Système à propulsion mécanique
Appellation
La « Turbine » est le nom donné aux appareils de projection mécanique, qui équipent des machines automatiques à haut rendement, sans opérateur. Ces machines sont souvent appelées par les utilisateurs « Grenailleuses » du fait que ce procédé utilise presque exclusivement des grenailles métalliques.
Principe
La turbine est constituée d’un rotor, sorte de roue à aubes, qui transmet à l’abrasif distribué en son centre, une énergie cinétique, proportionnelle à l’énergie électromécanique de son groupe d’entraînement. La grenaille, introduite par un orifice au centre du rotor est prise directement en charge par l’extrémité intérieure des aubes appelées « palettes » (voir figure ci-contre).
La vitesse de rotation du rotor, crée un effet important de force centrifuge, qui déplace rapidement les grains d’abrasif de l’intérieur vers l’extérieur de la palette pour les projeter en gerbe dirigée vers la pièce à traiter (voir figure ci-dessous).
Caractéristiques d’une turbine
La projection
Lors de la rotation, le déplacement de chaque grain, glissant le long des palettes, forme une courbe dans l’espace. Dès que le grain s’échappe du rotor, il suit une trajectoire rectiligne et tangente à cette courbe.
La multitude des trajectoires, engendrées par tous les grains, forme ce que l’on appelle la « gerbe » de la turbine. Son intensité maximale, appelée point chaud, se situe approximativement vers le centre, où la distance de projection est la plus courte (figure ci-contre).
Intensité de projection
L’intensité est variable, car étant liée à l’énergie cinétique, elle est fonction de la masse et de la vitesse des grains projetés. Elle dépend donc de la nature et la granulométrie de l’abrasif, ainsi que de la vitesse de rotation des turbines => (voir rubrique Paramètres).
– les vitesses de rotation des turbines varient suivant les diamètres des rotors (250 à 650 mm), et sont comprises entre 1200 à 4000 tr/min env ;
– les vitesses de projection respectives varient de 50 à 90 m/sec.
Débit et puissance
Ce rapport est très favorable aux turbines, qui pour des puissances raisonnables mises en œuvre, peuvent projeter des quantités importantes d’abrasif. Les quantités projetées suivant leur type sont de 10 à 13 kg de grenaille métallique par minute, pour une puissance absorbée de 0,75 kW/mn.
La plage de puissance des turbines qui s’étend de 2,2 à 75 kW, offre des possibilités de projection de grenaille comprises entre 30 et 1300 kg/mn. Les machines à grenailler peuvent ainsi répondre à toutes les applications et productions recherchées.
Constitution d’une turbine
L’ensemble
Suivant les fabricants, les turbines diffèrent les unes des autres, par leur mode d’injection, le type de rotor et par la forme, le nombre ou la disposition des palettes. L’ensemble des éléments la constituant est monté sur une embase et comprend au minimum :
– un arbre monté sur paliers à billes, qui supporte le rotor à simple ou double plateaux, dont le mouvement de rotation est transmis par un moteur électrique ;
– un jeu de palettes de projection (nombre variable), en fonte haute dureté, fixé sur le rotor ;
– un carter de protection blindé, qui enferme le rotor et supporte le système d’injection et la tuyère d’alimentation en abrasif (photo ci-contre).
Mode d’alimentation
L’alimentation et l’injection de l’abrasif dans le rotor sont assurées par 3 systèmes :
– par pesanteur : les palettes sont décentrées et montées tangentiellement à une ouverture sur un plateau unique. Elles sont alimentées par gravité par une tuyère centrale ;
– par injection : l’abrasif est injecté dans une tuyère par l’air pulsé d’un surpresseur, ou par de l’air comprimé directement au centre des palettes ;
– par préaccélération : l’abrasif est préaccéléré mécaniquement par un distributeur (turbine auxiliaire) placé à l’intérieur de la cage d’injection au centre du rotor. Il s’en échappe par une ouverture pour être immédiatement repris par les palettes. L’orientation de l’ouverture située dans la cage d’injection détermine la direction de projection de la gerbe. C’est le système actuellement le plus répandu.
Les applications
La turbine peut être montée seule ou en groupe sur une machine à grenailler.
Les grenailleuses à turbines sont particulièrement adaptées au traitement de quantités importantes de pièces similaires (tonneau rotatif ; table tournante ; tablier retourneur ou grappes suspendues) et à celui de structures longues pouvant défiler en continu au travers des machines en tunnel.
Généralement la turbine est utilisée pour projeter de la grenaille d’acier ou de fonte.
Mais dans certaines applications, telles que la précontrainte ou la finition de surface, on l’utilise avec des billes de céramique, ou pour des opérations d’ébavurage de thermodurcissables, avec des abrasifs plastiques. Elle n’est jamais utilisée avec des abrasifs tels que le corindon ou les billes de verre, car les premiers engendrent une usure trop rapide et les seconds subissent une fragmentation trop importante.
