DE10104703C1

DE10104703C1 - Schleuderradanordnung

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Publication number: DE10104703C1
Application number: DE2001104703
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2001-12-06
Anticipated expiration: 2021-02-03
Also published as: WO2002062529A1; DE50206805D1; EP1360035B1; EP1360035A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schleuderradanordnung zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken, mit einem Schleuderrad, das mehrere radial an diesem angeordnete Wurfschaufeln (11.1, 11.2), ein koaxial zu dem Schleuderrad angeordnetes Verteilerrad (12) und eine ebenso koaxial zu diesem angeordnete, nachstellbare Strahlleithülse (1) aufweist, mit der die Richtung des bearbeitenden Strahles (15) durch Verstellung einer Leithülsenöffnung der Strahlleithülse (1) gesteuert wird. DOLLAR A Konzentrisch zu der Strahlleithülse (1) ist eine relativ dazu verdrehbare Strahlbegrenzungshülse (20) angeordnet, die eine Begrenzungshülsenöffnung mit einer Strahlbegrenzungskante (26) aufweist. Die Strahlbegrenzungskante (26) kann in eine die Leithülsenöffnung der Strahlleithülse (1) wenigstens teilweise überdeckende Position gestellt werden. DOLLAR A Vorgesehen sind demnach zwei koaxiale Hülsen, die ineinander setzbar sind und die beide fensterartige Öffnungen an ihrem Umfang aufweisen, welche es erlauben, Strahlgut von einem innerhalb der beiden Hülsen liegenden Verteilerrad (12) in den freien Winkel zwischen zwei Turbinenschaufeln (11.1, 11.2) zu leiten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleuderradanordnung zur Ober flächenbehandlung von Werkstücken, mit einem Schleuderrad, das mehrere radial an diesem angeordnete Wurfschaufeln, ein koaxial zu dem Schleuderrad angeordnetes Verteilerrad und eine ebenso koaxial zu diesem angeordnete, nachstellbare Strahlleithülse aufweist, mit der die Richtung des bearbei tenden Strahles durch Verstellung eines Fensters der Strahl leithülse gesteuert wird.

Aus der DE 44 10 628 C2 ist eine gattungsgemäße Schleuder radanordnung bekannt. Die fenster- oder schlitzartige Leit hülsenöffnung eines solchen Schleuderrades wird durch das fließende und fliegende Strahlmittel abgerieben und ver schlissen. Dieser Verschleiß wird in erster Linie in Dreh richtung beobachtet. Stellung und Größe der Leithülsenöff nung bestimmen den Abstrahlwinkel des Strahlmittels, so dass der Verschleiß, der zu einem Abtragen des Kantenmaterials führt, auch die Steuerkante verschiebt. Die Putzleistung verschlechtert sich und die Leithülse muss ersetzt werden. Außerdem verschiebt sich das Strahlbild in unerwünschter Weise. Zwar kann durch manuelles Zurückstellen der Strahl leithülse eine Verbesserung des Strahlbildes eingeleitet werden. Jedoch erfordert dies jeweils eine genaue Zentrierung und Neu-Justierung der Strahlleithülse sowie eine Ar beitsunterbrechung.

Aus der DE 197 52 549 C1 ist weiterhin eine Schleuderrad anordnung bekannt, die mit einem externen oder internen Sen sor zur Ermittlung des Verschleißes und der Verschleißrich tung am Fenster der Strahlleithülse versehen ist. Der Sensor ist mit einem elektronischen Steuerkreis verbunden ist. Bei einem durch Verschleiß verursachten Ansprechen des Sensors ist eine Winkelverstellung der Strahlleithülse über ein Stellglied auslösbar. Diese Schleuderradanordnung hat sich für die meisten Anwendungsfälle bewährt, da sie ein automa tisches Nachführen der Steuerkante, die im Betrieb fortwäh rend abgetragen wird, erlaubt.

Nachteilig bleibt jedoch, dass sich die Leithülsenöffnung wegen des Verschleißes der Steuerkante insgesamt vergrößert. Zwar ist an der Steuerkante der stärkere Verschleiß zu beo bachten, jedoch ist auch eine hintere, zur Steuerkante pa rallele Begrenzungskante der Leithülsenöffnung dem Strahl mittel ausgesetzt und verschleißt. Insgesamt vergrößert sich der Strahlbereich mit zunehmender Standzeit der Leithülse. Erreicht der Öffnungswinkel der Leithülsenöffnung ein be stimmtes Maß, ist es nicht mehr möglich, den Strahl in den freien Winkel zwischen zwei Turbinenschaufeln zu lenken, so dass das unkontrolliert austretende Strahlmittel letztlich zur Selbstzerstörung der Turbine führen kann. Die Strahl leithülse muss daher laufend auf Erreichen dieses Ver schleißzustandes überwacht und rechtzeitig ausgetauscht wer den, wodurch erhebliche Stillstandzeiten der Schleuderradan ordnung in Kauf zu nehmen sind.

Eine Anordnung von Sensoren in der Steuerkante ist zudem bei Strahlleithülsen aus Sintermetall nicht möglich, wobei die ser Werkstoff aber aufgrund seiner hohen Standzeit vorteil haft ist.

Es stellt sich damit die Aufgabe, eine Schleuderradanordnung anzugeben, bei der die kontinuierliche Vergrößerung des Strahlbereichs kompensiert werden kann, so dass der Strahl wirksam auf diejenigen Bereiche des Werkstücks zu begrenzen ist, bei denen eine Strahlbehandlung vorgesehen ist, und be nachbarte Bereiche am Werkstück frei von einer direkten Strahlmitteleinwirkung zu halten sind.

Diese Aufgabe wird gelöst bei einer Schleuderradanordnung der eingangs genannten Art, die durch eine konzentrisch zu der Strahlleithülse angeordnete Strahlbegrenzungshülse ge kennzeichnet ist, die relativ zu der Strahlleithülse verdrehbar ist und die eine Begrenzungshülsenöffnung mit ei ner Strahlbegrenzungskante aufweist, welche in eine die Leithülsenöffnung der Strahlleithülse wenigstens teilweise überdeckende Position stellbar ist.

Vorgesehen sind demnach zwei koaxiale Hülsen, die ineinander setzbar sind und die beide fensterartige Öffnungen an ihrem Umfang aufweisen, welche es erlauben, Strahlgut von einem innerhalb der beiden Hülsen liegenden Verteilerrad in den freien Winkel zwischen zwei Turbinenschaufeln zu leiten.

Mit fortwährendem Verschleiß vergrößert sich der Öffnungs winkel und die Öffnungshöhe, da die Kanten der Leithülsen öffnung und der Begrenzungshülsenöffnung vom Strahlmittel abgetragen werden. Durch die vergrößerte Öffnungsfläche ver ändert sich auch das Strahlbild der Schleuderanordnung am Werkstück. Um dem entgegenzuwirken, kann die Strahlbegrenzungshülse so weit gegenüber der Strahlleithülse verdreht werden, bis ein Teil des Umfangs der Strahlbegrenzungshülse einen Teil der Strahlleithülse überdeckt. An Stelle der hin teren Begrenzungskante der Strahlleithülse begrenzt dann die Strahlbegrenzungskante der Strahlbegrenzungshülse den Öff nungswinkel für den Austritt des Strahlmittels. Das Aus trittsfenster ist wird durch die Überlappung der fensterar tigen Öffnungen in den beiden Hülsen definiert.

Vorzugsweise haben die Leithülsenöffnung und die Begren zungshülsenöffnung einen gleichen Öffnungswinkel und eine gleiche Öffnungshöhe, so dass sie in eine Ausgangslage zu bringen sind, in der sie sich überdecken. Damit steht bei Betriebsbeginn mit neuen Hülsen die maximale Öffnungsfläche zur Verfügung.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Strahlbegren zungshülse gegenüber der Strahlleithülse axial verschiebbar zueinander ist. Damit kann eine weitere Vergrößerung der Öffnungsfläche kompensiert werden, die auf einem Verschleiß der entlang des Umfangs der Leit- bzw. Begrenzungshülsenöff nung verlaufenden Bogenkanten beruht. Durch eine axiale Ver schiebung der Strahlleithülse gegenüber der Strahlbegren zungshülse schiebt sich eine der Bogenkanten über die Öff nung, wodurch die Öffnungshöhe verändert wird.

Es ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, dass mit der Veränderung des Öffnungswinkels und/oder der Öffnungshöhe der zunehmende Abtrag der Begrenzungskanten durch Verschleiß kompensierbar ist, so dass das Strahlbild konstant bleibt.

Daneben ist es aber auch möglich, die radiale und ggf. axia le Verstellbarkeit der Strahlleithülse zu der Strahlbegren zungshülse dazu zu nutzen, im laufenden Betrieb das Strahlbild in seiner Größe zu ändern, um je nach Beschaffenheit des Werkstücks mehr oder weniger große bzw. unterschiedlich geformte Bereiche am Werkstück zu strahlen.

Weiterhin kann wegen der Verstellbarkeit der Hülsen zueinan der die Fensteröffnung für den Strahlmittelaustritt auch vollständig geschlossen werden. So kann die Schleuderradan ordnung beim Auslaufen des Schleuderrads schon über nicht zu strahlende Werkstückbereiche gefahren werden bzw. das Werk stuck kann aus dem Wirkungsbereich des Schleuderrads ent fernt werden. Reste von Strahlmittel, die von dem auslaufen den Verteilerrad noch abgegeben werden, werden an der ge schlossenen Leithülsenöffnung zurückgehalten. Eine Verstel lung der Strahlleithülse und/oder der Strahlbegrenzungshülse ist relativ einfach möglich, da diese Teile nicht mit dem Schleuderrad selbst rotieren. Beispielsweise kann mit Hilfe eines Servomotors oder eines Schrittschaltgetriebes entspre chend einer vorgegebenen Signalfolge die Strahlleithülse so weit verstellt werden, dass die Abtragung ihrer Steuerkante kompensiert ist. Das Gleiche gilt für die Strahlbegrenzungs hülse und die Verstellung ihrer Strahlbegrenzungskante.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sieht die Anordnung wenigstens eines externen oder internen Sensor zur Ermittlung des Verschleißes und der Verschleiß richtung bei der Leithülsenöffnung der Strahlleithülse und/oder einer Fensteröffnung der Strahlbegrenzungshülse vor. Der Sensor ist mit einem elektronischen Steuerkreis verbunden. Bei einem durch Verschleiß verursachten Anspre chen des Sensors ist eine Winkelverstellung der Strahlleit hülse und/oder der Strahlbegrenzungshülse über jeweils we nigstens ein Stellglied auslösbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein Schleuderrad mit einer zu bestrahlenden Werkstückoberfläche in schematisierter, per spektivischer Ansicht;

Fig. 2 und 3 eine Strahlbegrenzungshülse mit eingesetzter Strahlleithülse in perspektivischer Ansicht;

Fig. 4 eine Schleuderradanordnung in schematischer Schnittdarstellung.

In Fig. 1 ist eine Schleuderstrahlanlage dargestellt, die ein Schleuderrad 10 mit radial an diesem angeordneten Wurf schaufeln 11.1, . . ., 11.n, ein Verteilerrad 12, eine dieses um gebende Strahlleithülse 1 und eine Strahlbegrenzungshülse 20 aufweist. Das innenliegende Verteilerrad 12, die Strahlleit hülse 1 und die Strahlbegrenzungshülse 20 sind jeweils kon zentrisch zueinander und zu dem Schleuderrad 10 angeordnet. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform liegt die Strahl begrenzungshülse 20 in der schwarz gezeichneten Strahlleit hülse 1. Sowohl die Strahlleithülse 1 als auch die Strahlbe grenzungshülse 20 weisen Fensteröffnungen an ihrem Umfang auf, durch die Strahlmittel in den winkelförmigen Spalt zwi schen je zwei der Wurfschaufeln 11.1, . . ., 11.n austreten kann. Der Schleuderstrahl 15 gelangt entlang einer Steuerkante 5 der Strahlleithülse 1 auf die Vorderseite der Wurfschaufel 11 und wird von dieser erheblich beschleunigt, so dass an schließend die einzelnen Partikel des Strahlmittels mit ho her Energie auf eine Werkstückoberfläche 16 auftreffen.

Dabei kommt der Steuerkante 5 der Strahlleithülse 1 eine wichtige Rolle zu, da diese die Stellung und Größe der Leit hülsenöffnung und den Abstrahlwinkel des Strahlmittels bestimmt. Durch Verschleiß wird die Steuerkante 5 abgetragen, wodurch sich die Fensteröffnung vergrößert. Die Putzleistung und die Exaktheit des Strahlbildes verschlechtern sich we sentlich. Gleiches gilt für die zur Steuerkante 5 parallele hintere Begrenzungskante 6.

In Fig. 2 ist eine Strahlbegrenzungshülse 20 gezeigt, die in eine Strahlleithülse 1 eingesetzt ist. Die beiden Teile sind gegeneinander verdrehbar. Insbesondere erfolgt die Ver stellung wenigstens einer der Hülsen durch einen Stellmotor. Die Strahlleithülse 1 und die Strahlbegrenzungshülse 20 wei sen jeweils eine fensterartige Leithülsen- bzw. Begrenzungs hülsenöffnung 2; 22 auf, die durch sich axial erstreckende Steuer- und Begrenzungskanten 5, 6; 25, 26 sowie durch vor zugsweise umfangsparallele Bogenkanten 7, 8; 27, 28 begrenzt werden. Die Steuerkanten 5; 25 liegen direkt im Bereich des durch das Verteilerrad 12 ausgeworfenen Strahlmittelstroms und verschleißen daher am stärksten. Durch Verschleiß wan dern aber auch die Begrenzungskanten 6; 26 aus und vergrö ßern die Leithülsen- bzw. Begrenzungshülsenöffnung 2; 22.

Mit der Schleuderradanordnung der Erfindung ist es möglich, die Begrenzungshülse 20 soweit radial gegenüber der Strahl leithülse 1 zu verdrehen, dass ihre Begrenzungskante in eine die Leithülsenöffnung 2 wenigstens teilweise überdeckende Position stellbar ist, wie in Fig. 2 dargestellt. Damit wird die durch Verschleiß bedingte Vergrößerung der Fläche der Leithülsenöffnung 2 kompensiert und die Strahlausdehnung des Strahlmittels 15 wieder auf ein gewünschtes Maß reduziert.

Möglich ist auch, eine außenliegende Strahlbegrenzungshülse vorzusehen, die eine innenliegende Strahlleithülse ein schließt.

Außerdem können die Strahlleithülse 1 und die Strahlbegren zungshülse 20 so gegeneinander angestellt werden, dass eine verschlissene Steuerkante 5 der außenliegenden Strahlleit hülse 1 durch die Steuerkante 25 der inneren Strahlbegren zungshülse 20 überdeckt wird. Dadurch erfüllt bei starkem Verschleiß die Strahlbegrenzungshülse die ursprüngliche Funktion der Leithülse und umgekehrt.

In Fig. 3 sind die Strahlleithülse 1 und die Strahlbegren zungshülse 20 zudem noch axial gegeneinander verschiebbar angeordnet. Dadurch sind je zwei der Bogenkanten 7, 27 und 8, 28 in den Eingriff mit dem Strahlmittel zu bringen, wo durch die Höhe H der Öffnung für den Strahlmittelaustritt reduzierbar ist. In der gezeigten Ausführungsform wird die Austrittsöffnung einerseits von der innenliegenden Strahlbe grenzungshülse 20 mit deren Begrenzungskante 26 und unterer Bogenkante 28 und andererseits von der Strahlleithülse 1 mit deren Steuerkante 5 und oberer Bogenkante 6 definiert.

In Fig. 4 ist die Funktion der Strahlleithülse 1 und der Strahlbegrenzungshülse 20 im Betrieb schematisch darge stellt. Das Strahlmittel 15 wird durch ein Verteilerrad 12 beschleunigt und in den Raum zwischen zwei Wurfschaufeln 11.1, 11.2 geschleudert. Dabei ist die Strahlleithülse 1 so gestellt, dass ihre Steuerkante 5 das Strahlmittel von der Unterkante der Wurfschaufel 11.1 weglenkt, damit letztere nicht von unten zerstört wird. Die Strahlleithülsenöffnung ist aber im Betrieb so groß geworden, dass durch die Begren zungskante 6 der Strahlleithülse 1 nicht mehr verhindert wird, dass Strahlmittel 15 die Unterkante der Wurfschaufel 11.2 trifft.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Strahlbe grenzungshülse 20 wird eine Begrenzungskante 26 bereitge stellt, die die genannte Funktion der Begrenzungskante 6 ü bernimmt. Durch kontinuierliches Nachdrehen der Strahlleit hülse 1 in der durch den Pfeil in Fig. 4 angedeuteten Schleuderraddrehrichtung und durch gegensätzliches Verdrehen der Strahlbegrenzungshülse 20 kann der kontinuierliche Ver schleiß der Steuerkante 5 kompensiert werden, so dass die durch die beiden Hülsen 1, 20 im Zusammenspiel definierte Öffnung immer den gleichen Öffnungswinkel aufweist und das Strahlmittel verschleißunabhängig zwischen die Wurfschaufeln 11.1, 11.2 geschleudert wird, ohne deren Unterkante zu tref fen und damit eine Selbstzerstörung des Schleuderrads auszu lösen.

Der Werkstoff der Strahlleithülse 1 und/oder der Strahlbe grenzungshülse 20 ist beispielsweise hochfestes Sintermetall oder eine hochfeste Legierung, gegebenenfalls auch Keramik- Material.

Je nach Funktion weisen die Hülsen an den besonders dem Strahlmittel ausgesetzten Stellen gehärtete Steuer- oder Be grenzungskanten auf. Vorgesehen sein kann auch, die Steuer- und oder Begrenzungskanten als auswechselbare Einsätze für die Strahlleithülse bzw. Strahlbegrenzungshülse auszubilden.

Claims

1. Schleuderradanordnung zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken, mit einem Schleuderrad (40), das mehrere radial an diesem angeordnete Wurfschaufeln (11.1, . . ., 11.n), ein koaxial zu dem Schleuderrad (10) angeordnetes Ver teilerrad (12) und eine ebenso koaxial zu diesem ange ordnete, nachstellbare Strahlleithülse (1) aufweist, mit der die Richtung des bearbeitenden Strahles (15) durch Verstellung einer Leithülsenöffnung (2) der Strahlleit hülse (1) gesteuert wird, gekennzeichnet durch eine konzentrisch zu der Strahl leithülse (1) angeordnete Strahlbegrenzungshülse (20) die relativ zu der Strahlleithülse (1) verdrehbar ist und die eine Begrenzungshülsenöffnung (22) mit einer Strahlbegrenzungskante (25) aufweist, welche in eine die Leithülsenöffnung (2) der Strahlleithülse (1) wenigstens teilweise überdeckende Position stellbar ist.

2. Schleuderradanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Strahlbegrenzungshülse (20) innerhalb der Strahlleithülse (1) angeordnet ist.

3. Schleuderradanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Strahlbegrenzungshülse (20) außerhalb der Strahlleithülse (1) angeordnet ist.

4. Schleuderradanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlbegrenzungshülse (20) und die Strahlleithülse (1) axial verschiebbar zueinander sind.

5. Schleuderradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leithülsenöffnung (2) und die Begrenzungshülsenöffnung (22) einen gleichen Öffnungswin kel und eine gleiche Öffnungshöhe (H) aufweisen.

6. Schleuderradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung mit wenigs tens einem externen oder internen Sensor zur Ermittlung des Verschleißes und der Verschleißrichtung bei der Leithülsenöffnung (2) der Strahlleithülse (1) und/oder einer Strahlbegrenzungsöffnung (22) der Strahlbegrenzungshülse (20) versehen ist und der Sensor mit einem elektroni schen Steuerkreis verbunden ist und dass bei einem durch Verschleiß verursachten Ansprechen des Sensors eine Win kelverstellung der Strahlleithülse (1) und/oder der Strahlbegrenzungshülse (20) über jeweils wenigstens ein Stellglied auslösbar ist.