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Die Schleuderräder der Maschinenfabrik Georg Fischer A.G. Schaffhausen

Die Schleuderräder der Maschinenfabrik
Georg Fischer A.G. Schaffhausen


Dieses Unternehmen war während nahezu vierzig Jahren Lizenznehmer von Wheelabrator Corp. Mishawaka Ind. USA. Vor etwa fünf Jahren wurde der Lizenzvertrag auf­gelöst. Georg Fischer A.G. richtete sich eine eigene Ent­wicklungsabteilung mit einem für diesen Zweck ausge­rüsteten eigenen Prüffeld ein, das vor allem auch über eine Anzahl spezieller Prüfstände für die eingehende Untersu­chung sowohl von Schleuderrädern, als auch über deren Verschleißverhalten, und deren Lärmemissionen verfügt. Die Trennung von den amerikanischen Lizenzgebern wurde etwa Mitte 1976 durch Inserate in der Fachpresse bekanntgegeben und mit dem Entschluss begründet, unter Ausnutzung der vorhandenen, konzerneigenen Vertriebs­organisationen weltweit auf dem Gebiete der Strahlanla­gen tätig zu werden.

Etwa im Laufe des Jahres 1970, also noch zur Zeit des Lizenzvertrages wurde das in der Zwischenzeit neu ent­wickelte und unter der Bezeichnung „RL-Compact" be­kannt gewordene Schleuderrad herausgebracht. Zur Zeit der Niederschrift dieses Berichts im Herbst 1980 gehören diese Schleuderräder Type RL noch immer zum +GF+- Fabrikationsprogramm. Im Ganzen werden drei Bau­größen hergestellt, die sich vor allem durch den Außen­durchmesser voneinander unterscheiden und zwar beträgt dieser je nachdem 305, 380 und 500 mm über die Außen­kanten der Wurfschaufeln gemessen. In allen drei Fällen beträgt die Schaufelbreite einheitlich 65 mm, jedoch än­dert sich die Schaufellänge je nach dem Raddurchmesser.

In allen drei Fällen wird auch der gleiche in Zwei-Scheiben-­Bauart ausgeführte Schleuderrad-Körper verwendet, dessen Durchmesser kleiner ist als der über die Wurfschaufel-Außenkanten gemessene Durchmesser des Rades. Wie aus Abb. 1 ersichtlich stehen deshalb die Wurfschaufelenden über den Radkörper vor. Zum damaligen Zeitpunkt ergaben sich durch diese Vereinheitlichungen und zahlreiche andere Verbesserungen eine Reihe von Vorteilen nicht nur in der Herstellung, sondern auch beim Einsatz dieser neuen Rad­type.


Abb. 1: Schleuderradkörper mit eingesetzten Wurfschaufeln eines +GF+-Schleuderrades der Typenreihe Compact-RL der Größe 65-RL 500 aus dem Jahre 1970. Zwei-Scheiben-Bauart. Breite der Wurfschaufeln 65 mm, Durchmesser, gemessen über die Außenkanten der Wurfschaufeln, 500mm.
W = Wurfschaufeln (insgesamt 8 Stück)
K = Schleuderradkörper
E = einseitig angeschrägte Einspannbüchsen zum Einspannen der Wurfschaufeln (siehe auch Abb. 2)
(Werkfoto: Maschinenfabrik Georg Fischer AG, Schaffhausen)


Das „Compact"-Schleuderrad Type RL ist so konstruiert, daß es wahlweise sowohl für Rechts- bzw. für Linkslauf ein­gesetzt werden kann. Soll nachträglich der Drehsinn geän­dert werden, so müssen nur die Wurfschaufeln ausgebaut, gewendet und mit der glatten Brustseite in die neue Dreh­richtung blickend wieder eingesetzt werden. Anderseits hat aber auch das frühere Schaufelbefestigungs-System eine wesentliche Verbesserung erfahren. Bei der Type RL wer­den die Wurfschaufeln in ihrer Stellung mittels einer ein­seitig angeschrägten Einspannbüchse festgehalten, wie dies aus Abb. 2 hervorgeht, das gleichzeitig auch den ganzen Einbauvorgang veranschaulicht.

In den letzten Jahren wurde im Zuge einer Straffung des Fabrikationsprogramms auf die Herstellung einer Anzahl von Schleuderrad-Spezialausführungen, darunter auch eines „multi-impact-wheels", sowie eines schmalen Rades von nur 1.5/8" Schaufel-Breite verzichtet. Anderseits wurde eine Neukonstruktion mit möglichst vielseitigen Einsatz­möglichkeiten entwickelt, die in Kürze auf dem Markt ein­geführt werden soll. Auf Grund von hierüber erhaltener Unterlagen soll im Nachfolgenden auch über diese neuesten Ausführungen ebenfalls berichtet werden.


Abb. 2: Befestigungssystem für die Wurfschaufeln der +GF+-Schleuderräder der Typenreihe Compact-RL aus dem Jahre 1970 und Vorgang beim Wechsel der Drehrichtung des Schleuderrades
w = Wurfschaufel, eingesetzt mit glatter Brustseite in die Richtung des Drehsinns des Schleuderrades weisend b = Brustseite der Wurfschaufel
n = Einspannbüchse, einseitig angeschrägt
d = Drehsinn des Schleuderrades (im Bild ist Drehsinn nach rechts eingezeichnet)
h = Schaufelschlüssel
1 = Spannen der Einspannbüchse beim eingezeichneten Drehsinn des Schleuderrades (im Bild nach rechts)
2 = Lösen der Einspannbüchse beim eingezeichneten Drehsinn des Schleuderrades (im Bild nach rechts) Soll der Drehsinn des Schleuderrades geändert werden, so müssen die Wurfschaufeln ausgebaut, gewendet und durch leichtes Anziehen der Einspannbüchsen mit dem Schaufelschlüssel h fixiert werden.


Zunächst sei erwähnt, daß bei der Neukonstruktion selbst­verständlich die langjährig bewährte Zwei-Scheiben-Radbau­art, die Verwendung von geraden, radial angeordneten Wurfschaufeln, sowie die mechanische Vorbeschleunigung mittels Verteiler und Einlaufstück beibehalten wurde. Diese neue Generation trägt die Bezeichnung „Universal"-Schleuderrad Type U und umfasst zwei Grundvarianten, die sich voneinander in allererster Linie durch den Seiten­scheiben-Abstand und somit auch durch die Wurfschaufelbreite von 70 bzw. 105 unterscheiden. Ebenso wie die Type RL sind auch die Schleuderräder Type U reversierbar und werden ebenfalls in Zwei-Scheiben-Bauart ausgeführt. Im Gegensatz zu der Type RL ist jedoch bei den Rädern U nicht erforderlich, für das Umkehren des Drehsinnes zuvor einen Umbau der Wurfschaufeln vorzunehmen.

Abb. 3: In Gehäuse eingebautes Schleuderrad von +GF+ der neuen Generation Universal, Typ U 70x500. Zwei-Scheiben-Bauart. Breite der Wurfschaufeln 65 mm, Durchmesser, gemessen über die Außenkanten der Wurfschaufeln, 500 mm; gerade, radial angeordnete Wurfschaufeln. Mechanische Vorbeschleunigung des Strahlmittels mit Hilfe von Verteiler und Einlaufstück. Das Bild zeigt eine Ausführung mit an einer Wippe aufgebautem Elektroantriebsmotor, was bei dieser Baugröße bis zu Motorleistungen von 30 kW möglich ist. Man beachte auch den Sicherheitsschalter am Gehäusedeckel.
1 = am Schleuderradgehäuse angeflanschte Lagerung der Schleuderrad-Antriebswelle
(Werkfoto: Maschinenfabrik Georg Fischer AG, Schaffhausen)


Abb. 4: In Gehäuse eingebautes Schleuderrad der neuen +GF+-Generation Universal, Typ U 105x500, mit 105 mm breiten Wurfschaufeln. Zwei-Scheiben-Bauart mit 500 mm über die Außenkanten der Wurfschaufeln gemessenem Raddurchmesser für Motorleistungen bis 90 kW. Gerade. radial angeordnete Wurfschaufeln. Mechanische Vorbeschleunigung des Strahlmittels mittels Verteilers und Einlaufs tücks. Strahlmittel-Durchsätze bis zu maximal 1300 kg/min.
1 = am Schleuderradgehäuse angeflanschte Lagerung der Schleuderrad Antriebswelle
2 = Sicherheitsschalter am Gehäusedeckel zur Sperrung der Motoreinschaltung bei geöffnetem Deckel
3 = integrierte Scheibenbremse mit Betätigung durch Druckluftzylinder
(Werkfoto: Maschinenfabrik Georg Fischer AG. Schaffhausen)


Bis zu einem Strahlmittel-Durchsatz von 400 kg/min ist es auch nicht erforderlich beim Reversieren des Drehsinns das Ein­laufstück neu einzustellen. Von den beiden Grundvarianten zeigt zunächst Abb. 3 das komplett zusammengebaute Schleuderrad Type U 70 x 500 mit Wippe und aufgebauten Antriebsmotor. Diese Anordnung ist jedoch nur bis max. 40 kW Motorleistung möglich. In Abb. 4 ist hingegen die wesentlich größere Schleuderrad-Einheit Type U 105 x 500 zu sehen. Die technischen Parameter dieser beiden Grund­varianten können außerdem der untenstehenden Zusam­menstellung entnommen werden:



Abb. 5: Wirkungsgrad des Schleuderrades Typ Universal U, Baugröße U 70x500, in Funktion des Strahlmitteldurchsatzes.
Die technischen Parameter können der obenstehenden Zusammenstellung entnommen werden.
Y = Wirkungsgrad des Schleuderrades in Prozenten Q = Strahlmitteldurchsatz in kg/min
a = Kurve, aufgenommen bei einer Schleuderraddrehzahl von n = 2250 U/min
b = Kurve auf Grund von Messungen bei einer Schleuderraddrehzahl von n = 2800 U/min



Abb. 6: Motorleistung und Strahlmitteldurchsatz beim neuen +GF+-Schleuderrad Universal, Typ U 70x500 mm. Die technischen Parameter sind der Zusammenstellung zu entnehmen. Messungen bei den Schleuderdrehzahlen n = 2250 und 2800 U/min
N = Motorleistung in kW
Q = Strahlmitteldurchsatz in kg/min
a = Kurve für Schleuderraddrehzahl n = 2250 U/min
b = Kurve für Schleuderraddrehzahl n = 2800 U/min


Bekanntlich beeinflusst auch die sogenannte „Fallhöhe" d.h. der Abstand zwischen dem Strahlmittel-Segmentver­schluss am Auslauf des Materialsammeltrichters und der Eintrittsöffnung des Verteilers den Strahlmittel-Durchsatz des Schleuderrades. Für das Schleuderrad Type U 70 x 500 kann dieser Faktor dem Diagramm Abb. 7 entnommen werden.

Abb. 7: Einfluß des Faktors «Fallhöhe» auf die Durch¬satzleistung des +GF+-Schleuderrades Universal, Typ U 70x500, mit Wurfschaufeln von 70 mm Breite und einem Außendurchmesser von 500 mm, gemessen über die Außenkanten der Wurfschaufeln, wobei unter Fallhöhe der Abstand zwischen dem Strahlmittel-Segmentverschluß am Austritt aus dem Materialsammeltrichter und der Eintrittsöffnung des Verteilers des Schleuderrades verstanden wird.
Q = Strahlmitteldurchsatz in kg/min
H = Fallhöhe (siehe Skizze in Bild 314)
t = Strahlmittel-Sammelbehälter oder Zwischensilos
a = Strahlmittel-Segmentverschluß
b = Strahlmittelzuleitung zum Schleuderrad
c = Zuführung zum Schleuderradeintritt (Verteiler)
d = Drehachse des Schleuderrades
E = Schluckgrenze des Schleuderrades U 70x500
S = Kurve des Strahlmitteldurchsatzes für kugelige Media (Schrot)
K = Strahlmitteldurchsatz mit« kantigem Strahlmittel (Eisenkies usw.)


Es liegt in der Natur der Strahltechnik selber begründet, daß die Durchführung dieses Verfahrens stets mit Ver­schleißerscheinungen verschiedenster Art verbunden ist. Von Anfang an gingen deshalb die Bemühungen der Kon­strukteure dahin, zu versuchen, die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens durch die mannigfaltigsten Maßnahmen zu ver­bessern. Sei es durch die Verwendung immer besserer, das heißt in diesem Falle immer verschleißfesterer Materialien; durch Maßnahmen zur Senkung der Unterhalts- und Be­triebskosten usw. usw. Was die Schleuderräder und deren Bauelemente wie Wurfschaufeln anbelangt, so war dies be­reits Anfang der fünfziger Jahre mit sehr beachtlichen Stand­zeiten und guter Wirtschaftlichkeit im Betrieb erreicht. Schleuderräder fanden immer mehr auch Eingang in die Stahlindustrie und andere großindustrielle Anwendungsge­biete. Im Konkurrenzkampf jedoch ist stets das Bessere der Feind des Guten. Mit Beginn der Rezession machte sich deshalb allenthalben der Wunsch nach einer weiteren Ver­besserung der Wirtschaftlichkeit immer mehr fühlbar. Ein gutes Beispiel hierzu ist die Entwicklung der neuen Gene­ration von +GF+-Schleuderrädern Type U-Universal, die ganz offensichtlich dazu bestimmt sind in absehbarer Zeit, früher oder später, die bisherige Typen-Reihe RL-Compact zu ersetzen. Bereits bei dieser Letzeren war seinerzeit, wie aus Abb. 2 hervorgeht eine wesentliche Vereinfachung und Verbesserung des Befestigungs-Systems der Wurfschau­feln eingeführt worden, die auch eine Vereinfachung des Schaufelwechsels und somit der Unterhaltsarbeiten zur Folge hatte.

Bei den neuen Universal-Rädern der Typenreihe U wurde eine Lösung gefunden, die den ganzen Arbeitsaufwand beim Auswechseln der Wurfschaufeln gegenüber dem älteren Compactrad Type RL zusätzlich wesentlich vereinfacht. Wie aus Abb. 8 hervorgeht, besitzen die Wurfschaufeln der Rad-Type U je zwei seitliche doppelt-konische Füh­rungsrippen, die in die Nuten der Seitenschilder des Zwei­Scheiben-Schleuderrades eingreifen. Diese Nuten sind jedoch nicht durchgehend ausgeführt, sondern bilden gegen außen einen Anschlag. Zur Begrenzung ihres Weges nach außen und gleichzeitig zur Übertragung der Fliehkräfte auf dem Radkörper, verfügen die Wurfschaufeln über eine seitlich angebrachte Nase, die sich in Endstellung im Betrieb in einer der Nuten und somit vor Verschleiß geschützt befin­det. Der Ausbau der Wurfschaufeln ist in Abb. 8 veran­schaulicht und erfolgt bei der Type U wie folgt:
  1. durch leichtes Klopfen mit einem Hammer Wurfschau­feln lösen
  2. Wurfschaufel ins Radzentrum hineinschieben
  3. die Wurfschaufel läßt sich nunmehr um 45° drehen und kann in dieser Lage aus dem Schleuderradkörper nach außen gezogen werden.
Der Einbau neuer Wurfschaufeln wird in umgekehrter Rei­henfolge vorgenommen. Es ist zu beachten, daß vor dem Ausbau der Wurfschaufeln zunächst die Strahlmittel-Zu­führorgane einschließlich Verteiler und Einlaufstück stets demontiert werden müssen.

Als weiterer wichtiger Vorteil der U-Rad-Generation gegen­über den Compact-Rädern der RL-Typenreihe wird ein engeres Strahlbild mit einem höheren hot-spot-Maximum hervorgehoben.

Konstruktiv fällt die wesentlich gedrängtere Bauart der Uni­versal-Räder Type U auf, wie auch aus den oben erwähnten Abbildungen 3 und 4 hervorgeht. Dies wurde in aller­erster Linie durch Anflanschen des Lagergehäuses der Schleuderrad-Antriebswelle an das Radgehäuse erreicht. Die Schleuderrad-Gehäuse der Typenreihe U erhalten innen eine Schutzauskleidung aus einer besonders verschleißfesten Gusslegierung, die zur Lärmbekämpfung mittels Spannele­menten aus Gummi eingebaut ist. In diesem Zusammenhang wird angegeben, daß der Lärmpegel der U-Räder ca. 3 dB niedriger liegt, als bei den Compact-Rädern Type RL. Es sei noch erwähnt, dass außer den beiden oben beschriebe­nen Grundvarianten das Schleuderrad-Programm noch Aus­führungen mit einem Raddurchmesser von 380 mm um­fasst, von denen die eine unter der Bezeichnung U 70 RL 380 mit Wurfschaufeln von 70 mm Briete ausgestattet ist, währenddem eine andere mit Wurfschaufeln von 100 mm Briete die Bezeichnung 100 RL 380 trägt. Für das Spezial­gebiet Innenstrahlen von Drahtringen wird auch eine Aus­führung D 65 RL 305 mit einem Außendurchmesser von 305 mm hergestellt.



Ausbau der Wurfschaufeln aus dem Schleuderradkörper bei den +GF+-Schleuderrädern der neuen Generation Universal, Typ U. Unten im Bild zwei der Wurfschaufeln des Typs U mit ihren beiden seitlichen doppelkonischen Führungsrippen, die in die Nuten des Schleuderradkörpers eingreifen. An den Wurfschaufeln W sind jeweils rechts die mit n bezeichneten Nasen zur Begrenzung des Weges der Wurfschaufeln nach außen zu sehen. Die in der Betriebsstellung 1 sich befindenden Wurfschau¬feln werden mittels leichten Klopfens mit einem Hammer gelockert und sodann ins Radzentrum hineingeschoben. Die Wurfschaufel wird nunmehr von Hand um 45° gedreht (siehe 2) und kann in dieser Lage nach außen aus dem Schleuderradkörper herausgezogen werden. Vor dem Ausbau der Wurfschaufeln muß die Strahlmittelzuleitung einschließlich Verteilers und Einlaufstücks demontiert werden. Der Einbau neuer Wurfschaufeln erfolgt auf demselben Weg, jedoch in umgekehrter Reihenfolge.


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