CN108098599B - 抛丸清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抛丸清理装置，包括壳体和容置在壳体内的叶轮，其中，壳体一端盖引入与叶轮同轴线装配的主轴，另一端盖则引入进丸管，所述叶轮具有与叶轮同轴线的叶轮腔，且叶轮周向均置有装配孔，该装配孔为叶轮壁面上的直透圆孔；叶片为管件，该叶片嵌入所述装配孔，并与装配孔间通过可拆连接结构连接，该可拆连接结构还用于叶片绕自身轴线转角的调整；提供一喷射管，该喷射管的一端与所述进丸管连接，另一端在以主轴轴线为法线的平面内朝向叶轮腔的壁面。依据本发明的抛丸清理装置能够有效提高叶片使用寿命，且可维护性较好。

Description

抛丸清理装置

技术领域

本发明涉及一种抛丸清理装置。

背景技术

传统的抛丸技术是将来自进丸管的弹丸，经过分丸轮的初步加速，通过套在分丸轮外的定向套抛出，而后被叶片承接，沿叶片表面通过离心力继续加速，飞出抛丸器，从而实现对各种零部件表面的抛丸清理和强化。

由于抛丸清理不受被清理件大小、形状和重量的限制，而且能够提高机械产品和金属构件的抗疲劳性能，消除应力集中。应力集中的消除需要比较大的机械冲击，因此，要求冲击到零件表面的弹丸的速度非常快。另外，弹丸本身应是理想状态下的球形，但实际制作出来的弹丸难以做到理想的球形结构。并且为了节约成本，弹丸通常要回收利用，新的弹丸都要混入一定量的回收到的弹丸。通常，被回收利用的弹丸因产生了机械撞击而使其圆度变得更差，并且很大比例的回收得到的弹丸本身会存在凹坑或者破损，这些弹丸会对抛丸器产生比较大的磨损。

抛丸器中易于被磨损的部件主要是分丸轮和叶片，相对而言，由于弹丸在叶片表面的速度更快，因此，现在抛丸器失效研究的重点也主要落在叶片上，而对分丸轮较少关注。不过，传统的抛丸清理装置用于弹丸加速的部件比较多，如前所述的分丸轮、定向套和叶片，这些部件都会产生磨损问题，整体的维护周期短。

加以参考地，如中国专利文献CN2885505Y，其对分丸器的一些基本参数给出了说明，例如其说明书具体实施方式部分指出，所限定抛丸器的最大抛丸量可以达到19吨/小时，而弹丸的最终速度可以达到60米/秒，足见分丸轮和叶片所使用的环境。此外，其还指出，所使用的弹丸除了弹丸外，还包括棱角钢砂，而带有棱角的弹丸所产生的摩擦更加剧烈。其用于解决磨损问题的技术手段是，分丸轮、叶片等易损件采用高铬抗磨铸铁材料铸造，以提高零件本身的耐磨性能。易损件采用耐磨性能比较好的材质制作会产生成本问题，此外，对于耐磨材质，其加工难度也比较高。

另外，对于最易于被磨损的叶片，如中国专利文献CN202640171U，其公开了一种抛丸机所用的叶轮叶片，所使用的叶片是弧形的叶片，叶片的工作面只有一个，待该工作面无法满足工艺性要求时，则只能直接报废该叶片，其整体的使用寿命相对较短。为了提高其使用寿命，对其工作面进行强化，但进行强化后的工作面也仅仅是一个。

中国专利文献CN106425886A公开了一种具有Y型叶片的抛丸器，Y型叶片具有两个工作面，相比于传统的弧形叶片，多了一个工作面，相当于使用寿命增加一倍，但其提高仍然有限，并且其仍然具有较多的易损件，如分丸轮、定向套，整体的可维护性提高有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效提高叶片使用寿命，且可维护性较好的抛丸清理装置。

依据本发明的实施例，提供一种抛丸清理装置，包括壳体和容置在壳体内的叶轮，其中，壳体一端盖引入与叶轮同轴线装配的主轴，另一端盖则引入进丸管，所述叶轮具有与叶轮同轴线的叶轮腔，且叶轮周向均置有装配孔，该装配孔为叶轮壁面上的直透圆孔；

叶片为管件，该叶片嵌入所述装配孔，并与装配孔间通过可拆连接结构连接，该可拆连接结构还用于叶片绕自身轴线转角的调整；

提供一喷射管，该喷射管的一端与所述进丸管连接，另一端在以主轴轴线为法线的平面内朝向叶轮腔的壁面。

上述抛丸清理装置，可选地，所述叶片的壁厚适配叶轮的径向，自向心端向离心端逐渐增厚。

可选地，所述可拆连接结构配置为在叶轮的端面匹配每一装配孔开有至少一个顶丝孔，提供顶丝用于叶片的固定。

可选地，在叶片相应于顶丝孔的管段周向均置有至少4个定位孔；

提供尖顶或平顶顶丝以在所对位的定位孔内对叶片定位固定。

可选地，叶片的向心端端面与叶轮腔的壁面相切。

可选地，所述叶轮的叶轮体由在叶轮轴向对合的两个单元体组配而成，并且两个单元体关于对合面对称。

可选地，两个单元体间通过轴向的螺栓连接。

可选地，所述喷射管为文丘里管。

可选地，喷射管与进丸管间采用弯管连接。

可选地，喷射管与弯管连接的一端为外螺纹接头。

依据本发明的实施例，所采用的叶片不同于现有叶片的板式叶片结构，而是采用了管状结构，理论上，其工作面可以是管状结构的整个内管。在使用时，基于离心作用和旋转作用，弹丸会沿着管状结构的一侧（为匹配一定圆心角的柱面）被抛出，弹丸所直接磨损的区域跟内管管径有关，不过基于抛丸单位时间内的弹丸抛出量以及叶轮体积，弹丸流一般所占内管面对应的圆心角不大于60度，整个内管相当于不少6侧可用，在叶片材质相同的条件下，可以有效延长了叶片的更换周期。此外，使用喷射管取代定向套和分丸轮，减少了提供摩擦件的件数，减轻了抛丸清理装置的维护量。尤其是喷射管完全可以提供定向的弹丸流，能够取代分丸轮和定向套。

附图说明

图1为本发明一实施例中抛丸清理装置结构示意图。

图2为本发明一实施例中一种叶轮结构及叶片在叶轮上的装配结构示意图。

图3为一实施例中叶轮体半边打开状态示意图。

图4为一实施例中一种叶片全剖结构示意图。

图5为一实施例中一种叶片外廓结构示意图。

图6为一实施例中一种文丘里管外廓结构示意图。

图7为一实施例中一种文丘里管全剖结构示意图。

图中：1.壳体，2.叶片，3.叶轮，4.文丘里管，5.进丸管，6.压块，7.螺栓，8.主轴，9.连接螺栓。

21.片体，22.定位孔。

31.叶轮体，32.固定孔，33.叶轮腔，34.紧定孔。

具体实施方式

在图1所示的结构中，抛丸清理装置的主架体部分是壳体1，壳体1一般包括座壳（图中未示出），座壳一般用于抛丸器的安装，例如在地面上安装或在其他基础上安装。座壳一般采用铸造工艺铸造成型，结构相对简单，因此，通常还需要为壳体1配置其他部分，从而整合成完整的壳体1，例如在叶轮3的轴向，壳体1通常具有两个端盖，一个端盖用于装配电机，另外一个端盖一般开有中心孔，用于引入例如进丸管5。

由于在本发明的实施例中，进丸管5不必匹配例如分丸轮的位置，因此，用于引入进丸管5的中心孔被替换为过孔，该过孔可以构成中心孔，也可以在相应端盖上偏置。

需要说明的是，对于抛丸清理装置，其用于连接电机与叶轮3的主轴8的轴线是其基础轴线，并在该基础轴线确定的方向上构造出鼓壳结构，进而设置一对端盖。

一般而言，叶轮3通过连接螺栓9与主轴8连接，由主轴驱动叶轮3绕主轴轴线旋转，在现有技术中，分丸轮也被安装在主轴8上，整个装配空间被压缩，装配可靠性不如单纯的叶轮3在主轴8上的装配。

叶轮3大致是一个盘形件，盘形件的轴线与主轴8的轴线共线，叶轮3具有叶轮腔33，叶轮腔33是回转空间，回转轴线即叶轮3的轴线，叶轮腔33在主轴8所在端基于装配而被封接，与该端相对的一端为开口，用于弹丸的进入。

参见说明书附图2和3，叶轮3上开有8个装配孔，这8个装配孔在叶轮3的周向均置，装配孔的轴线可以是叶轮3的径向线，如图3所示，叶轮3上叶片2成辐射状，表现在叶片2的轴线为叶轮3的径向线。而在一些实施例中，叶片2的轴线与相应的径向线成一定夹角，该夹角应小于三十度，如果该夹角过大，会导致装配孔成孔困难。

不过，在图2所示的结构中可见，叶轮3是对合的两个部分，装配孔可以分别在两个对合的面上加工，不会产生斜向造孔的问题，成孔难度被降低。

在图4和5所示的结构中，叶片2为管状结构，因此，所对应的装配孔匹配叶片2的外轮廓，而构造为直透圆孔。

对于叶片2，如前所述，其为管状结构，其内径大致与传统板式叶片的宽度相比，选用0.8~1倍的传统板式叶片的宽度，其工作面是整个内柱面，但基于离心和叶轮3的转动方向，可以确定，在实际工作时，叶片2只会在其一侧对弹丸进行导引。该侧所对应的圆心角通常小于60度。

进一步地，叶片2与装配孔间通过可拆连接结构连接，一方面利于叶片2的更换，再就是利于叶片2绕自身轴线转角的调整，从而适配期望的内柱面部分对弹丸进行导引。

如图4和图5所示的叶片2，其外廓为回转面，即其转角调整具备较好的技术基础，其在装配孔中可以任意的调整转角，而对于其在转配孔中装配后的固定，可以采用顶丝进行固定。

在图2、图4和图5所示的结构中，叶片2所适配的所述可拆连接结构配置为在叶轮3的端面匹配每一装配孔开有至少一个顶丝孔，如图2所示的紧定孔34，提供顶丝用于叶片2的固定，叶片2上与顶丝孔对位所开的孔记为定位孔22。

定位孔22主要使例如定位螺栓起到挡销作用，可以提供叶片2较好的定位夹紧作用。

从图2中可以看出，叶轮3的叶轮体31由在其轴向对合的两个部分组配，顶丝孔或者说定位孔22可以在每一个对合的两个单元上设置，使叶片2对称受力，装配可靠性更好。

叶轮体31是两片结构相同的单元体组配而成，并且两个单元体关于对合面对称。进一步地，两个单元体间通过轴向的螺栓连接。在图2中可见，于叶轮体31上开有固定孔32，该固定孔32即为螺栓孔，并且固定孔32为带有沉孔的固定孔。

假设叶片2上定位孔22轴线到叶片2根部的距离为L1，叶片的长度为L2，为保证定位螺栓或者顶丝安全可靠的定位，并使叶片2稳定的工作，则：

L1=（1/2-3/5）L2。

其中叶片2的根部是指叶片2的向心端。

关于定位孔22的数量，主要取决于叶片2的大小（即内径大小），叶片2如果较大，相应的工作面会比较大，可用的不相交叠的侧面（具有一定的圆心角的柱面）就会较多，适配侧面的数量，给定相同数量的定位孔22。

一般而言，定位孔22的数量不宜少于4个，且一般不大于8个，以6个为宜。

定位孔22所开的位置必然是叶片2相应于顶丝孔的位置，即如图2所示的紧定孔34所对叶片2的位置。

对于例如顶丝（又称为机米螺钉），其往往具有尖端，所匹配的定位孔22可以采用相应的锥孔，而对于螺栓，其端部往往是平顶，所适配的定位孔22为相应的柱面孔。

基于可维护性的提高，除了采用如前所述的管状的叶片2外，还进一步减少磨损件的数量，即省略分丸轮和定向套，而引入喷射管，如图1所示的文丘里管4。喷射管基于给料而获得一定的初速度，喷射管的喷射方向应是叶轮腔33的壁面，相对应的，应是叶片2的向心端。更具体地，喷射管的一端连接进丸管5，以导入弹丸，喷射管的另一端在以主轴8轴线为法线的平面内朝向叶轮腔33的壁面。

相比于传统的抛丸器，基于本发明的抛丸清理装置可以省略一个易损件，从而可以减轻整体的维护负担。

在图3所示的结构中，叶片2的壁厚S并不均匀，主要考虑的是弹丸是被逐渐加速的，在叶片2的出口处速度最大，相对而言，叶片2的出口端磨损最剧烈，为此，将所述叶片配置为其壁厚S适配叶轮3的径向，自向心端向离心端逐渐增厚。

如果叶片2的内表面是圆柱面，那么在其壁厚S有上述要求的条件下，叶片2的外表面即为圆锥面，其锥度以其母线与其轴线的夹角来表示，记为θ，由于沿着弹丸运动方向，弹丸速度越来越大，并且弹丸对叶片的压力也越来越大，为保证使用寿命，则：

θ=2°~5°。

在前述的内容中指出，叶片2相比于传统的叶片在规格上有其内径与传统叶片宽度的关系，在图4所示的结构中，假设叶片2的内径为D，叶片2的长度为L2，叶片2内径与叶片2长度的关系为：

D=（1/4-1/2）L2。

另外，叶片2的向心端端面与叶轮腔33的壁面相切，并且在进一步优选的实施例中，叶片2的向心端可以加工出柱面，该柱面与叶轮腔33的壁面同面。对于前者，在叶片2的向心端端面为平面的条件下，可以减少窝丸点，减少对弹丸流的干涉或者阻滞。

关于所述喷射管，其可以采用常规的管道，基于给料速度，而使弹丸在其出口获得一定的初速度。在优选的实施例中，所述喷射管为文丘里管4。文丘里管4在图7所示的结构中表现的比较清楚，是基于文丘里效应的管路，文丘里管是先收缩而后逐渐扩大的管道，其管内部分从来料方向依序布置收缩段44，喉管45和扩散段46，在本发明的实施例中，文丘里管4主要提供合适的弹丸射流，使其适配管状的叶片2，而不是板式叶片条件下的分丸。

假设文丘里管4扩散段46的扩散角为B，则：

B=12°~15°。

假设文丘里管4的收缩段44的收缩角为A，则：

A=10°~13°。

假设文丘里管4的扩散段的长度为L3，喉口段的长度为L4，收缩段的长度为L5，为保证扩散段充分加速，则：

L3=1~3*L5。

喉口长度与收缩段的关系为：

L4=1/5~3/5L5。

进一步地，喷射管与进丸管5间采用弯管连接，以减小流阻。

喷射管与弯管连接的一端为外螺纹接头，方便连接。

Claims (8)

1.一种抛丸清理装置，包括壳体和容置在壳体内的叶轮，其中，壳体一端盖引入与叶轮同轴线装配的主轴，另一端盖则引入进丸管，其特征在于，所述叶轮具有与叶轮同轴线的叶轮腔，且叶轮周向均置有装配孔，该装配孔为叶轮壁面上的直透圆孔；

叶片为管件，该叶片嵌入所述装配孔，并与装配孔间通过可拆连接结构连接，该可拆连接结构还用于叶片绕自身轴线转角的调整；D=（1/4-1/2）L2，其中D为叶片的内径，L2为叶片的长度；

提供一喷射管，该喷射管的一端与所述进丸管连接，另一端在以主轴轴线为法线的平面内朝向叶轮腔的壁面；

所述喷射管为文丘里管；

所述叶轮的叶轮体由在叶轮轴向对合的两个单元体组配而成，并且两个单元体关于对合面对称；所述装配孔相应在两个单元体对合的面上加工而出。

2.根据权利要求1所述的抛丸清理装置，其特征在于，所述叶片的壁厚适配叶轮的径向，自向心端向离心端逐渐增厚。

3.根据权利要求1或2所述的抛丸清理装置，其特征在于，所述可拆连接结构配置为在叶轮的端面匹配每一装配孔开有至少一个顶丝孔，提供顶丝用于叶片的固定。

4.根据权利要求3所述的抛丸清理装置，其特征在于，在叶片相应于顶丝孔的管段周向均置有至少4个定位孔；

提供尖顶或平顶顶丝以在所对位的定位孔内对叶片定位固定。

5.根据权利要求1或2所述的抛丸清理装置，其特征在于，叶片的向心端端面与叶轮腔的壁面相切。

6.根据权利要求1所述的抛丸清理装置，其特征在于，两个单元体间通过轴向的螺栓连接。

7.根据权利要求1所述的抛丸清理装置，其特征在于，喷射管与进丸管间采用弯管连接。

8.根据权利要求7所述的抛丸清理装置，其特征在于，喷射管与弯管连接的一端为外螺纹接头。