УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ В СТАЦИОНАРНОЙ СИСТЕМЕ В ПОВОРОТНОЕ ДВИЖЕНИЕ ВОКРУГ ОСИ ПОВОРОТА В СИСТЕМЕ, КОТОРАЯ ВРАЩАЕТСЯ ВОКРУГ ОСИ ВРАЩЕНИЯ
APPARATUS FOR CONVERTING LINEAR MOTION IN A STATIONARY SYSTEM INTO ROTATIONAL MOTION AROUND A PIVOT IN A SYSTEM ROTATING AROUND AN AXIS OF ROTATION

Настоящее изобретение касается устройства для преобразования линейного движения в стационарной системе в поворотное движение вокруг оси поворота в системе, вращающейся вокруг оси вращения.
Существует большое количество приложений, в которых во вращающейся системе элемент, вращающийся вместе с ней, должен выполнять поворотное движение вокруг оси вращения, при этом ось поворота не проходит по оси вращения и также не является параллельной ей. Чтобы произвести поворотное движение, необходим подходящий привод. В этом случае привод может быть предусмотрен во вращающейся системе, так что он также вращается вместе с ней. Однако на привод необходимо подавать электроэнергию, и, кроме того, для него требуется соответствующее пространство благодаря расположению во вращающейся системе. В частности, когда привод имеет большую массу или вращающаяся система вращается вокруг оси вращения с высокими скоростями вращения, при некоторых обстоятельствах требуются балансировочные элементы для компенсации веса привода.
Примером применения является смеситель, имеющий контейнер для смешивания, который вращается во время процесса смешивания, и в который помещается смешиваемый материал. Такие смесители часто имеют эксцентрично расположенные смесительные инструменты, которые сами могут снова вращаться во время работы. На дне контейнера для смешивания расположена закрывающая крышка для опорожнения смесителя после завершения операции смешивания. Такой смеситель известен, например, из публикации WO 2011/128435 A1.
В показанной в ней структуре, закрывающая крышка соединена с несущим рычагом посредством установочной траверсы и установочной цапфы и, таким образом, может поворачиваться вокруг оси наклона установочной цапфы. В таких смесителях, закрывающая крышка часто заканчивается заподлицо с дном контейнера, так что образуется плоская нижняя поверхность, по которой перемещается смешиваемый материал. Это обеспечивает эффективное тщательное смешивание всего смешиваемого материала, поскольку над закрывающей крышкой отсутствует мертвое пространство, недоступное для смесительного инструмента.
Требование, чтобы закрывающая крышка находилась заподлицо с дном контейнера, вызывает трудности с точки зрения конфигурации и направления закрывающей крышки.
Как правило, закрывающая крышка должна быть сначала перемещена линейно вниз, чтобы открыть отверстие для опорожнения. Это, однако, может иметь тот результат, что благодаря расположению отверстия для опорожнения в нижней части контейнера, смешиваемый материал будет течь по всем краевым поверхностям закрывающей крышки и, возможно, даже загрязнит привод закрывающей крышки. Исключительно поперечное поворотное перемещение закрывающей крышки от отверстия для опорожнения, однако невозможно, по существу, из-за цилиндрических или в форме усеченного конуса контактных поверхностей закрывающей крышки и отверстия для опорожнения.
По этой причине, привод закрывающей крышки, который раскрыт в публикации WO 2011/128435 A1, позволяет поворотное движение как вокруг оси поворота, так и вокруг установочной цапфы. В описанном варианте осуществления, несущий рычаг расположен в стационарной системе, в то время как закрывающая крышка вращается вместе с контейнером в состоянии, когда она установлена в отверстие для опорожнения. Таким образом, закрывающая крышка вращательно установлена на несущем рычаге.
В принципе, было бы предпочтительно, если бы закрывающая крышка поворачивалась только вокруг оси поворота для ее открытия или закрытия. Тем не менее, для обеспечения, чтобы она оканчивалась заподлицо с дном контейнера, краевые поверхности закрывающей крышки должны иметь изогнутую конфигурацию таким образом, чтобы они находились на условной сфере, для открытия и закрытия отверстия для опорожнения, при этом закрывающая крышка может быть повернут вокруг его оси вращения, проходящей через центральную точку условной сферы.
В этом случае, однако, закрывающая крышка не может быть сконструирована так, чтобы вращаться относительно несущего рычага. Вместо этого пришлось бы переместить привод в систему вращения с описанными выше недостатками. Поэтому до сих пор закрывающая крышка не была реализована в описанном виде.
Задачей настоящего изобретения, поэтому, является обеспечение устройства для преобразования линейного движения в стационарной системе в поворотное движение вокруг оси поворота в системе, которая вращается вокруг оси вращения. Задачей настоящего изобретения также является обеспечение смесительного устройства описанного типа, в котором закрывающая крышка может быть повернута вокруг оси поворота, при этом привод для нее расположен в стационарной системе.
Согласно изобретению, эта задача достигается посредством устройства преобразования описанного типа, которое имеет подъемный элемент, подъемное устройство, с которым подъемный элемент может быть перемещен поступательным движением относительно стационарной системы, и средство для преобразования линейного движения в поворотное движение. В этом случае подъемный элемент имеет первую часть подъемного элемента и вторую часть подъемного элемента, при этом две части подъемного элемента соединены вместе посредством подшипника вращения с возможностью относительного поворота относительно друг друга вокруг оси подшипника вращения, при этом две части подъемного элемента соединены вместе с геометрическим замыканием в направлении поступательного движения подъемного устройства, а первая часть подъемного элемента соединена с подъемным устройством, в то время как вторая часть подъемного элемента соединена со средством для преобразования линейного движения в поворотное движение, так что средство для преобразования линейного движения в поворотное движение соединено с валом, расположенным на оси поворота таким образом, что линейное движение второй части подъемного элемента преобразуется в поворотное движение вала вокруг оси поворота.
Таким образом, в стационарной системе расположены подъемное устройство и подъемный элемент. Посредством подъемного устройства, подъемный элемент может совершать возвратно-поступательное движение между двумя положениями, а именно между нижним положением и верхним положением. Термины «нижний» и «верхний» выбраны здесь случайным образом. В принципе, движение подъемного устройства может происходить не в вертикальном направлении, а в горизонтальном или в любом другом желаемом направлении.
В предпочтительном варианте осуществления, движение подъемного устройства является параллельным оси вращения вращающейся системы.
Подъемное устройство представляет собой привод в стационарной системе, который может совершать возвратно-поступательное движение только подъемного элемента между двумя положениями. Сам подъемный элемент содержит две части: первую часть подъемного элемента и вторую часть подъемного элемента. Первая часть подъемного элемента соединена с подъемным устройством без возможности вращения. Вторая часть подъемного элемента, в свою очередь, соединена с первой частью подъемного элемента посредством поворотного подшипника, так что вторая часть подъемного элемента может поворачиваться относительно первой части подъемного элемента вокруг оси подшипника вращения. В предпочтительном варианте осуществления, ось подшипника вращения лежит на оси вращения вращающейся системы.
Результатом конструкции, описанной ранее, является то, что вторая часть подъемного элемента может поворачиваться относительно первой части подъемного элемента вокруг оси вращения, в то время как одновременно подъемное устройство может совершать возвратно-поступательное движение первой части подъемного элемента в направлении оси вращения.
Вторая часть подъемного элемента теперь соединена со средством для преобразования линейного движения в поворотное движение. Ввиду того, что вторая часть подъемного элемента также совершает возвратно-поступательное движение вместе с первой частью подъемного элемента в направлении оси вращения благодаря соединению с геометрическим замыканием с первой частью подъемного элемента, это влечет за собой линейное движение второй части подъемного элемента. Средство для преобразования линейного движения в поворотное движение соединено со второй частью подъемного элемента и, таким образом, также находится во вращающейся системе. Вал, который расположен на оси поворота и который соединен со средством для преобразования линейного движения в поворотное движение, всегда вращается вокруг оси поворота, когда подъемное устройство выполняет линейное движение.
В предпочтительном варианте осуществления предусмотрено, что подъемное устройство имеет, по меньшей мере, один, а предпочтительно, по меньшей мере, четыре подъемных поршня, которые соединяют стационарную систему с первой частью подъемного элемента и могут линейно перемещать первую часть подъемного элемента относительно стационарной системы.
В другом предпочтительном варианте осуществления, первая и/или вторая части подъемного элемента имеют кольцевую конфигурацию. Например, вторая часть подъемного элемента может включать в себя цилиндрический выпускной проход смесительного контейнера и вращаться с ним вокруг оси вращения.
В другом предпочтительном варианте осуществления предусмотрено, что средство для преобразования линейного движения в поворотное движение имеет кулачковую пластину, соединенную со второй частью подъемного элемента, и рычаг, который находится в контакте с кулачковой пластиной, и который соединен с валом, расположенным на оси поворота.
Было обнаружено, что этот вариант осуществления особенно практичен, даже если возможны другие средства для преобразования поступательного движения в поворотное движение, такие как, например, комбинация зубчатой рейки и шестерни.
В другом предпочтительном варианте осуществления, предусмотрено дополнительное средство для преобразования линейного движения в поворотное движение, которое соединено со второй частью подъемного элемента и вторым валом, расположенным на оси поворота. Таким образом, вал, расположенный на оси поворота, может быть двух компонентной структурой, чтобы избегать, например, открытой области, в которой расположена ось поворота.
В отношении смесительного устройства, задача, изложенная во вступительной части данного описания, достигается тем, что предусмотрено смесительное устройство, имеющее контейнер для приема смешиваемого материала, который может вращаться вокруг оси контейнера, и на дне которого расположено отверстие для опорожнения. Смесительное устройство имеет закрывающую крышку для закрытия отверстия для опорожнения и основание смесителя, при этом контейнер может вращаться относительно основания смесителя. Согласно изобретению, теперь используется устройство преобразования, как сейчас описано, в котором основание смесителя является частью стационарной системы, а контейнер представляет собой часть вращающейся системы, при этом закрывающая крышка может быть повернута вокруг оси вращения для открытия и закрытия отверстия для опорожнения.
В особенно предпочтительном варианте осуществления смесительного устройства, оно имеет два средства для преобразования линейного движения в поворотное движение, оба соединенные со второй частью подъемного элемента, причем оба, соответственно, соединены с валом, расположенным на оси поворота. Таким образом, теперь возможно, чтобы закрывающая крышка содержала две части закрывающей крышки, которые могут быть возвратно-поступательно повернуты вокруг оси поворота относительно друг друга между закрытым положением, в котором две части закрывающей крышки находятся в контакте и вместе образуют закрывающую крышку, и открытым положением, в котором две части закрывающей крышки разнесены друг от друга, так что между двумя частями закрывающей крышки образовано отверстие для удаления смешиваемого материала из контейнера, чтобы совершать их возвратно-поступательное движение между закрытым положением и открытым положением. В этом случае, обе части закрывающей крышки являются поворотными вокруг одной и той же оси поворота, при этом одна часть закрывающей крышки соединена со средством для преобразования линейного движения в поворотное движение, а другая часть закрывающей крышки соединена с дополнительным средством для преобразования линейного движения в поворотное движение.
Предпочтительно, смесительное устройство имеет вращающийся смесительный инструмент, расположенный внутри контейнера. Закрывающая крышка может иметь внутреннюю поверхность, которая, когда отверстие для опорожнения закрыто, расположено внутри контейнера, внешнюю поверхность, которая, когда отверстие для опорожнения закрыто, располагается вне контейнера, и краевую поверхность, которая при закрытии отверстия для опорожнения расположена напротив краевой поверхности отверстия для опорожнения.
В предпочтительном варианте осуществления закрывающая крышка, отверстие для опорожнения и ось поворота имеют такую конфигурацию и расположение, что точка, расположенная дальше всего от оси поворота описывает круг на внутренней поверхности или краевой поверхности закрывающей крышки при поворотном движении, при этом закрывающая крышка расположена внутри круга, а краевые поверхности отверстия для опорожнения расположены вне круга.
В силу этой меры, закрывающая крышка должна вращаться только вокруг оси поворота, чтобы закрывать отверстие для опорожнения. Отверстие для опорожнения имеет такую конфигурацию и расположение, что краевые поверхности отверстия для опорожнения не могут столкнуться с закрывающим элементом во время поворотного движения.
В принципе, может оставаться зазор между краевыми поверхностями закрывающей крышки и краевыми поверхностями отверстия для опорожнения даже в закрытом положении закрывающей крышки внутри отверстия для опорожнения. Ширина зазора, однако, должна быть меньше, чем наименьший размер зерна смешиваемого материала, подлежащего обработке, чтобы предотвратить смешиваемый материал от вытекания из контейнера для смешивания в закрытом положении закрывающей крышки.
Предпочтительный вариант осуществления предусматривает, что отверстие для опорожнения и закрывающая крышка имеют взаимно соответствующие краевые поверхности, которые вступают в контакт друг с другом, когда закрывающая крышка расположена в отверстии для опорожнения.
Эта мера обеспечивает отсутствие зазора между отверстием для опорожнения и закрывающей крышкой в закрытом положении закрывающей крышки.
Еще один предпочтительный вариант осуществления предусматривает, что краевые поверхности закрывающей крышки имеют криволинейную конфигурацию, так что они лежат на условной сфере, а центральная точка условной сферы лежит на оси поворота.
Особенно предпочтительно, закрывающая крышка заканчивается на одном уровне с дном, так что предоставляется плоская нижняя поверхность, когда закрывающая крышка расположена в отверстии для опорожнения.
Такая конфигурация краевых поверхностей является аналогичной структуре сферических элементов сегментного клапана. Сферические элементы сегментного клапана служат запорным элементом в линиях дозирования и подачи. Однако следует отметить, что в случае сферических элементов сегментного клапана, подвижные элементы клапана имеют форму сферического сегмента, то есть не только контактные поверхности, которые вступают в контакт с соответствующим седлом клапана, имеют изогнутую конфигурацию, но весь элемент клапана имеет форму сферического колпачка. Помимо того факта, что такой элемент клапана не следует рассматривать как закрывающую крышку, он также не допускает расположения в нижней части контейнера в его плоскости вследствие формы колпачка.
Конфигурация согласно изобретению имеет то преимущество, что закрывающая крышка может быть легко повернута вокруг оси поворота, чтобы закрыть или открыть отверстие для опорожнения.
Дополнительные преимущества, признаки и возможные применения настоящего изобретения будут очевидны из приведенного ниже описания предпочтительного варианта осуществления и прилагаемых фигур.
На фигурах:
Фиг.1 показывает поперечное сечение через смеситель с закрывающей крышкой и устройством для управления закрывающей крышкой согласно настоящему изобретению,
Фиг.2 показывает вид сверху закрывающей области по фиг.1,
Фиг.3 показывает второй вид сверху закрывающей области по фиг.1, и
Фиг.4 показывает вид в разрезе закрывающей области по фигурам 1-3 с многосекционной закрывающей крышкой.
Фиг.1 показывает сечение через смеситель с устройством согласно изобретению. Цилиндрический смесительный контейнер 1 имеет смесительный инструмент 2, который расположен эксцентрично в смесительном контейнере, и который поддерживается подвешено на центральном валу 3 смесителя, а также стационарной стенкой/нижним скребком (не показан), установленным вертикально подвешено сверху. Установленные к самой нижней плоскости смесительного инструмента 2, находятся выступающие вертикально вниз нижние лопасти 4, которые работают на небольшом расстоянии относительно поверхности дна контейнера.
Отверстие 5 для опорожнения расположено в центре смесительного контейнера 1. Отверстие для опорожнения может быть закрыто закрывающим элементом в виде закрывающей крышки 6. Дно 7 смесительного контейнера может быть видно здесь.
Дно 7 контейнера вращается вместе с контейнером вокруг оси 8 вращения. Часть 6 закрывающей крышки вращается вокруг оси 9 поворота для открытия и закрытия отверстия 5 для опорожнения. Чтобы это было возможно, части отверстия для опорожнения и закрывающей крышки, предпочтительно, имеют взаимно соответствующие краевые поверхности, изогнутые таким образом, что они лежат на условной сфере, так что для открытия или закрытия отверстия для опорожнения, части закрывающей крышки могут быть повернуты вокруг оси вращения, на которой лежит центральная точка условной сферы.
В целом, в контейнере для смешивания, над дном 7 контейнера для смешивания, находится смешиваемый материал, который при открытии закрывающей крышки 6 попадает в выпускное отверстие 10 для смешиваемого материала через отверстие 5 для опорожнения. Выпускное отверстие 10 для смешиваемого материала соединено с дном контейнера, так что оно вращается вместе с контейнером. На выпускном отверстии 10 для смешиваемого материала расположена юбка 11, соединенная со стационарной системой. Выпускное отверстие 10 для смешиваемого материала и юбка 11 являются вращательными относительно друг друга посредством подшипника 16 вращения.
Подъемное устройство 12, 13 также соединено со стационарной системой, то есть, например, в основании смесителя, в котором расположен соответствующий смеситель. В проиллюстрированном примере, два подъемных ходовых поршня 13 расположены в соответствующих камерах внутри корпуса 12 поршня. Известно, что камеры для текучей среды, образованные подъемными поршнями 13, могут подвергаться воздействию рабочей жидкости внутри корпуса 12 поршня, чтобы совершать возвратно-поступательное движение подъемного поршня 13 внутри корпуса 12 между его двумя крайними положениями, показанными, например, на фигурах 2 и 3.
Подъемный поршень 13 соединен с первой частью 14 подъемного элемента. Когда подъемное устройство 12, 13 приводится в действие, часть 14 подъемного элемента может перемещаться вверх и вниз вместе с подъемным поршнем 13. Подъемный элемент содержит первый подъемный элемент 14 и второй подъемный элемент 15. Две части 14, 15 подъемного элемента являются вращательными относительно друг друга посредством подшипника 16 вращения. Поскольку первый подъемный элемент 14 прикреплен к подъемному поршню 13, который расположен в стационарной системе, он, другими словами, не вращается вместе со смесительным контейнером. Вторая часть 15 подъемного элемента, в свою очередь, соединен с выпускным отверстием 10 для смешиваемого материала, так что она вращается вместе с ним и смесительным контейнером, когда контейнер приводится в движение. Первая часть подъемного элемента и вторая часть подъемного элемента расположены таким образом, что они соединены вместе с геометрическим замыканием в направлении линейного движения подъемного устройства 12, 13, что означает, что, когда первый подъемный элемент 14 перемещается из нижнего положения, показанного на фиг.2, в верхнее положение, показанного на фиг.3, вторая часть 15 подъемного элемента также поднимается.
Как, в частности, видно из фигур 2 и 3, кулачковая пластина 17 соединена со второй частью 15 подъемного элемента. На кулачковой пластине движется рычаг 18, который, в свою очередь, соединен с контейнером для смешивания или выпускным отверстием 10 для смешиваемого материала. Когда теперь подъемное устройство приводится в действие для перемещения подъемного элемента из нижнего положения на фиг.2 в верхнее положение на фиг.3, рычаг 18 проходит вдоль кулачковой пластины 17 и поворачивается по часовой стрелке вокруг оси 9 поворота. Поскольку поворотный вал 19 на оси 9 поворота соединен с закрывающей крышкой 6, последняя также вращается вокруг оси 9 поворота.
Фиг.4 показывает вид в разрезе закрывающей области по фигурам 1-3 с многосекционной закрывающей крышкой. В этом случае, вторая часть 15 подъемного элемента имеет два средства 17', 17" и 18', 18" для преобразования линейного движения в поворотное движение, которые оба соединены со второй частью 15 подъемного элемента. Расположенные напротив друг друга кулачковые пластины 17' и 17" соединены со второй частью 15 подъемного элемента. Кулачковые пластины 17' и 17", предпочтительно, являются идентичными для взаимно противоположного движения частей 6' и 6" закрывающей крышки (не показаны), то есть они не имеют зеркально-симметричной конфигурации. Соответствующий рычаг 18' и 18", соответственно обкатывает кулачковые пластины, причем оба рычага соответственно соединены с поворотным валом 19' и 19", который расположен на оси поворота, причем рычаги, в свою очередь, соответственно, соединены с частью 6' и 6" закрывающей крышки, соответственно, связанным с поворотным валом. Таким образом, теперь возможно, чтобы закрывающая крышка содержала две части 6' и 6" закрывающей крышки, которые могут совершать возвратно-поступательное движение относительно друг друга между закрытым положением и открытым положением вокруг оси поворота, чтобы совершать их возвратно поступательное движение между закрытым положением и открытым положением. В этом расположении, обе части закрывающей крышки являются поворотными вокруг одной и той же оси 9 поворота, при этом одна часть 6' закрывающей крышки соединена со средством 17', 18', 19' для преобразования линейного движения в поворотное движение, а другая часть 6" закрывающей крышки соединена с дополнительным средством 17", 18", 19" для преобразования линейного движения в поворотное движение. При использовании идентичных кулачковых пластин 17' и 17", один поворотный вал 19' затем поворачивается по часовой стрелке, в то время как второй поворотный вал 19", расположенный на той же оси 9 поворота, перемещается против часовой стрелки.
Благодаря описанному устройству преобразования, возможно простым способом произвести поворотное движение внутри вращающейся системы из стационарной системы посредством поступательного движения.
Список ссылочных позиций:
1 смесительный контейнер
2 смесительный инструмент
3 вал смесителя
4 нижняя лопатка
5 отверстие для опорожнения
6 закрывающая крышка
6', 6" часть закрывающей крышки
7 дно смесительного контейнера
8 ось вращения
9 ось поворота
10 выпускное отверстие смешиваемого материала
11 юбка
12 корпус поршня
13 подъемное устройство
14 первый подъемный элемент
15 второй подъемный элемент
16 поворотный подшипник
17 кулачковая пластина
18 рычаг
19, 19', 19" поворотный вал