УЗЕЛ КОНВЕЙЕРНОГО РОЛИКА, ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ И ТОРЦЕВОЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ КОНВЕЙЕРНОГО РОЛИКА
CONVEYOR ROLLER ASSEMBLY, ITS APPLICATION AND END ELEMENT FOR CONVEYOR ROLLER

Настоящее изобретение относится к узлу конвейерного ролика, подходящему для применения в среде, подверженной значительным колебаниям температуры, к применению такого узла и к усовершенствованному торцевому элементу, который можно применять в таком узле.
Узел конвейерного ролика, подходящий для применения в среде, подверженной значительным колебаниям температуры, может включать в себя керамическую катушку, имеющую металлические торцевые элементы. Как правило, керамическая катушка содержит плавленый кварц. Торцевые элементы легко монтируются на подшипник или приводное колесо. Например, в областях применения, связанных с закалкой стекла, ряд керамических катушек поддерживает листы стекла, а торцевые элементы в свою очередь обеспечивают механическую связь с приводным механизмом. Торцевые элементы следует надежно присоединять к катушке, тем самым позволяя катушке вращаться с требуемой скоростью.
Разные значения тепловых расширений керамической катушки и металлических торцевых элементов затрудняют надежное крепление торцевых элементов к катушке и могут приводить к эксцентричным вращениям или поломкам при нагреве или охлаждении. Эксцентричное вращение, как правило, нежелательно, так как оно создает неровную опорную поверхность для листа стекла или вызывает колебания скорости, что приводит к появлению царапин. Для решения этой проблемы были предложены различные способы. В патенте США №3,867,748 показано крепление торцевых элементов к катушке с помощью адгезива. В патенте США №4,242,782 предложено крепление торцевых элементов с помощью резиновых колец круглого сечения. При повышенных температурах адгезивы и кольца круглого сечения могут стать пластичными и утратить удерживающую способность, что может вызывать эксцентричное вращение катушки и проскальзывание между торцевыми элементами и катушкой. Если адгезивы и кольца круглого сечения случайно подвергаются воздействию таких повышенных температур, они окончательно утрачивают свою удерживающую способность, так что, даже если температура возвращается к своему нормальному значению, проскальзывание по-прежнему наблюдается. По этой причине крепление торцевых элементов к катушке с помощью адгезива или кольца круглого сечения ограничено областями применения при низкой температуре (ниже 250°С).
Для крепления торцевого элемента к катушке также используют металлические соединители. В патенте США №5,316,129 или в патенте США №4,404,011 описано применение спиральной пружины между катушкой и торцевым элементом. Пружина содержит изогнутые участки и прямые участки, которые обеспечивают непрерывный контакт между торцевым элементом и катушкой, несмотря на различные коэффициенты теплового расширения. Призматическая пружина, представленная в данном документе, состоит из последовательности относительно длинных участков, которые являются относительно тонкими. При таких условиях наблюдается значительная гибкость элементов пружины. Вследствие этого, чтобы обеспечить достаточный для прикрепления торцевого элемента к катушке крутящий момент, необходимо подвергнуть пружину очень значительному предварительному напряжению. Если температура случайно увеличивается (временный перегрев), то крутящий момент теряется и, соответственно, крепление торцевого элемента к катушке ослабевает. Более того, после остывания системы крутящий момент не восстанавливается. В патентах США №5,906,567 и 5,370,596 описаны изогнутые биметаллические элементы для крепления торцевого элемента к катушке. Кривизна биметаллических элементов изменяется с температурой, благодаря чему сохраняется надежное соединение между катушкой и торцевым элементом. Однако монтаж и ремонт системы с пружиной или биметаллическими элементами могут быть затруднительны. Кроме того, такие металлические соединители более приспособлены к использованию в определенных температурных диапазонах (обычно 400°С и выше). При температурах за пределами этого диапазона обнаруживается эксцентричное вращение.
Еще одной проблемой, которая часто наблюдается у конвейерных роликов предшествующего уровня техники, является заклинивание. Например, в случае блокирования транспортируемого изделия или механического заедания приводной механизм продолжает работать и передает момент кручения торцевому элементу. В таких условиях или керамическая катушка, или средства крепления ломаются.
В ЕР-В1-1853866 эти проблемы решают путем использования узла конвейерного ролика, содержащего торцевой элемент с упрочняющим кольцом, расположенным между торцевым элементом и торцом керамической катушки, которое жестко и соосно удерживает торцевые элементы на керамической катушке в широком диапазоне температуры применения. В то время как значение передаваемого крутящего момента при высокой температуре может со временем уменьшаться, эти торцевые элементы обеспечивают диапазон крутящего момента трансмиссии до нескольких сотен Нм и выдерживают временный перегрев. Однако такие системы торцевых элементов в большинстве случаев слишком громоздкие.
Другие недостатки торцевого элемента, содержащего упрочняющее кольцо, заключаются в том, что они изготовлены из по меньшей мере двух отдельных частей, требующих сборки, и относительно дороги из-за размеров и конструкции торцевых элементов.
В DE-A1-10,2011,084,218 описан торцевой элемент для поддерживающего ролика с керамическим корпусом. Торцевой элемент содержит конец вала для поворотной опоры и гнездо для корпуса ролика. Гнездо образовано по меньшей мере двумя сегментами, разделенными прорезью и составляющими одно целое с соединительной планкой. Сегменты имеют коническую контактную поверхность для взаимодействия с регулируемым исполнительным элементом, который также имеет коническую контактную поверхность. Сегменты имеют выдающиеся внутрь выступы, вставляемые в углубления в корпусе ролика и препятствующие вращению корпуса ролика относительно торцевого элемента. Крутящий момент передается с помощью конусного кольца, прижимающего торцевой элемент к катушке. Передача крутящего момента осуществляется с помощью контактного давления, а не трения. Недостатки такого торцевого элемента заключаются в следующем: торцевой элемент изготовлен из по меньшей мере 3 деталей (крышка, гайка, конусное кольцо), для каждого ролика с обоих концов необходимо произвести определенную затяжку. Кроме того, для обеспечения хорошей затяжки важна толщина торцевых элементов. И наконец, торцевые элементы должны быть установлены за пределами стенок печи, что приводит к большей общей длине катушки.
В GB-A-2,051,034 описан узел, состоящий из катушки и упругой втулки, приводимой во вращение путем сцепления с замкнутой лентой. Вся поверхность втулки используется для передачи крутящего момента, причем для предотвращения бокового смещения катушки необходим штифт. Длина катушки должна быть больше, для того чтоб она проходила за пределы стенок печи, так как втулка должна располагаться за пределами стенок печи. Упругости втулки тем не менее недостаточно для выдерживания значительных колебаний температуры. Установка также является трудоемкой.
Был разработан новый торцевой элемент, устраняющий указанные проблемы и имеющий преимущество, состоящее в простоте и меньшей стоимости сборки, чем у торцевого элемента, описанного в ЕР-В-1-1853866 и DE-A1-10,2011,084,218. Более того, данный новый торцевой элемент обеспечивает эффективную передачу крутящего момента от вращающего приводного устройства керамической катушке благодаря его упругости, проявляющейся вследствие деформации торцевого элемента при нахождении торцевого элемента на керамической катушке. Авторы изобретения фактически установили, что минимальное значение крутящего момента трансмиссии является достаточным для приведения роликов во вращение для их использования, и узел в соответствии с настоящим изобретением может его обеспечить.
Благодаря симметрии торцевого элемента зоны контакта торцевого элемента с керамической катушкой равномерно распределяются даже при более высокой температуре. Керамическая катушка остается абсолютно соосной с торцевым элементом.
Еще одним преимуществом данного нового торцевого элемента является его малая толщина. Может применяться толщина всего от 1 до 5 мм. И наконец, торцевые элементы могут быть установлены в стенке печи, в результате чего потребуется меньшая длина керамической катушки.
Настоящее изобретение относится к узлу (1) конвейерного ролика, подходящему для применения в среде, подверженной значительным колебаниям температуры, содержащему а) керамическую катушку (2), имеющую продольную ось; b) металлический торцевой элемент (3) по меньшей мере на одном конце керамической катушки, содержащий первый конец (4), выполненный с возможностью присоединения к вращающему устройству, и второй конец, содержащий
цельный корпус, имеющий два конца, внутренний диаметр D, выполненный с возможностью насаживания на конец керамической катушки, и длину L>0,3 D или предпочтительно >0,5 D,
причем указанный цельный корпус содержит по меньшей мере три последовательных участка вдоль продольной оси цельного корпуса, а именно: два торцевых участка цельного корпуса, имеющих по существу непрерывную поверхность, и один участок передачи крутящего момента между указанными участками,
причем указанный участок передачи крутящего момента содержит множество отверстий (6) длиной Lb<L в направлении продольной оси корпуса, образуя между отверстиями множество полос (7), проходящих внутрь и механически упруго деформированных таким образом, чтобы передавать крутящий момент катушке.
Отверстия требуются, чтобы сформировать упруго деформируемый участок для передачи крутящего момента катушке. Предпочтительными являются продольные отверстия.
Длина (L) второго конца торцевого элемента составляет по меньшей мере >0,3 D, предпочтительно по меньшей мере >0,5 D; где D представляет собой внутренний диаметр на конце металлического торцевого элемента, в который вставляется керамическая катушка. Торцевой элемент фактически должен правильно направлять катушку даже в течение временного перегрева и поддерживать катушку соосно с торцевым элементом. Слишком малая длина также снижает упругие свойства, ожидаемые от торцевого элемента.
Отверстия могут иметь различные формы, из которых предпочтительной является продолговатая, поскольку она проста в изготовлении. Полученные полосы имеют прямоугольную форму, которая облегчает калибровку торцевого элемента. Более того, для определения размера отверстий для каждой отдельной керамической катушки выполняются вычисления происходящих в торцевом элементе напряжения и деформации. В предпочтительном варианте отверстия имеют одинаковую длину и располагаются параллельно продольной оси керамической катушки. Также предпочтительно, чтобы они были равномерно распределены по всей окружности второго конца торцевого элемента. Сочетание этих характеристик с характеристиками полос оптимизирует распределение напряжения, возникающего из-за деформации при нахождении торцевого элемента на керамической катушке и во время колебаний температуры. Форма полос определяется формой отверстий.
Полосы проходят внутрь в направлении керамической катушки. В одном варианте осуществления по меньшей мере одна полоса имеет утолщенный участок. В предпочтительном варианте осуществления все полосы имеют утолщенный участок для увеличения значения передаваемого крутящего момента. Таким образом, внутренний диаметр торцевого элемента уменьшают в ограниченной зоне, натягивая полосы и усиливая контакт с керамической катушкой. Утолщенные участки предпочтительно располагаются в середине полос. Калибровка элемента упрощается, как изложено выше. Кроме того, оптимизируется соотношение напряжения и деформации. При увеличении температуры торцевой элемент термически расширяется, в то время как размеры керамической катушки не подвергаются значительным изменениям. Таким образом, удерживающая способность торцевого элемента уменьшается, и катушка начинает проскальзывать в торцевом элементе. Когда температура возвращается к нормальному значению, торцевой элемент возвращается к своим «нормальным» габаритам, а удерживающая способность полностью восстанавливается, не вызывая эксцентричного вращения.
Конвейерный ролик в соответствии с изобретением может быть использован для конвейерной транспортировки изделия, фольги или листа (например, стекла или металла) для любого вида термической обработки фольги или листа или нанесенного на него покрытия. Данный конвейерный ролик наиболее подходит для транспортировки изделий с плоским дном в среде, подверженной значительным колебаниям температуры.
Керамическая катушка (2) по существу содержит материал, подходящий для применения при высоких температурах, предпочтительно плавленый кварц, муллит или силлиманит.
Настоящее изобретение также относится к цельному металлическому торцевому элементу для применения в узле конвейерного ролика в среде, подверженной значительным колебаниям температуры, имеющему продольную ось и содержащему первый конец, выполненный с возможностью присоединения к вращающему устройству, и второй конец, содержащий
цельный корпус, имеющий два конца, внутренний диаметр D, выполненный с возможностью насаживания на конец керамической катушки, и длину L>0,3 D или предпочтительно >0,5 D, причем указанный цельный корпус содержит по меньшей мере три последовательных участка вдоль продольной оси цельного корпуса, а именно: два торцевых участка цельного корпуса, имеющих по существу непрерывную поверхность, и один участок передачи крутящего момента между этими участками, причем указанный участок передачи крутящего момента содержит множество отверстий длиной Lb<L в направлении продольной оси, образуя между отверстиями множество полос, проходящих внутрь и механически упруго деформируемых таким образом, чтобы передавать крутящий момент катушке.
Первый конец торцевого элемента соединяют с приводной системой при помощи, например, ремня или зубчатого колеса. Отверстия выполняют с помощью традиционных средств механической обработки или лазера. Полосы, полученные после выполнения отверстий, имеют утолщенные участки, которые также выполняют с помощью традиционных средств механической обработки. Утолщенный участок расширяется к основанию и предпочтительно имеет форму приподнятой поверхности, расположенной между двумя наклонными поверхностями.
Металлический торцевой элемент легче торцевого элемента по ЕР-В1-1853866 и дешевле, даже несмотря на необходимость этапа механической обработки полос.
Для более полного понимания изобретения приведено подробное описание, представленное исключительно в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, среди которых
- на Фиг. 1 представлен вид в перспективе узла конвейерного ролика в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения,
- на Фиг. 2 представлен вид в перспективе торцевого элемента узла в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения,
- на Фиг. 3 представлен вид в поперечном сечении торцевого элемента, изображенного на Фиг. 2.
На Фиг. 1 показан узел (1) конвейерного ролика в соответствии с настоящим изобретением, содержащего керамическую катушку (2) и два металлических торцевых элемента (3). Длина L представляет собой длину второго конца (5) торцевого элемента, как показано на Фиг. 2. На Фиг. 3 показан вид изнутри торцевого элемента. Утолщенный участок (8) представляет собой участок с двумя откосами, направленными к приподнятой площадке.
Перечень обозначений
1. Узел конвейерного ролика
2. Керамическая катушка
3. Металлический торцевой элемент
4. Первый конец металлического торцевого элемента
5. Второй конец металлического торцевого элемента
6. Продольные отверстия
7. Полоса
8. Утолщенный участок полосы