СЕГМЕНТИРОВАННЫЙ ОПОРНЫЙ РОЛИК ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В УСТАНОВКЕ ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА
SEGMENTED IDLER FOR USE IN CONVEYOR BELT INSTALLATION

Область техники, к которой относится настоящее изобретения
Настоящее изобретение относится в основном к установкам ленточных конвейеров и опорным роликам (или валкам) для таких установок и, в частности, к сегментированному опорному ролику для применения в установке ленточного конвейера (и к установке ленточного конвейера, содержащей такой сегментированный опорный ролик).
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
В обычных установках ленточных конвейеров, о которых знает заявитель, непрерывная конвейерная лента установлена так, чтобы поддерживаться и направляться множеством цилиндрических опорных роликов (которые могут быть или свободновращающимися, или приводиться в движение приводным механизмом). Такие опорные ролики обычно содержат центральную металлическую ось и полый цилиндрический полимерный корпус, установленный при помощи подшипников для вращения вокруг оси. Внешняя поверхность корпуса обеспечивает несущую поверхность, на которую конвейерная лента отпирается (и обычно поддерживается ею). Ось выступает аксиально наружу за каждый из торцов корпуса для обеспечения на ее концах монтажных ушек.
Недостаток, который заметил заявитель, состоит в том, что корпус, как правило, деформируется со временем. Эта деформация более выражена при более тяжелых нагрузках или жестких рабочих условиях. Кроме того, если ленточный конвейер останавливают, и опорный ролик должен выдерживать статическую нагрузку, это также вызывает деформацию полимерного корпуса. Более конкретно, при условиях движения (вращения) на корпусе, как правило, получается вогнутый участок (обычно симметрично), который наиболее выражен вокруг его средней части. Это происходит из-за постоянной направленной внутрь силы, оказываемой конвейерной лентой. Когда лента статична, масса ленты будет постоянно направлена в одну сторону, вызывая деформацию опорного ролика (обычно асимметрично) от ленты.
Эта деформация вызывается, отчасти, тем, что опорный ролик (в частности, корпус) полый. Однако он полый по необходимости - наличие сплошного корпуса будет делать опорный ролик нецелесообразно тяжелым и чрезмерно дорогим.
Следовательно, заявитель имеет намерение получить опорный ролик, который, по меньшей мере, частично преодолевает эти недостатки и предпочтительно более устойчив к деформации и может необязательно обеспечивать дополнительные преимущества.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает опорный ролик, имеющий центральную ось и несущую поверхность, обеспеченную концентрично с и направленную радиально наружу от оси, характеризующийся тем, что опорный ролик содержит:
множество сегментов корпуса, которые подогнаны стык в стык друг с другом, при этом определяя цилиндрический сегментированный корпус, который представляет собой несущую поверхность, при этом, по меньшей мере, некоторые из сегментов корпуса имеют внутреннюю радиально проходящую опорную стенку, чтобы таким образом поддерживать сегментированный корпус в промежутке между его торцами.
Опорный ролик, следовательно, называется сегментированным опорным роликом.
Опорный ролик может содержать подшипники. Опорный ролик может содержать пару подшипников на или вблизи каждого его торца. Подшипник может представлять собой круглые кольцевые подшипники, зафиксированные по их внутренней поверхности на оси и обеспечивающие вращение сегментированного корпуса относительно оси.
Опорный ролик может содержать промежуточный опорный элемент. Опорный элемент может быть полым и цилиндрическим. Опорный элемент может располагаться между осью и сегментированным корпусом (т.е. вокруг оси и радиально внутрь сегментированного корпуса). Опорный элемент может быть установлен концентрично с и для вращения вокруг оси (таким образом также имея ось вращения, соосную с осью). Может быть зазор между опорным элементом и осью. Опорный элемент может иметь радиально выступающую наружу кромку с каждой его стороны для предупреждения соскальзывания в осевом направлении любых сегментов корпуса с конца опорного элемента.
Опорный элемент может быть установлен на оси при помощи подшипников. Опорный ролик может содержать уплотнительный элемент, прилегающий к каждому подшипнику. Уплотнительный элемент может располагаться аксиально наружу от каждого подшипника. Уплотнительный элемент может быть кольцевидным, имея общую форму, подобную форме подшипника. Уплотнительный элемент может обеспечивать лабиринтное уплотнение.
Опорный элемент может содержать проходящий по окружности выступ на его внутренней стороне, направленный внутрь, на каждом конце. Выступ может быть расположен в осевом направлении внутрь относительно подшипника и может использоваться для установки подшипника относительно опорного элемента.
Опорный элемент может быть металлическим, например, из мягкой стали.
Каждый сегмент корпуса может содержать две стенки: цилиндрическую наружную стенку, которая представляет часть несущей поверхности, и выступающую радиально внутрь опорную стенку. Каждый сегмент корпуса может в продольном сечении, таким образом, быть в общем Т-образным (когда опорная стенка выступает внутрь от примерно центра наружной стенки) или более L-образным (когда опорная стенка смещена и выступает внутрь с одной стороны наружной стенки), или каким-то промежуточным.
Опорная стенка каждого сегмента корпуса может проходить между наружной стенкой и опорным элементом. Таким образом, множество опорных стенок (от множества сегментов корпуса) могут служить для поддержания наружной стенки - и несущей поверхности, определенной другой стенкой, - во множестве расположенных на расстоянии по оси положений по длине опорного ролика. Таким образом, размещение опорных стенок может препятствовать направленной внутрь деформации несущей поверхности.
Каждый сегмент корпуса может содержать стыкуемую конструкцию на каждом его осевом конце для стыковки с соседним сегментом корпуса. Соседние стыкуемые конструкции могут обеспечивать соединение вместе соседних сегментов корпуса, даже их защелкивание, так, что их соответствующие участки несущей поверхности выравниваются и кажутся на вид сплошными. Стыкуемые конструкции могут обеспечивать фрикционную посадку между двумя соседними участками корпуса. Стыкуемые конструкции можно выбирать из ряда обычных взаимосцепляемых
конфигураций, например, язычка и выемки, буртика и паза, или только дополнительных конструкций выступ/впадина.
Может существовать множество вариантов сегментов корпуса. Одним различием между различными вариантами сегментов корпуса могут быть стыкуемые конструкции.
Может присутствовать центральный сегмент корпуса. Центральный сегмент корпуса может быть симметричным, поскольку он имеет одинаковую стыкуемую конструкцию на каждом осевом конце (например, выступ-выступ или впадина-впадина).
Может присутствовать промежуточный сегмент корпуса. Промежуточный сегмент корпуса может иметь противоположные, но дополняющие стыкуемые конструкции с каждой осевой стороны (например, выступ-впадина или впадина-выступ). Соседние промежуточные сегменты корпуса могут, таким образом, располагаться в одинаковой ориентации.
Если присутствуют центральный сегмент корпуса и промежуточные сегменты корпуса, промежуточные сегменты корпуса с одной стороны могут все быть расположены в одной ориентации, тогда как промежуточные сегменты корпуса с другой стороны могут все быть расположены в противоположной ориентации. Таким образом, центральная часть корпуса может служить для изменения ориентации промежуточных частей корпуса. (Центральный сегмент корпуса не обязательно должен располагаться в центре опорного ролика, а он может располагаться между промежуточными сегментами корпуса.)
Может присутствовать торцевой сегмент корпуса. Торцевой сегмент корпуса может иметь концевой опорный элемент, сконфигурированный для размещения торцевой детали, например, заглушки или боковой стенки.
Пример расположения видов сегментов корпуса может быть следующим: торцевой сегмент (ориентированный в первом направлении) - множество промежуточных сегментов (ориентированных в первом направлении) - центральный сегмент - множество промежуточных сегментов (ориентированных во втором направлении, которое противоположно первому направлению) - торцевой сегмент (ориентированный во втором направлении).
Сегменты корпуса могут быть изготовлены из полимера, например, HDPE, нейлона или другого пригодного для выдувки полимера.
Опорный ролик может содержать заглушки, по одной с каждого осевого конца. Заглушки могут содержать концентрические выступы для взаимодействия с дополняющими выемками в торцевом сегменте, чтобы таким образом обеспечивать лабиринтное уплотнение. Выступы и выемки могут быть V-образной формы с тем, чтобы обеспечивать наклоненную наружу поверхность для содействия в удалении или препятствовании доступу воды, пыли или других загрязняющих веществ. Может быть два выступа и соответствующие выемки. Заглушки могут быть изготовлены из полимера, например, HDPE, нейлона или другого пригодного для выдувки полимера.
Ось может быть металлической, например, из чистотянутой стали.
Настоящее изобретение относится к способу сборки сегментированного опорного ролика, описанного выше, предусматривающему обеспечение вращения по меньшей мере двух сегментов опорного ролика вокруг оси, причем сегменты опорного ролика вместе обеспечивают несущую поверхность.
Настоящее изобретение относится к установке ленточного конвейера, содержащей несущую конструкцию, по меньшей мере один сегментированный опорный ролик, описанный выше, установленный на конструкции, и конвейерную ленту, опирающуюся, по меньшей мере, частично на сегментированный опорный ролик.
Краткое описание фигур
Настоящее изобретение будет теперь подробно описано в качестве примера со ссылкой на сопутствующие схематические чертежи.
На фигурах:
на фиг. 1 показано трехмерное изображение сегментированного опорного ролика согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 показан трехмерный частичный разрез сегментированного опорного ролика фиг. 1;
на фиг. 3 показано трехмерное изображение в разобранном виде сегментированного опорного ролика фиг. 1;
на фиг. 4 показано продольное сечение сегментированного опорного ролика фиг. 1;
на фиг. 5 показаны различные виды различных вариантов осуществления центральных сегментов корпуса сегментированного опорного ролика фиг. 1;
на фиг. 6 показаны различные виды разных вариантов осуществления промежуточных сегментов корпуса сегментированного опорного ролика фиг. 1;
на фиг. 7 показаны различные виды разных вариантов осуществления торцевых сегментов корпуса сегментированного опорного ролика фиг. 1.
Подробное раскрытие типичного варианта осуществления
Следующее описание настоящего изобретения представлено для облегчения понимания идей настоящего изобретения. Специалисты в данной области признают, что много изменений можно сделать в описанных вариантах осуществления, при этом все еще получая положительные эффекты настоящего изобретения. Также будет очевидно, что некоторые из желаемых преимуществ настоящего изобретения можно получать путем выбора некоторых признаков настоящего изобретения без использования других признаков. Следовательно, специалисты в данной области признают, что модификации и усовершенствования настоящего изобретения возможны и могут даже быть желательными в некоторых случаях и являются частью настоящего изобретения. Таким образом, следующее описание представлено в качестве иллюстрации принципов настоящего изобретения, а не его ограничения.
На фиг. 1 показан сегментированный опорный ролик 100 согласно настоящему изобретению. Опорный ролик 100 имеет центральную ось 104 и цилиндрический сегментированный корпус 102, который представляет наружную несущую поверхность. Корпус 102 выполнен с возможностью вращения вокруг оси 104.1 вращения, обеспеченной осью 104, таким образом являясь соосным с осью 104. Корпус 102 выглядит фактически сплошным, хотя он содержит множество сегментов 102.1-102.5 корпуса. Единственным указателем с внешней стороны того, что корпус 102 состоит из сегментов 102.1-102.5 корпуса, является шов или стык 108 между каждой парой соседних сегментов 102.1-102.5 корпуса. Опорный ролик 100 имеет заглушки 106, по одной с каждого его осевого конца.
Опорный ролик 100 может, следовательно, работать таким же образом, как обычный опорный ролик. Концы оси 104 имеют выемки 110, приспособленные для установки опорного ролика 100 на несущей конструкции (не показана). Корпус 102 представляет, в общем, сплошную несущую поверхность, на которую можно помещать конвейерную ленту и, более конкретно, нагруженную конвейерную ленту.
На фиг. 2-4 показаны более подробно внутренние составные части сегментированного опорного ролика и, в частности, показаны более подробно отдельные сегменты 102.1-102.5 корпуса. Рассмотрим сначала сегменты 102.1-102.5 корпуса: в этом примере присутствуют три вида сегментов 102.1-102.5 корпуса, а именно два торцевых сегмента 102.1, 102.5 корпуса, два промежуточных сегмента 102.2, 102.4 корпуса и один центральный сегмент 102.3 корпуса.
Хотя показаны только два промежуточных сегмента 102.2, 102.4 корпуса (по одному с каждой стороны от центрального 102.3 сегмента), их может быть больше двух, в зависимости от требуемой длины опорного ролика 100 и толщины сегментов 102.1-102.5 корпуса. Следовательно, преимуществом настоящего изобретения является то, что опорный ролик 100 модульный, и сегменты 102.1-102.5 корпуса можно сконфигурировать как требуется, чтобы они соответствовали различным рабочим критериям. Также может быть больше или меньше видов сегментов 102.1-102.5 корпуса. Например, согласно альтернативному варианту осуществления может не быть промежуточных сегментов 102.2, 102.4 корпуса и торцевые сегменты 102.1, 102.5 корпуса могут присоединяться непосредственно к центральному сегменту 102.3 корпуса.
Каждый сегмент 102.1-102.5 корпуса содержит две стенки: цилиндрическую наружную стенку 202, которая представляет часть несущей поверхности, и выступающую радиально внутрь опорную стенку 204. Хотя каждый сегмент 102.1-102.5 корпуса имеет наружную стенку 202 и опорную стенку 204, конфигурация этих стенок 202, 204 отличается в зависимости от вида сегмента 102.1-102.5 корпуса, каждый из которых описан в свою очередь ниже.
На фиг. 5 показан центральный сегмент 102.3 корпуса (а также его альтернативные варианты осуществления 502-508). Центральный сегмент 102.3 корпуса симметричный, и опорная стенка 204 выступает радиально внутрь от осевого центра наружной стенки 202, таким образом центральный сегмент 102.3 корпуса имеет Т-образный профиль. Наружная стенка 202 определяет сочетающиеся стыкуемые поверхности 210, которые имеют форму простой ступеньки.
Стыкуемая поверхность 210 может взаимодействовать с помощью трения с дополняющей поверхностью (смотри ниже). Согласно альтернативным вариантам осуществления 502-508 стыкуемые поверхности могут иметь форму пазов 512, буртиков 514, язычка 516 или выемки 518. Стыкуемые поверхности 210, таким образом, служат не только для стыковки, но также для сцепления соседних сегментов 102.1-102.5 корпуса.
Центральный сегмент 102.3 корпуса сделан из HDPE и соответствует SANS (Южноафриканскому национальному стандарту) 4427-1.
На фиг. 6 показан промежуточный сегмент 102.2, 102.4 корпуса (а также альтернативные варианты осуществления 602-608). Промежуточный сегмент 102.2, 102.4 корпуса асимметричный и опорная стенка 204 аксиально смещена относительно наружной стенки 202, таким образом имея более L-образный профиль. Стыкуемые поверхности 212, 214 на промежуточном сегменте 102.2, 102.4 корпуса могут взаимодействовать с такими поверхностями центрального сегмента 102.3 корпуса, а также с другими промежуточными сегментами 102.2, 102.4 корпуса, расположенными стык в стык в такой же ориентации. Стыкуемая поверхность 212 с одной осевой стороны представлена в виде цилиндрической стенки, тогда как противоположная стыкуемая поверхность 214 представляет собой простую ступеньку (как такие центрального сегмента 102.3 корпуса). Согласно альтернативным вариантам осуществления 602-608 стыкуемые поверхности содержат буртики 612, пазы 614, выемку 616 или язычок 618.
Промежуточный сегмент 102.2, 102.4 корпуса выполнен из HDPE и соответствует SANS 4427-1.
На фиг. 7 показан торцевой сегмент 102.1, 102.5 корпуса (а также альтернативные варианты осуществления 702-708). Торцевой сегмент 102.1, 102.5 корпуса также имеет опорную стенку 204, выступающую в поперечном направлении из наружной стенки 202. Торцевой сегмент 102.1, 102.5 корпуса также асимметричный, имеет стыкуемую поверхность 216 с одной стороны и зацепляющую заглушку поверхность 218 с другой стороны. Зацепляющая заглушку поверхность 218 определяет пару концентрических V-образных выемок 250 с наружными стенками 252, наклоненными наружу. Стыкуемая поверхность 216 является просто цилиндрической стенкой. Снова, согласно альтернативным вариантам осуществления 702-708 стыкуемые поверхности содержат пазы 712, буртики 714, выемку 716 или язычок 718.
Торцевой сегмент 102.1, 102.5 корпуса выполнен из HDPE и соответствует SANS 4427-1.
Заглушка 106 имеет плоскую круглую наружную поверхность и профиль внутренней поверхности 220, дополняющий зацепляющую заглушку поверхность 218. Более конкретно, внутренняя поверхность 220 имеет две концентрические острые кромки 222 для взаимодействия с выемками 250, таким образом определяя уплотнение лабиринтного типа между заглушкой 106 и торцевым сегментом 102.1, 102.5 корпуса. Наклон кромок 222 и выемок 250 содействует диспергированию воды, пыли и других загрязняющих веществ. Заглушка 106 плотно садится на ось 104. Заглушка 106 не обязательно обеспечивает герметичное уплотнение, но, конечно, является первой линией защиты.
Заглушка 106 выполнена из HDPE и соответствует SANS 4427-1.
Рассмотрим внутреннюю конфигурацию, которая лучше всего показана на фиг. 2 и 4, центральная ось 104 выполнена из чистотянутой стали, соответствующей BS 970 часть 1, сорта 070 М20 (EN3B). На оси 104 на каждом конце установлен уплотняющий элемент в виде кольцевого лабиринтного уплотнения 230 и кольцевой подшипник 232 внутри соосно с уплотнением 230. Уплотнение 230 представляет собой уплотнение из трех частей, сделанное из полипропилена, и служит для защиты подшипника 232 от любых загрязняющих веществ, которые могут проскочить через заглушку 106. Подшипники 232 представляют собой подшипник 6205 2RS с зазором С3. Круглое стальное стопорное кольцо 234, закрепленное на оси 104, удерживает уплотнение 230 и подшипник 232 на месте.
Важно, что опорный ролик 100 имеет промежуточный опорный элемент в виде внутренней трубки 240, расположенной концентрически между осью 104 и сегментированным корпусом 102. Трубка 240 сделана из мягкой стали, соответствующей SANS 657-3. Посадочная втулка 242 устанавливает и фиксирует трубку 240 прочно на подшипниках 232, чтобы обеспечить соосность трубки 240 с осью 104. Посадочная втулка 242 выполнена из HDPE и соответствует SANS 4427-1.
Трубка 240 служит для упирания и поддержания опорных стенок 204 каждого из сегментов 102.1-102.5 корпуса. В собранном состоянии опорные стенки 204 выступают в качестве опорных ребер, служащих для распределения нагрузки, передаваемой несущей поверхностью корпуса 102, равномерно по длине трубки 240. Таким образом, поддерживается даже центральный сегмент корпуса 102.3, расположенный вдали тот подшипников 232. Таким образом, следует отметить, что корпус 102 все еще преимущественно полый, причем опорные стенки 204 не вносят значительный вклад в массу или стоимость материалов.
Концы трубки 240 имеют выступающий по окружности фланец 244 для предотвращения соскальзывания торцевых сегментов 102.1, 102.5 корпуса в осевом направлении с трубки 240. Также внутренний выступ 246, обеспеченный на каждом конце трубки 240, служит для размещения и помещения посередине кольцевой втулки 242 надежно на месте.
При использовании опорный ролик 100 устанавливают точно так же, как устанавливали бы обычный опорный ролик. Выемки 110 в оси 104 обеспечивают установку опорного ролика 100 в обычной несущей конструкции и вращение корпуса 102 вокруг оси 104.1 вращения. Установка ленточного конвейера будет иметь ряд опорных роликов 100, расположенных на расстоянии вдоль пути ленточного конвейера (не показана). Ленточный конвейер оказывается опирающимся на несущую поверхность корпуса 102, и опорный ролик 100 будет затем выдерживать массу ленточного конвейера с любым материалом на нем. Нагрузка с конвейерной ленты будет равномерно аксиально распределена каждой из опорных стенок 204 на трубку 240. Трубка 240 изготовлена из стали и, таким образом, жесткая и не будет деформироваться при допустимых рабочих условиях. Нагрузка будет передаваться от трубки 240 через подшипники 232 на ось 104 и, наконец, на внешнюю несущую конструкцию.
Преимущества настоящего изобретения, как показано на примере, многочисленны. Опорный ролик 100 модульный, поскольку сегменты 102.1-102.5 корпуса заменяемы и взаимозаменяемы. Таким образом, опорный ролик 100 можно собирать так, чтобы получить последовательность сегментов 102.1-102.5 корпуса, удовлетворяющую желаемому применению или предназначенному использованию. В частности, длину опорного ролика 100 можно менять путем добавления или удаления сегментов 102.1-102.5 корпуса, в частности промежуточных сегментов 102.2, 102.4 корпуса.
Опорный ролик 100 является свободновращающимся опорным роликом, что делает его подходящим для ленты. Подшипник 232 будет обеспечивать то, что опорный ролик 100 оказывает малое сопротивление вращению, даже под нагрузкой. Он также экономит затраты на запуск в производство установки ленточного конвейера.
Сцепление сегментов 102.1-102.5 корпуса посредством стыкуемой поверхности 210-216 фактически усиливает и укрепляет каждый сегмент 102.1-102.5 корпуса и увеличивает грузоподъемность корпуса 102 в целом. Опорные стенки 204 выступают в качестве распределяющих опорных ребер, усиливающих корпус 102 и увеличивающих прочность его конструкции.
Также, механизмы уплотнения, обеспеченные как заглушками 106, взаимодействующими с торцевыми сегментами 102.1, 102.5 корпуса, так и лабиринтным уплотнением 230 вместе с кольцевой втулкой 242, предупреждают или, по меньшей мере, значительно препятствуют попаданию воды, пыли и других загрязняющих веществ в подшипник 232 и внутреннюю часть трубки 240, снижая коррозию и увеличивая срок службы.
Подшипники 232 полностью выровнены и сосны с трубкой 240 и осью 104, что обеспечивает беспрепятственное вращение и длительный срок службы подшипников. Даже если корпус 102 временно незначительно смещается при неравномерной нагрузке, трубка 240 и ось 104 будут оставаться соосными.
Наряду с этими преимуществами, опорный ролик 100 все еще относительно легкий, поскольку сегменты 102.1-102.5 корпуса преимущественно полые, а трубка 240 тонкая и в общем полая. Это означает, что с опорным роликом 100 согласно настоящему изобретению можно обращаться также просто, как с обычным опорным роликом, без необходимости в модификации несущей конструкции. Таким образом, его можно заменить без необходимости в каких-либо модификациях для любой другой части установки ленточного конвейера.