ES2211480T3 - Procedimiento y aparato de granallado por ultrasonido de piezas sobre una rueda. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de granallado por ultrasonidos de piezas en una rueda, teniendo dicha rueda (19) una superficie anular (20) de revolución centrada sobre el eje geométrico de rotación (16) de dicha rueda (19), estando dichas piezas (21) dispuestas sobre dicha superficie anular (20), estando dichas piezas (21) alineadas según un círculo geométrico centrado en dicho eje geométrico de rotación (16), generando así dichas piezas una superficie geométrica de revolución (25) denominada envolvente cuando la rueda (19) gira según su eje geométrico de rotación (16), siendo efectuado dicho granallado por inmersión de dichas piezas (21) en una niebla de microbolas en el interior de un recinto activo (30c), siendo activada dicha niebla de microbolas por una superficie vibrante (40) en el interior de dicho recinto activo (30c), siendo dicha rueda (19) puesta en rotación según su eje geométrico de rotación (16) durante el granallado, caracterizado porque: a. se dispone la rueda (19) simultáneamente en las aberturas (33) de al menos tres recintos (30), estando delimitada cada abertura (33) por dos bordes laterales (34) a una parte y a otra de las piezas (21), estando dichos bordes laterales (34) enfrente de la superficie anular (20) con una holgura limitada E1, estando dichas aberturas (33) delimitadas también por dos bordes de forma (35) enfrente uno de otro, estando dichos bordes de forma (35) también enfrente al menos la superficie envolvente (25) con una holgura limitada E2, siendo dichos recintos (30) contiguos dos a dos cada uno por un borde de forma (35), siendo activo al menos un recinto (30c), siendo pasivos al menos dos recintos (30a, 30b, 30d, 30e), estando situado cada recinto activo (30c) entre otros dos recintos (30), b. durante el granallado se alimentan los recintos activos (30c) con microbolas, y se recuperan las microbolas caídas en los recintos pasivos (30a, 30b, 30d, 30e).

Description

Procedimiento y aparato de granallado por ultrasonido de piezas sobre una rueda.

El invento se refiere a un procedimiento de granallado denominado "por ultrasonidos" que aplica una niebla de microbolas en el interior de un recinto y, más particularmente, a un procedimiento de granallado de piezas sobre una rueda, tal como las palas de los álabes de turbomáquinas en un rotor. El invento se refiere también a una máquina de granallado indispensable para la aplicación del presente procedimiento.

Por el término "rueda" se entiende un objeto que tiene una forma general de revolución según un eje geométrico, siendo este objeto susceptible de ser puesto en rotación alrededor de este eje.

Con el fin de mejorar la resistencia a la fatiga de piezas mecánicas, se conoce granallar la superficie por proyección de microbolas. Esta técnica se utiliza mucho en aeronáutica. Haciendo impacto sobre la superficie de la pieza con un ángulo de incidencia pequeño con respecto a la perpendicular a esta superficie y con una energía cinética suficiente, las microbolas provocan una puesta en compresión permanente de la superficie sobre un espesor pequeño. Esta puesta en compresión se opone a la aparición y al avance de fisuras en la superficie de la pieza, lo que permite mejorar la resistencia a la fatiga. Normalmente, este ángulo de incidencia debe ser inferior a 30º para que los impactos puedan transmitir una energía suficiente de la bola a la superficie impactada. La exposición de la pieza al granallado pasa por un óptimo que da a esta pieza la mejor resistencia. Un granallado insuficiente no da la resistencia prevista, pero es aún posible alcanzar el óptimo efectuando un granallado complementario. Por el contrario, un granallado excesivo provoca una degradación superficial de la pieza con una disminución de su resistencia. Esta degradación no puede recuperarse, y la pieza hay que desecharla.

El granallado se efectúa habitualmente con la ayuda de toberas alimentadas simultáneamente con gas comprimido y microbolas, asegurando el gas comprimido la propulsión de las bolas. Este procedimiento de granallado tiene en sí dos inconvenientes:

- los parámetros de granallado no son estables y la máquina de granallado debe ser controlada y regulada frecuentemente cuando se pretende un granallado cercano al óptimo,

- la aplicación del procedimiento debe hacerse en el interior de una cabina suficientemente grande para permitir la manipulación de las piezas y de las toberas de granallado.

Se conoce en aeronáutica granallar los costados de los álabes de los rotores de los turbomotores para aeronaves. Cuando los álabes se fabrican independientemente, lleva cada uno una pala delgada y un pie que permite sostener el álabe. Para granallar la pala delgada, el álabe se sostiene por el pie y el granallado se efectúa con dos toberas apuntadas una hacia la otra de cada lado de la pala, efectuando una primera tobera el granallado de un lado de la pala, y efectuando la otra tobera el granallado del otro lado de la pala, barriendo las dos toberas los lados de las palas y siendo desplazadas con una sincronización lo mejor posible para que el avance del granallado sea simétrico. Cuando no se consigue esta simetría, bajo el lado más granallado aparecen picos de tensión, picos de tensión que reducen la aptitud del álabe para resistir las solicitaciones y que provocan la deformación del álabe. Esta simetría es delicada de obtener y de conservar debido a la dispersión y a la deriva de los parámetros de granallado inherentes a este procedimiento. Se comprende que un granallado de los álabes próximo al óptimo es una operación larga y costosa, pues debe realizarse álabe por álabe con una gran precisión.

También se ha intentado granallar directamente y de la misma forma las palas de ruedas alabeadas, presentándose dichos rotores en la forma de un conjunto rueda + álabes en una sola pieza, sobresaliendo sobre la rueda las palas de los álabes. El granallado debe realizarse sobre los lados de las palas, así como sobre las superficies de la rueda, llamadas "interpalas", es decir situadas entre dos palas lado a lado y eventualmente alrededor de dichas palas. Los álabes pueden estar montados sobre una rueda o bien las palas pueden estar integradas en la rueda por continuidad de la materia que las constituye.

El granallado se efectúa álabe por álabe de la siguiente forma:

- granallar de forma sincronizada los dos lados de cada álabe con la ayuda de dos toberas de chorro desviado que penetra en los espacios interpalas, es decir en los espacios situados entre dos palas lado a lado, llevando cada una de dichas toberas un reflector para desviar 90º el flujo de microbolas y dirigirlo perpendicularmente sobre los lados de las palas,

- granallar seguidamente con la ayuda de una tobera de chorro directo a la superficie interpala de la rueda.

Un inconveniente del procedimiento es el inevitable recubrimiento de granallado de los lados de las palas y del granallado de la superficie interpala en la zona de transición entre dichos lados y dicha superficie interpala. En efecto, se comprende que esta zona de transición es granallada dos veces.

Un inconveniente importante del procedimiento es que es imposible recurrir a él cuando el espacio interpala es demasiado estrecho para que se puedan hacer pasar por él las toberas, que es frecuentemente el caso de las ruedas alabeadas fabricadas hoy. Según el conocimiento de los inventores actualmente no se sabe granallar los lados de las palas y de las superficies interpalas de tales ruedas cuando los álabes no son desmontables.

Se conoce, por la patente internacional WO 95/17994, que designa especialmente los Estados Unidos, una máquina de granallado por ultrasonidos que aplica un recipiente de titanio cuyo fondo se pone en vibración por una sonotrode asociada a un vibrador de magnetoestricción. Las piezas que hay que granallar se suspenden de una tapa colocada sobre la abertura del recipiente. Todo el recipiente es puesto en vibración y constituye con la tapa un recinto interior en el que se mantiene una niebla de microbolas. Esta máquina de granallado no permite granallar piezas delgadas tales como las palas de los álabes de turbomáquinas, pues la niebla de microbolas es heterogénea, especialmente porque la distribución de la energía vibratoria es muy compleja y tiene vientre y nodos. Además, es preciso un recipiente de gran tamaño para granallar una rueda completa, siendo tal recipiente muy costoso y necesitando un generador de vibraciones potente.

Se conoce también, por la patente FR.2.689.431, un procedimiento de granallado de los dientes de un piñón, estando dicho piñón puesto en rotación delante de una sonotrode, pasando dichos dientes vuelta a vuelta delante de la sonotrode, estando dicha sonotrode rodeada por una cortina de varillas empujadas por resortes, llegando dichas varillas a entrar en contacto con los dientes y el piñón, formando dichas varillas un recinto estanco alrededor de la sonotrode cuyos bordes deformables siguen el perfil de los dientes y del piñón. Tal procedimiento no es aplicable a una rueda alabeada, pues:

- el granallado de los lados de las palas sería muy disimétrico,

- las varillas no podrían seguir automáticamente los lados de las palas que están muy apretadas y próximas a la posición radial.

Además, es difícil asegurar un granallado óptimo, pues sería preciso detener el granallado con precisión para tratar toda la periferia de la rueda sin someter a un granallado suplementario la parte de la rueda que ha estado expuesta primeramente al granallado.

Un primer problema que hay que resolver es granallar los lados de las palas de una rueda alabeada cuando dichos lados están muy próximos para hacer pasar toberas de granallado.

Un segundo problema es granallar los lados de las palas y las superficies interpalas de la rueda sin granallar dos veces las zonas de transición entre dichos lados y dichas superficies interpalas.

Un tercer problema es acelerar el granallado de las palas y de las superficies interpalas de una rueda alabeada.

Un cuarto problema es mejorar la simetría de granallado en los lados opuestos de las palas.

El invento propone un procedimiento de granallado por ultrasonidos de piezas en una rueda, teniendo dicha rueda una superficie anular de revolución centrada en el eje geométrico de rotación de la rueda, estando dichas piezas dispuestas en dicha superficie anular, estando dichas piezas alineadas según un círculo geométrico centrado en dicho eje geométrico de rotación, generando así dichas piezas una superficie geométrica de revolución denominada envolvente cuando la rueda gira según su eje geométrico de rotación, siendo efectuado dicho granallado por inmersión de dichas piezas en una niebla de microbolas en el interior de un recinto activo, siendo activada dicha niebla de microbolas por una superficie vibrante en el interior de dicho recinto activo, siendo dicha rueda puesta en rotación según su eje geométrico de rotación durante el granallado. Tal procedimiento es notable porque:

a. se dispone la rueda simultáneamente en las aberturas de al menos tres recintos, estando cada abertura delimitada por dos bordes laterales por una parte y otra de las piezas, estando dichos bordes laterales enfrente de la superficie anular con una holgura limitada E1, estando dichas aberturas también delimitadas por dos bordes de forma enfrente una de la otra, estando dichos bordes de forma también enfrente al menos de la superficie envolvente con una holgura limitada E2, siendo dichos recintos contiguos dos a dos, cada uno por un borde de forma, siendo al menos un recinto activo, siendo al menos dos recintos pasivos, es decir que no encierran ninguna superficie vibrante, estando cada recinto activo situado entre otros dos recintos,

b. durante el granallado se alimentan los recintos activos con microbolas y se recuperan las microbolas caídas en los recintos pasivos.

Se comprende que las piezas pueden estar dispuestas de manera retirable sobre la rueda o bien estar integradas en la rueda por continuidad de la materia de la que están constituidas. En cualquier caso, las piezas pasan sucesivamente al interior de cada uno de los recintos por efecto de la rotación de la rueda, lo que permite granallarlas todas. Se comprende también que un recinto activo no desemboca jamás por un borde de forma directamente al exterior, sino siempre por medio al menos de un recinto pasivo, recinto pasivo que solamente puede desembocar por un borde de forma al exterior. Se comprende que los bordes laterales y los bordes de forma cooperen para asegurar una estanquidad en las microbolas de los recintos con respecto a la rueda y a las piezas, siendo dicha estanquidad sin contactos. En efecto, los bordes laterales encierran los recintos en la superficie anular de la rueda, desplazándose dicha superficie anular por ello a lo largo de los bordes laterales con la holgura E1 y desplazándose dichas piezas entre los bordes laterales cuando la rueda gira según su eje geométrico de rotación. Igualmente, los bordes de forma encierran los recintos en la superficie envolvente, pasando las piezas transversalmente delante de los bordes de forma con la holgura limitada E2. Esta estanquidad debe ser suficiente para que la niebla de microbolas permanezca concentrada en un volumen reducido con el fin de que no se disperse de una forma excesiva la energía que la anima.

Se comprende que se escapan progresivamente microbolas de un recinto activo que pasa por los espacios interpiezas, es decir entre dos piezas, cuando dichos espacios interpiezas pasan delante de un borde de forma. Como un recinto activo es contiguo en cada uno de sus bordes de forma a otro recinto, estas microbolas llegan a los recintos contiguos. Dos casos de figura se presentan entonces. Si este recinto contiguo es pasivo, las microbolas que han penetrado dentro no reciben más energía de una superficie vibrante y vuelven a caer rápidamente en el fondo de dicho recinto pasivo por agotamiento de la energía que las anima. Si este recinto contiguo es activo, las microbolas se escaparán de nuevo por los espacios interpiezas y penetrarán en los dos recintos contiguos, y así sucesivamente hasta que lleguen a un recinto pasivo, en el que agotarán su energía y volverán a caer al fondo. Se comprende, por esto, que durante el granallado se cree un flujo de microbolas desde los recintos activos hacia los recintos pasivos, pasando este flujo principalmente por los espacios interpiezas, siendo recuperadas las microbolas que se acumulan en los recintos pasivos y ventajosamente introducidas de nuevo en los recintos activos con el fin de alimentarlos de
microbolas.

Se ha constatado que la niebla de microbolas penetra muy bien en los espacios estrechos entre las palas hasta la superficie interpala de la rueda, lo que permite granallar completamente los lados de las palas y resuelve el primer problema. Las superficies interpalas son granalladas al mismo tiempo que los lados de las palas. Debido a esto, las zonas de transición entre los lados de las palas y las superficies interpalas no son granalladas más que una sola vez, lo que resuelve el segundo problema.

Típicamente, la duración del granallado convencional en cabina de un lote de 75 palas alcanza 24 horas teniendo en cuenta las numerosas manipulaciones intermedias entre cada pala. Con el presente procedimiento, esta duración se lleva a 90 minutos gracias a la supresión de estas operaciones intermedias, lo que resuelve el tercer problema.

En la práctica, la holgura E1 entre los bordes laterales y la superficie anular es inferior al diámetro de las microbolas, lo que impide completamente que las microbolas pasen por esta holgura E1, y así evita tener que utilizar medios suplementarios para recuperar las microbolas que se habrían escapado por esta holgura E1.

Ventajosamente, la holgura E2 entre los bordes de forma y la superficie envolvente es como máximo igual a dos veces el diámetro de las microbolas. Esto permite reducir la cantidad de microbolas que pasan de un recinto al otro. También se puede dar a esta holgura E2 un valor inferior al diámetro de las microbolas, lo que impide completamente que dichas microbolas pasen por esta holgura E2 de un recinto al otro, pero esta holgura E2 muy reducida queda muy evidentemente sin efecto sobre las microbolas que pasan de un recinto al otro por los espacios
interpiezas.

Ventajosamente, la anchura de la circunferencia L1 de los recintos medida entre los bordes de forma es al menos igual a tres veces la distancia circunferencial L2 entre dos piezas consecutivas. En otros términos, un recinto puede contener hasta cuatro piezas simultáneamente. En el caso de recintos activos, tal disposición permite mantener en este recinto activo una masa de niebla de microbolas superior a la masa susceptible de escaparse por un espacio interpieza cuando pase delante de un borde de forma, lo que regulariza dicha masa. En el caso de recintos pasivos, tal disposición agranda el recinto, favorece el agotamiento de la energía de las microbolas, y permite así reducir la proporción de microbolas susceptible de escaparse del recinto. No obstante, los efectos producidos se mejoran cuando la relación L1/L2 es mayor, por ejemplo, al menos igual a cinco o diez.

Ventajosamente, la rueda hace al menos N=5 rotaciones durante el granallado. Con tal disposición, cada pieza no recibe en cada giro de rueda más que una fracción igual a 1/N del granallado total que hay que efectuar, lo que permite efectuar un granallado de las piezas regular y próximo al óptimo. Se comprende, en efecto, que las piezas pasen normalmente N veces al interior de un recinto activo, pero algunas de ellas pasarán N+1 ó N-1 veces según la forma en la que se efectúe el último giro de rueda, llegando a ser despreciable esta diferencia 1/N cuando N es grande.

Tal disposición es particularmente ventajosa en el caso de piezas delgadas, tales como las palas de álabes de turbomáquina. En efecto, cuando una pala penetra en el recinto vibrante, su lado girado en el sentido de la rotación de la rueda llega enfrente de la superficie vibrante y será, por tanto, granallada preferentemente en el lado opuesto, mientras que esto es lo contrario de lo que se produce cuando esta misma pala va a volver a salir un instante después del recinto activo. Así, el avance del granallado sobre los lados opuestos de una pala es disimétrico durante el paso de dicha pala al interior del recinto vibrante, siendo entonces esta disimetría dividida por N y pudiendo, por tanto, llegar a ser despreciable, lo que resuelve el cuarto
problema.

Ventajosamente, los recintos activos y las superficies vibrantes son simétricos con respecto a un plano geométrico P vertical que contiene el eje geométrico de rotación. Con tal disposición, la niebla de microbolas que reina en los recintos activos es simétrica con respecto a este plano P, de forma que los lados traseros y delanteros de las palas siguen, en la niebla de microbolas, ciclos de granallado equivalentes, lo que mejora la simetría global de los granallados efectuados sobre los lados de las palas.

La presente solicitud de patente reivindica también la máquina de granallado necesaria para la aplicación del presente procedimiento, teniendo dicha máquina un husillo susceptible de sostener y de impulsar en rotación un objeto tal como una rueda según un eje geométrico de rotación, teniendo dicha máquina de granallado un recinto activo, es decir cuya parte baja llega alrededor de una superficie vibrante susceptible de mantener una niebla de microbolas en dicho recinto, siendo denominados pasivos los otros recintos. Tal máquina de granallado es notable porque tiene:

a. al menos tres recintos, teniendo cada uno una abertura girada hacia el eje geométrico de rotación, estando cada abertura delimitada por un borde, teniendo cada borde dos partes circulares opuestas o bordes laterales, formando dichos bordes laterales un arco de círculo centrado en el eje geométrico de rotación, teniendo cada borde también dos partes de forma en oposición o borde de forma, siendo dichos bordes de forma idénticos y estando dispuestos según un círculo geométrico centrado en el eje geométrico de rotación, siendo dichos recintos contiguos dos a dos, cada uno por un borde de forma, siendo activo al menos un recinto, denominándose pasivos los otros recintos, estando cada recinto activo situado entre los otros dos recintos,

b. medios para alimentar de microbolas los recintos activos, así como medios para retirar las microbolas de los recintos pasivos.

Ventajosamente, los medios para alimentar de microbolas los recintos activos y los medios para retirar las microbolas de los recintos pasivos están constituidos por vaguadas que tienen puntos altos y puntos bajos, estando dichos puntos en los recintos activos y llegando a las superficies vibrantes, estando dichos puntos altos en los recintos pasivos. Se comprende que las vaguadas drenen por gravedad las microbolas caídas al fondo de los recintos pasivos para devolverlas sobre las superficies vibrantes en los recintos activos. Estas vaguadas atraviesan las paredes laterales de los recintos pasando por los túneles.

Ventajosamente, los recintos son móviles. Al ser tales recintos de construcción sencilla, por ejemplo de paneles de Plexiglas, esta disposición permite adaptar muy simplemente la máquina de granallado a ruedas y a piezas de formas y dimensiones diferentes.

El invento se comprenderá mejor y las ventajas que procura se verán más claramente a la vista de un ejemplo detallado de realización y de las figuras anejas.

La figura 1 ilustra mediante una vista de frente una máquina de granallado según el invento utilizada para el granallado de un rotor alabeado de turbomáquina, teniendo dicho rotor dos etapas. Con el fin de discernir mejor las partes constitutivas respectivamente del rotor y de la máquina de granallado, solamente se ha representado la mitad derecha del rotor.

La figura 2 ilustra una vista de perfil en sección de esta misma máquina de granallado y el rotor.

La figura 3 ilustra mediante una vista de frente ampliada la forma en la que las caras laterales de los álabes son expuestas a la niebla de microbolas en el interior del recinto activo. Por motivos de claridad se han ampliado los espacios interpalas.

La figura 4 ilustra mediante una vista de perfil ampliada este mismo recinto activo y muestra en particular cómo las palas pasan en las entalladuras delante de los bordes de forma.

Se hará referencia simultáneamente a las figuras 1 y 2. La máquina de granallado por ultrasonidos 10 tiene un montante 11 que soporta un husillo 15 que gira según un eje geométrico de rotación 16, llevando dicho husillo 15 en un extremo un mandril 17 que permite coger un rotor completo 18. El husillo 15 está impulsado por un motor no representado. El rotor 18 tiene una forma general de revolución y está centrado en el eje geométrico 16. El rotor 18 tiene una rueda 19 circular cuya periferia es una superficie anular 20 sobre la cual están dispuestas una pluralidad de palas 21 alineadas según un círculo geométrico centrado en el eje geométrico de rotación 16, de forma que las palas 21 pasan sucesivamente por las mismas posiciones por efecto de la rotación de la rueda. En este ejemplo, el rotor 18 tiene dos etapas de álabes 21. La descripción que se va a dar a continuación se aplica indiferentemente a cada una de las etapas. En este ejemplo también las palas 21 están dispuestas radialmente en saliente sobre la superficie anular 20 y están regularmente espaciadas. Se referenciará 23 la superficie interpalas constituida por la parte de la superficie anular 20 entre las palas 21. Se referenciará igualmente 24 el espacio interpalas, es decir el espacio entre las palas 21. Cuando la rueda 19 gira, las palas 21 generan una superficie geométrica envolvente 25 que tiene una forma de revolución alrededor del eje geométrico 16.

La máquina de granallado 10 tiene en este ejemplo cinco recintos 30. Cada recinto 30 tiene un fondo 31 que constituye la parte más baja, paredes laterales 32 y una abertura 33 dirigida hacia arriba y eventualmente de lado. Cada abertura 33 está delimitada por dos bordes laterales, referenciados 34 en la figura 3, que llegan con una holgura limitada E1 contra la superficie anular 20, estando dichos bordes laterales 34, por tanto, en arcos de círculo centrados en el eje geométrico 16. Se ve en la figura 2 que las palas 21 pasan entre los bordes laterales 34 cuando la rueda 19 gira según el eje geométrico 16. Cada abertura 33 está también delimitada por dos bordes de forma 35 que reproducen la forma de las palas 21, pasando dichas palas delante de dichos bordes 35 con una holgura limitada E2 cuando gira la rueda 19.

Los recintos 30 forman una cadena y están referenciados sucesivamente 30a, 30b, 30c, 30d y 30e, siendo dichos recintos contiguos dos a dos por los bordes de forma 35. Así, los recintos 30a y 30e en los extremos de la cadena tienen cada uno un borde de forma respectivamente 35a y 35e que desemboca en el exterior, desembocando en el recinto contiguo todos los otros bordes de forma. Se comprenderá que cuando la rueda 19 gira en el sentido de rotación 46, cada pala que viene del exterior penetra en la cadena de recintos 30 por el borde de forma 35a, atraviesa sucesivamente los recintos 30a, 30b, 30c, 30d, 30e pasando entre los bordes laterales 34 y por los bordes de forma 35 antes de volver a salir al exterior por el borde de forma 35e.

Las disposiciones y las funciones de los diferentes recintos 30 no son idénticas. El recinto en medio de la cadena 30c es activo, y su fondo horizontal 31c rodea una superficie vibrante 40 en el extremo de una sonotrode 41 mantenida en el montante 11 por un soporte apropiado 42 y que recibe una energía vibratoria de un generador de vibraciones 43 del tipo de cuarzo. La sonotrode 41 transmite esta energía vibratoria 40 con una impedancia disminuida, transmitiendo dicha superficie vibrante 40 esta energía vibratoria a las microbolas presentes sobre dicha superficie 40 o que acaban de impactar en ella, yendo dichas microbolas a rebotar en todas direcciones contra las paredes laterales 32, la superficie anular 20 y las palas 21 presentes en la abertura 33c del recinto activo 30c, llenando así dichas microbolas el volumen del recinto activo 30c bajo la forma de una niebla de microbolas 45. El recinto activo 30c está así rodeado por cada lado por dos recintos pasivos, sucesivamente 30b y 30a de un lado y sucesivamente 30d y 30e del otro.

Se comprenderá que los bordes laterales 34 y los bordes de forma 35 aseguran la estanquidad de los recintos 30 con respecto a la rueda 19 y a las palas 21, siendo esta estanquidad, sin embargo, más o menos completa. Dando a la holgura E1 un valor inferior al diámetro de las microbolas utilizadas, se impide totalmente que dichas bolas salgan de los recintos pasando entre los bordes laterales 34 y la superficie anular 30. Reduciendo la holgura E2 entre los bordes de forma 35 y las palas 21 se reduce el caudal de microbolas que pasan del recinto activo 30c hacia los dos recintos pasivos contiguos 30b y 30d, pero siempre subsistirá un caudal de microbolas que pasa por los espacios interpalas 21 cuando dichos espacios interpalas 21 lleguen delante de un borde de forma 35. Sin embargo, las microbolas que han llegado a los recintos pasivos 30b y 30d no reciben más energía por impacto de una superficie vibrante, de forma que estas microbolas agotan rápidamente la energía cinética que las anima por impactos sucesivos contra las paredes laterales 32 y el fondo 33 de los recintos pasivos 30b y 30d, así como contra las palas 21 y la superficie anular 20 presentes en dichos recintos pasivos 30b, 30d, cayendo entonces dichas microbolas por gravedad al fondo 31 de dichos recintos pasivos 30b, 30d. Una pequeña minoría de microbolas llega todavía a pasar a los recintos pasivos 30a, 30e en el extremo de la cadena. Sin embrago, su energía cinética se ha hecho muy pequeña y entonces se agota totalmente por los sucesivos rebotes anteriormente descritos, de forma que ninguna microbola más vuelve a salir al exterior. El operario vierte por tanto una cantidad apropiada de microbolas en el recinto activo 30c antes de comenzar el granallado de la rueda, siendo suficiente esta cantidad para efectuar todo el granallado y no teniendo el operario, por tanto, que volver a añadir durante el granallado. En este ejemplo, la rueda 19 con las palas 21 tiene un diámetro de 900 mm, y los recintos pasivos suben de cada lado una altura igual a la mitad del diámetro.

Las microbolas presentes en los recintos pasivos 30a, 30b, 30c, 30d y 30e vuelven a caer por agotamiento de su energía cinética al fondo 31 de dichos recintos. Estos fondos 31 están inclinados y forman dos vaguadas 50 a cada lado del recinto activo 30c, permitiendo dichas vaguadas 50 a las microbolas volver a descender por gravedad hasta el fondo 31c del recinto activo 31 y llegar sobre la superficie vibrante 40 donde recibirán una nueva energía y renovarán la niebla de microbolas 45 en el interior del recinto activo 30c. Las vaguadas 50 atraviesan las paredes laterales 32 por túneles 51 con el fin de dejar pasar las microbolas de los recintos pasivos 30a, 30b, 30c, 30d, 30e hacia el recinto activo 30c a través de las paredes laterales 32.

En este ejemplo, los recintos 30 son retirables y están constituidos muy simplemente por una cubeta 55 que tiene dos paredes longitudinales 56 planas, verticales, paralelas entre sí y perpendiculares al eje geométrico de rotación 16, teniendo dichas paredes longitudinales 56 cada una un canto 57 en semicírculo centrado en dicho eje geométrico de rotación 16, llegando dichos cantos contra la superficie anular 20 de la rueda 19 por una y otra parte de las palas 21, estando dichas paredes longitudinales 56 unidas por paredes transversales 58 con el fin de cerrar lateralmente la cubeta 55. Las paredes transversales 58 se aproximan hacia parte inferior de la cubeta 55 para formar un fondo 59 inclinado hacia el medio. La cubeta 55 está colocada sobre una bandeja 60 unida al montante 11, rodeando dicha bandeja la superficie vibrante 40 en el extremo superior en la sonotrode 41. Se comprenderá que la cubeta 55, combinada con la bandeja 60 y con la superficie vibrante 40, esté abierta por encima y sea estanca lateralmente y hacia abajo, al menos a las microbolas. La cubeta 55 está dividida en cinco recintos 30 por seis tabiques transversales 61 aproximadamente radiales con respecto al eje geométrico de rotación 16, teniendo dichos tabiques transversales 61 entalladuras no referenciadas por las que pasan con la holgura E2 las palas 21 cuando gira la rueda 19. Se comprenderá que tal cubeta 55 pueda ser realizada muy fácilmente por corte de sus constituyentes en una placa, por ejemplo de Plexiglas, siendo montados a continuación dichos componentes, por ejemplo mediante tornillos. Se comprenderá que los dos cantos 57 constituyan los bordes laterales 34 de los recintos 30, y que los bordes de las entalladuras en los tabiques transversales 61 constituyan los bordes de forma 35. Se comprenderá también que el recinto 30 dispuesto en la cubeta 55 por debajo de la superficie vibrante 40 constituya el recinto activo 30c, mientras que los otros recintos 30 dispuestos en la cubeta 55 constituyen los recintos pasivos 30a, 30b, 30d, 30e.

Se hará referencia ahora simultáneamente a las figuras 3 y 4. Por motivos de claridad, se han ampliado las holguras E1 y E2, y se han aumentado los espacios interpalas. Se referenciará 65 y 66 los lados opuestos de la pala 20, estando el lado 65, denominado delantero, girado convencionalmente en el sentido de rotación 46, estando el lado opuesto, denominado trasero, así girado en sentido inverso. Se va a describir la historia de una pala 21 y de sus lados 65, 66 que atraviesan el recinto pasivo 30c, estando las referencias de la pala 21 y de sus lados 65, 66 sucesivamente con los índices a, b, c, que corresponden respectivamente a la posición de entrada, a la posición media y a la posición de salida. Por el efecto de la rotación de la rueda 19 en el sentido de rotación 46, la pala 21a, que viene del recinto pasivo 30b, penetra en el recinto activo 30c pasando por la entalladura 62 de un tabique transversal 61 con una holgura limitada E2 con respecto al borde de forma 35 que delimita dicha entalladura 62. El lado delantero 65a de dicha pala 21a está así girado hacia la superficie vibrante 40 en el extremo superior de la sonotrode 41, estando dicho lado delantero 65a expuesto así a la niebla de microbolas y sufriendo por ello el granallado. Por el contrario, el lado trasero 66a no está más que poco expuesto a la niebla de microbolas y lo estará progresivamente cuando cuando la pala 21a se acerque a la posición media. En su posición media, la pala referenciada entonces 21b está totalmente sumergida en la niebla de microbolas, de forma que sus dos lados referenciados aquí 65b, 66b son expuestos sensiblemente al mismo granallado. Cuando va a volver a salir, la pala referenciada entonces 21c expone su lado trasero 65c a la niebla de microbolas, mientras que su lado delantero 65c no está más que poco expuesto, de forma que solamente es granallado el lado trasero 65c. Se comprende que la simetría del recinto activo 30c y de la superficie vibrante 40, con respecto a un plano geométrico vertical P, y que contiene el eje geométrico de rotación 16, tiene como efecto hacer simétrica con respecto a este mismo plano P la niebla de microbolas en el interior del recinto activo 30c. Debido a esto, los lados opuestos 65, 66 de la pala 21 seguirán en tal niebla de microbolas en el recinto activo 30c, produciendo trayectos simétricos en cada paso un granallado equivalente, siendo temporal la diferencia de granallado que aparece entre los lados opuestos 65, 66 durante la travesía del recinto activo 30c, pues se reabsorbe en el momento en el que la pala 21 va a abandonar dicho recinto activo 30c. Se comprenderá igualmente que un granallado efectuado en N giros en lugar de uno solo tiene por efecto dividir por N esta diferencia temporal. Por ejemplo, si el granallado se ha efectuado en N=20 giros, esta diferencia temporal sólo es igual al 5% del granallado total. El inventor considera N=5 giros como un mínimo aceptable para granallar las palas 21 muy delgadas utilizadas en los turbomotores. Es posible dar a N valores mucho mayores, a condición de que la velocidad tangencial resultante de las palas 21 sea despreciable en comparación con la velocidad media de las microbolas que constituyen la niebla. En el caso contrario se crearía una disimetría, recibiendo entonces el lado delantero 65 un granallado con una intensidad superior al granallado recibido por el lado trasero 66. En este ejemplo, la anchura L1 del recinto es igual a cuatro veces la distancia L2 entre dos piezas consecutivas, pudiendo, por tanto, este recinto contener simultáneamente hasta cinco
piezas.

Una fracción 70 de las microbolas presentes en el recinto pasa por los espacios interpalas 24 en los recintos pasivos contiguos 30b y 30d. Estas microbolas pierden rápidamente su energía y vuelven a caer al fondo 31 para constituir un flujo 71 que desciende por gravedad la vaguada 50 y vuelven así al recinto activo 30c atravesando los tabiques transversales 61 por espacios o túneles 51 dejados entre dichos tabiques transversales 61 y dichos fondos 31.

Los vértices 80 de las palas 21 sufren por el efecto del granallado una recalcadura que los alarga un poco en forma de cabeza de martillo. Debido a ello, se dará a las palas una altura superior a la altura definitiva, y se mecanizarán dichos vértices 80 después del granallado, por ejemplo por rectificación, con el fin de volver a poner a dichas palas 21 en su altura definitiva y retirar las cabezas de martillo.

Ventajosamente, se dispondrá en el recinto activo 30c formas referenciadas 83 en la figura 1, estando dichas formas 83 situadas a una parte y a otra de las palas 21, atravesando dichas palas 21 el recinto activo 30c entre dichas formas 83 con esta misma holgura E2. Tal disposición tiene como efecto impedir que las microbolas impacten en los bordes de ataque 81 y los bordes de fuga 82, naturalmente muy delgados, de dichas palas 21, y como resultado proteger de la recalcadura dichos bordes de ataque 81 y dichos bordes de fuga 82.

Claims (11)

1. Procedimiento de granallado por ultrasonidos de piezas en una rueda, teniendo dicha rueda (19) una superficie anular (20) de revolución centrada sobre el eje geométrico de rotación (16) de dicha rueda (19), estando dichas piezas (21) dispuestas sobre dicha superficie anular (20), estando dichas piezas (21) alineadas según un círculo geométrico centrado en dicho eje geométrico de rotación (16), generando así dichas piezas una superficie geométrica de revolución (25) denominada envolvente cuando la rueda (19) gira según su eje geométrico de rotación (16), siendo efectuado dicho granallado por inmersión de dichas piezas (21) en una niebla de microbolas en el interior de un recinto activo (30c), siendo activada dicha niebla de microbolas por una superficie vibrante (40) en el interior de dicho recinto activo (30c), siendo dicha rueda (19) puesta en rotación según su eje geométrico de rotación (16) durante el granallado, caracterizado porque:

a. se dispone la rueda (19) simultáneamente en las aberturas (33) de al menos tres recintos (30), estando delimitada cada abertura (33) por dos bordes laterales (34) a una parte y a otra de las piezas (21), estando dichos bordes laterales (34) enfrente de la superficie anular (20) con una holgura limitada E1, estando dichas aberturas (33) delimitadas también por dos bordes de forma (35) enfrente uno de otro, estando dichos bordes de forma (35) también enfrente al menos la superficie envolvente (25) con una holgura limitada E2, siendo dichos recintos (30) contiguos dos a dos cada uno por un borde de forma (35), siendo activo al menos un recinto (30c), siendo pasivos al menos dos recintos (30a, 30b, 30d, 30e), estando situado cada recinto activo (30c) entre otros dos recintos (30),

b. durante el granallado se alimentan los recintos activos (30c) con microbolas, y se recuperan las microbolas caídas en los recintos pasivos (30a, 30b, 30d, 30e).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la holgura E1 entre los bordes laterales (34) y la superficie anular (20) es inferior al diámetro de las microbolas utilizadas.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la holgura E2 es como máximo igual a dos veces el diámetro de las microbolas utilizadas.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, siendo denominados interpiezas (24) los espacios entre dos piezas (21) consecutivas, caracterizado porque la longitud circunferencial L1 de los recintos (30), medida entre los bordes de forma (35), es al menos igual a tres veces la distancia circunferencial L2 entre dos piezas consecutivas.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la rueda hace al menos N=5 rotaciones durante el granallado.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los recintos activos (30c) y las superficies vibrantes (40) son simétricos con relación a un plano geométrico vertical P que contiene el eje geométrico de rotación (16).

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se utiliza una sucesión de recintos (30) constituida sucesivamente por dos recintos pasivos (30a, 30b), por un recinto activo (30c) y por otros dos recintos pasivos (30d, 30e).

8. Máquina de granallado para realizar el presente procedimiento, teniendo dicha máquina de granallar un husillo (15) susceptible de sujetar y de impulsar en rotación una rueda (19) según un eje geométrico de rotación (16), teniendo dicha máquina de granallado (10) un recinto (30c) activo, llegando el fondo (31) de dicho recinto activo (30c) alrededor de una superficie vibrante (40) susceptible de mantener una niebla de microbolas en dicho recinto activo (30c), estando dicha máquina de granallado caracterizada porque tiene:

a. al menos tres recintos (30), cada uno con una abertura (33) vuelta hacia el eje geométrico de rotación (16), estando cada abertura (33) delimitada por dos bordes laterales (34) cara a cara, estando uno de los bordes laterales (34) de cada abertura (33) posicionado sobre un primer arco de círculo geométrico centrado en el eje geométrico de rotación (16) en tanto que el otro borde lateral (34) de cada abertura (33) está posicionado en un segundo arco de círculo geométrico también centrado en el eje geométrico de rotación (16), teniendo cada abertura también dos bordes de forma (35) idénticos y dispuestos según un círculo geométrico centrado en el eje geométrico de rotación (16), siendo dichos recintos (30) contiguos dos a dos cada uno por un borde de forma (35), siendo activo al menos un recinto (30c), estando situado cada recinto activo (30c) entre otros dos recintos (30),

b. medios (50, 51) para alimentar de microbolas los recintos activos (30c), así como medios (50, 51) para retirar las microbolas de los recintos pasivos (30a, 30b, 30d, 30e).

9. Máquina de granallado según la reivindicación 8, teniendo los recintos (30) paredes laterales (32), caracterizada porque los medios (50, 51) para alimentar de microbolas los recintos activos (30c) y los medios (50, 51) para retirar las microbolas de los recintos pasivos (30a, 30b, 30d, 30e) están constituidos por vaguadas (50) en el fondo (31) de dichos recintos (30), drenando dichas vaguadas (50) por gravedad las microbolas desde los recintos pasivos (30a, 30b, 30d, 30e) y llegando a los recintos activos (30c) atravesando las paredes laterales (32) por túneles (51).

10. Máquina de granallado según la reivindicación 8 ó 9, caracterizada porque los recintos (30) son retirables.

11. Máquina de granallado según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque tiene una cubeta (55) abierta por encima que tiene dos cantos en arco de círculo (57) centrados en el eje geométrico de rotación (16), teniendo dicha cubeta (55) dos paredes longitudinales (56) planas y paralelas entre ellas, soportando cada pared longitudinal (56) uno de los cantos en arco de círculo (57), estando dichas paredes longitudinales (57) unidas por paredes transversales (58) que cierran lateralmente la cubeta (55), estando dicha cubeta (55) dividida en M recintos (30) por M+1 tabiques transversales (61), estando dichos recintos (30) abiertos cada uno entre los dos cantos en arco de círculo (57).