DD220770A3

DD220770A3 - Vorrichtung zum druckluftstrahlen

Info

Publication number: DD220770A3
Application number: DD24293782A
Authority: DD
Inventors: Klaus Frohne; Juergen Hutans
Original assignee: Rohrleitungen Isolierungen Veb
Priority date: 1982-09-01
Filing date: 1982-09-01
Publication date: 1985-04-03
Also published as: DE3326602A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bildung und Fuehrung des Arbeitsstrahls beim Druckluftstrahlen mit gebraeuchlicher Strahlduese. Ziel der Erfindung ist die bessere Ausnutzung der eingesetzten Energie beim Druckluftstrahlen. Die Aufgabe besteht darin, den unkontrollierten Zutritt der Umgebungsluft zum Arbeitsstrahl weitestgehend auszuschliessen. Es wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der an die Muendung der Strahlduese anschliessende Bereich von einer zentrisch angeordneten in Strahlrichtung offenen Huelse, deren Innendurchmesser an der Strahlduesenmuendung mindestens so gross wie diese ist, deren Muendungsdurchmesser vom Arbeitsstrahl ausgefuellt wird und deren Laenge annaehernd dem Strahlabstand entspricht. Zum Ausgleich des in der Huelse entstehenden Unterdrucks sind Zuluftoeffnungen angeordnet. Zuluftquerschnitt und Huelsenlaenge sind verstellbar. Durch die Fuehrung des Arbeitsstrahls in der Huelse wird der Energieaustausch mit der Umgebungsluft weitestgehend unterbunden, wo durch mehr Energie als Abtragsarbeit zur Verfuegung steht. Die Erfindung kann bei allen Druckluftstrahlanlagen mit frei austretendem Strahl eingesetzt werden. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bildung und Führung des Arbeitsstrahles beim Druckluftstrahlen mit körnigen Strahlmitteln. Sie kann für die verschiedensten Strahlaufgaben angewendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach dem Stand der Technik erfolgt die Bildung des aus einem Druckluft-Strahlmittel-Gemisch bestehenden Arbeitsstrahls in der Strahldüse. Die dem Arbeitsstrahl vermittelte Energie wird am zu strahlenden ,Objekt in Abtrags- oder Umformarbeit umgesetzt, deren Größe von der Auftreffgeschwindigkeit der Strahlmittelteilchen bestimmt wird. Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die Abtragsarbeit durch Erhöhung der Auftreffgeschwindigkeit zu steigern.

Durch den Einsatz von Venturidüsen wird eine Erhöung der Geschwindigkeit des Arbeitsstrahls erzielt. Dieser Effekt tritt jedoch nur ein, solange die exakte Form der Venturidüse erhalten bleibt. Um das zu sichern, ist der Einsatz von hochverschleißfestem Düsenmaterial erforderlich, dessen Bearbeitung jedoch mit hohem Fertigungsaufwand verbunden ist. Zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Arbeitsstrahls würden Vorrichtungen vorgeschlagen, z. B. nach DE-OS 2706525 und ' SU 589112, bei denen der Arbeitsstrahl nach Verlassen der eigentlichen Strahldüse durch Zuführung von zusätzlichem Energieträger weiterhin beschleunigt wird.

Dabei wird die Erhöhung der Geschwindigkeit des Arbeitsstrahls mit erhöhtem Energieaufwand erkauft. Durch Zuführung von zusätzlichem Strahlmittel in den Arbeitsstrahl nach Passieren der Strahldüse bis zu einem sich einstellenden Sättigungswert wird zwar die Anzahl der auftreffenden Strahlmittelteilchen erhöht, jedoch tritt dabei eine geringe Abnahme der durchschnittlichen Auftreffgeschwindigkeil ein, so daß die nutzbare Abtregsarbeit nicht erhöht wird. Bei den vorbeschriebenen Lösungen wird an der Tatsache vorbeigegangen, daß der Arbeitsstrahl auf seinem Wege vom Austritt aus der Strahldüse bis zum Auftreffen auf das zu strahlende Objekt durch Wirbelbildung an seiner Randzone mit der Umgebungsluft einen erheblichen Teil seiner Energie an diese abgibt.

Ursachefür diesen Energieverlust ist das Hineinziehen der unkontrolliert zutretenden Umgebungsluft in den Arbeitsstrahl auf Grund des durch die Relativgeschwindigkeit zur Umgebungsluft bedingten Unterdrucks.

Die Auswirkung dieses Energieverlustes läßt sich anhand eines durch nicht wandernden Arbeitsstrahl erzeugten Strahlbildes auf einem Objekt nachweisen. Dieses Strahlbild zeigt ein von Strahlmittelteilchen höherer Energie, dem unbeeinflußten kernstrahl scharf markiertes Zentrum und ein diffuses Umfeld, das von Strahlmittelteilchen geringerer Energie in der Randzone des Arbeitsstrahls erzeugt wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung des Wirkungsgrades beim Druckluftstrahlen durch Verminderung der am Arbeitsstrahl auftretenden Energieverluste. .'·>'.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den unkontrollierten Kontakt des Arbeitsstrahls mit der Umgebungsluft weitestgehend einzuschränken und nur eine für den Ausgleich des im Arbeitsstrahl erzeugten Unterdrucks erforderliche Luftmenge kontrolliert zuzuführen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der an den Austritt der Strahldüse angrenzende Bereich mit einer zentrisch zur Strahldüse angeordneten in Strahlrichtung offenen Hülse umgeben ist, deren Innendurchmesser in der Mündungsebene der Strahldüse mindestens so groß wie der Mündungsdurchmesser der Strahldüse ist und deren Anordnung

zur Strahldüse und/oder zusätzliche Öffnungen das Ansaugen von Zusatzluft aus der Umgebung ermöglichen.

Der Abstand von der Mündung der Strahldüse bis zur Mündung der Hülse entspricht annähernd dem Strahlabstand. Der Mündungsquerschnitt der Hülse ist so bemessen, daß er vom Arbeitsstrahl ausgefüllt wird; Vorteilhaft ist die Gestalt der Hülse der Geometrie des expandierenden Arbeitsstrahls angepaßt. Der Mündungsabstand von Strahldüse und Hülse sowie der Querschnitt zum Ansaugen der Zusatzluft können veränderbar gestaltet sein.

Durch die ihn umgebende Hülse wird der Arbeitsstrahl weitestgehend von der Umgebungsluft abgeschirmt, so daß lediglich

der von ihm erzeugte Unterdruck ein Nachströmen dieser durch die Öffnungen zwischen Strahldüse und Hülse oder in der Wandung der Hülse bewirkt.

Da die innere Reibung und die Wandreibung des den Arbeitsstrahl umgebenden geringen Luftvolumens innerhalbder Hülse einen weitaus geringeren Energieverlust in der Randzone hervorrufen als bei einem freien Arbeitsstrahl und unkontrolliertem Zutritt der Umgebungsluft auftritt, steht ein größerer Anteil der eingesetzten Energie für die Abtragsarbeit zur Verfügung.

Dadurch entsteht eine annähernde Konstanz der Geschwindigkeit über den Querschnitt des Arbeitsstrahles was sich in einem damit erzeugten größeren einheitlich scharf markierten Strählbild zeigt.

Somit wird bei gleicher eingesetzter Energie eine größere Abtragteistung erzielt bzw. für eine gleichbleibende Abtragsleistung weniger Energie benötigt. Die Regelbarkeit des Mündungsabstands ermöglicht eine Abstimmung des Mündungsquerschnitts "der Hülse auf den ihm entsprechenden Querschnitt des Arbeitsstrahls. Die Regelung des Querschnitts für die Zusatzluft dient der Einstellung der den jeweiligen Strahlbedingungen entsprechenden Luftmenge.

Ausführungsbeispiel'

Die vorteilhafte Ausführung der Erfindung wird anhand von Beispielen dargestellt.

In der beiliegenden Zeichnung zeigen:

Figur 1: die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Ansaugöffnungen in der Hülsenwandung und Einrichtung zum Regeln der Zusatzluftmenge

Figur 2: eine Ausführungsform mit Ansaugöffnung zwischen Strahldüse und Hülse Figur3: einen Querschnitt der Vorrichtung nach Figur 2 Figur 4: eine weitere kompakt gestaltete Ausführungsform der Vorrichtung Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist an der durch Sägezahnprofil im Strahlschlauch 2 gehaltenen Schlauchtülle 1 mittels Überwurfmutter 4 die Strahldise 3 fixiert. Ebenfalls an der Überwurfmutter 4 ist die Hülse 5 mit den Ansaugöffnungen 6 fest angeordnet. Der.Bereich der Ansaugöffnungen 6 in der Hülse 5 wird von der längs verschiebbar und/oder verdrehbar angeordneten Reguliermanschette 7 mit zu den Ansaugöffnungen 6 deckungsgleichen Durchbrüchen umschlossen. Am Mündungsende der Hülse 5 ist die aus elastischen Material bestehenden längs verschiebbare Mündungsmanschette 8 angeordnet. Der aus der Strahldüse 3 austretende Ärbeitsstrahl wird durch die Hülse 5 und die zu verlängernde Mündungsmanschette 8 weitestgehend vom Einfluß der Umgebungsluft ferngehalten. Die Mündungsmanschette 8 wird gegenüber der Hülse 5 so verschoben, daß der expandierende Arbeitsstrahl den Mündungsquerschnitt der Hülse ausfüllt, aber keinen Verschleiß an dieser bewirkt. Durch Drehen und/oder Verschieben der Reguliermanschette 6 gegenüber der Hülse 5 Wird der Querschnitt für die Zuführung der Zusatzluft verändert.

Bei Vergleichsversuchen wurde mit der beschriebenen Vorrichtung mit einem Mündungsabstand von Strahldüse und Hülse von 140mm, einem Mündungsdurchmesser der Hülse von 38 mm und einem Zusatzluftquerschnitt von 950mm² bei einem ArboilHluftdruck von 0,6MP" untnr Verwondiing oino'r /ylinflrisnhon Strahldüse von Bmm 0 und Hnrtgußkios einer Körnung von 1,6mm 1 m^? Stahloberfläche in stark verrostetem Zustand in 15 Minuten metallisch sauber gestrahlt. Ohne Verwendung der Vorrichtung betrug die Strahldauer bei ansonsten gleichen Voraussetzungen 29 Minuten.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel nach Figur 2 und 3 ist die Hülse 9 mittels Haltering 11 und Stegen 10 an der Strahldüse verschiebbar befestigt. Die Klemmschrauben 12 dienen zur Arretierung der Hülse. Die Zusatzluft kann durch die von Haltering 11, den Stegen 10 und der Hülse 9 begrenzten Öffnungen nachströmen. Die Anpassung der Hülsenstellung an den Arbeitsstrahl erfolgt durch Verschieben der Hülse 9 auf der Strahldüse nach Lösen der Klemmschrauben 12.

Nach einen weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist die Hülse als ein kompaktes Strahlrohr 13, dessen Bohrung der Geometrie des expandierenden Arbeitsstrahls angepaßt ist und das mit einer Schlauchtülle zur Befestigung des Strahlschlauches versehen ist, ausgeführt. Die Strahldüse 15 ist auswechselbar in der Bohrung des Strahlrohres angeordnet und durch die Klemmschrauben 16 arretiert. Zum Nachströmen der Zusatzluft sind Ansaugöffnungen 14 hinter der Mündung der Strahldüse vorgesehen. Das Einregulieren des Arbeitsstrahls auf den Mündungsquerschnitt des Strahlrohres 13 kann durch Verschieben der Strahldüse 15 erfolgen.

Claims

Erfindungsansprüche:

1. Vorrichtung zum Druckluftstrahlen unter Verwendung einer an sich bekannten Strahldüse, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Mündung der Strahldüse angrenzende Bereich von einer in Strahlrichtung hin offenen, zentrisch zur Strahldüse angeordneten Hülse, deren Innendurchmesser in der Mündungsebene der Strahldüse mindestens so groß wie der Mündungsdurchmesser der Strahldüse ist, umgeben ist, wobei der Abstand der Mündungen von Strahldüse und Hülse

; annähernd dem Strahlabstand entspricht und der Mündungsdurchmesser der Hülse so bemessen ist, daß er vom Arbeitsstrahl ausgefüllt wird und daß die Anordnung von der Hülse zur Strahldüse und/oder zusätzliche Ansaugöffnungen in der Hülse ein Einströmen von Zusatzluft in diese aus der Umgebung gestattet.
2. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt der Hülse der Geometrie eines expandierenden Arbeitsstrahls nachgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Punkt 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Mündungen von Strahldüse und Hülse veränderbar gestaltet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt zum Einströmen von Zusatzluft in die Hülse veränderbar gestaltet ist.