CN1136344A - 自调轴承 - Google Patents

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Abstract

一围绕在轴套内旋转的转轴(12)配置的弹性环状轴承，它可相对于轴套自行调节以使轴(12)稳定。该轴承具有由一系列的峰(86)和谷(88)构成的两相对设置的起伏表面从而使轴承具有弹性，所述两相对的设置的起伏表面沿径向、轴向或斜向延伸以提供径向或轴向上的稳定性或径向、轴向两个方向上的稳定性。峰可具有平台(96)的形状或类似一截头金字塔形。

Description

自调轴承
本发明是关于一种围绕旋转轴配置的环形轴承。
一种典型地由质地平滑材料制的轴承可围绕一转轴配置，它装在该转轴的突挡或环肩与一不转的或与该轴有相对转动的表面之间。该轴可能是诸如一阀的轴干，而不旋转表面可能是一阀(壳)体的突挡或环肩，轴干在此阀体内旋转。由于制造尺寸的分布，轴干和壳体的轴向尺寸随各个阀而异，从而对某个特定阀来说，或是轴干晃动过大或是摩擦力过大，于是需有一种能适应这种轴向尺寸变化自行调节的轴承，和提供一种具有所需摩擦特性的轴承表面。
在其它应用中，一种也是由平滑材料制的轴承可配置在一转轴与一承纳该轴并使轴在其内旋转的轴套之间，其目的在于减小摩擦和转动自如，例如，该轴和轴套可以是一阀的轴干和阀体。由于轴和/或轴套制造上的径向公差，对一具体给定的轴承来说可能安装太松以致引起轴的晃动，或安装太紧而致摩擦力大于预定值。因此，需有一种能适应径向尺寸变化自行调节的轴承从而使轴的晃动减至最小，同时也能提供满意的摩擦特性。
再有其它的应用中，可能需用一种既能适应轴向也能适应径向尺寸变化的轴承，这种轴承还能提供满意的摩擦特性。
本发明的目的即为满足上述这些要求。
本发明的一个方面特点在于提供一配置于一轴周围的轴承，该轴在一同轴线的轴套内旋转。轴承介于一随转轴旋转的侧表面与相对于该侧表面有转动的另一表面之间。大体上呈圆环状构件的这种轴承具有一包含第一组沿轴向延伸的峰和谷的上起伏表面，和具有一包含第二组沿轴向延伸的峰和谷的下起伏表面。此外，大体为环形的构件的顶部至底部的高度可调，轴承具有足够的挠曲性，其高度可响应于轴向作用力而改变。
本发明另一方面特点在于提供一配置于一轴周围的轴承，该轴在一同轴线的轴套内旋转。轴承介于该转轴的一外周面与该轴套的一内周面之间，大体上是一环形构件的该轴承具有一包含第一组沿径向延伸的峰和谷的沿径向向外的起伏表面，和具有一包含第二组沿径向延伸的峰和谷的沿径向向内的起伏表面。另外，该轴承有足够的挠曲性，其径向宽度可响应于径向作用力而改变。
还有另一方面的特点在于提供一种可配置于一轴周围的轴承，该轴在一同轴线的轴套内旋转，轴承介于一随该轴一起旋转的侧表面与相对于该侧表面有转动的另一表面之间，另外还介于该转轴的一外周面与该轴套的另一内表面之间。此外，由大体上是一环形件构成的该轴承具有一包含第一组延伸的峰和谷的上起伏表面，和具有一包含第二组延伸的峰和谷的下起伏表面，至少上和下起伏表面中之一的方向位于一相对于大致为环形件的径向平面有倾斜夹角的平面内，再者，该轴承有足够的挠曲性，其高度和径向宽度可响应于轴向与径向作用力而改变。
还有其它方面的特点，轴承两表面上的峰和谷的波劝起伏其相位彼此不同，再者，至少有一峰呈平台状以形成一轴承表面，该波峰可能呈一截头金字塔形，轴承可以呈连续环状或呈裂开的环状，轴承可能使用于一阀杆与一阀壳之间。
因此，本发明包括以下目的：
(a)提供一种能自行调节以适应径向尺寸变化又能保持所需摩擦特性的轴承；
(b)提供一种能自行调节以适应轴向尺寸变化又能保持所需摩擦特性的轴承；
(c)提供一种能自行调节以适应径向和轴向尺寸变化又能保持所需特性的轴承。
本发明的这些和那些方面的特征、目的和优点从以下的叙述中能清楚了解到，在以下的详尽描述中将结合一些最佳实例并参阅附图进行叙述，但这些实施例并不能充分代表本发明权利要求的范围，可以理解本发明也可应用于其它实施例中。
图1是一可能应用于本发明实施例的阀的侧向局部剖视图；
图2是能自调以适应轴向尺寸变化的一个本发明实施例的透视图；
图3是图2所示轴承的顶视图；
图4是图2所示轴承侧向立视图；
图5是能自调以适应径向尺寸变化的一个本发明实施例的顶视图，是沿图1中的5-5线剖取的截面图；
图6是图5所示轴承的透视图；
图7是图5所示轴承的一侧向立视图；
图8是能适应径向和轴向尺寸变化而自调的一个实施例的透视图；
图9是图8所示轴承的顶视图；
图10是图8所示轴承的一侧向立视图；
图11是图1所示阀的局部细节剖视图，图中示出图8所示轴承的一截面。
图1是一用于出水咀的筒形阀10的截面图，一具有圆柱形带径向凸肩和凹槽的阀干(或轴干)或轴形式的转轴12设置在一圆柱形具有复合直径的同轴轴套内，该轴套呈阀套或壳体14的形式，轴干和壳体的公共轴线在图1中以位号15表示。表示垂直方向的术语诸如“上”和“下”，和术语“轴向”都是指沿轴线15的相应位置，在不同的实施例中轴线15不一定都在垂直位置，表示水平方向的术语和术语“径向”都是指垂直于轴线15的相应位置，虽然不一定都在水平位置上。
图1还示出，轴干12的轴向位置部分受其位于中间部位的径向环肩(或横挡)16与套筒20的环形端18的相互阻挡的制约(套筒20固定于阀壳14上，固定方式未示出)，轴干12的轴向位置还受其径向凸缘22内端与阀壳14底部的径向凹腔25的上顶24之间的相互阻挡的制约，两者位于此处的干涉作用是以一轴向轴承26作为中介的，这将在以下进行详述。
轴干12和壳体14的配合尺寸留有一微小间隙(未示出)，从而轴干12在壳体14内转动，轴干12在径向上受设置的一O形圈28形式的环形密封圈和分别位于轴干的下部和上部环形槽32和34内围绕轴干设置的径向轴承30的制约，O形圈28和径向轴承30提供轴干12与壳体14之间主要的支承表面。
通过旋转一连接于轴干12顶端的旋钮(未示出)，使用者可使轴干12转动并使联接于轴干12底部并受其驱动的阀件36和38随之转动，阀件36和38是与静止不动的阀件40配合工作以控制通过阀10的液流量，但这部分内容与本发明无关。
图2，3和4中描述一种能适应轴向尺寸变化的轴向自调轴承26，它是一具有由一组轴向延伸的峰44和谷46组成的上起伏表面42和具有由一组轴向延伸的峰50和谷52组成的下起伏表面48的大致为环形的构件。上起伏表面42和下起伏表面48的“波形”相互间不同相。虽然在图2，3和4中所示的是一封闭环，但轴向轴承26可以是分裂环，特别是轴承在径向上受限制情况下，由于装配或其他原因使用分裂环较为合适。
每个由壁56，58，60和62限定的上峰顶44可以是一平台54(但也不是必需如此)，各壁相互间倾斜在平台54处交会。每个下峰顶50呈一平台64形式(但也不是必需如此)，它由壁66，68，70，和72所限定，这些壁相互间倾斜在平台64处交会，平台54和64可以是平的或圆拱形，不论是哪种情况，宏观上接近于一矩形基底的截头金字塔形。
各波谷46，52分别由相邻的斜壁56，58和66，68构成。
峰和谷的数量、其高度和深度、壁的斜角、平台的表面积以及其他特征可与图2，3和4所示实施例中的不同，它们取决于轴承的大小、所用材料、需要的刚度及其它因素。
轴向轴承26围绕轴干12配置，它安装在(a)壳体凹腔25的上顶24与(b)轴干12的凸缘22和运动阀件36的顶缘76两者之间的间隙74内，间隙74的高度对每个阀会有所不同，这是由阀部件尺寸的变化所造成的。轴向轴承26由于采用起伏形设计和选用弹性材料，其高度是可变的，它由间隙74的高度而定，轴向轴承26在轴干12上作用一轴向弹性力从而使轴干12保持稳定并减少晃动。
阀10工作时轴向轴承26和可动阀件38随轴干12一起转动，于是轴向轴承26的上表面42沿壳体凹腔25的上顶24滑动。
轴干12所需的稳定度和摩擦力可通过适当选择轴向轴承26的高度、材料和形状而达到，平台50的面积是摩擦特性的重要确定因素。
一用于能适应径向尺寸变化的自调径向轴承30如图6，7和8中所示，这是一不封闭的大致为圆形的构件，它的两端80和82之间有一间隙78，它的一径向外表面84由一组沿径向延伸的峰86和谷88而形成起伏形，它的一径向内表面90由一组沿径向延伸的峰92和谷94而形成起伏形，起伏的外表面84和内表面90的“波形”相位彼此不同。
每一外表面上的峰86可呈现一平台96的形状(但也不是必需如此)，它由壁98，100，102和104所限定，这些相互间呈倾斜的壁在平台96处交会。每一内表面上的峰92可为一平台106的形状(但也不是必需如此)，它由壁108，110，112和114所限定，这些相互间呈倾斜的壁在平台106处交会。在所有这种情况下，所形成的平台形状大致为一矩形基底的截头金字塔形，平台可为平坦形或倒沿外周面和/或沿径向倒圆。
每个谷88，94是分别由相邻的壁98，100和108，110构成。
峰和谷的数目、它们的高度和深度，倾斜壁的斜角、平台表面积和其他一些特征可与图5，6和7所示的实施例不同，这取决于轴承的大小，所用材料，所需的刚度及其他因素，径向轴承30可以不是如图所示呈分裂环形式而为一封闭环，一封闭环与一分裂环相比可能刚度较好。
径向轴承30位于轴干12的上部凹槽34内围绕轴干12设置，其尺寸大小的设定应能使其径向外表面84伸出上凹槽34的外面而填满轴干12与壳体14之间的间隙(未示出)，并与壳体14的内壁相接触，间隙(未示出)的宽度因各具体阀而异，这是由于阀零件尺寸的变化而引起的。由于轴向轴承30的这种起伏式设计和选用弹性材料制成，其径向宽度可变，它由轴干12与壳体14之间的间隙宽度(未示出)所确定。在轴干12与壳体14之间受压缩的径向轴承30在轴干12上作用一径向弹性力从而其轴干稳定并使其晃动减小。
径向轴承30并不一定要由转轴上的凹槽来限位，它也可由一阀套内的凹槽来限位。
阀10工作时，径向轴承30随轴干12一起转动，于是径向轴承30的外表面84沿壳体14的内表面滑动。
轴干12所需的稳定度和所需的摩擦力量值可通过适当选择径向轴承30的径向宽度、材料及其形状而实现，平台96的面积是一重要确定因素。
图8-10示出一能适应轴向和径向尺寸变化而自行调节的轴承116，它大致为一环形件，它具有一由一组峰120和谷122组成的上起伏表面118和具有一由一组峰126和谷128组成的下起伏表面124，表面118和124大体上与一相对于大致为圆形件的径向平面倾斜一角度的平面对齐，该径向平面是垂直于圆形件的轴线15。在图8-10中，表面118和124所在平面均与径向平面成45°角，虽然其它角度也是可以采用的。上起伏表面118和下起伏表面124的“波形”相位彼此不同。在图8-10中所示的轴承116虽然呈一封闭环形，但也可为一分裂环。
每个上部峰120可由壁132和134限定呈一平台130的形状，但也不一定非如此，这些壁相互倾斜在平台130处交会。每个下部峰126可由壁138和140限定呈一平台136的形状，但也不一定非如此，这些壁相互倾斜在平台136处相交会。平台130和136可以是平坦形或圆拱形，另外两个分别支持平台130，136的壁142，144亦可相互倾斜这样形成的形状接近于一矩形基底的截头金字塔形。
每个谷122，128分别由相邻的斜壁132，134和138，140构成。
峰和谷的数目、其高度和深度、倾斜壁的斜角、平台的表面积以及其他特征可与图8，9和10中所示实施例有所不同，这取决于轴承的大小、所用材料、需要的刚度和其他因素。
图11示出轴承116位于图1所示阀的间隙74中的情况，轴承沿径向和侧向两个方向都可挠曲和具有弹性。
轴承26，30和116可由富有弹性的平滑材料制成，当在如图1所示管道阀中使用时，采用乙酰、乙酰共聚物和特富隆(teflon)充填的乙酰材料制作是很有利的，其它一些材料，包括尼龙和玻璃纤维增强塑料(但不限于这些材料)亦可在这种或其它应用情况下使用。
本发明的一个重要特征在于：可提供一种能自调以适应轴向尺寸变化的轴承；一种能自调以适应径向尺寸变化的轴承；和一种能自调以适应轴向和径向两者尺寸均变化的轴承，由此在摩擦力保持在一所需范围内的同时能使轴的晃动减小。
以上对一些最佳实施例进行了描述，对熟悉本专业领域的人而言都能理解，其他有关的实施例也是属于本发明精神实质的范围内，例如示出的本发明被应用于一管道阀，它也可在其它阀类和非阀类牵涉到一轴在一轴套中旋转的各种场合中使用，同样，所提到的一些具体材料并非意味着只能采用这些材料，对所描述实施例作出这样或那样的改变都应理解为被包含在本发明的精神实质范畴内。

Claims (21)

1.一轴承围绕一在同轴的轴套内旋转的轴配置，轴承介于一与轴一起旋转的侧表面和相对于该侧表面有相对转的另一表面之间，由一大致呈环形件组成的轴承包含有：
具有第一组沿轴向延伸的峰和谷的上起伏表面；
具有第二组沿轴向延伸的峰和谷的下起伏表面；
大致呈环形的构件从顶部至底部的高度可调；
其特征在于：轴承具有足够的挠曲性，其高度可响应于轴向作用力而改变。
2.按权利要求1的轴承，其特征在于：具有第一和第二组峰和谷的两起伏表面，彼此不同相。
3.按权利要求1的轴承，其特征在于：轴承是用来在一约束阀干轴向运动的构件上作用一轴向弹性力。
4.按权利要求1的轴承，其特征在于：至少有一峰是一构成轴承表面的平台(凸台)。
5.按权利要求4的轴承，其特征在于：至少有一上述峰呈截头金字塔形。
6.按权利要求1的轴承，其特征在于：大致呈环形的件是一连续(或封闭)环。
7.按权利要求1的轴承，其特征在于：大致呈环形的件是一分裂环。
8.一轴承围绕一在同轴的轴套内旋转的轴配置，轴承介于所述轴的一外周面与所述轴套的一内周面之间，由一大致呈环形件构成的所述轴承包含有：
具有第一组沿径向延伸的峰和谷的沿径向向外的起伏表面；
具有第二组沿径向延伸的峰和谷的沿径向向内的起伏表面；和
其特征在于：轴承具有足够的挠曲性，其径向宽度可响应于径向作用力而改变。
9.按权利要求8的轴承，其特征在于：具有第一和第二组峰和谷的两起伏表面彼此不同相。
10.按权利要求8的轴承，其特征在于：轴承是应用于一阀杆与一阀壳之间。
11.按权利要求8的轴承，其特征在于：至少一个峰是构成轴承表面的一个平台。
12.按权利要求11的轴承，其特征在于：至少上述一个峰呈截头金字塔形。
13.按权利要求8的轴承，其特征在于：大致为圆环形的件是一连续环。
14.按权利要求8的轴承，其特征在于：大致为圆环形的件是一分裂环。
15.一轴承围绕一在同轴的轴套内旋转的轴配置，轴承介于随轴旋转的一侧表面与相对于所述侧向表面有相对转动的另一表面之间，它还介于所述轴的一外周面与所述轴套的一内周面之间，所述轴承由一大致为环形的件构成，它包含有：
—具有第一组延伸的峰和谷的上起伏表面；和
—具有第二组延伸的峰和谷的下起伏表面；
其特征在于：至少上和下起伏表面之一的方向大致在一相对于大致环形件的径向平面有斜角的平面内；特征还在于：轴承具有足够挠曲性，其高度和径向宽度能响应于轴向和径向作用力而变化。
16.按权利要求15的轴承，其特征在于：具有第一组和第二组峰和谷的起伏表面彼此间不同相。
17.按权利要求15的轴承，其特征在于：轴承是用于在一阀干与一阀壳体之间。
18.按权利要求15的轴承，其特征在于：至少有一峰是一构成轴承表面的平台。
19.按权利要求15的轴承，其特征在于：至少上述的一个峰呈截头金字塔形。
20.按权利要求15的轴承，其特征在于：大致呈圆环形的件是一连续环。
21.按权利要求15的轴承，其特征在于：大致呈圆环形的件是一分裂环。
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