Устройство для поверхностной обработки материалов

Заявляемое техническое решение относится к устройствам для полирования или абразивной обработки поверхности материалов с помощью галтовочных и других устройств, в которых обрабатываемые изделия или абразивный материал являются сыпучими, и может быть, в частности, использовано для полировки полудрагоценных камней или битого стекла.
Полирование или абразивная обработка поверхности изделий и материалов с помощью галтовочных и других устройств широко известно и используемо. Известные устройства содержат галтовочные барабаны, выполненные с возможностью вращения, в которые загружают обрабатываемые материалы и абразивную среду, приводимые в действие с помощью двигателей.
В частности, из уровня техники известно устройство, представляющее собой устройство для обработки материалов, содержащее раму и барабан, закрепленный на раме с возможностью вращения вокруг своей оси. Барабан снабжен отверстием для загрузки-выгрузки материала, подлежащего обработке, и заполнен абразивными частицами. Вращение барабана на раме осуществляется с помощью электрического двигателя, через систему ремней и блоков. Патент США №US2912803, МПК B24B 31/00, опубликован 17.11.1959 г.
Общими признаками заявляемого решения и известного аналога являются:
- рама,
- барабан, закрепленный на раме с возможностью вращения вокруг своей оси и снабженный отверстием для загрузки-выгрузки материала,
- барабан заполнен абразивной средой.
Отличительными признаками заявляемого решения являются:
- лопасти, расположенные на внешней поверхности барабана.
Известно устройство для галтовки безразмерных деталей, содержащее барабан в виде цилиндра, раму и электродвигатели. Барабан закреплен на раме посредством планетарно-рычажных механизмов, обеспечивающих его вращение с помощью электродвигателя. Барабан снабжен отверстием для загрузки обрабатываемых деталей и абразивной среды. Патент РФ на полезную модель № 153259, МПК B24B 31/023, опубликован 10.07.2015 г.
Общими признаками заявляемого решения и известного аналога являются:
- рама,
- барабан, закрепленный на раме с возможностью вращения и снабженный отверстием для загрузки-выгрузки материала,
- барабан заполнен абразивной средой.
Отличительными признаками заявляемого решения являются:
- лопасти, расположенные на внешней поверхности барабана.
Из уровня техники известно устройство, выбранное в качестве прототипа, которое представляет собой устройство для шлифования или полировки полудрагоценных камней или сходных материалов, содержащее раму и барабан, закрепленный на раме с возможностью вращения вокруг своей оси. Барабан снабжен крышкой для загрузки-выгрузки материала, подлежащего обработке, и заполнен абразивной средой. Вращение барабана на раме осуществляется с помощью электрического двигателя, через систему зубчатой передачи. Патент США №US3971167, МПК B24B 31/02, опубликован 27.07.1976 г.
Общими признаками заявляемого решения и известного аналога являются:
- рама,
- барабан, закрепленный на раме с возможностью вращения вокруг своей оси и снабженный отверстием для загрузки-выгрузки материала,
- барабан заполнен абразивной средой.
Отличительными признаками заявляемого решения являются:
- лопасти, расположенные на внешней поверхности барабана.
В известных решениях вращение барабана осуществляется с помощью электрического двигателя, что требует значительного потребления энергии, так как шлифовка твердых материалов, таких как полудрагоценные камни, стекло, металлические заготовки, осуществляется длительное время.
Задачей заявляемого технического решения является создание энергосберегающего устройства для поверхностной обработки материалов, позволяющего использовать энергию внешней среды, например, воды или воздуха, для вращения барабана.
Технический результат заключается в снижении энергопотребления при осуществлении поверхностной обработки материалов.
Технический результат достигается тем, что устройство для поверхностной обработки материалов содержит раму и барабан, закрепленный на раме с возможностью вращения вокруг своей оси.  Барабан снабжен отверстием, выполненным с возможностью загрузки-выгрузки обрабатываемого материала, и лопастями, расположенными на внешней поверхности барабана. Лопасти барабана содержат элементы, обеспечивающие жесткость. В барабан к обрабатываемому материалу добавлена абразивная среда, представляющая собой смесь жидкости и абразивного материала. Лопасти выполнены с возможность воспринимать усилие внешней среды, например, воды.
В рамках данного описания заявляемого технического решения под лопастью понимают плоскую или изогнутую пластину, обеспечивающую вращательное движение узла устройства, на котором она расположена, под действием потока жидкости или газа. Также может быть известна как лопатка (приводная лопатка) – деталь лопаточных машин.В заявляемом техническом решении лопасти могут быть разной формы и расположены как радиально, так и, например, по спирали. Количество, форма и угол наклона лопастей выбираются таким образом, чтобы обеспечить вращение барабана под действием внешней среды.
Выполнение барабана с возможностью вращения и с лопастями, расположенными на внешней поверхности барабана, позволяет обеспечить вращение барабана под действием внешней среды, например, воды или воздуха. При помещении барабана на раме в текучую внешнюю среду, например, реку, на указанные лопасти оказывается давление, которое приводит к вращению барабана вокруг своей оси без необходимости использования дополнительной энергии от двигателей или подобных устройств. Для обеспечения жесткости лопастей на них выполняют дополнительные элементы, например, ребра жесткости или гибы, которые предотвращают непреднамеренный изгиб лопастейпод действием внешний среды и снижение сопротивления действию среды.
Загрузка и выгрузка обрабатываемого материала внутрь барабана осуществляется через крышку или отверстие в одной из поверхностей барабана. В процессе вращения барабана материал свободно перемещается внутри барабана и происходит трение отдельных частиц друг об друга, в результате которого выполняется поверхностная обработка. Для ускорения процесса обработки, для более тонкой обработки или для создания оптимального соотношения качества обработки и затрачиваемого времени в барабан, дополнительно к обрабатываемому материалу, загружают абразивную среду. Абразивная среда может представлять собой как отдельные абразивные частицы, например, песок, так и смесь жидкости и абразивных частиц.
Использование заявляемого технического решения осуществляется следующим образом. Загрузка и выгрузка обрабатываемого материала внутрь барабана осуществляется через крышку или отверстие в одной из поверхностей барабана. В зависимости от выбранного метода обработки добавляют абразивную среду. Отверстие герметично закрывают и барабан закрепляют на раме с возможностью его свободного вращения вокруг своей оси. Раму размещают во внешнюю среду, например, закрепляют в русле реки таким образом, чтобы лопасти на барабане были ориентированы в поперечном отношении к течению реки. При этом осуществляется воздействие потока воды на лопасти, барабан приводится в движение, в результате которогообрабатываемый материал и абразивная средапостоянно перемешиваются и происходит поверхностная обработка материала. Время обработки выбирается в зависимости от характеристик материала и абразивной среды, скорости вращения барабана и желаемого качества обработки. После окончания обработки обработанный материал выгружают из барабана, производят его отделение от абразивной среды и, при необходимости, дальнейшую обработку (промывку, сортировку и пр.)
При эксплуатации заявляемого устройства не требуется расход энергии на питание двигателей или подобных устройств для вращения барабана, что позволяет достичь снижения энергопотребления при осуществлении поверхностной обработки материалов, например, полудрагоценных камней и стекла.