NL9001565A

NL9001565A - BARRIER FOR HIGH TAXES.

Info

Publication number: NL9001565A
Application number: NL9001565A
Authority: NL
Original assignee: Wavin Bv
Priority date: 1990-07-09
Filing date: 1990-07-09
Publication date: 1992-02-03
Also published as: AU8226191A; WO1992001167A1

Description

Korte aanduiding: Taatslegering voor hoge belastingen.Short designation: High load pivot alloy.

De uitvinding heeft betrekking op een taatslegering volgens de aanhef van conclusie 1.The invention relates to a pivot alloy according to the preamble of claim 1.

Dergelijke taatslegeringen zijn bekend en kunnen op velerlei wijzen uitgevoerd worden. Een bijzonder probleem doet zich echter voor, mdien de axiale belasting op het taatsleger hoog is, terwijl de afmetingen van het leger beperkt dienen te blijven. Dit is in het bijzonder het geval bij meerschroefs-extruders, waarin de afmetingen in radiale richting van de axiale legering van een niet direkt aangedreven as door de nabijheid van een andere as beperkt zijn, terwijl niettemin grote axiale krachten opgenomen dienen te kunnen worden, welke krachten worden opgewekt door het met de op de as gemonteerde schroef kneden en voortstuwen van het te extruderen materiaal.Such alloys of alloys are known and can be made in many ways. A particular problem arises, however, because the axial load on the pontoon army is high, while the dimensions of the army must remain limited. This is especially the case with multi-screw extruders, in which the dimensions in the radial direction of the axial alloy of a shaft which is not directly driven are limited by the proximity of another shaft, while it is nevertheless necessary to absorb large axial forces, which forces are generated by kneading and propelling the material to be extruded with the screw mounted on the shaft.

Een mogelijke oplossing voor dit probleem is de toepassing van een hydrostatisch zelfinstellend leger, gevoed door een pomp. Op grond van de beperkte diameter van dit leger dient de druk in het leger echter zeer hoog te zijn, wat op bezwaren stuit als gevolg van de vereiste niet-standaard hogedruk pomp en appendages, die moeilijk te verkrijgen, duur en onderhoudsgevoelig zijn.A possible solution to this problem is the use of a hydrostatic self-adjusting army, fed by a pump. Due to the limited diameter of this army, however, the pressure in the army must be very high, which is subject to drawbacks due to the required non-standard high-pressure pump and fittings, which are difficult to obtain, expensive and maintenance sensitive.

Indien gekozen wordt voor een mechanische legering, zal door de hoge legerbelastingen een snelle slijtage van het leger optreden, zodat de levensduur van het leger beperkt is en gevaar voor warmlopen en vastlopen bestaat.If a mechanical alloy is chosen, the high army loads will lead to rapid wear of the army, so that the life of the army is limited and there is a risk of overheating and seizure.

Het is bekend, ter verlaging van de axiale belasting op een taatsleger, meerdere taatslegers achter elkaar op een as te plaatsen. Ter voorkoming van een ongelijkmatige belasting van elk afzonderlijk leger is echter een zeer grote nauwkeurigheid van bewerken en monteren van de onderdelen van de legers vereist. Bij een geringe afwijking, die bijvoorbeeld door slijtage kan optreden, kan één taatsleger van de serie een te grote belasting te verwerken krijgen en defect raken, of een te kleine bijdrage aan het opnemen van de axiale belasting leveren, waardoor de andere taatslegers van de serie defect raken. Bovendien is het aanbrengen van verscheidene taatslegers uit oogpunt van kosten bezwaarlijk.It is known, in order to decrease the axial load on a pivot bearing, to place several pivot bearing on a shaft one after the other. However, to avoid an uneven load on each individual bearing, very high precision of machining and mounting of the bearing parts is required. With a small deviation, which can occur, for example, due to wear, one of the series' trunnions may experience an excessive load and become defective, or make too small a contribution to the axial load absorption, as a result of which the other trunnions of the series fail. In addition, the provision of several pivot armies is difficult from a cost perspective.

De uitvinding beoogt een taatslegering te verschaffen die betrouwbaar is, niet bijzonder nauwkeurig bewerkt en gemonteerd behoeft te worden en derhalve tegen lage kosten vervaardigd kan worden.The object of the invention is to provide a pivot alloy which is reliable, does not need to be machined and mounted particularly precisely and can therefore be manufactured at a low cost.

Deze oogmerken worden bereikt met de maatregelen volgens conclusie 1.These objects are achieved with the measures according to claim 1.

Het taatsleger in de taatslegering volgens de uitvinding is in bedrijf aan een relatief lage belasting blootgesteld door de toepassing van de cilinder-zuiger-eenheden, die bijzonder eenvoudig van opbouw kunnen zijn.The pivotal alloy of the pivotal alloy according to the invention is in operation subjected to a relatively low load due to the use of the cylinder-piston units, which can be particularly simple in construction.

Een bijzonder doelmatige opbouw van de taatslegering wordt verkregen in de uitvoeringsvorm volgens conclusie 2, waarbij tussen het legerhuis en de as afdichtingen aangebracht kunnen zijn. Een zeer nauwkeurige afwerking of montage van de onderdelen van de cilinder-zuigereenheden is niet noodzakelijk, waardoor de legering goedkoop is.A particularly efficient construction of the pivot alloy is obtained in the embodiment according to claim 2, in which seals can be arranged between the bearing housing and the shaft. A very precise finish or assembly of the parts of the cylinder-piston units is not necessary, making the alloy inexpensive.

De fabricagekosten van de legering kunnen nog verder verlaagd worden met de maatregelen volgens conclusies 3 en/of 5. Door gelijke onderdelen, een gelijk drukmedium en een gelijke druk in alle cilinder-zuiger-eenheden toe te passen is de opbouw van de legering eenvoudig, terwijl slechts één pomp voor alle cilinder-zuigereenheden benodigd is.The manufacturing costs of the alloy can be further reduced with the measures according to claims 3 and / or 5. By applying equal parts, an equal pressure medium and an equal pressure in all cylinder-piston units, the construction of the alloy is simple, while only one pump is required for all cylinder-piston units.

Na elk element op de as (cilinder-zuigereenheid of taatsleger) dat een axiale deelbelasting opneemt is de resterende axiale belasting lager en kan bij een gelijkblijvende mechanische spanning in de as volstaan worden met een kleinere diameter van de as.After each element on the shaft (cylinder-piston unit or pivot bearing) that absorbs an axial partial load, the remaining axial load is lower and a smaller diameter of the shaft will suffice if the mechanical tension in the shaft remains the same.

Het werkzame oppervlak van elke met de as verbonden zuiger neemt bij afnemende asdiameter toe en aldus kan bij gelijkblijvende radiale afmetingen van de legering volstaan worden met een lagere druk van het medium.The effective surface area of each piston connected to the shaft increases with decreasing shaft diameter and thus a lower pressure of the medium suffices with the same radial dimensions of the alloy.

Uitermate voordelige uitvoeringsvormen van de legering volgens de uitvinding worden beschreven in conclusies 6 en 7. De zelf-drukinstellende eigenschap van het hydrostatische leger wordt op deze wijze gebruikt ter bepaling van de druk in de cilinder-zuigereenheden, zodat bij een bepaalde dimensionering van de legeronderdelen de totale axiale belasting in een vaste onderlinge verhouding over de cilinder-zuigereenheden en het hydrostatische leger wordt verdeeld.Extremely advantageous embodiments of the alloy according to the invention are described in claims 6 and 7. The self-pressure-adjusting property of the hydrostatic bearing is used in this way to determine the pressure in the cylinder-piston units, so that with a certain dimensioning of the bearing parts the total axial load is distributed in a fixed mutual ratio between the cylinder-piston units and the hydrostatic bearing.

De taatslegering volgens de uitvinding is in het bijzonder bestemd voor gebruik in een meerschroefsextruder, waar bij kleine radiale afmetingen van de legering een grote axiale belasting opgenomen dient te kunnen worden.The pivot alloy according to the invention is particularly intended for use in a multi-screw extruder, where a large axial load must be able to be accommodated with small radial dimensions of the alloy.

De uitvinding heeft daarom tevens betrekking op een extruder die is voorzien van tenminste een taatslegering volgens de uitvinding.The invention therefore also relates to an extruder which is provided with at least one pivotal alloy according to the invention.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening, die in een gedeeltelijke langsdoorsnede schematisch een voorkeursuitvoeringsvorm van de taatslegering volgens de uitvinding toont.The invention is elucidated with reference to the drawing, which schematically shows, in partial longitudinal section, a preferred embodiment of the pivot alloy according to the invention.

In een legerhuis 2 is een in de richting van pijl 4 axiaal belastbare, roteerbare as 6 opgenomen die aan een uiteinde op een bekende wijze hydrostatisch axiaal gelegerd is en op een niet nader getoonde conventionele wijze radiaal gelegerd is. De hydrostatische legering omvat een legerschijf 8, een ' vast met het legerhuis 2 verbonden legerkom 10 met een holle kern en een tussen de legerschijf 8 en de legerkom 10 aangebrachte beweegbare tussenlegerschijf 12 met een holle kern. De tussenlegerschijf heeft een gedeeltelijk bolvormige zijde die in een gedeeltelijk komvormige zijde van de legerkom 10 past en hierin beweegbaar is. De andere zijde van de tussenlegerschijf 12 is in hoofdzaak plat, evenals de daarnaartoe gekeerde zijde van de legerschijf 8.In a bearing housing 2, an axially loadable, rotatable shaft 6 is received which is axially loadable in the direction of arrow 4. The hydrostatic alloy comprises a bearing disc 8, a bearing cup 10 fixedly connected to the bearing housing 2 with a hollow core and a movable intermediate bearing disc 12 with a hollow core arranged between the bearing disc 8 and the bearing cup 10. The intermediate disc has a partially spherical side that fits and is movable in a partially cup-shaped side of the army cup 10. The other side of the intermediate disc 12 is substantially flat, as is the opposite side of the bearing disc 8.

Beide genoemde platte zijden bezitten aan de rand een axiale kraag, tussen welke kragen bij beweging van de as 6 tegen de richting van pijl 4 in een spleet 14 kan ontstaan.Both said flat sides have an axial collar on the edge, between which collars can develop in a gap 14 when the shaft 6 moves against the direction of arrow 4.

Door toevoer van een medium onder druk, bijvoorbeeld olie, via toevoeropening 16 aan het hydrostatische leger, wordt de legerschijf 8 met een kracht, die afhankelijk is van de druk van het medium en het werkzame oppervlak van de legerschijf, weggedrukt van de tegen de legerkom 10 liggende tussenlegerschijf 12, waardoor de spleet 14 toeneemt en het toegevoerde drukmedium weg kan stromen naar een afvoeropening 18. De druk in het hydrostatische leger neemt hierdoor weer af. Tegenover deze kracht op de legerschijf 8 staat de axiale kracht welke op de legering wordt uitgeoefend in de richting van de pijl 4. Hierbij stelt zich een krachtenevenwicht in. Dit krachtenevenwicht wordt bereikt bij een bepaalde spleetbreedte, afhankelijk van de druk-volumekarakteristiek van de gebruikte pomp 19 voor het onder druk brengen van het drukmedium en de viscositeit van de olie.By supplying a medium under pressure, for example oil, via supply opening 16 to the hydrostatic bearing, the bearing disc 8 is forced away from the bearing cup against the bearing cup by a force which depends on the pressure of the medium and the active surface of the bearing disc. 10 intermediate bearing disc 12, as a result of which the gap 14 increases and the supplied pressure medium can flow away to a discharge opening 18. The pressure in the hydrostatic army thereby decreases again. Opposite this force on the bearing disk 8 is the axial force exerted on the alloy in the direction of the arrow 4. A balance of forces is established here. This force equilibrium is achieved at a certain gap width, depending on the pressure-volume characteristic of the pump 19 used for pressurizing the pressure medium and the viscosity of the oil.

Een werkelijk in een extruder in bedrijf optredende spleetbreedte is zeer klein, namelijk ter grootte van ca. 30 micrometer. De constructie van de legering is zodanig, dat deze breedte tot maximaal 40 micrometer kan toenemen wanneer de extruder buiten bedrijf is.A gap width actually occurring in an extruder is very small, namely about 30 micrometers in size. The construction of the alloy is such that this width can increase to a maximum of 40 micrometers when the extruder is out of operation.

Op de as 6 zijn een aantal schijven 20 bevestigd, welke schijven aan de buitenrand axiaal tegen de binnenwand van het legerhuis 2 nagenoeg zijn af gedicht met behulp van niet nader getoonde afdichtingsmiddelen. Elke schijf 20 kan in axiale en m tangentiële richting bewegen in een cilinder- vormige ruimte binnen het legerhuis 2. Elke cilindervormige ruimte is aan de beide axiale einden tegen de as nagenoeg afgedicht met behulp van niet nader getoonde afdichtingsmiddelen. In het legerhuis 2 zijn toevoeropeningen 22 voor een drukmedium aangebracht, welke openingen aan een zijde van elke schijf uitmonden. De ruimte aan de andere zijde van elke schijf staat in verbinding met een afvoeropening 24, waardoor eventueel in deze ruimte gelekt drukmedium drukloos afgevoerd kan worden. Door deze opstelling kan elke schijf 20 een kracht op de as 6 overdragen.A number of discs 20 are mounted on the shaft 6, which discs are virtually sealed at the outer edge axially against the inner wall of the bearing housing 2 by means of sealing means (not shown). Each disc 20 can move axially and tangentially in a cylindrical space within the bearing housing 2. Each cylindrical space is substantially sealed against the shaft at both axial ends by means of sealing means (not shown). In the bearing housing 2, supply openings 22 for a pressure medium are provided, which openings open on one side of each disc. The space on the other side of each disc communicates with a discharge opening 24, so that any pressure medium leaked into this space can be discharged without pressure. This arrangement allows each disc 20 to transmit a force to the shaft 6.

De afvoeropeningen 18 en 24 staan door middel van een leiding 25 in open verbinding met een drukloos reservoir 27, waaruit de pomp 19 drukmedium put.The discharge openings 18 and 24 are in open communication by means of a pipe 25 to a pressureless reservoir 27, from which the pump 19 draws pressure medium.

De door het hydrostatische leger en de cilinder-zuigereenheden gezamenlijk op de as uitgeoefende kracht dient voor een goede legering in evenwicht te zijn met de m de richting van pijl 4 werkende axiale kracht. In de in de tekening weergegeven uitvoeringsvorm wordt dit op een eenvoudige wijze bereikt door alle toevoeropeningen 22 door middel van een leiding 23 te verbinden met de drukmedium-toevoeropening 16 voor het hydrostatische leger, waardoor de spleet 14 in de gehele legering de druk van het drukmedium bepaalt. Dientengevolge wordt de axiale belasting in een constructief bepaalde verhouding opgenomen door het hydrostatische leger en de daarmee samenwerkende cilmder-zuigereenheden.The force exerted on the shaft by the hydrostatic bearing and the cylinder-piston units must be in equilibrium with the axial force acting in the direction of arrow 4 for a good alloy. In the embodiment shown in the drawing, this is achieved in a simple manner by connecting all supply openings 22 by means of a conduit 23 to the pressure medium supply opening 16 for the hydrostatic bearing, whereby the slit 14 throughout the alloy pressures the pressure medium. determines. As a result, the axial load is taken up in a constructively determined ratio by the hydrostatic bearing and the associated cylinder-piston units.

Het is echter ook mogelijk, de cilinder-zuiger-eenheden te voeden met een medium met een vaste of variabele druk, gescheiden van de drukmediumvoeding van het hydrostatische leger.However, it is also possible to supply the cylinder-piston units with a medium with a fixed or variable pressure, separate from the pressure medium supply of the hydrostatic bearing.

Door het achter elkaar plaatsen van een bepaald aantal cilinder-zuigereenheden op de axiaal belaste as is het mogelijk, bij een beperkte diameter en een beperkte maximale pompdruk een taatslegering te construeren die een grote axiale belasting kan opnemen.By placing a certain number of cylinder-piston units on the axially loaded shaft one behind the other, it is possible to construct a pivot alloy with a limited diameter and a limited maximum pump pressure, which can take a large axial load.

Een pomp met een maximale druk van 22 MPa, die als standaard hydraulische pomp in de handel verkrijgbaar is, kan een taatslegering met drie schijven 20 dezelfde belasting laten opnemen als een pomp met een maximale druk van 60 MPa, bij afwezigheid van de schijven 20. De laatstgenoemde pomp is niet-standaard en wordt alleen op bestelling gemaakt.A pump with a maximum pressure of 22 MPa, which is commercially available as a standard hydraulic pump, can have a three-disc pivot alloy 20 absorb the same load as a pump with a maximum pressure of 60 MPa, in the absence of the discs 20. The latter pump is non-standard and is only made to order.

De onderlinge plaatsing van het taatsleger en de cilinder-zuigereenheden op de as is niet van wezenlijk belang; het is eveneens mogelijk niet het taatsleger, maar een van de cilinder-zuigereenheden aan het uiteinde van de as te plaatsen.The spacing of the pivot bearing and the cylinder piston units on the shaft is not essential; it is also possible to place not one of the pivot bearing, but one of the cylinder piston units at the end of the shaft.

Claims

1. Pivotal alloy, in particular for a multi-screw extruder, comprising: an axially loadable rotatable shaft; an army house in which the shaft is radially alloyed; and at least one pivot bearing mounted in the bearing housing and on the shaft for receiving an axial load on the shaft, characterized by at least one cylinder-piston unit arranged and connected between the shaft and the bearing housing, comprising two parts movable relative to each other, the first part of which is connected to the bearing housing and the second part to the shaft, each cylinder-piston unit being arranged to exert an axial force on the shaft by means of a medium supplied to it under pressure, such that the cylinder-piston unit absorbs part of the axial load, with the pivotal bearing the remaining axial load not absorbed by cylinder piston units.

2. Pivotal alloy according to claim 1, characterized in that the cylinder-piston units are arranged one behind the other in axial direction, the cylinders thereof being connected to the bearing housing and the pistons being connected to the shaft.

Pivot alloy according to claim 1 or 2, characterized in that all cylinder-piston units are equal.

Pivot alloy according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter of the shaft decreases stepwise in the direction of the axial load after each partial load-absorbing element.

Pivot alloy according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressure sides of the cylinder-piston units are mutually connected.

Pivot alloy according to any one of the preceding claims, characterized in that the pivot alloy is a hydrostatic, self-adjusting bearing, the pressure side of which communicates with the pressure side of the cylinder-piston units.

7. Pivotal alloy according to claim 6, characterized in that the pivotal alloy is arranged on one end of the shaft and the cylinder-piston units immediately before it.

Extruder provided with at least one pivot alloy according to one or more of the preceding claims.