NL194785C

NL194785C - Turbine for a pellet blasting machine.

Info

Publication number: NL194785C
Application number: NL9400462A
Authority: NL
Inventors: Leon Rutten
Original assignee: Leon Rutten
Priority date: 1993-03-24
Filing date: 1994-03-23
Publication date: 2003-03-04
Also published as: DE4409690B4; NL194785B; FR2702983A1; GB9405733D0; NL9400462A; GB2276341B; DE4409690A1; BE1006808A6; GB2276341A; FR2702983B1

Description

1 1947851 194785

Turbine voor een korrelstraalmachineTurbine for a pellet blasting machine

De uitvinding heeft betrekking op een turbine voor een korrelstraalmachine, waarbij deze turbine een aantal schoepbladen of schepborden omvat, die rond een hartlijn roterend aandrijfbaar zijn en waarbij elke schoep 5 voorzien is van een aangrijpvlak voor te werpen korrels, dat zich uitstrekt tussen een eerste uiteinde dat grenst aan de hartlijn voor het initieel aangrijpen van de te werpen korrels, en een tweede uiteinde dat van de hartlijn verwijderd is voor het uitwerpen van de korrels, waarbij de eerste uiteinden op een afstand van de hartlijn gesitueerd zijn die kleiner is dan de afstand die het tweede uiteinde van de hartlijn scheidt, waarbij ieder aangrijpvlak tussen zijn eerste en tweede uiteinde een concaaf profiel met cirkelvormige 10 kromming bezit, waarbij de raaklijn aan het profiel in het eerste uiteinde een hoek α maakt met de raaklijn in het eerste uiteinde, aan een omwentelingscilinder rondom de hartlijn waarvan de straal overeenkomt met de afstand die het eerste uiteinde van het aangrijpvlak in kwestie scheidt van de hartlijn, terwijl de raaklijn aan het profiel in de nabijheid van het tweede uiteinde een hoek γ die kleiner is dan 60° maakt ten opzichte van een straal die zich uitstrekt tussen de hartlijn en het tweede uiteinde.The invention relates to a turbine for a pellet blasting machine, wherein this turbine comprises a number of blade blades or scoop plates which are drivable for rotation about an axis and wherein each blade is provided with an engagement surface for granules to be cast, which extends between a first end adjacent to the center line for initially engaging the grains to be thrown, and a second end removed from the center line for ejecting the grains, the first ends being situated at a distance from the center line that is smaller than the distance which separates the second end from the center line, each engagement surface between its first and second end having a concave profile with circular curvature, the tangent line on the profile in the first end making an angle α with the tangent line in the first end, at a revolution cylinder around the center line whose radius corresponds to the distance that the first end separates nth from the engagement surface in question from the center line, while the tangent line at the profile in the vicinity of the second end makes an angle γ smaller than 60 ° with respect to a radius extending between the center line and the second end.

15 Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3.872.624. Bij de hierin beschreven turbine is de hoek α gelijk aan 90° en ligt de hoek γ tussen 25° en 35°.Such a device is known from U.S. Pat. No. 3,872,624. With the turbine described herein, the angle α is 90 ° and the angle γ is between 25 ° and 35 °.

De bekende turbine heeft als nadeel dat de schoepbladen of schepborden met een tamelijk harde klap aangrijpen op de korrels die de verdeler verlaten, een klap die zelfs in staat is stalen korrels te breken, die bij hoge hardheden zeer kwetsbaar zijn.The known turbine has the disadvantage that the blade blades or scoop plates engage with a fairly hard blow on the grains leaving the distributor, a blow that is even capable of breaking steel grains which are very vulnerable at high hardnesses.

20 Het is een doel van de uitvinding een turbine voor een korrelstraalmachine te verschaffen waarin ten minste dit nadeel is opgeheven, en geschikt om metalen deeltjes op de schoon te maken of ruw te maken oppervlakken te werpen.It is an object of the invention to provide a turbine for a pellet blasting machine in which at least this disadvantage has been eliminated, and suitable for throwing metal particles onto the surfaces to be cleaned or roughened.

Hiertoe wordt de turbine van de in de aanhef vermelde soort gekenmerkt doordat de hoek α kleiner is dan 45°. Hierdoor wordt een voortreffelijke aangrijping (zachte aangrijping) verzekerd van de korrels die de 25 verdeler verlaten. Hierdoor wordt vermeden dat de korrels bij het aangrijpen als gevolg van een harde klap breken.To this end, the turbine of the type mentioned in the preamble is characterized in that the angle α is smaller than 45 °. Hereby an excellent engagement (soft engagement) is assured of the grains leaving the distributor. This prevents the grains from breaking during engagement as a result of a hard blow.

Opgemerkt wordt dat uit het Duitse Offenlegungsschrift 3.935.801 een turbine voor een korrelstraalmachine bekend is met een aantal schoepbladen met elk een aangrijpvlak waarbij de hoek α 55°-70° is.It is noted that from German Offenlegungsschrift 3,935,801 a turbine for a pellet blasting machine is known with a number of blade blades, each with an engagement surface, the angle α being 55 ° -70 °.

Het aangrijpvlak van deze bekende turbine heeft geen cirkelvormige kromming. Hier speelt het probleem 30 van het breken van de korrels in mindere mate, maar is dit nog wel aanwezig.The engagement surface of this known turbine has no circular curvature. Here the problem of breaking the grains plays a lesser part, but this is still present.

Bij voorkeur is de hoek α kleiner dan 15°. Hierdoor wordt de aangrijping van de korrels verder verbeterd en wordt het breken van de korrels verder tegengegaan.The angle α is preferably less than 15 °. Hereby the engagement of the grains is further improved and the breaking of the grains is further prevented.

De uitvinding zal hierna bij wijze van voorbeeld aan de hand van de tekening beschreven worden.The invention will be described below by way of example with reference to the drawing.

35 In de tekeningen: is figuur 1 een schematisch, gedeeltelijk weggebroken aanzicht van een gangbare turbine met rechte schepborden die een aangrijpen met initiële klap bewerkstelligen; toont figuur 2 een profiel van een werkzaam oppervlak van een schoepblad van een turbine volgens de uitvinding, waarbij het oppervlak concaaf is en correct aangrijpt; 40 is figuur 3 een aanzicht op grotere schaal van het werkzame oppervlak ter plaatse van de initiële aangrijping, is figuur 4 een aanzicht in doorsnede van een profiel van een andere uitvoeringsvorm van een schoepblad van een turbine volgens de uitvinding mei hoge uiiwerpsneiheid; zijn de figuren 5 en 6 respectievelijk een vooraanzicht van een turbine volgens de uitvinding met vier schepborden en een doorsnede volgens de lijn VI—VI van figuur 5, waarbij de schepborden aangebracht zijn 45 op het aandrijfzijvlak; zijn de figuren 7 en 8 respectievelijk een zijaanzicht en een achteraanzicht van een uitvoeringsvariant van het schepbord volgens de uitvinding, waarbij de schepborden demonteerbaar zijn en tussen twee zijplaten gehouden worden, waarvan de ene de aandrijfzijplaat is, en zijn de figuren 9 tot 11 respectievelijk een gedeeltelijk aanzicht in doorsnede van een turbine, een 50 doorsnede volgens de lijn X-X van figuur 9 en een gedeeltelijk perspectivisch aanzicht.In the drawings: figure 1 is a schematic, partially broken away view of a conventional turbine with straight scoop plates that effect an engagement with initial blow; figure 2 shows a profile of an active surface of a blade of a turbine according to the invention, the surface being concave and correctly engaged; 40, FIG. 3 is a larger-scale view of the active surface at the location of the initial engagement; FIG. 4 is a sectional view of a profile of another embodiment of a blade of a turbine according to the invention with a high elongation tendency; Figures 5 and 6 are respectively a front view of a turbine according to the invention with four scoop plates and a section along the line VI-VI of Figure 5, wherein the scoop plates are arranged on the drive side surface; 7 and 8 are, respectively, a side view and a rear view of an embodiment of the scoop board according to the invention, wherein the scoop boards are removable and are held between two side plates, one of which is the drive side plate, and Figures 9 to 11 are respectively partial sectional view of a turbine, a sectional view along the line XX of Figure 9 and a partial perspective view.

Beschrijving van uitvoeringsvormenDescription of embodiments

Voor breekbare korrels, die gebruikt worden voor straaltoepassingen van moeilijke oppervlakken, zoals bijvoorbeeld walscilinders, is het belangrijk de werkzame korrels op zo zacht mogelijke wijze aan te grijpen, 55 zonder klap, teneinde de korrels te beschermen en het breken ervan te vermijden.For fragile grains used for blasting applications of difficult surfaces, such as, for example, roller cylinders, it is important to grasp the active grains as gently as possible, without impact, to protect the grains and avoid breaking them.

Zoals men in figuur 1 ziet hebben de rechte schoepbladen 100 of zelfs de heden ten dage gerealiseerde convexe schoepbladen de neiging de korrels bij het intreden stuk te slaan. Daarentegen verminderen de « 194785 2 concave oppervlakken 22 van het schoepblad 1, zoals deze schematisch weergegeven zijn in figuur 2, het effect van de klap sterk en staan zij aldus toe breuk van de korrels al bij het aangrijpen daarvan te vermijden.As can be seen in Figure 1, the straight blade blades 100 or even the convex blade blades realized today tend to smash the grains upon entry. On the other hand, the concave surfaces 22 of the blade 1, as they are schematically shown in Figure 2, greatly reduce the effect of the blow and thus allow the grains to break even when they are engaged.

Zoals men ziet in figuur 1 zijn de schepbladen 100 in rotatie gebracht (snelheid w) zodat de korrel 101 5 die de verdeler verlaat geleidelijk meegenomen wordt door de werking van de centrifugale kracht in de nabijheid van de vrije rand 102 van een schoepblad 100, waar de korrel 101 de turbine verlaat met een snelheid VRl een snelheid die resulteert uit de tangentiële snelheid V, en de radiale snelheid Vr.As can be seen in Figure 1, the scoop blades 100 are rotated (speed w) so that the grain 101 leaving the distributor is gradually taken along by the action of the centrifugal force in the vicinity of the free edge 102 of a blade blade 100, where the grain 101 leaves the turbine at a speed VR1 at a speed that results from the tangential speed V, and the radial speed Vr.

Bij de uitgang van de verdeler bezit de korrel een geringe snelheid, waarvan de richting weergegeven is door de vector B van figuur 2. De vector A, loodrecht op de straal r, geeft de snelheid van het materiële 10 punt van de voet van het schepblad aan.At the outlet of the distributor the grain has a low speed, the direction of which is shown by the vector B of figure 2. The vector A, perpendicular to the radius r, gives the speed of the material point of the base of the scoop blade On.

Figuur 3 toont, op vergrote wijze, de snelheidsvectoren A en B bij de straal rvFigure 3 shows, in an enlarged manner, the speed vectors A and B at the radius rv

Een zachte aang rijping van de korrel is vereist voor kleine turbines, die zeer snel moeten draaien om een voldoende hoge resulterende uitwerpsnelheid te verkrijgen.Soft grain graining is required for small turbines, which must rotate very quickly to achieve a sufficiently high resulting ejection speed.

In tegenstelling tot hetgeen al uitgevoerd is, gaat het er niet om een oppervlak bij het begin van de 15 botsing parallel aan de snelheidsvector van de korrel bij de uitgang van de verdeler, vector B, te maken, maar om een aangrijpvlak te maken dat zo dicht mogelijk bij de richting tegenovergesteld aan de snelheidsvector op dit niveau van de diameter loopt.Contrary to what has already been carried out, it is not a question of making a surface at the start of the collision parallel to the velocity vector of the grain at the outlet of the distributor, vector B, but of making an engagement surface that is so runs as close as possible to the direction opposite to the speed vector at this level of the diameter.

Bepaalde constructeurs hebben de aangrijprand van het schepbord rakend aan de vector B geplaatst, hetgeen een fundamentele fout is voor een correcte aangrijping van de korrel. Men verkrijgt aldus het 20 gestippelde profiel 1000 (figuren 2 en 3), een profiel waarvan de initiële aangrijping van de korrels zeer slecht is. Dit profiel beperkt de aangrijping sterk, hetgeen een vermindering van het debiet dat deze turbine toelaat met zich meebrengt. In feite werpt dit type profiel een gedeelte van de korrels terug naar het midden, aldus zijn aangrijping verhinderend.Certain constructors have placed the engagement edge of the scoop board touching the vector B, which is a fundamental error for correct engagement of the grain. The dotted profile 1000 (figures 2 and 3) is thus obtained, a profile of which the initial engagement of the grains is very poor. This profile greatly limits the engagement, which entails a reduction in the flow rate that this turbine allows. In fact, this type of profile throws a portion of the grains back to the center, thus preventing its engagement.

Het is dus nodig dat de raaklijn aan het oppervlak van de initiële aangrijprand zo nabij mogelijk bij de 25 hoek van de richting van vector B is, hetgeen de snelheidsvector van de korrel bij de uitgang van de verdeler is.It is therefore necessary for the tangent line on the surface of the initial engagement edge to be as near as possible to the corner of the direction of vector B, which is the velocity vector of the grain at the outlet of the distributor.

Het is duidelijk niet mogelijk de aangrijprand van het schepbord in het verlengde van de vector B (of A, trouwens) te plaatsen, aangezien de aangrijprand een dikte heeft die verhindert dat deze richtingen samenvallen. Dit gezegd zijnde, is het van voordeel dat de aangrijprand zo dicht mogelijk bij deze richting 30 is, rekening houdend met de dikte.It is clearly not possible to place the engagement edge of the scoop board in line with the vector B (or A, by the way), since the engagement edge has a thickness that prevents these directions from coinciding. Having said that, it is advantageous for the engagement edge to be as close as possible to this direction, taking into account the thickness.

Zoals men ziet in figuur 2 is de turbine volgens de uitvinding in een lichaam 20 geplaatst die het toestaat de korrels door de leiding 200 uit te werpen. Deze turbine omvat een aantal schoepbladen 1 (waarvan er twee zijn weergegeven) die in rotatie gebracht zijn (pijl w) rond een hartlijn 21. De schoepbladen bezitten een aangrijpvlak 22 voor de te werpen korrels 101, een oppervlak 22 dat zich uitstrekt tussen een uiteinde 35 of rand 23 aangrenzend aan de hartlijn 21 (rand 23 of uiteinde voor de initiële aangrijping van de te werpen korrels) en een uiteinde of rand 24 die verwijderd is van de hartlijn 21 (rand voor het uitwerpen van de korrel). De rand 23 is op een afstand rn van de hartlijn 21 geplaatst, waarbij de afstand r1 kleiner is dan de afstand r2 die de rand 24 van de hartlijn 21 scheidt.As can be seen in Figure 2, the turbine according to the invention is placed in a body 20 which allows the pellets to be ejected through the pipe 200. This turbine comprises a number of blade blades 1 (two of which are shown) that have been rotated (arrow w) about an axis 21. The blade blades have an engagement surface 22 for the granules 101 to be cast, a surface 22 extending between an end 35 or edge 23 adjacent to the center line 21 (edge 23 or end for the initial engagement of the grains to be cast) and an end or edge 24 remote from the center line 21 (edge for ejecting the grain). The edge 23 is placed at a distance rn from the center line 21, the distance r1 being smaller than the distance r2 separating the edge 24 from the center line 21.

Het aangrijpvlak bezit tussen zijn randen 23, 24 een concaaf en cirkelvormig profiel (straal R).The engagement surface has between its edges 23, 24 a concave and circular profile (radius R).

40 De raaklijn t23 aan het schoepprofiel vormt een hoek α met de raaklijn t aan een omwentelingscilinder rond de hartlijn 21 waarvan de straal rn is, waarbij de raaklijn t in de nabijheid van de rand 23 is. Deze hoek α is op voordelige wijze kleiner dan 45°, hetgeen aldus een voortreffelijke aangrijping (zachte aangrijping) verzekert. De aangrijping zal overigens beter worden als de hoek α de nul graden (bijvoorbeeld kleiner dan 15°) benadert.The tangent line t23 on the blade profile forms an angle α with the tangent line t on a revolution cylinder about the axis 21 whose radius is rn, the tangent line t being in the vicinity of the edge 23. This angle α is advantageously smaller than 45 °, which thus ensures an excellent engagement (soft engagement). Incidentally, the engagement will improve if the angle α approaches the zero degrees (for example, less than 15 °).

45 De raaklijn t^ van het profiel in de nabijheid van de rand 24 vormt een hoek γ ten opzichte van een straal T die zich uitstrekt tussen de hartlijn 21 en de rand 24. Deze hoek is genomen tussen 0 en 60°.The tangent line t ^ of the profile in the vicinity of the edge 24 forms an angle γ with respect to a radius T extending between the center line 21 and the edge 24. This angle is taken between 0 and 60 °.

Het profiel van het schepbord of van het schoepblad is volgens de uitvinding ontworpen om de korrel met een zo hoog mogelijke resulterende snelheid uit te werpen, bij een bepaalde rotatiesnelheid, die bij voorkeur zo gering mogelijk is.The profile of the scoop plate or of the blade is according to the invention designed to eject the grain with the highest possible resulting speed, at a certain rotational speed, which is preferably as low as possible.

50 Met andere woorden, opdat de resulterende snelheid VH (figuur 4) maximaal is voor een vaste tangentiële snelheid V, (dus vaste w aangezien V, = w.r2, met w in rad/sec), is de hoek γ (de hoek γ die de uitwerprand 24 maakt ten opzichte van een straal T die door de top van deze rand gaat) genornen tussen 0° en 60°, en dit als functie van het gebruikte type korrel.50 In other words, so that the resulting velocity V H (Figure 4) is maximum for a fixed tangential velocity V, (i.e. fixed w since V, = w.r 2, with w in rad / sec), the angle is γ (the angle γ which makes the ejection edge 24 relative to a radius T passing through the top of this edge, between 0 ° and 60 °, and this as a function of the type of grain used.

De hoek γ is vastgelegd door de te verkrijgen snelheid als functie van de rotatiesnelheid van de 55 schepborden 1 (N omwentelingen/minuut), maar ook als functie van de mate van slijtage die toelaatbaar is voor de schepborden. Het is duidelijk dat sterke hoeken γ veel te hoge slijtage kunnen veroorzaken, hetgeen het gebruik van schepborden met zeer hoge hardheid vereist.The angle γ is determined by the speed to be obtained as a function of the rotation speed of the 55 scoop plates 1 (N revolutions / minute), but also as a function of the degree of wear that is permissible for the scoop plates. It is clear that strong angles γ can cause much too high wear, which requires the use of very high hardness scoop plates.

Claims

194785 The relative speed Vr combined with the speed V gives the resulting speed VR. As the angle γ increases, the relative speed Vr decreases, but the composition of the two speeds can give a resulting speed VR that is higher, with the same rotation speed (N revolutions / minute). This optimum angle varies from 0 ° to 60 ° as a function of the pellets thrown. Below or above this value 5, the composition of the two speeds V, and Vr gives a lower resulting speed with the same rotational speed N. The profile of this scoop has a circular curvature; its radius is selected as a function of the dimensions r1 and r2 of the turbine to arrive at the desired angle γ. Choosing a circular profile that results in a better ratio is indispensable for special applications of blasting surfaces. After all, for a small turbine the speed gain VH is important for a given rotational speed. For the known turbines, after all, rotation must be carried out at very high speeds (+ 20%) in order to achieve the same result. Similarly, when blasting surfaces of roller cylinders, the tendency is to increase the hardness of the cylinder surfaces to better resist the wear. As a result, blasting surfaces of the cylinders becomes increasingly difficult, even impossible. It has been noted that the solution consists of turning faster to achieve a higher speed, with the risk that the grains break upon entry, during the initial engagement. In addition, the increase in speed entails an increase in the imbalance forces which is proportional to the square of the rotational speed. The invention thus allows to avoid these disadvantages since it allows greater VR speeds for lower rotational speeds. The design of the turbine according to the invention has allowed the development of miniature machines with turbines for blasting surfaces which are maneuverable by hand. The efficiency of this type of turbines thus allows the design of portable blasting machines for surfaces, but also the design of turbines for blasting surfaces that require very high throwing speeds, such as those used in blasting devices of roller cylinders. These turbines can also be used for blasting surfaces for the introduction of compressive stresses or "shot peening" (shooting hardening), where high throwing speeds are often necessary .. Figures 5 and 6 show an embodiment of this type of turbine with four scoop plates 1, which meet the recommended execution conditions for a selected type of angular grain The scoop boards 1 of this embodiment form an integral part of the drive side 3 (figures 5, 6) .This side 3 shows openings which leave a passage for bolts 25 for its attachment on a drive axis 26. Another embodiment of scoop plate 1 according to the invention is that shown in figures 7 and 8, 35 where the hole 4 and the cut-out 5 in the rib 6 serve for fixing the scoop plate. plane 22 the initial engagement 23. Another scoop device is shown in figures 9 to 11. The work surface 22 is indicated in it. of a rib on the back. The two pins 9 serve for mounting the scoop board in the two sides 3A, 3B which are partially shown. To increase the pitch of the throw, it can be advantageous to make a channel 27, the width of which decreases as a function of the increase in the radius r. Another solution is to create a channel, the profile of which is slightly curved in transverse section. This method of designing the scoop board concentrates the grains in the center, exactly at the time of the ejection. The scoop plates or blades according to the invention are advantageously designed in a very hard anti-wear material, such as a tungsten carbide or any other anti-wear material. The turbine can be molded from a single component with included scoop plates and from a single holder. It may also have a different number of scoop plates, even or odd, for example from 2 to 20, and in particular 4 to 7. 50

CLAIMS 1. Turbine for a pellet blasting machine, wherein this turbine comprises a number of blade blades or scoop plates 55 which are drivable for rotation about an axis and wherein each blade is provided with an engagement surface for granules to be cast, which extends between a first end close to the center line for initially engaging the grains to be thrown, and a second end removed from the center line for ejecting the grains, the first ends being situated at a distance from the center line that is smaller than the distance that is separates the second end from the center line, each engagement surface between its first and second end having a concave profile with circular curvature, the tangent line on the profile in the first end making an angle α with the tangent line in the first end, on a revolution -5 lining cylinder around the center line whose radius corresponds to the distance that the first end of the engagement surface is in separates the matter from the center line, while the tangent to the profile in the vicinity of the second end makes an angle γ smaller than 60 ° with respect to a radius extending between the center line and the second end, characterized in that the angle α is less than 45 °.

2. Turbine according to claim 1, characterized in that the angle α is smaller than 15 °. Hereby 3 sheets of drawing