JP2013544194A - 投射材を加速させるためのインペラ - Google Patents

Abstract

本発明は、ショットブラスト装置の射出ホイールに加速させるべき投射材を供給するためのインペラであって、このインペラが、射出ホイールの中心領域で、排出口（２２）を備える分配スリーブ（１２）内に配設可能で、少なくとも１つのサイドディスク（２４）に、外方向に投射材を案内するための複数のガイド機構（２０ａ，２０ｂ）を備え、これらガイド機構（２０ａ，２０ｂ）が、それぞれ２つの側面（２６ａ，２６ｂ）を備え、これら側面が、隣接するガイド機構（２０ａ，２０ｂ）の側面（２６ａ，２６ｂ）と共に通路（１８）を構成し、これら通路を経て、投射材が外方向に排出可能である形式のインペラに関する。１つの又は各ガイド機構（２０ａ，２０ｂ）が、それぞれ１つの上面（３４ａ，３４ｂ）を有し、この上面が、ガイド機構（２０ａ，２０ｂ）の両側面（２６ａ，２６ｂ）の外側の端部（３２ａ，３２ｂ）を互いに結合し、少なくとも１つの部分（３８ａ，３８ｂ，４０，４２ａ〜４２ｃ）を備え、この部分が、ガイド機構（２０ａ，２０ｂ）の側面（２６ａ，２６ｂ）の外側の端部を同様に互いに結合する真直ぐな仮想の基準面（３６）内又はその上に配設されている。

Description

本発明は、ショットブラスト装置の射出ホイールに加速させるべき投射材を供給するためのインペラであって、このインペラが、射出ホイールの中心領域で、排出口を備える分配スリーブ内に配設可能で、少なくとも１つのサイドディスクに、外方向に投射材を案内するための複数のガイド機構を備え、これらガイド機構が、それぞれ２つの側面を備え、これら側面が、隣接するガイド機構の側面と共に通路を構成し、これら通路を経て、投射材が外方向に排出可能である形式のインペラに関する。本発明は、更に、このようなインペラを備える射出ホイールを有するショットブラスト装置に関する。

射出ホイールを備えるショットンブラスト装置により、例えば金属の圧延製品の表面が、表面に対して通常は微小金属粒子から成る投射材が射出されることによって、表面が保護コーティングを受ける前に、スケール及び／又は錆を除去される。このようなショットブラスト装置では、特に投射材の全ての粒子は、接線方向で、回転する射出ホイールのブレードに対してできるだけ平行に外方向に運動すべきである。但し、これは、しばしばそうならない。かなりの数のこの粒子は、サイドディスクとブレードに打ちつけられ、これらによってピンポン玉のように跳ね返される。これは、射出ホイールからの投射材の吹出し速度に対してマイナスに作用するだけでなく、清掃すべき表面上に投射材の不均等な凹部も生じさせる。加えて、射出ホイールの各部分に投射材粒子が衝突することにより、射出ホイールは、強い摩耗の影響下にある。

投射材の分布を改善するため、並びに、射出ホイールの摩耗を低減するため、このような射出ホイールの中心部にいわゆるインペラを配設することが知られている。このようなインペラも、高い摩耗の影響下にある。インペラは、通常は、インペラを同軸に包囲する、分配口又は排出口を備える分配スリーブ内に配置されている。ショットブラスト装置の運転中、投射材は、軸方向にインペラの中心部に案内される。インペラは、高速回転で変位され、投射材を、隣接するガイド機構によって構成されるインペラ通路に沿って半径方向外方向に案内する。分配スリーブとインペラ間の空間内で、投射材は、ほぼ円形の軌道に進入し、この領域でこの円形軌道に沿って回転する。インペラの回転により、投射材は、最後に、できるだけ接線方向に、分配スリーブの分配口から射出ホイールのブレードの作用領域に引き渡される。これにより、射出ホイールのブレード領域への投射材の穏やかな移行が、幅全体にわたり引き続く均等な加速でブレード出口まで得られる。射出ホイールのブレード及び側壁への投射材の衝突は、本質的に阻止される。

米国特許２９８３０８２号明細書 英国特許６５４４２０号明細書 米国特許２０４９４６６号明細書 国際公開第２００６／０００４２６号パンフレット

本発明の課題は、このようなインペラを、その寿命を顧慮して最適化することにある。

この課題は、請求項１の特徴を有するインペラによって解決される。

相応に、本発明によるインペラの１つ又は各ガイド機構は、半径方向外方向に向いたそれぞれ１つの上面を有し、この上面が、ガイド機構の両側面の外側の端部を互いに結合し、少なくとも１つの部分を備え、この部分が、ガイド機構の（通路を画成する）側面の外側の端部を同様に互いに結合する真直ぐな仮想の基準面内又はその上のいずれかに配設されている。

本発明の前記第１の選択肢によれば、仮想の基準面の上に配設された上面部分が、半径方向外方向に基準面から突出する。本発明の第２の選択肢では、この部分が、ちょうど仮想の基準面内に位置する。

両形成は、結果として、それぞれのガイド機構の上面と、この上面とは反対側の、インペラを包囲する分配スリーブの部分の間の特別な形状を生じさせる。

出願人の試験で、このようなタイプのインペラのガイド機構が、ショットブラスト装置の運転中に、インペラと、その中心部にインペラがショットブラスト装置に設置した状態で配置された射出ホイールの摩耗を特に少なくすることがわかった。加えて、投射材の分布もしくはショットブラスト装置の投射パターンが、特に均等になる。

本発明によれば、通常、上面を構成する全ての上面部分もしくは上面領域は、下層の基準線内又はその上に配設することができる。従って、本発明によれば、あるバリエーションでは、上面の全ての部分もしくは領域が、基準面の上に配設し得る。他のバリエーションでは、上面の全ての部分が、基準面内に位置し得る。最後に第３のバリエーションでは、同時に、上面の少なくとも１つの部分が基準面内に位置し、上面の少なくとも１つの部分が、基準面の上に位置し得る。

これが、基準面の上に配設された少なくとも１つの部分に該当する場合には、この部分は、一般的に見て湾曲を有して又は有しないで並びに基準面に対して傾斜を有して又は有しないで延在し得る。

特に、ガイド機構は、ガイド機構の、特に軸方向に延在する長手方向中心面に対して対称に形成されている。加えて、ガイド機構は、この場合特に、それぞれの長手方向中心面がそれぞれ本質的に半径方向に延在するように、インペラに配設されている。

本発明の好ましい実施形態では、ガイド機構の上面が、長手方向中心面の両側に、基準面の上に配設された、仮想の基準面に対して傾斜して延在するそれぞれ少なくとも１つの部分を有する。この場合、両部分のそれぞれは、それぞれの部分が、それぞれの部分に隣接する側面からそれぞれ見て、長手方向中心面の方向で、基準面に対して正の上昇値を備えるように、それぞれ仮想の基準面に対して傾斜して延在する。換言すれば、基準面に対するそれぞれの部分の高さが、それぞれ、長手方向中心面の方向に（概念的に）進むにつれて増加するということである。加えて、特に、これら両部分のそれぞれは、これら部分に隣接するガイド機構の側面に直接隣接する。

上面の、長手方向中心面の両側に延在する前記傾斜した両部分は、直接、又は、上面の、少なくとも領域的に湾曲して延在する少なくとも１つの結合部分によって、互いに結合することができる。

本発明の別の実施形態では、長手方向中心面の両側に、それぞれ、特にそれぞれの側面に隣接する少なくとも１つの真直ぐな上面部分が配設され、この上面部分が、下層の基準面内に位置する。この場合、これら両部分は、この実施形態では、必然的に基準面に対して傾斜を有しないで延在する。

基準面内に延在するこれら上面部分も、特に１つの結合部分によって互いに結合されている。

この実施形態の別の形成では、結合部分が、特に、それぞれの上面部分にそれぞれ隣接する、これら上面部分に対して垂直又はほぼ垂直にそれぞれ延在する、基準面の上に配設された結合部分と、前記垂直な結合部分を互いに結合する、上面部分に対して平行又はほぼ平行で、同様に基準面の上に延在する結合部分とを有する。

これが、ガイド機構間の通路を画成する、隣接するガイド機構の前記向かい合う側面に該当する場合には、これら側面は、特に、互いに間隔を置いて平行又はほぼ平行に延在する。

これが、ガイド機構自身に該当する場合には、これらガイド機構は、特にブロック状に中実に形成すること、又は、例えば個々の成形部材又は成形条片から構成することができる。ここでは、異なったバリエーションが考えられる。

本発明の更なる特徴は、特許請求の範囲、好ましい実施例の後続の説明、及び、添付図からわかる。

本発明によるインペラの概略的な断面図

図１には、それ以外は図示してないショットブラスト装置の分配スリーブ１２の内部に配設されたインペラ１０が示されている。このようなショットブラスト装置内で、部品の表面は、ショットブラスト装置によって加速された投射材の作用を受ける。これにより、部品表面は、清掃、又は、錆やスケール等の障害となる表面層を除去し得る。

インペラ１０は、インペラを包囲するスリーブ１２と共に、図示してない射出ホイールの中心部に配置されている。このようなショットブラスト装置の構成は、原理的に従来技術において知られている。このようなショットブラスト装置に挿入された、モータによって駆動される射出ホイールは、周方向にサイドディスクに沿って分配配設された多数の射出ホイールブレードを、投射材を加速させるために有する。この場合、インペラ１０には、加速させるべき投射材が、図示してない供給ラインによって供給される。正確に言うと、投射材は、投射材源もしくは投射材リザーバからインペラの中心部１４に導かれる。インペラ１０は、ショットブラスト装置の運転中に、図示してない駆動装置を介して回転軸１６を中心として回転される。インペラの中心に供給された投射材は、インペラ１０によって通路１８に沿って外方向に案内される。この場合、通路１８は、隣接するガイド機構２０ａ（第１の実施形態）もしくは２０ｂ（第２の実施形態）の側面対２６ａ，２６ｂによって構成される。

通路１８により、投射材は、半径方向更に内側から半径方向更に外側へと達し、ガイド機構２０ａもしくは２０ｂとスリーブ１２間の円形軌道上でインペラ１０の回転方向に加速される。スリーブ１２内の排出口２２を介して、投射材は、最後に、図示してない射出ホイールのブレードの角度領域内に引き渡される。この場合、投射材は、本質的に接線方向に排出口２２から流出する。これにより、図示してない射出ホイールの半径方向更に外側に配設されたブレード領域への投射材の穏やかな移行が、幅全体にわたり引き続く均等な加速でブレード出口まで得られる。射出ホイールのブレード及び側壁への投射材の衝突は、本質的に阻止される。中心加速器として作用するインペラ１０からの図示してない射出ホイールへの投射材の衝突のない移行は、射出ホイール内の投射材の均等な案内を生じさせる。これにより、処理すべき表面への投射材の均等な分布が得られる。加えて、射出ホイールにおける摩耗や投射材を加速させるために備えるべきエネルギーも低減される。

図示したインペラ１０は、既に示したように、ガイド機構の２つの異なった実施形態を備える。これら異なった実施形態は、簡素化のためだけに、共に図１に図示されている。実際には、運転中、本発明によるインペラ１０は、通常は、一種類のガイド機構しか、即ちガイド機構２０ａとガイド機構２０ｂのいずれしか備えない。以下では、まず、両実施形態２０ａ，２０ｂの同じ特徴を共に説明する。これに続いて、両実施形態２０ａ，２０ｂの違いを示す。

ガイド機構２０ａ，２０ｂは、第１のサイドディスク２４の端面に配設されている。図示してない第２のサイドディスクは、第１のサイドディスク２４の向かい側に間隔を置いて平行に配設されているので、ガイド機構２０ａもしくは２０ｂは、両サイドディスク間に位置決めされている。これに関係して、本発明の範囲内で、ガイド機構２０ａもしくは２０ｂが、基本的に別々の部品として製造し得るが、当然、サイドディスクのそれぞれの端面と一体的に結合され得ることも指摘する。

ガイド機構２０ａ，２０ｂは、サイドディスク２４の端面の面に対して持ち上げられている、即ち、両ガイド機構は、この面に対する隆起部を構成する。基本的に、また、第２のサイドディスクを省略し、一方のサイドディスクだけを使用することも、考えられる。

個々のガイド機構２０ａ，２０ｂは、円形リング面に沿ってサイドディスク２４の端面にわたって周方向に分配配設されている。この例では、円形リング面は、サイドディスク２４の端面の周縁領域を構成する。

各ガイド機構２０ａ，２０ｂは、その両側にそれぞれ直接隣接する両ガイド機構２０ａもしくは２０ｂから周方向に間隔を置いている。

ガイド機構２０ａ，２０ｂの側面２６ａ，２６ｂは、一方で図平面に対して垂直に、従ってサイドディスク２４の端面に対して垂直に軸方向に延在する。加えて、図示した側面２６ａ，２６ｂは、図１の横断面図で分配スリーブ１２に向いている。これら側面は、これに応じて半径方向更に内側から半径方向更に外側に向かって、本質的に半径方向もしくは半径方向の線に対して傾斜を有しないで延在する。

インペラ中心部１４もしくはインペラ回転軸１６の方に向いたもしくは半径方向内側に位置するその端部２８ａ，２８ｂにおいて、側面２６ａもしくは２６ｂは、下面３０を介して互いに結合されている。下面３０は、平坦な、即ち真直ぐもしくは湾曲を有しない結合面を構成する。

半径方向外側に位置するその両端部３２ａ，３２ｂにおいて、側面２６ａ，２６ｂは、上面３４（ガイド機構２０ａ）もしくは３４ｂ（ガイド機構２０ｂ）を介して互いに結合されている。上面３４ａもしくは３４ｂは、同様に、サイドディスク２４の端面に対して垂直に、即ち軸方向に延在する。

それぞれの上面３４ａもしくは３４ｂの輪郭が、特に重要である。以下では、先ず、ガイド機構２０ａの輪郭３４ａを説明する。

上面３４ａ全体は、図１に破線で図示した仮想の基準面３６の上に、即ち、この基準面よりも半径方向更に外側に延在する。仮想の基準面３６は、真直ぐな結合面であり、この結合面は、側面２６ａ，２６ｂの上側の両側面端部３２ａ及び３２ｂを、最短経路で互いに結合する。

上面３４ａは、ガイド機構２０ａ全体のように、軸方向に延在する長手方向中心面２１に対して対象に形成されている。この上面は、長手方向中心面２１の両側に、側面端部３２ａ，３２ｂにそれぞれ隣接する（真直ぐな）部分３８ａもしくは３８ｂを有する。これら真直ぐな部分３８ａ，３８ｂは、下層の基準面３６の上に延在する。加えて、これら真直ぐな部分は、基準面３６に対して角度αで傾斜している。この場合、傾斜は、例えば真直ぐな部分３８ａの勾配が、基準面３６に対して増加する、即ち正であるように、延在する。この場合、見る方向は、真直ぐな部分３８ａに隣接する側面端部３２ａから出発して長手方向中心面２１に向かう方向によって定義される。換言すれば、真直ぐな部分３８ａの高さが、基準面３６に対して、しかも前記方向で見て増加するということである。同様に、部分３８ｂの勾配も、しかも同様に基準面３６に対して、但し、反対方向で見て、即ち、真直ぐな部分３８ｂに隣接する側面端部３２ｂから出発して長手方向中心面２１に向かって増加する。

両真直ぐな部分３８ａ，３８ｂは、更に、その結合部分４０によって互いに結合されている。この結合部分は、凸に形成されている。

全体として、ガイド機構２０ａの図示した上面輪郭は、上面３４ａとこの上面３４ａと向かい合うスリーブ部分間の空間が、インペラの回転方向に応じて、それぞれ先行する外側の側面端部３８ａ又は３８ｂから出発して、先ず、結合部分４０における最小の空間容積のところで狭まり、引き続き後続の側面端部に向かって再び広がることを生じさせる。

ガイド機構の第２の実施形態２０ｂは、上面３４ｂの輪郭でガイド機構２０ａとは異なる。ガイド機構２０ａの真直ぐな部分３８ａ，３８ｂの場合がそうであるのとは違って、ガイド機構２０ｂの真直ぐな部分３８ａ，３８ｂは、基準面３６に対して傾斜しているのではなく、正確に基準面３６内に位置する。

加えて、両真直ぐな部分３８ａ，３８ｂを結合する結合部分４０は、一種の突出部として形成されており、基準面３６内に位置する両上面部分３８ａ，３８ｂには、それぞれ、結合部分４０の、これら上面部分に対して垂直に延在する、但し基準面３６の上に配設された区間４２ａもしくは４２ｂが隣接する。更にまた同様に基準面３６の上に配設された、これら部分結合部分４２ａ，４２ｂに対して垂直で、部分３８ａ，３８ｂに対して平行に延在する部分結合部分４２ｃは、更にまた部分結合部分４２ａ，４２ｂを互いに結合する。

出願人の試験は、ガイド機構が、この出願の範囲内で図示及び請求したような原理的な構成によって、それぞれのインペラの特に高い寿命と、射出ホイールの特に高い寿命と、特に均等な投射材パターンとを生じさせることを示した。

１０ インペラ
１２ 分配スリーブ
１４ インペラ中心部
１６ 回転軸
１８ 通路
２０ａ ガイド機構
２０ｂ ガイド機構
２１ 長手方向中心面
２２ 排出口
２４ サイドディスク
２６ａ 側面
２６ｂ 側面
２８ａ 側面端部
２８ｂ 側面端部
３０ 下面
３２ａ 側面端部
３２ｂ 側面端部
３４ａ 上面
３４ｂ 上面
３６ 基準面
３８ａ 部分
３８ｂ 部分
４０ 結合部分
４２ａ 区間
４２ｂ 区間
４２ｃ 区間

Claims (12)

1. ショットブラスト装置の射出ホイールに加速させるべき投射材を供給するためのインペラであって、このインペラが、射出ホイールの中心領域で、排出口（２２）を備える分配スリーブ（１２）内に配設可能で、少なくとも１つのサイドディスク（２４）に、外方向に投射材を案内するための複数のガイド機構（２０ａ，２０ｂ）を備え、これらガイド機構（２０ａ，２０ｂ）が、それぞれ２つの側面（２６ａ，２６ｂ）を備え、これら側面が、隣接するガイド機構（２０ａ，２０ｂ）の側面（２６ａ，２６ｂ）と共に通路（１８）を構成し、これら通路を経て、投射材が外方向に排出可能である形式のインペラにおいて、
   １つの又は各ガイド機構（２０ａ，２０ｂ）が、それぞれ１つの上面（３４ａ，３４ｂ）を有し、この上面が、ガイド機構（２０ａ，２０ｂ）の両側面（２６ａ，２６ｂ）の外側の端部（３２ａ，３２ｂ）を互いに結合し、少なくとも１つの部分（３８ａ，３８ｂ，４０，４２ａ〜４２ｃ）を備え、この部分が、ガイド機構（２０ａ，２０ｂ）の側面（２６ａ，２６ｂ）の外側の端部を同様に互いに結合する真直ぐな仮想の基準面（３６）内又はその上に配設されていること、を特徴とするインペラ。
2. ガイド機構（２０ａ，２０ｂ）が、ガイド機構（２０ａ，２０ｂ）の長手方向中心面（２１）に対して対称に形成されていること、を特徴とする請求項１に記載のインペラ。
3. ガイド機構（２０ａ，２０ｂ）の上面（３４ａ，３４ｂ）が、長手方向中心面（２１）の両側にそれぞれ、仮想の基準面（３６）の上に配設された少なくとも１つの真直ぐな部分（３８ａ，３８ｂ，４０，４２ａ〜４２ｃ）を備えること、を特徴とする請求項２に記載のインペラ。
4. ガイド機構（２０ａ，２０ｂ）の上面（３４ａ）が、長手方向中心面（２１）の両側にそれぞれ、特にそれぞれの側面（２６ａ，２６ｂ）に隣接する、仮想の基準面（３６）に対して傾斜して延在する少なくとも１つの部分（３８ａ，３８ｂ）を備え、この部分（３８ａ，３８ｂ）の、基準面（３６）に対する勾配が、それぞれ長手方向中心面（２１）の方向で見て増加するように、傾斜が形成されていること、を特徴とする請求項２又は３に記載のインペラ。
5. 上面（３４ａ，３４ｂ）の、長手方向中心面（２１）の両側に延在する両部分（３８ａ，３８ｂ）が、直接、又は、上面（３４ａ）の、少なくとも領域的に湾曲して延在する少なくとも１つの結合部分（４０）によって、互いに結合されていること、を特徴とする請求項４に記載のインペラ。
6. 傾斜して延在する両部分（３８ａ，３８ｂ）が真直ぐであること、を特徴とする請求項４又は５に記載のインペラ。
7. 長手方向中心面（２１）の両側に、それぞれ、特にそれぞれの側面（２６ａ，２６ｂ）に隣接する少なくとも１つの真直ぐな上面部分（３８ａ，３８ｂ）が配設され、この上面部分が、仮想の基準面（３６）内に配設されていること、を特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載のインペラ。
8. 仮想の基準面（３６）内で長手方向中心面（２１）の両側に配設された上面部分（３８ａ，３８ｂ）が、少なくとも１つの結合部分（４０）によって互いに結合されていること、を特徴とする請求項７に記載のインペラ。
9. 長手方向中心面の両側でそれぞれの上面部分（３８ａ，３８ｂ）に隣接する、これら上面部分に対して垂直又はほぼ垂直に延在する２つの結合部分（４２ａ，４２ｂ）と、この垂直な結合部分（４２ａ，４２ｂ）を互いに結合する、上面部分（３８ａ，３８）に対して平行又はほぼ平行に延在する１つの結合部分（４２ｃ）とによって、両上面部分（３８ａ，３８ｂ）が互いに結合されていること、を特徴とする請求項８に記載のインペラ。
10. 隣接するガイド機構（２０ａ，２０ｂ）の通路を画成する側面（２６ａ，２６ｂ）が、平行又はほぼ平行に互いに間隔を置いて延在すること、を特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のインペラ。
11. 上面（３４ａ，３４ｂ）の全ての部分（３８ａ，３８ｂ，４０，４２ａ〜４２ｃ）が、側面（２６ａ，２６ｂ）を結合する仮想の基準面（３６）内及び／又はその上に配設されていること、を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインペラ。
12. 射出ホイールと、この射出ホイールの中心領域に配設された、排出口（２２）を有する分配スリーブ（１２）と、この分配スリーブ（１２）の内部に配設された、請求項１の特徴を有するインペラとを有するショットブラスト装置。

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