DE9422103U1

DE9422103U1 - Shot peening turbine

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Publication number: DE9422103U1
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Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 1993-03-24
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2004-03-23

Description

SI/cs 94087GSI/cs94087G

13. November 199713 November 1997

SHOT PENETRATION TURBINE

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kugelstrahlturbine zum Schleudern von Strahlmitteln mit hoher Geschwindigkeit, wobei diese Turbine eine Anzahl von Schaufeln oder Radschaufeln umfaßt, die in Rotation um eine Achse angetrieben werden und von denen eine Aufnahmefläche sich zwischen einem ersten an die besagte Achse angrenzenden Ende zur initialen Aufnahme des zu schleudernden Strahlmittels und einem zweiten von der besagten Achse entfernten Ende zum Ausstoßen des Strahlmittels erstreckt, und wobei sich die besagten ersten Enden von der besagten Achse in einem'Abstand befinden, der kleiner ist als derjenige, welcher das zweite Ende von der Achse trennt. Jede Aufnahmefläche weist ein konkaves Profil mit einer kreisförmigen Kurve auf, wobei die Tangente des besagten Profils in der Nähe des ersten Endes mit der Tangente am besagten Ende zu einem um die Achse rotierenden Zylinder einen Winkel bildet, der kleiner ist als 90°, während die Tangente des besagten Profils in der Nähe des zweiten Endes einen Winkel bildet, der kleiner ist als 60°, in Bezug auf eine Radiale zwischen der besagten Achse und dem besagten zweiten Ende.The subject of the present invention is a shot peening turbine for throwing abrasive at high speed, said turbine comprising a number of blades or vanes driven in rotation about an axis and of which a receiving surface extends between a first end adjacent to said axis for initially receiving the abrasive to be thrown and a second end remote from said axis for ejecting the abrasive, and said first ends are located from said axis at a distance which is smaller than that which separates the second end from the axis. Each receiving surface has a concave profile with a circular curve, the tangent of said profile near the first end forming an angle of less than 90° with the tangent at said end to a cylinder rotating about the axis, while the tangent of said profile near the second end forming an angle of less than 60° with respect to a radial between said axis and said second end.

Kugelstrahlturbinen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreiben beispielsweise die Dokumente US 3 034 264, US 3 977 128, 4 377 924 und 4 020 596 Maschinen zum Kugelstrahlen, welche eine Kugelstrahlturbine umfassen, sowie ihre Anwendungsbereiche. Diese Dokumente wurden in die vorliegende Spezifikation als Referenz zur Beschreibung von Maschinen mitShot peening turbines are known from the prior art. For example, documents US 3 034 264, US 3 977 128, 4 377 924 and 4 020 596 describe shot peening machines which include a shot peening turbine and their application areas. These documents have been incorporated into the present specification as a reference for describing machines with

Kugelstrahlturbinen sowie von Anwendungsmoglichkeiten von Kugelstrahlturbinen aufgenommen.Shot peening turbines and possible applications of shot peening turbines.

Bei den derzeit existierenden Zentrifugal-With the currently existing centrifugal

Schleuderturbinen besteht der Hauptvorteil der die Kügelchen mittels Zentrifugalkraft schleudernden Kugelstrahlturbinen in dem geringen Energieverbrauch im Vergleich zum entlasteten Druckluftsystem mit Einblasen des Strahlmittels, gleiche Schleuderleistung selbstverständlich vorausgesetzt.The main advantage of shot peening turbines, which use centrifugal force to spin the beads, is the low energy consumption compared to a compressed air system with blowing in the blasting agent, assuming the same spinning performance, of course.

Eine druckluftentlastete Blasdüse mit 10 mm Durchmesser erfordert einem Kompressor von 60 PS, während eine Spritzturbine die gleiche Arbeit mit lediglich 4 PS auf einer Spindel installiert erledigt.A 10 mm diameter air-relieved blow nozzle requires a 60 HP compressor, while a spray turbine does the same job with only 4 HP installed on a spindle.

Turbinen mit geraden Radschaufeln nehmen dasTurbines with straight blades take the

Strahlmittel auf, das mit einem ziemlich heftigen Stoß aus dem Verteiler austritt, wobei sogar der Stahlsand beschädigt werden kann, der sich bei großen Härtegraden als sehr empfindlich erweist.Blasting media emerges from the distributor with a rather violent impact, which can even damage the steel grit, which is very sensitive to high degrees of hardness.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diesen Nachteil zu beheben und hat eine Kugelstrahlturbine zum Hochleistungsschleudern zum Gegenstand, welche insbesondere für Kugelstrahl-Schleuderanlagen geeignet ist, bei denen sie Metallteilchen auf die abzubeizenden oder aufzurauhenden Flächen schleudert.The present invention aims to remedy this disadvantage and has as its subject a shot peening turbine for high-performance centrifuging, which is particularly suitable for shot peening centrifuges in which it throws metal particles onto the surfaces to be stripped or roughened.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kugelstrahlturbine, deren Schaufeln oder Radschaufeln ein bestimmtes Profil besitzen, das den Kügelchen die größtmögliche Geschwindigkeit verleiht und dabei einen deutlich geringeren Durchmesser und eine deutlich geringere Drehgeschwindigkeit beibehält als bei geraden Schaufeln. Die Innovation dieser Schaufel oder Radschaufel bezieht sich auf zwei Bereiche:The subject of the present invention is a shot peening turbine whose blades or vanes have a specific profile that gives the beads the greatest possible speed while maintaining a significantly smaller diameter and a significantly lower rotation speed than with straight blades. The innovation of this blade or vane relates to two areas:

1. den Bereich der initialen Aufnahme der Kügelchen.1. the area of initial absorption of the beads.

2. den Bereich der resultierenden Schleudergeschwindigkeit.2. the range of the resulting spin speed.

Die Kugelstrahlturbine zum Schleudern von Strahlmitteln mit hoher Geschwindigkeit umfaßt eine Reihe von Schaufeln oder Radschaufeln, welche in Rotation um eine Achse angetrieben werden und von denen eine Aufnahmefläche sich zwischen einem ersten die besagte Achse angrenzenden Ende zur initialen Aufnahme des zu schleudernden Strahlmittels und einem zweiten von der besagten Achse entfernten Ende zum Ausstoßen des Strahlmittels erstreckt, und sich die besagten ersten Enden von der besagten Achse in einem Abstand befinden, der kleiner ist als derjenige, welcher das zweite Ende von der Achse trennt, jede Aufnahmefläche weist zwischen ihrem besagten ersten und zweiten Ende ein konkaves Profil mit kreisförmiger Kurve auf, wobei die Tangente des besagten Profils in der Nähe des ersten Endes einen Winkel a kleiner als 90° mit der Tangente in der Nähe des besagten ersten Endes zu einem um die Achse rotierenden Zylinder bildet, dessen Radius dem Abstand zwischen dem ersten Ende der betrachteten Aufnahmefläche und der besagten Achse entspricht, während die Tangente des besagten Profils in der Nähe des zweiten Endes einen Winkel &ggr; kleiner als 60° bildet in Bezug auf eine Radiale zwischen der besagten Achse und dem besagten zweiten Ende.The shot peening turbine for projecting abrasive media at high speed comprises a series of blades or impellers driven in rotation about an axis, a receiving surface of which extends between a first end adjacent to said axis for initially receiving the abrasive to be projected and a second end remote from said axis for ejecting the abrasive, said first ends being at a distance from said axis which is less than that which separates the second end from the axis, each receiving surface having a concave profile with a circular curve between its said first and second ends, the tangent of said profile near the first end forming an angle a of less than 90° with the tangent near said first end to a cylinder rotating about the axis, the radius of which corresponds to the distance between the first end of the receiving surface in question and said axis, while the tangent of said profile near the second end forming an angle &ggr; less than 60° with respect to a radial between said axis and said second end.

Jede Aufnahmefläche weist vorzugsweise zwischen ihrem besagten ersten und zweiten Ende ein konkaves Profil mit kreisförmiger Kurve auf, wobei die Tangente des besagten Profils in der Nähe des ersten Endes einen Winkel &agr; kleiner als 45° mit der Tangente in der Nähe des besagten ersten Endes bildet, zu einem um die Achse rotierenden Zylinder, dessen Radius dem Abstand zwischen dem ersten Ende der betrachteten Aufnahmefläche und der besagten Achse entspricht, während die Tangente des besagten Profils in der Nähe des zweiten Endes einen Winkel &ggr; kleiner als 60° bildet in Bezug auf eine Radiale zwischen der besagten Achse und dem besagten zweiten Ende.Each receiving surface preferably has a concave profile with a circular curve between said first and second ends, the tangent of said profile near the first end forming an angle α of less than 45° with the tangent near the first end to a cylinder rotating about the axis, the radius of which corresponds to the distance between the first end of the receiving surface in question and said axis, while the tangent of said profile near the second end forming an angle γ of less than 60° with respect to a radial between said axis and said second end.

Je nach Ausführungsart besitzt jede Schaufel oder Radschaufel zwei Befestigungsnasen, die in den beiden Turbinenflanschen untergebracht sind, oder auf der Rückseite ihrer aktiven Fläche eine zu ihrer Befestigung dienende Rippe mit Lochung und Ausstanzung.Depending on the design, each blade or wheel vane has two fastening lugs located in the two turbine flanges or a rib with holes and cutouts on the back of its active surface for fastening.

Gemäß einer anderen Ausführungsart sind die Schaufeln oder Radschaufeln Bestandteil eines Mitnehmerflansches.According to another design, the blades or wheel blades are part of a driving flange.

Weitere Besonderheiten und Einzelheiten der Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, in welcher auf die als Anhang beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.Further features and details of the invention are apparent from the following detailed description, in which reference is made to the drawings attached as an appendix.

In diesen lediglich als Beispiel angeführten Zeichnungen:In these drawings, which are given as examples only:

stellt die Figur 1 eine schematische Ansicht im Teilquerschnitt einer Turbine mit sonst üblichen geraden Radschaufeln dar, die eine Aufnahme mit Ausgangsstoß durchführt;Figure 1 is a schematic view in partial cross-section of a turbine with conventional straight blades, which carries out a shot with output shock;

- zeigt die Figur 2 ein Profil einer aktiven Fläche der Schaufel einer Turbine gemäß der Erfindung, wobei die besagte Fläche konkav ist, und zwar mit korrekter Aufnahme;- Figure 2 shows a profile of an active surface of the blade of a turbine according to the invention, said surface being concave, with correct reception;

- stellt die Figur 3 eine schematische Ansicht in größerem Maßstab der aktiven Fläche auf der Stufe der initialen Aufnahme dar;- Figure 3 represents a schematic view on a larger scale of the active area at the initial imaging stage ;

- stellt die Figur 4 einen Querschnitt eines Profils einer anderen Ausführungsart der Schaufel einer Turbine gemäß der Erfindung mit großer Auswurfgeschwindigkeit dar;- Figure 4 represents a cross-section of a profile of another embodiment of the blade of a turbine according to the invention with high ejection speed;

stellen die Figuren 5 und 6 jeweils eine Frontansicht einer Turbine gemäß der Erfindung mit vier Radschaufeln und imFigures 5 and 6 each show a front view of a turbine according to the invention with four blades and in

Querschnitt entlang der Linien VI-VI der Figur 5 dar, wobei die Radschaufeln auf den Mitnehmerflansch aufgesetzt sind;Cross-section along the lines VI-VI of Figure 5, with the impeller blades mounted on the drive flange;

stellen die Figuren 7 und 8 jeweils eine Frontansicht und eine Rückansicht einer Ausführungsvariante einer Radschaufel gemäß der Erfindung dar, wobei die Radschaufeln abnehmbar sind und . zwischen zwei Flanschen gehalten werden, von denen einer der Mitnehmerflansch ist undFigures 7 and 8 respectively show a front view and a rear view of an embodiment variant of a wheel blade according to the invention, wherein the wheel blades are removable and are held between two flanges, one of which is the driver flange and

stellen die Figuren 9 und 11 jeweils eine Querschnitt-Teilansicht einer Turbine, einen Querschnitt entlang der Linien X-X der Figur 9 und eine perspektivische Teilansicht dar.Figures 9 and 11 respectively show a partial cross-sectional view of a turbine, a cross-section along the lines X-X of Figure 9 and a partial perspective view.

Bei empfindlichen Strahlmittel^ welche beimFor sensitive blasting media^ which

Kugelstrahlen von schwierigen Oberflächen, wie beispielsweise Wal2zylindern, zum Einsatz kommen, muß die Aufnahme des Strahlmittels so behutsam wie möglich erfolgen, und zwar ohne Stoß, um es zu schützen und sein Zerbrechen zu vermeiden.When shot blasting difficult surfaces such as whale cylinders is used, the abrasive must be picked up as gently as possible, without impact, in order to protect it and avoid breakage.

Wie aus Figur l ersichtlich, neigen die derzeitAs can be seen from Figure l, the current

gebräuchlichen geraden oder gar konvexen Schaufeln 100 dazu, das Strahlmittel bei der Aufnahme zu beschädigen. Die konkaven Oberflächen 22 der Schaufel 1 jedoch, wie in der Skizze von Figur 2 übernommen, mindern stark den Stoßeffekt und vermeiden so die Beschädigung des Strahlmittels bei seiner Aufnahme.Conventional straight or even convex blades 100 tend to damage the blasting medium when it is picked up. However, the concave surfaces 22 of the blade 1, as shown in the sketch in Figure 2, greatly reduce the impact effect and thus prevent damage to the blasting medium when it is picked up.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, werden die Schaufeln 100 in Rotation (Geschwindigkeit w) angetrieben und zwar dergestalt, daß das aus dem Verteiler austretende Strahlmittel 101 nach und nach durch die Wirkung der Zentrifugalkraft in die Nähe der freien Kante 102 einer Schaufel 100 gebracht wird, wo das Strahlmittel die Turbine mit einer Geschwindigkeit V_R verläßt, die aus der Tangentialgeschwindigkeit V_t und der Radialgeschwindigkeit V₁. resultiert.As can be seen from Figure 1, the blades 100 are driven in rotation (speed w) in such a way that the blasting medium 101 emerging from the distributor is gradually brought by the effect of centrifugal force close to the free edge 102 of a blade 100, where the blasting medium leaves the turbine at a speed V _R which results from the tangential speed V _t and the radial speed V ₁ .

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Beim Austritt aus dem Verteiler besitzt das Strahlmittel eine geringe Geschwindigkeit, deren Richtung durch den Vektor B in Figur 2 angezeigt wird. Der senkrecht zum Radius r befindliche Vektor A zeigt die Geschwindigkeit des materiellen Punktes des Radschaufelfußes an.When leaving the distributor, the blasting medium has a low speed, the direction of which is indicated by the vector B in Figure 2. The vector A, perpendicular to the radius r, indicates the speed of the material point of the blade root.

Figur 3 zeigt in Vergrößerung die Geschwindigkeitsvektoren A und B am Radius r_x.Figure 3 shows an enlarged view of the velocity vectors A and B at the radius r _x .

Eine behutsame Aufnahme des Strahlmittels ist bei kleinen Turbinen unerläßlich, da diese sich sehr schnell drehen müssen, um eine ausreichend hohe resultierende Geschwindigkeit zu erreichen.Careful collection of the blasting media is essential for small turbines, as they must rotate very quickly in order to achieve a sufficiently high resulting speed.

Im Gegensatz zum bereits Vorhandenen geht es hier nicht darum, eine initiale Ausstoßfläche parallel zum Geschwindigkeitsvektor B des Strahlmittels beim Austritt aus dem Verteiler zu schaffen, sondern vielmehr eine Aufnahmefläche, welche sich der dem Geschwindigkeitsvektor entgegengesetzten Richtung bei dieser Stufe des Durchmessers möglichst stark annähert.In contrast to what already exists, the aim here is not to create an initial ejection surface parallel to the velocity vector B of the blasting medium as it exits the distributor, but rather a receiving surface which approaches the direction opposite to the velocity vector as closely as possible at this stage of the diameter.

Manche Konstrukteure haben die Angriffskante derSome designers have the attack edge of the

Radschaufel tangierend an den Vektor B angesetzt, was im Hinblick auf eine korrekte Aufnahme des Strahlmittels ein grundlegender Irrtum ist. Man erhält so das gestrichelt dargestellte Profil 1000 (Figuren 2 und 3), bei welchem die initiale Aufnahme des Strahlmittels sehr schlecht ist. Dieses Profil reduziert die Aufnahme stark, was eine Verringerung der bei dieser Turbine zulässigen Schleuderleistung mit sich bringt. In der Tat wird bei diesem Profil ein Teil des Strahlmittels in die Mitte zurückgeschleudert und somit seine Aufnahme verhindert.The wheel blade is set tangent to vector B, which is a fundamental error with regard to correct absorption of the abrasive. This gives profile 1000 shown in dashed lines (Figures 2 and 3), where the initial absorption of the abrasive is very poor. This profile greatly reduces the absorption, which results in a reduction in the permissible centrifugal power of this turbine. In fact, with this profile, part of the abrasive is thrown back into the center, thus preventing its absorption.

Es ist daher erforderlich, daß die Tangente der Fläche der initialen Aufnahmekante sich im Winkel der Richtung desIt is therefore necessary that the tangent of the surface of the initial receiving edge is at an angle to the direction of the

Vektors B möglichst stark annähert, welcher den Geschwindigkeitsvektor des Strahlmittels beim Austritt aus dem Verteiler darstellt.Vector B, which represents the velocity vector of the blasting medium as it exits the distributor, is approximated as closely as possible.

Es ist selbstverständlich nicht möglich, dieIt is of course not possible to

Angriffskante der Radschaufel in der Verlängerung des Vektors B (bzw. A) zu plazieren, da die Angriffskante eine stärke aufweist, welche die Übereinstimmung dieser Richtungen verhindert. So gesehen ist es vorteilhaft, wenn sich die Angriffskante, unter Berücksichtigung der Stärke, dieser Richtung möglichst stark annähert.The attacking edge of the wheel blade should be placed in the extension of vector B (or A), since the attacking edge has a strength that prevents these directions from matching. From this point of view, it is advantageous if the attacking edge, taking into account the strength, comes as close as possible to this direction.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist die Turbine gemäß der Erfindung in einem Gehäuse 20 untergebracht, welches das Ausstoßen des Strahlmittels durch das Rohr 200 ermöglicht. Diese Turbine umfaßt eine Anzahl von in Rotation (Pfeil w) um eine Achse 21 angetriebenen Schaufeln 11 (von denen zwei abgebildet sind). Die Schaufeln weisen eine Aufnahmefläche 22 zur Aufnahme des zu schleudernden Strahlmittels 101 auf, und zwar erstreckt sich die Fläche 22 zwischen einem Ende der an die Achse 21 angrenzenden Kante 23 (Kante 23 bzw. Ende für die initiale Aufnahme des zu schleudernden Strahlmittels) und einem von der besagten Achse entfernten Rand bzw. einer Kante 24 (Kante zum Ausstoßen des Strahlmittels). Die Kante 23 befindet sich in einem Abstand r_x von der Achse 21, wobei der Abstand r_x kleiner ist als der Abstand r₂, welcher die Kante 24 von der Achse 21 trennt.As can be seen from Figure 2, the turbine according to the invention is housed in a housing 20 which enables the blasting agent to be ejected through the pipe 200. This turbine comprises a number of blades 11 (two of which are shown) driven in rotation (arrow w) about an axis 21. The blades have a receiving surface 22 for receiving the blasting agent 101 to be thrown, and the surface 22 extends between one end of the edge 23 adjacent to the axis 21 (edge 23 or end for the initial reception of the blasting agent to be thrown) and an edge 24 remote from the said axis (edge for ejecting the blasting agent). The edge 23 is located at a distance r _x from the axis 21, the distance r _x being smaller than the distance r ₂ separating the edge 24 from the axis 21.

Die Aufnahmefläche weist zwischen ihren Kanten 23, 24 ein konkaves kreisförmiges Profil auf (Radius R).The receiving surface has a concave circular profile between its edges 23, 24 (radius R).

Die Tangente t₂₃ bildet einen Winkel &agr; mit der Tangente t eines um die Achse 21 rotierenden Zylinders mit einem Radius r_lf Tangente t an der Kante 23. Dieser Winkel &agr; ist vorzugsweise kleiner als 45°, wodurch eine hervorragende Aufnahme (behutsame Aufnahme) gewährleistet wird. Die Aufnahme ist um so besser, jeThe tangent t ₂₃ forms an angle α with the tangent t of a cylinder rotating around the axis 21 with a radius r _lf tangent t at the edge 23. This angle α is preferably less than 45°, which ensures an excellent recording (careful recording). The recording is better the

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mehr sich der Winkel &agr; dem Grad O (beispielsweise kleiner als 15°) nähert.the more the angle α approaches the degree O (for example less than 15°).

Die Tangente t₂₄ des besagten Profils in der Nähe der Kante 24 bildet einen Winkel &ggr; in Bezug auf eine Radiale T zwischen der Achse 21 und der besagten Kante 24. Dieser Winkel liegt zwischen 0 und 60°.The tangent t ₂₄ of said profile near the edge 24 forms an angle γ with respect to a radial T between the axis 21 and the said edge 24. This angle is between 0 and 60°.

Das Profil der Schaufel oder Radschaufel ist gemäß der Erfindung so konzipiert, daß das Strahlmittel mit einer möglichst hohen resultierenden Geschwindigkeit ausgestoßen wird und zwar bei einer bestimmten, vorzugsweise möglichst niedrigen Drehgeschwindigkeit.According to the invention, the profile of the blade or wheel blade is designed so that the blasting medium is ejected with the highest possible resulting speed and at a certain, preferably the lowest possible, rotational speed.

Mit anderen Worten, damit eine maximale resultierende Geschwindigkeit V_r (Figur 4) bei einer definierten Tangential-Geschwindigkeit V_t erreicht wird (also w definiert, da V_t = w.r₂, mit w in rad/sec), liegt der Winkel &ggr; (Winkel &ggr;, den die · Ausstoßkante 24 in Bezug auf eine Radiale T bildet, die durch den Scheitelpunkt dieser Kante geht) zwischen 0° und 60°, je nach Art des verwendeten Strahlmittels.In other words, in order to achieve a maximum resulting velocity V _r (Figure 4) at a defined tangential velocity V _t (i.e. w defined since V _t = wr ₂ , with w in rad/sec), the angle γ (angle γ formed by the ejection edge 24 with respect to a radial T passing through the vertex of this edge) is between 0° and 60°, depending on the type of abrasive used.

Der Winkel &ggr; ist definiert durch die zu erreichende Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Radschaufeln 1 (N Umdrehungen/Minute), jedoch auch in Abhängigkeit des zulässigen Verschleißgrades der Radschaufeln. Es versteht sich von selbst, daß große Winkel &ggr; einen viel zu hohen Verschleiß hervorrufen und den Einsatz von Radschaufeln mit sehr großer Härte erfordern.The angle γ is defined by the speed to be achieved as a function of the rotational speed of the wheel blades 1 (N revolutions/minute), but also as a function of the permissible degree of wear of the wheel blades. It goes without saying that large angles γ cause excessive wear and require the use of very hard wheel blades.

Die relative Geschwindigkeit V_r in Kombination mit der Geschwindigkeit V_t ergibt die resultierende Geschwindigkeit v_R. Bei zunehmendem Winkel &ggr; vermindert sich die relative Geschwindigkeit V_r, das Zusammenwirken der beiden Geschwindigkeiten kann jedoch eine höhere resultierende Geschwindigkeit V_R ergeben, bei gleicherThe relative speed V _r in combination with the speed V _t gives the resulting speed v _R . As the angle γ increases, the relative speed V _r decreases, but the combination of the two speeds can give a higher resulting speed V _R , with the same

Drehgeschwindigkeit (N Umdrehungen/Minute). Je nach Art des geschleuderten Strahlmittels variiert dieser optimale Winkel zwischen 0° und 60°. Unterhalb oder oberhalb dieses Wertes ergibt das Zusammenwirken der beiden Geschwindigkeiten V_t und V_r eine geringere resultierende Geschwindigkeit bei gleicher Drehgeschwindigkeit N.Rotational speed (N revolutions/minute). Depending on the type of abrasive being thrown, this optimum angle varies between 0° and 60°. Below or above this value, the interaction of the two speeds V _t and V _r results in a lower resulting speed for the same rotational speed N.

Das Profil dieser Radschaufel weist eine kreisförmige Kurve auf, deren Radius in Abhängigkeit der Dimensionen T₁ und r₂ der Turbine gewählt wird, um den gewünschten Winkel &ggr; zu erzielen. Ein kreisförmiges Profil zu wählen, das auf eine besseres Verhältnis V_E/N abzielt, ist für Spezialanwendungen mit Kugelstrahlen unerläßlich. Tatsächlich ist der Gewinn an Geschwindigkeit VR bei gegebener Drehgeschwindigkeit groß. In der Tat benötigt man bei herkömmlichen Turbinen sehr hohe Geschwindigkeiten (+ 20%), um das gleiche Ergebnis zu erzielen.The profile of this blade has a circular curve, the radius of which is chosen according to the dimensions T ₁ and r ₂ of the turbine in order to obtain the desired angle γ. Choosing a circular profile aimed at a better V _E /N ratio is essential for special shot peening applications. In fact, the gain in speed VR for a given rotation speed is large. In fact, with conventional turbines, very high speeds (+ 20%) are required to obtain the same result.

Darüber hinaus neigt man beim Kugelstrahlen vonIn addition, shot peening of

Walzzylindern dazu, die Härte der Walzenballen zu erhöhen, um dem Verschleiß besser entgegenzuwirken. Folglich wird das Kugelstrahlen der Walzen immer schwieriger, wenn nicht unmöglich.Rolling cylinders tend to increase the hardness of the roll barrels in order to better counteract wear. As a result, shot peening of the rolls is becoming increasingly difficult, if not impossible.

Es ist anzumerken, daß die Lösung der höheren Drehzahl zum Erreichen einer höheren Geschwindigkeit das Risiko der Beschädigung der Kügelchen gleich zu Beginn bei der initialen Aufnahme mit sich bringt. Außerdem hat die Erhöhung der Geschwindigkeit eine Verstärkung der Unwuchtkräfte proportional zum Quadrat der Drehgeschwindigkeit zur Folge.It should be noted that the higher speed solution to achieve a higher speed entails the risk of damaging the beads right from the start during the initial pickup. In addition, the increase in speed results in an increase in the unbalance forces proportional to the square of the rotation speed.

Die Erfindung ermöglicht also die Behebung dieser Nachteile, da sie große Geschwindigkeiten V_R bei geringeren Drehgeschwindigkeiten zuläßt.The invention therefore makes it possible to overcome these disadvantages since it allows high speeds _VR at lower rotational speeds.

Die Konzeption der Turbine gemäß der Erfindung hat die Konstruktion von kleinformatigen Kugelstrahlmaschinen ermöglicht,The design of the turbine according to the invention has made it possible to construct small-sized shot peening machines,

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die manuell zu bedienen sind. Die Leistung dieser Art von Turbine ermöglicht also die Konstruktion von Kugelstrahlmaschinen mit tragbarer Turbine, aber auch von Kugelstrahlturbinen, die sehr hohe Schleudergeschwindigkeiten erfordern, wie beispielsweise bei Kugelstrahlanlagen für Walzzylinder. Diese Turbinen können ebenfalls beim Belastungskugelstrahlen oder "shot peening" eingesetzt werden, wo oft hohe Schleudergeschwindigkeiten benötigt werden.which are operated manually. The power of this type of turbine thus enables the construction of shot peening machines with a portable turbine, but also of shot peening turbines that require very high spinning speeds, such as in shot peening machines for rolling cylinders. These turbines can also be used in stress shot peening or "shot peening" where high spinning speeds are often required.

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Ausführungsart dieser Turbine mit vier Radschaufeln 1 unter Beachtung der empfohlenen Leistungsanforderungen, wobei ein Strahlmittel winkelförmiger Art gewählt wurde.Figures 5 and 6 show an embodiment of this turbine with four blades 1, taking into account the recommended performance requirements, whereby an angular type of blasting medium was chosen.

Die Radschaufeln 1 dieser Ausführung sind ein kompletter Bestandteil des Mitnehmerflansches (Figuren 5, 6). Dieser Flansch 3 besitzt Öffnungen zur Aufnahme von Schrauben 25 zu seiner Befestigung auf einer Getriebewelle 26.The wheel blades 1 of this design are a complete component of the drive flange (Figures 5, 6). This flange 3 has openings for receiving screws 25 for fastening it to a gear shaft 26.

Eine andere Ausführung der Radschaufel 1 gemäß der Erfindung ist in den Figuren 7 und 8 dargestellt, wo die Lochung 4 und die Ausstanzung 5 in der Rippe 6 zur Befestigung der Radschaufel dienen. Auf der aktiven Fläche 22 ist die initiale Aufnahme 23 sichtbar. Eine andere Anordnung der Radschaufel ist in den Figuren 9 und 11 dargestellt. Die aktive Fläche 22 ist hier angegeben. Diese Radschaufel ist nicht mit einer Rückenrippe ausgestattet. Die beiden Nasen 9 dienen zur Befestigung der Radschaufel in den beiden teilweise abgebildeten Flanschen 3A₇ 3B.Another embodiment of the wheel blade 1 according to the invention is shown in Figures 7 and 8, where the hole 4 and the cutout 5 in the rib 6 serve to fasten the wheel blade. The initial receptacle 23 is visible on the active surface 22. Another arrangement of the wheel blade is shown in Figures 9 and 11. The active surface 22 is indicated here. This wheel blade is not equipped with a back rib. The two lugs 9 serve to fasten the wheel blade in the two flanges 3A ₇ 3B, which are partially shown.

Zur Erhöhung der Schleuderaggressivität kann es nützlich sein, einen Kanal 27 zu schaffen, dessen Breite in Abhängigkeit vom Zunehmen des Radius r abnimmt. Eine andere Lösung besteht darin/ einen Kanal zu schaffen, dessen Profil im Querschnitt leicht gekrümmt ist. Diese Art der Konstruktion der RadschaufelTo increase the aggressiveness of the spin, it may be useful to create a channel 27 whose width decreases as the radius r increases. Another solution is to create a channel whose profile is slightly curved in cross section. This type of design of the wheel blade

konzentriert das Strahlmittel in der Mitte, genau im Augenblick des Ausstoßens.concentrates the blasting medium in the middle, exactly at the moment of ejection.

Die Radschaufeln oder Schaufeln gemäß der Erfindung bestehen vorzugsweise aus sehr hartem, verschleißarmem Material, wie beispielsweise Wolframkarbid oder irgendeinem anderen mehr oder weniger leistungsfähigen verschleißarmen Material.The wheel blades or vanes according to the invention are preferably made of very hard, low-wear material, such as tungsten carbide or any other more or less efficient low-wear material.

Die Turbine kann aus einem Stück gegossen werden mit eingearbeiteten formschlüssigen Radschaufeln. Sie kann außerdem eine unterschiedliche gerade oder ungerade Anzahl von Radschaufeln aufweisen, beispielsweise von 2 bis 20, insbesondere von 4 bisThe turbine can be cast in one piece with integrated form-fitting impeller blades. It can also have a different even or odd number of impeller blades, for example from 2 to 20, in particular from 4 to

Man wird selbstverständlich nicht das Gebiet derOf course, one will not enter the area of

Erfindung verlassen, in dem man Radschaufeln realisiert, die eine aktive Form wie die hier beanspruchte besitzen, deren Befestigungsart und/oder äußere Form jedoch unterschiedlich sein würden. Lediglich die aktive Fläche 22 bei der Turbine gemäß der Erfindung ist wichtig.Invention by producing blades having an active shape as claimed here, but whose fastening method and/or external shape would be different. Only the active surface 22 in the turbine according to the invention is important.

Claims

SI/cs 94087G 13 November 1997 CLAIMS

1. Shot blasting turbine for throwing blasting media (101) at high speed, said turbine comprising a number of blades (11) or wheel blades which are driven in rotation about an axis (21) and of which a receiving surface (22) extends between a first end adjacent to said axis (21) for initially receiving the blasting media to be thrown and a second end remote from said axis for ejecting the blasting media, and wherein said first ends extend from said axis

(21) are located at a distance smaller than that separating the second end from the axis (21),
characterized in that each receiving surface (22) has between its said first and second ends a concave profile with a circular curve, the tangent (t23) of said profile near the first end being connected to the tangent (t) at said end to form a cylinder rotating about the axis (21) whose radius (T ₁ ) corresponds to the distance between the first end of the receiving surface in question

(22) and the said axis (21) forms an angle cn

less than 90°, while the tangent (t24) of said profile near the second end forms an angle γ less than 60° with respect to a radial (T) between said axis (21) and said second end.

2. Turbine according to claim 1,

characterized in that each receiving surface (22) has a concave circular profile between its said first and second ends, the tangent (t23) of said profile near the first end forming an angle α of less than 45° with the tangent (t) in

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the vicinity of said first end, into a cylinder rotating about the axis, the radius (r _x ) of which corresponds to the distance between the receiving surface (22) under consideration and said axis (21).

3. Turbine according to claim 1 or 2,

characterized in that each wheel blade (11) is equipped with two fastening lugs (9) which are accommodated in the two turbine flanges (3).

4. Turbine according to claim 1 or 2,

characterized in that each wheel blade (11) has on the back of its active surface (22) a rib with holes (4) and punched-outs (5) for fastening it.

5. Turbine according to claim 1 or 2,

characterized in that the wheel blades (11) are part of a driving flange.