EP1543922A1 - Turbine de grenaillage à hautes performances équipée de palettes réversibles - Google Patents
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- EP1543922A1 EP1543922A1 EP03447289A EP03447289A EP1543922A1 EP 1543922 A1 EP1543922 A1 EP 1543922A1 EP 03447289 A EP03447289 A EP 03447289A EP 03447289 A EP03447289 A EP 03447289A EP 1543922 A1 EP1543922 A1 EP 1543922A1
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- turbine
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
- B24C5/00—Devices or accessories for generating abrasive blasts
- B24C5/06—Impeller wheels; Rotor blades therefor
- B24C5/062—Rotor blades or vanes; Locking means therefor
Definitions
- the present invention relates to a blasting turbine for centrifugal projection to high speed shot, such as round shot, angular hardness, glass beads, etc.
- This type of turbine is used in a whole series of applications, by specific adaptation of the spray jet, for example starting from the most concentrated jet to the widest: rolling mill rolls, shot peening , foundry (cleaning of parts) and metal construction (stripping before painting), shot blasting, etc.
- the pallets possess generally a single active surface, flat and wide uniform, which extends between a first end adjacent to that axis for the initial support of the shot to be shot and a distant second end of said axis for the final ejection thereof. For some reasons of balance, these pallets are usually arranged in pairs.
- vane turbines straight lines arranged radially to the axis of rotation, so compared to the distribution device, and which have two potentially active surfaces.
- the pallets can therefore rotate in both directions of rotation or simply be returned in the turbine so to also use the other active face, when a single sense of rotation is imposed.
- Centrifugal shot blasting turbines have for the purpose of projecting the shot with the largest possible speed while maintaining rotational speed within reasonable limits (1500 to 3000 revolutions / minute) and with the best resistance to wear due to the abrasion of the shot on the active faces of pallets.
- a first evolution of turbines centrifugal shot blasting was brought by the replacement of the straight pallets by profiled pallets curve, for example concave or alternatively convex and concave (see for example US-A-4,277,965, DE-A-44 09 690, etc.).
- the single curved pallet offers, besides a high projection speed for a moderate rotation speed, wear resistance exceptional when these pallets are made in specific alloys with ultra-high hardness such as carbide tungsten, ceramic, etc.
- the present invention aims to propose a solution that makes it possible to overcome the disadvantages of the state of the art.
- the invention aims to reconcile in a single solution the advantages of turbines one-sided curved shot blasting with the advantages of straight pallets with two active faces.
- An object of the invention is therefore to propose a palette capable of projecting the shot at a speed almost identical to the speed of the curved palette, so more efficient about 25% in the resulting speed compared to the right pallet, for the same diameter of turbine and the same speed of rotation, but having the particularity to have two active faces, so to be reversible.
- a first object of the present invention relates to a pallet for high shot blast turbine speed, mounted essentially radially on a rotor to be rotated about an axis of it, and of which at least one wearing surface or active surface extends between a first proximal end of said axis where is performed taking care of the shot and a second end distal of said axis where is performed ejection of the shot, characterized in that the pallet has two active surfaces at least partially curved, concave and turning their concavity in essentially opposite directions.
- each active surface comprises in addition a straight part.
- the right part leads to the said proximal end of the axis and the concave portion leads to said distal end of the axis.
- the invention is concretized in a manner advantageous because the pallet comprises a trunk common from the proximal end of the extended axis by two distinct branches ending in the end distal to the axis.
- the curvatures of both active surfaces may be the same or different.
- the pallet has a symmetry with respect to the radial position in which the pallet is positioned in the turbine.
- the curvature of one of the two active surfaces can tend to infinity, that is to say that one of the two active surfaces is essentially right.
- Another advantageous feature of the invention is that the tangents to the two active surfaces curves at the centrifugal exhaust of the shot form between them an angle ⁇ between 30 and 180 °, and preferably between 60 and 120 °.
- each slices of the pallet has a reinforcement or tenon for fixing the pallet in grooves machined in turbine flanges.
- the two parts of active surface limiting the common core of the pallet are straight and form a small angle ⁇ between them, preferably limited to 5 °.
- the right common core has a length between 20 and 80%, and preferably between 40 and 60% of the total length of the pallet.
- the thickness of the common core grows with the distance to the outside, from the edge of entrance.
- trunk common right may also not be present, each active surfaces then being entirely curved.
- the internal faces of the two aforementioned branches of the pallet which are therefore not active, are connected, at the level of a region called "chalice", by a circular connection, able to marry exactly the shape of a machined groove in the face internal flange or that of an abutment axis or a end of axis-stop.
- the pallet can be produced aforesaid cast steel alloy or forged treated, but preferably ultra-hard alloy such as carbide tungsten, without being limiting to the invention, or ceramic.
- said pallets are secured to flanges by embedding them in grooves machined on the inner face of each flange and marrying the shape of the palette.
- said pallets are secured to the flanges by means of abutment pins or ends of abutment axes and small recesses machined in the flanges to accommodate the foot of the pallets.
- each pallet is positioned on the rotor of way such that an axis of the pallet is mounted translated of a given distance, in the direction of rotation, by relative to the radial while being parallel to it.
- This configuration allows support for the shot at the foot of each pallet with a zero shock, if the distance is chosen appropriately.
- the speed of ejection of shot at the outlet of the turbine is between 40 and 200 m / s
- the speed of rotation of the turbine is between 1000 and 5000 rpm, preferably between 1500 and 3000 rpm.
- the diameter of the flanges, and therefore the total diameter of the turbine is between 200 and 600 mm.
- a third subject of the invention concerns a flange for blast turbine as described above, said flange comprising a plurality of openings Circulars made through the flange for laying axes-abutment or stop-axis ends and a plurality of aforementioned small fittings or a plurality of supporting grooves adapted to the contour of the pallets, and in particular the pins provided for this purpose. These grooves are machined on the inner surface side of the flange for embedding the pallets of the invention.
- Figure 1 already mentioned, represents schematically a sectional view of a form of execution a "gamma" shape pallet according to the present invention.
- Figure 2 schematically represents the pallet of Figure 1 integrated into machined grooves in the flanges.
- Figure 3 shows a flange section machined to accommodate said pallet.
- Figure 4 schematically represents two other methods of fixing pallets.
- the calyx of the pallet is supported on an axis-stop fixed by the two flanges enclosing the pallet.
- Figure 4b we have the same layout where the thrust axis is replaced by two ends of abutment pins located in each flange.
- Figure 5 shows a palette where the parts straight lines disappeared and are replaced by curves continuous extending to the foot of the pallet.
- Figure 6 shows a two-sided pallet in accordance with the invention but offset from the radial for zero shock support at the foot of the palette.
- Figure 7 shows a palette of which one first active face consists of a straight part and of a curved part and of which a second active face is straight.
- the so-called "gamma” shape pallet the object of the present invention combines the high output speeds with two active faces 2, 2 'allowing to rotate the turbine indifferently in one direction or in the other, or just giving the possibility to return the pallet in the turbine for get a doubled life for the pallet.
- the pallet 1 for blast turbine is characterized by a rectilinear portion 3 having a length The corresponding to a fraction of the total length L of pallet, which is close to the difference between largest radius R and the smallest radius r of the flange 10 (see Figure 1).
- This straight part is extended by two curved parts 3 ', 3 "offering ejection speeds significantly larger than a straight pallet mounted in a turbine of the same diameter and rotating at the same speed.
- the angle ⁇ formed by the two tangent to the escape of the shot at the level of two active faces must be between 60 and 120 °, said angle depending on the diameter of the turbine in question and the desired performance.
- An angle ⁇ lower than 60 ° or greater than 120 ° may also be suitable but making a less suitable palette drawing.
- the pallet In the case of an angle ⁇ lower than 60 °, for example, the pallet has very large wings long. Moreover, in the case of a larger angle ⁇ than 120 °, the wings of exit are very curved and are therefore much more sensitive to wear.
- the blasting turbine pallet includes a common part supporting both sides active in the palette.
- the two active faces of this common part are advantageously straight and form a slight angle ⁇ between them, for example between 1 and 5 °.
- An angle ⁇ 0 could also be suitable but with of useless material.
- the length L 'of the part common right represents a fraction between 40 and 60% of the total length L of the pallet.
- the "gamma" pallets 1 are advantageously secured to flanges 10, by means of grooves 11 machined in each flange and marrying the shape of the tenons 4 and 4 '(Fig. 1) of the pallet. Studs 4 and 4 'create a channel that keeps the shot on the active side and thus prevent the use of flanges in the area close to the active face of the pallet, or active faces when the turbine rotates in both directions of rotation.
- Figures 4a and 4b show another arrangement where the flanges do not have grooves, of "gamma” form but are held radially by complete thrust axes 13 or end stops 14, 14 'leaning in the bottom of the chalice 12 of the pallet while the foot of the pallet 5 gets into a small groove 16 prevents the pallet from rotating around the axis 13 or 14, 14 '.
- the pallet is made in such a way that the faces internal, therefore not active, of the two curved parts 3 ', 3 " are connected in a circular connection 12, in which just fits the edge of the grooves 15 or in the other mode of attachment, the axis-abutment 13 or the ends stop axis 14, 14 '(FIGS. 3, 4a and 4b).
- the pallet presents a first active face which consists of a straight part and a curved part, as described above, and a second active face straight.
- This embodiment can be used in turbines intended to rotate at two different speeds, or having to offer differentiated performances, according to the direction of rotation adopted.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
La présente invention se rapporte à une palette (1) pour turbine de grenaillage à haute vitesse, montée essentiellement radialement sur un rotor pour être entraînée en rotation autour d'un axe de celui-ci, et dont au moins une surface d'usure ou surface active s'étend entre une première extrémité proximale dudit axe où est effectuée la prise en charge de la grenaille et une deuxième extrémité distale dudit axe où est effectuée l'éjection de la grenaille, caractérisée en ce que la palette (1) présente deux surfaces actives (2, 2'), au moins partiellement courbes, concaves et tournant leur concavité dans des directions essentiellement opposées. <IMAGE>
Description
La présente invention se rapporte à une
turbine de grenaillage pour la projection centrifuge à
haute vitesse de grenailles, telles que la grenaille ronde,
l'angulaire à haute dureté, les billes de verre, etc.
Ce type de turbine est utilisé dans toute une
série d'applications, par adaptation spécifique de la gerbe
de projection, par exemple en partant du jet le plus
concentré vers le plus large : cylindres de laminoir,
grenaillage de renforcement (shot peening), fonderie
(nettoyage de pièces) et construction métallique (décapage
avant peinture), grenaillage de tôles, etc.
On connaít des turbines de grenaillage
comprenant une série de palettes ou aubes entraínées en
rotation autour d'un axe. Les palettes possèdent
généralement une surface active unique, plane et de largeur
uniforme, qui s'étend entre une première extrémité
adjacente dudit axe pour la prise en charge initiale de la
grenaille à projeter et une deuxième extrémité éloignée
dudit axe pour l'éjection finale de celle-ci. Pour des
raisons d'équilibre, ces palettes sont habituellement
disposées par paires.
Cependant, il existe des turbines à palettes
droites disposées radialement par rapport à l'axe de
rotation, donc par rapport au dispositif de distribution,
et qui ont deux surfaces potentiellement actives. Les
palettes peuvent donc tourner dans les deux sens de
rotation ou simplement être retournées dans la turbine afin
d'user également l'autre face active, quand un seul sens de
rotation est imposé.
Les turbines centrifuges de grenaillage ont
pour finalité de projeter la grenaille avec la plus grande
vitesse possible, tout en maintenant la vitesse de rotation
dans des limites raisonnables (de 1500 à 3000 tours/minute)
et en résistant le mieux possible à l'usure due à
l'abrasion de la grenaille sur les faces actives des
palettes.
A performances de projection égales, les
turbines centrifuges de projection surpassent largement, en
terme de consommation d'énergie (diminution au moins d'un
facteur 15), les systèmes à air comprimé détendu avec
injection de grenaille. Ainsi, l'utilisation de ces
derniers entraíne des coûts prohibitifs notamment lors du
traitement de grandes surfaces (consommation énergétique,
acheminement de grands volumes d'air comprimé sur site,
etc.) ainsi que des nuisances sonores pour les opérateurs.
Une première évolution des turbines
centrifuges de grenaillage a été apportée par le
remplacement des palettes droites par des palettes à profil
courbe, par exemple concave ou alternativement convexe et
concave (voir par exemple US-A-4,277,965, DE-A-44 09 690,
etc.).
En effet, la conception de turbines de
grenaillage de forte capacité doit tenir compte du fait que
les axes avec roulement imposent aux turbines des vitesses
de rotation limitées.
C'est ainsi que, selon la demande de brevet
DE-A-44 09 690, appartenant à la Demanderesse, pour une
même vitesse de rotation (vitesse tangentielle fixée) et un
diamètre de turbine identique, on a pu augmenter grâce à
l'adoption de palettes courbes la vitesse résultante de
projection de la grenaille en sortie de turbine d'environ
25%. L'angle α, représenté sur la figure 1, entre la
tangente T1 (ou T2) au bord d'éjection de la palette et une
radiale passant par le sommet de ce bord est compris, de
façon optimale entre 0 et 60°, en fonction de la
performance de vitesse résultante désirée et du coefficient
de friction de la grenaille sur la face active de la
palette.
De plus, la palette à une seule courbure
offre, outre une haute vitesse de projection pour une
vitesse de rotation modérée, une résistance à l'usure
exceptionnelle lorsque ces palettes sont réalisées dans des
alliages spécifiques à ultra-haute dureté tels que carbure
de tungstène, céramique, etc. Ainsi, on peut arriver à une
résistance à l'usure au moins 8 fois supérieure aux durées
conventionnelles des palettes en acier coulé ou en fonte.
Les turbines actuelles comprennent un
distributeur (ou cage d'écureuil) alimenté au centre en
grenaille par une goulotte et tournant dans une pièce de
contrôle fixe munie d'une lumière calibrée. Les palettes
proprement dites sont placées dans des rainures fraisées de
même forme que les palettes elles-mêmes ; ces rainures sont
usinées dans deux flasques maintenus solidairement l'un à
l'autre par des entretoises et vis appropriées. Le diamètre
de positionnement du pied des palettes est choisi pour une
adaptation optimale des vecteurs vitesses à cet endroit,
permettant le captage de la grenaille sans choc, ou avec un
choc minimum.
La particularité des palettes à une seule
courbure est d'avoir une seule face active et conduit à
l'obligation absolue de tourner dans un seul sens de
rotation, toujours le même. En effet, selon ces modèles de
turbines, il existe des turbines gauches, c'est-à-dire
tournant à gauche et des turbines droites, c'est-à-dire
tournant à droite. Ces turbines sont l'image l'une de
l'autre dans un miroir (symétrie orthogonale), à la manière
de la main droite et la main gauche.
Un autre inconvénient des turbines non
réversibles à une seule face active est leur profil
d'usure, fatalement limité à une seule face et concentré
dans la région la plus externe de la palette. Ainsi, on
estime que le remplacement d'une palette conduit à la perte
de 80 à 85% du matériau d'usure de départ, qui est très
coûteux (par ex. carbure de tungstène ou céramique).
L'absence de réversibilité des turbines de
l'état actuel de la technique peut présenter un
inconvénient, notamment en termes de coût des pièces de
rechange, car il faut des turbines gauches et droites.
La plupart des turbines à palettes non
droites actuellement disponibles dans le commerce ne sont
pas réversibles. Une autre raison de cet état de fait est
qu'il est difficile d'attacher les palettes à leur rotor,
en laissant libres les deux surfaces potentiellement
actives de celles-ci. Il faut nécessairement attacher les
palettes sur leur tranche, ce qui est difficile.
Comme déjà mentionné, les seules turbines
réversibles actuellement sur le marché sont constituées de
palettes droites, à faces actives planes et radiales.
La présente invention vise à proposer une
solution qui permette de s'affranchir des inconvénients de
l'état de la technique.
En particulier, l'invention vise à concilier
dans une solution unique les avantages des turbines de
grenaillage à palettes courbes à une face active avec les
avantages des palettes droites à deux faces actives.
Un but de l'invention est donc de proposer
une palette capable de projeter la grenaille à une vitesse
quasi identique à la vitesse de la palette courbe, donc
plus performante d'environ 25% en vitesse résultante
comparée à la palette droite, pour un même diamètre de
turbine et une même vitesse de rotation, mais en ayant la
particularité de posséder deux faces actives, donc d'être
réversible.
Un premier objet de la présente invention se
rapporte à une palette pour turbine de grenaillage à haute
vitesse, montée essentiellement radialement sur un rotor
pour être entraínée en rotation autour d'un axe de celui-ci,
et dont au moins une surface d'usure ou surface active
s'étend entre une première extrémité proximale dudit axe où
est effectuée la prise en charge de la grenaille et une
deuxième extrémité distale dudit axe où est effectuée
l'éjection de la grenaille, caractérisée en ce que la
palette présente deux surfaces actives au moins
partiellement courbes, concaves et tournant leur concavité
dans des directions essentiellement opposées.
De préférence, chaque surface active comprend
en outre une partie droite.
Selon l'invention, pour chacune des deux
surfaces actives, la partie droite aboutit à ladite
extrémité proximale de l'axe et la partie concave aboutit à
ladite extrémité distale de l'axe.
L'invention est concrétisée de manière
avantageuse per le fait que la palette comprend un tronc
commun partant de l'extrémité proximale de l'axe prolongée
par deux branches distinctes aboutissant à l'extrémité
distale de l'axe. Les courbures des deux surfaces actives
peuvent être identiques ou différentes. Dans le premier
cas, la palette possède une symétrie par rapport à la
radiale selon laquelle est positionnée la palette dans la
turbine. Dans le second cas, la courbure d'une des deux
surfaces actives peut tendre vers l'infini, c'est-à-dire
qu'une des deux surfaces actives est essentiellement
droite.
Les avantages des palettes courbes de l'état
de la technique sont repris pour le compte de l'invention
si la tangente à une surface active de la palette au niveau
de l'échappement centrifuge de la grenaille forme un angle
α, de préférence inférieur à 70°, avec la radiale passant
par le point de tangence.
Une autre caractéristique avantageuse de
l'invention est que les tangentes aux deux surfaces actives
courbes au niveau de l'échappement centrifuge de la
grenaille forment entre elles un angle δ compris entre 30
et 180°, et de préférence entre 60 et 120°.
Selon une forme d'exécution préférée, chacune
des tranches de la palette présente un renforcement ou
tenon pour la fixation de la palette dans des rainures
usinées dans des flasques de turbine.
Toujours selon l'invention, les deux parties
de surface active limitant le tronc commun de la palette
sont droites et forment un petit angle ε entre elles, de
préférence limité à 5°.
De préférence, le tronc commun droit a une
longueur valant entre 20 et 80%, et de préférence encore
entre 40 et 60%, de la longueur totale de la palette. De
préférence encore, l'épaisseur du tronc commun croít avec
l'éloignement vers l'extérieur, à partir du bord d'entrée.
Sans limitation pour l'invention, le tronc
commun droit peut également ne pas être présent, chacune
des surfaces actives étant alors entièrement courbe.
De préférence, les faces internes des deux
branches précitées de la palette, qui sont donc non
actives, sont reliées, au niveau d'une région appelée
"calice", par un raccord circulaire, capable d'épouser
exactement la forme d'une rainure usinée dans la face
interne d'un flasque ou encore celle d'un axe-butée ou d'un
bout d'axe-butée.
L'homme de métier ne sera pas surpris que,
suivant l'invention, on puisse réaliser la palette
susmentionnée en alliage d'acier coulé ou forgé traité,
mais de préférence en alliage ultra-dur tel que du carbure
de tungstène, sans que ce soit limitatif pour l'invention,
ou encore en céramique.
Un deuxième aspect de l'invention concerne
une turbine de grenaillage à haute vitesse, comprenant :
- un distributeur, encore appelé cage d'écureuil, solidarisé à l'axe et tournant à la vitesse du rotor, alimenté en grenaille en son centre via un conduit ou une goulotte et coiffé par une pièce de contrôle fixe, de position angulaire réglable et présentant une lumière calibrée pour l'échappement de la grenaille ;
- un premier et un deuxième flasques espacés limitant latéralement la partie active de la turbine ;
- une pluralité de palettes telles que décrites ci-dessus, disposées de préférence radialement, interposées au niveau de leurs tranches respectives entre lesdits flasques et solidarisées à ceux-ci.
Selon une première modalité d'exécution
préférée de l'invention, lesdites palettes sont
solidarisées aux flasques par encastrement dans des
rainures usinées sur la face interne de chaque flasque et
épousant la forme de la palette.
Selon une deuxième modalité d'exécution
préférée de l'invention, lesdites palettes sont
solidarisées aux flasques au moyen d'axes-butée ou de bouts
d'axes-butée et de petits encastrements usinés dans les
flasques pour accueillir le pied des palettes.
Selon une modalité d'exécution encore
avantageuse, chaque palette est positionnée sur le rotor de
manière telle qu'un axe de la palette est monté translaté
d'une distance donnée, dans le sens de la rotation, par
rapport à la radiale tout en étant parallèle à celle-ci.
Cette configuration permet une prise en charge de la
grenaille au pied de chaque palette avec un choc nul, si la
distance est choisie convenablement.
Selon des caractéristiques plus générales de
la turbine de l'invention, la vitesse d'éjection des
grenailles à la sortie de la turbine est comprise entre 40
et 200 m/s, la vitesse de rotation de la turbine est
comprise entre 1000 et 5000 tours/min., de préférence entre
1500 et 3000 tours/min. et le diamètre des flasques, et
donc le diamètre total de la turbine, est compris entre 200
et 600 mm.
Un troisième objet de l'invention concerne un
flasque pour turbine de grenaillage telle que décrite ci-dessus,
ledit flasque comprenant une pluralité d'ouvertures
circulaires faites au travers du flasque pour la pose
d'axes-butée ou de bouts d'axes-butée et une pluralité de
petits encastrements précités correspondants ou encore une
pluralité de rainures supportantes adaptées au contour des
palettes, et notamment aux tenons prévus à cet effet. Ces
rainures sont usinées du côté de la surface interne du
flasque destinée à l'encastrement des palettes de
l'invention.
La figure 1, déjà mentionnée, représente
schématiquement une vue en coupe d'une forme d'exécution
d'une palette de forme "gamma" selon la présente invention.
La figure 2 représente schématiquement la
palette de la figure 1 intégrée dans des rainures usinées
dans les flasques.
La figure 3 représente une section de flasque
usinée pour accueillir ladite palette.
La figure 4 représente schématiquement deux
autres modes de fixation des palettes. Sur la figure 4a, le
calice de la palette prend appui sur un axe-butée fixé par
les deux flasques enserrant la palette. Sur la figure 4b,
on a la même disposition où l'axe-butée est remplacé par
deux bouts d'axes-butée localisés dans chaque flasque.
La figure 5 montre une palette où les parties
droites ont disparu et sont remplacées par des courbes
continues s'étendant jusqu'au pied de la palette.
La figure 6 montre une palette à deux faces
actives selon l'invention mais décalée par rapport à la
radiale pour une prise en charge à choc nul au pied de la
palette.
La figure 7 montre une palette dont une
première face active est constituée d'une partie droite et
d'une partie courbe et dont une seconde face active est
rectiligne.
Pour réaliser l'objectif de l'invention,
c'est-à-dire notamment de conserver une vitesse d'éjection
proche de celle obtenue avec la palette courbe, pour une
même vitesse de rotation et un même diamètre de turbine, il
est nécessaire que la tangente à la palette au niveau de
l'échappement de la grenaille fasse un angle α avec la
radiale passant par ce même point, de façon similaire à la
situation existante dans la palette courbe (voir figure 1).
De manière surprenante, il est alors venu à
l'esprit de la Demanderesse d'appliquer le principe de la
superposition de deux palettes courbes, l'une contre
l'autre, pour obtenir deux faces actives opposées avec une
sortie telle que représentée sur la figure 1. On remarque
que cette condition est remplie si la palette 1 possède un
tronc commun rectiligne 3 et deux parties d'éjection
courbes 3', 3" répondant aux critères d'éjection à haute
vitesse susmentionnés, pour une même vitesse de rotation de
la turbine.
La palette dite de forme "gamma" faisant
l'objet de la présente invention associe les hautes
vitesses de sortie avec deux faces actives 2, 2' permettant
de faire tourner la turbine indifféremment dans un sens ou
dans l'autre, ou encore tout simplement donnant la
possibilité de retourner la palette dans la turbine pour
obtenir une durée de vie doublée pour la palette.
Selon une forme d'exécution préférée de
l'invention, la palette 1 pour turbine de grenaillage est
caractérisée par une partie rectiligne 3 ayant une longueur
L' correspondant à une fraction de la longueur totale L de
la palette, celle-ci étant proche de la différence entre le
plus grand rayon R et le plus petit rayon r du flasque 10
(voir figure 1). Cette partie rectiligne est prolongée par
deux parties courbes 3', 3" offrant des vitesses d'éjection
nettement plus grandes qu'une palette droite montée dans
une turbine de même diamètre et tournant à la même vitesse.
Idéalement, l'angle δ formé par les deux
tangentes à l'échappement de la grenaille au niveau des
deux faces actives doit être situé entre 60 et 120°, ledit
angle dépendant du diamètre de la turbine en question et de
la performance recherchée. Un angle δ plus faible que 60°
ou plus grand que 120° peut aussi convenir mais entraíne la
réalisation d'un dessin de palette moins approprié.
Dans le cas d'un angle δ plus faible que 60°,
par exemple, la palette présente des ailes de sortie très
longues. Par ailleurs, dans le cas d'un angle δ plus grand
que 120°, les ailes de sortie sont très recourbées et sont
de ce fait beaucoup plus sensibles à l'usure.
Selon une modalité d'exécution particulière
de l'invention, la palette de turbine de grenaillage
comprend une partie commune supportant les deux faces
actives de la palette. Les deux faces actives de cette
partie commune sont avantageusement droites et forment un
angle léger ε entre elles, par exemple compris entre 1 et
5°. Un angle ε = 0 pourrait aussi convenir mais avec mise
en oeuvre de matière inutile.
De préférence, la longueur L' de la partie
commune droite représente une fraction se situant entre 40
et 60% de la longueur totale L de la palette.
Comme l'usure est de plus en plus grande à
compter du pied 5 de la palette, il est nécessaire que,
dans cette partie rectiligne de la palette, aux diamètres
de plus en plus grands, l'épaisseur e croisse avec
l'éloignement du bord d'entrée 5, d'où le léger angle ε.
Selon l'invention, comme représenté sur les
figures 2 et 3, les palettes "gamma" 1 sont avantageusement
solidarisées à des flasques 10, au moyen de rainures 11
usinées dans chaque flasque et épousant la forme des tenons
4 et 4' (Fig. 1) de la palette. Les tenons 4 et 4' créent
un canal qui maintient la grenaille sur la face active et
empêchent ainsi d'user les flasques dans la zone proche de
la face active de la palette, ou des faces actives quand la
turbine tourne dans les deux sens de rotation.
Des bords 15 fraisés dans les flasques
s'appuient contre le bord 12 du fond du calice de la
palette et maintiennent celle-ci radialement dans le rotor
constitué des deux flasques (figure 3).
Les figures 4a et 4b montrent une autre
disposition où les flasques ne présentent pas de rainures,
de forme "gamma" mais sont maintenus radialement par des
axes-butée 13 complets ou encore des bouts d'axes-butée 14,
14' s'appuyant dans le fond du calice 12 de la palette
tandis que le pied de la palette 5 rentre dans une petite
rainure 16 empêchant la palette de pivoter autour de l'axe
13 ou 14, 14'.
Selon une forme d'exécution encore préférée,
la palette est réalisée de manière telle que les faces
internes, donc non actives, des deux parties courbes 3', 3"
sont reliées selon un raccord circulaire 12, dans lequel
vient se loger exactement le bord des rainures 15 ou dans
l'autre mode de fixation, l'axe-butée 13 ou les bouts
d'axes-butée 14, 14' (figure 3, 4a et 4b).
Le mode de fabrication représenté à la figure
5, où les palettes ne présentent plus de partie droite, est
plutôt destiné aux réalisations en alliages moins nobles,
tels que l'acier coulé où le poids par palette a moins
d'importance sur le prix de revient.
Dans les turbines à palettes "gamma"
radiales, la résultante des vecteurs vitesse d'entrée, au
niveau du pied 5, produit un léger choc sur la face active,
ce choc très faible ne nuisant absolument pas au bon
fonctionnement de la turbine.
Si on veut une prise en charge à choc tout-à-fait
nul au pied de la palette, il faut translater l'axe de
la palette d'une distance Ω, dans le sens de la rotation,
en restant parallèle à la radiale. La valeur de Ω dépend
de la grandeur des rayons r et R de la turbine. Dans ce
cas, la turbine n'est plus réversible mais la palette seule
reste parfaitement réversible et possède aussi deux faces
potentiellement actives (figure 6).
Selon encore une autre modalité de
réalisation avantageuse de l'invention, illustrée à la
figure 7, la palette présente une première face active qui
est constituée d'une partie droite et d'une partie courbe,
comme décrit ci-dessus, et une seconde face active
rectiligne. Cette forme d'exécution est utilisable dans des
turbines destinées à tourner à deux vitesses différentes,
ou devant présenter des performances différenciées, selon
le sens de rotation adopté.
La présente invention présente les avantages
suivants sur l'état de la technique :
- les palettes présentant deux faces actives sont réversibles sur une turbine donnée : lorsque la face active opérationnelle est usée, il suffit de faire tourner la turbine selon l'autre sens de rotation, pour bénéficier d'une face active neuve. Dans le cas d'installations comportant des turbines disposées par paires, tournant selon des sens opposés et dont les pinceaux d'éjection sont symétriques par rapport à un plan médian pour assurer une intensité uniforme de grenaillage, il suffit tout simplement d'intervertir les deux turbines d'une même paire, pour rester dans la même configuration de projection et user l'autre face active. On peut également, sur une turbine donnée, retourner toutes les palettes. Ces mesures permettent de doubler la durée de vie des palettes, ce qui constitue un avantage économique considérable, vu le coût extrêmement élevé des palettes en alliage ultra-dur et tenant compte du fait que les coûts de maintenance, en particulier de remplacement des pièces d'usure, peuvent représenter jusqu'à 40% du coût total de la maintenance d'une installation de grenaillage ;
- les palettes à double surface active de l'invention présentent les mêmes avantages que celles à surface active unique courbe, à savoir une vitesse d'éjection supérieure à celle des palettes droites, pour un même diamètre de turbine et pour une même vitesse de rotation de celle-ci ;
- le dispositif de fixation des palettes au rotor selon l'invention libère la face opposée à la face actuellement active et préserve la réversibilité totale de la turbine.
Claims (23)
- Palette (1) pour turbine de grenaillage à haute vitesse, montée essentiellement radialement sur un rotor pour être entraínée en rotation autour d'un axe de celui-ci, et dont au moins une surface d'usure ou surface active s'étend entre une première extrémité proximale dudit axe où est effectuée la prise en charge de la grenaille et une deuxième extrémité distale dudit axe où est effectuée l'éjection de la grenaille, caractérisée en ce que la palette (1) présente deux surfaces actives (2, 2'), au moins partiellement courbes, concaves et tournant leur concavité dans des directions essentiellement opposées.
- Palette selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque surface active comprend en outre une partie droite.
- Palette selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que, pour chacune des deux surfaces actives (2, 2'), la partie droite aboutit à ladite extrémité proximale de l'axe et la partie concave aboutit à ladite extrémité distale de l'axe.
- Palette selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la palette comprend un tronc commun (3), partant de l'extrémité proximale de l'axe, prolongé par deux branches distinctes (3', 3") aboutissant à l'extrémité distale de l'axe.
- Palette selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les courbures des deux surfaces actives (2, 2') sont identiques.
- Palette selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les courbures des deux surfaces actives (2, 2') sont différentes, avec éventuellement la courbure d'une des deux surfaces actives tendant vers l'infini, c'est-à-dire avec une des deux surfaces actives essentiellement droite.
- Palette selon la revendication 5, caractérisée en ce que la palette possède une symétrie par rapport à la radiale (X') selon laquelle est positionnée la palette dans la turbine.
- Palette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tangente (T1, T2) à une surface active (2, 2') de la palette au niveau de l'échappement centrifuge de la grenaille forme un angle α, de préférence inférieur à 70°, avec la radiale (X) passant par le point de tangence.
- Palette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les tangentes (T1, T2) aux deux surfaces actives courbes au niveau de l'échappement centrifuge de la grenaille forment entre elles un angle δ compris entre 30 et 180°, et de préférence entre 60 et 120°.
- Palette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chacune de ses tranches présente un renforcement ou tenon (4, 4') pour la fixation de la palette dans des rainures (11) usinées dans des flasques (10) de turbine.
- Palette selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisée en ce que les deux parties de surface active limitant le tronc commun (3) de la palette sont droites et forment un petit angle ε entre elles, de préférence limité à 5°.
- Palette selon la revendication 11, caractérisée en ce que le tronc commun droit (3) a une longueur (L') valant entre 20 et 80%, et de préférence entre 40 et 60%, de la longueur totale (L) de la palette.
- Palette selon la revendication 11, caractérisée en ce que le tronc commun droit (3) a une longueur (L') nulle.
- Palette selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que l'épaisseur (e) du tronc commun croít avec l'éloignement vers l'extérieur, à partir du bord d'entrée (5).
- Palette selon la revendication 11, caractérisée en ce que les faces internes des deux branches précitées (3', 3"), donc non actives, sont reliées par un raccord circulaire (12), épousant exactement la forme d'une rainure (11) usinée dans la face interne d'un flasque (10) ou encore la forme d'un axe-butée (13) ou d'un bout d'axe-butée (14, 14').
- Palette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en alliage d'acier coulé ou forgé traité, de préférence en alliage ultra-dur tel que du carbure de tungstène, ou encore en céramique.
- Turbine de grenaillage à haute vitesse, caractérisée en ce qu'elle comprend :un distributeur, encore appelé cage d'écureuil, solidarisé à l'axe et tournant à la vitesse du rotor, alimenté en grenaille en son centre via un conduit ou une goulotte et coiffé par une pièce de contrôle fixe, de position angulaire réglable et présentant une lumière calibrée pour l'échappement de la grenaille ;un premier et un deuxième flasques espacés limitant latéralement la partie active de la turbine ;une pluralité de palettes (1), selon l'une quelconque des revendications précédentes, disposées essentiellement radialement, interposées au niveau de leurs tranches respectives entre lesdits flasques (10) et solidarisées à ceux-ci.
- Turbine de grenaillage selon la revendication 17, caractérisée en ce que lesdites palettes (1) sont solidarisées aux flasques (10) par encastrement dans des rainures (11) usinées sur la face interne de chaque flasque (10) et épousant la forme de la palette ou au moyen d'axes-butée (13) ou de bouts d'axes-butée (14, 14') et de petits encastrements (16) usinés dans les flasques pour accueillir le pied des palettes.
- Turbine selon la revendication 17 ou 18, caractérisée en ce que chaque palette est positionnée sur le rotor de manière telle qu'un axe de la palette est monté translaté d'une distance donnée (Ω), dans le sens de la rotation, par rapport à la radiale tout en étant parallèle à celle-ci.
- Turbine selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisée en ce que la vitesse d'éjection des grenailles à la sortie de la turbine est comprise entre 40 et 200 m/s.
- Turbine selon l'une quelconque des revendications 17 à 20, caractérisée en ce que la vitesse de rotation de la turbine est comprise entre 1000 et 5000 tours/min., de préférence entre 1500 et 3000 tours/min.
- Turbine selon l'une quelconque des revendications 17 à 21, caractérisée en ce que le diamètre des flasques, et donc le diamètre total de la turbine, est compris entre 200 et 600 mm.
- Flasque (10) pour turbine de grenaillage selon l'une quelconque des revendications 17 à 23, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'ouvertures circulaires faites au travers du flasque pour la pose d'axes-butée (13) ou de bouts d'axes-butée (14, 14') et une pluralité de petits encastrements (16) précités correspondants ou une pluralité de rainures supportantes (11), adaptées au contour des palettes, notamment à des tenons prévus à cet effet, et usinées du côté de la surface interne du flasque, pour le positionnement de palettes (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 16.
Priority Applications (2)
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| EP03447289A EP1543922A1 (fr) | 2003-12-15 | 2003-12-15 | Turbine de grenaillage à hautes performances équipée de palettes réversibles |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP03447289A EP1543922A1 (fr) | 2003-12-15 | 2003-12-15 | Turbine de grenaillage à hautes performances équipée de palettes réversibles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP1543922A1 true EP1543922A1 (fr) | 2005-06-22 |
Family
ID=34486583
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| WO (1) | WO2005065887A1 (fr) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP2650084A1 (fr) | 2012-04-11 | 2013-10-16 | Straaltechniek International N.V./S.A. | Turbine |
| EP2826593A1 (fr) * | 2013-07-19 | 2015-01-21 | Prefer - Equipamentos Para Decapagem LDA. | Composants et turbine de grenaillage |
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- 2003-12-15 EP EP03447289A patent/EP1543922A1/fr not_active Withdrawn
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2004
- 2004-11-12 WO PCT/BE2004/000162 patent/WO2005065887A1/fr active Application Filing
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| EP2829362A1 (fr) * | 2013-07-19 | 2015-01-28 | Prefer - Equipamentos Para Decapagem, Lda. | Lame pour composants et turbine de grenaillage |
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| WO2005065887A1 (fr) | 2005-07-21 |
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