CN101817168B - 离心投射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离心投射装置，其通过降低叶轮的旋转振动来抑制噪音，并通过避免使用衬层来减少维护次数。该离心投射装置包括：一驱动装置(3)，通过一安装法兰设置于该外壳(2)的侧面，一具有多个叶片(13)的叶轮(4)，通过一中枢固定于该驱动装置的驱动轴上，一分料器(5)，与驱动轴同轴设置，一控制框(6)，近端设置于吹入口(18)的周边，远端在分料器(5)和叶片(13)之间延伸设置，一导入筒(7)固定于吹入口处。其中，1)一回转支撑部件(8)设置于该叶轮的侧面，用以支撑叶轮的回转，2)一回转密封部件设置于该分料器的近端和该控制框的远端之间，3)一轴承被设置于该安装法兰和该中枢之间，且一缓冲体被设置于该安装法兰的内部周边。
Description
本申请为申请日为2006年9月5日，申请号为200680036348.X(国际申请号为PCT/JP2006/317561)，发明名称为“离心投射装置”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种离心投射装置，特别是涉及一种可以稳定叶轮的回转平衡，并减少维护次数的离心投射装置。
背景技术
传统地，喷丸清理法通过向被处理品投射钢丸，例如微小的刚性球体，来清理被处理品表面的铁锈、毛边、水锈或涂料。喷丸清理法需要使用离心投射装置。它可以通过高速旋转一具有多个叶片的叶轮，利用离心力持续地投射钢丸。例如，专利文件1公开了一种用于投射磨粒的离心投射装置。此装置包括一具有4到12个叶片的叶轮，其中这些叶片呈放射状设置于圆形的回转板之间，以及一可旋转地设置于装置上的回转体，由此这些叶片的内侧末端就限定出了一个基本上为圆柱形的直径135mm到170mm的空间。
此装置还包括一同心地设置于该回转体内空间中的分料器。该分料器为圆柱形，并且具有一底板。此分料器沿轴向延伸通过整个回转体，并且具有与叶片数相同数目的狭缝状开口。这些开口沿周向等距分布。
此装置还包括一控制框，独立地固定在叶片的内侧末端和分料器的外表面之间的空间里。
另外，此离心投射装置被设计为这样的结构：钢丸通过控制框的小孔被从分料器提供至叶片，然后被加速并投射至将被叶片清理的被处理品上。然而，一些钢丸有时会从分料器和控制框之间的空间里漏出。因此，为了防止飞散方向与投射向目标产品的方向相异的钢丸磨损外壳，必须在包围叶轮的外壳内侧设置衬层。
专利文件1：日本已公开专利公开号：No.H9-150369。
发明内容
叶轮通过一驱动装置(一驱动马达)悬挂，并被其驱动旋转。当叶轮高速旋转时，由于被提供至叶轮叶片的钢丸数量会变化，叶轮会失去准直并且驱动马达的回转部分会被磨损，所以叶轮在旋转中会产生动态不平衡。因此，此动态旋转不平衡会导致叶轮产生回转振动，或使得装置外壳产生振动噪音。当离心投射装置被长期使用时，由于驱动马达的回转部分，例如叶轮的支撑轴承，所承受的负载会剧烈变化，所以回转部分的寿命可能会减少。为了提高叶轮的支撑结构的寿命，必须采用可以承受较大负载的大型轴承，或是采用大型驱动马达。然而，这样会使得装置的尺寸变大，成本也会上升。另外，如果在驱动轴的支撑轴承上采用可承受较大负载的大型轴承，会使得轴承的可承受转速减低，因此，由于小型离心投射装置需要叶轮以较高的转速旋转，所以在这样的装置中不能采用大型轴承。
此发明的目的就是为了解决上述问题。即，本发明提供了一种离心投射装置，它通过减低由叶轮旋转的动态不平衡导致的回转振动，来提高其驱动马达的寿命，并且可以降低由振动导致的噪音。
另外，对于投射磨粒的离心投射装置，衬层的磨损状态必须通过打开外壳来检查。然后，如果发现衬层已经被严重磨损，则需更换新的衬层。因此，这可能会产生装置的维护成本上升的问题。
因此，本发明的另一个目的是提供一种离心投射装置，它通过避免使用任何衬层来降低维护成本。
为了达到上述目的，根据第一种观点而发明的离心投射装置包括：
一外壳，
一驱动装置，设置于外壳的侧部的外侧，
一具有多个叶片的叶轮，其中叶轮与驱动装置的驱动轴相连，
一分料器，设置于叶轮的内部圆柱形空间中，并使得其与驱动轴同轴设置，其中，此分料器具有沿周向等距分布的开口，
一控制框，其远端有一分散窗，其中该控制框的近端表面与外壳的第二侧面相连接，并位于该第二侧面上的吹入口的周围，其中，该第二侧面与第一侧面相对，其中，该控制框设置于叶片的内侧末端和分料器的外表面之间的空间里，并且延伸通过叶轮的整个长度，另外
一导入筒，连接于外壳的第二侧面上，用以向吹入口提供钢丸，
其中，一支撑部件设置于叶轮的侧面，用以支撑回转的叶轮。
通过具有上述技术特征的本发明，当叶轮高速旋转时，由于由其回转的动态不平衡导致的振动可以被降低，所以驱动装置的旋转部分，例如，轴承，的寿命就可以被提高。
根据第二种观点而发明的离心投射装置包括：
一外壳，
一驱动装置，设置于外壳的侧部的外侧，
一具有多个叶片的叶轮，其中叶轮与驱动装置的驱动轴相连，
一分料器，设置于叶轮的内部圆柱形空间中，并使得其与驱动轴同轴设置，其中，此分料器具有沿周向等距分布的开口，
一控制框，其远端有一分散窗，其中该控制框的近端表面与外壳的第二侧面相连接，并位于该第二侧面上的吹入口的周围，其中，该第二侧面与第一侧面相对，其中，该控制框设置于叶片的内侧末端和分料器的外表面之间的空间里，并且延伸通过叶轮的整个长度，另外
一导入筒，连接于外壳的第二侧面上，用以向吹入口提供钢丸，
其中，一用于密封空间的回转部件被设置于分料器的近端和控制框的远端之间。
通过具有上述技术特征的本发明，由于可以通过一用以密封分料器近端和控制框远端之间的空间的回转部件来塞住此空间，所以可以防止钢丸从该空间里泄露，并避免了衬层的使用。另外，由于避免了衬层的使用，离心投射装置的维护成本可以被降低。
根据第三种观点而发明的离心投射装置包括：
一外壳，
一驱动装置，通过法兰设置于外壳的第一侧面，
一具有多个叶片的叶轮，其中叶轮通过一中枢与驱动装置的驱动轴相连，
一分料器，设置于叶轮的内部圆柱形空间中，并使得其与驱动轴同轴设置，其中，此分料器具有沿周向等距分布的开口，
一控制框，其远端有一分散窗，其中该控制框的近端表面与外壳的第二侧面相连接，并位于该第二侧面上的吹入口的周围，其中，该第二侧面与第一侧面相对，其中，该控制框设置于叶片的内侧末端和分料器的外表面之间的空间里，并且延伸通过叶轮的整个长度，另外
一导入筒，连接于外壳的第二侧面上，用以向吹入口提供钢丸，
其中，一轴承与缓冲体一起被设置于法兰的内部周边和中枢的外部周边之间的空间中。
通过具有上述技术特征的本发明，由于缓冲体可以起到防振的作用，所以由旋转叶轮的动态不平衡导致的驱动马达(驱动装置)和外壳的振动可以被降低。由此，驱动马达的寿命可以被提高，并且由驱动马达和外壳的振动所导致的噪音也可以被降低。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的离心投射装置的主体的剖视图。
图2为本发明的第二实施例的离心投射装置的主体的剖视图。
图3为本发明的第三实施例的离心投射装置的主体的剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的离心投射装置加以说明。如图1所示，本发明的第一实施例的离心投射装置包括：
一外壳2(叶轮的外壳)，设置于装置主体的钢丸投射箱的顶部表面1上，
一驱动装置3，设置于顶部表面1上，并位于外壳2的第一外侧面2a上，
一叶轮4，与驱动装置3的驱动轴3a相连，
一分料器5，设置于叶轮4内部的圆柱形空间S中，使其与驱动轴3a同轴设置，
一控制框6，与外壳2的第二侧面2b相连，其中第二侧面2b与第一侧面2a相对，
一导入筒7，与外壳2的第二侧面2b相连，另外
一支撑部件8，位于叶轮4的第二侧板和控制框6的近端6b之间。
叶轮的支撑装置不仅仅局限于支撑部件8。为了在叶轮的侧板处支撑回转的叶轮，可在位于叶轮的第一侧板处的分料器，和控制框的远端之间的空间里设置另一个支撑部件8a，其中驱动轴也位于叶轮的第一侧板处，用支撑部件8a替代支撑部件8，或是与支撑部件8一起设置。以下，将对支撑部件8做详细的说明。
驱动装置3不仅仅局限于特定的装置。一具有一轴承(图中未表示)并以可旋转方式支撑驱动轴3a的驱动马达就可被用作驱动装置。如果驱动轴3a被一轴承单元的另一轴承以可旋转方式支撑，则驱动装置3可包括：轴承单元，一连接于驱动轴3a末端的滑轮，一驱动马达，另一个连接于驱动马达的旋转轴的滑轮，以及一绕在驱动轴3a的滑轮和驱动马达的滑轮上的皮带。
第一实施例中的叶轮4利用中枢装置10通过螺栓11与驱动轴3a连接。叶轮4包括：一位于驱动装置3的驱动轴3a附近的第一侧板12a，一位于导入筒7附近并且与第一侧板12a间隔有一预定距离的第二侧板12b，多个叶片13，例如，呈放射状地在第一侧板12a和第二侧板12b之间设置4到12片叶片13。叶轮4的第二侧板12b在其中心部分有一比控制框6的外径大的开口。叶片13与第二侧板12b被设置为，第二侧板12b的内部周边与叶片的内部末端尺寸充分相适应。此处，叶轮4的第一侧板12a与中枢10是分体设置的。但第一侧板12a不仅仅局限于此结构。也可以将第一侧板12a与中枢10一体式设置。
分料器5用于搅拌钢丸，并通过螺栓14连接至第一侧板12a。分料器5上沿周边方向等间距地设置有狭缝状开口15。该开口的数目可以等于，小于或大于叶片的数目。即，本第一实施例中的分料器5具有与叶片13数目相同数量的爪16，该爪16呈梳齿状凸起。这些凸起平行于叶轮4的中心轴，并从分料器5的基部5a处开始延伸(沿着图1中的水平方向)。本发明的分料器5不仅仅局限于此结构。呈梳齿状凸起的爪16的远端可以在周边方向相互连结，以加强分料器5的结构。
控制框6通过分散窗17来控制钢丸的投射方向。分散窗17位于其圆柱形部分的远端6a处。控制框6设置于分料器5和叶片13之间的空间里，并延伸过整个叶轮的长度。另外，控制框6的近端6b设置于吹入口18的附近，其中吹入口18位于外壳2的与其第一侧面2a相对的第二侧面2b上。接下来，对本实施例中将控制框6连接至外壳2的结构加以说明。首先，一环状法兰19通过螺栓20连接至外壳2的第二侧面2b上的吹入口18。在控制框6被沿着环状法兰19的内部周边插入外壳2后，形成于控制框6的近端6b处的肩部6c将被夹于支撑部件8的末端表面和导入筒的末端表面之间。然后，控制框6被一用以支撑导入筒的部件21压向支撑部件8，并通过螺栓22被固定于外壳2上。
导入筒7用以向叶轮4提供钢丸。它被连接至外壳2的第二侧面2b以向吹入口18提供钢丸。如果控制框6的内表面与分料器5的外表面之间的间距小于7mm，投射钢丸的效率会很低。如果此间距大于14mm，投射钢丸的效率将会达到最大值，并在此后保持此最大值。因此，此间距应被设计为7mm到14mm之间为佳。
支撑部件8可被设置于叶轮4的侧面和控制框6的近端6b之间。但其不仅仅局限于此结构。对于第一实施例，该支撑部件8被设置于叶轮4的第二侧板12b的突出部分12c，与控制框6的近端6b之间。支撑部件8位于控制框6的侧面，面对着导入筒，即，位于控制框6的分散窗17和导入筒7之间。支撑部件8被插入导入筒7一侧的叶轮4的第二侧板12b的突出部分12c，并支撑回转的叶轮4。
支撑部件8可旋转地支撑控制框6上的叶轮。因此，它并不局限于上文所述的结构。只要是能够合适于钢丸的材质，尺寸，转速和作业温度的支撑部件都可以采用。例如，具有一钢制或橡胶材质的密封的滚动轴承，一烧结含油轴承，或是一陶瓷轴承，都可被用作支撑部件。另外，由下列材料制成的环状滑动部件，例如，陶瓷，烧结含油材料，具有高滑动性的硬质树脂，或金属材料，都可以替代轴承被用作支撑部件8。另外，也可以将多个由下列材料制成的部件，例如，陶瓷，烧结含油材料，具有高滑动性的硬质树脂，或金属材料，沿环状滑动部件基部的周边方向设置。
由于轴承或环状滑动部件可以承受由所有振动导致的径向负载，所以以采用轴承或环状滑动部件为佳。
对于本发明的第一实施例，钢丸通过控制框6从导入筒7被提供至分料器5。钢丸在旋转的分料器5中被搅拌。在控制框6中被搅拌的钢丸通过控制框6的分散窗17，被提供至回转叶片13的内部。被提供至叶片13的钢丸的速度通过回转叶片13被逐渐提高。钢丸被从叶片13的周边抛出，投射向被处理品，以此来清除被处理品表面的铁锈，毛边，水锈或涂料。
如上所述，对于本发明的第一实施例，由于在叶轮4高速旋转时，其振动导致的回转动态不平衡可以被降低，所以驱动装置3的回转部件，例如，轴承，其寿命可以被提高。
对于本发明的第一实施例，由于由振动导致的并被施加到驱动装置3的轴承上的负载可以被支撑部件8所支撑，所以在对离心投射装置进行日常维护的时候只需要更换支撑部件8即可。因此，由于成本高且耗费工时的驱动装置的轴承或轴承单元(一驱动马达)的更换频率被降低，装置可以很容易地被维护，且维护成本也得以降低。
图2所示为本发明的第二实施例的离心投射装置。此装置有许多部件的机构与第一实施例中的相同，由此，下文中将会略去对这些结构相同的部件的说明，而只对和第一实施例不同的部件加以说明。
对于第一实施例中的离心投射装置，该装置包括设置于叶轮的侧面和控制框6的近端6b之间的支撑部件8。然而，对于第二实施例中的离心投射装置，该装置包括一回转密封部件30。其取代支撑部件8，被设置于分料器5的近端5a和控制框6的远端6a之间。
另外，在第一实施例的离心投射装置中，采用了以下结构来将控制框6连接至外壳2。即，首先，一环状法兰19通过螺栓20被连接至外壳2的第二侧面2b的吹入口18。在控制框6被沿着环状法兰19的内部周边插入外壳2后，形成于控制框6的近端6b处的肩部6c，被夹于支撑部件8的末端表面和导入筒的末端表面之间。然后，控制框6被一用以支撑导入筒的部件21压向支撑部件8，并通过螺栓22被固定于外壳2上。
然而，在第二实施例的离心投射装置中，下述结构取代了第一实施例中连接控制框6的结构。即，首先，一环状法兰19通过螺栓20被连接至外壳2的第二侧面2b的吹入口18。然后控制框6被沿着环状法兰19的内部周边插入外壳2。形成于控制框6的近端6b处的肩部6c，被夹于环状法兰19的突出部分19a的表面，与导入筒7的末端表面之间。然后，控制框6被一用以支撑导入筒7的部件21压紧，并通过螺栓22被固定于外壳2上。
第二实施例的离心投射装置的回转密封部件30并不局限于某特定结构。例如，由陶瓷，烧结含油材料，具有高滑动性的硬质树脂，或金属材料等制成的环状滑动部件可以被用作回转密封部件30。另外，由一环状钢板和一具有一钢制或橡胶材质的密封部件的球轴承，一烧结含油轴承或一陶瓷轴承结合而成的结构部件，也可以被用作回转密封部件30。回转密封部件30可以承受钢丸的作用力，并且可以防止钢丸的泄露。由于回转密封部件30也可以作为支撑部件以支撑回转叶轮4，所以回转密封部件30可以降低叶轮的回转动态不平衡导致的振动。该回转密封部件30的设置方法不仅仅局限于某特定结构。在第二实施例里，回转密封部件30的内部被夹在形成于分料器5的近端5a处的圆柱形肩部，和形成于叶轮4的第一侧板12a处的圆柱形突出部分之间。然后，回转密封部件30的外部被松弛地固定于控制框6的远端6a的一圆柱形槽中。
在本发明的第二实施例的离心投射装置中，钢丸通过控制框6被从导入筒7提供至分料器5。钢丸在回转分料器中被搅拌。
在控制框6中被搅拌的钢丸通过控制框6的分散窗17被提供至回转叶片13的内部。然后，回转密封部件30防止钢丸被投射至外壳2的内表面。被提供至叶片13的钢丸的速度通过回转叶片13被逐渐提高。钢丸被从叶片13的周边抛出，投射至被处理品，以清楚被处理品表面上的铁锈，毛边，水锈或涂料。
图3所示为本发明的第三实施例的离心投射装置。
第三实施例的离心投射装置包括：
一外壳52(叶轮的外壳)，设置于装置主体的钢丸投射箱的顶部表面51上，
一驱动马达54(一驱动装置)，通过一法兰53设置于外壳52的第一侧面52a(一外壳)上，
一叶轮57，通过一中枢56连接于驱动马达54的驱动轴54a上，其中该中枢56通过一包括一锥形套筒55a和一锥形锁紧螺帽55b的锥形锁紧装置连接于驱动轴54a上，
一分料器58，设置于叶轮57内部的圆柱形空间S中，使其与驱动轴54a同轴设置，
一控制框59，与外壳52的第二侧面52b相连，其中第二侧面52b与第一侧面52a相对，
一导入筒60，与外壳52的第二侧面52b相连，
其中，一轴承62与被设置于法兰53的内部周边的缓冲体61一起，被设置于法兰53的内部周边，和一中枢56的外部周边之间的空间里。
驱动马达54通过螺栓63b连接至法兰53。法兰53通过螺栓63a连接至外壳52的第一侧面52a，并被顶部表面51支撑。驱动马达54并不局限于某一特定结构。可以采用一具有多个轴承(图中未表示)用以可旋转地支撑驱动轴54a的驱动马达。如果驱动轴54a被一个没有驱动源的轴承单元的另一轴承可旋转地支持，则驱动马达54可以包括轴承单元，一连接于驱动轴54a末端的滑轮，一马达，连接于马达回转轴的另一滑轮，以及一绕于驱动轴54a和马达回转轴的滑轮上的皮带。
叶轮57包括一位于驱动马达54的驱动轴54a附近的第一侧板64a，其通过螺栓63a利用中枢56连接于驱动轴54a上，一位于导入筒60附近并与第一侧板64a间隔一预定距离的第二侧板64b，以及多个叶片65，例如，可在第一侧板64a和第二侧板64b之间放射状地设置4到12片叶片13。第一侧板64a和叶片65通过螺栓63d相互连接。第二侧板64b在其中心部分有一直径大于控制框59的开口。第二侧板64b和叶片65通过螺栓63e相互连接，并使得第二侧板64b的内部周边与叶片65的内部末端尺寸相适应。
分料器58用于搅拌钢丸。它通过螺栓63f与第一侧板64a相连。分料器58沿周边方向等间距地设置有狭缝状开口66。开口66的数目可以等同于，小于，或大于叶片的数目。即，第三实施例中的分料器58具有与叶片65数目相同的爪67，且其呈梳齿状凸起。爪67平行于叶轮57的中心轴，且从分料器58的近端58a开始延伸(沿着图3中的水平方向)。本发明中的分料器58并不局限于此结构。爪67的远端可以沿周边方向相互连接以加强分料器的设置。
控制框59通过设置在远端59a的圆柱形部分的分散窗68，控制钢丸的投射方向。控制框59被设置于分料器58和叶片65之间的空间里，并延伸过整个叶轮57的长度。另外，控制框59的近端59b设置在形成于与第一侧面52a相对的外壳52的第二侧面52b上的吹入口69附近。接着，对本实施例将控制框59连接至外壳52的结构进行说明。首先，一环状法兰70被连接至外壳52的第二侧面52b的吹入口69。然后，控制框59被插入环状法兰70，使得控制框59的肩部被压至环状法兰70的肩部，并使得它们的位置相契合。接着，在一密封板71被设置于控制框59的末端表面之后，导入筒60被插入环状法兰70，通过螺栓63g并利用导入筒60的环状支撑部件72，导入筒60与外壳52的第二侧面52b相连。在上述安装程序的基础上，用以向叶轮57提供钢丸的控制框59和导入筒60与外壳52的第二侧面52b相连。
缓冲体61可选择下列材料来制作：橡胶，树脂材料或是减振金属材料。在此实施例中，O形环被用作缓冲体61。O形环被设置在形成于法兰53的内部周边处的一对环状槽里。树脂材料中，氨基甲酸乙脂系，脂系，酰胺系的材料都可以使用。减振金属材料中，Mn-Cu合金，Ni-Ti合金系的材料都可以使用。另外，对于缓冲体61，也可以采用结合了橡胶，树脂材料和减振金属材料的复合材料。缓冲体61的结构，例如它的位置和形状，并不局限于上述实施例。例如，可将环状的缓冲体61以一体化的方式设置于轴承62的外环的外部周边，并使其具有矩形状截面。另外，还可以采用以下的结构，例如，将呈O形环状的缓冲体61设置在形成于轴承62的外环的外部周边处的环状槽里，或是将螺旋状的缓冲体61设置在形成于轴承62的外环的外部周边处的螺旋槽里。
另外，轴承62可以为一具有一钢制密封或一橡胶材质密封(图中未表示)的深槽球轴承。该球轴承的外环被一环状挤压部件73横向压紧，其中该环状挤压部件73通过螺栓63h被固定于法兰53上。在将O形环安装进形成于法兰53的内部周边处的环状槽中之后，轴承62被插入法兰53中，并且在轴承的外环的外径和O形环的内径之间保持一容许设定。该容许设定允许O形环发生弹性形变。
在第三实施例中，缓冲体61被用来降低装置的振动。由此，当叶轮57高速转动时，由其回转的动态不平衡所导致的驱动马达的振动可以被降低，并且驱动马达54的回转部件，例如轴承，的寿命可以被提高。另外，由外壳52的振动导致的噪音可被降低。
在此实施例中，如上所述，轴承62采用的是具有一密封的深槽球轴承。然而，在此发明中，轴承62也可以选择陶瓷的球轴承。优选为一至少转动球为陶瓷制的球轴承。另外，对于轴承62，最好采用双列式轴承来取代单列式轴承。
Claims (5)
1.一种离心投射装置，其包括：
一外壳，
一驱动装置，设置于该外壳的侧部的外侧，
一具有多个叶片的叶轮，其中该叶轮与该驱动装置的驱动轴相连，
一分料器，设置于该叶轮的内部圆柱形空间中，并使得其与该驱动轴同轴设置，其中，该分料器具有沿周向等距分布的开口，
一控制框，其远端有一分散窗，其中该控制框的近端表面与该外壳的第二侧面相连接，并位于该第二侧面上的吹入口的周围，其中，该第二侧面与第一侧面相对，其中，该控制框设置于该叶片的内侧末端和该分料器的外表面之间的空间里，并且延伸通过该叶轮的整个长度，另外
一导入筒，连接于该外壳的第二侧面上，用以向吹入口提供钢丸，
其中，一回转密封部件设置于该分料器的近端和该控制框的远端之间。
2.如权利要求1所述的离心投射装置，其中该叶轮包括：
一第一侧板，位于该驱动装置的驱动轴附近，
一第二侧板，位于该导入筒附近，并与该第一侧板间隔一预定距离，其中，该第二侧板在其中心部位具有一直径大于控制框直径的开口，另外
多个叶片，呈放射状地设置于第一侧板和第二侧板之间。
3.如权利要求1或2所述的离心投射装置，其中该回转密封部件为陶瓷制。
4.如权利要求1或2所述的离心投射装置，其中该回转密封部件为烧结含油材料制。
5.如权利要求1或2所述的离心投射装置，其中该回转密封部件为硬质树脂制。
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