Обертовий ввід

Реферат: Група винаходів належить до з’єднувальних вузлів з каналами для плинного середовища, що знаходиться під тиском. Обертовий ввід слугує для подачі або відведення середовища в осьову порожнину обертової деталі машини з необертовим елементом (12) вводу. Ввід має необертовий елемент (12) і обертовий елемент (15). Опорні ролики встановлені на елементі (12) за допомогою цапф в кільцевому проміжку між рухомим і нерухомим елементами. Згадані ролики зменшують люфти між рухомими елементами вводу, що покращує умови роботи ущільнюючих засобів в радіальній площині між обертовим елементом (15) і елементом (12). Привідний вузол містить згаданий обертовий ввід. Винаходи сприяють застосуванню більш жорстких ущільнень і кращому ущільненню між рухомим і нерухомим елементами. UA 98743 C2 (12) UA 98743 C2 UA 98743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується обертового вводу для подачі або відведення середовища, що знаходиться під тиском, в осьову порожнину, відповідно, з осьової порожнини обертової деталі машини з необертовим елементом вводу, нерухомим відносно пристрою, обертовим елементом вводу і з опорними засобами, а також ущільнюючими засобами, що діють в радіальній площині ущільнення між обертовим елементом вводу і елементом вводу, нерухомим відносно пристрою. Обертовий ввід містить, загалом, необертовий елемент вводу, нерухомий відносно пристрою, і обертовий елемент вводу, що обертається разом з обертовою деталлю машини, причому ущільнюючі засоби встановлені між елементом вводу, нерухомим відносно пристрою, і обертовим елементом вводу. Такий обертовий ввід використовується для постачання охолоджуючим засобом валків або роликів, що являють собою, деяким чином, осі або вали, кінці яких спираються на підшипники. Під важким навантаженням ці обертові деталі машин піддаються деякому вигину осей, що приводить до так званих кутових погрішностей на кінцях осей або валів. Кутова погрішність означає зміщення і перекидання радіальних кінцевих поверхонь обертової деталі машини і тим самим обертового елемента вводу, якщо він жорстко з'єднаний з обертовою деталлю машини. Це приводить до проблем з герметизацією. З DE 102004056818 В3 відомий обертовий ввід, обертовий елемент якого містить гільзу. Обертова деталь машини містить осьову порожнину зі смуговою вставкою. Втулка має зовнішню сторону, підігнану до порожнини. Обертова деталь машини спирається на підшипники, що допускають деяке гойдання кінця осі. При цьому втулка смугової вставки виконана зі сферичною внутрішньою стороною. Гільза обертового елемента вводу виконана із зовнішнім діаметром, що відповідає найменшому діаметру сферичної внутрішньої сторони втулки. У цій конструкції ущільнюючі засоби діють між деталлю машини, нерухомою відносно пристрою, і обертовою деталлю машини в радіальній площині відносно осі обертового елемента вводу і можуть зміщуватися один відносно одного, в той час як одночасно вони обертаються один відносно одного. Якщо при великому навантаженні обертова деталь машини прогинається і кінець осі починає розгойдуватися, обертовий елемент вводу може обкочуватися по сферичній внутрішній стороні втулки на величину кутової погрішності, так що обертовий елемент вводу збережуть паралельність осі і в радіальній площині ущільнення не приводить до перекосу ущільнюючих засобів. Завдяки цьому потрібно чекати постійної позитивної ущільнюючої дії в радіальній площині ущільнення. Обертовий ввід, відомий з DE 102004056818 В3, виконаний як обертовий ввід, прифланцьований з торцевої сторони. Однак часто встановити з'єднання з торцевою стороною неможливо. Зокрема, у випадку великих валів в привідній техніці, особливо у випадку приводів валків, для подачі середовища у вал зовні, наприклад, до вала, з яким шарнірно з'єднаний зубчатий шарнірний шпиндель, використовують радіальні обертові вводи. У цьому випадку стаціонарний елемент обертового вводу має підвідне кільце, встановлене за допомогою підшипника ковзання відносно елемента обертового вводу, що обертається всередині стаціонарного елемента обертового вводу. За допомогою радіальної подачі мастильний засіб через підвідне кільце надходить в порожнину між обома елементами обертового вводу, а з порожнини по радіальній лінії, що проходить в обертовому елементі обертового вводу, всередину нього. Такий обертовий ввід 1 (зображений на фіг. 1 в перспективі, а на фіг. 2 в перерізі по лінії A-A на фіг. 1) відповідно до рівня техніки містить елемент 2 обертового вводу, нерухомий відносно пристрою, який радіально оточує елемент 3 обертового вводу, тобто, вал, у вигляді циліндричної стінки. У корпусі 4 елемента 2 обертового вводу проходить підвідна лінія 5 для середовища, проведена в радіальному напрямку, яка проходить через контактне ущільнююче кільце 6, що обертається разом з корпусом 5, і підводить середовище до камери 7, кільцеподібно оточуючої елемент 3 обертового вводу. За допомогою іншої радіальної підвідної лінії 8 для середовища, що обертається разом з елементом 3 обертового вводу, порожниста камера 7 з'єднана з підвідною лінією 9 для середовища, що проходить в напрямку подовжньої осі елемента 3 обертового вводу. Ковзне кільце 6 утворює з бічною (циліндричною) поверхнею елемента 3 обертового вводу мастильну щілину 6а висотою близько 0,5 мм, а зовні воно герметизоване за допомогою ущільнень 10, 11, встановлених на елементі 3 обертового вводу з торцевої сторони. При такій конструкції, що не допускає створення великого тиску мастильного засобу, доводиться приймати до уваги великий люфт між ковзним кільцем 6 і елементом 3 обертового вводу. Недоліком такого, а також інших відомих рішень є те, що між опорою і валом є постійний люфт. Недоліком є також власне споживання мастильного засобу в опорі. Іншими недоліками є підвищення температури використовуваних середовищ в процесі експлуатації, а також проблеми з герметизацією, що викликаються великим люфтом між обертовим і стаціонарним елементами обертового вводу. 1 UA 98743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Задача винаходу полягає в усуненні недоліків рівня техніки і, додатково, в створенні можливості використання ущільнень для більш високого тиску, зокрема, тиску понад 2 бар. Згідно з винаходом ця задача в обертовому вводі вищевказаного типу вирішується за рахунок того, що опорні засоби містять окремі упорні підшипники, що визначають радіальний проміжок між стаціонарним і обертовим елементами обертового вводу. Таким чином, замість ободової опори, що передбачається згідно з рівнем техніки, необхідні лише точкові опорні елементи, що веде до значного скорочення виділення тепла тертя в порівнянні з рівнем техніки. Завдяки винаходу долаються недоліки рівня техніки. Завдяки винаходу з'являється можливість для вбудування добре функціонуючого обертового вводу в шпиндель плоскої цапфи. Переважні вдосконалені варіанти виконання винаходу витікають із залежних пунктів формули винаходу. Переважним виявляється те, що упорні підшипники виконані у вигляді опорних роликів. Завдяки використанню опорних роликів утворюється жорстка опора обертового елемента обертового вводу відносно стаціонарного елемента обертового вводу, яка при високій стабільності в зоні підшипників замість тертя ковзання викликає тільки тертя коливання і веде до значно меншого нагрівання охолоджуючого і мастильного середовища, ніж це має місце у випадку рівня техніки. До цього потрібно додати, що при можливому більш високому тиску можуть бути використані ущільнення, які можуть скомпенсувати лише незначне радіальне биття, наприклад, менше 0,2 мм. Тому дійсні радіальні биття між обертовим вводом і валом повинні бути навіть значно меншими цієї величини. Однак виявляється, що таке незначне радіальне биття може бути одержане при використанні винаходу. Згідно з винаходом вага нерухомого елемента обертового вводу щонайменше двома роликами або парами роликів, опорних роликів, передається на вал таким чином, що ущільнення, вбудоване в підвідну лінію для середовища, точно прилягає до циліндричної стінки вала обертового елемента обертового вводу і тому необхідна лише незначна рухомість робочої кромки ущільнення. Таким чином, можуть бути використані ущільнення для більш високого тиску, що мають лише незначну еластичність. Ролики або пари роликів, що утворюють опорні ролики, не залежать від мастила, що пропускається мастильним середовищем. Це означає, що обертовим вводом згідно з винаходом пропускаються будь-які рідкі або газоподібні середовища. Опорні ролики, переважно, спрямовують за допомогою осей, валів, втулок і/або торцевих напрямних засобів, зокрема, заплечиків. Згідно з основним принципом винаходу в радіальній площині на зовнішньому підвідному кільці для постачання середовищем над віссю вала обертового елемента обертового вводу встановлені щонайменше два опорних ролики, які підпираються відносно необертового елемента обертового вводу. У порядку альтернативи щонайменше два опорних ролики встановлені під гострим або тупим кутом один до одного. В одному особливо переважному варіанті виконання винаходу передбачені три опорних ролики, зокрема, з рівними інтервалами між собою. У принципі, опора може здійснюватися симетрично або асиметрично. Шляхом використання беззазорного попереднього натягнення, наприклад, роликової опори опорних роликів, досягається беззазорний хід обертового елемента обертового вводу при точному обертанні без радіального биття. Крім того, може бути передбачено, щоб опорні ролики були вбудовані в несучий їх корпус, зокрема, у возик. Упорні підшипники можуть встановлюватися як всередині, так і зовні простору, через який протікає середовище. Винахід стосується також привідного вузла, зокрема, приводу валків, з обертовим вводом, охарактеризованим згідно з винаходом, зокрема, на основі подальшого опису. Нижче винахід більш детально пояснюється на прикладі виконання, причому на фігурах представлено: фіг. 3 - бічний вигляд зверху першого варіанта виконання обертового вводу, нерухомий відносно пристрою елемент якого спирається відносно обертового елемента обертового вводу на два опорні ролики, фіг. 4 - переріз обертового вводу на фіг. 3 по лінії A-A, фіг. 5 - бічний вигляд зверху іншого варіанта виконання обертового вводу, нерухомий відносно пристрою елемент якого спирається відносно обертового елемента обертового вводу на три рівновіддалені опорні ролики, 2 UA 98743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 фіг. 6 - бічний вигляд зверху третього варіанта виконання винаходу, в якому елемент обертового вводу, нерухомий відносно пристрою, підпирається відносно обертового елемента обертового вводу чотирма рівновіддаленими опорними роликами, фіг. 7 - переріз третього варіанта виконання на фіг. 6 по лінії B-B, фіг. 8 - бічний вигляд зверху модифікації третього варіанта виконання, і фіг. 9 - переріз варіанта на фіг. 8 по лінії B-B. У першому варіанті виконання винаходу (фіг. 3, 4) обертовий ввід містить елемент 12, нерухомий відносно пристрою, що підпирається відносно обертового елемента 15 обертового вводу двома парами опорних роликів 13, 14, встановлених з торцевих сторін на елементі 12 обертового вводу. Обидві пари опорних роликів 13, 14 встановлені під прямим кутом один до одного. За допомогою вала або бічних засобів фіксації положення опорних роликів 13, 14 задані відносно корпусної частини 16 елемента 15 обертового вводу. Між віссю 17 ролика і циліндричною (бічною) поверхнею 18 знаходиться відповідна опора 19. Опорні ролики 13, 14 знаходяться за межами кільцеподібної порожнини 22, герметизованої за допомогою ущільнень 20, 21, яка оточує елемент 15 обертового вводу. У корпусній частині 16 розміщена підвідна лінія 23 для середовища, що веде в порожнину 22. Звідти середовище, що служить для змащування або охолоджування, подається далі в канал 24, який проходить радіально, всередині елемента 15 обертового вводу. Канал 24 закінчується в каналі 25, що проходить в напрямку подовжньої осі елемента 15 обертового вводу. Аналогічним чином виконаний другий варіант виконання обертового вводу (фіг. 5) згідно з винаходом. При цьому передбачені три опорні ролики 26, 27 і 28, встановлені з рівними інтервалами, так що їх центри утворюють кути рівностороннього трикутника. Таким чином, ця конструкція має перед конструкцією, зображеною на фіг. 3, 4, в якій стабільність структури визначена тільки власною вагою стаціонарного елемента обертового вводу, ту перевагу, що гарантований рівномірний хід. Шляхом зміни осьових положень опорних роликів 26, 27 і 28 можна також встановити беззазорний хід елемента 12 обертового вводу і тим самим ущільнень 20, 21 відносно елемента 15 обертового вводу. Інший варіант (фіг. 6, 7) виконання обертового вводу містить чотири опорні. ролики 29, 30, 31 і 32, центри яких утворюють кути квадрата. На відміну від варіанта виконання, зображеного на фіг. 3, вісь опорних роликів 29, 30, 31 і 32 утворена валом 33 (фіг. 7), який через цапфу вала або опорний заплечик встановлений збоку відносно корпусної частини 16. В іншому цей варіант виконання по конструкції не відрізняється від варіантів виконання, зображених на фіг. 3-5. Перевага цих варіантів виконання полягає в тому, що можуть передаватися більші осьові зусилля. В останньому варіанті (фіг. 8, 9) виконання в елементі 12 обертового вводу, також що містить чотири пари опорних роликів 29-32, на відміну від вищеописаних варіантів виконання пари опорних роликів 29-32 встановлені не один навпроти одного на обох торцевих сторонах елемента 12 обертового вводу, а поруч один з одним на одній з обох торцевих сторін і з'єднані між собою загальним валом 35. Як в інших прикладах виконання, опорні ролики 29-32 знаходяться за межами корпусної частини 16. Зрозуміло, що при виконанні опорних роликів 2932 як здвоєних роликів, опорні ролики 29 і 31, зміщені один відносно одного на 180°, можуть бути встановлені, наприклад, на одній торцевій стороні, а обидва інших 30 і 31, також зміщені один відносно одного на 180°, на іншій торцевій стороні. Переважно, в цьому варіанті виконання те, що ущільнення 20, 21 є більш легкодоступними. Крім того, цей варіант виконання може бути використаний навіть при обмежених умовах розміщення. Згідно з винаходом використані можуть бути також опорні ролики, бічні циліндричні частини 18 яких мають сферичний, тобто, опуклий, зовнішній контур і які у відповідно виконаних контурах обкочуються на обох елементах обертового вводу. Опорні ролики можуть розташовуватися як всередині, так і зовні простору, через який протікає середовище. У всіх варіантах виконання нерухомий відносно пристрою елемент 12 обертового вводу відносно стаціонарних конструктивних елементів підпирається упором проти провертання. Перелік позицій 1. обертовий ввід 2. елемент обертового вводу, нерухомий відносно пристрою 3. обертовий елемент обертового вводу 4. корпус 5. підвідна лінія для середовища 6. ковзне кільце 3 UA 98743 C2 6а. мастильна щілина 7. камера 8. підвідна лінія для середовища 9. лінія для середовища 10. ущільнення 11. ущільнення 12. елемент обертового вводу, нерухомий відносно пристрою 13. опорний ролик 14. опорний ролик 15. обертовий елемент обертового вводу 16. корпусна частина 17. вісь 18. бічна циліндрична частина 19. опора 20. ущільнення 21. ущільнення 22. порожнина 23. підвідна лінія для середовища 24. підвідна лінія для середовища 25. лінія для середовища 26. опорний ролик 27. опорний ролик 28. опорний ролик 29. опорний ролик 30. опорний ролик 31. опорний ролик 32. опорний ролик 33.вал 34. опорний заплечик 35. вал ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 1. Обертовий ввід для подачі або відведення середовища, що знаходиться під тиском, в осьову порожнину, відповідно, з осьової порожнини обертової деталі машини з необертовим елементом (12) вводу, нерухомим відносно пристрою, обертовим елементом (15) вводу і з опорними засобами у кільцеподібному проміжку, який оточує обертовий елемент (15) вводу, а також ущільнювальними засобами (20, 21), що діють у радіальній площині ущільнення між обертовим елементом (15) вводу і елементом (12) вводу, нерухомим відносно пристрою, який відрізняється тим, що опорні засоби включають в себе окремі опорні ролики (13, 14, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32), діаметр яких задає радіальний проміжок між елементом (12) обертового вводу, нерухомим відносно пристрою, і обертовим елементом (15) обертового вводу, причому опорні ролики (13, 14, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32) через цапфу вала встановлені відносно корпусної частини (16) обертового елемента (15) вводу. 2. Ввід за п. 1, який відрізняється тим, що опорні ролики (13, 14, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32) встановлені за допомогою осей, валів (33) або втулок. 3. Ввід за п. 2, який відрізняється тим, що в радіальній площині над віссю вала обертового елемента (15) обертового вводу розташовано під прямим кутом один до одного щонайменше два опорні ролики (13, 14), що підпираються відносно необертового елемента (12) обертового вводу. 4. Ввід за п. 3, який відрізняється тим, що опорні ролики (13, 14, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32) встановлені під гострим або тупим кутом один до одного. 5. Ввід за п. 4, який відрізняється тим, що передбачено три опорні ролики (26, 27, 28), зокрема, з рівними інтервалами між собою. 6. Ввід за одним із пп. 1-5, який відрізняється тим, що опорні ролики знаходяться під попереднім напруженням. 7. Ввід за одним із пп. 1-6, який відрізняється тим, що опорні ролики встановлені як всередині, так і зовні простору, через який протікає середовище. 8. Привідний вузол, зокрема привід валків, з обертовим вводом за одним із пп. 1-7. 4 UA 98743 C2 5 UA 98743 C2 6 UA 98743 C2 7 UA 98743 C2 8 UA 98743 C2 Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9