IMPELLER ZUM EINSPEISEN VON STRAHL-MITTEL IN EIN SCHLEUDERRAD

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Impeller zum Einspeisen von zu beschleunigendem Strahlmittel in das Schleuderrad (12) einer Strahlanlage (10), wobei der Impeller (14) als um eine Längsmittelachse rotierbares Schaufelrad ausgebildet und im Zentralbereich des Schleuderrades (12) anordenbar ist, wobei der Impeller (14) über einen von mehreren oder sämtlichen Schaufeln (13) gebildeten, von diesen mindestens radial außen begrenzten Innenraum (24) verfügt, der sich bis zu einem durch die Schaufeln (13) gebildeten Einspeiseende (20) mit Einspeiseöffnung (20a) erstreckt, durch die dem Innenraum (24) aus einer Strahlmittelquelle stammendes Strahlmittel zuführbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt die von den Schaufeln (13) jeweils begrenzte Innenraumfläche in mindestens einem Innenraumabschnitt größer ist als am durch die Schaufeln gebildeten Einspeiseende (20).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Impeller zum Einspeisen von zu beschleunigendem Strahlmittel in das Schleuderrad einer Strahlanlage, wobei der Impeller als um eine Längsmittelachse rotierbares Schaufelrad ausgebildet und im Zentralbereich des Schleuderrades anordenbar ist, wobei der Impeller über einen von mehreren oder sämtlichen Schaufeln gebildeten, von diesen mindestens radial außen begrenzten Innenraum verfügt, der sich bis zu einem durch die Schaufeln gebildeten Einspeiseende mit Einspeiseöffnung erstreckt, durch die dem Innenraum aus einer Strahlmittelquelle stammendes Strahlmittel zuführbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Strahlvorrichtung zur mechanischen Oberflächenbestrahlung von Werkstücken mit einem Schleuderrad sowie einem solchen, in dessen Zentralbereich angeordneten Impeller.

[0002] Mit mit Schleuderrädern ausgerüstete Strahlanlagen werden Oberflächen von metallischen Walzprodukten von Zunder und/oder Rost befreit bevor die Oberfläche einen Schutzanstrich erhält, indem gegen die Oberfläche ein aus feinen Metallpartikeln bestehendes Strahlmittel geschleudert wird.

[0003] In einem derartigen Schleuderrad bewegen sich nicht sämtliche Partikel des Strahlmittels beim Austritt aus dem Impeller vorzugsweise tangential und möglichst parallel zu den Schaufeln des rotierenden Schleuderrades nach außen. Eine beträchtliche Anzahl dieser Partikel schlägt an den Seitenscheiben und den Schaufeln an und prallt davon, vergleichbar einem Ping-Pong-Ball, zurück, was sich nicht nur negativ auf die Austrittsgeschwindigkeit des Strahlmittels aus dem Schleuderrad auswirkt, sondern auch zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Strahlmittels auf der zu reinigenden Oberfläche führt. Durch das Aufprallen der Strahlmittelpartikel an den Teilen des Schleuderrades unterliegt dasselbe außerdem einem starken Verschleiß.

[0004] Auch einem starken Verschleiß durch das Strahlmittel unterliegt der Impeller.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist, den durch das Strahlmittel bedingten Verschleiß des Impellers zu verringern und zugleich ein Strahlbild mit gleichmäßiger Eindeckung über den gesamten Auswurfwinkel des Strahlmittels aus dem Schleuderrad bei annähernd paralleler Seitenbegrenzung zu erzeugen.

[0006] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Schaufeln des Impellers der eingangs genannten Art so ausgebildet werden, dass im Querschnitt die von den Schaufeln jeweils begrenzte Innenraumfläche in mindestens einem (anderen) Innenraumabschnitt größer ist als am durch die Schaufeln gebildeten, insbesondere im Bereich eines axialen Endes des Impellers angeordneten Einspeiseende.

[0007] Die Einspeiseöffnung am Einspeisende ist Teil des durch die Schaufeln gebildeten Innenraums, indem sie den axialen Abschluss dieses Innenraums bildet. Demnach ist mindestens ein Abschnitt des gebildeten Innenraums im Vergleich zu der durch die Schaufeln gebildeten Einspeiseöffnung des Innenraums aufgeweitet. Überraschend hat sich gezeigt, dass hierdurch der Verschleiß des Impellers maßgeblich reduziert wird.

[0008] Gemäß einer wichtigen Ausführungsform der Erfindung sind die einzelnen Schaufeln an mindestens einer Seitenscheibe des Impellers angeordnet.

[0009] Die Schaufeln sind des Weiteren bevorzugt mit einem bestimmten, insbesondere jeweils identischen Winkelabstand zueinander über die Seitenscheibe verteilt angeordnet.

[0010] Sie sind dabei regelmäßig jeweils radial stehend angeordnet, d.h. im Querschnitt in eine Radialrichtung zeigend. Zweckmäßigerweise können sie sich des Weiteren jeweils senkrecht zu der Seitenscheibe in Axialrichtung erstrecken und verlaufen dabei in unterschiedlichen, winklig zueinander positionierten, jeweils parallel zur Längsmittelachse verlaufenden Ebenen.

[0011] Die Schaufeln des Impellers verfügen jeweils bevorzugt mindestens in dem Bereich, in dem sie den Innenraum begrenzen, über ein freies, radial innen angeordnetes Schaufelende. Diese radial innen angeordneten Schaufelenden der Schaufeln begrenzen dann gemeinsam radial außen den regelmäßig um die Längsmittelachse rotationssymmetrisch ausgebildeten Innenraum. Im Querschnitt sind dabei die freien Schaufelenden entlang eines gemeinsamen Kreises verteilt angeordnet.

[0012] Die den Innenraum radial außen umgebenden Schaufelenden bilden allerdings zweckmäßigerweise keine geschlossene Begrenzungsfläche, sondern jeweils benachbarte Schaufelenden sind mit Abstand zueinander angeordnet.

[0013] Entsprechend befindet sich in Umfangsrichtung des Impellers zwischen jeweils zwischen zwei der radial innen angeordneten Schaufelenden bzw. zwischen zwei benachbarten Schaufeln regelmäßig jeweils ein Freiraum bzw. es ist jeweils ein Kanal gebildet, durch den Strahlmittel von radial innen nach radial außen gelangen kann.

[0014] In einem Längsschnitt ist der Innenraum erfindungsgemäß bevorzugt zwischen zwei gedachten, radial voneinander beabstandeten, von den entsprechenden radial innen angeordneten Schaufelenden gebildeten bzw. begrenzten Konturlinien positioniert. Beide Konturlinien verlaufen mindestens in einem Abschnitt des Innenraums ausgehend von dem Einspeiseende bzw. von der Einspeiseöffnung des Einspeiseendes in Richtung eines entgegengesetzten axialen Impellerendes. Weiter verlaufen die Konturlinien jeweils in mindestens einem Abschnitt radial weiter außen als an ihrem jeweiligen Endpunkt am Einspeiseende.

[0015] Der Innenraum kann durch entsprechende Ausbildung der Schaufeln des Weiteren so geformt sein, dass die vorgenannten Konturlinien in dem vorgenannten Längsschnitt jeweils mindestens einen gekrümmten Abschnitt aufweisen, der radial weiter außen verläuft als der Endpunkt der jeweiligen Konturlinie am Einspeiseende bzw. an der Einspeiseöffnung des Einspeiseendes.

[0016] Es ist alternativ oder zusätzlich auch denkbar, dass der Innenraum so geformt ist, dass die Konturlinien jeweils über mindestens zwei geradlinige Abschnitte verfügen, nämlich über einen ersten, von radial weiter innen nach radial weiter außen verlaufenden Abschnitt und einen weiteren, insbesondere unmittelbar an diesen angrenzenden, von radial weiter außen nach radial weiter innen verlaufenden Abschnitt, wobei der von radial weiter innen nach radial weiter außen verlaufende Abschnitt näher am Einspeiseende angeordnet ist als der weitere, von radial weiter außen nach radial weiter innen verlaufende Abschnitt.

[0017] Wie der Fachmann erkennt, sind für die Ausbildung des Innenraums durch entsprechende Gestaltung der Schaufeln bzw. der freien, radial innen angeordneten Schaufelenden diverse Formen bzw. Konturen denkbar. Entscheidend ist, dass an mindestens einer Stelle des Innenraums bzw. in mindestens einem Abschnitt eine Aufweitung des Innenraums gegenüber seiner Ausdehnung am Einspeiseende gegeben ist, d.h. letztlich eine Vergrößerung der Querschnittsfläche.

[0018] Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, sowie aus der nachfolgenden Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1

einen Ausschnitt einer Strahlanlage mit erfindungsgemäßem Impeller im Längsschnitt.

[0019] Die Strahlvorrichtung 10 zur mechanischen Oberflächenbestrahlung von Werkstücken verfügt über ein Schleuderrad 12, das entlang einer zentralen Achse mittels eines Motors 11 in schnelle Rotation versetzt werden kann.

[0020] Im Zentralbereich des Schleuderrades 12 ist ein als Schaufelrad ausgebildetes Hilfsschleuderrad, d.h. ein Impeller 14 angeordnet. Dieser wird im Betrieb der Strahlvorrichtung 10 ebenfalls in Rotation versetzt. Die Verwendung von Hilfsschleuderrädern bzw. Impellern im Zusammenhang mit Schleuderrädern aufweisenden Strahlanlagen ist im Stand der Technik gut bekannt.

[0021] Der Impeller 14 sitzt in einer ebenfalls bekannten, ortsfesten Zuteilhülse 16 mit Entladeöffnung.

[0022] Ein Zulaufrohr 18 mündet in ein an einem axialen Impellerende angeordnetes Einspeiseende 20 des Impellers. Über das Zulaufrohr 18 wird einer vorliegend kreisförmigen Einspeiseöffnung 20a des Einspeiseendes 20 von außen Strahlmittel wie Quarzsand oder Stahlschrot zugeführt.

[0023] Die einzelnen Schaufeln 13 des Impellers 14 beschleunigen im Betrieb der Strahlanlage das diesem zugeführte Strahlmittel nach radial außen. Derjenige Teil des Strahlmittels, dessen durch den Impeller bewirkte Flugbahn geeignete Richtungskomponenten aufweist, tritt aus einer nicht dargestellten oberen bzw. radialen Öffnung der Zuteilhülse 16 aus und wird in den Bereich der Schaufeln des Schleuderrades 12 geschleudert.

[0024] Das durch den Impeller 14 beschleunigte, später aus der Entladeöffnung der Zuteilhülse 16 austretende Strahlmittel bewegt sich schon vor seinem Eintritt in das Schleuderrad auf einer Kreisbahn, sodass das Strahlmittel, welches die Entladeöffnung verlässt, auf einer spiralförmigen Umlaufbahn in das Schleuderrad gelangt, wodurch ein übermäßiges Aufprallen des Strahlmittels auf die Schaufeln des Schleuderrades 12 im Wesentlichen unterbunden wird.

[0025] Die einzelnen Schaufeln 13 des Impellers 14 sind - dies ist in der Zeichnung nur ansatzweise zu erkennen - radialstehend an einer Seitenscheibe 22 des Impellers 14 angeordnet. Sie erstrecken sich jedenfalls im vorliegenden Ausführungsbeispiel in verschiedenen, jeweils parallel zur Axialrichtung bzw. parallel zur Längsmittelachse verlaufenden (ungekrümmten) Ebenen. Dies muss aber nicht so sein. Die Ebenen können grundsätzlich auch gekrümmt sein.

[0026] Die Schaufeln 13 des Impellers begrenzen in einem Bereich radial innen einen Innenraum 24, insbesondere einen Hohlraum, bzw. sie schließen diesen ein. Genauer gesagt wird der Innenraum 24 gebildet bzw. begrenzt von radial innen angeordneten freien Schaufelenden 25 der Schaufeln 13.

[0027] Der Innenraum 24 reicht axial bis zur ebenfalls durch die radial innen angeordneten Schaufelenden 25 gebildeten Einspeiseöffnung 20a des Einspeiseendes 20. Die Einspeiseöffnung 20 ist demnach Teil des Innenraums 24 und bildet den axialen Abschluss desselben.

[0028] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet das Einspeiseende 20 bzw. die Einspeiseöffnung 20a auch einen der beiden axialen (seitlichen) Abschlüsse bzw. Enden des Impellers 14. Dies muss aber nicht so sein. Denn vorliegend ist für den Impeller 14 zwar nur eine Seitenscheibe 22 vorgesehen. Denkbar ist aber natürlich auch, wie bei dem dargestellten Schleuderrad 12, zwei mit axialem Abstand gegenüberliegende Seitenscheiben zu verwenden, zwischen denen die einzelnen Schaufeln 13 des Impellers 14 angeordnet sind. Für diesen Fall würde dann die dem Einspeiseende 20 zugeordnete Seitenscheibe den axialen Impellerabschluss bilden. In dieser Seitenscheibe könnte/müsste für diesen Fall dann eine zentrale Öffnung angeordnet sein, durch die dem durch die Impellerschaufeln 13 gebildeten Einspeiseende 20 bzw. der Einspeiseöffnung 20a das Strahlmittel zugeführt werden würde.

[0029] Der Innenraum 24 des Impellers 14 ist bezogen auf die Längsmittelachse bzw. die Drehachse des Impellers 14 im Übrigen rotationssymmetrisch ausgebildet. Gleiches gilt auch für den Impeller 14 selbst.

[0030] Der Innenraum 24 weist vorliegend eine Art Tonnenform auf, wobei der Innenraum 24 in Richtung der Seitenscheibe 22 bzw. in Richtung des dem Einspeiseende 20 gegenüberliegenden axialen Endes des Impellers 14 abschnittsweise aufgeweitet ist. Dies derart, dass bezogen auf eine Querschnittansicht die Innenraumquerschnittsfläche in mindestens einem Abschnitt des Innenraums 14 größer ist als die Querschnittsfläche des Innenraums 14 am Einspeiseende 20, also die Querschnittsfläche der Einspeiseöffnung 20a.

[0031] Im vorliegenden Beispiel ist der radiale Durchmesser des Innenraums 14 beispielsweise im Bereich des Doppelpfeils 26 größer als der der Einspeiseöffnung 20a des Innenraums 14. Überraschend hat sich gezeigt, dass durch eine solche Aufweitung des Innenraums 24 eine Minimierung des Verschleißes des Impellers 14 erreicht wird.

[0032] In der Fig. 1 sind in der gezeigten Längsschnittdarstellung eine obere Konturlinie 28a und eine untere Konturlinie 28b zu erkennen. Diese Konturlinien 28a, 28b werden von den freien Enden 25 der Schaufeln 13 gebildet. Im Querschnitt (nicht gezeigt) sind die freien die Schaufeln 13 bzw. die freien Schaufelenden 25 entlang eines Kreises angeordnet.

[0033] Die obere Konturlinie 28a und die untere Konturlinie 28b verlaufen abschnittsweise gekrümmt. Des Weiteren ist mindestens ein Abschnitt der Konturlinie 28a sowie der Konturlinie 28b jeweils radial weiter außen angeordnet als der Endpunkt 30a bzw. 30b der Konturlinie 28a bzw. 28b am Einspeiseende 20 bzw. an der Einspeiseöffnung 20a. Beispielsweise jeweils derjenige Abschnitt, in dem sich der Doppelpfeil 26 befindet.

[0034] Der Innenraum 24 wird im Übrigen von den Schaufeln 13 bereichsweise auch in einer axialen Richtung begrenzt, beispielsweise in den Abschnitten 32a, 32b, die Teilabschnitte der Konturlinien 28a, 28b bilden.

[0035] Die Schaufeln 13 des Impellers 14 müssen natürlich nicht so gestaltet sein, wie sie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt sind. Entscheidend ist vielmehr, dass die Schaufeln 13 eine Form des Innenraums 24 definieren, die dazu führt, dass der Innenraum 24 mindestens in einem Abschnitt gegenüber seiner Ausbildung am Einspeiseende 20 aufgeweitet ist.

Bezugszeichenliste:

[0036] 

10

Strahlvorrichtung

11

Motor

12

Schleuderrad

13

Impellerschaufeln

14

Impeller

16

Zuteilhülse

18

Zulaufrohr

20

Einspeiseende

20a

Einspeiseöffnung

22

Seitenscheibe

24

Innenraum

25

Schaufelenden

26

Doppelpfeil

28a

obere Konturlinie

28b

untere Konturlinie

30a

Endpunkt

30b

Endpunkt

32a

Abschnitt

32b

Abschnitt

Ansprüche

1. Impeller zum Einspeisen von zu beschleunigendem Strahlmittel in das Schleuderrad (12) einer Strahlanlage (10), wobei der Impeller (14) als um eine Längsmittelachse rotierbares Schaufelrad ausgebildet und im Zentralbereich des Schleuderrades (12) anordenbar ist, wobei der Impeller (14) über einen von mehreren oder sämtlichen Schaufeln (13) gebildeten, von diesen mindestens radial außen begrenzten Innenraum (24) verfügt, der sich bis zu einem durch die Schaufeln (13) gebildeten Einspeiseende (20) mit Einspeiseöffnung (20a) erstreckt, durch die dem Innenraum (24) aus einer Strahlmittelquelle stammendes Strahlmittel zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt die von den Schaufeln (13) jeweils begrenzte Innenraumfläche in mindestens einem Innenraumabschnitt größer ist als am durch die Schaufeln gebildeten Einspeiseende (20).

2. Impeller gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (24) im Längsschnitt zwischen zwei gedachten, radial voneinander beabstandeten, von den Schaufeln gebildeten Konturlinien (28a, 28b) angeordnet ist, wobei beide Konturlinien (28a, 28b) ausgehend von dem Einspeiseende (20) in Richtung eines, insbesondere entgegengesetzten, axialen Endes des Impellers (14) verlaufen, und wobei die Konturlinien (28a, 28b) jeweils in mindestens einem Abschnitt radial weiter außen verlaufen als an dem jeweiligen Endpunkt (30a, 30b) der Konturlinien (28a, 28b) am Einspeiseende (20).

3. Impeller gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Schaufeln (13) gebildeten Konturlinien (28a, 28b) jeweils über mindestens zwei geradlinige Abschnitte verfügen, nämlich über einen ersten, von radial weiter innen nach radial weiter außen verlaufenden Abschnitt und einen weiteren, insbesondere unmittelbar an diesen angrenzenden, von radial weiter außen nach radial weiter innen verlaufenden Abschnitt, wobei der von radial weiter innen nach radial weiter außen verlaufende Abschnitt näher am Einspeiseende (20) angeordnet ist als der weitere, von radial weiter außen nach radial weiter innen verlaufende Abschnitt.

4. Impeller gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturlinien (28a, 28b) jeweils mindestens einen gekrümmten Abschnitt aufweisen, der radial weiter außen angeordnet ist als der Endpunkt der jeweiligen Konturline (28a, 28b) am Einspeiseende (20).

5. Impeller gemäß einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (13) den Innenraum (24) mindestens bereichsweise auch axial begrenzen.

6. Strahlvorrichtung zur mechanischen Oberflächenbestrahlung von Werkstücken, mit einem Schleuderrad (12) sowie einem in dessen Zentralbereich angeordneten Impeller (14) gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.

Zeichnung