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Berechnung: Schleudertrommel mit horizontaler Rotationsachse

Berechnung: Schleudertrommel mit horizontaler Rotationsachse

Bei der zweiten Verfahrensvariante wird die Rotationsachse der Lochblech- oder Siebtrommel während des Schleuderns horizontal gestellt. Nach einer Anlaufphase, in der die Bauteile unkontrolliert umher geworfen werden, legen sie sich an die Trommelwand an, und es findet keine weitere Relativbewegung mehr statt (siehe Bild 2).






























Bild 2
Schleudertrommel mit horizontaler Rotationsachse









Um die Bauteile entgegen der Schwerkraft (Erdbeschleunigung g) an der Trommelwand zu halten, muss eine Mindestdrehzahl erreicht werden. Diese ergibt sich (unter Vernachlässigung von Adhäsionskräften) aus dem Kräftegleichgewicht der auf das Bauteil wirkenden Flieh- und Gewichtskräfte:






(8)






Die Höhe der Belegung der Wand mit Bauteilen Δr hängt von dem Radius R und der Höhe H der Schleudertrommel sowie dem zu reinigenden Chargenvolumen VC ab:







(9)






Die Mindestdrehzahl bei dieser Verfahrensvariante ergibt sich damit zu:







(10)







Der Schleuderdruck, der sich in einem Flüssigkeitsring mit dem Außenradius Ra und dem Innenradius Ri ausbildet, beträgt allgemein:







(11)







Beim Schleudern entspricht der Außenradius des Flüssigkeitsring dem Innenradius R der Trommel. Der Innenradius des Flüssigkeitsrings kann, unter der Voraussetzung, dass das gesamte Hohlraumvolumen der Bauteilschüttung mit Flüssigkeit gefüllt ist, durch das Chargenvolumen VC ausgedrückt werden. Der Schleuderdruck in der Flüssigkeit pS beträgt damit:






(12)





Beim Trommelumlauf schwankt dieser mittlere Druck aufgrund der immer gleich gerichteten Schwerkraft um den Betrag:







(13)







Um ein Ausschleudern auf dem gesamten Umfang der Trommel zu ermöglichen, muss der Schleuderdruck größer sein als der Schwerkraftdruck zuzüglich des zum Ausschleudern der Flüssigkeit erforderlichen Druckes (Anhaltswert: 10 kPa):







(14)







Die erforderliche Drehzahl zum Ausschleudern ungebundener Flüssigkeit ergibt sich damit zu:








(15)







Soll auch Haftflüssigkeit von den Bauteiloberflächen entfernt werden, muss die Drehzahl so weit steigen, dass die auf einen Flüssigkeitstropfen wirkende Fliehkraft FF,T die Summe aus Adhäsionskraft FAd,T und Schwerkraft FG,T übertrifft.







(16)





Damit ergibt sich die erforderliche Mindestdrehzahl zur Entfernung von Haftflüssigkeit nS,H zu:









(17)







Für die Auslegung einer Schleuderanlage mit horizontaler Drehachse gelten folgende Regeln:

-Das Trommelvolumen sollte groß gegenüber dem zu reinigenden Chargenvolumen gehalten werden (Anhaltswert: > 3:1). Dann können alle Bauteile den nahen Bereich um die Drehachse verlassen, und es wird eine gleichmäßige Reinigung der gesamten Schüttung möglich

-Empfindliche Bauteile können durch die unkontrollierte Bewegung in der Anlaufphase beschädigt werden. Die Teile werden zunächst geworfen und legen sich erst bei der Mindestdrehzahl entsprechend Gleichung (10) an die Außenwände an.

-Das Ausschleudern ungebundener Flüssigkeit beginnt, sobald die erforderliche Drehzahl nach Gleichung (15) überschritten wird

-Gleichung (17) kann zur Berechnung der Mindestdrehzahl für das Ausschleudern von Haftflüssigkeit herangezogen werden. Dazu sind jedoch zunächst Vorversuche zur Bestimmung der massenbezogenen Adhäsionskraft erforderlich.





Berechnung: Antriebsleistung und Antriebsmoment


Name des Autors: team