Vorrichtung zur Beschleunigung von ferromagnetischem, körnigem Strahlmittel

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Aus der DE-A-2 241 506 ist eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt. Diese Vorrichtung ist mit einem Permanentmagneten im Inneren des Rotors versehen, wobei der Rotor aus nicht-ferromagnetischem Material besteht.

[0003] In der Praxis konnten sich derartige Vorrichtungen zur magnetischen Beschleunigung von Strahlmittel bisher nicht durchsetzen, da die Beschleunigung und die Beeinflussung des Strahlmittels für die praktischen Anforderungen nicht ausreichend war.

[0004] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch in der Praxis einsetzbar ist, d.h. für eine entsprechend hohe Beschleunigung des Strahlmittels und für eine entsprechende Beeinflussung und Steuerung des Strahlmittelstrahles sorgt.

[0005] Diese Aufgabe wird grundsätzlich durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

[0006] Erfindungsgemäß besteht der Rotor im wesentlichen aus weichmagnetischem Material, um für eine entsprechend günstige Führung des magnetischen Flusses zu sorgen. Durch die Lamellenstruktur wird die Ausbildung schädlicher Wirbelströme verhindert. Die Zwischenringe aus nichtmagnetisierbarem Material zwischen den Lamellen aus weichmagnetischem Material stellen sicher, daß der magnetische Fluß aus den scharfen Kanten des weichmagnetischen Materials dort in den Außenraum übertritt, wo er die gewünschte Kraftwirkung entfalten soll.

[0007] Um den für die Kraftwirkung entscheidenden Gradienten des magnetischen Feldes noch weiter zu erhöhen, wird das weichmagnetische Material außen aufgerauht (Anspruch 2). Dieses geschieht in vorteilhafter Weise mit einer festhaftenden Schicht aus körnigem Material mit besonders hoher Sättigungsinduktion (Anspruch 3). Dieses Material ist z.B. Schrot aus Kobaltstahl. Durch die Rauhigkeit der Rotoroberfläche wird die Haftung des ferromagnetischen Strahlmittels in diesem Bereich der Oberfläche zur entsprechend wirksamen Beschleunigung begünstigt.

[0008] Das Strahlmittel, das bei bekannten Vorrichtungen lediglich durch Schwerkraft mit Hilfe eines Trichters oder dergl. zugeführt wird, kann in vorteilhafter Weise, so wie in den Ansprüchen 4 und 5 angegeben, vorbeschleunigt werden. Das heißt, die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Auftreffgeschwindigkeit und Umfangsgeschwindigkeit des Rotors und die damit verbundenen Reibungsverluste werden vermindert. Der durch die magnetische Vorbeschleunigung erzeugte Feldgradient weist möglichst genau in Richtung der Tangente an dem Rotor im Auftreffpunkt und bewirkt so eine möglichst gute Vorbeschleunigung. Die Richtung der Tangente in der gewünschten Weise kann durch die Verstellung des Permanent-oder Elektromagneten beeinflußt werden.

[0009] In vielen Anwendungsfällen ist es wünschenswert, im Abwurfbereich des Strahlmittels einen Fächer für das Strahlmittel zu erzeugen, um so eine entsprechend flächige Oberflächenbehandlung zu ermöglichen. Wenn ein solcher Fächer erzeugt wird, ist es wiederum wünschenswert, den Winkel, den der Fächer beschreibt, zur Anpassung an das zu strahlende Werkstück zu verändern. Dieses geschieht in vorteilhafter Weise durch die Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8.

[0010] Wenn eine besonders hohe Beschleunigung erwünscht ist oder die Beschleunigung einer Vorrichtung nicht ausreicht, so kann die Vorrichtung so aufgebaut werden, wie in Anspruch 9 angegeben.

[0011] Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.

[0012] Es zeigt:

Fig. 1

einen Querschnitt durch die wesentlichen Teile einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2

einen Schnitt gemäß der Linie A-A der Fig. 1;

Fig. 3

eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform, und

Fig. 4

einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt, jedoch durch eine andere Ausführungsform.

[0013] Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Rotor 1 und einer in diesem angeordneten Magnetanordnung 3 aus einzelnen Sektoren 2 aus permanentmagnetischem Material. Die Magnetanordnung erstreckt sich normalerweise über einen Winkelbereich von 90 bis 270 °. Sie liegt nahe an der inneren Oberfläche des Rotors 1 an und erzeugt ein entsprechendes magnetisches Feld. Dieses greift über den Luftspalt 4 durch die Rotoroberfläche in den Raum außerhalb der Oberfläche über. Es ist so in der Lage, senkrecht zur Rotoraußenfläche gerichtete Kräfte auf ferromagnetische Partikel auszuüben, und diese entgegen der Wirkung der Zentrifugalkräfte an die Oberfläche zu binden. Um zu einer guten Ausnutzung der Kraftwirkung des magnetischen Feldes zu gelangen, muß der Luftspalt möglichst klein gehalten werden.

[0014] Der Rotor 1 besteht - wie aus Fig. 2 ersichtlich - aus Iamellen 5 aus weichmagnetischem Material, die die Aufgabe der Führung des magnetischen Flusses übernehmen. Die Lamellenstruktur verhindert die Ausbildung von schädlichen Wirbelströmen. Die jeweils einen Pol der permanentmagnetischen Sektoren 2 überdeckenden Bereiche aus weichmagnetischem Material sind durch Zwischenringe 6 aus nicht magnetisierbarem Material getrennt. Dadurch tritt der magnetische Fluß aus den scharfen Kanten des weichmagnetischen Materials in den Außenraum dort über, wo er die gewünschte Kraft entfalten soll.

[0015] Um den für die Kraftwirkung entscheidenden Gradienten des magnetischen Feldes noch weiter zu erhöhen, sind die Lamellen 5 außen mit einer rauhen Oberfläche versehen, die aus einer festhaftenden Schicht 7 aus körnigem Material mit besonders hoher Sättigungsinduktion (z.B. Schrot aus Kobaltstahl) bestehen kann. Die Rauhigkeit der Rotoroberfläche bedingt eine bessere Haftung des ferromagnetischen Strahlmittels in diesem Bereich und fördert somit die Beschleunigung.

[0016] Die Zuführeinrichtung zur tangentialen Zuführung des Strahlmittels ist mit 8 bezeichnet. Sie besteht aus einem in zwei Richtungen einstellbaren Permanent- oder Elektromagneten 9 und einem magnetischen Joch 10. Hierdurch wird eine gezielte Rückführung des von dem Magneten 9 erzeugten magnetischen Flusses über den Teil des Rotors 1 und den Luftspalt 11 erreicht. Es erfolgt eine Vorbeschleunigung des Strahlmittels, wobei der erzeugte Feldgradient genau in Richtung der Tangente an den Rotor im Auftreffpunkt weist. Es erfolgt eine Beschleunigung von der Geschwindigkeit V₀ auf die Startgeschwindigkeit von V_start, die im Bereich von 25 m/s liegt.

[0017] Die Magnetanordnung 3 weist - wie der Fig. 2 zu entnehmen -einzelne Magnetstege oder -scheiben 12 auf, die durch Verdrehung gegenüber der entsprechenden, benachbarten, feststehenden Magnetstegen oder -scheiben verstellbar sind. Dieses kann auch durch gruppenweise Verstellung der Magnet stege oder -scheiben mit einer bestimmten Magnetisierungsrichtung geschehen. Auf diese Weise wird der Abwurfpunkt für einen Teil des Strahlmittels auf dem Umfang verschoben und man erhält eine größere resultierende Streubreite für den gesamten Strahl, d.h. es entsteht ein Fächer, so daß eine entsprechende große Oberfläche bestrahlt werden kann. Der Winkel, den der Fächer beschreibt, ist hierdurch zur Anpassung an die verschiedenen Werkstücke ebenfalls einstellbar.

[0018] In Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der zwei Vorrichtungen nach der Erfindung hintereinandergeschaltet sind, wenn eine besonders hohe Abwurfgeschwindigkeit erwünscht wird oder aber eine Vorrichtung aus bestimmten konstruktiven Gründen zur Beschleunigung nicht ausreicht.

[0019] Bei der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die permanentmagnetischen Systeme 16 über jeweils 180 °. Der Abwurfpunkt der ersten Vorrichtung 13 ist die Übergabestelle für die zweite Vorrichtung 14, d.h. der Eingangsbereich dieser Vorrichtung. Die beiden Vorrichtungen sind also komplementär zu einander angeordnet.

[0020] Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine breitere Rotoranordnung (axial länger) mit breiteren Weicheisenringen vorgesehen ist. Es ist erkennbar, daß die Magnetanordnung 3 aus den Sektoren 2 im mittleren Bereich anders aufgebaut ist. Der mittlere Sektor ist aufgeteilt, so daß zwei Sektoren mit gleicher Polrichtung nebeneinander liegen. Jeder mittlere Sektor liegt am Rand der zugeordneten Lamelle 5 aus weichmagnetischem Material.

[0021] Hierdurch gelangt der magnetische Fluß des ganz oben gelegenen Sektors 2 aus permanentmagnetischem Material auf kürzestem Wege über den Zwischenring 6 aus nicht magnetisierbarem Material in den darunter befindlichen "geteilten" Sektor 2. Für die untere Hälfte gilt aus Symmetriegründen entsprechendes. Die Aufteilung des mittleren Sektors in zwei Sektoren mit gleicher Polrichtung wird - wie gesagt -nur für den mittleren Bereich gewählt. Ist die Rotoranordnung entsprechend breiter, so können außen eine entsprechende Anzahl von Sektoren mit abwechselnder Polrichtung in entsprechender Weise vorgesehen sein.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Beschleunigung von ferromagnetischem, körnigem Strahlmittel zur Oberflächenbehandlung mit einem als Trommel ausgebildeten Rotor, in dessen Innenraum eine sich über einen Winkelbereich von mindestens 90° erstreckende Magnetanordnung (3) angeordnet ist, sowie mit einer Einrichtung zum tangentialen Zuführen des Strahlmittels im Bereich des Beginns des Magneten, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) aus lamellenförmigen Ringen (5) aus weichmagnetischem Material besteht, zwischen denen Zwischenringe (6) aus nicht magnetisierbarem Material angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lamellenförmigen Ringe (5) aus weichmagnetischem Material an ihrem Außenumfang eine rauhe Oberfläche aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rauhe Oberfläche durch eine Schicht (7) aus körnigem Material mit hoher Sättigungsinduktion, z.B. Kobaltstahl, gebildet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8) zum Zuführen des Strahlmittels einen magnetischen Vorbeschleuniger aufweist, der aus einem Permanent- oder Elektromagneten (9) und einem magnetischen Joch (10) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanent- oder Elektromagnet (9) verstellbar ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Innenraum des Rotors (1) vorgesehene Magnetanordnung (3) insbesondere im Bereich der Abwurfstelle des Strahlmittels verstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung durch Magnetstege oder -scheiben (12) gebildet ist, die gegeneinander verstellbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Magnetstege oder -scheiben (12) durch Verdrehung erfolgt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei derartige Vorrichtungen hintereinandergeschaltet sind, wobei die Abwurfstelle der ersten Vorrichtung den Einfangbereich der zweiten Vorrichtung bildet, und der Rotor der zweiten Vorrichtung mit einer höheren Winkelgeschwindigkeit umläuft als der Rotor der ersten Vorrichtung.

Claims

1. Apparatus for accelerating ferromagnetic, granular blasting medium for the surface treatment with a rotor constructed as a drum, in whose interior is arranged a magnet arrangement extending over an angular range of at least 90°, as well as with a device for the tangential supply of the blasting medium in the area of the start of the magnet, characterized in that the rotor (1) comprises lamellar rings (5) made from soft magnetic material between which are arranged intermediate rings (6) made from a non-magnetizable material.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the lamellar rings of soft magnetic material have a rough surface on their outer circumference.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the rough surface is formed by a layer (7) of granular material having a high saturation induction, e.g. cobalt steel.

4. Apparatus according to claims 1 or 2, characterized in that the device (8) for supplying the blasting medium has a magnetic preaccelerator, which comprises a permanent magnet or electromagnet (9) and a magnetic yoke (10).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the permanent magnet or electromagnet (9) is adjustable.

6. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that the magnet arrangement (3) provided in the interior of the rotor (1) is adjustable, particularly in the area of the discharge point of the blasting medium.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the magnet arrangement is formed by magnet webs or disks (12), which are adjustable relative to one another.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the adjustment of the magnet webs or disks (12) takes place by rotation.

9. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that two such apparatuses are connected in series, the discharge point of the first apparatus forming the capture area of the second apparatus and the rotor of the second apparatus rotates at a higher angular velocity than the rotor of the first apparatus.

Revendications

1. Dispositif d'accélération d'un agent de sablage, ferromagnétique, granuleux, pour traiter les surfaces, comportant un rotor en forme de tambour dans l'espace intérieur duquel est disposé un agencement magnétique (3) qui s'étend sur une plage angulaire d'au moins 90°, ainsi qu'un appareil pour amener tangentiellement l'agent de sablage dans la zone du début de l'aimant, dispositif caractérisé par le fait que le rotor (1) est constitué d'anneaux (5), en forme de lamelles, en matériau magnétique doux, entre lesquels sont disposés des anneaux intermédiaires (6) en matériau non magnétisable.

2. Dipositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les anneaux en forme de lamelle (5) en matériau magnétique doux présentent sur leur périphérie extérieure une surface rugueuse.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la surface rugueuse est formée par une couche (7) de matériau granuleux de coefficient d'induction de saturation élevé, par exemple d'acier au cobalt.

4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'appareil (8) prévu pour amener l'agent de sablage présente un préaccélérateur magnétique qui est constitué d'un aimant permanent ou d'un électro-aimant (9) et d'une culasse magnétique (10).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'aimant permanent ou l'électroaimant (9) est réglable.

6. Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédents, caractérisé par le fait que l'agencement magnétique (3) prévu dans l'espace intérieur du rotor (1) est en particulier réglable dans la zone de l'endroit d'éjection de l'agent de sablage.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'agencement magnétique est formé par des barreaux ou des secteurs magnétiques (12) qui sont réglables par déplacement l'un par rapport à l'autre.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le réglage des barreaux ou des secteurs magnétiques (12) se fait par rotation.

9. Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé par le fait que deux dispositifs de ce type sont montés l'un derrière l'autre, étant précisé que l'endroit d'éjection du premier dispositif forme la zone de capture du second dispositif et que le rotor du second dispositif tourne à une vitesse angulaire supérieure à celle du rotor du premier dispositif.

Zeichnung