ДРОБЕМЁТНАЯ ТУРБИНА
BLAST WHEEL

Изобретение относится к устройствам для абразивоструйной обработки, а именно к дробеметным машинам для очистки металлических деталей потоком дроби, создаваемым за счет центробежного ускорения от вращающейся турбины.
Известен дробеметный аппарат центробежного типа, содержащий корпус с выпускным отверстием, внутри которого установлен ротор с радиально расположенными лопастями, устройство для подвода дроби во внутреннюю полость ротора и привод. При этом центральная и периферийная части корпуса соединены между собой с помощью воздухопроводящей камеры (см., например, авт. св. СССР №709349). Недостатком данного устройства является низкое качество обрабатываемой поверхности в результате ярко выраженного неравномерного распределения плотности дроби в поперечном сечении факела при насечке, а именно - максимальной плотности дроби в центральной части обрабатываемой поверхности детали и минимальной - на периферии.
Известна также дробеметная турбина (см., например, http://www.cst-prom.ru/glossariy.html), предлагаемая компанией «Центр Современных Технологий», состоящая из корпуса, внутренней футеровки, фланца со ступицей, рабочего колеса с метательными лопатками, импеллера, направляющей втулки и питательного патрубка. Рабочее колесо через ступицу установлено на валу привода. При работе дробь из резервуара с дозатором поступает самотеком через питательный патрубок в импеллер рабочего колеса. В импеллере дробь разгоняется и через окно направляющей втулки направляется на метательные лопатки рабочего колеса. Метательные лопатки разгоняют дробь до рабочей скорости и она вылетает из турбины через проем в основании турбины. Для защиты корпуса турбины от износа внутри корпуса установлена футеровка. Внутренняя футеровка, рабочее колесо и лопатки изготавливают из износостойкого материала, например из стали с высоким содержанием марганца. При этом такие детали изготавливаются, как правило, методом литья, а их последующая обработка очень трудоемка и требует использования специальных оборудования и инструмента.
Известна также дробеметная турбина (см., например, патент Испании №2527900, МПК В24С 5/06), в которой применяются литые лопатки, установленные в клиновых пазах рабочего колеса, и футеровка из литых частей плит. Литые лопатки при этом должны быть обработаны с высокой точностью, чтобы соответствовать форме паза и занимать правильное положение в нем, иначе рабочее колесо будет иметь значительный дисбаланс, что приводит к выходу из строя и поломке турбины. Для исключения этого лопатки приходится подбирать в комплекты по массе и подгонять их по геометрическим размерам. Имеющиеся соединения внутренней футеровки образуют на их стыках зоны торможения части дроби, что также вызывает ускоренный износ рабочего колеса и лопаток.
В качестве прототипа можно выбрать известную дробеметную турбину фирмы Umit Dokum, Турция (см., например, сайт www.umitdokum.com.tr), в которой литые лопатки фиксируются в рабочем колесе с помощью замков, расположенных со стороны нерабочей поверхности лопатки, а внутренняя футеровка выполнена в форме улитки, плавно расширяющейся в сторону выброса дроби. Однако внутренняя футеровка выполнена литой и требует трудоемкой подгонки после изготовления. Кроме того, наличие замка на одной из сторон лопатки делает невозможным реверс направления вращения рабочего колеса, что снижает технологические возможности турбины.
Задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции турбины при расширении ее технологических возможностей и снижение затрат на ее эксплуатацию за счет упрощения технического обслуживания и стоимости расходных частей.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в появлении возможности изготовления в турбине рабочего колеса и его футеровки из набора листов, изготовленных из износостойкой стали, что позволяет избежать трудоемкого процесса изготовления рабочего колеса и защитной футеровки методом литья с последующей точной обработкой, а также при необходимости заменять их изношенные части.
Указанный технический результат достигается тем, что в дробеметной турбине, содержащей корпус, внутреннюю футеровку, фланец со ступицей, рабочее колесо с лопатками, импеллер, направляющую втулку и питательный патрубок, рабочее колесо выполнено сборным и состоящим из трех дисков, соединенных друг с другом посредством пальцев, при этом первый и второй диски совместно закреплены на фланце ступицы, а третий диск закреплен на заплечиках пальцев на расстоянии, равном ширине лопатки, кроме того, второй и третий диски снабжены радиальными вырезами по числу лопаток, не доходящими до краев дисков и имеющими ширину, равную толщине лопатки, и при этом сами лопатки снабжены заплечиками, фиксирующими их в вырезах дисков, и канавками со стороны оси турбины с закладными пружинными кольцами, размещенными в этих канавках. Кроме того, в дробеметной турбине внутренняя футеровка выполнена в виде двух симметричных наборов соединяемых пластин из износостойкой стали, причем крайние пластины каждого набора имеют внутренний контур, эквидистантный контуру дисков рабочего колеса, а внутренние пластины каждого набора имеют внутренний контур, образованный дугой, эксцентричной контуру дисков рабочего колеса на участке от 70° до 75° от оси симметрии корпуса и прямой, касательной к этой дуге на остальном участке.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид дробеметной турбины (разрез по продольной оси турбины), на фиг. 2 - рабочее колесо турбины, на фиг. 3 - лопатка, на фиг. 4 - крайняя пластина набора футеровки, на фиг. 5 - внутренняя пластина набора футеровки, на фиг. 6 - схема сборки набора футеровки.
Дробеметная турбина состоит из корпуса 1, футеровки 2, фланца 3 со ступицей, на котором закреплены рабочее колесо 4 и импеллер 5. Направляющая втулка 6 закреплена в передней стенке корпуса 1, питательный патрубок 7 установлен на входе в направляющую втулку 6. Рабочее колесо 4 собрано из трех дисков 8, 9, 10, соединенных пальцами 11. Два диска 9 и 10 имеют радиальные вырезы для размещения лопаток 12, которые зафиксированы пружинными кольцами 13. Лопатки 12 имеют толщину, равную ширине радиальных вырезов дисков 9 и 10, и заплечики 14, которыми они опираются на диски 9 и 10. Для размещения пружинных колец 13 в лопатках выполнены вырезы 15.
Крайние пластины 16 набора футеровки имеют внутренний контур, образованный дугой 17 и прямой линией 18. Дуга 17 имеет центр, совпадающий с осью всех дисков 8, 9, 10 рабочего колеса 4, но отстоит от него на расстояние, достаточное для предотвращения заклинивания колеса 4 из-за попадания дроби. Прямая 18 параллельна продольной плоскости симметрии турбины.
Внутренние пластины 19 набора футеровки имеют внутренний контур, состоящий из двух линий: дуги 20 в пределах сектора Δ°, центр которой смещен на величину «е» относительно оси вращения турбины, и прямой линии 21, расположенной под углом (180-Δ)° к плоскости симметрии турбины, т.е. по касательной к дуге 20 в точке ее окончания. Таким образом, набор из крайних пластин 16 и нескольких внутренних пластин 19 образует вокруг рабочего колеса 4 улиткообразный канал, плавно увеличивающейся глубины.
Дробеметная турбина работает следующим образом. Дробь из дозирующего устройства через патрубок 7 попадает во вращающийся импеллер 5, который выбрасывает ее через окно направляющей втулки 6 на лопатки 12 рабочего колеса 4. Лопатки 12 разгоняют дробь и выбрасывают ее из турбины через проем футеровки 2. Направление вращения рабочего колеса 4 может быть любым. Положение направляющей втулки 6 зависит от направления вращения рабочего колеса 4 и от его скорости.
Смену лопаток 12 при техническом обслуживании турбины осуществляют в следующем порядке. Демонтируют патрубок 7 и направляющую втулку 6. Отвинчивают центральный болт ступицы 3 и снимают импеллер 5. Удаляют пружинные кольца 13 и ударами киянки выбивают лопатки 12 в направлении к оси турбины. Затем продувают все детали от продуктов износа, устанавливают новые лопатки 12 и фиксируют их пружинными кольцами 13. Далее сборку ведут в порядке, обратном разборке.
Смену футеровки 2 при ее износе производят путем разборки и замены изношенных пластин 16 и 19. Для этого снимают патрубок 7 и направляющую втулку 6. Откручивают гайки болтов, стягивающих пакет пластин 16 и 19 футеровки 2, снимают с болтов изношенные пластины 16 и 19 и одевают новые или переставляют пластины 16 и 19 местами для равномерного износа. Стягивают пакет пластин 16 и 19 болтами и устанавливают втулку 6 и патрубок 7.
Заявленная конструкция позволяет отказаться от литья и последующей дорогостоящей механической обработки. Появляется возможность использования лазерной резки, широко освоенной промышленностью и обладающей высокой точностью. Кроме того, внутренняя футеровка может быть использована повторно после замены части пластин.