RU2128569C1

RU2128569C1 - Pneumatic grinding machine

Info

Publication number: RU2128569C1
Application number: RU96122295A
Authority: RU
Inventors: А.В. Порошин; Б.А. Сентяков; Л.В. Тимофеев
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Сигма"
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 1999-04-10

Abstract

FIELD: dressing and cleaning operations for preparing part surfaces for coating. SUBSTANCE: machine includes housing in which pneumatic motor in the form of jet oscillator is arranged. Said motor is designed for moving working tool secured to housing by means of tubular member. Cavity of ejector for suction of treatment waste is joined with exhaust ducts of pneumatic motor. Dust trap is arranged in handle connected with housing. Ejector is formed by central insert and tubular member for securing tool. Exhaust ducts of pneumatic motor are oriented tangentially in the same direction as supply nozzle. Damper in outlet of ejector confusor is arranged with possibility of gap adjustment. Handle is secured to housing with possibility of free radial motion by distance exceeding oscillation amplitude of tool. Waste trap is in the form of annular trapezoidal cross section cavity inside handle. EFFECT: enhanced labor conditions of operator due to effective suction of dust out of treatment zone and due to minimum transmission of oscillations to hand of operator at maximum simplification of design and compactness of machine. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано на отделочно-зачистных операциях, например, для подготовки поверхностей деталей под покрытия. The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in finishing and cleaning operations, for example, for preparing the surfaces of parts for coatings.

На современном этапе развития производства все острее встает вопрос об улучшении условий труда, актуальной является задача сведения до минимума вредных воздейcтвий на организм работающего. При отделочно-зачистной обработке шлифовальными машинами таковыми воздействиями являются пыль и вибрация. At the present stage of production development, the question of improving working conditions is becoming ever more acute, the urgent task is to minimize the harmful effects on the working organism. When finishing and grinding with grinding machines, such effects are dust and vibration.

Известна ручная шлифовальная машина, содержащая пневматический двигатель с установленным на его валу пылеотсасывающим вентилятором и систему утилизации отработанного воздуха [1]. Known manual grinding machine containing a pneumatic motor with a dust extraction fan mounted on its shaft and a system for utilizing exhaust air [1].

Недостатком этой машины является сложность конструкции системы сбора и отсоса пыли, лопасти вентилятора могут испытывать большой абразивный износ, на них могут откладываться отложения, что снижает эффективность пылеотсоса. The disadvantage of this machine is the complexity of the design of the dust collection and exhaust system, the fan blades can experience a lot of abrasive wear, deposits can be deposited on them, which reduces the efficiency of the dust extractor.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является пневматическая шлифовальная машина, выполненная в виде помещенного в корпусе двигателя, приводящего в движение инструмент, и имеющая эжекторное устройство для отсоса образующейся при обработке пыли с выполненным в корпусе машины каналом, соединяющим выхлопную камеру двигателя с полостью диффузора эжектора [2]. Closest to what is proposed in technical essence is a pneumatic grinder made in the form of a tool placed in the engine body that drives the tool and having an ejector device for suctioning the dust generated during processing with a channel made in the machine body connecting the exhaust chamber of the engine with the cavity of the ejector diffuser [2].

Примененный в данной конструкции эжектор не обеспечивает достаточной эффективности пылеотсоса вследствие большого коэффициента сопротивления. Подобная конструкция реализует только пылеотсос и требует дополнительных устройств сбора и фильтрации пыли. Не предусмотрено в данной машине защиты работающего от вибраций, возникающих в процессе работы. The ejector used in this design does not provide sufficient dust extraction efficiency due to the high resistance coefficient. Such a design implements only a dust extractor and requires additional devices for collecting and filtering dust. It is not provided in this machine for protection against vibrations arising during operation.

Техническим результатом изобретения является улучшение условий труда работающих - обеспечение эффективного отсоса отходов обработки и минимальной передачи вибраций на руку работающего, при максимальном упрощении и компактности конструкции машины. The technical result of the invention is to improve the working conditions of workers - providing effective suction of processing waste and minimal transmission of vibrations to the hand of the worker, with maximum simplification and compact design of the machine.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной пневматической шлифовальной машине, содержащей корпус с расположенными в нем пневмодвигателем в виде струйного вибратора, элементом для крепления обрабатывающего инструмента и эжектором для отсоса отходов обработки, напорная полость которого соединена с выхлопными каналами пневмодвигателя, а также связанную с корпусом рукоятку и сборник отходов, элемент для крепления инструмента выполнен трубчатым, машина снабжена центральной вставкой, размещенной в корпусе на трубчатом элементе из условия образования с последним эжектора для отсоса отходов обработки, что позволяет упростить конструкцию машины, придать ей более компактный вид и уменьшить коэффициент сопротивления, повысив таким образом эффективность удаления отходов обработки. Заслонка установлена в рукоятке напротив выхода эжектора с возможностью регулирования зазора между заслонкой и эжектором, тем самым позволяя установить оптимальный зазор между ними. Рукоятка, имеющая массу на 20-30% больше массы остальной части машины, смонтирована в корпусе с возможностью свободного перемещения в радиальном направлении, что позволяет свести до минимума передачу вибрации на руку работающего. Выхлопные каналы выполнены тангенциально в центральной вставке в том же направлении, что и питающее сопло пневмодвигателя, подобное выполнение данных каналов позволяет создать в кольцевой полости эжектора закрученный вихревой поток, увеличивающий эффективность удаления отходов обработки с служащий для их транспортировки до сборника отходов, который выполнен в виде кольцевой полости трапецеидального сечения внутри рукоятки, упрощая тем самым конструкцию машины и придавая ей компактность. The specified technical result is achieved by the fact that in the known pneumatic grinding machine comprising a housing with a pneumatic motor arranged therein in the form of a jet vibrator, an element for attaching the processing tool and an ejector for suctioning the processing waste, the pressure cavity of which is connected to the exhaust channels of the pneumatic motor, as well as associated with the handle and the waste collection case, the tool holder is tubular, the machine is equipped with a central insert located in the housing on the pipe This element from the conditions of formation with the last ejector for suction of processing waste, which allows to simplify the design of the machine, give it a more compact look and reduce the drag coefficient, thereby increasing the efficiency of removal of processing waste. The damper is installed in the handle opposite the outlet of the ejector with the possibility of adjusting the gap between the damper and the ejector, thereby allowing you to set the optimal clearance between them. The handle, having a mass of 20-30% more than the mass of the rest of the machine, is mounted in the housing with the possibility of free movement in the radial direction, which minimizes the transmission of vibration to the hand of the worker. The exhaust channels are made tangentially in the central insert in the same direction as the feed nozzle of the air motor; similar execution of these channels allows creating a swirling vortex flow in the annular cavity of the ejector, which increases the efficiency of removal of processing wastes from which is used to transport them to the waste collector, which is made in the form an annular cavity of a trapezoidal section inside the handle, thereby simplifying the design of the machine and giving it compactness.

При оценке соответствия новых признаков пневматической шлифовальной машины критерию "существенные отличия" по доступным авторам и заявителю информационным источникам в известных технических решениях признаков, сходных с заявляемыми, обнаружить не удалось. When assessing the compliance of new features of a pneumatic grinder with the criterion of "significant differences" according to the available sources and authors of information sources in the well-known technical solutions, signs similar to those claimed were not found.

На фиг. 1 и 2 показана схема предлагаемой пневматической шлифовальной машины. На фиг. 3 увеличено показан вид проточной части эжектора. На фиг. 4 приведена типовая зависимость величины относительного разрежения P_b/P₁ в осевом канале эжектора от величины относительного зазора z/D между заслонкой и срезом диффузора эжектора (расшифровка обозначений приведена ниже).In FIG. 1 and 2 show a diagram of the proposed pneumatic grinder. In FIG. 3 enlarged view of the flow part of the ejector. In FIG. Figure 4 shows a typical dependence of the relative rarefaction value P _b / P ₁ in the axial channel of the ejector on the value of the relative gap z / D between the shutter and the slice of the ejector diffuser (the symbols are explained below).

Пневматическая шлифовальная машина содержит корпус 1, выполненный в виде вихревой камеры с тангенциальным соплом 2 для подвода сжатого воздуха. Внутрь вихревой камеры свободно помещен ролик 3, выполненный по [3]. В центральной части вихревой камеры смонтированы трубчатый элемент 6 и центральная вставка 7. Оба элемента жестко связаны с фланцами 4 и 5 соответственно и герметично между собой. Трубчатый элемент 6 служит для закрепления к фланцу 4 инструмента в виде эластичного диска 10 с абразивной вставкой 11, например, из шлифовальной шкурки. Осевой канал 12 трубчатого элемента 6 служит для транспортировки пыли из зоны обработки. Диаметр осевого канала d_о принимается в пределах 0,6 - 0,8 D, где D - внутренний диаметр среза конфузора центральной вставки 7 (фиг. 3). Центральная вставка 7 имеет два тангенциальных выхлопных канала 13 диаметром d₁ каждый, расположенных в одной плоскости с питающим тангенциальным соплом 2 и сонаправленных ему. Суммарная площадь их сечения принимается в пределах 1 - 1,2 площади сечения питающего тангенциального сопла 2. При конструировании машины следует учитывать, что минимальное соотношение между длиной и диаметров тангенциального сопла (канала) лежит в пределах 4 - 6, причем это замечание справедливо как для сопла 2, так и для каналов 13. Таким образом, центральная вставка 7 и трубчатый элемент 6 образуют эжектор в виде вихревой камеры со сходящимся кольцевым зазором 14. На фланце 5 с возможностью свободного радиального перемещения размещена рукоятка 8. Осевые и радиальные перемещения рукоятки ограничивает упорное кольцо 9. Рукоятка выполнена полой с кольцевой полостью 15 трапецеидального сечения для сбора пыли и выхлопным отверстием 16. В полости рукоятки напротив эжектора при помощи регулировочного элемента 17 закреплена заслонка 18 в виде диска диаметром 6 - 8 D. Между центральной вставкой 7 и заслонкой 18 предусмотрен зазор, регулируемый при помощи элемента 17.Pneumatic grinding machine contains a housing 1 made in the form of a vortex chamber with a tangential nozzle 2 for supplying compressed air. A roller 3 made according to [3] is freely placed inside the vortex chamber. A tubular element 6 and a central insert 7 are mounted in the central part of the vortex chamber. Both elements are rigidly connected to the flanges 4 and 5, respectively, and are tightly interconnected. The tubular element 6 is used for fastening to the flange 4 of the tool in the form of an elastic disk 10 with an abrasive insert 11, for example, from a sandpaper. The axial channel 12 of the tubular element 6 serves to transport dust from the treatment zone. The diameter of the axial channel d _{about is} taken in the range of 0.6 - 0.8 D, where D is the inner diameter of the slice of the confuser of the Central insert 7 (Fig. 3). The Central insert 7 has two tangential exhaust channels 13 with a diameter of d ₁ each, located in the same plane with the feeding tangential nozzle 2 and directed to it. The total cross-sectional area is taken within 1 - 1.2 of the cross-sectional area of the feeding tangential nozzle 2. When designing the machine, it should be taken into account that the minimum ratio between the length and the diameters of the tangential nozzle (channel) lies in the range 4 - 6, and this remark is valid for nozzles 2, and for channels 13. Thus, the central insert 7 and the tubular element 6 form an ejector in the form of a vortex chamber with a converging annular gap 14. On the flange 5, a handle is freely radially movable 8. The axial and radial movements of the handle are limited by the thrust ring 9. The handle is hollow with an annular cavity 15 of a trapezoidal section for dust collection and an exhaust hole 16. In the cavity of the handle opposite the ejector, a shutter 18 is fixed in the form of a disk with a diameter of 6 - 8 D Between the central insert 7 and the shutter 18, a clearance is provided that is adjustable by means of the element 17.

Пневматическая шлифовальная машина работает следующим образом. При подаче сжатого воздуха под давлением P_о в тангенциальное сопло 2 в полости корпуса 2 образуется закрученный поток, вовлекающий в движение ролик 3. Движение ролика создает радиально-планетарную вибрацию корпуса, за счет которой абразивная вставка 11 снимает поверхностный слой с обрабатываемой детали. Рукоятка 8 выполнена массивной, и вибрация на руку работающего передается незначительно - во время работы рукоятка остается практически неподвижной, а вибрирует только корпус машины с жестко связанными с ним деталями, свободно перемещаясь относительно рукоятки. Отработанный воздух под давлением P₁ выходит через выхлопные тангенциальные каналы 13, образуя в кольцевом зазоре 14 закрученный вихревой поток, который, встретившись с заслонкой 18, увеличивает тангенциальную и радиальную составляющие скорости за счет снижения осевой составляющей, что способствует интенсивному выбросу на периферию более тяжелых частиц потока. Далее поток через полость рукоятки и выхлопное отверстие 16 выходит через глушитель (условно не показан) в атмосферу. За счет эффекта эжекции в осевом канале 12 трубчатого элемента 6 создается разрежение, благодаря которому пыль отсасывается из зоны обработки и движения с отработанным воздухом. При этом отброшенные на периферию потока тяжелые частицы в полости рукоятки попадают в сборник отходов в виде кольцевой полости 15.Pneumatic grinding machine operates as follows. When compressed air is supplied under pressure P _о to the tangential nozzle 2, a swirling flow is formed in the cavity of the housing 2, which engages the roller 3. The movement of the roller creates a radial-planetary vibration of the housing, due to which the abrasive insert 11 removes the surface layer from the workpiece. The handle 8 is made massive, and the vibration is transmitted slightly to the worker’s hand - during operation, the handle remains practically stationary, and only the machine body vibrates with the parts rigidly connected with it, freely moving relative to the handle. The exhaust air under pressure P ₁ exits through the tangential exhaust channels 13, forming a swirling vortex stream in the annular gap 14, which, having met with the damper 18, increases the tangential and radial velocity components due to the reduction of the axial component, which contributes to the intensive emission of heavier particles to the periphery flow. Further, the flow through the cavity of the handle and the exhaust hole 16 exits through a muffler (not shown conditionally) into the atmosphere. Due to the ejection effect in the axial channel 12 of the tubular element 6, a vacuum is created, due to which the dust is sucked out of the processing zone and the movement with the exhaust air. In this case, heavy particles thrown to the periphery of the stream in the handle cavity fall into the waste collector in the form of an annular cavity 15.

Для максимальной эффективности удаления отходов обработки в осевом канале 12 должно создаваться как можно большее разрежение. Экспериментально установлено, что на величину разрежения влияние оказывает геометрия проточной части эжектора: угол конуса конфузора эжектора φ, D, b - величина кольцевого зазора 14, k - величина утопления среза трубчатого элемента 6 относительно среза центральной вставки 7 и Z - зазор между срезом конфузора эжектора и заслонкой (фиг. 3). Наиболее рациональны для эффективного пылеотсоса следующие размеры: угол конуса φ - 6 градусов, диаметр среза конфузора эжектора D - 4 - 6 d₁, ширина кольцевого зазора b должна находится в пределах 0,4 - 1,2 мм при внутреннем диаметре среза конфузора центральной вставки 7 из пределов 6 - 30 мм, соотношение между длиной и шириной кольцевого зазора должно лежать в пределах 6 - 10, величина утопления k располагается в пределах 0,5 - 2,5 мм (большие значения соответствуют большим давлениям питания). Зазор Z между заслонкой и срезом конфузора эжектора варьируется в пределах 0,8 - 3 мм для различных соотношений давления питания машины и параметров проточной части эжектора φ, D, b, k в указанных выше пределах. Оптимальная величина этого зазора оказывает решающее значение на величину пылеотсоса. Аналитический расчет оптимальной величины зазора Z представляет большую сложность, кроме того, незначительные неточности изготовления деталей эжектора приводят к изменению величины оптимального зазора. Из типовой характеристики эжектора фиг. 4 следует, что неточности выставления зазора Z также приводят к изменению разрежения в осевом канале 12, особенно это влияние проявляется на участке кривой "a-b", в меньшей степени на участке кривой "b-c". Для обеспечения максимальной эффективности пылеотсоса было принято решение о регулировке зазора Z на работающей машине под конкретные значения параметров P_о, φ, D, b, k. Осуществляется эта регулировка при помощи регулировочного элемента 17 следующим образом: в осевой канал 12 вводится пробка с вакуумметром (на фиг. не показаны) и при помощи вращения регулировочного элемента 17 выставляется такое значение зазора Z, при котором прибор показывает максимальную величину разрежения (данное значение соответствует координате точки b на фиг. 4).In order to maximize the efficiency of the treatment waste removal, the largest possible vacuum should be created in the axial channel 12. It was experimentally established that the geometry of the flow path of the ejector affects the rarefaction value: the angle of the ejector cone cone φ, D, b is the annular gap 14, k is the recession value of the slice of the tubular element 6 relative to the slice of the central insert 7, and Z is the gap between the slice of the ejector confuser and a shutter (Fig. 3). The following dimensions are most rational for an effective dust extraction: cone angle φ - 6 degrees, cut-off diameter of the ejector confuser D - 4 - 6 d ₁ , the width of the annular gap b should be within 0.4 - 1.2 mm with the cut-off diameter of the central insert of the central insert 7 from the limits of 6 - 30 mm, the ratio between the length and width of the annular gap should be in the range of 6 - 10, the drowning value k is in the range of 0.5 - 2.5 mm (large values correspond to high supply pressures). The gap Z between the shutter and the slice of the ejector confuser varies between 0.8 - 3 mm for different ratios of the machine supply pressure and the parameters of the flow part of the ejector φ, D, b, k within the above limits. The optimal value of this gap is crucial for the amount of dust extraction. Analytical calculation of the optimal value of the gap Z is of great complexity, in addition, minor inaccuracies in the manufacture of parts of the ejector lead to a change in the value of the optimal gap. From the typical characteristic of the ejector of FIG. 4 it follows that the inaccuracies in setting the clearance Z also lead to a change in vacuum in the axial channel 12, especially this effect is manifested in the section of the curve "ab", to a lesser extent in the section of the curve "bc". To ensure maximum efficiency of the vacuum cleaner, it was decided to adjust the clearance Z on a running machine for specific values of the parameters P _о , φ, D, b, k. This adjustment is carried out using the adjusting element 17 as follows: a stopper with a vacuum gauge is introduced into the axial channel 12 (not shown in Fig.) And by rotating the adjusting element 17, a clearance value Z is set at which the device displays the maximum vacuum value (this value corresponds to the coordinate of point b in Fig. 4).

Таким образом, предлагаемая пневматическая шлифовальная машина позволяет улучшить условия труда на отделочно-зачистных операциях, избавляя работающего от вибраций и пыли, не требуя дополнительных фильтров и пылесборников. Имеет простую и компактную конструкцию. Ее практическое применение позволит улучшить культуру труда и в конечном счете повысить его производительность. Thus, the proposed pneumatic grinder allows you to improve working conditions for finishing and cleaning operations, saving the worker from vibration and dust, without requiring additional filters and dust collectors. It has a simple and compact design. Its practical application will improve the working culture and ultimately increase its productivity.

Источники информации
1. А.с. 747700 СССР, МКИ B 24 B 23/00. Ручная машина / Е.Х.Ибрагимов, С. З. Левтов, Г. В. Ведерников, Е.В. Мячин (СССР). - N 2602168/25-08; заявл. 12.04.78; опубл. 15.07.80, Бюлл. N 2.Sources of information
1. A.S. 747700 USSR, MKI B 24 B 23/00. Hand-held machine / E.Kh. Ibragimov, S.Z. Levtov, G.V. Vedernikov, E.V. Myachin (USSR). - N 2602168 / 25-08; declared 04/12/78; publ. 07.15.80, Bull. N 2.

2. А.с. 528185 СССР, МКИ B 24 B 23/02. Пневматическая шлифовальная машина /Е.Л. Симкин, С.З. Левтов, В.В. Гайдуков, Ю.П. Окунев (СССР), N 2065796/25-8; заявл. 09.10.74; опубл. 15.09.76, Бюлл. N 34. 2. A.S. 528185 USSR, MKI B 24 B 23/02. Pneumatic grinding machine / E.L. Simkin, S.Z. Levtov, V.V. Gaidukov, Yu.P. Okunev (USSR), N 2065796 / 25-8; declared 10/9/74; publ. 09/15/76, Bull. N 34.

3. А.с. 1789299 СССР, МКИ B 06 B 1/18. Пневматический вибровозбудитель / Б.А. Сентяков, Р.М. Бакиров, А.И. Шаранов, С.В. Климов (СССР), - N 4939807/29; заявл. 30.05.91; опубл. 23.01.93, Бюлл. N 3. 3. A.S. 1789299 USSR, MKI B 06 B 1/18. Pneumatic vibration exciter / B.A. Sentyakov, R.M. Bakirov, A.I. Sharanov, S.V. Klimov (USSR), - N 4939807/29; declared 05/30/91; publ. 01/23/93, Bull. N 3.

Claims

A pneumatic grinder comprising a housing with an air motor in the form of a jet vibrator, an element for attaching a processing tool and an ejector for sucking off processing waste, a pressure cavity of which is connected to the exhaust channels of the air motor, as well as a handle and a waste collector associated with the housing, characterized in that the element for fastening the tool is made tubular, the machine is equipped with a central insert placed in the housing on the tubular element from the conditions of formation with after an ejector for suctioning the processing waste, and a shutter installed in the handle opposite the outlet of the ejector with the possibility of adjusting the gap between the shutter and the ejector, and the handle is mounted in the housing with free movement in the radial direction, while the exhaust channels are tangentially made in the central insert in the same direction, as the feed nozzle of the air motor, and the waste collector - in the form of an annular cavity of a trapezoidal section inside the handle, having a mass of 20 - 30% more than the mass of the rest The machines.