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Procédé et appareil d'abrasion perfectionnes.
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Cette invention consume l'abrasion et en parti au-
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lier des procédas et des appareils d'abrasion au moyen de particules sèches.
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La prouédé habituel l'atrasion d'une surface au moyen de partic'!.l'3s t.o:Y.'aSi!3'.1 consiste à. diriger contre celle-ci un let d'air aomprin4 transpcrtant les paiticulei. 0n o. au.;3si propose d'appliquer .i:18 succion supplémentaire à ce.ste stlr::c91 sur une zono; lisitée de celleci; pour r.''.â::'..:'t:r' lsi déchets et l'abrasif utilisé tout en ?0;.!'lne-;::l.;lt dans c.!":;aJ.Yl8 ces, si!Ju.l1;(:.t,{fr.lent, une entrée limitée d'air 'tenEl.rlt de l'atEOsphëre environnants dans la :?-ei()! ;;.Otl.J:.h9 à l'al)ra.3ic:n.
1,:i but de la prësant-a invention est de fournir un procède ' t:'s an appareil d'abrasion n'impliquant pas reE- 1-mol -.;&.quant pas t
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ploi d'air comprimé. La suppression de l'emploi d'air comprimé offre l'avantage de réduire la tendance à la dispersion des.déchets et des particules abrasives venant de la partie de la surface soumise à l'abrasion et aussi de di- . minuer le prix de revient. puisqu'on peut supprimer les compresseurs d'air coûteux.
Suivant un aspect de l'invention, un procédé d'abrasion d'une surface d'une pièce consiste à former une en- oeinte avec cette surface comme paroi, à appliquer une succion à cette enceinte, à induire l'écoulement d'air primairedans l'enceinte en évacuant l'air de celle-ci par aspiration, tout en limitant l'entrée d'air secondaire de l'air extérieur dans cotte enceinte, autour de la périphérie de cette surface, entraîner l'abrasif dans l'air primaire avant que celui-ci pénètre dans l'enceinte, à diriger l'abrasif entrant dans celle-ci contre la surface et à entraîner l'abrasif usé dans l'air évacué de l'enceinte par succion.
Pour la commodité, on oblige l'air primaire à s'écouler dans l'enceinte suivant une direction possédant une exposante généralement parallèle à la surface en question.
L'air primaire peut entrer dans l'enceinte suivant vne di- rection généralement normale à cette surface, avant de s'écouler suivant la direction possédant une composante généralement parallèle à celle-ci.
Le procédé peut s'appliquer à l'abrasion de la surface interne d'une pièce creuse, Dans cette application, la surface qui l'orne une paroi de l'enceinte est dite surface intérieure. la pièce peut être tubulaire et dans ce cas, on applique la succion à une extrémité de l'alésage de la pièce tubulaire et l'air primaire avec l'abrasif antre à l'autre extrémité de celui-.ci.
Dans une autre application du procède, on peut ap- pliquer celui-ci à l'abrasion de la surface extérieure
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d'une pièce allongée teJle qu'un tuyau ou un fil. Dans cette application, la surface extérieure de la pièce allongée forme la paroi intérieure d'une enceinte tubulaire et l'abrasif est dirigé contre la surface de plusieurs , directions simultanément.
Dans une telle disposition, les directions suivant lesquelles s'effectue l'abrasion de la surface extérieure sont normales à une hélice qu'elles intersectent en des positions espacées sur celle-ci,
Suivant un autre aspect de l'invention , l'appareil destiné. à l'abrasion de la surface d'une pièce est cons- titué par'une chambre de soufflage, un conduit d'entrée d'air primaire raccordé par une extrémité à cette chambre, un dispositif pour entraîner l'abrasif dans l'air primaire s'écoulant dans le conduit, à l'amont de son entrée dans la chambre de soufflage, une ouverture dans la paroi de la chambre, à fermer par la pièce, un dispositif pour appliquer une succion à la chambre, afin d'aspirer l'air primaire et l'abrasif dans celle-ci et en évacuer l'air et l'abrasif usé quand l'ouverture est fermée par la pièce,
un dispositif pour diriger l'abrasif entrant dans la chambre contre la surface, et un moyen pour limiter l'entrée d'air secondaire dans la chambre, autour de la périphérie de l'ouverture, quand cette dernière est fermée par la pièce.
De préférenoe, le dispositif entraînant l'abrasif oomprend un dispositif de mesure réglable pour faire varier la quantité d'abrasif entraîné dans l'air primaire.
Le dispositif de mesure peut présenter un évidement dans la paroi inférieure du conduit l'entrée et un tube de mesure, réglable verticalement, s'étendant dans l'évidement Le, conduit d'entrée peut aussi comprendre une chioane, à l'amont de l'évidement, pour provoquer l'entrée de l'air passant dans le conduit dans l'évidement et entraîner l'abrasif se trouvant dans celui-ci.
L'appareil peut comprendre un dispositif pour sé-
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parer l'abrasif réutilisable du courant d'air quittant la chambre de soufflage; ce dispositif est interposé entre la chambre et le dispositif de succion. Le dispositif séparateur peut alimenter l'appareil de mesure en abrasif.
Dans une forme d'exécution de l'invention, la chambre de soufflage est transportable et raccordée par des tuyaux flexibles au dispositif de succion et au dis- positif entraînant l'abrasif.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, l'appareil est prévu pour l'abrasion de pièces allongées et est constitué par une chambre de soufflage tubulaire présentant une entrée pour la pièce et une sortie pour celle-ci; le dispositif directeur est agencé pour amener l'abrasif à heurter la pièce de plusieurs directions simul- tanément. Le dispositif de restriction peut être constitué par des joints à l'entrée et à la sortie de la chambre, qui scellent le passage le long de la surface extérieure de la pièce quand celle-ci passe dans la chambre. Le dispositif de succion peut être raccordé à la chambre à l'aval du dispositif directeur, dans le sens d'avancement de la-pièce.
Dans l'appareil destiné à l'abrasion de pièces al- longées, le dispositif directeur peut être'constitué par une série de tuyères dont les sorties sont disposées à la pé- riphérie d'un cercle. En variante, le dispositif direoteur peut comprendre une série de tuyères dont la sortie est prévue le long d'une hélice qui entoure la pièce.
Suivant un autre aspect de l'invention, l'appareil - destiné a l'abrasion de là surface interne d'une pièce tubulaire est constitué par une chambre de soufflage formée par l'alésage de la pièce et deux éléments d'extrémité pour celle-ci, un conduit d'amenée de l'air primaire, raccordé à l'un des éléments d'extrémité, un dispositif pour en- traîner l'abrasif dans l'air primaire s'écoulant dans le. conduit, à l'amont de son entrée dans la chambre de souf- flage, un dispositif raccordé à l'autre élément d'xtré-
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mité,
pour appliquer la succion à la chambre et aspirer l'air primaire ainsi que l'abrasif dans celle-ci et pour enlever l'air et l'abrasif usé de la chambre quand les ex- trémités de l'alésage sent fermés par les éléments d'ex- trémité, un dispositif sur le premier élément d'extrémité, pour diriger l'abrasif entrant dans l'alésage contre la paroi de celui-ci et un dispositif pour limiter l'entrée d'air secondaire dans l'alésage, autour de la périphérie j des éléments d'extrémité, quand ces derniers ferment les extrémités de l'alésage.
On décrira maintenant en détail et à titre d'exemple plusieurs formes d'exécution de l'invention en se reportant aux dessins annexés, où :
La figure 1 est un schéma montrant la disposition générale d'une première forme de construction de l'appareil qui comprend une chambre de soufflage transportable.
La figure 2 est un schéma montrant une disposition pouvant remplacer la chambre de soufflage de la figure 1, pour soumettre à l'abrasion les surfaces internes de pièces tubulaires.
Les figures 3 et 4 sont des vues en élévation, en bout et de profil, respectivement, d'un dispositif qui peut remplaoer la chambre de soufflage de la figure 1, pour sou- mettre à l'abrasion les surfaces externes de pièces allon- gées, et les figures 5 et 6 sont des vues en élévation, en bout et de profil, respectivement, d'une autre disposition qui peut remplacer-la chambre de soufflage de la figure 1, pour exposer à l'abrasion les surfaces extérieures de piè- ces allongées.
La figure 1 représente un appareil d'abrasion oons- titué par une chambre de soufflage transportable 10, pré- sentant sur une face une ouverture 11 prévue pour se pla- cer sur une surface plane d'une pièce 12, avec les parties marginales de l'ouverture proches de cette surface. Les
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bords de l'ouverture sont munis de joints 13 qui peuvent être constitués par des rouleaux, des écrans en caoutchouc ou en plastique ou une combinaison d'un nombre quelconque de ces éléments et qui limitent l'entrée dans la chambre de l'air secondaire venant de l'atmosphère environnante, ainsi qu'on le décrira oi-aprés.
Dans le haut de la chambre 10, sont prévus des dis- positifs directeurs revêtant la forme d'une tuyère d'accé- lération 14 attachée à l'extrémité d'une partie flexible 15 d'un conduit d'amenée d'air primaire désigné par 16. L'au- tre extrémité du conduit 16 est munie d'un évasement 17 constituant une prise d'air s'ouvrant à l'atmosphère. Entre la prise d'air 17 et la tuyère 14, on a prévu un évidement 18 dans la paroi inférieure du conduit 16 et une chicane 19 à l'amont de cet évidement, de sorte que l'air venant de la prio d'air et s'écoulant dans le conduit, vers la tuyè- re 14, eut forcé de passer dansl'évidement 18.
L'extrémité supérieure de la chambre de soufflage 10 est également raccordée à .une extrémité d'un tube de succion 20 qui, à son autre extrémité, est relié à l'entrée de la 21 d'un premier séparateur cyclone 22. Ce cyclone est/forme classique, avec un revêtement en caoutchouc, et est rendu
3eules délibérément relativement inefficace, de sorte que/les particules plus lourdes contenues dans le oourant d'air entrant dans le cyclone sont séparées et tombent dans le bas de celui-ci, tandis que les particules plus légères sont emportées par la sortie supérieure 23 du cyclone dans un second cyclone 24. Ce dernier est du type à rentrée par le haut, qui fonctionne sous un vide assez poussé et sépare efficacement les particules plus fines.
On croit que l'efficacité de ce second cyclone est due non seulement à la basse pression régnant à l'intérieur de celui-ci mais au fait que cette basse pression conduit à un refroidisse- ment adiabatique à l'intérieur du tourbillon central du
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cyclone, de sorte que :l'humidité du courant d'air se oon- dense sur les particules de poussière, en accroissant leur poids et en augmentant l'effet de séparation du cyclone.
Cette théorie s'appuie sur le fait que si on examine la poussière immédiatement après qu'elle a été séparée dans le second cyclone 24, elle est légèrement humide et à basse température.
La sortie inférieure 25 du cyclone 24 conduit à une hotte intermédiaire 26 conduisant à son tour vers un collecteur 27 reoueillant la poussière. Ainsi qu'on le verra d'après le dessin, la hotte intermédiaire 26 a une forme telle que l'entrée 28 du collecteur recueillant la poussière est décalée par rapport à l'axe vertical du cyclone 24. Ceci empêche l'air tourbillonnant dans ce dernier de déranger la poussière dans le collecteur 27.
Le cyclone 24 possède une sortie supérieure 29 reliée par une soupape réglable 30 à un dispositif de succion constitué par un ventilateur centrifuge 31 à plusieurs étages. La soupape 30 règle l'intensité du vide créé à l'intérieur du cyclone et contrôle ainsi l'entrée d'air dans la prise d'air 17.
Le premier cyclone 22 possède une sortie inférieure
32 qui débouche dans une trémie inférieure 37 possédante une sortie 38 qui débouche dans un tube de mesure 39 dont l'extrémité inférieure est reçue dans l'évidement 18 du! conduit 16. Le tube de mesure 39 peut se régler vertical lement par rapport à l'évidement 18, afin de contrôler la quantité d'abrasif entraînée dans l'air primaire.
Un tuyau 40, communiquant avec la trémie interné( diaire, est muni d'une première soupape 41 et se termina par un évasement 42 ouvert à l'atmosphère. La soupape 41 est commandée par un mécanisme à mouvement cyclique, de: sorte qu'elle s'ouvre et se ferme alternativement. Le tuyau 40 est raccordé par un tuyau 43 à l'entrée 21 du
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premier cyclone 22. Un dispositif de réglage 43a est insé- ré entre le tuyau 40 ot le tuyau 43.
A la sortie 34 de la trémie supérieure, on a prévu une seconde soupape 44 sous la forme d'une soupape à cla- pet. Celle-ci pivote librement et fonctionne en réponse à l'effort résultant net s'exerçant sur la soupape en raison des différences existant entre lespressions régnant dans les trémies supérieure et intermédiaire et de l'abrasif se trouvant dans la première. Quand l'effort sur la soupape exercé par la pression dans la trémie intermédiaire dépasse l'effort exercé par la pression dans la trémie supérieure augmentée du poids de l'abrasif, la seconde soupape se ferme, Inversement, si l'effort agissant sur la face su- périeure de la soupape dépasse celui exercé sur la face inférieure de celle-ci, la seconda soupape s'ouvre.
A la sortie 36 de la trémie intermédiaire, on a prévu une troisième soupape 45 qui fonctionne de manière similaire à la seconde soupape 44. Ainsi donc, quand l'effort sur la face inférieure de la soupape, résultant de la pression dans la trémie inférieure, dépasse l'effort, s'exerçant sur la face supérieure delà soupape, dû à la pres'sion dans la trémie intermédiaire et à, l'abrasif qui se trouve dans celle-ci, la troisième soupape 45 se ferme, tandis que,quand l'effort sur la face supérieure de la soupape est supérieur à celui qui s'exerce sur sa face in- férieure, la troisième soupape s'ouvre.
On voit que l'abrasif emmagasiné au-dessus de la soupape 44 ou de la soupape 45 a tendance à provoquer leur ouverture, même quand la pression sous les soupapes est légèrement .supérieure à la pression s'exerçant au-dessus de celle-ci. Toutefois, les différences de pression sont réglées pour tenir compte du poids de cet abrasif et main- les soupapes tenir/fermées en cas de besoin.
Lors du fonctionnement, le ventilateur centrifuge
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31 est mis en marche et la soupape 30 est ouverte pour as- surer la succion dans le tuyau d'aspiration aussi bien que dans la chambre de soufflage 10. Quand la chaubre 10 est en- contact avec la pièce 12, de manière que les joints 13 ferment essentiellement l'ouverture 11 vers la pièce, la succion s'applique au conduit 16ttde l'air primaire venant de la prise d'air 17 commence à s'écouler par le conduit 16 vers le tuyère 14.
Quand l'air s'écoule dans le conduit 16, il est dévié par la chicane 19 et s'écoule dans l'évidement 18. Ainsi qu'on le décrira ci-après, l'abrasif est amené dans l'évidement 18 par le tube de mesure 39.L'abrasif est entraîné dans le courant d'air primaire et passe avec oelui-oi le long du conduit 16 vers la tuyère accélératrice 14. Les particules d'abrasif accélérées dans la tuyère heurtent la surface de la pièce 12 et provoquent l'abrasion de sa surface. L'abrasif usé, les déchets de la surface de la pièce et l'air passent ensuite par le tuyau 20, en di- rection de l'entrée 21 du premier cyclone 22.
Le joint 13 limite l'entrée d'air secondaire venant de l'atmosphère dans la chambre de soufflage 10. Le degré d'étranglement dépendra de la forme des joints et cet étranglement peut être total si ces joints ont la forme d'une jupe en caoutchouc ou en une matière similaire et il sera incomplet si les joints ont la forme de poils raides. Dans ce dernier cas, l'air secondaire entrera dans la chambre par les joints et la quittera avec l'air primaire par le conduit d'aspiration 20.
Comme le cyclone 22 est quelque peu inefficace, il est donc capable de séparer l'abrasif réutilisable qui n'a pas été pulvérisé de celui qui a été réduit en poussière.
L'abrasif réutilisable passe du fond du premier cyclone 22 dans la trémie supérieure: 33.
L'abrasif pulvérisé et les déchets de la surface de la pièce restent dans le courant d'air et passent par la
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sortie 23 du cyclone 22 dans le second cyclone 24. Dans ce dernier, l'abrasif et les déchets pulvérisés sont sépa- rés de l'air qui passe par la sortie du cyclone et la sou- pape 30 dans le ventilateur oentrifuge 31. La poussière constituée par l'abrasif et les déchets pulvérisés tombe dans la sortie 25 du second cyclone 24 pour passer dans . la hotte intermédiaire 26 et ensuite dans le collecteur
27 recueillant la poussière.
Revenant maintenant à l'abrasif réutilisable, ce- lui-ci se rassemble dans la trémie supérieure 33. En sup- posant que la première soupape 41 est dans une position telle que la trémie intermédiaire 35 soit en communication avec l'atmosphère, la pression dans la trémie intermédiaire dépassera celle qui règne dans la trémie supérieure et qui est égale à la pression dans le cyclone 22. La soupape 44 se formera donc et l'abrasif s'accumulera dans la trémie supérieure 33* La trémie inférieure 37 est toujours à la pression atmosphérique en raison des ouvertures 46 de sa paroi.
Il en résulte que, quand la pression dans la trémie intermédiaire est égale à la pression atmosphérique, l'abra- sif qui se trouve dans la trémie, au-dessus de la troisié- me soupape 45, ouvrira la soupape, puisque la pression de l'air est la même sur les deux faces de celle-ci, et il tombera dans la trémie inférieure 37, puis, de là, dans le tube de mesure 39 et le conduit 16.
Si maintenant la première soupape 41 prend une position telle que la trémie intermédiaire 35 soit en com- munication avec l'entrée 21 du cyclone, la pression de l'air sur les deux faces de la seconde soupape 44 sera la même et l'abrasif qui se trouve dans la trémie supérieure pro- voquera l'ouverture de la seconde soupape 44 et passera dans la trémie intermédiaire 35.
Dans ces conditions ,com- me la trémie intermédiaire est à une pression inférieure à la pression atmosphérique, la troisième soupape 45 se
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fermera, de sorte que l'abrasif livré à la trémie inter- médiaire restera dans celle-ci jusqu'à ce que la première soupape mette à nouveau, cette trémie intermédiaire en communication avec l'atmosphère, -les premières soupapes sont disposées pour fon.ctionner cycliquement à une allure prédéterminée, de sorte qu'une quantité constante d'abrasif passe du cyclone 22 au tube 39 par les trémies supérieure, intermédiaire et inférieure
On peut faire varier le fonctionnement chronologique de la première soupape pour contrôler l'accumulation d'abra- sif dans les Ironies supérieure et intermédiaire.
Par exemple, la première soupape peut être prévue pour s'ou- vrir pendant 10 secondes, se fermer pendant la même pé- riode, puis s'ouvrir à nouveau pendant 10 secondes et ainsi de suite.
, Aussi longtemps que les joints 13 assurent l'étan- chéité entre la chambre 10 et la surface de la pièce. 12, l'appareil fonctionnera comme décrit. Les pressions adop- tées sont telles que la chambre de souflage peut se dépla- cer au-dessus de la surface de la pièce, poux provoquer l'abrasion d'une partie de celle-ci, pendant que le dis- positif de succion est en fonctionnement. Si toutefois, la chambre de soufflage est éoartée de la surface de la pièce, de manière à mettre l'ouverture de celle-ci en com- munication avec l'atmosphère, l'intérieur de la chambre se trauvera à la pression atmosphérique.
En conséquence, il n'y @ pas l'aspiration dans le conduit d'amenés 16 et l'arrivee des particules abrasives à la chambre de soufflage sera automatiquement arrêtée. Ceci offre le grand avantage qu'aussitôt que la chambre de soufflage est écartée de la pièce, aucun abrasif ne sera plus dis- 'tribué, de sorte qu'un ouvrier ne peut pas disperser celui-ci par inadvertance dans tout l'atelier, comme cela parfois arrive avec des appareils où l'abrasif est en-
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traîné par de, l' air comprise. L'appareil sera remis en marche en amanant led joints 13 au contact de la surface de la pièce, de manière à appliquer la succion au conduit 16,
pour entratner l'abrasif dans le oourant d'air primaire et le diriger par la tuyère 14 contre la surface a sou- mettre à l'abrasion. On se rendra compte que quand la sur- face de la pièce à usiner n'est pas plane, l'ouverture dans la chambre de soufflage et les jointe autour de cette , ouverture peuvent prendre une forme épousant celle de la surface soumise à l'abrasion. En variante, ou en outre, les joints peuvent être suffisamment déformables pour épouser la surface de la pièce et s'ajuster étroitement à celle-ci,
En se reportant à la figure 2, celle-ci montre schématiquement un appareil destiné à l'abrasion de la sur- face interne d'une pièce tubulaire 50.
L'appareil comprend deux éléments d'extrémité 51 et 52, agences pour embrasser de manière étanche à l'air les extrémités de la pièce tu- bulaire 50. les pièces d'extraite 51 et 52 sont disposées pour être serrées en position au moyen de pinces 53 s'éten- dant suivant la longueur de la pièce. Le premier élément d'extraite 51 est raccordé au conduit 16 amenant l'air primaire et, l'autre élément d'extrémité 52 est raccorde au tube d'aspiration 20.
Quand le dispositif fonctionne, la succion appli- quée au tuyau 20 évacue l'alésage de la pièce 50, en as- pirant ainsi l'air primaire et l'abrasif par le conduit- .
16 vers l'alésage de la pièce. L'élément d'extrémité 51 est muni d'une tuyère 54 garantissant que l'abrasif vien- dra heurter la paroi de la pièce tubulaire pour en provo- quer l'abrasion.
Revenant maintenant aux figures 3 et 4, celles-ci, montrent un appareil destiné à l'abrasion de la surface ex- térieure l'un tube cylindrique. L'appareil est constitué par une chambre cylindrique 55 dont le diamètre est appro-
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ximativement égal au double de celui du tube 56 soumis à l'abrasion. Une entrée 57 pour le tube est prévue dans une extrémité circulaire 55 et-uns sortie alignée 58 est formée à l'autre extrémité. L'entrée et la sortie de l'air sont munies de joints 59 et 60, respectivement, qui garantissent l'étanchéité contre la surface externe du tube 56, quand ce dernier passe dans l'entrée et dans la sortie.
Une sortie 61 s'étendant radialement à partir de la chambre, près de la sortie de celle-ci, est prévue pour se raccorder au tube d'aspiration 20.
Six tuyaux 62, dont les extrémités extérieures sont réunies par un collecteur 63, s'écartent radialement de la chambre 55, près de l'entrée 57 de celle-ci. Le collecteur est muni d'une entrée pour l'air et pour l'abrasif à midistance des extrémités de deux des tubes adjacents 62.
Une tuyère 64, montée de,ns chaque tuyau 62, possède une partie principale cylindrique 65 dont le diamètre est plus petit que celui du tuyau. 62 et, à son extrémité extérieure, une partie convergente 66, s'étendant entre l'extrémité extérieure de la partie cylindrique 65 et la paroi intérieure du tuyau 62. Les extrémités intérieures des tuyères s'avancent dans la chambre 55 et sont dirigées vers le centre, de celle-ci, de sorte que l'abrasif et l'air passant dans les tuyères he.urteront le tube 56 simultanément de plusieurs directions.
L'appareil fonctionne comme suit : le tube 56 est placé dans la chambre en passant par l'entrée et la sortie 57 et 58 de celle-ci et les dispositifs d'étanchéité 59 et 60 s'appliquent contre la surface extérieure du tube.
On applique ensuite la succion au tuyau d'aspiration 20 et, par suite de l'évacuation de la chambre 55, l'air primaire et l'abrasif sont aspirés par le conduit 16 dans le collecteur 63, pour passer ensuite dans les tuyaux 62 et les tuyères 64 et heurter la surface extérieure du tube
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56. L'abrasif usé, les déchets et l'air sont enlevés oontinuellement de la chambre 55 par la sortie 61. Le maté. riau enlève de la chambre passe ensuite dans les sépara. teurs cyclones 22 et 24, comme décrit ci-dessus, et l'abrasif réutilisable est renvoyé au conduit 16.
On voit que.1 quand le tube 56 se déplace longitudi- naleent dans la chambre, chaque partie de celui-ci est soumis à l'abrasion simultanément de plusieurs directions, de sorte qu'on ne doit pas le faire tourner pour obtenir une abrasion complète de sa surface extérieure.
En se reportant maintenant aux figures 5 et 6, l'appareil que celles-ci représentent est une modification de celui illustré aux figures 3 et 4. La principale différence est que, dans les figures 5 et 6 , les tuyaux avec leurs tuyères sont disposés de telle manière que leur sortie se trouve sur le tracé d'une hélice coaxiale à l'axe de la chambre.
Les figures5 et 6 montrent une chambre cylindrique 67 avec une entrée'68 et une sortie 69 munies de joints s'appliquant contre la surface extérieure du tube 70 soumis à l'abrasion. Six tuyaux 71 s'étendent radialement : de la paroi de la chambre et leur sortie se trouve sur une hélice coaxiale à celle-ci. Trois des tuyaux 71 sont reliés par des conduits flexibles 72 à un collecteur 73, tandis que les trois autres tuyaux 71 sont reliés par des conduits flexibles 74 à un collecteur 75. Les collecteurs 73 et 75 .sont raccordés à leur tour au conduit d'amenée 16.
La chambre possède également une sortie d'aspiration 76 raccordée au tuyau 20.
Le fonctionnement de la construction des figures 5 et 6 est similaire à celle des appareils des figures 3 et .
4. Quand on applique la succion a. la sortie 76, l'air primaire s'écoule dans le conduit 16 et passe aux collecteurs
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73 et 75 pour se diriger vers les tuyaux 71. Les tuyaux sont munis de tuyères, comme décrit à propos des figures 3 et 4, et l'air avec l'abrasif vient heurter la surface extérieure du tube 70.
L'appareil illustré aux figures 3 et 4 ainsi que celui des figures 5 et 6 offrent tous deux l'avantage que. quand le tube est e:nlevé de la chambre, le tuyau 20 aspire l'air par l'entrée et par la sortie de celle-ci et aucune succion n'est appliquée au conduit 16 où il ne se produira donc pas de courant d'air primaire entraînant l'abrasif. Il en résulte qu'aussitôt que le tube est enlevé de la chambre, l'abrasif n'arrive plus dans celle-ci, de sorte qu'il n'y aura.aucun risque d'échappement d'abrasif de la chambre dans l'atmosphère environnante.
Les procédés et appareils décrits ci-dessus offrent les avantages suivants a) En utilisant un grand volume d'air et d'abrasif à une basse pression, on peut obtenir un meilleur fini avec un écrasement moindre des particules d'abrasif et on évite l'enrobage de particules d'abrasif dans la surface de la pièce usinée, comme cela se présente dans les machines utilisant l'air comprime; b) le mode de soufflage de l'abrasif l'air sortant de la tuyère suit le contour de la sortie de celle-ci qui peut être adaptée à des articles de formes irrégulières; c) il est possible de dimensionner l'appareil pour lui donner une capacité extrêment élevée et en utilisant une tuyère ayant la forme d'une longue fente, il est pousi- ble d'employer l'appareil-pour l'abrasion de grandes tôles planes;
d) l'abrasif reste propre en raison de la présence du système de séparation; e) contrairement au système à air comprimé, utili- sant des tuyères venturi, il se produit une conversion maxi-
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male de la pression de l'air en une vitesse de l'abrasif.
On se reporte à l'autre demande de brevet n 7808/63 (n de série 1.070.233) où est décrite et revendiquée une machine d'abrasion possédant le système de séparation et de remise en circulation décrit en se reportant à la figure 1 des dessins accompagnant la présente demande.
REVENDICATIONS
1. Procédé d'abrasion d'une surface d'une pièce à usiner, caractérisé en ce qu'il consiste à former une enceinte avec cette surface comme paroi de celle-ci, à ap- pliquer une succion à cette enceinte, à provoquer l'écoulement de l'air primaire dans l'enceinte par l'évacuation de l'air de celle-ci par aspiration; tout en limitant l'entrée de l'air secondaire de l'atmosphère environnante dans l'enceinte, autour de la périphérie de la surface, à entraîner l'abrasif dans l'air primaire avant que ce dernier pénètre dans l'enceinte, à diriger l'abrasif entrant dans l'encein- ' te contre la surface de la pièce, et à entraîner par as- piration l'abrasif épuisé dans l'air évacué de l'enceinte.
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Improved abrasion method and apparatus.
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This invention consumes abrasion and partly au-
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bind abrasion procedures and devices using dry particles.
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The usual prowess of the abrasion of a surface by means of partic '!. L'3s t.o: Y.'aSi! 3'.1 consists of. direct against it a let of spring air transcribing the paiticulei. 0n o. au.; 3si proposes to apply .i: 18 additional suction to ce.ste stlr :: c91 on a zone; read from it; for r. ''. â :: '..:' t: r 'lsi waste and the abrasive used while? 0;.!' lne -; :: l.; lt in c.! ":; aJ .Yl8 ces, si! Ju.l1; (:. t, {fr.lent, a limited entry of air 'tenEl.rlt from the surrounding atEOSphere into the:? - ei ()! ;;. Otl.J : .h9 to al) ra.3ic: n.
1,: i aim of the present invention is to provide a process 't:' s an abrasion apparatus not involving reE-1-mol -.; &.
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use of compressed air. The elimination of the use of compressed air offers the advantage of reducing the tendency to scatter waste and abrasive particles from the part of the surface subjected to abrasion and also from the surface. reduce the cost price. since expensive air compressors can be eliminated.
According to one aspect of the invention, a method of abrasion of a surface of a part consists in forming an enclosure with this surface as a wall, in applying suction to this enclosure, in inducing the flow of air. primary in the enclosure by removing the air therefrom by suction, while limiting the entry of secondary air of outside air into the enclosure, around the periphery of this surface, dragging the abrasive into the primary air before it enters the enclosure, directing the abrasive entering it against the surface and entraining the used abrasive in the air exhausted from the enclosure by suction.
For convenience, the primary air is forced to flow into the enclosure in a direction having an exponent generally parallel to the surface in question.
The primary air can enter the enclosure in a direction generally normal to this surface, before flowing in the direction having a component generally parallel thereto.
The method can be applied to the abrasion of the internal surface of a hollow part. In this application, the surface which adorns a wall of the enclosure is called the internal surface. the part can be tubular and in this case, the suction is applied to one end of the bore of the tubular part and the primary air with the other abrasive to the other end thereof.
In another application of the process, it can be applied to the abrasion of the outer surface.
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of an elongated piece such as a pipe or a wire. In this application, the outer surface of the elongated piece forms the inner wall of a tubular enclosure and the abrasive is directed against the surface from several directions simultaneously.
In such an arrangement, the directions in which the abrasion of the outer surface takes place are normal to a helix which they intersect in spaced positions thereon,
According to another aspect of the invention, the apparatus for. abrasion of the surface of a part is constituted by a blowing chamber, a primary air inlet duct connected by one end to this chamber, a device for driving the abrasive in the air primary flowing in the duct, upstream of its entry into the blowing chamber, an opening in the wall of the chamber, to be closed by the part, a device for applying suction to the chamber, in order to aspirate the primary air and the abrasive in it and evacuate the air and the used abrasive therefrom when the opening is closed by the part,
a device for directing the abrasive entering the chamber against the surface, and a means for limiting the entry of secondary air into the chamber, around the periphery of the opening, when the latter is closed by the part.
Preferably, the abrasive driving device includes an adjustable measuring device to vary the amount of abrasive entrained in the primary air.
The measuring device can have a recess in the lower wall of the inlet duct and a vertically adjustable measuring tube extending into the recess Le, the inlet duct can also include a chioane, upstream of the recess, to cause the entry of the air passing through the duct into the recess and entrain the abrasive located therein.
The apparatus may include a device for
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shielding the reusable abrasive from the air stream leaving the blast chamber; this device is interposed between the chamber and the suction device. The separator device can supply the measuring device with abrasive.
In one embodiment of the invention, the blowing chamber is transportable and connected by flexible pipes to the suction device and to the device driving the abrasive.
In another embodiment of the invention, the apparatus is provided for the abrasion of elongated workpieces and consists of a tubular blowing chamber having an inlet for the workpiece and an outlet for it; the directing device is arranged to cause the abrasive to strike the workpiece from several directions simultaneously. The restriction device can be formed by gaskets at the inlet and outlet of the chamber, which seal the passage along the outer surface of the workpiece as it passes into the chamber. The suction device can be connected to the chamber downstream of the directing device, in the direction of advance of the part.
In the apparatus intended for the abrasion of elongated parts, the directing device may be constituted by a series of nozzles the outlets of which are arranged at the periphery of a circle. As a variant, the motor device can comprise a series of nozzles the outlet of which is provided along a propeller which surrounds the part.
According to another aspect of the invention, the apparatus - intended for the abrasion of the internal surface of a tubular part is constituted by a blowing chamber formed by the bore of the part and two end elements for that. here, a primary air supply duct, connected to one of the end elements, a device for entraining the abrasive in the primary air flowing in the. leads, upstream of its entry into the blowing chamber, a device connected to the other end element
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moth,
to apply suction to the chamber and draw primary air and abrasive into it and to remove air and spent abrasive from the chamber when the bore ends are closed by the elements end, a device on the first end element, for directing the abrasive entering the bore against the wall thereof and a device for limiting the entry of secondary air into the bore, around the periphery of the end members, when the latter close the ends of the bore.
Several embodiments of the invention will now be described in detail and by way of example with reference to the accompanying drawings, where:
Fig. 1 is a diagram showing the general arrangement of a first form of construction of the apparatus which includes a transportable blowing chamber.
FIG. 2 is a diagram showing an arrangement which can replace the blowing chamber of FIG. 1, for subjecting the internal surfaces of tubular parts to abrasion.
Figures 3 and 4 are elevation, end and side views, respectively, of a device which can replace the blowing chamber of Figure 1, for subjecting the outer surfaces of long parts to abrasion. Figures 5 and 6 are elevation, end and side views, respectively, of another arrangement which may replace the blast chamber of Figure 1, to expose the outer surfaces of the chamber to abrasion. elongated pieces.
FIG. 1 shows an abrasion apparatus consisting of a transportable blowing chamber 10, having on one side an opening 11 intended to be placed on a flat surface of a part 12, with the marginal parts of opening close to this surface. The
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edges of the opening are provided with gaskets 13 which may be formed by rollers, rubber or plastic screens or a combination of any number of these elements and which limit the entry into the chamber of secondary air from the surrounding atmosphere, as will be described below.
At the top of the chamber 10 are provided guiding devices in the form of an accelerator nozzle 14 attached to the end of a flexible part 15 of a primary air supply duct. designated by 16. The other end of duct 16 is provided with a flare 17 constituting an air intake opening to the atmosphere. Between the air intake 17 and the nozzle 14, there is provided a recess 18 in the lower wall of the duct 16 and a baffle 19 upstream of this recess, so that the air coming from the air prio and flowing in the duct, towards the nozzle 14, would have forced to pass into the recess 18.
The upper end of the blowing chamber 10 is also connected to one end of a suction tube 20 which, at its other end, is connected to the inlet of the 21 of a first cyclone separator 22. This cyclone is / classic shape, with a rubber coating, and is made
3only relatively inefficient, so that / the heavier particles contained in the air flow entering the cyclone are separated and fall to the bottom of the cyclone, while the lighter particles are carried away through the upper outlet 23 of the cyclone. cyclone in a second cyclone 24. The latter is of the top entry type, which operates under a fairly high vacuum and effectively separates the finer particles.
It is believed that the efficiency of this second cyclone is due not only to the low pressure prevailing inside it but to the fact that this low pressure leads to adiabatic cooling inside the central vortex of the cyclone.
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cyclone, so that: the humidity of the air flow oon- denses on the dust particles, increasing their weight and increasing the separation effect of the cyclone.
This theory is based on the fact that if one examines the dust immediately after it has been separated in the second cyclone 24, it is slightly humid and at low temperature.
The lower outlet 25 of the cyclone 24 leads to an intermediate hood 26 which in turn leads to a collector 27 which removes the dust. As will be seen from the drawing, the intermediate hood 26 has a shape such that the inlet 28 of the dust collecting collector is offset from the vertical axis of the cyclone 24. This prevents air swirling through it. the latter to disturb the dust in the collector 27.
Cyclone 24 has an upper outlet 29 connected by an adjustable valve 30 to a suction device constituted by a centrifugal fan 31 with several stages. The valve 30 regulates the intensity of the vacuum created inside the cyclone and thus controls the entry of air into the air intake 17.
The first cyclone 22 has a lower outlet
32 which opens into a lower hopper 37 having an outlet 38 which opens into a measuring tube 39 whose lower end is received in the recess 18 of! conduit 16. The measuring tube 39 can be adjusted vertically with respect to the recess 18, in order to control the quantity of abrasive entrained in the primary air.
A pipe 40, communicating with the internal hopper (diary, is provided with a first valve 41 and ends in a flare 42 open to the atmosphere. The valve 41 is controlled by a cyclic movement mechanism, so that ' it opens and closes alternately.The pipe 40 is connected by a pipe 43 to the inlet 21 of the
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first cyclone 22. An adjusting device 43a is inserted between the pipe 40 and the pipe 43.
At the outlet 34 of the upper hopper, a second valve 44 is provided in the form of a flap valve. This rotates freely and operates in response to the resulting net stress on the valve due to differences between the pressures in the upper and middle hoppers and the abrasive in the former. When the force on the valve exerted by the pressure in the intermediate hopper exceeds the force exerted by the pressure in the upper hopper increased by the weight of the abrasive, the second valve closes, Conversely, if the force acting on the the upper face of the valve exceeds that exerted on the underside of the latter, the second valve opens.
At the outlet 36 of the intermediate hopper, a third valve 45 is provided which functions similarly to the second valve 44. Thus, when the force on the underside of the valve, resulting from the pressure in the lower hopper , exceeds the force exerted on the upper face of the valve, due to the pressure in the intermediate hopper and to the abrasive which is in the latter, the third valve 45 closes, while, when the force on the upper face of the valve is greater than that exerted on its lower face, the third valve opens.
It can be seen that the abrasive stored above the valve 44 or the valve 45 tends to cause them to open, even when the pressure under the valves is slightly greater than the pressure exerted above the latter. . However, the pressure differences are adjusted to account for the weight of this abrasive and keep the valves held / closed when needed.
During operation, the centrifugal fan
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31 is turned on and valve 30 is opened to provide suction in the suction pipe as well as in the blast chamber 10. When the chaubre 10 is in contact with the part 12, so that the The seals 13 essentially close the opening 11 towards the room, the suction is applied to the duct 16ttde primary air coming from the air intake 17 begins to flow through the duct 16 towards the nozzle 14.
When air flows through conduit 16, it is diverted through baffle 19 and flows into recess 18. As will be described below, abrasive is fed into recess 18 through the measuring tube 39. The abrasive is entrained in the primary air stream and passes with it along the duct 16 towards the accelerator nozzle 14. The particles of abrasive accelerated in the nozzle strike the surface of the workpiece 12 and cause abrasion of its surface. The used abrasive, the waste from the workpiece surface and the air then pass through the pipe 20, in the direction of the inlet 21 of the first cyclone 22.
The seal 13 limits the entry of secondary air coming from the atmosphere into the blowing chamber 10. The degree of constriction will depend on the shape of the seals and this constriction can be total if these seals have the shape of a skirt. rubber or similar material and it will be incomplete if the joints are in the form of stiff bristles. In the latter case, the secondary air will enter the chamber through the seals and will leave it with the primary air through the suction duct 20.
Since cyclone 22 is somewhat inefficient, it is therefore able to separate the reusable abrasive which has not been sprayed from the one which has been reduced to dust.
The reusable abrasive passes from the bottom of the first cyclone 22 into the upper hopper: 33.
The sprayed abrasive and the waste from the workpiece surface remain in the air stream and pass through the
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outlet 23 of the cyclone 22 into the second cyclone 24. In the latter, the abrasive and the pulverized waste are separated from the air which passes through the outlet of the cyclone and the valve 30 into the centrifugal fan 31. The dust consisting of the abrasive and the pulverized waste falls into the outlet 25 of the second cyclone 24 to pass into. the intermediate hood 26 and then in the collector
27 collecting dust.
Returning now to the reusable abrasive, this collects in the upper hopper 33. Assuming that the first valve 41 is in a position such that the intermediate hopper 35 is in communication with the atmosphere, the pressure in the intermediate hopper will exceed that which prevails in the upper hopper and which is equal to the pressure in the cyclone 22. The valve 44 will therefore form and the abrasive will accumulate in the upper hopper 33 * The lower hopper 37 is always at atmospheric pressure due to the openings 46 in its wall.
As a result, when the pressure in the intermediate hopper equals atmospheric pressure, the abrasive in the hopper, above the third valve 45, will open the valve, since the pressure of the air is the same on both sides of it, and it will fall into the lower hopper 37, then, from there, into the measuring tube 39 and the duct 16.
If now the first valve 41 assumes a position such that the intermediate hopper 35 is in communication with the inlet 21 of the cyclone, the air pressure on both faces of the second valve 44 will be the same and the abrasive. which is in the upper hopper will cause the opening of the second valve 44 and pass into the intermediate hopper 35.
Under these conditions, as the intermediate hopper is at a pressure below atmospheric pressure, the third valve 45 is
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will close, so that the abrasive delivered to the intermediate hopper will remain in it until the first valve again puts this intermediate hopper in communication with the atmosphere, - the first valves are arranged for fun cyclically actuate at a predetermined rate so that a constant amount of abrasive passes from cyclone 22 to tube 39 through the upper, middle and lower hoppers
The chronological operation of the first valve can be varied to control the accumulation of abrasive in the upper and middle Ironies.
For example, the first valve may be scheduled to open for 10 seconds, close for the same period, then reopen for 10 seconds and so on.
, As long as the seals 13 provide a seal between the chamber 10 and the surface of the part. 12, the device will operate as described. The pressures adopted are such that the blowing chamber can move above the surface of the part, and cause abrasion of part of it, while the suction device is Operating. If, however, the blowing chamber is moved away from the surface of the workpiece, so as to place the opening thereof in communication with the atmosphere, the interior of the chamber will be at atmospheric pressure.
As a result, there is no suction in the supply duct 16 and the inflow of abrasive particles to the blast chamber will be automatically stopped. This offers the great advantage that as soon as the blowing chamber is moved away from the workpiece, no more abrasive will be dispensed, so that a worker cannot inadvertently disperse it throughout the workshop. as sometimes happens with devices where the abrasive is in-
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dragged by, air included. The device will be restarted by bringing the led joints 13 into contact with the surface of the part, so as to apply suction to the duct 16,
to entrain the abrasive in the primary air flow and direct it through the nozzle 14 against the surface to be subjected to abrasion. It will be appreciated that when the surface of the workpiece is not plane, the opening in the blowing chamber and the joints around this opening can take a shape matching that of the surface subjected to the blow. abrasion. Alternatively, or in addition, the gaskets may be deformable enough to conform to the surface of the workpiece and to fit closely thereto,
Referring to Figure 2, this schematically shows an apparatus for abrasion of the internal surface of a tubular part 50.
The apparatus comprises two end members 51 and 52, adapted to airtightly embrace the ends of the tube 50. the extract pieces 51 and 52 are arranged to be clamped in position by means of clamps 53 extending along the length of the part. The first extract element 51 is connected to the duct 16 supplying the primary air and the other end element 52 is connected to the suction tube 20.
When the device is in operation, the suction applied to the pipe 20 evacuates the bore of the part 50, thus sucking the primary air and the abrasive through the duct.
16 towards the bore of the part. The end element 51 is provided with a nozzle 54 ensuring that the abrasive will strike the wall of the tubular part to cause abrasion.
Returning now to Figures 3 and 4, these show an apparatus for abrasion of the outer surface of a cylindrical tube. The apparatus consists of a cylindrical chamber 55, the diameter of which is appro-
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ximatively equal to twice that of the tube 56 subjected to abrasion. An inlet 57 for the tube is provided in a circular end 55 and an aligned outlet 58 is formed at the other end. The air inlet and outlet are provided with gaskets 59 and 60, respectively, which seal against the outer surface of the tube 56, when the latter passes through the inlet and the outlet.
An outlet 61 extending radially from the chamber near the outlet thereof is provided to connect to the suction tube 20.
Six pipes 62, the outer ends of which are joined by a manifold 63, move apart radially from the chamber 55, near the inlet 57 thereof. The manifold is provided with an inlet for air and for abrasive midway between the ends of two of the adjacent tubes 62.
A nozzle 64, mounted from each pipe 62, has a cylindrical main part 65 whose diameter is smaller than that of the pipe. 62 and, at its outer end, a converging part 66, extending between the outer end of the cylindrical part 65 and the inner wall of the pipe 62. The inner ends of the nozzles project into the chamber 55 and are directed towards the center thereof, so that the abrasive and the air passing through the nozzles he.urter the tube 56 simultaneously from several directions.
The apparatus operates as follows: the tube 56 is placed in the chamber passing through the inlet and outlet 57 and 58 thereof and the sealing devices 59 and 60 are applied against the outer surface of the tube.
Suction is then applied to the suction pipe 20 and, following the evacuation of the chamber 55, the primary air and the abrasive are sucked through the duct 16 into the manifold 63, to then pass into the pipes 62 and nozzles 64 and strike the outer surface of the tube
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56. Spent abrasive, waste and air are continuously removed from chamber 55 through outlet 61. Mate. riau removes from the room then goes into the separa. cyclones 22 and 24, as described above, and the reusable abrasive is returned to conduit 16.
It is seen that when the tube 56 moves longitudi- nally in the chamber, every part of it is subjected to abrasion simultaneously from several directions, so that one does not have to rotate it to obtain abrasion. full of its outer surface.
Referring now to Figures 5 and 6, the apparatus which these represent is a modification of that illustrated in Figures 3 and 4. The main difference is that in Figures 5 and 6 the pipes with their nozzles are arranged so that their exit is on the path of a helix coaxial with the axis of the chamber.
Figures 5 and 6 show a cylindrical chamber 67 with an inlet 68 and an outlet 69 provided with seals pressing against the outer surface of the tube 70 subjected to abrasion. Six pipes 71 extend radially: from the wall of the chamber and their outlet is on a helix coaxial thereto. Three of the pipes 71 are connected by flexible ducts 72 to a manifold 73, while the other three pipes 71 are connected by flexible ducts 74 to a manifold 75. The manifolds 73 and 75 are in turn connected to the duct. lead 16.
The chamber also has a suction outlet 76 connected to pipe 20.
The operation of the construction of Figures 5 and 6 is similar to that of the devices of Figures 3 and.
4. When applying suction a. the outlet 76, the primary air flows in the duct 16 and passes to the collectors
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73 and 75 to go to the pipes 71. The pipes are provided with nozzles, as described in connection with Figures 3 and 4, and the air with the abrasive hits the outer surface of the tube 70.
The apparatus illustrated in Figures 3 and 4 as well as that of Figures 5 and 6 both offer the advantage that. when the tube is removed from the chamber, the pipe 20 sucks air through the inlet and through the outlet thereof and no suction is applied to the duct 16 where there will therefore be no current d primary air entraining the abrasive. As a result, as soon as the tube is removed from the chamber, the abrasive no longer arrives therein, so that there will be no risk of abrasive escaping from the chamber into the chamber. surrounding atmosphere.
The methods and apparatus described above provide the following advantages a) By using a large volume of air and abrasive at low pressure, a better finish can be obtained with less crushing of the abrasive particles and the waste is avoided. coating of abrasive particles in the surface of the workpiece, as occurs in machines using compressed air; b) the mode of blowing the abrasive the air leaving the nozzle follows the contour of the outlet thereof which can be adapted to articles of irregular shapes; c) it is possible to dimension the apparatus to give it an extremely high capacity and by using a nozzle having the shape of a long slit, it is possible to use the apparatus for the abrasion of large sheets. planes;
d) the abrasive remains clean due to the presence of the separation system; e) unlike the compressed air system, using venturi nozzles, a maximum conversion occurs.
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male from air pressure to abrasive speed.
Reference is made to the other patent application No. 7808/63 (serial number 1.070.233) where an abrasion machine is described and claimed having the separation and recirculation system described with reference to FIG. 1 drawings accompanying the present application.
CLAIMS
1. Method of abrasion of a surface of a workpiece, characterized in that it consists in forming an enclosure with this surface as the wall thereof, in applying suction to this enclosure, in causing the flow of the primary air in the enclosure by the evacuation of the air therefrom by suction; while limiting the entry of secondary air from the surrounding atmosphere into the enclosure, around the periphery of the surface, to entrain the abrasive in the primary air before the latter enters the enclosure, to directing the abrasive entering the enclosure against the surface of the workpiece, and sucking the exhausted abrasive into the air exhausted from the enclosure.