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    Wissenswertes >> Nassstrahlen Vorbeschleunigung

    Nassstrahlen Vorbeschleunigung


    Vorbeschleunigung des Wasser-Strahl­mittel-Gemisches auf pneumatischem Wege durch Zwischen­schalten eines Druckkessels

    Bei diesem System wird das im Materialsammeltrichter an­gesogene Wasser-Strahlmittel-Gemisch zunächst in einen Druckkessel geführt. Ähnlich wie die bekannten Farbdruck­gefäße sind bei Nassstrahlanlagen die Druckkessel mit je nach dem pneumatisch oder durch Elektromotor angetrie­benen Rührwerken ausgerüstet, um das Absetzen des Strahlmittels und so die Gefahr der Entmischung zu verhindern. Sobald der Behälter gefüllt ist, wird die Ansaugleitung ab­geschaltet. Sodann kann durch Öffnen der Pressluftzufuhr das Strahlmittel-Wasser-Gemisch unter Druck gesetzt wer­den. Dieses fließt nunmehr weiter zur Strahlpistole. Da dies unter Druck erfolgt, ergibt sich eine Vorbeschleunigung und das Gemisch tritt mit erhöhter Geschwindigkeit in die Pistole ein.


    Bild 1: Arbeitsprinzip einer Nassstrahlanlage mit Vorbeschleunigung des Wasser-Strahlmittel-Gemisches auf pneumatischem Wege durch Zwischenschalten eines Druckbehälters.
    1 = Anschluss-Leitung zur Druckluftanlage
    2 = Schlauchleitung für die Zuführung des Wasser-Strahlmittel-Gemisches zum Druckbehälter
    3 = Druckschlauch für die Zuführung des Wasser-Strahlmittel-Gemisches unter Druck vom Druckkessel zur Nassstrahlpistole
    4 = Pressluft-Schlauch zur Nassstrahl-Pistole
    5 = Sammeltrichter im Unterteil des Handapparates
    6 = In den Materialsammeltrichter hineinragendes Ansaugrohr für das Wasser-Strahlmittel-Gemisch
    7 = Niveauregelung und Überlauf
    8 = Druckluft-Vorrichtungen zum Bewegen des Wasser-Strahlmittel-Gemisches im Materialsammeltrichter D = Druckkessel
    P = Nassstrahl-Pistole mit eingebauter Injektor-Venturi
    Düse und scharf gebündeltem Strahl für Austrittsge
    schwindigkeiten bis zu etwa 500 m/sek.



    Bild 1 veranschaulicht schematisch das hier zur Anwendung kommende Arbeitsprinzip. Wie daraus hervor­geht, sind im Materialsammeltrichter zusätzlich mit Druck­luft betriebene Vorrichtungen eingebaut um das Gemisch. in Bewegung zu halten und eine Entmischung zu verhin­dern. Diese Vorrichtungen bestehen zumeist aus einer in die Flüssigkeit hineinragenden kurzen Leitung mit zahl­reichen Öffnungen durch die Druckluft ausströmt und die Flüssigkeit in Bewegung hält. Bei Nassstrahlanlagen mit Vorbeschleunigung mittles Druckkessel werden von der bereits oben erwähnten „Pressure Blast Manufact. Co." ganz allgemein Strahlpistolen vorgesehen, die für sehr hohe Austrittsgeschwindigkeiten ausgelegt und zu diesem Zweck mit Venturi-Injektordüsen ausgerüstet sind. Es werden Ge­schwindigkeiten von etwa 500 m/sek (= 1700 feet per se­cond) an der Austrittsöffnung der Strahldüse angegeben. Dieser Wert ist sehr hoch, entspricht er doch ca. 1,5 Mach. Desweiteren wird hervorgehoben, dass der austretende Strahl ungewöhnlich scharf gebündelt bleibt. Anderseits spricht Dr. Finkelnburg in seinem Bericht aus dem Jahre 1952 so­gar von einer Austrittsgeschwindigkeit von bis zu 700 Meter je Sekunde, was einer mehr als doppelten Schallge­schwindigkeit entsprechen würde.

    Die beschriebene Arbeitsweise ergibt einen intermitierenden Betrieb, wegen der Notwendigkeit von Zeit zu Zeit den Druckkessel wieder aufzufüllen. Nach dem gleichen Prinzip und somit mit Vorbeschleunigung mittels Druckkessel, wer­den jedoch auch Ausrüstungen gebaut, die für halb- und voll­automatischen Arbeitsablauf und somit für kontinuierlichen Betrieb ausgelegt sind. Auf die hierbei zum Einsatz kom­menden Lösungen wird hier nicht näher eingegangen.

    Vorbeschleunigung des Wasser-Strahl­mittel-Gemisches auf mechanischem Wege durch Zwischen­schalten von Pumpen-Gruppen

    Ausrüstungen bei denen das im Materialsammeltrichter an­gesogene Wasser-Strahlmittel-Gemisch zunächst mit Hilfe eines zwischengeschalteten Pumpenaggregates vorbeschleu­nigt und erst dann der Strahlpistole zugeführt wird, dürften zu den eher häufig angewandten Lösungen gehören. Dies wohl auch weil zahlreiche Varianten zur Wahl stehen. Allen dürfte das Problem eines möglichst weitgehenden Ver­schleiß-Schutzes der hydraulischen Aggregate gegen die Ab­nutzung durch das naturgemäß stark abrasive Wasser-Strahl­mittel-Gemisch gemeinsam sein, wobei die Verwendung von Glas-Strahlperlen und vegetabilen Media die einzigen Aus­nahmen bilden würden. Dies macht entsprechende konstruk­tive Maßnahmen und den Einsatz moderner, verschleiß­fester Materialien notwendig. In den west-europäischen Industrieländern, und dies im Gegensatz zu den USA, werden ausgesprochene Produktions-Anlagen für Serien­fertigung in halb- und vollautomatischem Betrieb, in weit überwiegendem Ausmaße mit Vorbeschlenigung mit Hilfe von Pumpen-Aggregaten ausgelegt . Ganz allgemein bietet die Verwendung von Pumpen für die Vorbeschleunigung des Wasser-Strahlmittel-Gemisches die Möglichkeit auf einfache Weise mit Hilfe eines polumschalt­baren Antriebsmotors nach Bedarf zwischen zwei Arbeits­bereichen wählen zu können. Dies erweitert beträchtlich die Reguliermöglichkeiten für die Austrittsgeschwindigkeit und zwar zusätzlich zu der Verstellung des Arbeitsdruckes der Pressluft beim Eintritt in die Nassstrahlpistole. Die Ent­scheidung darüber, ob die Pumpe mit nur einer einzigen Drehzahl ausgelegt werden soll, oder aber mit einem polum­schaltbaren Antriebsmotor ausgerüstet werden muss, hängt in den meisten Fällen vom Anwendungsgebiet ab für das die Anlage eingesetzt werden wird.

    Anlagen, die mit Pumpen-Aggregaten für Betrieb bei zwei verschiedenen Drehzahlen ausgerüstet sind, werden jedoch auch zur Lösung von Problemen ganz anderer Art herange­zogen. Es handelt sich hierbei um Ausrüstungen und zwar zumeist von Handapparaten, die es gestatten in ein und der­selben Anlage nicht nur das Nassstrahl-Verfahren einzu­setzen, sondern auch eine zweite andere Art der Oberflä­chenbehandlung, wie zum Beispiel eine Nachreinigung mittels Druckluft-Wasser-Gemisch, eine Entfettung usw. durchzuführen. Diese müssen mit zwei verschiedenen Strahlpistolen ausgerüstet werden. Je nach der Art der gewünschten zweiten, zusätzlichen Oberflächenbehandlung ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten und Kombinationen, die den Einbau von Hilfseinrichtungen oder Zusatzapparaten notwendig machen. (z.B. Durchlauferhitzer für Verfahren, die warmes Wasser benötigen). Solche kombinierte Anlagen sind zu Beginn der fünfziger Jahre bekannt geworden (Vaqua und Vaqua "D"-Verfahren). Sowohl das Pumpen-Aggregat, als auch die verschiedenen Anschlussleitungen, Betätigungshähne usw. werden bei Handapparaten im allgemeinen an der Rückseite aufgebaut, gelegentlich auch an einer der Seiten­wände. Was die Daten der Pumpengruppe einer kombinier­ten Ausrüstung anbelangt, so wird beispielsweise ein Handapparat des Vaqua/Vaqua ,1:30 Systems mit den Innenmaßen von 1500 x 1500 mm mit einer Pumpe ausgerüstet die für folgende Daten ausgelegt ist:

    A) Betrieb mit hoher Drehzahl n = 2900 U/min.: Fördermenge Q = 20 Lit/s bei einem Druck von 4,2 atü = 4,1 bar und bestimmt für die Speisung der Druckluft­-Wasser-Strahlpistole für spezielle Oberflächen-Behand­lungen. Kraft bedarf 7,5 PS

    B) Betrieb mit niedriger Drehzahl n = 1400 U/min.: Fördermenge Q = 7,5 Lit/s bei 1,75 atü = 1,7 bar am Pumpenausgang zur Speisung der Nassstrahlpistole mit Strahldüse von 1/2- = 12,7 mm Bohrung und einer In­jektor-Düse von 5 mm Bohrung (geschätzt). Kraftbedarf ca. 3,75 PS.

    Zyklonabscheider NassstrahlenBild 2: Handapparat mit Vorbeschleunigung des Wasser-Strahlmittel-Gemisches auf mechanischem Wege mittels Pumpen-Gruppe. Ansicht von hinten mit Blick auf die an der Hinterwand angebaute Pumpen-Gruppe und den daneben montierten Nass-Zyklonabscheider.
    P = Pumpen-Gruppe mit zwei Drehzahlen
    M = Polumschaltbarer Antriebsmotor mit zwei Drehzahlen für die Pumpengruppe
    N = Nass-Zyklon-Abscheider
    A = Ablasshähne mit Handbetätigung zur Entleerung des Nass-Zyklons (Ablassen der wiedergewonnenen Strahlmittel)
    U = Abschluss-Ventile mit Handbetätigung
    J = Anschluss für Überlauf aus der Anlage zu einem separaten Öl-Fett-Abscheider
    8 = Anschluss-Stutzen der Pumpe. In normalem Betrieb ist der Hahn rechts geöffnet und das Gemisch aus der Pumpe strömt durch die Leitung 6 zur Nassstrahlpistole. Die Hähne in den Leitungen 5 und 7 sind in normalem Betrieb geschlossen, desgleichen auch der Hahn „A".
    5 = Zur Inbetriebnahme des Nass-Zyklons wird zunächst der Hahn zur Leitung 6 geschlossen. Auch der Ablasshahn „A" bleibt geschlossen. Sodann werden die Hähne zu den Leitungen 5 und 7 geöffnet. Nach kurzer Zeit wird sodann die Pumpe „P" abgeschaltet und das im Nass-Zyklone angesammelte Strahlmittel kann mittels des Hahnes „A" abgelassen werden.



    Bild 2 zeigt eine solche, an der hinteren Wand eines Handapparates angebaute, umschaltbare Pumpengruppe für zwei Drehzahlen. Links daneben ist in vertikaler Stellung ein sogenannter Nass-Abscheidezyklon montiert und dient zur wesentlichen Beschleunigung und Verkürzung des Strahlmittelwechsels. Auch beim Nassstrahl-Verfahren treten im Betrieb normalerweise Abnutzung und Brechen der Strahlmittelkörner auf. Überdies muss vielfach das Strahl­mittel gegen eine andere Körnung oder Sorte ausge­wechselt werden. Mit Hilfe des Nasszyklons wird eine rasche Abscheidung und Wiedergewinnung des im Wasser suspendierten Strahlmediums ermöglicht.

    Bild 2 zeigt ein Handapparat mit einfacher Ausrüstung. Bei der Oberflächenbehandlung werden jedoch verschiedenartige Verfahren eingesetzt. Es werden demzufolge entsprechend ausgerüstete Handapparate benötigt, die die verlangten, vielseitigen Einsatzmöglichkei­ten in einer Anlage vereinigen. Für solche Lösungen werden dann im allgemeinen Ausrüstungen bevorzugt die mit Vor­beschleunigung des Wasser-Strahlmittel-Gemisches mittels umschaltbarer Pumpen-Gruppen arbeiten. Die Hilfsappara­turen umfassen dann vielfach mehrere Nass-Zyklone. sowie anderes Zubehör, komplizierte Umschalteinrichtungen und Rohrleitungssysteme usw. Auf die damit zusammenhängen­den Fragen kann an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden, denn es handelt sich hierbei um Verfahren die mit der "Nassstrahlen Vorbeschleunigung" Bearbeitung von Oberflächen nur noch in­direkt zusammenhängen.

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