РОТАЦИОННОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПОДВОДА СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ К ИНСТРУМЕНТУ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к ротационным соединениям подвода смазочно-охлаждающей жидкости через шпиндельный узел к инструменту.
Из уровня техники известны ротационные соединения подвода смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) через шпиндельный узел к инструменту, включающие неподвижный корпус с входным патрубком СОЖ и вставленным в корпус и вращающимся относительно него полым валом, снабженным средством соединения со шпиндельным узлом. Общим для известных конструкций является наличие кольцевого уплотнения, содержащего пару трения, состоящую из двух соосно установленных уплотнительных колец: вращающегося, установленного на валу, и неподвижного, ограничивающего входной патрубок со стороны вала (см. например, заявка US №20140091568 B2, опубл. 03.04.2014).
К недостаткам известных аналогов следует отнести их сложность и дороговизну, обусловленные применением высокоскоростных подшипников.
Наиболее близким к заявленному - прототипом - является ротационное соединение подвода смазочно-охлаждающей жидкости через шпиндельный узел к инструменту, включающее неподвижный полый корпус с входным патрубком, внутреннюю ступенчатую втулку, размещенную в полости корпуса и взаимодействующую наружной поверхностью меньшего диаметра, снабженной гидроизоляционным уплотнением, с внутренней поверхностью входного патрубка, подпружиненную в осевом направлении и зафиксированную от поворота относительно входного патрубка, полый ступенчатый вал, установленный в корпусе на подшипниковых опорах и предназначенный для совместного со шпиндельным узлом вращения, зафиксированный от осевого перемещения относительно корпуса и образующий с ним замкнутую полость, снабженную гидроизоляционным уплотнением между корпусом и валом и выполненным в корпусе сливным каналом, и пару трения, неподвижный элемент которой установлен на торце втулки соосно ей, а подвижный элемент установлен на торце вала соосно ему (см. Rotating Union for General Purposes, DN65, DEUBLIN Main Catalogue, RU 124 GB, c. 14. www.deublin.com).
К недостаткам прототипа следует отнести сложность конструкции, обусловленную как наличием высокоскоростных подшипников, так и повышенными требованиями к обработке посадочных мест под указанные подшипники.
Задача полезной модели - исключение из конструкции ротационного соединения подвода смазочно-охлаждающей жидкости через шпиндельный узел к инструменту высокоскоростных подшипников.
Технический результат - упрощение конструкции
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в ротационном соединении подвода смазочно-охлаждающей жидкости через шпиндельный узел к инструменту, включающем неподвижный полый корпус с входным патрубком, внутреннюю ступенчатую втулку, размещенную в полости корпуса и взаимодействующую наружной поверхностью меньшего диаметра, снабженной гидроизоляционным уплотнением, с внутренней поверхностью входного патрубка, подпружиненную в осевом направлении и зафиксированную от поворота относительно входного патрубка, полый ступенчатый вал, предназначенный для совместного со шпиндельным узлом вращения, зафиксированный от осевого перемещения относительно корпуса и образующий с ним замкнутую полость, снабженную гидроизоляционным уплотнением между корпусом и валом и выполненным в корпусе сливным каналом, и пару трения, неподвижный элемент которой закреплен на торце втулки соосно ей, а подвижный элемент закреплен на торце вала соосно ему, элементы пары трения выполнены с ответными наружной и внутренней коническими поверхностями трения, причем неподвижный элемент трения может быть выполнен с внутренней, а подвижный элемент трения - с наружной ответными коническими поверхностями трения, или подвижный элемент трения может быть выполнен с внутренней, а неподвижный элемент трения - с наружной ответными коническими поверхностями трения.
Полезная модель поясняется изображениями, где:
- на Фиг. 1 представлено осевое сечение ротационного соединения в соответствии с пп. 1 и 2 формулы полезной модели;
- на Фиг. 2 представлено осевое сечение ротационного соединения в соответствии с пп. 1 и 3 формулы полезной модели.
Позиции на представленных изображениях означают следующие элементы ротационного соединения подвода смазочно-охлаждающей жидкости через шпиндельный узел к инструменту:
1 - неподвижный полый корпус;
2 - входной патрубок;
3 - внутренняя ступенчатая втулка;
4 - полый ступенчатый вал;
5 - пружина;
6 - штифт;
7 - гидроизоляционное уплотнение;
8 - сливной канал;
9 - неподвижный кольцевой элемент пары трения;
10 - подвижный кольцевой элемент пары трения.
Согласно полезной модели, входной патрубок 2 жестко и герметично закреплен на корпусе 1. Внутренняя ступенчатая втулка 3 размещена в полости корпуса 1 соосно и во взаимодействии своей наружной поверхностью меньшего диаметра с внутренней поверхностью входного патрубка 2. Оппозитно и соосно патрубку 2 и втулке 3 в корпусе 1 размещен полый ступенчатый вал 4 с образованием совместно со втулкой 3 с корпусом 1 замкнутой полости 11. Герметичность (относительная) полости 11 обеспечивается установленным между втулкой 3 и патрубком 2 гидроизоляционным (на Фиг. 1, 2 - кольцевым) уплотнением 7 с одной стороны, и установленным между валом 4 и корпусом 1 гидроизоляционным (на Фиг. 1, 2 - кольцевым) уплотнением 1-е другой стороны. Кроме того, полость 11 снабжена выполненным в корпусе 1 сливным каналом 8. Втулка 3 зафиксирована от поворота относительно корпуса 1 штифтами 6. Ступенчатый вал 4 зафиксирован от осевого перемещения относительно корпуса 1 кольцевым буртиком 12 с одной стороны, и втулкой 3 - с другой стороны. Между валом 4 и втулкой 3 размещены кольцевые элементы пары трения: неподвижный 9, закрепленный на торце втулки 3, и подвижный 10 (с возможностью вращения вместе с валом 4), закрепленный на торце вала 4. Силовое замыкание элементов 9 и 10 между собой обеспечено, например, периферийными пружинами 5, размещенными в соответствующих гнездах 13 патрубка 2 и втулки 3 и создающими осевое усилие на втулку 3 относительно корпуса 1. Элементы 9 и 10 пары трения выполнены с ответными коническими поверхностями трения, соответственно, 14 и 15, чем достигается не только герметизация канала прохождения СОЖ втулка 3 - вал 4, но и их взаимное радиально-упорное центрирование по указанным коническим поверхностям, что устраняет необходимость использования высокоскоростных опорных подшипников между корпусом и валом, как это имело место в прототипе и аналогах. В зависимости от конструктивных особенностей ротационного соединения подвода смазочно-охлаждающей жидкости через шпиндельный узел к инструменту и предъявляемых к нему технологических и/или эксплуатационных требований, неподвижный 9 элемент трения может быть выполнен с внутренней 14, а подвижный 10 элемент трения - с наружной 15 ответными коническими поверхностями трения (Фиг. 1), или подвижный 10 элемент трения может быть выполнен с внутренней 15, а неподвижный 9 элемент трения - с наружной 14 ответными коническими поверхностями трения (Фиг. 2).
Ротационное соединение подвода смазочно-охлаждающей жидкости через шпиндельный узел к инструменту работает следующим образом.
Входной патрубок 2 герметично соединяется с, например, гибким шлангом подвода СОЖ (на изображениях не показано, поскольку полностью аналогично техническим решениям, широко применяемым и присущим прототипу и/или аналогам). Вал 4 свободным концом герметично (например, посредством резьбового соединения с уплотнительной прокладкой - на изображениях не показано, поскольку полностью аналогично техническим решениям, широко применяемым и присущим прототипу и/или аналогам) соединяется со шпинделем с центральным каналом. СОЖ подается через гибкий шланг в полость втулки 3, далее - в полость вала 4 и оттуда, через центральный канал шпинделя к инструменту. Вращение от шпинделя передается на вал 4 и подвижный 10 элемент трения, остальные элементы ротационного соединения остаются неподвижными, тепловая энергия в паре трения гасится проходящим через нее потоком СОЖ. При этом, конструкция ротационного соединения допускает просачивание СОЖ через пару трения в полость 11, откуда она отводится через сливной канал 8 (на изображениях не показано, поскольку полностью аналогично техническим решениям, широко применяемым и присущим прототипу и/или аналогам).
Как было отмечено выше, выполнение элементов 9 и 10 пары трения с ответными коническими поверхностями трения, соответственно, 14 и 15 обеспечивает не только герметизацию канала прохождения СОЖ, но и их взаимное радиально-упорное центрирование по указанным коническим поверхностям, что устраняет необходимость использования высокоскоростных опорных подшипников между корпусом и валом, как это имело место в прототипе и аналогах.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача -исключение из конструкции ротационного соединения подвода смазочно-охлаждающей жидкости через шпиндельный узел к инструменту высокоскоростных подшипников - решена, а заявленный технический результат - упрощение конструкции - достигнут.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения заявленного технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области машиностроения, в частности к ротационным соединениям подвода смазочно-охлаждающей жидкости через шпиндельный узел к инструменту;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке и/или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.