Ротаційне з’єднання

Реферат: Ротаційне з'єднання містить корпус, з п'ятою з торцевим ущільнюючим SiC кільцем, ротор, радіальний підшипник ковзання, спіральну пружину. Додатково містить упорний торцевий підшипник, встановлений між ротором і радіальним підшипником ковзання, внутрішня поверхня якого має мастильні канавки, спрямовані назустріч одна одній, створюючи замкнений простір. П'ята встановлена з можливістю експлуатації під кутом відносно осі обертання, а також переміщуватись вздовж осі обертання. При цьому п'ята та спіральна пружина розміщені в запірному стакані, який поєднаний з корпусом за допомогою різьби. UA 105297 U (54) РОТАЦІЙНЕ З'ЄДНАННЯ UA 105297 U UA 105297 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до машинобудування, а саме - до ротаційних з'єднань, і може бути широко використана для просторового з'єднання стаціонарних трубопроводів та/або обертових гідроагрегатів. Галузі застосування металургія, верстатобудування, поліграфія, целюлозно-паперова, хімічна, харчова та фармацевтична промисловість, енергетика, а також при виробництві скла. Ротаційні з'єднання - це виконані з високою точністю механічні деталі, через які здійснюється подача робочого середовища від стаціонарних трубопроводів до частини машини, яка обертається (наприклад, ролики, рольганги, вали, каландри, барабани). їх використовують у випадках, коли виникає необхідність подачі і відводу робочого середовища в обертові вузли. Ротаційні з'єднання забезпечують гідромеханічне герметичне ущільнення між стаціонарним трубопроводом та обертовим вузлом для подачі, робочого середовища (вода, пара, масло, мастильно-охолоджуюча рідина тощо). Відомі ротаційні з'єднання фірми Німеччини «DEIJBLIN», серія 2420 (див. каталог фірми: www. fluitech.com.ua ). Таке з'єднання складається з корпусу, в паз якого встановлена п'ята з валом, на якому встановлено ротор, з радіального і торцевого підшипників ковзання, виготовлених з матеріалу PTFE (близький аналог фторопласта), блока «SiC», кільця з трьома циліндричними пружинами невеликого діаметра, які здійснюють стиснення торцевих кілець. Конструктивно корпус виконаний таким чином, що збирання /деталей, розташованих в його середині, здійснюється з внутрішнього боку ротаційного з'єднання і фіксується за допомогою металевого стопорного кільця. Фіксація радіального підшипника ковзання відносно корпусу не передбачається. Змащення частин, що труться, також не застосовується внаслідок властивостей матеріалів, що мають низький коефіцієнт тертя/ковзання. Ущільнення вузла обертання здійснюється за рахунок кілець з твердого матеріалу (на кремнієвій чи вольфрамовій основі). До недоліків наведеного виробу слід віднести незначний хід пружин в «SiC» блоці (0,5 1 мм). Крім того, матеріал PTFE, використаний для виготовлення радіального підшипника, порівняно м'який при появі навантаження більшого, ніж розрахункове, підшийник руйнується. При цьому збільшується зазор в парі підшипник-ротор, що призводить до перекосу і як наслідок - до збільшення биття в місці зіткнення (ущільнення) SiC кілець. Так як хід пружин невеликий, то пружинний блок не може забезпечити достатнє зусилля стиснення пари кілець. Внаслідок цього втрачається герметичність, що може бути причиною утворення теч, а також суттєво скорочується строк служби з'єднання. Конструкція ротаційного з'єднання GIROL, серія MD 0100-000 (див.www ompisrl.com) складається з корпусу, ротора, з радіального підшипника ковзання, виготовленого з матеріалу PTFE, пари торцевого ущільнення SiC кілець, п'яти, трьох циліндричних пружин невеликого діаметра з ходом 0,5 - 1 мм, які здійснюють стиснення торцевих кілець, кришки (коліна, відводу). Збирання деталей корпусу здійснюється як і в попередньому ротаційному з'єднанні. П'ята з ущільненням радіального типу розміщена в пробці і може переміщуватись лише в поздовжньому напрямку відносно поздовжньої осі з'єднання. Як і пристрої фірми «DEUBLIN», даний аналог має незначний хід пружин. При його виготовленні необхідно з високою точністю дотримуватись розмірів та допусків, тому що конструкція поєднуваних деталей п'яти, пружини і корпусу не допускають ніякого перекосу. Внаслідок чого можлива відсутність ходу п'яти (залипання пружини не мають достатньої сили для переміщення п'яти з торцевим кільцем та не забезпечують стиснення SiC кілець). В ротаційному з'єднанні виникають течі. Крім того, при стиранні торця підшипника більше 1 мм, пружини не забезпечують притиск торцевих кілець, що призводить до розкриття ущільнюючої пари SiC кілець, а це потребує заміни з'єднання. Найближчим аналогом є ротаційне з'єднання № 606336/26 виробництва фірми «Georg Springman» (Німеччина), вибране автором за прототип (див. www. georgspringrnann.com.pl). До складу найближчого аналога входять корпус, в паз якого встановлена п'ята з торцевим ущільненням, нерозбірний ротор, що одним торцем контактує з п'ятою, радіальний підшипник ковзання, виготовлений з матеріалу на основі графіту, пара торцевого ущільнення SiC кілець, хвильова спіральна пружина з ходом 0,5 - 1 мм, яка здійснює стиснення торцевих кілець, кришки (коліна, відводу). Контакт ротора І п'яти здійснюється за допомогою торцевого ущільнення. Корпус виконаний таким чином, що збирання деталей, розташованих в його середині, здійснюється з зовнішнього боку ротаційного з'єднання і фіксується за допомогою стопорною кільця. Для запобігання провороту підшипник ковзання відносно корпусу фіксується різьбовим гвинтом з внутрішнім шестигранником. П'ята оснащена ущільнювачем радіального типу і може переміщатись лише в поздовжньому напрямку відносно осі в отворі корпусу. 1 UA 105297 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 До недоліків ротаційного з'єднання належать наступні: - незначний (малий) хід пружини; - матеріал радіального підшипника ковзання на основі графіту крихкий і при виникненні на торець ротора навантаження, що перевищує запас міцності, підшипник розпадається, тобто ротаційне з'єднання просто розпадається на частини; - конструкція сполучених деталей п'яти, спіральної пружини і корпусу не допускає навіть незначного перекосу, тому при їх виготовленні необхідно жорстко дотримуватись вимог щодо розмірів; - як торцевий підшипник використовують торець радіального підшипника, тому при стиранні торця підшипника понад 1мм в поєднанні з малим ходом пружини призводить до розкриття ущільнюючої пари SiC кілець, що є причиною виникнення теч. Наведені фактори негативно впливають на надійність виробу, його довговічність, а також призводять до збільшення ціни. В основу корисної моделі поставлена задача шляхом удосконалення конструкції підвищити надійність, терміни використання, а також скоротити час на обслуговування й витрати на ремонт ротаційного з'єднання. Технічний результат, який досягається при використанні вдосконаленого ротаційного з'єднання, полягає в підвищенні експлуатаційної надійності і терміну служби. Поставлена задача вирішується тим, що ротаційне з'єднання, до складу якого входять корпус з п'ятою, з торцевим ущільнюючим SiC кільцем, ротор, що одним торцем через торцеве SiC ущільнення контактує з п'ятою і радіальним підшипником ковзання, та спіральна пружина, що здійснює стиснення торцевих кілець, згідно з корисною моделлю, додатково містить упорний торцевий підшипник, встановлений між ротором і радіальним підшипником ковзання, внутрішня поверхня якого має мастильні канавки, спрямовані назустріч одна одній, створюючи замкнений простір, а п'ята встановлена з можливістю експлуатації під кутом відносно осі обертання («плавати»), а також переміщуватись вздовж осі обертання, при цьому п'ята та спіральна пружина розміщені в запірному стакані, який поєднаний з корпусом за допомогою різьби. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, представлений приклад ротаційного з'єднання, загальний вигляд. Ротаційне з'єднання містить корпус 1, з «плаваючою» п'ятою 2 з торцевим ущільненням SiC кілець 3, ротор 4. Контакт п'яти 2 і ротора 4 здійснюють за рахунок торцевого ущільнення 3, кільця якого вмонтовані в торцевій частині п'яти 2 і ротора 4. Ротор 4 через торцеве ущільнення З контактує з п'ятою 2 і радіальним підшипником ковзання 5, внутрішня поверхня якого має мастильні канавки 6. Спіральна пружина 7 здійснює стиснення торцевих кілець 3. Між ротором 4 і радіальним підшипником ковзання 5 розміщений упорний торцевий підшипник 8. Для фіксації деталей, розташованих всередині корпусу 1, він оснащений запірним стаканом 9, встановленим в корпусі 1 з можливістю контакту з п'ятою 2 і спіральною пружиною 7. Ротаційне з'єднання працює наступним чином. Корпус 1 за допомогою фланця (на кресленні не показано) приєднують до ролика МБЛЗ (машини безперервного лиття заготовок) і разом з ним здійснюють обертальний рух. Ротор 4 при цьому нерухомий. На зовнішній поверхні ролика і внутрішній поверхні радіального підшипника ковзання 5 виникає тертя, але завдяки наявності високотемпературного мастила в канавках 6, воно суттєво зменшується. Мастило розраховане на весь період експлуатації заявленого пристрою. Спеціально спроектована розрахована канавка забезпечує обертання з'єднання як ліворуч, так і праворуч і утримує мастильнийматеріал до 250 °С. Мастильні канавки 6 направлені назустріч одна одній, створюючи замкнений простір. Між ротором 4 і радіальним підшипником ковзання 5 міститься упорний торцевий підшипник 8, виконаний з матеріалу PTFE, властивості якого сприяють зменшенню тертя, що забезпечує легкість обертання та запобігає його завчасному зношенню. Запобігає протіканню робочого середовища та забезпечує герметичність торцеві ущільнення SiC кілець 3, виготовлені з надтвердого матеріалу і з відполірованою робочою поверхнею. Нерухоме кільце розташоване в торці ротора 4, а рухоме - в торці п'яти 2. Навіть невеликий перекіс в контактній частині SiC кілець призводить до їх розкриття і течі ротаційного з'єднання. Для вибирання зазору в конструкції заявленого пристрою п'ята 2 виконана такою, що плаває. Це стало можливим завдяки тому, що на зовнішньому діаметрі канавки під ущільнююче кільце виконані фаски, які дозволяють п'яті 2 переміщатись під невеликим кутом відносно осі обертання. При цьому в даній точці забезпечена 100 % герметичність. «Плавати» (переміщатись в поздовжній та поперечній площині) п'яті 2 допомагає спіральна пружина 7, забезпечуючи постійне притискання SiC кілець. 2 UA 105297 U 5 10 Оригінальністю відзначається рішення фіксації (кінцевого складання) деталей, розташованих всередині корпусу 1, за допомогою запірного стакана 9. Відсутність гострих кромок як, наприклад, у випадку фіксації деталей за допомогою плаского стопорного кільця, запобігає руйнуванню (зрізанню) кільцем корпусу ротаційного з'єднання. Застосування запропонованої конструкції значно підвищує надійність і довговічність ротаційного з'єднання при експлуатації в умовах підвищених температур, а також скорочує час, потрібний для обслуговування й ремонту даного вузла, є більш прогресивним й економічно вигідним в експлуатації та обслуговуванні в порівнянні із закордонними аналогами. Економічний ефект від використання корисної моделі досягається за рахунок збільшення терміну служби з'єднання, скорочення часу на обслуговування вузла й відмови від використання в конструкції дорогих у виготовленні й швидкозношуваних при експлуатації компонентів. За корисною моделлю розроблені робочі креслення, виготовлено дослідний зразок, проведені стендові дослідження, які підтвердили функціональність, надійність, довговічність, зручність обслуговування, а також можливість постановки виробу в серійне виробництво. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Ротаційне з'єднання, що містить корпус, з п'ятою з торцевим ущільнюючим SiC кільцем, ротор, що одним торцем через торцеве SiC ущільнення контактує з п'ятою і радіальним підшипником ковзання, та спіральну пружину, що здійснює стиснення торцевих кілець, яке відрізняється тим, що додатково містить упорний торцевий підшипник, встановлений між ротором і радіальним підшипником ковзання, внутрішня поверхня якого має мастильні канавки, спрямовані назустріч одна одній, створюючи замкнений простір, а п'ята встановлена з можливістю експлуатації під кутом відносно осі обертання ("плавати"), а також переміщуватись вздовж осі обертання, при цьому п'ята та спіральна пружина розміщені в запірному стакані, який поєднаний з корпусом за допомогою різьби. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3