EP1652621B1

EP1652621B1 - Verfahren zur kugelstrahlenverarbeitung und vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens

Info

Publication number: EP1652621B1
Application number: EP04733217A
Authority: EP
Inventors: Andrey Vasilievich Anischenko; Nicolai Alekseevich Galchenko
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2024-05-14
Also published as: DE502004008784D1; ATE419092T1; RU2248871C2; EP1652621A1; EP1652621A4; WO2004101224A1; WO2004101224A8

Description

Die Erfindung gehört zum Bereich gasstrahlschleifender Behandlung und kann bei der Reinigung (Beseitigung von Korrosion und Schmutz) von Brücken, Behältern, Schiffen, Eisenbahnwagen, Kraftfahrzeugen, Baukonstruktionen und technologischen Ausrüstungen sowie zur Rauheitsveränderung, zur Verbesserung von Dekorativeigenschaften unterschiedlicher Oberflächen eingesetzt werden.
Es sind Verfahren zur Werkstücksbearbeitung mit einem hochschnellen Zweikomponentenstrahl bekannt, dessen Dispersionsmedium Gas und dessen disperse Phase Schleifmittelteilchen sind. Die Verfahren umfassen das Einführen der dispersen Phase aus dem Druckbehälter in die Schüttgutleitung, das Mischen mit dem Dispersionsmedium, die Zufuhr zur Düse und die Beschleunigung des Schleifmittels durch Umwandlung des Gasdrucks in kinetische Energie sowie die Erzeugung eines hochschnellen Zweikomponentenstrahls, der als Werkzeug für die Behandlung der Werkstückoberschicht dient. Die Menge des Schleifmittels im hochschnellen Zweikomponentenstrahl wird durch den Durchgangsquerschnitt eines Dosierers geregelt, der zwischen dem Druckbehälter und der Schüttgutleitung angebracht ist, wobei der Druck im Druckbehälter und in der Schüttgutleitung gemessen wird (Patent US 5081799 . Diese technische Lösung lässt die Zufuhr des Schleifmittels in einem großen Bereich von 0,22 bis 4,5 kg (Patent US 5083402 ) zu. Der wesentliche Nachteil ist allerdings die Zufuhr des Schleifmittels direkt zur Schüttgutleitung. Eine geringe Geschwindigkeit der dispersen Phase und ein statischer Überdruck führen zu einem unstabilen Verhältnis der dispersen Phase und des Dispersionsmediums, zu einer niedrigen, kinetischen Viskosität und als Folge zu einer Verminderung der Wirksamkeit und Leistung der Behandlung.
Das bekannte Kugelstrahlverfahren wird in einem Apparat zur Strahlreinigung, Modell ASO-150 (Technische Spezifikation TS 5251-020-03082926-2002, Apparat zur Strahlreinigung, Modell ASO-150) verwendet. Dieses Kugelstrahlverfahren umfasst das Einführen von Gas zusammen mit einem Schleifmittel in einen Behälter, das Absperren des mit einer Verschlussklappe versehenen Beschickungshalses, die Erzeugung eines Drucks im Behälter, die Gaszufuhr zu einem Aufnahmestutzen, die Zufuhr der Schleifmittelteilchen im Selbstfluss aus dem Behälter über einen Dosierer zum Aufnahmestutzen und weiter über einen Schlauch zur Düse sowie die Erzeugung eines Zweikomponentenstrahls, der als Werkzeug zur Oberflächenbehandlung verwendet wird. Das Schleifmittel kommt aber infolge der Druckdifferenz am Einlauf und Auslauf des Dosierers pulsierend in den Aufnahmestutzen hinein. Ferner werden Düsen in geringen Längen von 80-115 mm eingesetzt, was nur zu einer geringen Umwandlung (3-5 %) des Gasdrucks in kinetische Energie der Schleifmittelteilchen führt. Infolgedessen sind diese Apparate durch eine niedrige Leistung (5-7 m²/h) und einen großen Schleifmittelverbrauch (60-90 kg/m²) gekennzeichnet.
Eine ähnliche technische Lösung stellt ein Verfahren dar, das in der Anlage zur Schleifbehandlung im Urheberzeugnis SU 1145575 beschrieben ist. Dieses Verfahren besteht in der Verwendung des Gasdrucks zur Verdrängung des Schleifmittels aus dem Behälter in eine Mischkammer und arbeitet ferner mit einer Zentral- und Radialöffnung der Beschickungsvorrichtung für die Schüttgutleitung. Diese Lösung sichert zwar eine stabilere Zufuhr des Schleifmittels, aber eine Verstopfung des Durchgangsquerschnittes des Dosierers wird nicht ausgeschlossen. Ferner bleibt die Geschwindigkeit der Gasströmung in der Mischkammer gering und sinkt im Bereich der Schleifmittelzufuhr ab, wodurch Pulsationen entstehen können.
Der wesentliche Nachteil ist der Arbeitsschritt, in dem die Zufuhrstärke des Schleifmittels durch Änderung des Durchgangsquerschnitts des Dosierers geregelt wird. Zudem sind Probleme, wie die Auswahl einer optimalen Beschleunigungsstrecke, die Erzeugung eines hochschnellen Zweikomponentenstrahls, ein Angriffswinkel und Abstand zur bearbeitenden Oberfläche, nicht gelöst.
Durch die US 4 067 150 A ist eine Sandstrahlschleivorrichtung bekannt, bei der Luft von einer Druckluftquelle dazu dient, dass ein Schleifmittelstrahl in einem Schleifmittelbehälter gebildet wird. Der Schleifmittelstrahl wird dabei von einem flexibel befestigten Kugelvibrator erzeugt. Die Luft dieser Druckluftquelle dient dazu, eine stetige Menge des Schleifmaterials anzusaugen und diese von einer Düse auszuspritzen.
Ferner ist durch die WO 96/353 389 A ein Druckspeisebehälter bekannt, der ein pulverförmiges Material in einem Strom aus Treibgas mitführt. Dieser Behälter weist einen Fülltrichter auf, der durch ein flexibles Glied im Behälter federnd aufgehängt ist. Ein Vibrator, beispielsweise ein Elektromotor mit einem exzentrischen Gewicht an der Motorwelle, rüttelt am unteren Ende des Fülltrichters. Die Vibrationskräfte des Vibrators werden vorzugsweise von einer flexiblen Membran auf den Fülltrichter übertragen. Der Fülltrichter wird damit ersten Vibrationskräften unterworfen, die mit einem Drehmoment von unten wirken, und zweiten Reaktionsvibrationskräften unterworfen, die mit einem Drehmoment von oben wirken. Dies führt dazu, dass das Pulvermaterial im Trichter zirkuliert und gründlich durchmischt wird. Insbesondere wird das Pulvermaterial durch eine Eingangsöffnung geleitet, über die das Pulvermaterial in den Treibgasstrom gerät. Die Pulvermaterialzirkulation verhindert auch ein Verstopfen der Eingangsöffnung und führt zu einer gleichmäßigeren Fließgeschwindigkeit. Dieser Druckspeisebehälter ist besonders für die Abgabe von Schleifpulver an ein manuell betätigtes Zahnwerkzeug zur Schleifbehandlung der Zähne von Lebewesen geeignet.
Die technische Aufgabe der Erfindung besteht in der Erhöhung der Leistung und Wirksamkeit der Kugelstrahlbehandlung aufgrund des Anstiegs der kinetischen Energie des Schleifmittels durch Umwandlung des statischen Gasdrucks und der Verlustreduzierung bei der Zerstörung der Oberschicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Zweikomponentenstrahl mittels einer akustischen Wirkung, einer Materialstutzenvibration und einer Erhöhung der Druckdifferenz des Gases im Einlauf und Auslauf erzeugt wird. Dabei wird das Schleifmittel über die Förderleitung in einem Beschleuniger auf einer Strecke mit einer Länge von 30-120 seines Kalibers beschleunigt und auf die zu bearbeitende Oberfläche unter einem Winkel von 15-45⁰ im Abstand von 35-95 seines Kalibers gelenkt. Der Zweikomponentenstrahl wird mittels des Einführens eines Schleifmittels in den Gasstrom bis zu einem Verhältnis des Dispersionsmediums zur dispersen Phase von 0,7 bis 0,9 erzeugt. Die Zufuhr einer optimalen Menge des Schleifmittels wird durch eine akustische Wirkung und einer Vibration mit der Schwingungsfrequenz von 500-1000 Hz und einer Schwingungsamplitude von 0,3-0,7 mm gewährleistet. Das benötigte Verhältnis des Dispersionsmediums zur dispersen Phase wird durch ein selbstregulierendes, pneumatisches System gewährleistet, das die Vibration unter Verminderung des Gasverbrauchs im zum Materialstutzen zugeführten Strahl erhöht. Das System ist selbstregulierend, da sich die Vibration und akustische Wirkung mit der Verminderung der Gasmenge erhöhen, wodurch die Reibungskräfte zwischen den Schleifmittelteilchen geschwächt werden.
Zur Durchführung des Kugelstrahlverfahrens gemäß der Erfindung ist ein Tari-Apparat (im weiteren Apparat genannt) entwickelt worden, der eine Düse und einen Behälter mit einem Dosierer enthält, die über Förder- und Gasleitungen als Druckgasquelle miteinander verbunden sind. Die Düse weist eine Länge von 30-120 Kaliber auf, und der Dosierer ist mit einem akustischen Breitbandgenerator, einem Vibrationserreger mit Mehrkreisejektor, einem Aktivator und einer Zentrifugalwasserabscheider versehen. Der Vibrationserreger weist unter einem spitzen Winkel angeordnete Teller, Läufer unterschiedlichen Gewichts, Tangenzial- und Radialstutzen zur Gaszufuhr sowie einen Ejektor auf, der von oben nach unten unter dem Materialstutzen zum Schleifmittelausbringen aus dem Hohlraum des Aktivators angeordnet ist. Der Aktivator hat die Form einer Hülse mit Wandaussparungen zum Durchlassen der Schleifmittelteilchen und mit einem Kanal zum Gasausbringen aus einem durch das Gehäuse laufenden T-Stück. Die Läufer des Vibrationserregers werden in der Form von Kugeln ausgeführt. Die größere Kugel hat einen Durchmesser von 2,3-2,4 des Kalibers, die kleinere Kugel einen Durchmesser von 0,9-1,0. Die Durchmesser der Zwischenkugeln verändern sich in abnehmender Abhängigkeit. Der Tangentialstutzen hat die Form einer Überschalldüse mit einem Querschnitt von 0,95-0,98 des Kalibers. Der Aktivator hat zur Gaszufuhr einen Tangentialkanal und eine Wirbelkammer in seinem Boden, wobei der Querschnitt des Tangentialkanals max. 0,5 Kaliber und der des Schüttgutstutzens 0,8-0,9 Kaliber beträgt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig.1: eine schematische Schnittdarstellung des Apparats gemäß der Erfindung,
Fig. 2: ein Schaubild zur Darstellung der Abhängigkeit des spezifischen Schleifmittelverbrauchs vom Verhältnis der Länge zum Kaliber,
Fig. 3: ein Schaubild zur Darstellung der Abhängigkeit der Leistung vom Mengenverhältnis des Dispersionsmediums zur dispersen Phase,
Fig. 4: ein Schaubild zur Darstellung der Abhängigkeit der Leistung von der Schwingungsfrequenz,
Fig. 5: ein Schaubild zur Darstellung der Abhängigkeit der Leistung von der Schwingungsamplitude,
Fig. 6: ein Schaubild zur Darstellung der Abhängigkeit der Leistung vom Angriffswinkel,
Fig. 7: ein Schaubild zur Darstellung der Abhängigkeit der Leistung vom Abstand zwischen der Düse und der zu bearbeitenden Oberfläche,
Fig. 8: ein Schaubild zur Darstellung der Abhängigkeit der Leistung vom Verhältnis des Tangentialkanal-Querschnitts zum Laufkaliber und
Fig. 9: ein Schaubild zur Darstellung der Abhängigkeit der Leistung vom Verhältnis des Materialstutzen-Querschnitts zum Laufkaliber.

Die Tabellen 1 und 2 zeigen die Schwingungsfrequenz und die Schallstärke bei einer Änderung der Läuferdurchmesser, ihrer Lage und des Verhältnisses des kritischen Düsenwerts (der engste Querschnitt der Düse) zum Laufkaliber.
Der Apparat enthält eine Düse 1, die an einen Dosierer 2 eines Behälters 3 mit einer Schüttgutleitung 4 angeschlossen ist. Der Dosierer 2 ist mit einer Druckgasquelle, z.B. Luft, über einen Tangentialstutzen 5 in Form einer Überschalldüse mit einem Ventil 6 und einem Radialstutzen 7 mit einem Ventil 8 verbunden. Der Behälter 3 ist mit einem T-Stück 9 über ein Ventil 10 verbunden. Die Düse 1 weist eine Länge von 30-120 des Laufkalibers auf. Der Dosierer 2 ist mit einem akustischen Breitbandgenerator 11, einem Vibrationserreger 12 mit einem Zentrifugalwasserabscheider 13, einem Aktivator 14, einem Materialstutzen 15 und einem Ejektor 16 versehen. Der Vibrationserreger 12 ist als Mehrkreiserreger mit unter spitzen Winkeln 18 angebrachten Tellern 17, Läufern 19, 20 und 21 in Form von Kugeln unterschiedlichen Gewichts, jeweils groß, mittel und klein, ausgebildet. Der Zentrifugalwasserabscheider 13 weist einen Koaxialspalt 22, der in der Nähe des unteren Teils des Vibrationserregers 12 liegt, eine Ringtasche 23 zum Kondensatsammeln und einen Auslaufstutzen 24 mit hydraulischem Verschluss 25 auf. Der als Hülse mit Wandaussparungen 37 zum Durchlassen des Schleifmittels aus dem Behälter 3 gestaltete Aktivator 14 ist über dem Vibrationserreger 12 angeordnet und weist einen Kanal 26 im Boden zum Gasausbringen aus dem T-Stück 9 durch das Gehäuse 27 in Hohlräume 28 auf. Der Materialstutzen 15 verbindet die Hohlräume 28 des Aktivators 14 und des Ejektors 16 und ist an der Achse des Dosierers 2 angeordnet. Der im Boden des Dosierers 2 mit einem Ringspalt 29 angeordnete Ejektor 16 ist von oben nach unten vom Materialstutzen 15 zur Schüttgutleitung 4 gerichtet. Der Behälter 3 hat ein Rüttelsieb 30 und einen Trichter 31 zum Beschicken, der mit einer Verschlussklappe 32 versehen ist, die an einem Oberstutzen 33 des T-Stückes 9 angeordnet ist. Neben dem Trichter 31 ist ein Auslassstutzen 34 mit einem Ventil 35 angeordnet. Die Läufer haben dabei die Form von Kugeln mit einem größten Durchmesser 19 von 2,3-2,4 des Laufkalibers , einem kleineren Durchmesser 21 von) 0,9-1,0 und einem mittleren Durchmesser 20 von 1,6-1,7 des Laufkalibers 1; d. h., dass sich die Durchmesser von oben nach unten in absteigender Abhängigkeit verändern. Der Tangentialstutzen 5 hat die Form einer Überschalldüse mit einem kritischen Querschnittswert von 0,95-0,98 des Laufkalibers 1. Der Aktivator 14 ist mit einer Wirbelkammer 36 und einem Tangentialkanal 26 zur Gaszufuhr aus dem T-Stück 9 über das Gehäuse 27 versehen. Der Querschnitt des Tangentialkanals 26 beträgt max. 0,5 des Laufkalibers 1. Der Stutzenquerschnitt 15 liegt zwischen 0,8 und 0,9 des Laufkalibers 1.
Der Apparat arbeitet in folgender Weise. Der Behälter 3 wird mit dem Schleifmittel über das Rüttelsieb 30 und den Trichter 31 befüllt, beispielsweise mit grünem Siliziumkarbid mit einer Korngröße von 500 (0,476-0,510 mm) nach der GOST-Norm 26327-83. Dazu wird das Ventil 10 zugedreht, das Ventil 35 aufgedreht, das Druckgas aus dem Behälter 3 über den Auslassstutzen 34 ausgelassen und die Verschlussklappe 32 heruntergedrückt. Der hydraulische Verschluss 25 wird geöffnet, das Ventil 8 zugedreht, das Ventil 6 ein wenig aufgedreht und das Druckgas dem Tangentialstutzen 5 und dem Vibrationserreger 12 zugeführt. Das Druckgas wirbelt unter der Zentrifugalkraft auf und drückt sich an die Wand des Vibrationserregers 12. Indem die Gasströmung die Läufer 19, 20 und 21 unter der aerodynamischen Kraft beschleunigt, wird sie erst expandiert und dann auf dem Wege über den Zentrifugalwasserabscheider 13 und den Ejektor 16 komprimiert. Beim Durchlauf durch den Ejektor 16 steigt die Aufwirbelgeschwindigkeit der Gasströmung von der Peripherie zur Achse des Vibrationserregers 12 mit der Radiusminderung an, d. h., dass der statische Überdruck in einen Staudruck übergeht. Der Druck fällt unter den atmosphärischen Druck. Unter der Druckdifferenz wird das Schleifmittel durch die Aussparungen 37 und die Staubluft aus dem Trichter 31 über den Oberstutzen 33 des T-Stückes 9, über den Kanal 26 im Boden des Aktivators 14 und über den Holraum 28 in den Stutzen 15 und weiter zum Ejektor 16 und zum Ringspalt 29 gefördert, wo der zentrale Zwangswirbel unter Reibungskraft erzeugt wird; dann fließt das Schleifmittel mit der Staubluft über die Schüttgutleitung 4 und den Lauf 1 aus. Die Rotation der Läufer 19, 20 und 21 erzeugt eine Vibration, die das Rüttelsieb 30 über den Behälter 3 und den Trichter 31 betätigt, so dass die Beschickungsqualität und die -geschwindigkeit des Schleifmittels erhöht werden. Die Frequenz von einigen Hz bis 2 kHz und die Schwingungsamplitude von 0,3-0,7 mm werden durch Änderung der Druckgasmenge mittels des Ventils 6 stufenlos eingestellt. Dabei wird der Lauf 1 auf die Oberfläche gelenkt, die gleichzeitig mit der Beschickung vorbehandelt wird.
Die Beschickung endet nach der Befüllung des Behälters 3 bis zur Verschlussklappe 32. Das Kugelstrahlen wird in folgender Weise fortgesetzt. Der Lauf 1 wird im Abstand von 35-39 Laufkalibern auf die Oberfläche gelenkt, die mit dem Zweikomponentenstrahl unter dem Winkel von 15-45° behandelt wird, wobei das Mengenverhältnis der dispersen Phase zum Dispersionsmedium zwischen 0,7 und 0,9 eingestellt wird. Dazu wird der Ventil 35 zugedreht, so dass das Auslassen des Druckgases über den Auslassstutzen 34 verhindert wird. Das Ventil 10 wird aufgedreht, und das Druckgas wird in den Behälter 3 über das T-Stück 9 eingeführt. Die Verschlussklappe 32 wird hinaufgedrückt und sperrt den Trichter 31 ab. Dann strömt das Druckgas aus dem durch das Gehäuse 27 laufenden T-Stück 9 über den Tangentialstutzen 26 in die Wirbelkammer 36. Das Gas füllt den Behälter 3 durch die Aussparungen 37 und lockert die zusammengeballten Schleifmittelteilchen auf. Nach der Gasbefüllung des Behälters 3 gelangt das Schleifmittel durch die Aussparungen 37 des Aktivators 14, das Schleifmittel wird mit der Gasströmung aus der Wirbelkammer 3 aufgefangen und in den Materialstutzen 15 des Dosierers 2 sowie in den Ejektor 16 mitgezogen, in dem es mit der Gasströmung gemischt und in die Rohrleitung 4 sowie weiter in den Lauf 1 eingeführt wird. Die Gaszufuhr durch den als Überschalldüse gestalteten Tangentialstutzen 5 an die Wand des akustischen Breitbandgenerators 11 erzeugt eine turbulente Grenzschicht, die zusammen mit den um die unter spitzen Winkeln 18 angebrachten Teller 17 rotierenden Läufern 19, 20 und 21 eine Schallquelle bildet, die auf das Schleifmittel im Behälter 3 wirkt.
Das Schleifmittel wird im Lauf 1 mit der Länge von 30-120 Laufkalibern beschleunigt, und der Zweikomponentenstrahl wird unter dem Winkel von 15-45⁰ und im Abstand zum Lauf von 35-95 Laufkalibern auf die zu bearbeitende Oberfläche gelenkt. Dabei wird der Zweikomponentenstrahl durch das Einführen des Schleifmittels in die Gasströmung in einem Mengenverhältnis, des Dispersionsmediums zur dispersen Phase von 0,7-0,9 erzeugt. Eine optimale Schleifmittelmenge wird durch die akustische Wirkung und Vibration mit einer Schwingungsfrequenz des Dosierers von 500-1000 Hz und einer Schwingungsamplitude von 0,3-0,7 mm gewährleistet. Das benötigte Mengenverhältnis des Dispersionsmediums zur dispersen Phase wird mit dem selbstregulierenden, pneumatischen System aufrechterhalten, wobei die Vibration unter Verminderung des Gasverbrauchs im zum Materialstutzen 15 zugeführten Strahl erhöht wird.
Das Kugelstrahlen wird folgenderweise beendet. Der Ventil 10 wird zugedreht, und das Gaseinführen in das T-Stück 9 und das Gehäuse 27 wird gestoppt. Das Ventil 6 wird zugedreht, womit die akustische Wirkung und die Vibration des Materialstutzens 15 gestoppt werden. Das Ventil 8 des Radialstutzens 7 und der hydraulische Verschluss 25 für den Auslauf des Kondensats aus der Ringtasche 23 des Dosierers 2 über den Koaxialspalt 22 und den Auslaufstutzen 24 werden aufgedreht; dabei wird der Druck im Lauf 1 über die Schüttgutleitung 4 vermindert. Das Ventil 35 wird aufgedreht, das Druckgas wird über den Auslassstutzen 4 aus dem Behälter 3 herausgelassen, und die Verschlussklappe 32 wird niedergedrückt.
Der Apparat gemäß der Erfindung hat dank der Konstruktions- und technischen Lösungen eine hohe Wirkung und erweitert die Einsatzmöglichkeiten. Der entwickelte Dosierer ist langlebig, sicher und kompakt. Der Beschleuniger in Form eines Laufs mit einer Länge von 30-120 Laufkalibern ermöglicht, eine maximale kinetische Energie des Dispersionsmediums zu erhalten. Die Wirkung des Zweikomponentenstrahls auf die zu bearbeitende Oberfläche im vorgegebenen Abstand und unter einem vorgegebenen Winkel ermöglicht, die höchste Leistung bei hoher Homogenität und benötigter Rauheit zu erzielen. Die Bewertung des Kugelstrahlens nach der GOST-Norm 9.402-80 und der ISO 8501-1/1988 bestätigt die Übereinstimmung der Eigenschaften der bearbeiteten Oberfläche mit der höchsten Qualität, dem Reinigungsgrad 1 und der Klasse Sa3.
Der Lauf mit der Länge von 30-120 Laufkalibern, die größeren, mittleren und kleineren Läufer, die Überschalldüse, der Tangentialkanal mit dem vorgegebenen Querschnitt, dem Laufkaliber von 2,3-2,4, 1,6-1,7, 0,9-1,0, 0,95-0,96, ≤0,5, 0,8-0,9 entsprechend, sind optimal. Mit der Abweichung von den vorgegebenen Werten sinkt die Leistung des Apparats. Das optimale Mengenverhältnis des Dispersionsmediums zur dispersen Phase liegt zwischen 0,7 und 0,9. Die benötigte Schleifmittelmenge wird unter der akustischen Wirkung und der Vibration mit einer Schwingungsfrequenz von 500-1000 Hz und einer Schwingungsamplitude von 0,2-0,7 mm zugeführt. Der Zweikomponentenstrahl wird auf die zu bearbeitende Oberfläche unter dem Winkel von 15-45⁰ und im Abstand zum Lauf zwischen 35 und 95 Laufkalibern gelenkt.
Die empirischen Abhängigkeiten werden mit Annäherungsverfahren der Optimalwerte und durch Ermittlung des Abweichungseinflusses einer der Kennziffern auf die Grundkennwerte bestimmt.
Das Kugelstrahlen wurde mittels Läufen mit Kalibern von 4-16 mm und einem Druck von 0,6 MPa durchgeführt. Die Wirksamkeit wurde durch einen spezifischen Schleifmittelverbrauch pro 1 m² der bearbeiteten Oberfläche ermittelt. Die Leistung wurde bei der Oberflächenbehandlung nach Sa2 gemessen. Erfahrungsgemäß wurde festgestellt, dass die besten technologischen Ergebnisse bei einer Beschleunigung des Schleifmittels im Beschleuniger bei einer Länge von 30-120 Laufkalibern erhalten werden (Fig.2). Auf der Strecke von 10-20 Laufkalibern lang sinkt der spezifische Schleifmittelverbrauch und hat sein Minimum an der Grenze der Strecke von 30-120 Laufkalibern lang, dies kann durch die intensive Umwandlung der Druckgasenergie in kinetische Energie des Zweikomponentenstrahls erklärt werden. Eine weitere Verlängerung der Beschleunigungsstrecke über eine Länge von 120 Laufkalibern hinaus führt zu einer Verminderung der Schleifmittelgeschwindigkeit wegen der Reibung an den Laufwänden. Somit ist die Strecke mit einer Länge von 30-120 Laufkalibern eine optimale Strecke hinsichtlich der kinetischen Gesamtenergie der dispersen Phase, die den spezifischen Schleifmittelverbrauch und die Wirksamkeit der Bearbeitung bestimmt. Die Ausrüstung des Dosierers mit dem Vibrationserreger lässt Vibrationen entstehen, wodurch die Reibungskräfte zwischen den Schleifmittelteilchen geschwächt werden und die Schleifmittelzufuhr zum Ejektor erhöht wird. Die Bewegung der Läufer horizontal und vertikal wird durch die Anordnung der Teller unter spitzen Winkeln gewährleistet, so dass eine dreidimensionale Vibration erzeugt wird. Die Anbringung des Aktivators im oberen Teil des Schüttgutstutzens ermöglicht, Klumpen zu erweichen und die Schleifmittelzufuhr bei abgeschalteter Vibration zu verhindern.
Das Mengenverhältnis des Dispersionsmediums zur dispersen Phase von 0,7- 0,9 ist optimal (Fig. 3). Beim Verhältnis über 0,9 sinkt die Schleifmittelgeschwindigkeit, die eine quadratische Abhängigkeit der kinetischen Energie und letzten Endes die Leistung bestimmt. Die anderen Grafiken (Fig. 4-9) geben optimale Werte für folgende Parameter an: eine optimale Schleifmittelmenge wird durch die akustische Wirkung und Vibration mit der Schwingungsfrequenz des Dosierers von 500-1000 Hz und der Amplitude von 0,3-0,7 mm erhalten; der Zweikomponentenstrahl (Werkzeug) wird auf die zu bearbeitende Oberfläche unter dem Winkel von 15-45° und im Abstand von 35-95 Laufkalibern gelenkt; der Querschnitt des Tangentialkanals ist max. 0,5 Laufkaliber und der des Stutzens 0,8-0,9 Laufkaliber.
In der Tabelle 1 und 2 sind Daten gegeben, die bestätigen, dass die Läufer in Form von Kugeln ausgeführt werden sollen; dabei ist der größte Durchmesser 2,3-2,4 Laufkaliber, der kleinste 0,9-1,0 Laufkaliber, und die mittleren Durchmesser ändern sich in absteigender Abhängigkeit. Der Tangentialstutzen soll die Form einer Überschalldüse mit einem Querschnitt von 0,95-0,98 Laufkalibern aufweisen.
Diese technologischen Abläufe und ihre optimalen Werte werden im Apparat realisiert, in dem die o.g. Baueinheiten und konstruktive Eigenschaften eingesetzt werden, was den Schleifmittelverbrauch pro Einheit der bearbeiteten Oberfläche wesentlich vermindern und die Leistung wesentlich erhöhen lässt.

Einfluss der Abmessungen und Lage von Läufern auf die Leistung

Tabelle 1

Lfd. Nr.		d_Läufer: Laufkaliber		Lage			Schwingungsfrequenz Hz	Leistung m²/h
Lfd. Nr.	1	2	3	oben	mittel	unten	Schwingungsfrequenz Hz	Leistung m²/h
1	0,5	1,0	1,5	1	2	3	1580	37
2	0,6	1,2	1,8	2	3	1	1200	41
3	0,7	1,4	2,1	3	2	1	1150	49
4	0,7	1,4	2,1	3	1	2	1220	48
5	0,7	1,4	2,1	2	3	1	1330	44
6	0,8	1,6	2,4	3	2	1	960	60
7	0,9	1,6	2,3	3	2	1	730	63
8	1,0	1,7	2,4	3	2	1	980	64
9	1,0	1,7	2,4	3	1	2	1200	58
10	1,0	1,7	2,4	2	3	1	1100	49
11	1,2	2,0	2,6	3	2	1	460	59
12	1,5	2,5	3,0	3	2	1	440	56

Einfluss des kritischen Wertes der Überschalldüse auf die Leistung

Tabelle 2

Lfd. Nr.	d_{kritischer Wert}:Laufkaliber	Schwingungsfrequenz Hz	Schallsignal	Leistung m²/h
1	0,80	760	30	48
2	0,90	800	34	57
3	0,95	990	36	64
4	0,98	950	37	65
5	1,02	570	28	61
6	1,15	420	25	59
7	1,25	400	19	58

Claims

Verfahren zum Kugelstrahlen einschließlich der Zerstörung und Beseitigung der Oberschicht des zu strahlenden Gegenstands mit einem Luftschleifstrahl bestehend aus in Luft dispergierten Schleifmittel, wobei der Luftschleifstrahl, aus einem Behälter im Selbstfluß unter Schwerkraft, einen Dosierer, eine Förderleitung und eine Düse in Form eines Laufs strömt.
wobei
der Luftschleifstrahl durch eine akustische Wirkung, nämlich eine Vibration eines Materialstutzens und durch die Beschleunigung in einem Ejektor erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifmittelteilchen im Verlauf von 30-120 Laufkalibern beschleunigt und unter einem Winkel von 15-45° auf die zu bearbeitende Oberfläche im Abstand von 35-95 Laufkalibern gelenkt werden.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die optimale Menge unter der akustischer Wirkung und Vibration mit einer Schwingungsfrequenz im Dosierer von 500-1000 Hz und einer Amplitude von 0,3-0,7 mm zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein pneumatisches, selbstregulierendes System das benötigte Mengenverhältnis von Schleifmittel und Luft gewährleistet, wobei die Vibration mit gleichzeitiger Luftverbrauchsverminderung im dem Stutzen zugeführten Strahl erhöht wird.
Vorrichtung zum Kugelstrahlen, die eine Düse(1) und einen Behälter(3) mit Dosierer (2) umfasst, die über eine Förderleitung (4) und mit einer Druckluftquelle sowie einer Luftleitung miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Düse die Form eines Laufs mit einer Länge von 30-120 Laufkalibern aufweist und dass der Dosierer einen akustischen Breitbandgenerator (11), einen Vibrationserreger (12) mit einem Mehrkreisejektor (16), einen Aktivator (14) und einen Zentrifugalwasserabscheider (13) umfasst, wobei der Vibrationserreger (12) mit unter spitzen Winkeln angeordneten Tellern (17), mit Läufern (19, 20, 21) unterschiedlichen Gewichts, einem Tangentialstutzen (5) und einem Radialstutzen (7) zur Luftzufuhr und mit einem von oben nach unten und einem unter einem Materialstutzen (15) für die Zufuhr des Schleifmittels angeordneten Ejektor (16) versehen ist, der die Form einer Hülse (37) mit Wandaussparungen zum Durchlassen der Schleifmittelteilchen und einen Kanal für die Lufteinführung aus einem durch ein Gehäuse (27) der Vorrichtung geführten T-Stück (9) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Läufer in Form von Kugeln ausgebildet sind, wobei der größte Durchmesser 2,3-2,4 Laufkaliber und der kleinere Durchmesser 0,9-1,0 Laufkaliber beträgt und die Durchmesser von Zwischenkugeln sich in absteigender Abhängigkeit verändern.
Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Tangentialstutzen(5) die Form einer Überschalldüse mit einem Querschnitt von 0,95-0,98 Laufkalibern aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Aktivator (14) einen Tangentialkanal(26) und eine Wirbelkammer (36) im Boden zur Luftzufuhr besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Querschnitt des Tangentialkanals(5) max. 0,5 Laufkaliber (Fig. 9) und der Querschnitt des Materialstutzens (15) 0,8-0,9 Laufkaliber beträgt.