МУФТА
COUPLING

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для подвода сжатого воздуха от неподвижного трубопровода воздушной магистрали к вращающемуся валу пневмоагрегата, например к валу пневмовинтового насоса, для транспортирования сыпучих материалов.
Известны устройства, обеспечивающие подвод сжатого воздуха к вращающимся валам пневмоагрегатов. Например, в пневмонасосе (Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя». Том 2, с.638) транспортирующий воздух подводится в смесительную камеру, минуя вал насоса, что имеет ряд недостатков:
а) образование турбулентного смешивания;
б) давление сетевого воздуха на клапан;
в) значительный расход энергии в виде трения материала об клапан.
6
Наиболее близкой по назначению и элементам устройства к заявляемой муфте является «Воздухоподводящая головка муфты включения кузнечно-прессовой машины» (Патент РФ №2090370 С1, МПК В30В 15/14, заявка 95120323/02, 29.11.1995, опубликовано 20.09.1997. Заявитель Открытое акционерное общество «ГАЗ»), содержащая основные узлы: корпус неподвижный, штуцер вращающийся, крышка, сообщенная с воздухопроводом, кольцевые стандартные уплотнения, контактирующие с вращающимся штуцером.
Недостатки прототипа.
1. Контакт уплотнений с вращающимся штуцером осуществляется с коэффициентом сухого трения, что предопределяет высокие темпы износа рабочей поверхности уплотнителя, образование зазоров между штуцером и утечек сжатого воздуха.
2. Нестабильность режима герметизации, так как усилие прижатия уплотнения изменяется от чрезмерного, не необходимого в начальный период, до минимума, не обеспечивающего предотвращение утечек воздуха, в конце эксплуатации.
3. Высокие темпы износа уплотнителя предопределяют сокращение межремонтных сроков работы пневмоагрегата и, соответственно, снижение технико-экономических показателей его работы.
4. Сложность конструкции, что предопределяет высокую стоимость ее изготовления.
Цель изобретения - устранение недостатков, присущих прототипу.
Поставленная цель достигается тем, что заявляемая как изобретение муфта, содержащая корпус, крышки и уплотнения, отличается тем, что корпус состоит из цилиндра с фланцами на торцах и присоединенных к нему двух крышек - входной, с закрепленным в ее центральном отверстии, соединенным с воздухопроводом стабилизатором положения муфты, и выходной, с закрепленными на ней рычагами и с центральным отверстием с уплотнением проходящего через отверстие полого штока, на котором внутри цилиндра закреплен поршень, а на наружной части штока закреплен диск с пазами на периферии, с кольцевой выточкой в ступице и с выступами, на которых закреплена, с образованием внутренней полости, соединенной через отверстия в стенке кольцевой выточки диска и в стенке штока с внутренней полостью штока, перегородка из проницаемого для газов и жидкостей материала, а конец наружной части штока выполнен в виде наружного конуса, контактирующего с внутренним конусом, выполненным во втулке, закрепленной в обойме на валу пневмоагрегата, причем плоский торец втулки контактирует с проницаемой перегородкой на диске, в периферийные пазы на котором входят рычаги, закрепленные на выходной крышке.
Отличия заявляемого устройства от прототипа.
1. Герметизация (уплотнение) стыков между неподвижными и вращающимися элементами выполнена, в частности, на основе использования проницаемых материалов (металлокерамики).
2. Контактное давление в плоскостях стыков сохраняется стабильным (расчетным, оптимальным), так как обеспечивается стабильным давлением воздуха в воздухопроводе на поршневую группу муфты.
3. Размер (толщина) рабочей плоскости уплотнения существенно больше, чем у прототипа, что, в частности, предопределяет больший межремонтный срок, чем у прототипа.
4. Темпы износа рабочей плоскости уплотнения, изготовленного из износостойкого материала, существенно меньше, чем у прототипа.
5. Герметизация стыков обеспечивается механическая: в конусном и плоскостном контакте, а также аэродинамическая в плоскостном контакте.
6. Муфта выполнена из узлов и деталей простой конструкции и малого веса.
Приведенные отличия обеспечивают преимущества заявляемого устройства по сравнению с прототипом.
1. Использование в зоне контакта неподвижного и вращающегося элемента соединения на основе проницаемых для газов и жидкости материалов обеспечивает подачу в зону трения воздушной смазки, что снижает в десятки раз коэффициент трения и, соответственно, темп износа контактирующих элементов.
2. Стабильность оптимального (расчетного) контактного давления предопределяет увеличение срока эксплуатации уплотнения.
3. Увеличение размера (толщины) рабочей плоскости уплотнения увеличивает, соответственно, межремонтный срок его эксплуатации.
4. Снижение темпов износа рабочей плоскости уплотнения увеличивает, соответственно, межремонтный срок его эксплуатации.
5. Многократное уплотнение стыков существенно снижает величину утечек воздуха.
6. Выполнение муфты из узлов и деталей простой конструкции и малого веса снижает стоимость изготовления и повышает конкурентоспособность устройства. Совокупное воздействие всех отличий обеспечивает новый технико-экономический сверхэффект и дает основание считать заявляемую муфту изобретением.
Устройство муфты.
Муфта изображена на фиг.1 (вид сбоку), фиг.2 (вид сверху), фиг.3 (вид со стороны воздухопровода) и содержит основные узлы и детали: корпус 1, состоящий из цилиндра 2, выполненного, например, из стальной трубы и жестко, например, сваркой соединенных с ним фланцев 3 и 4, выполненных, например, из стали с отверстиями по периферии, с которыми соединены через прокладки 5 резьбовыми элементами 6 крышки - входная крышка 7 и выходная 8, выполненные, например, из стали. Входная крышка 7 выполнена с отверстиями по периферии, совпадающими с отверстиями в фланце 3, и с отверстием в центре, в котором закреплен, например, сваркой одним концом стабилизатор 9 положения муфты, выполненный, например, из стальной трубы с фланцем 10 на втором конце, опирающийся через стойки 11 и 12, выполненные, например, из стального уголка, на раму 13. Внутри корпуса 1 размещена внутренняя часть полого штока 14, выполненного, например, из стальной трубы, на которой закреплен, например, на резьбе фиксирующими гайками 15 поршень 16, выполненный, например, из стали с закрепленными на нем, например, резьбовыми элементами 17, уплотнительным 18 и прижимным 19 кольцами. Выходная крышка 8 выполнена с отверстиями по периферии, совпадающими с отверстиями на фланце 4, с рычагами 20, выполненными, например из стали, закрепленными на крышке 8 резьбовыми элементами, с центральным отверстием с закрепленным в нем, например, резьбовыми элементами уплотнением 21 для прохода внешней части штока 14, на которой закреплен, например, на резьбе с фиксирующими гайками 22 диск 23, выполненный, например, из стали, с пазами на периферии, кольцевой выточкой 24 в ступице, выступами, закрытыми перегородкой 25, выполненной из проницаемого для газов и жидкостей материала, например металлокерамики, закрепленной, например резьбовыми элементами на выступах диска 23, а полость, образованная между диском 23 и перегородкой 25, сообщена через отверстие 26 в стенке кольцевой выточки 24 и отверстие 27 в стенке штока 14 с внутренней полостью штока 14, конец внешней части которого выполнен в виде наружного конуса, контактирующего с внутренним конусом, выполненным во втулке 28 из износостойкого материала, например полипропилена, закрепленной, например, на резьбе в обойме 29, выполненной, например, из стали, закрепленной, например, резьбовыми элементами на валу 30 пневмоагрегата. В пазы, выполненные на периферии диска 23, входят рычаги 20, предотвращающие осевой проворот штока 14.
Работа муфты.
При присоединении водухопровода к фланцу 10 воздух поступает через стабилизатор 9 в корпус 1. Под давлением воздуха поршень 16 и шток 14 перемещаются к валу 30. При этом наружный конус штока 14 входит в конусное отверстие втулки 28, а перегородка 25 прижимается давлением штока 14 к плоской торцовой поверхности втулки 28, чем образуются две ступени уплотнения перехода между невращающимся штоком 14 и вращающимся валом 30, а давление штока 14 на обе ступени уплотнения остается постоянным, так как при износе контактирующих поверхностей зазор автоматически компенсируется выдвижением штока 14 давлением воздуха на поршень 16. При снижении толщины втулки 28 до 0,1…0,15 первоначального значения пневмоагрегат останавливается, шток 14 отводится в крайнее левое положение, остаток втулки 28 извлекается из обоймы 29, в которую завинчивается новая втулка 28, и период работы муфты повторяется в описанном выше порядке. При работе муфты рычаги 20, закрепленные на выходной крышке 8 корпуса 1, концами, входящими в периферийные пазы диска 23, предотвращают осевой проворот штока 14 под действием момента трения в уплотнениях.