CN112423856A - 头轴组件和相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种头轴组件具有中心管、端部管、收集器链轮和套环。所述中心管具有驱动端部和从动端部。所述中心管具有中心管直径。所述端部管具有沿着外表面以及内端部和外端部纵向地延伸的键。所述键限定键长度，并且所述端部管具有端部管直径。所述收集器链轮可安装到所述端部管并通过所述键能够旋转地固定到所述端部管。所述套环在第一端部与第二端部之间是中空的。所述中心管直径与所述端部管直径基本上相同，并且所述驱动端部邻近所述内端部。所述驱动端部和所述内端部在所述套环内定位在所述第一端部与所述第二端部之间。所述套环将所述中心管固定到所述端部管。

Description

头轴组件和相关方法
背景技术
用于废水链和链板污泥收集系统的头轴组件以横跨槽罐2的槽罐宽度WT的可伸缩且一体式头轴设计为主导。在将定制的一体式或可伸缩头轴装运到现场之前，这些一体式且可伸缩头轴必须预设计并定制为适应具体的链轮位置和槽罐宽度WT。如果槽罐测量结果不正确或在轴被制造之后设计改变，则定制的可伸缩且一体式轴不起作用。
在废水工业中将扭矩和旋转从头轴传递到齿轮的现有技术驱动键也具有许多限制。现有技术不锈钢键具有相对高的材料成本。尼龙键吸收水并膨胀，这是不期望的。典型地，狭槽被预设计并加工于头轴中以适配可移除键，从而增加加工成本并要求进行定制。
将会期望设计、构造和部署用于废水槽罐的头轴组件，其利用了用于多个大小的槽罐的标准零件。还期望设计、开发和部署不要求不锈钢键和尼龙键的头轴组件。优选的本发明解决了现有技术系统的缺点。
发明内容
优选的本发明是在链和链板污泥收集系统中出现的新型头轴组件，用于在水和废水处理工业中从澄清池的底部收集沉降固体，从而将所述沉降固体朝向凹坑或贮槽移动以由泵移除和/或用于将浮渣从所述澄清池的水表面移动到除浮渣槽。所述头轴用于两个目的，即，保持链驱动器在槽罐的任一侧上对准和将扭矩从所述头轴的驱动侧传递到从动侧。
简洁地讲，本发明涉及一种头轴组件，所述头轴组件具有中心管、端部管、收集器链轮和套环。所述中心管具有驱动端部和从动端部。所述中心管具有中心管直径。所述端部管具有沿着外表面、内端部和外端部纵向地延伸的键。所述键限定键长度，并且所述端部管具有端部管直径。所述收集器链轮可安装到所述端部管并通过所述键能够旋转地固定到所述端部管。所述套环在第一端部与第二端部之间是中空的。所述中心管直径与所述端部管直径基本上相同，并且所述驱动端部优选地邻近所述内端部。所述驱动端部可替代地在已组装的构型中邻接所述内端部，或者可为间隔的，其中两者定位在所述套环的在所述第一端部与所述第二端部之间的中空内。所述驱动端部和所述内端部在所述套环内定位在所述第一端部与所述第二端部之间。所述套环将所述中心管固定到所述端部管。
另一方面，本发明涉及一种用于安装在具有槽罐宽度的澄清器或市政、水产养殖、工业用水或废水槽罐中的头轴组件。所述头轴组件包括中心管、驱动侧端部管、从动侧端部管、驱动侧收集器链轮、从动侧收集器链轮、驱动侧套环和从动侧套环。所述中心管具有驱动端部、从动端部和中心管直径。所述驱动侧端部管具有沿着外表面、内驱动侧端部和外驱动侧端部纵向地延伸的驱动侧键。所述驱动侧端部管具有驱动侧端部管直径。所述从动侧端部管具有沿着外表面、内从动侧端部和外从动侧端部纵向地延伸的从动侧键。所述从动侧端部管具有从动侧端部管直径。在已组装的构型中，所述驱动侧收集器链轮可安装到所述驱动侧端部管并能够旋转地固定到所述驱动侧端部管。在所述已组装的构型中，所述从动侧收集器链轮可安装到所述从动侧端部管并能够旋转地固定到所述从动侧端部管。所述驱动侧套环在第一驱动端部与第二驱动端部之间是中空的。所述从动侧套环在第一从动端部与第二从动端部之间是中空的。所述中心管直径与所述驱动侧端部管直径和所述从动侧端部管直径基本上相同。在所述已组装的构型中，所述驱动端部邻近所述内驱动侧端部定位，并且所述从动端部邻近所述内从动侧端部定位。在所述已组装的构型中，所述驱动端部和所述内端部在所述套环内定位在所述第一端部与所述第二端部之间。在所述已组装的构型中，所述套环将所述中心管固定到所述端部管。
附图说明
当结合附图阅读时，将更好地理解前述概述，以及以下对本发明的详述。出于说明本发明的目的，图式中示出了当前优选实施例。然而，应理解，本发明不限于所示的精确布置和手段。在附图中：
图1是安装在澄清池或市政、水产养殖或工业用水或废水处理槽罐中的链和链板污泥收集系统并具体为安装在系统的槽罐中的根据本发明的第一优选实施例的头轴组件的顶透视局部剖视图；
图2是图1的头轴组件的前透视局部分解图；
图3是图1的头轴组件的前正视图；
图4是沿着图3的线4-4截取的图1的头轴组件的一部分的横截面图；并且
图5是根据本发明的第二优选实施例的头轴组件的前透视局部分解图。
具体实施方式
在以下描述中，仅为了方便而不是为了限制来使用某些术语。除非在本文中明确地阐述，否则术语“一个(a/an)”和“所述”不限于一个元件，而是应解读为意味着“至少一个”。词语“右”、“左”、“下”和“上”表示在所参考的附图中的方向。词语“向内”或“向远侧”和“向外”或“向近侧”是指分别朝向和远离优选头轴组件和其相关零件的几何中心或取向的方向。术语包括以上列出的字词、其衍生词和具有类似含义的字词。
还应理解，在本文中在参考本发明的部件的尺寸或特性时使用的术语“约”、“近似”、“大体”和“基本上”等术语指示所描述的尺寸/特性不是严格边界或参数，并且如本领域的普通技术人员将理解的，不排除其功能上相同或类似的微小变化。至少，包括数值参数的此类参考将包括使用本领域中接受的数学和工业原理(例如，舍入、测量结果或其他系统误差、制造公差等)将不使最低有效位改变的变化。
参考图1至图4，本发明的第一优选实施例涉及用于与总体以1标示的链和链板污泥收集系统一起使用的总体以10标示的头轴组件，用于在水和废水处理工业中从澄清池的底部收集沉降固体，从而将沉降固体朝向凹坑或贮槽移动以由泵移除和/或用于将浮渣从澄清池的水表面移动到除浮渣槽。链和链板污泥收集系统1安装在水、污泥、澄清池和/或废水处理槽罐2中，以刮擦该槽罐的底部并撇去槽罐2中的水和废水的表面。废水槽罐2可由市政、水产养殖或工业用水或废水槽罐2构成。优选头轴组件10被构造为用于安装在废水槽罐2中。除其他部件外，链和链板污泥收集系统1还包括槽罐2、两个相对链3、各自在其端部处安装到链3的多个链板4、在多个链板4撇过水时支撑多个链板4和链3的返回轨道组件5、支撑并引导链3的移动的空转短轴组件6以及跟踪多个链板4和链3的移动的各种监测部件(未示出)。头轴组件10横跨槽罐2的槽罐宽度WT，该槽罐宽度基于位置、目的和其他相关偏好和约束而对典型的槽罐2是可变的。槽罐宽度WT可能极大地变化，但是对于大多数水和废水处理槽罐2，槽罐宽度WT典型地在3英尺与30英尺之间(3-30')。因此，横跨槽罐宽度WT的优选头轴组件10可适于安装到各种大小的槽罐2中。头轴组件10不限于横跨整个槽罐宽度WT，因为例如，非常大的槽罐2可划分成多个隔间，其中多个系统安装在槽罐2内，在每个隔间内有一个系统在槽罐2内操作。
第一优选实施例的头轴组件10在链和链板污泥收集系统1中用于两个主要目的，包括：(1)保持链3在槽罐2的任一侧上对准，以及(2)将扭矩从头轴组件10的驱动侧10a传递到头轴组件10的从动侧10b。在安装和替换期间，优选的头轴组件10优选地可适于在安装现场的各种槽罐宽度WT。现有技术轴是为每个槽罐2定制的，从而导致头轴组件的制造延迟和大量费用，特别是如果所递送的头轴组件诸如由于槽罐宽度WT的测量结果不正确或尺寸在初始设计后改变而不适配槽罐2的话。
第一优选头轴组件10具有三(3)个管，包括：中心管12以及包括驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b的端部管16。包括驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b的优选端部管16以及中心管12是中空的，但是不限于此，并且可为实心的、部分地中空的、部分地实心的或以其他方式构造。中心管12具有中心管直径DC，驱动侧端部管16a具有驱动侧端部管直径D1，并且从动侧端部管16b具有从动侧端部管直径D2。在第一实施例中，中心管直径DC、驱动侧端部管直径D1和从动侧端部管直径D2基本上相同，但是不限于此，并且可略微地不同，但是直径DC、D1、D2优选地在中心管12、驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b的端部处基本上相同。另外，中心管12、驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b不限于是中空的，并且也可为实心的。另外，根据头轴组件10的设计和构型，中心管12、驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b可具有略微地不同的直径DC、D1、D2。
驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b以及中心管12优选地通过套环14联结。在第一优选实施例中，套环14由两(2)个套环14构成，包括驱动侧套环14a和从动侧套环14b。套环14a、14b优选地在第一内端部38a、40a与第二外端部38b、40b之间是中空的。中心管12包括驱动端部12a和从动端部12b。驱动侧套环14a和从动侧套环14b在中心管12的驱动端部12a和从动端部12b上以及驱动侧套环14a和从动侧套环14b的联结端部上滑动并分别栓接到驱动端部12a和从动端部12b以及驱动侧套环14a和从动侧套环14b的内联结端部。具体地，在已组装的构型中，驱动侧套环14a优选地定位在中心管12的驱动端部12a上和驱动侧端部管16a的邻接端部上，并且从动侧套环14b定位在中心管12的从动端部12b上和从动侧端部管16b的邻接端部上。然后，优选地，驱动侧套环14a和从动侧套环14b优选地通过将管12、16a、16b栓接或以其他方式紧固到套环14a、14b来固定或紧固到中心管12、驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b。
在第一优选实施例中，中心管直径DC与端部管直径D1、D2基本上相同。在已组装的构型中，中心管12的驱动端部12a优选地邻近驱动侧端部管16a的内端部32a，并且在已组装的构型中，驱动端部12b和从动侧端部管16b的内端部34a优选地邻近彼此。在已组装的构型中，中心管12的驱动端部12a和驱动侧端部管16a的内端部32a在驱动侧套环14a内定位在第一内端部38a与第二外端部38b之间。类似地，在已组装的构型中，中心管12的从动端部12b和从动侧端部管16b的内端部34a在从动侧套环14b内定位在第一内端部40a与第二外端部40b之间。在已组装的构型中，驱动侧套环14a和从动侧套环14b分别将中心管12能够旋转地固定到驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b。替代地，中心管12的驱动端部12a和从动端部12b可被构造为分别与驱动侧端部管16a的内端部32a和从动侧端部管16b的内端部34a成间隔开关系，其中在已组装的构型中，驱动侧套环14a和从动侧套环14b将中心管12固定到驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b。
第一优选实施例的头轴组件10还具有心轴18，包括驱动侧心轴18a和从动侧心轴18b，该驱动侧心轴和从动侧心轴分别与驱动侧安装灌浆42a和从动侧安装灌浆42b一体地形成并通过锚固件固定到槽罐2。心轴18分别通过轴承固定到驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b，使得驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b相对于基本上固定的驱动侧心轴18a和从动侧心轴18b旋转。心轴18安装到槽罐2的壁以稳定头轴组件10并设定包括中心管12以及驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b的头轴的位置。
矩形键或一体键20a、20b优选地集成在驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b上，以在原动链轮22与驱动侧收集器链轮24a和从动侧收集器链轮24b之间传递扭矩。在第一优选实施例中，扭矩优选地从原动链轮22传递到驱动侧一体键20a和驱动侧端部管16a，传递到驱动侧收集器链轮24a和驱动侧套环14a，传递到中心管12，传递到从动侧套环14b，传递到从动侧端部管16b并传递到从动侧收集器链轮24b。在第一优选实施例中，驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b具有相同或基本上相同的构型，并且因此，可构造为相同零件，其中在已组装的构型中，驱动侧一体键20a和从动侧一体键20b相对于中心管12定位在外侧。驱动侧一体键20a和从动侧一体键20b结合三管结构(包括中心管12和端部管16a、16b)和套环14a、14b构成可作为套件装运并现场调整以安装到槽罐2中的套件或组件。键20a、20b可与驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b一体地形成。替代地，一体键20a、20b可与驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b单独形成，并且可通过多个键紧固件或键硬件36、粘合剂、粘合剂结合、夹持或紧固装置或方法的组合或将一体键20a、20b固定到驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b的其他装置或方法的组合紧固到驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b。在已组装的构型中，驱动侧收集器链轮24a和从动侧收集器链轮24b分别可安装到驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b并通过键20a、20b能够旋转地固定到端部管16a、16b。
套件或头轴组件10在以可伸缩且一体式头轴设计为主导的工业中是唯一的。在将定制的一体式或可伸缩头轴装运到现场之前，现有技术一体式且可伸缩头轴必须预设计并定制为适应特定的链轮位置和槽罐宽度WT或隔间宽度。相比之下，头轴组件10优选地作为可调整套件装运，而无需在之前进行定制。中心管12可基于典型的槽罐宽度WT而以各种长度制造，被递送到槽罐2，基于槽罐宽度WT而切割成一定大小，并且与头轴组件10的剩余部件组装在一起，使得无需对槽罐2和系统进行详细现场测量。驱动侧收集器链轮24a和从动侧收集器链轮24b沿着端部管16a、16b定位到其正确位置，并且组件的长度通过将中心管12切割成适当长度以适配具体槽罐宽度WT来决定。中心管12优选地具有在驱动端部12a与从动端部12b之间测量的中心管长度LC。中心管长度LC被构造为通过切割中心管12来调整以使头轴组件10适于具体槽罐宽度WT。使用者优选地能够在驱动侧端部12a和从动侧端部12b中的一者或两者处切割中心管12以使组件10适于槽罐2。优选的驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b包括在已组装的构型中邻近或邻接中心管12定位的内端部32a、34a和与内端部32a、34a相对的外端部32b、34b。在第一优选实施例中，在已组装的构型中，内端部32a、34a邻接或接近，诸如定位在距中心管12的外端部或驱动侧端部12a和从动侧端部12b约六英寸(6″)或更小处(图3和图4)。替代地，头轴组件10可被构造为具有加长的驱动侧端部管16a或从动侧端部管16b，中心管12被消除，并且单个套环14将驱动侧端部管16a或从动侧端部管16b连接在一起，使得驱动侧端部管16a或从动侧端部管16b有效地变为中心管12，如以下关于第二优选实施例所描述。
在第一优选实施例中，包括中心管12、驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b的头轴组件10具有纵向轴线30，该纵向轴线基本上纵向地延伸穿过管12、16a、16b。包括驱动侧键20a和从动侧键20b的键20a、20b优选地沿着端部管16a、16b的外表面纵向地或平行于纵向轴线30延伸。驱动侧键20a具有驱动侧键长度LK1，并且从动侧键20b具有从动侧键长度LK2。驱动侧端部管16a具有驱动侧端部管长度LE1，并且从动侧端部管16b具有从动侧端部管长度LE2。驱动侧端部管长度LE1大于驱动侧键长度LK1，并且从动侧端部管长度LE2大于从动侧键长度LK2。驱动侧键20a和从动侧键20b优选地从外端部32b、34b朝向内端部32a、34a延伸，但是未完全地延伸到内端部32a、34a。在第一优选实施例中，如上所述，驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b是相同或基本上相同的零件，因此，驱动侧键长度LK1和从动侧键长度LK2是相同或基本上相同的，并且驱动侧端部管长度LE1和从动侧端部管长度LE2是相同或基本上相同的。在没有键20a、20b的情况下，在驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b上的空间优选地适应安装驱动侧套环14a和从动侧套环14b或使驱动侧套环14a和从动侧套环14b重叠到在驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b上的空间上。
驱动侧键20a和从动侧键20b还优选地具有驱动侧可用长度LA1和从动侧可用长度LA2，驱动侧收集器链轮24a和从动侧收集器链轮24b可沿着该长度安装。在驱动侧键20a的外部分由原动链轮22接合并覆盖时，驱动侧可用长度LA1由在驱动侧键20a的内端部与驱动侧键20a的在原动链轮22安装到驱动侧端部管16a时从原动链轮22的内端部暴露的部分之间的距离构成。在整个从动侧键长度LK2在已组装的构型中在其内端部和邻近从动侧安装灌浆42b的内面定位的外端部34b之间暴露时，从动侧可用长度LA2基本上由整个从动侧键长度LK2构成。驱动侧可用长LA1和从动侧可用长度LA2便于驱动侧收集器链轮24a和从动侧收集器链轮24b的定位的可调整性，使得组件10能够适应收集器链轮24a、24b和其相关联的链的定位的变化，这在各种槽罐2和隔间中可能是唯一的。驱动侧收集器链轮24a和从动侧收集器链轮24b可沿着可用长度LA1、LA2安装在任何地方以驱动链的旋转和系统的操作。驱动侧端部管16a和从动侧部管16b的不包括驱动侧键20a和从动侧键20b的内部分优选地是圆柱形的并适应驱动侧套环14a和从动侧套环14b的安装。在第一优选实施例中，在已组装的构型中，驱动侧套环14a和从动侧套环14b的外端部邻接驱动侧键20a和从动侧键20b的内端部，以便于定位套环14a、14b和将套环14a、14b安装到端部管20a、20b和中心管12。
键20a、20b不限于本文中示出和描述的具体构型，而是优选地被设计成从驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b延伸并将扭矩或旋转从原动链轮22传输到驱动侧收集器链轮24a和从从动侧端部管16b传输到从动侧收集器链轮24b。在已组装的构型中，原动链轮22安装到驱动侧端部管16a并通过驱动侧一体键20a能够旋转地固定到驱动侧端部管16a。当与驱动侧端部管长度LE1和从动侧端部管长度LE2相比时，较短的驱动侧键20a和从动侧键20b提供驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b的可供套环14a、14b在其上滑动或与其接合的部段。在已组装的构型中，驱动侧键20a和从动侧键20b的内端部可定位成使得驱动侧套环14a和从动侧套环14b的外端部邻接键20a、20b，以将驱动侧套环14a和从动侧套环14b以及驱动侧收集器链轮24a和从动侧收集器链轮24b正确地定位在已组装的头轴组件10上。
便于可安装在几乎任何大小的槽罐2中的现场可调整头轴组件10的现场可调整中心管12提供若干明显优点。第一优选实施例的现场可调整头轴组件10将工作从构造定制管或可伸缩管的机械师转移到能够现场装配中心管12并在此后放置收集器链轮24a、24b用于几乎任何槽罐2的在现场的承包商。与在装运之前在机械车间中对材料进行定制或设定大小相比，在现场操纵标准化材料(诸如中心管12)、收集器链轮24a、24b和套环14a、14b的定位更便宜。设计过程也被简化。代替为传统的可伸缩或定制头轴组件的每个定制零件的制造制作单独的图，可为几个零件制作应用于多个可能的槽罐宽度WT或在槽罐2内的隔间宽度的图。用标准化零件替代定制零件简化了库存并减少了从设计阶段到优选头轴组件10和任何附加相关部件的装运的时间。
在第一优选实施例中，驱动键20a、20b一体地形成在端部管16a、16b上，但是不限于此，并且可单独地形成并安装到端部管16a、16b，或者端部管16a、16b可以其他方式能够旋转地联接到原动链轮22和收集器链轮24a、24b。优选一体驱动键20a、20b将扭矩从原动链轮22传递到收集器链轮24a、24b、套环14a、14b和中心管12。一体键20a、20b可经由如图4所示的粘合剂结合、附接螺钉集成在一起，与端部管16a、16b一体地形成或在端部管20a、20b的缠绕期间形成，诸如通过一体地模制或用复合材料(诸如纤维增强塑料(“FRP”)或其他聚合物材料或复合物)缠绕端部管20a、20b来实现。端部管16a、16b也可由诸如不锈钢的耐腐蚀金属材料构造，其中一体地形成的键20a、20b向端部管16a、16b传输扭矩并从端部管16a、16b传输扭矩。优选的中心管12和端部管16a、16b由FRP材料构造。
在废水、工业和水工业中的现有技术驱动键和键槽或狭槽具有许多限制。现有技术不锈钢键具有相对高的材料成本。尼龙键吸收水并膨胀，这是不期望的。典型地，狭槽预设计并加工于头轴中以适配可移除键，从而增加加工成本并要求进行定制。第一优选实施例的一体键20a、20b解决了这些限制。优选一体键由拉挤成型和加工的玻璃纤维构造，该玻璃纤维的原材料成本比不锈钢的成本低，并且与尼龙不同，该玻璃纤维在浸入水中时通常仍保持其尺寸。由于一体设计，特别是当与现有技术轴键相比时，驱动侧键20a和从动侧键20b具有相对长的键长度LK，从而允许将收集器链轮24a、24b调整到沿着键长度LK并因此相对于原动链轮22和中心管12的其他位置或不同距离，之后才将收集器链轮24a、24b拉紧并分别用定位螺丝附连到驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b。收集器链轮24a、24b沿着端部管16a、16b的定位的这种可调整性或可配置性准许将头轴组件10在被装运到每个客户时安装在众多槽罐2中。制造优选可调整头轴组件10比各自具有针对键的具体狭槽布置的定制系统更便宜。
参考图4，一体键20a、20b优选地不与优选头轴组件10的轴承26直接地接触。轴承26优选地由超高分子量聚乙烯(“UHMW-PE”)构造，但是不限于此，并且可由能够接受优选轴承26的一般大小和形状、承受轴承26的正常操作状况并如本文所描述那样执行轴承26的优选功能的几乎任何聚合物材料或其他轴承构型构造。UHMW-PE材料是优选的，因为除其他特征，其抵抗槽罐2中的工作环境。轴承26优选地在已组装的构型中定位在驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b内，并且是基本上中空的。轴承26包围固定到槽罐12的驱动侧心轴18d和从动侧心轴18b，并且轴承26分别固定到驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b的内部。轴承26被构造为便于驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b分别围绕驱动侧心轴18a和从动侧心轴18b旋转。
在大多数现有技术系统中，键上的突出部与穿过端部管和轴承的狭槽互锁。现有技术中的该开槽基本上是通道，其允许废水工业中出现的磨粒和化学物质在键周围向内渗入并进入轴承与心轴接触的区域。这可能会导致在组件旋转时心轴磨损，因为粗粒会被捕集在心轴与轴承之间。在第一优选实施例中，通过将一体键20a、20b与轴承26分开，大体防止粗粒向内渗入轴承狭槽，从而更有效地保护轴承26、端部管20a、20b、套环14a、14b、收集器链轮24a、24b和原动链轮22。与现有技术轴承相比，优选分离轴承26还具有增加的零件寿命。
在第一优选实施例中，中心管12和端部管20a、20b由复合材料构建，所述复合材料诸如纤维增强聚合物或纤维增强塑料(“FRP”)。FRP材料优选地以四十五度(45°)角度被双轴地包裹，以辅助传输扭矩通过头轴组件10。现有技术管经常由易腐蚀的一体式或可伸缩钢或不锈钢轴构造，具有高的材料和加工成本，并且由于大的重量而难以安装，并且在替换期间要求移除心轴。第一优选实施例的FRP中心管12和端部管16a、16b克服了这些限制，从而具有更好的耐腐蚀性、更低的机械加工和材料成本，以及更轻的重量以易于安装。中心管12的替换不一定要求移除心轴18a、18b和收集器链轮24a、24b，因为套环14a、14b可向内滑动，从而允许移除中心管12。另外，端部管16a、16b和收集器链轮24a、24b能够向内滑离心轴18a、18b来进行检查、修理或替换。遵循相反次序安装替换的中心管12或头轴组件10。现有技术可伸缩头轴要求具有互锁键的定制狭槽将组件固定在其延伸位置并防止端部管收缩到中心套筒中。对定制狭槽的需求增加了加工成本，增加了设计时间，并且降低了头轴的结构强度。第一优选实施例的中心管12和端部管16a、16b的相等直径大体防止端部管16a、16b向内滑动，这通过消除对可伸缩头轴设计中使用的狭槽和互锁键的需要而降低成本。
对于现有技术一体式或可伸缩头轴，拆分开的链轮半部夹持在已安装的组件上。在安装期间将两个链轮半部平衡、对准并附接在现有技术头轴上可能是麻烦的。在优选头轴组件10的安装期间，在驱动端部12a和从动端部12b通过套环14a、14b与端部管16a、16b联结在一起之前，一体式驱动侧收集器链轮24a和一体式从动侧收集器链轮24b可在端部管16a、16b上滑动并定位在其上。该组装技术是有利的，因为优选一体式收集器链轮24a、24b更易于安装，并且消除对拆分链轮的需要降低了制造和硬件成本，以及减少了在组装拆分开的链轮时的潜在错误。
优选套环14a、14b由将中心管12联结到端部管16a、16b的外套筒构成，具体地，用驱动侧套环14a将中心管12的驱动端部12a联结到驱动侧端部管16a并且用从动侧套环14b将中心管12的从动端部12b联结到从动侧端部管16b。套环14a、14b优选地由双轴地包裹的FRP构造，但是不限于此，并且可由能够接受套环14a、14b的一般大小和形状、承受套环14a、14b的正常工作条件并执行套环14a、14b的优选功能的任何材料构造。套环14a、14b优选地用在接缝的任一侧上或将中心管12的端部与端部管16a、16b对接的两个垂直穿通螺栓28分别固定到中心管12和端部管16a、16b。螺栓28优选地用聚氯乙烯(“PVC”)套筒(未示出)作为间隔件包封，以在拧紧螺栓28期间限制管12、16a、16b的向内收缩，以及限制螺栓28的潜在尖锐的螺纹与套环14a、14b和管12、16a、16b的周围FRP接触。套环14a、14b还优选地通过与接缝重叠并在中心管12与端部管16a、16b之间传输扭矩来提供结构支撑。驱动侧套环14a和从动侧套环14b通过多个螺栓28分别固定到驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b以及中心管12。多个螺栓28中的至少一者，优选地在已组装的构型中在驱动侧和从动侧两者上的最外侧螺栓28将轴承26分别固定到驱动侧套环14a和从动侧套环14b以及驱动侧端部管16a和从动侧端部管16b。在第一优选实施例中，驱动侧套环14a通过四(4)个穿通螺栓28固定到中心管12和驱动侧端部管16a，并且从动侧套环14b通过四(4)个穿通螺栓28固定到中心管12和从动侧端部管16b。
如图4所示，在驱动侧和从动侧两者上的最外侧螺栓28穿过端部管16a、16b内的轴承26，该轴承与端部管16a、16b在驱动侧心轴18a和从动侧心轴18b上一起旋转。这种端部穿通螺栓28将轴承26的位置固定在端部管16a、16b内部，从而驱动轴承26在维持正确安装要求的同时在心轴18a、18b上转动。在安装期间，预钻孔套环14a、14b用作钻模来用于为套环螺栓28钻出正确地定位的穿通孔。套环14a、14b还用作止动件以防止收集器链轮24a、24b在一体地键接的端部管16a、16b上向内放置得太远。
参考图5，头轴组件210的第二优选实施例与头轴组件10的第一优选实施例类似，并且相同附图标记用于标识相同特征，其中利用“2”前缀将头轴组件210的第二优选实施例与第一优选头轴组件10以及链和链板污泥收集系统的部件区分开。第二优选实施例的头轴组件210优选地用于安装在具有槽罐宽度WT的市政、水产养殖或工业用水或废水槽罐2中。
第二优选头轴组件210不包括第一优选头轴组件10的三(3)个管，而是包括仅具有两(2)个管的组件。第二优选头轴组件210包括不具有中心管的驱动侧端部管216和从动侧端部管216b，但是在第二优选实施例中，可将端部管216a、216b中的任一者视为中心管。例如，从动侧端部管216b可被视为中心管，因为从动侧端部管216b包括驱动端部或内端部234a和从动端部或外端部234b以及与第一或驱动侧端部管直径2D1相同或基本上相同的从动侧端部管直径2D2或中心直径2DC。在已组装的构型中，驱动侧端部管216a的内端部232a和从动侧端部管216b的驱动端部或内端部234a(这可被视为与第一优选实施例的上述中心管12基本上相同或类似)定位在驱动侧套环214的在该套环214的第一端部238a和第二端部238b之间的中空内。在已组装的构型中，套环214将驱动侧端部管216a固定到中心或从动侧端部管216b，以将扭矩从原动链轮222传输到从动侧收集器链轮224b。第二优选头轴组件210还包括驱动侧收集器链轮224a、纵向轴线230、驱动侧心轴218a和从动侧心轴218b以及驱动侧安装灌浆242a和从动侧安装灌浆242b，第二优选头轴组件210还可包括轴承(未示出)，其类似于第一优选实施例的驱动侧轴承26和从动侧轴承26。
第二优选头轴组件210包括驱动侧端部管216a和从动侧端部管216b，该驱动侧端部管和从动侧端部管具有分别沿着其相应外表面、内端部232a、234a和外端部232b、234b纵向地延伸的驱动侧一体键220a和从动侧一体键220b。键220a、220b具有驱动侧键长度2LK1和从动侧键长度2LK2、驱动侧可用长度2LA1和从动侧可用长度2LA2以及驱动侧端部管长度2LE1和从动侧端部管长度2LE2。第二优选头轴组件210可安装在具有相对小的槽罐宽度WT的槽罐2内，或者可被构造为具有套环214、驱动侧端部管216a和从动侧端部管216b中的一个或若干，它们具有相对大的长度或驱动侧端部管长度2LE1或从动侧端部管长度2LE2，被构造为切割成一定长度，使得已组装的第二优选头轴组件210适配或可安装到槽罐2中。例如，套环214可交付为具有相对大的长度，当第二优选头轴组件210安装在具有相对短的端部管216a、216b的槽罐2中时，该套环被切割以适应槽罐宽度WT。替代地，驱动侧端部管216a或从动侧端部管216b中的一者可以相对长或相当大的驱动侧端部管长度2LE1或从动侧端部管长度2LE2交付，当安装在槽罐2中时，该驱动侧端部管216a或从动侧端部管216b可被切割成一定尺寸。在第二优选头轴组件210的这些构型中的任一者中，驱动侧端部管216a的从动端部或内端部232a和从动侧端部管216a(可被视为中心管)的内端部或驱动侧端部234a定位在套环214的中空内，其中在套环214内的驱动侧端部管直径2D1和中心管直径或从动侧端部管直径2D2是相同或基本上相同的。第二优选实施例对于具有相对短的槽罐宽度WT的相对窄或小的槽罐2是特别地有利的，其中中心管12的长度是有限值。然而，通过加长驱动侧端部管216a和从动侧端部管216b和/或套环214中的任一者，第二优选头轴组件210可用于并适于几乎任何大小和形状的槽罐2。
除了不包括第一优选实施例的单独的中心管12和第一优选实施例的两个单独的套环14a、14b之外，第二优选头轴组件210与头轴组件10的第一优选实施例基本上相同地构造、安装和操作，并且上述第一优选头轴组件10的材料、尺寸、构造、操作和组装细节同样地适用于第二优选头轴组件210的特征和部件。
本领域的技术人员将了解，在不脱离本发明的广泛发明构思的情况下，可对上述实施例做出改变。因此，应理解，本发明不限于所公开的特定实施例，而是旨在覆盖由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims (21)

1.一种用于安装在具有槽罐宽度的水槽罐、废水槽罐或工业槽罐中的头轴组件，所述头轴组件包括：
中心管，所述中心管具有驱动端部和从动端部，所述中心管具有中心管直径；
端部管，所述端部管具有沿着外表面、内端部和外端部纵向地延伸的键，所述键限定键长度，所述端部管具有端部管直径；
收集器链轮，在已组装的构型中，所述收集器链轮能够安装到所述端部管并通过所述键能够旋转地固定到所述端部管；以及
套环，所述套环在第一端部与第二端部之间是中空的，所述中心管直径与所述端部管直径基本上相同，所述驱动端部和所述内端部定位在所述套环的在所述第一端部与所述第二端部之间的中空内，在所述已组装的构型中，所述套环将所述中心管固定到所述端部管。
2.如权利要求1所述的头轴组件，其中所述中心管和所述端部管由复合材料构造。
3.如权利要求1所述的头轴组件，还包括：
原动链轮，在已组装的构型中，所述原动链轮能够安装到所述端部管并通过所述键能够旋转地固定到所述端部管。
4.如权利要求1所述的头轴组件，还包括：
轴承，在所述已组装的构型中，所述轴承定位在所述端部管内，所述轴承是基本上中空的；以及
心轴，所述心轴固定到所述槽罐，所述轴承围绕所述心轴定位并固定到所述端部管，所述轴承被构造为便于所述端部管围绕所述心轴旋转。
5.如权利要求4所述的头轴组件，其中所述轴承由超高分子量聚乙烯构造。
6.如权利要求1所述的头轴组件，其中所述套环通过多个螺栓固定到所述端部管和所述中心管，所述多个螺栓中的至少一者将轴承固定到所述套环和所述端部管。
7.如权利要求1所述的头轴组件，其中所述套环包括驱动侧套环和从动侧套环，并且所述端部管包括驱动侧端部管和从动侧端部管。
8.如权利要求7所述的头轴组件，其中所述驱动侧套环将所述驱动端部固定到所述驱动侧端部管，并且所述从动侧套环将所述从动端部固定到所述从动侧端部管。
9.如权利要求1所述的头轴组件，其中所述键一体地形成在所述端部管上。
10.如权利要求1所述的头轴组件，其中所述键通过多个键紧固件紧固到所述端部管。
11.如权利要求1所述的头轴组件，其中所述键通过粘合剂结合固定到所述端部管。
12.如权利要求1所述的头轴组件，其中所述中心管具有在所述驱动端部与所述从动端部之间测量的中心管长度，所述中心管长度被构造为通过切割所述中心管来调整以使所述头轴组件适于所述槽罐。
13.如权利要求1所述的头轴组件，其中所述套环通过四个穿通螺栓固定到所述中心管和所述端部管。
14.如权利要求1所述的头轴组件，其中所述端部管具有端部管长度，所述端部管长度大于所述键长度。
15.如权利要求1所述的头轴组件，其中所述键从所述外端部朝向所述内端部延伸。
16.一种用于安装在具有槽罐宽度的水槽罐、废水槽罐或工业槽罐中的头轴组件，所述头轴组件包括：
中心管，所述中心管具有驱动端部和从动端部，所述中心管具有中心管直径；
驱动侧端部管，所述驱动侧端部管具有沿着外表面、内驱动侧端部和外驱动侧端部纵向地延伸的驱动侧键，所述驱动侧端部管具有驱动侧端部管直径；
从动侧端部管，所述从动侧端部管具有沿着外表面、内从动侧端部和外从动侧端部纵向地延伸的从动侧键，所述从动侧端部管具有从动侧端部管直径；
驱动侧收集器链轮，在已组装的构型中，所述驱动侧收集器链轮能够安装到所述驱动侧端部管并能够旋转地固定到所述驱动侧端部管；
从动侧收集器链轮，在所述已组装的构型中，所述从动侧收集器链轮能够安装到所述从动侧端部管并能够旋转地固定到所述从动侧端部管；
驱动侧套环，所述驱动侧套环在第一驱动端部与第二驱动端部之间是中空的；以及
从动侧套环，所述从动侧套环在第一从动端部与第二从动端部之间是中空的，所述中心管直径与所述驱动侧端部管直径和所述从动侧端部管直径基本上相同，在所述已组装的构型中，所述驱动端部邻近所述内驱动侧端部定位并且所述从动端部邻近所述内从动侧端部定位，所述驱动端部和所述内端部在所述驱动侧套环内定位在所述第一驱动端部与所述第二驱动端部之间，在所述已组装的构型中，所述驱动侧套环将所述中心管固定到所述驱动侧端部管。
17.如权利要求16所述的头轴组件，其中所述驱动侧端部管具有驱动侧键并且所述从动侧端部管具有从动侧键，所述驱动侧键和所述从动侧键具有键长度并且所述驱动侧端部管和所述从动侧端部管具有端部管长度，所述端部管长度大于所述键长度。
18.如权利要求17所述的头轴组件，其中所述驱动侧收集器链轮通过所述驱动侧键能够旋转地固定到所述驱动侧端部管，并且所述从动侧收集器链轮通过所述从动侧键能够旋转地固定到所述从动侧端部管。
19.如权利要求16所述的头轴组件，还包括：
驱动侧轴承，所述驱动侧轴承安装在所述驱动侧端部管内并固定到所述驱动侧端部管；以及
驱动侧心轴，所述驱动侧心轴安装到所述槽罐，所述驱动侧轴承被构造为便于所述驱动侧轴承和所述驱动侧端部管围绕所述驱动侧心轴旋转。
20.如权利要求19所述的头轴组件，其中所述驱动侧轴承通过穿通螺栓固定到所述驱动侧端部管。
21.如权利要求16所述的头轴组件，其中所述驱动侧套环通过多个螺栓固定到所述中心管和所述驱动侧端部管。
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