ШНЕК БЕЗВАЛЬНЫЙ С ПЕРЕМЕННЫМ ДИАМЕТРОМ И ПЕРЕМЕННОЙ ШИРИНОЙ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в исполнительных органах конвейеров, транспортеров, питателей, предназначенных для перемещения различных сыпучих и вязких материалов. В частности, полезная модель может быть использована в нефтяной и газовой промышленности при транспортировании нефтяного шлама в процессе его переработки.
Уровень техники.
В различных областях техники для непрерывного перемещения вязких и сыпучих сред на (относительно) небольшие расстояния широко используются шнековые транспортеры, конвейеры, питатели, имеющие различные конструкции.
Конвейеры с безосевым (безвальным) шнеком применяются для транспортировки сложных материалов, для которых использование осевых конвейеров проблематично. Связано это с тем, что при транспортировке материалов разной фракции, применение винта на основе жесткой трубы может привести к заклиниванию материала между винтом шнека и корпусом конвейера.
Из уровня техники известен гибкий бесстержневой спиральный винт (патент на полезную модель РФ №120411, МПК B65G 33/14, опубл. 20.09.2012), используемый в спирально-винтовом питателе. Спиральный винт крепится с одной стороны к валу привода, другая сторона спирального винта остается свободно вращаться.
Однако упомянутый винт обладает высокой массой. Кроме того, при транспортировке сыпучего материала спиральный винт в силу своей гибкости свободным концом может касаться внутренней поверхности кожуха, в котором расположен упомянутый винт, под действием собственной тяжести, а также вследствие воздействия транспортируемой среды. Это приводит к быстрому износу упомянутого винта.
Также из уровня техники известен спиральный винт с переменным внешним диаметром, равномерно уменьшающимся к концу с петлей вместо последнего витка (патент на изобретение РФ №2484000, МПК: B65G 65/46, опубл. 10.06.2013), используемый в передвижном питателе. Известный спиральный винт выполнен с петлей вместо последнего витка для прикрепления к тыльной стороне бункера.
Однако упомянутый винт обладает высокой массой.
Раскрытие полезной модели.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка безвального шнека, обладающего сниженной массой и увеличенной надежностью, для использования в конвейере.
Указанная техническая задача решается за счет использования шнека безвального, содержащего винт, первый конец которого жестко соединен с фланцем, расположенным соосно упомянутому винту, причем винт шнека имеет переменный внешний диаметр, уменьшающийся от упомянутою первого конца винта, соединенного с фланцем, по направлению ко второму концу, и переменную ширину, уменьшающуюся от упомянутого первого конца винта, соединенного с фланцем, по направлению ко второму концу.
Технический результат, достигаемый решением, заключается в уменьшении массы и снижении металлоемкости шнека, а также в увеличении надежности работы шнека.
Краткое описание чертежей.
Фиг. 1 изображает вариант осуществления безвального шнека с переменным диаметром и шириной.
Фиг. 2 изображает вариант осуществления накладки для усиления сварного шва между витками винта шнека.
Осуществление полезной модели.
Шнек представляет собой конструкцию, состоящую из винта 1, первый конец которого жестко соединен с фланцем 3. Второй конец винта 1 остается свободным. Упомянутый фланец 3 расположен соосно с винтом 1 шнека.
Шнек может использоваться в различных конвейерах, транспортерах, питателях и других устройствах для транспортировки различных материалов. В общем случае шнек помещается в желоб для транспортировки различных материалов. С помощью фланца 3 шнек крепится к приводу. Под действием привода шнек осуществляет транспортировку материалов от зоны загрузки к зоне выгрузки. Второй конец винта шнека при этом свободно вращается.
В предпочтительном варианте осуществления упомянутый винт 1 имеет переменный диаметр, уменьшающийся от максимального значения у упомянутого первого конца винта 1, соединенного с фланцем 3, до минимального значения на втором конце.
В одном из вариантов осуществления диаметр винта 1 изменяется равномерно.
В альтернативном варианте осуществления диаметр винта 1 может изменяться нелинейно.
Переменный диаметр винта 1, уменьшающийся от первого конца ко второму, позволяет уменьшить нагрузку на наиболее удаленные от первого конца витки, массу и металлоемкость шнека по сравнению с вариантами осуществления шнека с постоянными геометрическими параметрами винта.
Уменьшение нагрузки на наиболее удаленные от первого конца витки шнека происходит в результате уменьшения плеча действия силы, приложенной к лопасти витка, возникающей от перемещаемого материала. В результате уменьшается сила сопротивления, препятствующая передвижению материала, что способствует и уменьшению крутящего момента передаваемого двигателем.
Также упомянутый переменный диаметр вита 1 позволяет получить зазор между стенками желоба, в котором расположен шнек, и витом 1. Благодаря наличию зазора свободный (незакрепленный) второй конец винта 1 может «плавать» в упомянутом желобе, таким образом, избегая касания винта 1 о стенки желоба в результате ударных нагрузок.
В предпочтительном варианте осуществления упомянутый винт 1 также имеет переменную ширину. Ширина винта 1 уменьшается от первого конца, соединенного с фланцем 3, по направлению ко второму концу винта 1.
Стоит отметить, что уменьшение ширины винта 1 рассчитывается с учетом максимальных нагрузок, действующих на шнек при его работе.
Уменьшение ширины винта 1 от первого конца ко второму позволяет дополнительно уменьшить массу и металлоемкость шнека. Стоит отметить, что снижение массы шнека позволяет уменьшить отклонение свободного (незакрепленного) конца винта от оси под воздействием собственной тяжести. Это также позволяет избегать касания винта о стенки желоба, что обеспечивает повышение надежности и срока службы шпека.
Дополнительно стоит отметить, что снижение массы винта 1 шнека в общем приводит к снижению нагрузок в месте крепления первого конца винта 1 к фланцу 3, что также позволяет повысить надежность и срок службы шнека.
В одном варианте осуществления упомянутый винт 1 может иметь переменный шаг. В одном из вариантов осуществления переменный шаг винта 1 может увеличиваться по мере удаления от упомяну того конца винта, соединенного с фланцем 3, по направлению ко второму концу.
В альтернативном варианте осуществления упомянутый винт 1 может иметь постоянный шаг.
В одном варианте осуществления шнек посредством фланца 3 присоединяется к приводу болтовыми соединениями.
Посредством изменения направления вращения привода можно ликвидировать застойные зоны, перемещая материал как на сторону привода, так и вперед к концу шнека к месту разгрузки.
В одном варианте осуществления крепление винта 1 к фланцу 3 осуществляется посредством сварного соединения и дополнительно усилено по меньшей мере одним обеспечивающим жесткость элементом 4, закрепленным между фланцем 3 и винтом 1. Упомянутый обеспечивающий жесткость элемент 4 обеспечивает жесткость соединения между фланцем 3 и винтом 1. В предпочтительном варианте осуществления несколько обеспечивающих жесткость элементов 4 закреплены между фланцем 3 и первым витком винта 1. Использование обеспечивающих жесткость элементов 4 позволяет обеспечить передачу больших крутящих моментов от привода. Упомянутый обеспечивающий жесткость элемент 4 может иметь произвольную форму, обеспечивающую правильную работу шнека и усиление крепления винта 1 к фланцу 3. Следует понимать, что форма обеспечивающего жесткость элемента не должна препятствовать работе шнека, например не должна способствовать образованию застойных зон. В качестве неограничивающих примеров, обеспечивающий жесткость элемент может быть выполнен в виде пластины, балки, плоского бруса, ребра и т.п. Под усилением крепления винта 1 к фланцу 3 здесь понимается уменьшение максимальных значений напряжений, действующих при работе шнека, в местах крепления винта 1 к фланцу 3, что позволяет повысить надежность упомянутого шнека.
В одном из вариантов осуществления винт 1 состоит из набора витков, соединенных между собой сварными соединениями. Сварной вариант исполнения вместо цельнотянутого обеспечивает простоту изготовления и уменьшение трудоемкости.
Сварные соединения между витками могут быть усилены элементами 2 усиления. Элементы 2 усиления устраняют ослабления сечений в областях сварных швов.
Элементами 2 усиления могут быть, в частности, металлические накладки, расположенные поверх сварных швов и соединенные с витками винта 1 посредством сварных соединений, или любые другие элементы, используемые для усиления сварных швов.
Упомянутые металлические накладки могут иметь форму двусторонних металлических накладок.
Использование элементов усиления сварных швов дополнительно позволяет повысить надежность и срок эксплуатации шнека.
Упомянутый шнек, а также накладки могут быть выполнены из стали марки 12X13, 20X13 (ГОСТ 5632-72) и других сталей, отвечающих требованиям работы в коррозионной среде и при высоких температурах (до 550°C). В частности, сталь 12X13 имеет температуру применения до 550°C с длительным сроком работы и относится к сплавам с коррозионной стойкостью I группы. По назначению детали из этой стали обладают повышенной пластичностью и способны выдерживать ударные нагрузки.
В упомянутый сварном варианте осуществления шнек может быть изготовлен следующим образом. Методом штамповки или плазменной резки изготавливается из прокатного листа заготовка по чертежам развертки витка. Следует понимать, что могут быть использованы любые подходящие методы изготовления изделий из подходящих материалов для придания заготовкам требуемой формы и обеспечения требуемых геометрических параметров. Затем производится нагрев витка для получения пластичного состояния, растягивание его в форму спирали на определенный шаг с помощью специального приспособления на прессе. После изготовления полного набора витков их собирают, располагая на валу для обеспечения соосности. Соединяются витки между собой сначала прихватками, затем сваркой ручной или полуавтоматической. Для снятия внутренних напряжений после сварки шнек подвергается отжигу.
В одном конкретном варианте осуществления упомянутый безвальный шнек выполнен из набора витков с постоянным шагом 300 мм с шириной винта, изменяющейся от 74 мм до 37 мм, и диаметром винта, изменяющимся от 290 мм до 216 мм.
В одном конкретном варианте осуществления упомянутый безвальный шнек может использоваться при транспортировании нефтешлама с места загрузки для подачи его в печь для сжигания.
В приведенном выше описании примеров, обозначения «первый», «второй» и т.д. используются для удобства и не являются ограничивающими.
Для целей настоящего описания, термин «соединенный» (во всех своих формах, соединять, соединяющий, соединенный, и т.д.) в целом означает сочленение двух компонентов (электрических или механических) друг с другом непосредственно или опосредованно. Такое сочленение может быть неподвижным по сути или подвижным по сути. Такое сочленение может достигаться двумя компонентами (электрическими или механическими) и любыми дополнительными промежуточными элементами, являющимися выполненными за одно целое в виде одного единого тела друг с другом или двумя компонентами. Такое сочленение может быть постоянным по сути или может быть съемным или разъемным по сути, если не обусловлено иное.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкое изобретение, и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.