RS50616B

RS50616B - Keramički valjak transportera sa metalnim poklopcima i njegovo montiranje

Info

Publication number: RS50616B
Application number: RSP-2008/0446A
Authority: RS
Inventors: David Gautier; Arnaud Flamme
Original assignee: Vesuvius Crucible Company
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2010-06-30
Also published as: SI1853866T1; EP1853866B1; MY141343A; ZA200708064B; AU2006218141A1; IL184952A0; PL1853866T3; US20100126823A1; EA200701806A1; CA2597416A1; BRPI0606850B1; ES2308736T3; NO20074830L; DE602006001738D1; KR20070115979A; TWI347919B; JP2008531430A; UA91847C2; CA2597416C; AU2006218141B2

Abstract

Valjak transportera (1) za primenu pri visokim temperaturama, pogodan za upotrebu u sredini izloženoj značajnim temperaturskim promenama, sadržia) keramičku osovinu (2);b) na oba kraja (21, 22) keramičke osovine (2), poklopac (4), koji sadrži prsten (41) i ima unutrašnji obim adaptiran da odgovara kraju (21) keramičke osovine; ic) postavljen između kraja (21, 22) keramičke osovine (2) i poklopca (4), otvoreni elastični prsten (3) od elastičnog materijala koji ima dužinu manju od unutrašnjeg obima poklopca (4) i veliki broj nabora raspoređenih po obimu. Prijava sadrži 1 + 10 patentnih zahteva.

Description

OBLAST PRONALASKA

Predmetni pronalazak se odnosi na valjke transportera koji se koriste pri visokim temperaturama, a posebno na poboljšane metalne poklopce za takve valjke.

Valjak transportera koji se koristi pri visokim temperaturama, može da sadrži keramičku osovinu koja ima metalne poklopce. Keramička osovina obično sadrži topljeni silicijum dioksid. Poklopci omogućavaju lako montiranje na ležaje ili pogonski točak. Na primer, kod primene u topljenju stakla, keramička osovina podupire staklenu ploču, a metalni poklopci omogućavaju mehanički spoj sa pogonskim mehanizmom. Poklopci treba da budu čvrsto pričvršćeni za osovinu i tako omoguće da se osovina obrće željenom brzinom. Ekscentrična rotacija je generalno nepoželjna, jer to dovodi do formiranja neravnomerne potporne površine za staklenu ploču.

STANJE TEHNIKE

Različito termičko širenje keramičke osovine i metalnih poklopaca otežava čvrsto povezivanje metalnih poklopaca za osovinu i može da izazove ekscentrične rotacije. Različiti postupci su predlagani da bi se ovo prevazišlo. U.S.Pat.No.3,867,748 predlaže spajanje metalnih poklopaca i osovine pomoću adhezivnih sredstava. U.S.Pat.No.4,242,782 predlaže spajanje poklopaca koriščenjem gumenih kružnih zaptivki (O-ring). Adhezivna sredstva i kružne zaptivke mogu smekšati i izgubiti vezivnu moć na povišenim temperaturama i tako izazvati ekscentrične rotacije osovine i proklizavanje između poklopaca i osovine. Ako se, slučajno, adhezivno sredstvo i kružna zaptivka izlože povišenoj temperaturi, definitivno gube vezivnu moć tako da se, čak i kada se temperatura vrati na normalnu vrednost, još uvek dešava proklizavanje. Iz ovog razloga se spajanje poklopaca i osovine pomoću adhezivnog sredstva i kružne zaptivke ograničava na niže temperature (do 250°C).

Metalni konektori su takođe korišćeni za povezivanje poklopca i osovine. U.S.PatNo. 5,316,129 ili U.S.Pat.No. 4,404,011 opisuju upotrebu spiralnog navoja između osovine i poklopca. Namotaj sadrži savijene delove i prave delove koji omogućavaju kontinualni kontakt između poklopca i osovine uprkos različitim koeficijentima termičkog širenja. Pljosnata opruga iz ovog dokumenta sastoji se od niza relativno dugačkih delova koji su relativno tanki. Pod ovim uslovima postoji velika fleksibilnost elemenata namotaj a. Prema tome, da bi dobili moment dovoljan da obezbedi sigurnu vezu proklopaca i osovine, potrebno je veoma snažno pred-opteretiti namotaj. Ukoliko temperatura slučajno poraste (privremeno pregrevanje) moment je izgubljen, a posledično i čvrsta veza poklopaca i osovine. Pored toga, kada se sistem ohladi moment se neće obnoviti. U.S.Pat.No. 5,906,567 i 5,370,596 opisuju zakrivljene bimetalne pločice za povezivanje poklopca i osovine. Zakrivljenost bimetalnih pločica menja se sa temperaturom i tako se zadržava sigurna veza između osovine i poklopca. Postavljanje i popravka opruge ili bimetalnog sistema može, međutim, biti komplikovano. Osim toga, takvi metalni konektori su posebno prilagođeni za specifične temperaturske opsege (generalno 400°C i više). Van ovog opsega dolazi do ekscentrične rotacije. Mehanički vezivni elementi se mogu koristiti za povezivanje poklopca i osovine. U.S.Pat.No. 4,751,776 prikazuje poklopac sa prstenasto raspoređanim zavrtnjima, koji su zavrnuti u metalni prsten na kraju osovine. Zavrtnji su pritegnuti da bi pričvrstili poklopac za osovinu, ali termičko širenje i skupljanje mogu da izazovu popuštanje zavrtnjeva, što dovodi do ekscentrične rotacije i proklizavanja. U tom slučaju zavrtnji će ozbiljno oštetiti površinu osovine. Zavrtnji su, takođe, pričvršćeni za ravnu površinu izrađenu na stranici osovine tako da osiguraju koaksijalnu rotaciju. Sastavljanje i popravka takvog naglavka i pričvršćivanje zahtevaju dosta vremena. FR 2 550 172 opisuje poklopac koji sadrži metalni prsten između osovine i poklopca. Poklopac je pričvršćen pomoću klina koji je prilagođen ravnoj površini osovine. Prsten ima veće termičko širenje od poklopca i predviđen je da kompenzuje razliku u termičkom širenju poklopca i osovine. U.S.PatNo. 5,146,675 prikazuje zavrtanj koji se može pritegnuti tako da pritisne metalnu ploču za ravni deo osovine, čime se pritiska osovinu uz unutrašnju površinu poklopca. Poklopac sadrži ulazni otvor koji omogućuje da se zavrtanj, metalna ploča i poklopac mogu spojiti i tako sprečava izvlačenje zavrtoja. Praktično, poklopac i osovina su spojeni duž jedne ose, tj. zavrtnja. Termički ciklusi duž jedne ose kontakta mogu izazvati ekscentrične rotacije i relativno pomeranje metalne poloče u odnosu na osovinu. Takvo pomeranje može čak uzrokovati da ploča dođe u kontakt sa ivicom ravnog dela i polomi osovinu.

Drugi problem koji se često javlja kod prethodno opisanjih valjaka transportera je zaglavljivanje. Na primer, u slučaju da je predmet koji se transportuje blokiran ili u slučaju mehaničkog zaribavanja, pogonski mehanizam će nastaviti da radi i prenosiće moment uvijanja na poklopac. U ovim uslovima, doći će do pucanja bilo keramičke osovine, bilo vezivnih elemenata. Iste posledice se mogu javiti pri dužem radu kada je valjak transportera podložan snažnom ubrzavanju ili usporavanju.

KRATAK OPIS PRONALASKA

Postoji potreba za poklopcem koji se fiksno i centralno pričvršćuje za osovinu unutar širokog opsega radnih temperatura. Poklopac bi morao da podnosi privremeno pregrevanje i povrati moć stezanja kada se temperatura vrati na normalnu vrednost, bez uzrokovanja ekscentrične rotacije. Takođe, poklopac bi morao da se jednostavno instalira. Osim toga, valjak transportera bi morao biti otporan na trenutno zaglavljivanje ili zaribavanje linije, kao i na snažno ubrzavanje ili usporavanje.

Ovi i drugi ciljevi su ispunjeni kod valjka transportera prema zahtevu 1. Zaista, elastični prsten, umetnut između poklopca i kraja keramičke osovine (takođe se koristi naziv glava osovine), fiksno će povezati osovinu i poklopac i obezbediti veoma efikasan prenos momenta, kao i sprečiti ekscentričnu rotaciju osovine. Osim toga, u slučaju privremenog pregrevanja, poklopac i elastični prsten če se termički raširiti, dok se dimenzije keramičke osovine neće značajno promeniti. Prem tome, moć vezivanja elastičnog prstena će se smanjiti i osovina će početi da proklizava u poklopcu. Kada se temperatura vrati na normalnu vrednost, poklopac i elastični prsten će se vratiti u svoje „normalne" dimenzije, a moć vezivanja će se potpuno povratiti. Važno je napomenuti da tokom ovog privremenog pregrevanja osovina ostaje koaksijalna sa poklopcem, zahvaljujući elastičnom prstenu.

Elastični prstenovi su poznati iz U.S.PatNo. 3,061,386. Prema opisu, izrađeni su od elastičnog metala i imaju veliki broj obimski raspoređenih nabora definisane visine i rastojanja, pri čemu su i visina i rastojanja značajno manji od prećnika prstena. Obično je rastojanje manje od 10% prečnika, a poželjno je da bude manje od 8% prečnika. Visina je obično manja od 5% prečnika, a poželjno je da bude manja od 3% prečnika. U.S.Pat.No. 3,142,887 prikazje postupak za izradu takvih elastičnih prstenova. Ova izrada je vrlo specifična, nasuprot spiralno navijenoj pljosnatoj opruzi. Zbog ovog naročitog dizajna, elastični prsten pokazuje veoma izraženu fleksibilnost. Brojne varijante elastičnih prstenova su opisane (različite visine, rastojanja, višestruki redovi nabora koji su međusobno usklađeni ili pomereni itd.) i prodaju ih različite kompanije. U principu, svi ovi tipovi elastičnih prstenova se mogu koristiti. Poželjno je imati otvoreni elastični prsten koji ima dužinu manju od unutrašnjeg obima poklopca, jer kada se glava osovine ubaci u poklopac opremljen elastičnim prstenom, on se mora prilagoditi malim varijacijama dimenzija koje se mogu pojaviti tokom izrade osovine ili poklopca. Mogla bi biti prednost ukoliko postoji i drugi otvoreni elastični prsten paralelan sa prvim, ali tako da su njihovi otvori međusobno pomereni da bi se poboljšala koaksijalnost osovine i poklopca. Veoma napredno rešenje ima relativno limitirano rastojanje nabora (manje od 20 mm između dva pika talasa) da bi se dobila poboljšana čvrstoća.

Pošeljno je da su nabori okrenuti ka unutra, tako da se u slučaju proklizavanja, isto odvija samo između elastičnog prstena i poklopca, pa neće dovesti do oštećenja površine osovine.

Prema unapređenom rešenju pronalaska, najmanje jedan elastični prsten je obezbeđen, sa najmanje jednim jezičkom, dok je paralelno odgovarajući kraj keramičke osovine snabdeven sa jednim ili više žljebom koji je adaptiran da primi jezičak (jezičke) elastičnog prstena. Ovakva konstrukcija će sprečiti relativno pomeranje u aksijalnom pravcu između elastičnog prstena i osovine. Pošto je poželjno sprečiti povlačenje osovine iz elastičnog prstena, naročito tokom privremenog pergrevanja (tj. kada je pritisak elastičnog prstena na osovinu minimalan), poželjno je da jezičak (jezičci) bude orjentisan tako da kraj jezička bude u kontaktu sa zidom žljeba, najbližem kraju osovine. Dakle, osovina se može pomerati samo malo prema svom kraju i naslanjati na dno poklopca. Ukoliko su ovakvi elastični prstenovi, koji imaju ove unapređene jezičke, obezbeđeni na oba kraja osovine, sva relativna pomeranja osovine su sprečena.

Prema drugom rešenju, elastični prstenje snabdeven sa najmanje dva jezička, a jedan jezičak je orjentisan suprotno drugom jezičku. Dakle, svako relativno pomeranje osovine u odnosu na elastični prstenje sprečeno.

Kao što je gore naznačeno, poklopac ima unutrašnji obim da bi primio elastični prsten i jedan kraj osovine. Korisno je da poklopac ima stepenik da ograniči relativno kretanje između elastičnog prstena i poklopca. Prema naročito poželjnom rešenju, poklopac je snabdeven žljebom koji je adaptiran tako da primi elastični prsten. Prema tome, svako aksijalno kretanje elastičnog prstena u odnosu na poklopac je sprečeno, čak i u slučaju privremenog pregrevanja. Posebno je napredno rešenje kombinovati jezičke elastičnog prstena sa žljebom poklopca da bi se izbeglo bilo kakvo relativno pomeranje između osovine i poklopca tokom privremenog pregrevanja.

Prema posebnom rešenju pronalaska, i poklopac i keramička osovina se označuju kada se jednom sastave zajedno. Oznake su ubeležene jedna do druge, tako da ako se pojavi privremeno pregrevanje i prekine se prenos momenta na osovinu, operator će ovo primetiti jednostavno na osnovu toga što su oznake pomerene jedna u odnosu na drugu. Onda može da preduzme odgovarajuće mere.

Predmenti pronalazak se takođe odnosi na proces montiranja valjka transportera kao što je ovde opisano. Proces se sastoji od koraka: uklapanja elastičnog prstena u prsten poklopca i učvršćivanja oba kraja osovine u poklopce. Redosled koraka je važan, u suprotnom se pozicija elastičnog prstena u odnosu na osovinu može promeniti tokom njegovog ubacivanja u poklopac. Generalno, kraj keramičke osovine se ubacuje u poklopac, snabdeven elastičnim prstenom, pomoću hidraulične prese koja vrši pritisak od nekoliko stotina kg/cm<2>, na primer 1000 kg/cm<2>.

U slučaju da elastični prsten ima jedan ili više jezičaka, proces sadrži dodatni korak savijanja ovih jezičaka ka unutra i postavljanja osovine tako da se jezičci poklope sa žljebovima osovine.

Valjak transportera, prema pronalasku, može se koristiti za transport folija ili ploča (na primer od glasa ili metala) za bilo koju vrstu termičkog tretmana folije ili ploče ili nanošenja obloge na njih. Ovaj valjak transportera je posebno podesan za transport ravnih predmeta u sredini koja je izložena značajnim temperaturskim promenama.

OPIS CRTEŽA

Da bi bolje objasnili pronalazak, postupak primene dat u vidu nelimitiranog primera je opisan u nastavku, pozivajući se na prateće crteže, gde je: Crteži 1,2 i 3 su šematski preseci valjaka transportera, prema rešenju pronalaska;

Crtež 4 prikazuje grafik prenetog momenta (Nm) u zavisnosti od temperature (°C).

OPIS PRONALASKA

Na ovim crtežima, sa (1) je označen valjak transportera, koji sadrži keramičku osovinu (2) koja ima dva kraja (21) i (22). Poklopac (4), koji sadrži prsten (41) je postavljen na oba kraja osovine (2) (samo poklopac obezbeđen na kraju (21) je prikazan na Crtežu 1). Elastični prsten (3) je ubačen u poklopac (4). Poklopac (4) ima pravilnu unutrašnju površinu na Crtežu 1, dok Crtež 2 i 3 prikazuju, respektivno, poklopac (4) sa stepenikom (42) ili žlebom (43) radi ograničenja kretanja elastičnog prstena (3) u poklopcu.

Elastični prsten može imati jezičak (31) koji je u kontaktu sa zidom žleba koji se nalazi na kraju keramičke osovine (21). Na Crtežima 1 do 3, jezičak (31) je u dodiru sa zidom žleba najbližeg kraju (21) osovine (2).

Probe su izvršene sa valjkom transportera, prema Crtežu 2, da bi se demonstrirala sposobnost valjka transportera da se odupre privremenom pregrevanju i da povrati svoje normalne radne uslove kada se temperatura vrati u normalu.

Otvoreni elastični prsten (3) sa naborima orkrenutim ka unutra (dužina: 242 mm, širina: 25 mm, visina: 1.9 mm, rastojanje: 9.4; nerđajući čelik) ubačen je u poklopac (4) (ugljenični čelik) koji ima unutrašnji prečnik od 80 mm. Operacija je ponovljena i2a drugi poklopac. Oba kraja osovine (21) i (22) (prečnika 77 mm) su ubačena u poklopce (4). Ovakav valjak transportera je predviđen da radi na temperaturama između sobne temperature i 200°C. Obučena osoba će lako naći, rutinskim eksperimentima, različite kombinacije (različiti metali za rad na različitim temperaturama).

Crtež 4 prikazuje preneseni moment (Nm) u zavisnosti od temperature (°C). Može se videti da moment progresivno opada do otprilike 300°C, gde ima vrednost manju od 50 Nm, i osovina počinje da proklizava. Kada se temperatura vraća na normalnu vrednost (donja kriva), preneti moment rapidno raste do svoje prvobitne vrednosti. Ispod 300°C, osovina prestaje da proklizava. Nakon demoniranja valjka transportera, primećeno je da su oba kraja keramičke osovine u perfektnom stanju i da uopšte nisu oštećena tokom privremenog pregrevanja. Crtež 4 takođe prikazuje (tačkaste linije) preneti moment (Nm) u zavisnosti od temperature (°C) za sistem opisan u U.S.Pat. 5,316,129. Takav sistem se sastoji od relativno dugačkih i ravnih elemenata. Kada je sistem izložen toploti, preneti moment progresivno opada (kriva A) do otprilike 300°C, gde je dostignuta granica elastičnosti sistema. U toj tački, preneti moment drastično opada i valjak počinje da proklizava u poklopcu. Kada se sistem vraća u normalu (kriva B), prvobitni moment se ne obnavlja u potpunosti, jer je pređena granica elastičnosti sistema. Kada se ponovo izloži temperaturi i ohladi (krive C i D), opaža se isti fenomen, a kao posledica, nakon nekoliko ciklusa zagrevanja-hlađenja, moment se više ne prenosi tako da se valjak transportera mora zameniti. Ovakvi valjci transportera očigledno nisu pogodni za upotrebu u sredini izloženoj značajnim temperaturnim promenama. Suprotno tome, valjak transportera pronalaska dokazao se kao potpuno zadovoljavajući za tako zahtevnu primenu.

Claims

1. Valjak transportera (1) za primenu pri visokim temperaturama, pogodan za upotrebu u sredini izloženoj ziiacajnim temperaturskim promenama, sadrži a) keramičku osovinu (2); b) na oba kraja (21, 22) keramičke osovine (2), poklopac (4), koji sadrži prsten (41) i ima unutrašnji obim adaptiran da odgovara kraju (21) keramičke osovine; i c) postavljen između kraja (21, 22) keramičke osovine (2) i poklopca (4), otvoreni elastični prsten (3) od elastičnog materijala koji ima dužinu manju od unutrašnjeg obima poklopca (4) i veliki broj nabora raspoređenih po obimu.

2. Valjak transportera, prema zahtevu 1,naznačen timešto elastični prsten ima rastojanje nabora manje od 20 mm.

3. Valjak transportera prema zahtevu 1 ili 2,naznačen timešto su nabori elastičnog prstena (24) okrenuti ka unutra.

4. Valjak transportera prema zahtevu 3,naznačen timešto veći broj otvorenih elastičnih prstenova (3) postavljen između kraja (21,22) keramičke osovine (2) i poklopca (4) i time što su otvori elastičnih prstenova pometeni jedan u odnosu na drugi.

5. Valjak transportera (1), prema bilo kojem od zahteva od 1 do 4,naznačen time štonajmanje jedan elastični prsten (3) ima najmanje jedan jezičak (31) i time što odgovarajući kraj (21) keramičke osovine (2) ima žleb (žlebove) (211) adaptiran da prihvati jezičak (31) elastičnog prstena.

6. Valjak transportera, prema zahtevu 5,naznačen timešto je jezičak (31) okrenut tako da kraj jezička bude u dodiru sa zidom Žleba (211), najbližeg kraju (21) osovine (2).

7. Valjak transportera, prema zahtevu6, naznačen timešto elastični prsten ima najmanje dva jezička i time što je najmanje jedan jezičak okrenut suprotno drugom jezičku.

8. Valjak transportera, prema bilo kojem od zahteva od 1 do 7,naznačen timešto poklopac ima stepenik (42) ili žleb adaptiran da prihvati elastični prsten (3).

9. Metod za montiranje valjka transportera, prema bilo kojem od zahteva od 1 do 8, koji sadrži korake: a) ubacivanje otvorenog elastičnog prstena, koji ima dužinu manju od unutrašnjeg obima poklopca, u prsten poklopca; b) ubacivanje oba kraja keramičke osovine u poklopce.

10. Metod, prema zahtevu 9, koji sadrži dodatni korak a') savijanja jednog ili više jezičaka elastičnog prstena ka unutra i korak b') postavljanja osovine tako da se svaki jezičak poklopi sa odgovarajućim žlebom osovine.

11. Upotreba valjka transportera, prema bilo koje od zahteva od 1 do 8, za transport ravnih predmeta u sredini koja je izložena značajnim temperaturskim promenama.