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Sandstrahldüsen


Die Wahl der richtigen Sandstrahldüse ist genau so wichtig wie für den Angler die richtige Wahl des Angelhakens. Es gibt viele verschiedene Düsensorten, jede für ein bestimmtes Anwendungsgebiet. Düsen sollten wie ein Stück Handwerkszeug betrachtet werden und ebenso, wie ein guter Monteur mehr als einen Schraubenschlüssel verwendet, sollte der Sandstrahler mehr als nur eine Düsensorte zur Verfügung haben.

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Bei der Wahl der Düsen sind folgende Faktoren zu beachten:

1. Die Düsenöffnung | Strahlleistung

Diese muss nach der jeweils verfügbaren Luftmenge bestimmt werden. Unsere Luftverbrauchstabelle kann Ihnen bei der Düsenwahl behilflich sein. Je nach verfügbarer Luftmenge sollte die größtmögliche Düse verwendet werden.

Beachten Sie stets den Grundsatz:" Die Strahlleistung ist direkt proportional zum verfügbaren Luftvolumen, das unter hohem Druck durch die Düse strömt." Um den Unterschied in der Leistung der verschiedenen Düsengrößen zu veranschaulichen, geben wir Ihnen die nachstehenden Prozentzahlen zur Beachtung auf.


Wenn eine Düse mit einer Öffnung von 1/4” = 6 mm 100% Leistung hat, so hat Leistung in der gleichen Zeit.:

Düse Leistung
1 Düse von 5/16” 8 mm 157% Leistung
1 Düse von 3/8” 9,5 mm 220% Leistung
1 Düse von 7/16” 11 mm 320% Leistung
1 Düse von 1/2” 12,5 mm 400%


Wenn man also beispielsweise mit einer Düse 1/4” durchschnittlich 30 qm pro Stunde Strahlleistung erzielt, wird die Leistung mit einer 3/8” Düse 66 qm pro Stunde betragen.


2. Düsenlänge

Die Länge der anzuschaffenden Düse wird von der Art der zu reinigenden Oberfläche bestimmt. Wenn es sich um ein einfach zu reinigendes Objekt handelt, genügt eine kurze Düse von 75 mm Länge. Für schwer zu reinigende Oberflächen, bei denen Rost, Walzhaut oder alte Farbschichten zu entfernen sind, soll eine längere Düse gewählt werden. Wir liefern Düsen bis zu 280 mm Länge. Für Strahlarbeiten an schwer zugänglichen Stellen zwischen Spanten im Schiffbau oder bei anderen Stahlkonstruktionen fertigen wir Kurzdüsen unter 75 mm Länge an.


3. Düsenwerkstoffe

Die Düsen werden aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt. Die nachfolgende Aufzählung der Materialien bezieht sich nur auf den Düsenbereich, der mit der Luft und dem Strahlmittel in Berührung kommt.
 

Eine Übersicht über lieferbare Düsenwerkstoffe und ihre Lebensdauer ergibt folgende Auflistung:

Düsenart Lebensdauer
Keramische Düsen 1 – 2 Stunden
Gusseiserne Düsen 6 – 8 Stunden
Wolframkarbid-Düsen ca. 300 Stunden
Borcarbid-Düsen ca. 750 – 1000 Stunden
 

Die Werte für die Lebensdauer beziehen sich auf die Benutzung von Sand als Strahlmittel. Bei Verwendung von Stahl-Granulat als Strahlmittel ist die Lebensdauer etwa 2 bis 2 1/2 mal so lang.

Die Düsen sind ein weiterer Punkt im Sandstrahlgeschäft, bei dem der Unternehmer keine Einsparung machen sollte.
Auf die Dauer gesehen ist es immer am billigsten, die langlebigsten und widerstandsfähigsten Düsen für Strahlarbeiten zu wählen, mögen sie auch in der Anschaffung wesentlich teurer sein.

Keramische oder gusseiserne Düsen sollten für umfangreiche Strahlarbeiten nicht eingesetzt werden, da durch ihre schnelle Abnutzung das Strahlbild zerstört wird und der Luft- und Strahlmittelverbrauch sich stark steigert.
Dadurch werden die Betriebskosten pro Quadratmeter gestrahlte Oberfläche zu hoch. Für derartige Objekte sollten nur noch Hartmetalldüsen zur Anwendung kommen, bei denen, wie bereits gesagt, der Selbstkostenpreis pro Strahlstunde trotz der relativ hohen Anschaffungskosten niedriger liegt als bei der Verwendung billiger Keramik- oder gusseiserner Düsen. Beachten Sie, dass der Preis einer Düse nur einen kleinen Teil Ihrer Strahlkosten pro Stunde ausmacht.

Wolframkarbid-Düsen können für alle bekannten Strahlmittel, außer für Aluminiumoxid und Silizum-Karbid eingesetzt werden. Mit Borcarbid ausgekleidete Düsen können für sämtliche Strahlmittel verwendet werden.


4. Ausbildung der Düsenbohrung
Schnitt durch die Venturidüse

Über 50 Jahre lang wurde die Düsenbohrung als gerade zylindrische Bohrung ausgeführt. Derartige Düsen hatten eine Strahlmittelaustrittsgeschwindigkeit von etwa 350 km/h bei 6 bar Strahldruck. Im Jahre 1954 wurde die Sandstrahl-Venturidüse entwickelt. Die Venturi-Düse unterscheidet sich von den Düsen mit gerader zylindrischer Bohrung dadurch, da sie innen eine große Eintrittsöffnung hat, die sich allmählich konisch auf einen sehr kurzen geraden Teil in der Mitte der Düse verengt, um sich dann wieder bis zur Düsenaustrittsöffnung zu erweitern.

Durch diese neue Düsenform wird die Austrittsgeschwindigkeit des Strahlmittels mehr als verdoppelt und beträgt jetzt etwa 720 km/h. Da die Strahlleistung von der Kraft, mit der das Strahlmittel gegen die Oberfläche schlägt, bestimmt wird, ist der große Vorteil derartiger Venturidüsen offenkundig.

Sandstrahlunternehmungen erzielen bei Benutzung der Venturi-Düsen Leistungssteigerung zwischen 15 und 70% im Vergleich zu geraden Düsen. Diese Steigerung wird ohne Verwendung eines besonderen Strahlmittels und ohne Erhöhung des Pressluftverbrauches erzielt.

Wenn die Durchschnittskosten für den Betrieb eines Sandstrahlgebläses bei 8-stündiger Arbeitszeit ca. 450,– Euro betragen, einschließlich der Betriebskosten für den Kompressor und des Arbeitslohns, würde dies bedeuten, dass eine 30%ige Steigerung dem Unternehmer 135,– Euro einspart. Die Düsen bezahlen sich auf diese Weise von selbst.

Die weiteren Vorteile der Venturi-Düsen bestehen darin, dass sie

  1. Strahlmittel einsparen.
    Bedingt durch die hohe Austrittsgeschwindigkeit von 720 km/h kann durch eine zweckmäßige Dosierung am Dosierventil mit einem geringeren Strahlmitteldurchlass die gleiche Reinigungswirkung erzielt werden, wie bei geraden Düsen mit größerem Strahlmittelverbrauch.
  2. ein gleichmäßigeres Strahlbild auf der gesamten im Strahlkegel liegenden Oberfläche erzielen.
    Dieser Erfolg wird durch die konische Erweiterung zum Düsenaustritt hin in Verbindung mit der hohen Strömungsgeschwindigkeit geschaffen. Bei geraden Strahldüsen liegt dagegen die größte Strahlkraft in der Mitte des Strahlkegels und nimmt zum Rande hin ab.

Venturistrahl


Weithalsdüsen:

Alle Venturi-Düsen haben einen Hals mit einem Durchmesser von mindestens 1”= 25 mm.
Mit Halsöffnung wird der Durchmesser der Öffnung bezeichnet, durch die die Pressluft und das Strahlmittel aus dem Sandstrahlschlauch in die Strahldüse eintreten.

Nach ausführlichen Versuchen haben wir festgestellt, dass eine Vergrößerung dieser Halsöffnung bis auf 32 mm lichte Weite sich bei den großen Strahldüsen ab 3/8”="9,5" mm in einer weiteren Leistungssteigerung von 15% auswirkt, der Pressluft- und Strahlmittelverbrauch dadurch jedoch in keiner Weise negativ beeinflusst wird. Wir bezeichnen diese Typen als Weithalsdüsen. Sie werden nur mit Bund hergestellt und mit einer Spezial-Schnellkupplung am Strahlschlauch befestigt.

Für diese Spezialdüsen darf nur ein Strahlschlauch mit 32 mm lichter Weite eingesetzt werden.
Um Ihnen das unterschiedliche Verhältnis der Leistungen gerader Düsen gegenüber den Leistungen der gleichartigen Venturi-Weithals-Düsen zu veranschaulichen, geben wir Ihnen nachstehend einige Messdaten aus durchgeführten Vergleichsuntersuchungen.


Düsentyp Ausführung Länge Düsenöffnung Leistung
1   Venturi-Weithals 175mm 11mm 100%
2 gerade Ausführung 150mm 11mm 75%
3 gerade Ausführung 50mm 11mm 65%


Messung des Luftdrucks an der Strahldüse

Sie haben aus den bisherigen Ausführungen ersehen, welche Bedeutung wir einem hohen Druck an der Strahldüse für wirtschaftliches Sandstrahlen beimessen.

Viele Unternehmer glauben mit einem hohen Druck zu strahlen, wenn das Manometer an ihrem Kompressor oder an dem Sandstrahlkessel einen hohen Druck anzeigt. Diese Manometer zeigen jedoch nur die Drücke oder den Druck an, der an diesen Punkten herrscht, jedoch in keiner Weise den effektiven Strahldruck unmittelbar vor der Strahldüse. Da an dieser Stelle kein Manometer angebracht werden kann, ist der Unternehmer nicht in der Lage, zuverlässig festzustellen, ob er zweckmäßig strahlt.

Für diese äußerst wichtige Druckmessung liefern wir Manometer mit Injektionsnadel. Diese Nadel wird vorsichtig durch den Strahlschlauch vor der Düse gestochen, so dass die Spitze in den Luft-/Strahlmittelstrom hineinragt und den dort herrschenden Druck genau anzeigt.

Falls der angezeigte Druck zu niedrig ist, sollten sofort nachstehende Punkte kontrolliert werden:

  1. Hat der Kompressor seine effektive Leistung?
  2. Ist die lichte Weite des Luftzuführungsschlauches ausreichend?
  3. Ist die Verrohrung am Sandstrahlgebläse mit ausreichender lichter Weite ausgeführt?
  4. Ist der Durchmesser des Strahlschlauches groß genug?
  5. Ist der Strahlschlauch mit einer Kupplung ausgerüstet, die keine Querschnittsverengungen herbeiführt?
  6. Stimmt der Strahldüsen-Durchmesser mit der Förderleistung des Kompressors überein?

Die Bedeutung des Strahldruckes für das wirtschaftliche Sandstrahlen geht aus nachstehenden Daten hervor. Diese zeigen den Einfluss des Strahldruckes auf die Strahlleistung bei gleichbleibendem Düsendurchmesser.
 

Strahlende Düse bei 7 bar 100% der Oberfläche
Strahlende Düse bei 5,6 bar 66% der Oberfläche
Strahlende Düse bei 4,2 bar 50% der Oberfläche


Wir wiederholen:
Die Arbeistleistung entspricht der Pressluftmenge und dem Druck an der Strahldüse.



Quelle: Dipl.-Ing. ETH I. Horowitz: Oberflächenbehandlung mittels Strahlmitteln