DE2031101A1

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Publication number: DE2031101A1
Application number: DE19702031101
Authority: DE
Priority date: 1969-06-27
Filing date: 1970-06-24
Publication date: 1971-01-07
Also published as: FR2051369A5; CA917923A; US3629976A; GB1259405A

Description

The Carborundum Company 2j5. Juni I970

1625, Buffalo Avenue

Niagara Falls, New York, USA 2031101

Schleifmittelbearbeitungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrintung, die mit Schleifmitteln arbeitet, also eine Torrichtung beispielsweise in der Form einer Sandstrahlvorrichtung.

Es sind bereits die verschiedensten Bearbeitungsvorrichtungen bekannt, die mit Drucktanks bestückt sind. Eine solche Vorrichtung ist eine Sandstrahlmaschine mit einem Drucktank, welcher eine Anzahl unter Druck stehender Kammern aufweist, um Bearbeitungspartikel einer Düse zuzuleiten, die ebenfalls unter Druck steht. Die unterste Kammer steht über ein Ventil oder eine Dosierschleuse mit der Düse in Verbindung, um den Zugang von Partikeln zur Düse zu regeln. Allgemein weisen diese normalen Dosiereinrichtungen eine Öffnung in der Zuführkammer auf, die durch die Hubbewegung eines Stößels wahlweise geschlossen wird, der beispielsweise an seinem Ende ein Kugelventilelement hat, das sich in die Öffnung der Zuführkammer setzt. Obgleich diese Dosieranordnung für viele Aufgaben funktioniert, kann sie sehr kleine Schleifmitteldurchgänge nicht dosieren.

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Es besteht also eine Notwendigkeit zur Schaffung einer effektiven Dosiereinrichtung, die in eine Bearbeitungsvorrichtung eigebaut werden kann, inabesondere in Sandstrahlmaschinen, die mit Drucktanks bestückt sind.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Dosieranordnung, die in Bearbeitungsvorrichtungen eingebaut werden kann, insbesondere in Sandstrahlmaschinen, die mit Drucktanks bestükt sind.

Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Dosieranordnung, die einen sehr kleinen Schleifmittelfluß ebenso wie einen hohen Fluß ergibt und die sich leicht und genau einstellen läßt, um eine feine Abstufung in dem veränderlichen Fluß zu ergeben.

Veiter bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Dosieranordnung, die im Betrieb ausfallsicher ist»

Gemäß der Erfindung besteht die Bearbeitungsvorrichtung aus einer Partikelzuführeinrichtung zum Speichern und Zuführen der Bearbeitungspartikel. Eine Bearbeitungsdüse steht mit der Zuführeinrichtung in Verbindung, und sowohl die Zuführeinrichtung als auch die Düse stehen unter Druck. Zwischen der Düse und der Zuführeinrichtung befindet sich eine Dosiereinrichtung, die durch Druck betätigt wird, um wahlweise das Fließen von Partikeln zur Düse zu ermöglichen. Die Dosiereinrichtung weist einen Partikelauslaß auf, der sich von der Zuführeinrichtung erstreckt und eine Öffnung definierter geometrischer Form hat. Eine Dosierschleuse befindet sich in gleitendem Kontakt an dem Auslaß und hat ebenfalls eine Öffnung definierter geometrischer Form, so daß das Fluchtungs-

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maß der Öffnungen die Partikelmenge bestimmt, die zur Düse fließt.

Zur Begrenzung der maxiamien Partikeldurchflußmenge können Stellmittel verwendet werden. In einer Dosierkaoraer können Verschlußmittel vorgesehen sein, um die Dosierschieuee in Richtung auf eine geschlossene Stellung zu drücken. Öffnungemittel, beispielsweise in der Arm einer Membrane, können «nit der Dosier- _

schleuse verbunden sein und auf den Druck in der Düse ansprechen, "

derart, daß die Schließwirkung der Sohließaittel überwunden wird.

Die Erfindung ist ia nachfolgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen Bindι

Fig. 1 ein Schnitt in Querrichtung durch eine bekannte Dosieranordnung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Dosieranordnung gefcäß der Erfindung,

Fig. 3 ein Schnitt durch die in Fig. 2 gezeigte Dosieren- Ordnung und

Fig. 4 und 3 Draufsichten auf einen Teil der in Fig. 2 und 3 gezeigten Dosieranordnung, in denen Konetruktionsvarianten gezeigt sind.

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In Fig. 1 let eine bekannte Dosieranordnung 2 gezeigt, zu der eine Zuführkammer gehört, die beispieleweise einen Ventilsitz 4 hat, der durch die Hubbewegung eines Kugelventilelementes 6 geöffnet und geschlossen wird, das an dem Ende eines Stößels sitzt. Wenn der Stößel vom Sitz 4 wegbewegt wird, entsteht eine Öffnung von 36O °, wie das in Fig. 1 gezeigt ist. Um ein Fließen durch die öffnung zu erhalten, muß die kleinste öffnung größer als der größte Durchmesser des Schrots bzw. des Fartlkels sein, mit dem gearbeitet wird. Nachdem der Stößel für eine solche Öffnung gesorgt hat, können die Partikel um den größeren !Teil der 56O °-Öffnung herum fließen. Die Durchflußfläche ist dann etwa gleich dem Umfang der Immfläche des Ventilsitzes 4 multipliziert mit der Öffnungsbreite, die erforderlich ist, damit das größte Stück des Schleifkorns durchgehen kann. Beispielsweise bei einem 25»4 mm großen Loch im Sitz 4 tmd einem Schleifkorn 8 mit einem Durchmesser von 1,6 mm beträgt die Gesamtöffnung etwa 3t14 ζ 25,4 ζ 1,6 ma, also etwa 126 mm . Diese Annäherung dient in einfacher Weise zur Darstellung der entstehenden Querschnitt ef lach«. Die tatsächliche (Juerschnittsfläche ist natürlich die Differenz zwischen den beiden Querschnittsflächen, die aus den Abmessungen des Ventilsitzes 4 ^n& des Kugelventilelementes 6 entstehen. Solche bekannte Anordnungen weisen ferner Stellschrauben auf, die am Ende des Stößels angebracht sind. Bei diesen Anordnungen führt jedoch schon eine kleine Verstellung der Schraube zu einer großen Erhöhung in der Querschnittefläche, was Feineinstellungen des veränderlichen Flusses sowohl schwierig als auch ungenau macht.

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In Pig. 2 und 3 ist eine Doeieranordnung gemäß der Erfindung ,

gezeigt. Wie insbesondere in Pig. 3 gezeigt ist, arbeitet die Dosieranordnung in Verbindung mit einer Bearbeitungsvorrichtung 10. Einzelheiten der Bearbeitungsvorriohtung 10 sind bereits vorgeschlagen worden. Auf diese Einzelheiten braucht deshalb hier nicht weiter eingegangen zu werden, außer wenn das zu einem klareren Verständnis der Erfindung führt.

Die Vorrichtung 10 weist eine Anzahl von Kammern auf, von denen i

die unterste die in Pig. 3 gezeigte Zuführkammer 12 ist* Die Bearbeitungsvorrichtung weist ferner eine Bearbeitungsdüse 14 auf. Sowohl die Zuführkammer 12 als auch die Düse 14 stehen während der Bearbeitung!, unter Druck. Eine Do si er anordnung 16 sitzt zwischen der Zuführkammer 12 und der Düse 14» um Partikel wahlweise der Düse zuzuführen. Wie in Pig« 2 gezeigt, weist die Anordnung 16 einen Auslaß 18 auf. Der Auslaß 18 hat eine Öffnung defineirter geometrischer Form, beispielsweise die quadratische oder rechteckige Öffnung 20, wie sie in F^-1^g. 2 und 4 gezeigt ist. Direkt unter der Öffnung 20 befindet sich im Gleitkontakt mit dem Auslaß 18 ein Schieber 22, der ebenfalls eine Öffnung 24 definnierter geometrischer Porm hat. Der Schieber 22 wird in der Richtung hubbewegt, die durch den Beil 26 angegeben ist. Er wird durch die Feder 28 bewegt, um den Fluß durch den Auslaß 18 zu unterbrechen. Umgekehrt wird der Schieber 22 durch Druckluft in Öffnungsrichtung bewegt, die auf die Membrane 50 einwirkt. Um eine feine stufenlose Regelung zu erhalten, ist eine Spindel 32 vorgesehen, um die maximale Bewegung des Schiebers 22 zu begrenzen bzw. zu steuern. Die Spindel 32 kann dadurch verstellt werden, daß der freiliegende Knauf 33 gedreht wird, um die effektive Öffnung abzustimmen, die man dadurch erhält, daß die Öffnungen 20 und 24 übereinander liegen, während das tatsächliche Strah-

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len vonstattengeht, um demit einen optimalen Durchfluß durch die Düse 14 zu erhalten.

Venn die Druckluft aur Zuführkammer 12 und zur Düse 14 eingeschaltet wird, wird durch den Druck in der l)oslerkazam©r 34 die Membrane 30 beaufschlagt, um die Membrane aus der strickpunktiert dargestellten Lage in die in Yellinien dargestellte Lage zu bewegen, so daß dann eine Verbindung zwischen der Zuführkamaer 12 und der Düse 14 entsteht. Die B ewegung dar Membrane JO führt zu einer Bewegung des uchiebers 22, Ms ©r an einem bestimmten Punkt zum Stillstand kommt; an dem er an der Spindel 32 anschlägt. Das Schleifkorn fließt durch die Öffnung, die durch das Übereinaaderliegen der Öffnungen 20 und 24 entsteht. Durch diese Öffnung fließt es sur Düsenpartie 36» wo es von der Luft aufgenommen und durch die Düse 14 geführt wird«,

Venn der Druck am Ende des Strahlens ausgeschaltet wird, schiebt die feder 28 den Schieber 22 automatisch in die Schließstellung. Bei der Dosieranordnung $0 schließt sich der Schieber 22 selbsttätig als zusätzliche Sicherung, wena als Folge von Fwiktionsfehlern die Druckluft ausfällt. Die Dostaranordnung ist also ausfallsicher.

Ua sicherzustellen, daß kein Austritt von Schleifkorn erfolgt, wenn die Düse 14 geschlossen ist, ist die Feder 33 vorgesehen. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 und 3 hat die Blattfeder 36 eine U-Form, wobei die Schenkel 40 über der Öffnung 24 in dem Schieber 22 sitzen. Die Feder 38 wirkt damit als Führung aur Druckausübung auf die Unterseite des Schiebers 22, und sie stellt damit einen

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Gleitkontakt alt den Auslaß 18 sicher. Sie Kante 42 dee Auelasses 18 1st relativ scharf gehalten, üb zu verhindern, daß sich Schleifkorn zvisohen der Kante und de* Schieber verkeilen kann. Barch Terwendung eines Polyuretans oder eines sonstigen geeigneten Werkstoffs erhält man eine maximale Lebensdauer des Sckiebers 22 und eine bessere Abdichtung.

Das Vorsehen der Membrane 30 zum vollständigen Abdichten der entferntliegenden Partie der "osierkammer 34 ist insofern vorteilhaft, als die Heabrane 30 verhindert, daß Schleifkorn und Staub an bestirnte Funktionsteile der Anordnung herankommen kann, beispielsweise an die Feder 38 und an die Spindel 32. Zu dieser abgedichteten Partie gehört ein Belüftungeloch 31* das zur Atmosphäre führt.

Obgleich das Membranventil bevorzugt wird, weil es verhindert, daß Schleifkorn und Staub zu den verschiedenen Funktionsteilen gelangen können, versteht es sich, daß die Membrane durch andere geeignete Teile ersetzt werden kann, beispielsweise durch einen Druckluftzylinder oder eine sonstige Stellanordnung.

Die geometrische Gestaltung der öffnungen 20 und 24 kann die verschiedeneten Formen haben. Beispielsweise ist gemäß der Darstellung in Flg. 4 die jeweilige Öffnung quadratisch bzw. rechteckig. In Fig. 5 sind Öffnungen 20a und 24a gezeigt, dl« rund sind. Andere Kombinationen können ebenfalls vorgesehen sein, beispielsweise die Kombination eines runden Loches mit einem quadratischen Loch. Ein wichtiges Merkmal der Loohanordnungen besteht jedoch darin, daß mindestens «ines der Löcher eine schmale bzw. spitze Torderkante 44 hat, die zunächst das andere Loch bestreicht, wenn die

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beiden Löcher zunächst in eine Lage übereinander gelangen. Auf diese Weise wird die entstehende Öffnung progressiv größer, und zwar in sehr kleinen Abstufungen» indem der freiliegende Knauf 33 am E^de der Spindel 32 gedreht wird. Hit dieser Art der Lochanordnungen läßt sich eine feine Schleifmitteldurchflußregelung erreichen. In Fig. 4 ist beispielsweise die kleinste Öffnung gezeigt, die drei Schleifmittelkörner in nebeneinanderliegender Lage zuläßt. Venn die Schleifkörner einen Durchmesser von 1,6 mm haben, kann eine Öffnung mit einer Fläche von 0,109 om für den kleinsten Durchfluß verwendet werden. Das steht im scharfen Kontrast zu bekannten Anordnungen,, die eine Öffnung von 128 mm erfordern (wie das im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert worden ist), also um mehr als das zehnfache größer als die in Fig. 4 gezeigte Anordnung. Yersuohsergebnisse haben beispielsweise gezeigt, daß der erfindungsgemäße Schieber ein Minimum von 2,54 kg Schleifkorn pro Minute mit einem Durchmesser von 1,6 mm und bis hinab zu 0,045 kg Schleifkorn pro Minute kontinuierlich durchläßt, das einen Durchmesser von 0,18 mm hat. Die Genauigkeit des Durchflusses lag in der Reproduktion im Bereich von + 0,5 #.

Durch die Dosieranordnung 16 führt ein« bestimmte Vergrößerung der Öffnung in Richtung der Achse 26 tatsächlich zu einer kleineren Vergrößerung in der Effektivöffnung. Wenn beispielsweise die in Fig. 1 gezeigte bekannte Anordnung eine Anfangsöffnung von 1,6 mm hat, beträgt die Querschnittsfläche 128 mm . Wenn die Öffnung in Fig. 1 dann um 1,6 mm vergoßert wird, erhält man eine Querschnittsflache von etwa 256 mm , und das stellt eine Vergrößerung um 100 ^ dar. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung, wie sie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist, beträgt dann, wenn die Qaerschnittsflache ursprünglich 128 mm beträgt und die Öffnung dann um 1,6 mm vergrößert wird, die entstehende Qaerschnittsflä-

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ehe nur 149 nun > imd das stellt eine Querschnittsvergrößerung von nur 23 % dar, im Vergleich zu der Querschnittsvergrö£erung von 100$ bei den bekannten Anordnungen. Dieser Vergleich zeigt deutlich, wie die erfindungsgemäße Anordnung genauer Feinregelungen gestattet.

Patentansprüche ι

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Claims

Patentansprüche

f 1. IBearbeitungsvorrichtung, bestehend aus einer Partikelzuführeinrichtung zum Speichern und Zuführen von Bearbeitungspartikeln, einer Bearbeitungsdüse, die mit der Zuführeinrichtung in Verbindung steht, Druckmittel zum Druckbeaufschlagen der Zuführeinrichtung und der Düse und einer Dosiereinrichtung zum wahlweisen Verbinden der Düse mit der Zuführeinrichtung, wobei das Druckmittel das Öffnen und das Schließen der Dosiereinrichtung veranlaßt und die Dosiereinrichtung einen Partikelauslaß aufweist, der sich von der Zuführeinrichtung weg erstreckt, wobei der Auslaß eine Öffnung einer definierten geometrischen Gestalt hat, gekennzeichnet durch einen Dosierschieber (22), der im Gleitkontakt mit dem Auslaß (18) steht und eine Öffnung (24, 24a) definierter geometrischer Gestalt hat, derart, daß das Fluchtungsmaß der Öffnungen (20, 24, 20a, 24a) in dem Auslaß (18) und in dem Schieber (22) die Partikelmenge regelt, die von der Zuführeinrichtung (12) zur Düse (56) fließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der definierten geometrischen Gestalten eine schmale vordere Fläche aufweist und die Öffnung in einer Richtung breiter wird, die von der vorderen Fläche wegführt, wobei die Öffnungen in dem Bewegungsweg zueinander in einer solchen Weise angeordnet sind, daß am Beginn des Fluchtens der Öffnungen (20, 24) (20a, 24a) die vordere Fläche der einen Öffnung zunächst in eine fluchtende Lage relativ zur anderen Öffnung gelangt.

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Va/Se

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3* Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Stellmittel (52), die mit dem Solieber (22) sum Begrenzen der maximalen Partikelmenge verbunden sind, die durch dessen öffnung geht.

4· Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Dosierkammer (34)1 die mit der Düse (36) in Verbindung steht, wobei die Dosiereinrichtung in der Dosierkammer (34) sitzt und Schließaittel auf den Dosiersohieber (22) zum Drücken desselben in Richtung auf eine geschlossene Stellung und i

Öffnungemittel, die auf den Druck in der Düse ansprechen, auf den Dosierschieber (22) zum Drücken desselben in Richtung auf eine geöffnete Stellung einwirken, derart, daß ausreichender Druck in der Düse ein Öffnen des Schiebers (22) hervorruft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsmittel eine Membrane (30) aufweisen, die mit dem Do-Bier schieber (22) verbunden ist,

6. Vorrichtung nach Anspruch 5»dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel einen verstellbaren Anschlag in der Kammer (34) j aufweisen, der in dem Bewegungsweg des Doeierschiebers (22) sitzt, wenn eich der Dosierschieber (22) in seine Öffnungerichtung bewegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Führung (38) in der Kammer (34) zum Halten des Schiebers (22) in Kontakt mit dem Auelaß (18).

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7 t dadurch gekennzeichnet, daß die Leiabrane (30) eine Partie der Dosierkammer (34) abschließt und die Echließmittel eine Feder (28) sind, die in der abgedichteten Partie untergebracht ist, und der Anschlag eine Spindel (32) ist, die sich in die abgedichtete Partie erstreckt und einen freiliegenden Knauf (33) aufweist, wobei ein Belüftungsloch (31) in der abgedichteten Partie vorgesehen ist. '

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (20, 24) (20a, 24a) die gleiche definierte geometrische Gestalt haben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (38) eine u-förmige Feder ist, deren Schenkel die Öffnung des Schiebers (22) umfassen, und daß die Dosierkamßer (34) in Richtung auf die Düse (36) nach unten zuläuft.

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