ролик конвейера

Формула изобретения

1. Ролик конвейера, включающий корпус ролика с консольными цапфами, на которых закреплены подшипниковые узлы, состоящие из корпуса, подшипника и стопорного элемента, закрепляющего в корпусе уплотнительное устройство, содержащее мембранную шайбу, замкнутую полость, заполненную смазкой, отличающийся тем, что уплотнительное устройство выполнено в виде закрепленной на цапфе втулки с фланцем, обращенным в сторону ролика и взаимодействующим с антифрикционным кольцом, равномерно прижатым к торцевой поверхности фланца упругим распорным элементом, установленным в корпусе с натягом и контактирующим с жесткой защитной шайбой, закрепленной в корпусе стопорным элементом, при этом внутреннее кольцо подшипника запрессовано на втулку с фланцем, а наружное закреплено в корпусе установочной втулкой, торцевая поверхность которой, обращенная в сторону ролика, находится в одной плоскости с поверхностью фланца.

2. Ролик конвейера по п.1, отличающийся тем, что между антифрикционным кольцом, установочной втулкой, подшипником и втулкой с фланцем образована замкнутая, заполненная смазкой полость, которая разделена на две части мембранной шайбой, закрепленной внешней частью между установочной втулкой и наружным кольцом подшипника, а внутренней частью контактирующей с внутренним кольцом.

3. Ролик конвейера по п.1, отличающийся тем, что стопорный элемент выполнен из пружинной проволоки в виде равностороннего разомкнутого треугольника, стороны которого расположены по среднему диаметру защитной шайбы и сопряжены по радиусу, образуя скругленные углы, установленные в кольцевую канавку, выполненную в корпусе, причем внешний радиус сопряжения сторон равен радиусу отверстия защитной шайбы, а глубина канавки соответствует диаметру проволоки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к конструкции ролика, который может быть использован на ленточных, роликовых и ленточно-цепных конвейерах.

Известен несущий ролик с подшипником и уплотнением для него (патент Германия N 294461, кл. B 65 G 39/09, 1991 г.), которое содержит расположенную перед обдуваемой торцевой крышкой ролика отражающую шайбу, направляющую поток воздуха с частицами пыли через выходную щель, крышку, камеру для смазки и проделанное в торцевой крышке ролика отверстие во внутреннюю полость несущего ролика.

Недостатком такого уплотнения является сложность конструкции, наличие перед торцем ролика отражающей шайбы, незащищенной от повреждения. Имеющиеся отверстия во внутреннюю полость ролика не обеспечивают защиты подшипников от проникновения пыли, и требуется постановка уплотнительного устройства со стороны внутренней полости ролика.

Известна конструкция ролика для ленточного конвейера (патент США N5261528, кл. B 65 G 39/09, 1993 г.), включающая обечайку и два зеркально расположенных концевых узла, содержащих головку с камерой, установленные в них подшипники и уплотнения, состоящие из герметично соединенной с поверхностью головки втулки, сориентированным внутрь фланцем, имеющим поверхность, опирающуюся на наружное кольцо подшипника. Уплотнение содержит также ступицу с ориентированным наружу фланцем и опирающуюся внутренней поверхностью на внутреннее кольцо подшипника. Ступица имеет цилиндрическую втулочную часть, участок которой выступает наружу в осевом направлении относительно головки. Эта часть напрессована на ось и имеет участок поверхности для взаимодействия с пластиной, обладающей упругостью. Между фланцами, втулкой и втулочной частью устанавливают уплотнительный элемент.

Данная конструкция сложна, невозможно обеспечить надежную защиту подшипника при повреждении легкодоступной упругой пластины.

Известен ролик конвейера (авт. св. СССР N1662908, кл. B 65 G 39/09, 1991 г.), содержащий корпус с цапфами, на которых установлены специальные подшипники. С наружной стороны подшипников расположена крышка, а с внутренней защитная шайба. Кроме того, на торцевой стороне корпуса расположен уплотнительный элемент, контактирующий с наружной обоймой подшипника.

В данной конструкции и предлагаемой в изобретении используются ролики с выносными опорами, включающими корпус с цапфами.

К недостаткам вышеописанного ролика относится наличие специального подшипника, а также недостаточная защищенность элементов уплотнения от повреждения.

Наиболее близким по достигаемому результату - повышению эффективности уплотнения, наличием общих элементов в уплотнении является ролик (авт. св. СССР N1348267, кл. B 65 G 39/09, 1987 г.) - прототип.

Ролик содержит цилиндрический корпус, закрепленный на стаканах с подшипниками, которые установлены на оси. Уплотнительное устройство состоит из мембранного кольца, вешняя часть каждого мембранного кольца зажата между крышкой и подшипником с возможностью упора внутренней части в плавающее уплотняющее кольцо со стороны подшипника. Между мембранным кольцом, крышкой и плавающим уплотняющим кольцом образована замкнутая полость, заполненная смазкой, обеспечивающая улавливание мелких частиц пыли. С целью увеличения величины перемещения мембранного кольца каждое уплотняющее кольцо имеет коническую поверхность. Для улучшения герметизации полости внутренняя часть мембранного кольца в поперечном сечении имеет выпуклую поверхность.

Основной функцией мембранного кольца является поджатие плавающего уплотняющего кольца к внутренней поверхности крышки и обеспечения в процессе работы ролика подачи смазки между трущимися поверхностями. Однако оно не предохраняет вытекания смазки из полости подшипника через зазор между посадочным отверстием плавающего кольца и осью ролика.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного ролика, принятого за прототип, относится то, что уплотнение подшипникового узла в ролике эффективно, но сложно как в изготовлении, так и в сборке, металлоемкость ролика значительна при посадке подшипника на единую ось.

Сущность изобретения заключается в следующем.

1. Целью изобретения является создание более простой, надежной в эксплуатации, с возможностью замены подшипников в ролике в условиях шахты, менее металлоемкой конструкции ролика.

2. Технический результат - увеличение срока эксплуатации ролика, возможность замены подшипников на местах, значительное снижение веса ролика.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известный ролик включает корпус ролика с консольными цапфами, на которых закреплены подшипниковые узлы, состоящие из корпуса, подшипника и стопорного элемента, закрепляющего в корпусе уплотнительное устройство, содержащее мембранную шайбу, замкнутую полость, заполненную смазкой.

Особенности заключаются в том, что:

- уплотнительное устройство выполнено в виде закрепленной на цапфе втулки с фланцем, обращенным в сторону ролика и взаимодействующим с антифрикционным кольцом, равномерно прижатым к торцевой поверхности фланца упругим распорным элементом, установленным в корпусе с натягом и контактирующим с жесткой защитной шайбой, закрепленной в корпусе стопорным элементом, при этом внутреннее кольцо подшипника запрессовано на втулку с фланцем, а наружное закреплено в корпусе установочной втулкой, торцевая поверхность которой, обращенная в сторону корпуса ролика, находится в одной плоскости с поверхностью фланца;

- между антифрикционным кольцом, установочной втулкой, подшипником и втулкой с фланцем образована замкнутая, заполненная смазкой полость, которая разделена на две части мембранной шайбой, закрепленной внешней частью между установочной втулкой и наружным кольцом подшипника, а внутренней частью контактирующей с внутренним кольцом;

- стопорный элемент выполнен из пружинной проволоки в виде равностороннего разомкнутого треугольника, стороны которого расположены по среднему диаметру защитной шайбы и сопряжены по радиусу, образуя скругленные углы, установленные в кольцевую канавку, выполненную в корпусе, причем внешний радиус сопряжения сторон равен радиусу отверстия защитной шайбы, а глубина канавки соответствует диаметру проволоки.

Проведенный заявителем анализ конструкций роликов конвейера, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяет установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных, по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, отличительных признаков в заявленном ролике, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного ролика конвейера. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

- дополнение известного ролика конвейера какими-либо известными частями, присоединенными к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

- замена каких-либо частей известного ролика другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- исключение какой-либо части (элемента) ролика конвейера с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;

- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в ролике конвейера таких элементов;

- создание ролика конвейера, состоявшего из известных частей, выбор которых и связь, между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого ролика и связей между ними. Описываемое изобретение не основано на изменении количественных признаков во взаимосвязи либо изменении его вида.

Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новое значение этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена левая часть ролика с консольной цапфой и закрепленным на ней подшипниковым узлом в разрезе, а на фиг. 2 показано сечение по канавке.

Ролик конвейера содержит корпус 1 с консольной цапфой 2, на которую запрессована втулка с фланцем 3, обращенным к корпусу ролика. К торцевой поверхности А фланца прилегает антифрикционное кольцо 4, изготовленное, например, из фторопласта. Это кольцо равномерно прижимается по всей поверхности касания к торцу А плоским упругим распорным элементом 5, изготовленным, например, из резины. Распорный элемент устанавливается в корпусе подшипникового узла 6 с натягом, т. е. наружный диаметр элемента немного превышает внутренний диаметр корпуса, чтобы частицы пыли не могли проникнуть между поверхностями элемента и корпуса. Толщина распорного элемента выбирается из условия создания требуемого усилия прижатия антифрикционного кольца к торцевой поверхности А с помощью плоской жесткой защитной шайбы 7, которая создает равномерность поджатия распорного элемента, служит защитой от внешних воздействий и закреплена в корпусе подшипникового узла стопорным элементом 8, помещенным в кольцевую канавку Б.

На втулку с фланцем 3 запрессовано внутреннее кольцо 9 подшипника, а наружное кольцо 10 закреплено в корпусе через внешнюю часть мембранной шайбы 11, установочной втулкой 12, запрессованной в корпусе, при этом внешний торец втулки 12 и торцевая поверхность А должны находиться в одной плоскости. Это позволяет антифрикционному кольцу 4 равномерно прилегать к торцевой поверхности А. Для уменьшения трения между антифрикционным кольцом 4 и торцевой поверхностью А и улучшения герметизации поверхность А шлифуется.

Между установочной втулкой 12, подшипником, втулкой с фланцем 3 и антифрикционным кольцом 4 образуется замкнутая полость B, заполненная смазкой, и делится мембранной шайбой 11 на две части B₁ и B₂. Мембранная шайба 11 в поперечном сечении имеет вид арки и своей внешней частью зажата между наружным кольцом 10 подшипника и установочной втулкой 12, а свободной внутренней частью касается торцевой поверхности внутреннего кольца 9 подшипника. Мембранная шайба 11, деля замкнутую полость B на две части, создает положительные дополнительные условия для работы подшипника.

Для установки ролика в рабочие гнезда кронштейнов роликоопоры, корпус подшипникового узла 6 имеет на наружной поверхности две параллельные лыски Г.

Стопорный элемент 8 выполнен из пружинной проволоки в виде равностороннего треугольника, стороны которого сопряжены по радиусу, образуя скругленные углы при вершинах. При этом внешний радиус сопряжения R_т (фиг. 2) должен быть равен радиусу отверстия R_ш шайбы 7, а глубина канавки h должна соответствовать диаметру проволоки d.

Соблюдение условий: R_т = R_ш и h = d - обеспечивает расположение сторон треугольника по среднему диаметру защитной шайбы 7 при любом радиусе отверстия в шайбе и диаметре проволоки, что способствует созданию равномерного прижатия антифрикционного кольца 4 к торцевым поверхностям втулки с фланцем 3 и установочной втулки 12.

При вращении ролика 1 в движении находятся также консольная цапфа 2, втулка с фланцем 3 и внутреннее кольцо 9 подшипника.

Неподвижными являются корпус подшипникового узла 6, установленного своими лысками Г в ответные гнезда кронштейнов роликоопоры, наружное кольцо 10 подшипника, мембранная шайба 11, установочная втулка 12, а также элементы торцевого уплотнения 4, 5, 7, 8.

Во время вращения ролика герметичность в торцевой уплотнительной паре "торцевая поверхность А антифрикционное кольцо" поддерживается за счет наличия распорного элемента 5, который постоянно создает заданное удельное давление.

В полости B₁ в случае проникновения через элементы торцевого уплотнения (антифрикционное кольцо 4, упругий элемент 5, шайбу 7) частицы пыли улавливаются смазкой и отсекаются от полости B₂ мембранной шайбой 11. Мембранная шайба 11 удерживает смазку в полости B₂, увеличивая срок службы подшипника.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного ролика конвейера следующей совокупности условий:

- ролик конвейера, воплощающий заявленное устройство при его осуществлении, предназначен для использования в промышленности, а именно в производстве ленточных, роликовых и ленточно-цепных конвейеров;

- для заявленного ролика конвейера, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность изготовления данного ролика с помощью известных средств и методов; изготовлена опытная партия роликов ГУЛ "Машиностроительный завод" ПО "Сибсельмаш";

- ролик конвейера, воплощающий заявленное изобретение, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, что подтверждено испытаниями опытной партией роликов в АОЗТ "Шахта Аларда" Кемеровской обл., отмечено, что предложенные ролики надежны в эксплуатации, подшипник может быть заменен в условиях механического цеха шахты, металлоемкость предложенного ролика по сравнению с выпускаемым предприятием роликом черт. РВЛ 100П.000 снижена на 2,9 килограмма.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Список используемой литературы

1. Патент Германии N294461, кл. B 65 G 39/09, 1991 г.

2. Патент США N5261528, кл. B 65 G 39/09, 1993 г.

3. Авт. свид. СССР N1662908 кл. B 65 G 39/09, 1991 г.

4. Авт. свид. СССР N1348267 кл. B 65 G 39/09, 1987 г.