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MACHINES ABRASIVES PERFECTIONNEES.
Lettre rectificative jointe pour valoir comme de droit, à la date du 6/12/56 : Le passage, en langue française, page 10, lignes 4 à 9, commençant par "Pour illustrer..." et se terminant par : "...tour de révolution" doit être supprimé.
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La présente invention est relative aux machines abrasives et en particulier aux machines dans lesquelles l'abrasif est poussé dans la direction de la pièce à travailler par une roue.
L'objet de l'invention est d'augmenter l'efficacité
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des roues distributrices d'abrasif par réduction de l'usure qui est inhérente principalement aux roues abrasives. Cette usure est causée par la friction constante par les particules d'abrasif à grande vitesse contre les surfaces de la roue. Cette usure nécessite un entretien constant et un remplacement fréquent des parties.
La présente invention consiste en une machine abrasive du genre mentionné ci-dessus, dans laquelle l'abrasif est fourni à la roue vers son axe de rotation et qui a une jante cylindrique contre laquelle l'abrasif s'accumule et s'élève, la roue étant pourvue d'un moyen pour empêcher le mouvement des particules d'abrasif du dit axe vers la jante.
La présente invention consiste en ce que les moyens de retenue peuvent comprendre un ou plusieurs gradins concentriques.
La présente invention consiste encore en ce que les moyens de retenue peuvent être un champ magnétique pour l'emploi d'abrasif ferro-magnétique.
Les dessins ci-joints montrent, à titre d'exemple seulement, deux réalisations de l'invention dans lesquels :
La figure 1 est une élévation partielle et une section partielle suivant l'axe de la roue à gradins.
La figure 2 est une élévation de l'extrémité de la même roue.
La figure 3 est une élévation partielle et une section partielle suivant l'axe d'une roue à gradin magnétique, tandis que
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La figure 4 est une élévation de l'extrémité de la roue de la figure 3.
L'appareil représenté dans les figures 1 et 2 montre une roue évidée en bol 1 supportée en vue de sa rotation par un axe 2 d'un moteur électrique 3, l'axe et et attaché à uns paroi radial(-, 4 s'étendant sur 1 extrémité du bol opposée à sor. ouverture, laissant ainsi l'intérieur du bol complètement libre.
Une alimentation par gravité pour l'abrasif est prévue à partir d'une trémie 5 située au-dessus du bol, à travers un conduit 6, à l'intérieur du bol et vers son axe. Nécessairement, cette alimentation par gravité se trouve à un angle plus grand que l'angle de dépôt de l'abrasif qui, pour la plupart des matériaux, signifie qu'il doit être d'environ 45 .
Le bol est prévu avec une série coaxiale de gradins 10. Les gradins près de la' paroi radiale 4 ont le plus,petit rayon, de sorte que le bol est étayé vers l'extérieur, à la fois radialement et axialement, vers la lèvre de déchargement 8 de la jante 9. En conséquence, comme l'abrasif est alimenté dans la roue tournante et que la force centrifuge tend à l'accélérer vers la jante 9, il se déplace sur les gradins 10. Le premier charge- ment d'abrasif fourni à l'intérieur couvre les gradins avec une couche qui, par la suite, reste statique en vertu de l'angle d'équilibre de la matière sous l'action de la force centrifuge. Cet angle est semblable mais plus aigu que l'angle de repos libre de la matière.
Ainsi, la surface interne abrasive statique forme sur chaque gradin
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successif un cône tronqué au-dessus duquel l'abrasif suivant passe sans contact direct avec les gradins ou toute autre partie de la roue elle-même.
Il est apparent que le nombre de gradins peut varier en fait jusqu'à former une vraie surface conique, mais cela n'est pas désirable. D'un point de vue prati- que, les gradins 10 sont disposés de telle façon que l'angle effectif formé par une ligne tracée à partir de l'intersection de l'axe avec la paroi du bol jusqu'à la lèvre de déchargement 8 forme un angle d'environ 45 ou plus grand, permettant par ce moyen l'entrée du conduit d'alimentation par gravité 6.
A la périphérie, des moyens de déchargement appropriés sont prévus. Quand il s'agit d'une roue en rotation de type connu, il est préférable d'employer des moyens de déchargement fluides ou magnétiques ci- après décrits.
En opération, l'abrasif est alimenté de la trémie 5 à travers un appareil de mesure non représenté et le conduit 6, à l'intérieur de la roue et s'écoule vers l'extérieur par dessus les gradins 10 vers la jante 9. Le premier chargement d'abrasif forme une couche initiale qui reste substantiellement statique pendant que l'abrasif suivant glisse sur cet abrasif et né vient pas en contact avec la roue quand il se meut vers la périphérie. Les gradins 10 sont gradués de telle manière que la distance radiale entre le dernier gradin et la jante 9 forme un angle d'équilibre à l'endroit correct, de telle façon qu'en section, le sommet de l'angle
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rencontre la jante 9 à la lèvre de déchargement 8. A ce point, l'abrasif est enlevé de la roue par le moyen de déchargement.
.Comme exposé auparavant, quand la limaille d'acier est employée, un contrôle ultérieur de son mouve- ment est conseillé étant donné que les.éclats et la limaille d'acier sont très lourds. Ce contrôle est prévu, comme montré dans les figures 3 et 4, par l'emploi d'anneaux magnétiques 11 comme partie axiale de chaque gradin 10. Une série d'aimants peuvent être montés coaxialement dans un anneau, les pôles nord de tous les aimants dans un anneau Il' faisant face à l'extrémité axiale du bol, tandis que les pôles sud font face à l'autre extrémité.
Quelques avantages dans la force du champ et dans le contrôle peuvent être obtenus en inver- sant la polarité des anneaux adjacents 11 de telle façon que le pôle nord d'un anneau soit dirigé vers la paroi 4 et dans l'anneau adjacent suivant le pôle sud soit dirigé vers la paroi 4 et ainsi de suite (voir figure 3).
Far cette polarité inversée des anneaux magnétiques, un meilleur contrôle de l'abrasif est obtenu. Cependant, pour certaines applications, cela n'est pas nécessaire et les aimants peuvent avoir la même polarité dans chaque anneau. Il devrait être noté que les aimants employés dans les gradins n'ont pas de relation avec un décharge- ment magnétique éventuellement employé, mais que un déchargement magnétique peut bien être employé dans le même appareil.
Quand les anneaux magnétiques sont employés, il
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est parfois désirable de prévenir ce qui peut être appelé un court-circuit magnétique dû à des particules d'acier se trouvant en contact avec deux anneaux magné- tiques 11 successifs. On peut éviter ce renforcement du champ en général en prévoyant une couverture de plâtre de Paris, de laiton ou d'autres matériaux non magnétiques non montrés, sur chaque anneau 11 pour réaliser une surface généralement tronconique ayant un angle quelque . peu plus aigu que l'angle d'équilibre de l'abrasif. Par conséquent, un peu d'abrasif se dépose sur la couverture et protège sa surface du mouvement des particules de limaille qui ainsi se déplacent sur la surface de la limaille elle-même.
Similairement, les faces des anneaux magnétiques 11 peuvent être protégés par des anneaux de couverture 12 en laiton ou autres matériaux non magnéti- ques. Comme montré, la couverture est relativement peu importante, mais peut être étendue à tout degré désiré.
L'opération par le dispositif magnétique est substantiellement la même que celle par le dispositif gradué habituel, la principale différence étant que depuis que la limaille ou les éclats d'acier sont la matière abrasive employée, les anneaux magnétiques 11 un exercent/contrôle constant sur l'abrasif depuis la partie interne près de l'extrémité du conduit 6 et étendu , jusqu'à la jante 9. les aimants fournissent un champ qui n'est pas sujet à usure et les aimants eux-mêmes sont protégés. Le champ magnétique agit sur les particules de limaille aussi effectivement que des chicanes ou autres pièces mécaniques sans avoir aucun des désavantages des
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chicanes mécaniques et sans être sujet à usure. Le contrôle est substantiellement complet et le dispositif peut opérer indéfiniment sans usure.
'L'inconvénient des appareils de déchargement mécanique a été qu'ils deviennent usés par l'abrasif y engagé et quand ils sont usés ils nécessitent remplace- ment ou réajustement; d'ailleurs leur action est moins exacte pour l'angle au-dessus duquel l'abrasif est mis en mouvement venant de plus loin. Il y a toujours eu un compromis entre le mouvement de l'abrasif venant de la roue avec une vélocité des particules effectives (avec comme conséquence, la rapide usure des disques de déchargement) et la protection du disque contre une usure excessive (par réduction de la vélocité des parti- cules).
La présente invention élimine l'usure des appa- reils de déchargement suivant une forme de réalisation, par l'emploi d'un champ magnétique pour déplacer les parti- cules d'abrasif ferro-magnétique, suffisamment pour les faire sortir. Il faut écarter les déchargeurs mécaniques, l'appareil de déchargement n'ayant rien qui peut être usé par l'abrasif depuis que l'abrasif lui-même n'entre jamais en contact avec l'appareil magnétique.
Le champ stationnaire agit sur une portion, péri- phérique de l'abrasif disposé à un angle d'équilibre, rompt l'équilibre par l'application d'une petite force seulement et libère les particules d'abrasif par mouve- ment tangentiel à partir du bord de la roue par une force déterminée par la vitesse de la jante de la roue.
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L'abrasif sur la jante de la roue prend un angle naturel d'équilibre, souvent appelé un "angle de repos", bien que actuellement l'abrasif ne "repose" pas vraiment depuis qu'il est continuellement en mouvement par suite de considérables forces de rotation. Cet angle d'équili- bre se situe généralement entre 27 et 30 , sa valeur exacte dépendant du poids et des dimensions des parti- cules d'abrasif employées.
S'il n'y a pas de moyens de déchargement, l'abra- sif sera lancé hors de la roue tout au long du bord; l'objet du contrôle est d'obtenir que l'abrasif soit rejeté en un point stationnaire, en un filet dirigé de particules à haute vitesse. La direction est généralement tangentielle à la roue, mais s'étend seulement sur un très petit angle qui peut, bien sûr, être modifié comme il sera montré maintenant.
Le principe de base du déchargement suivant l'in- vention est que la roue elle-même fournit toute l'énergie pour la poussée de l'abrasif contre la pièce à travailler, cependant que le contrôle des moyens de déchargement nécessite seulement la perte de l'abrasif hors de la roue à un certain endroit. L'angle d'équilibre de l'abra- sif sous l'action de la force centrifuge est une fonction du frottement entre les particules et peut, par conséquent, être renversé par une relativement petite force prévue dans une direction axiale. Les moyens de déchargement de cette-invention comprennent un aimant 13, voir figures 3 et -, tenu en une position stationnaire, tout proche de la périphérie de la roue tournante.
L'aimant 13
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engendre un'champ magnétique dont la force est suffisante pour rompre l'angle d'équilibre, causant ainsi le mouve- ment des particules d'abrasif hors de la jante 9 de la roue, d'où leur inertie les projette dans une direction tangentielle, la force actuelle de l'aimant 13 étant très fiable en effet, comparée à la force centrifuge de la roue. En effet, la vitesse de déchargement des particules par rapport à la surface de l'abrasif transporté est zéro, cependant que l'énergie cinétique peut être aussi élevée que désiré, limitée seulement par l'importance de la jante de la roue. Depuis qu'il n'y a plus de parties usées, aucun compromis entre la vitesse effective des particules et l'usure n'est nécessaire.
En déplaçant l'aimant 13 plus près du bord de la roue, ou plus loin, un équilibre peut être obtenu avec la quantité d'abrasif alimentée à travers l'appareil de mesure dans le conduit 6, de sorte que substantiellement tout l'abrasif alimenté est poussé dehors à l'aimant 13.
Cette balance peut être faite très exactement pour toute matière abrasive et restera constante pour elle aussi longtemps que désiré, depuis qu'aucune partie n'est affectée par l'usure. Quand on emploie un abrasif diffé- rent avec un angle d'équilibre légèrement différent ou une inertie légèrement différente, un changement peut être nécessaire, mais le changement est très simple.
On peut utiliser indifféremment un aimant électro- magnétique ou un aimant permanent et avec l'électroaimant, l'intensité du champ peut varier dans des conditions convenables. Les particules abrasives ne touchent jamais
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l'aimant, parce que leur accélération tangentielle est trop grande quand elles quittent d'un coup le support de la roue.
Pour illustrer l'effet d'une très petite quan- tité du mouvement de l'air sur l'abrasif, il peut être mentionné que pour jeter 400 LBS d'abrasif par minute hors d'une roue tournant à 3600 tours par minute, il est nécessaire d'enlever seulement 0.016 pouces cubiques (cubic inch) d'abrasif à chaque tour de révolution. Le champ magnétique enlevant l'abrasif a seulement à pour- voir assez de puissance pour renverser l'équilibre de friction causant l'angle d'équilibre et par renversement de cet équilibre, assez d'abrasif est enlevé pour faire une puissante force abrasive quand il est lancé d'une roue à grande vitesse.
Si un arc plus grand est désiré, ceci peut'être obtenu en employant un aimant plus large ou en pourvoyant un certain nombre d'aimants adjacents les uns des autres.
Dans la forme alternative des appareils de déchargement montrés dans les figures 1 et 2, un jet de fluide est employé, se déplaçant de préférence dans la direction opposée à la rotation de la roue et aussi de préférence dirigé radialement et axialement vers l'exté- rieur par rapport à la roue. Ce jet heurte une portion périphérique de l'abrasif qui est normalement disposé à l'angle d'équilibre,renverse l'équilibre par l'application de seulement une petite force et libère les particules d'abrasif pour un mouvement tangentiel à partir du bord de la roue, à une force déterminée par la vitesse de la
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jante de la'roue.
Le fluide de déchargement est de préférence l'air, bien que l'eau puisse être employée' pour un souffle humide, si. désiré, et d'autres liquides et gaz convenables peuvent être employés à la place.
Ces moyens de déchargement comprennent un jet il+ de fluide (air, gaz, eau ou autres liquides) dirigé tout près de la périphérie. Le jet 14 est dirigé contre la direction de rotation de la roue et est aussi dirigé radialement et axialement vers l'extérieur directement sur une portion du bord périphérique de la lèvre de déchargement 8. La fourniture d'un petit jet d'air est suffisante pour renverser l'angle d'équilibre, causant en conséquence le mouvement des particules d'abrasif.hors de la jante 9 de la roue, d'où leur inertie les jette dans une direction tangentielle, la force du jet d'air étant très petite, en effet, comparée à la force centri- fuge.
En effet, la vitesse de déchargement des particules par rapport à la surface d'abrasif transporté est zéro, cependant que l'énergie cinétique peut être aussi élevée que désiré, limitée seulement.par l'importance de la jante de la roue. Depuis qu'il n'y a plus de parties usées, aucun compromis entre la vitesse effective des particules et l'usure n'est nécessaire.
. Par un équilibre de la vitesse effective de l'air au jet 14 avec la quantité d'abrasif alimenté à travers le conduit 6, substantiellement tout l'abrasif est poussé par le jet d'air il+. Cet équilibre peut être fait très exact pour chaque matière abrasive et restera constant aussi longtemps que désiré puisqu'aucune partie n'est
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affectée par l'usure. Quand on utilise un abrasif diffé- rent avec un angle d'équilibre légèrement différent ou une inertie légèrement différente, un changement peut être nécessaire, mais le changement est très simple.
Le jet 14 peut être fourni par le côté ouvert d'une conduite rigide, d'un compresseur ou pompe ou autre source de fluide, ou par un orifice mesuré et peut être positionné exactement où et de quelque manière que l'on désire.
Il est aussi évident que Injustement du jet 14 aux différents types de quantité d'alimentation d'abrasif peut facilement être achevé par ajustement de la quantité d'alimentation de l'abrasif ou par ajustement de la quantité ou de la vitesse de l'air dans le jet 14 ou en effectuant les deux jusqu'à ce que l'équilibre propre soit obtenu. Avec une petite augmentation de l'air, une petite augmentation de l'alimentation peut être obtenue.
Si un plus grand arc est désiré, ceci peut être obtenu en étendant la longueur du jet d'air 14 ou en prévoyant plusieurs jets les uns près des autres. Ainsi, l'air n'est pas le seul fluide qui peut travailler; d'autres gaz ou l'eau ou d'autres liquides sont aussi employés pour certaines applications, de sorte que le dispositif de déchargement peut généralement se comparer à des moyens de jet fluide, et d'autres détails pour réaliser l'invention peuvent varier sans se départir du domaine de l'invention.