  • Das Verteilerrad 100 besteht aus einer teilweise offenen Impellerhülse 3 und einem Impellerboden 2, der mittels einer zentralen Schraube 8 an den Wellenzapfen 1 angeschraubt ist. Die Impellerhülse 3 weist einen Innenflansch 10 auf, der von der Peripherie des Impellerbodens 2, die mit einem Rezeß 12 versehen ist, überlappt ist, so daß bei Anzug der zentralen Schraube 8 der Boden zusammen mit der Impellerhülse in Richtung Wellenzapfen gedrückt ist.
  • Die Impellerhülse 3 weist mehrere schlitzförmige Fenster 13, 13' auf, die parallel zu ihrer Mantellinie in gleichen Abständen angeordnet sind. Die Anordnung der Fenster 13, 13' ist der Figur 2 zu entnehmen. Außerdem sind in der Impellerhülse mehrere Bohrungen 14 von der Wellenzapfenseite her vorgesehen.
  • Der Durchmesser des Rezesses 12 entspricht dem inneren Durchmesser des Innenflansches 10; damit wird sichergestellt, daß die Impellerhülse 3 genau zentriert zur Wellenachse liegt. Weiterhin ist der Impellerboden 2 mit einer zentralen, ausgeweiteten Öffnung 21 versehen, in die ein Kopf 22 der Schraube 8 eingelassen ist, wobei eine federnde Unterlegscheibe 9 das Lockern der Schraube 8 verhindert.
  • Durch Luft mitgeführtes Strahlmittel wird gegenüber dem Wellenzapfen 1 in die Impellerhülse 3 eingedrückt (Pfeile P). Im Hinblick auf die Aufgabe des Verteilerrades 100 und der Impellerhülse 3, das zugeführte Strahlmittel aufzunehmen und weiterzuverteilen, ist der Impellerboden 2 mit einem Neigungswinkel von α = 45° konisch gestaltet, wobei er in Richtung der Pfeile P konvergiert.
  • Die Oberfläche 11 des Impellerbodens 2 wirft das längs der Drehachse 23 zufließende Strahlmittel in Richtung des Schleuderrad-Umfanges aus, wodurch sich Turbulenzen bei der mitgeführten Luft im Inneren des Verteilerrades verringern lassen.
  • Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist eine der beiden vorhandenen Seitenscheiben, d.h. Scheibe 5, einstückig mit einer direkt auf den Wellenzapfen 1 aufgesetzten Nabe 16 hergestellt, wobei sich ein einstückiges Kranzelement 30 ergibt. Dieses Kranzelement 30 ist mit Bohrungen 17 versehen, die im Bereich des Überganges von Nabe 16 zur Seitenscheibe 5 im gleichen Winkelabstand wie die Bohrungen 15 von innen her vorgesehen sind. Das Verteilerrad 100 (Impellerkorb) ist durch Madenschrauben 15 gegen ein Verdrehen gegenüber dem Wellenzapfen 1 gesichert. Diese Madenschrauben 15 werden in die Bohrungen 14, die im Bodenbereich der Impellerhülse hergestellt sind, eingeschraubt und danach in passende Bohrungen 17 der Seitenscheibe 5 eingelassen. Das bedeutet, daß die Bohrungen 17 eine geringfügig größere lichte Weite als der Umfang der Madenschrauben 15 besitzen. Anstelle von Madenschrauben 15 können auch eingetriebene Stifte o.dgl. verwendet werden.
  • Die zweite Seitenscheibe 4 wird durch Distanzelemente 7 in festgelegtem Abstand von der Seitenscheibe 5 gehalten. Der Abstand ist an die Breite der Schleuderrad-Schaufeln 6 genau angepaßt. Die Innenseiten der beiden Seitenscheiben 4, 5 sind mit radial angeordneten Nuten 24 versehen, in die die Schleuderrad-Schaufeln 6 mit ihren Flanken 27, 27' eingeschoben werden.
  • Das Fixieren der Schleuderrad-Schaufeln in den Seitenscheiben 4, 5 erfolgt durch das Einschrauben von Schrauben 25 in den Bohrungen 29 der Schaufeln 6 durch eine Bohrung 28 der Seitenscheibe 4, die den Kopf 30 der Schraube umschließt.
  • Eine Fixierschraube könnte konstruktiv auch von der Seitenscheibe 5 her in die Schleuderrad-Schaufel eingeschraubt werden; jedoch ist mit Rücksicht auf einen leichteren Zugang der in der Zeichnung dargestellte Zugang von außen gewählt worden.
  • Die Schaufeln 6 weisen beidseitig angeordnete verstärkte Flanken auf, die die beiden vorderen und hinteren Oberflächen der Schaufeln um den gleichen Betrag überragen. Diese Anordnung der Oberflächen der Schaufeln sowie die seitliche Befestigung der Schaufeln ermöglichen die Drehung des Schleuderrades in beide Richtungen. Es ist demnach davon auszugehen, daß die Schleuderradschaufeln eine zweifache Symmetrie aufweisen, nämlich einmal zu einer Symmetrieebene, die parallel zu den Wurfflächen liegt, und zum anderen zu einer Symmetrieebene, die zu einer mittig zwischen den Seitenscheiben liegenden Symmetrieebene liegt.
  • Demnach eignet sich in hervorragender Weise ein Walzprofil zur Herstellung derartiger Schaufeln. Diese werden lediglich aus abgelängten Abschnitten eines solchen Walzprofils hergestellt. Dieses Walzprofil kann in den mit dem Strahlmaterial in Kontakt kommenden Flächen auch verdichtet gewalzt sein, so daß der Reibungskoeffizient dort herabgesetzt ist, wobei ein wesentlich niedriger Reibungskoeffizient als bei bekannten Gußmaterialien an der Oberfläche erreicht wird. Es kommt daher zu dem scheinbar paradoxen Ergebnis, daß ein weicheres Material (gewalztes Material) eine längere Standzeit hat als Gußmaterial, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
  • Die Funktion und Montage des Schleuderrades 200 wird wie folgt erläutert:
    Das von außen durch einen Rohrbogen 18 zugeführte Strahlmittel, z. B. Stahlschrot, Quarzsand, gelangt in das Innere des rotierenden Verteilerrades 100 (vgl. Pfeile P). Durch die geneigten Oberflächen 11 des Bodens 2 wird es in Richtung Fenster 13 der Impellerhülse 3 und der Fenster 19 eines die Hülse umfassenden Reglerkorbs 20 abgelenkt.
  • Durch eine erhebliche Drehzahl - etwa 2100 U/min - des Verteilerrades 100 werden dem Strahlmittelteilchen eine große Geschwindigkeit, d. h. etwa 4000 m/min aufgegeben. Die körnigen, abrasiven Teilchen verschleißen kräftig die Hülse 3 und die Schleuderrad-Schaufeln 6, die daher relativ oft ausgetauscht werden müssen.
  • Soll die verschlissene Impellerhülse 3 ausgetauscht werden, wird eine vordere Wand des Gehäuses (nicht dargestellt) abgeschraubt und zusammen mit dem Rohrbogen 18 und dem Reglerkorb 20 demontiert, damit der Kopf 22 der Zentralschraube 8 zugänglich gemacht ist.
  • Ähnlich einfach werden die Schleuderrad-Schaufeln 6 ausgetauscht. Für diese Fälle ist nur der Zugang zu den Schrauben 25 erforderlich, der durch das Abschrauben der vorgenannten Gehäusewand erlangt wird. Nach dem Herausnehmen der Schraube 25 aus der Bohrung 28 können die Schleuderrad-Schaufeln aus den Führungsnuten herausgezogen werden und anschließend ein neuer Satz Schaufeln eingesetzt werden.
  • Sobald die zentrale Schraube 8 gelöst ist, kann das Verteilerrad mit den Sicherungsmadenschrauben 15 abgezogen werden, da letztere in dem Kranzelement 30 nicht befestigt sind.

Claims (3)

  1. Schleuderrad (200) für eine Schleuderstrahlanlage zur Oberflächenbehandlung von Gegenständen, bestehend aus
    - einem zentrisch angeordneten Verteilerrad (Impeller 100),
    - das an einem Wellenzapfen (1) einer Antriebswelle mittels einer zentralen Schraube (8) befestigt ist,
    - und das aus zwei getrennten Elementen besteht, nämlich
    - aus einem Impellerboden (2),
    - aus einer teilweise offenen Impellerhülse (3), die mit einem Innenflansch (10) versehen ist, der von der Peripherie des Impellerbodens überlappt ist und der bei Anzug der zentralen Schraube (8) zusammen mit der Impellerhülse (3) in Richtung Wellenzapfen (1) gedrückt ist,
    - zwei in gegenseitigem Abstand und parallel am Verteilerrad angeordneten Seitenscheiben (4, 5),
    - und zwischen den Seitenscheiben angeordneten, radial zur Drehachse des Schleuderrades ausgerichteten Schleuderrad-Schaufeln (6), die an ihren Flanken an den Seitenscheiben (4,5,) über Sicherungselemente fixiert gehalten sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Wellenzapfen (1) von einem aus einer Seitenscheibe (5) und einer Nabe (16) bestehenden Kranzelement (30) umgeben ist, in dem sich mehrere Bohrungen (17) befinden,
    und daß die Impellerhülse (3) über mehrere um den Wellenzapfen herum angeordnete Sicherungsstifte oder -schrauben (15) im Bereich des Wellenzapfens (1) gegen Verdrehen gegenüber dem Wellenzapfen gesichert ist, indem die Sicherungsstifte oder -schrauben (15) in die Bohrungen (17) eingelassen sind.
  2. Schleuderrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kranzelement (30) einstückig ist.
  3. Schleuderrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (17) innerhalb des Kranzelementes (30) von außen unzugängliche und unsichtbare Sackbohrungen sind.
EP95104252A 1994-03-26 1995-03-23 Schleuderrad mit Verteilerrad Expired - Lifetime EP0673718B1 (de)

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EP0673718A1 true EP0673718A1 (de) 1995-09-27
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