CN114962462A

CN114962462A - 用于食品应用的利用肋加强的外壳

Info

Publication number: CN114962462A
Application number: CN202210136363.2A
Authority: CN
Inventors: 埃托雷·贝尔泰洛尼; 安德里亚·A·贝尔托利尼; 帕斯夸莱·弗雷扎
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2021-02-19
Filing date: 2022-02-15
Publication date: 2022-08-30
Also published as: EP4047230A1; US11808303B2; US20220268317A1

Abstract

一种用于食品应用的轴承单元的外壳(10)，所述外壳(10)由复合聚合材料制成并且包括：‑基部(15)，所述基部(15)进而包括用于容纳固定螺栓的至少一个孔(20)，以及‑球形座(30)，用于容纳所述轴承单元，所述外壳(10)包括位于所述孔(20)与所述球形座(30)之间的至少一个加强肋(40)。

Description

用于食品应用的利用肋加强的外壳

技术领域

本发明涉及一种用于食品应用的加强外壳(reinforced casing)，特别是涉及一种用于旋转轴和固定到机器框架的相关联的轴承单元的外壳。更特别地，加强使外壳能够承受较大的载荷，换句话说，延长外壳的使用寿命。

背景技术

众所周知，在餐饮(或简称为F&B)行业中，越来越关注旨在提高食品安全和质量的新机器和机器设计的开发。

用于这种应用的典型组件是外壳，通常但不排他地，外壳由复合聚合材料制成、与食品应用兼容。外壳具有在内部容纳轴承单元(在餐饮行业中，通常称为Y轴承单元(Y-bearing unit)或插入轴承(insert bearing))的球形座，这进而允许机器的旋转轴相对于外壳旋转，外壳本身是静态组件、固定到机器的框架。

一般来说，外壳的设计强度等于轴承单元上的允许载荷：商业轴承单元目录中通常说明载荷值C₀，其以牛顿表示，代表轴承单元的设计强度。

然而，经常发生的是，食品应用的终端用户不遵守说明的载荷值。此外，经常地，尤其在运输期间，存在大小无法预测的虚假载荷，这对外壳造成应变(/在外壳上产生形变)并且经常导致外壳破裂。

此外，在工作条件下，无论是在终端客户使用中还是在申请人测试期间，即使载荷低于静态设计载荷C₀，也观察到外壳的机械故障。已经在外壳基部、螺栓用孔与轴承单元的座之间观察到临界点(critical point)。特别地，事实证明，最关键的区域是基部与轴承单元的座之间的连接点。在该区域中，存在的张力已经蔓延，并且已经损坏轴承单元的整个座。

因此，有必要限定一种具有能够克服或至少减轻上述缺点的设计方案的加强外壳。

发明内容

为了实质上解决上面阐述的技术问题，本发明的一个目的在于限定一种用于食品应用的加强外壳，特别是用于旋转轴和固定到机器框架的相关联的轴承单元的外壳(casing)。

为此，根据本发明的一个方面，已经开发并且实施了一种解决方案，其中总是由复合聚合材料制成的外壳包括用于加强肋的至少一个肋或多个肋。

根据本发明的优选实施方式，在用于固定螺栓的成对孔中的孔与轴承单元的球形座之间分别分布两对肋，每对肋相对于轴承单元的球形座位于相对侧(/两侧)。

如此，获得较好的性能，使允许的径向断裂和剪切载荷增大，避免裂纹可以从其蔓延的局部薄弱区域和高应力点的产生，导致外壳破裂。

随着肋的实施，在暴露于最高应力的区域中，张力变得更加均匀，并且绝对值减小。因此，材料的应力保持在屈服(yield)和断裂点以下。这使得外壳在穿过螺栓的轴线的平面中以及在与所述平面正交的方向上均具有优异的强度。

因此，本发明提供一种用于食品应用的加强外壳，其具有在本说明书所附的独立权利要求中限定的特征。

本发明的优选和/或特别有利的进一步的实施方式根据所附从属权利要求中限定的特征进行描述。

附图说明

现在将参照附图描述本发明，附图示出了本发明的非限制性实施方式，其中：

-图1是根据本发明的实施方式的用于食品应用的加强外壳的截面，

-图2是图1的外壳的立体图的细节，示出了一对加强肋及其一些特征尺寸，以及

-图3是图1的外壳的俯视图的其他细节，进一步示出了限定这对加强肋的特征尺寸。

具体实施方式

仅仅通过非限制性的方式并且参照图1，现在将描述本发明：用于食品应用的加强外壳10由复合聚合材料制成。外壳10在其基部15中包括一对孔20，一对孔20的轴线之间的间距被指定为J，一对孔20用于容纳用于固定到机器框架的固定螺栓(未示出)，并且外壳10包括球形座30，用于容纳轴承单元(轴承单元具有已知类型，因此在图中未描绘)。

根据本发明，外壳还具有用于加强的至少一个肋40或多个肋40。例如，在图1的外壳10中，还参照图2，有两对肋40分别位于用于固定螺栓的一对孔20中的孔与轴承单元的球形座30之间，每对肋40相对于轴承单元的球形座30位于相对侧。

在本说明书中，附图标记20将用于单个孔和成对的孔，而附图标记40将用于单个肋、成对的肋并且还用于多个肋。

此外，本说明书下面将参照图1的外壳，但是如将看到的，本发明的本质也适用于不同形状的外壳。

更特别地，这种用于外壳的新解决方案提出使成对的肋40中的所有肋在用于固定螺栓的成对孔20的边缘周围具有圆角形状。成对的肋40使外壳10较坚固，确保在承受应力(无论是剪切应力还是拉伸应力)时在断裂方面有较好的性能。特别地，成对的肋40成功地将最高张力分布在较大的表面积上，同时降低其最高绝对值。

对成品执行的结构分析已经表明，事实上，拉伸峰值(tensile peaks)降低，载荷线不再是局部的，而是分布在外壳10的整个基部15上。

具体而言，再次基于由申请人执行的结构分析，可以将根据现有技术的外壳(因此没有肋)上的载荷分布与根据本发明的具有成对肋的外壳上的载荷分布进行比较。

在第一种情况下-没有肋的外壳-载荷作用在外壳的制造轴承单元的球形座的部分上，即，在距外壳的基部一定高度处，在所述基部上产生剪切应力和力矩。这意味着在基部的用于螺栓的成对孔与轴承单元的座之间的整个区域中存在承受高载荷的区域，该区域导致外壳快速破裂。

在第二种情况下-根据本发明的具有成对肋40的外壳10-载荷线和张力从肋转移到基部、在用于螺栓的孔附近。这意味着分布较少的应力并且具有较小的载荷面积，从而协调应力并降低应力峰值。具体而言，在现有技术外壳的情况下，应力峰值基本上等于断裂载荷，而在具有成对肋40的外壳10的情况下，最大应力值减小并且远低于屈服载荷。

还参照图2和图3，注意通过使用成对的肋40获得的优异结果与精确设计规格相关联，一方面，精确设计规格必须考虑期望的结构加强，另一方面，精确设计规格必须考虑外壳10的技术和组装限制以及因此其特征尺寸。特别地，外壳10的重要尺寸是一对孔20的中心之间的间距J和基部15的宽度A。基于这些尺寸的值，可以限定可以制造成对肋40的主尺寸。

特别地，基部15的宽度A的限定使得可以识别成对肋40的位置，使得曲率相对于成对孔20的轴线尽可能对称，或者使得两对肋40的对称轴线X与成对孔20的轴线重合，并且与安装有轴承单元的球形座30的中面(mid-plane)对齐。因此，对称轴线X距基部15的壁15a的距离必须等于A/2。

因此，两对肋40的制造限定每对肋的对称中心40a之间的最小间距，并且该间距Jmin必须为：

Jmin>J-2mm

此外，使用极坐标系(polar coordinate system)，用于加工两对肋40的特征尺寸为最小半径Rmin，定义为距单个肋40的对称中心40a的距离，以及分别在正交于基部15的平面中和平行于基部15的平面中的两个角α和β。特别地，最小半径Rmin必须尽可能小，以限定每个肋的最强截面，但同时必须允许插入用于拧紧螺栓的键，并且不得减小用于支撑螺栓的头的表面积。以Φ作为螺栓的直径，因此必须满足以下条件：

Rmin>Φ+0.8mm

角α限定两对肋相对于基部15的平均倾斜度，并且范围可以在120°至140°之间，而角β在平行于基部15的平面中限定两对肋40相对于对称轴线X的平均倾斜度，并且范围可以在40°至50°之间。

另一方面，尺寸B(孔20的壁20a与基部15的壁15a之间的距离)用于限定肋40的部分C(更准确地为在外壳10的基部15上可获得的肋的下基部的宽度)并且确保肋的曲率使得其不会妨碍螺栓的拧紧。因此，肋的下基部的宽度必须为：

C>B/2-0.8mm

最后，在两对肋40中，所有具有曲线半径的部分均具有在0.8mm至2mm之间的半径。

除了上述需要两对肋的外壳之外，包括具有多个肋的加强外壳的解决方案也可以应用于所有各种现有类型的用于食品应用的外壳，其中如果用于固定螺栓的孔的数量大于两个，则只需改变多个肋的数量即可。特别地：

·方形凸缘外壳

·椭圆凸缘外壳

·具有三个螺栓的带凸缘的外壳

·具有直立支撑件的外壳

·具有直立支撑件和短基部的外壳

以及其他类型。

本发明的主要优点使得可以在竞争中保持竞争优势，为轴承单元提供一种新的外壳解决方案，该外壳非常坚固且鲁棒。特别地，它提供：

-较好的张力分布，

-对于相同的施加的载荷，应力峰值较小，即，承受较高载荷的可能性。

除了上述本发明的实施方式之外，注意它包含许多其他变型。此外，还应注意，这些实施方式仅是示例，并不限制本发明的范围、或其用途或其可能的构造。相反，虽然以上描述将允许本领域技术人员至少根据本发明的一个示例性实施方式来实施本发明，但应注意，在不脱离本发明的范围的情况下，所描述的组件的许多变型是可能的，本发明的范围由所附权利要求限定、在字面上和/或根据其法律等同方案进行解释。

Claims

1.一种用于食品应用的轴承单元的外壳(10)，所述外壳(10)由复合聚合材料制成并且包括：

-基部(15)，所述基部(15)进而包括用于容纳固定螺栓的至少一个孔(20)，以及

-球形座(30)，用于容纳所述轴承单元，

所述外壳(10)的特征在于以下事实：所述外壳(10)包括位于所述孔(20)与所述球形座(30)之间的至少一个加强肋(40)。

2.根据权利要求1所述的外壳(10)，其特征在于，所述孔(20)的数量为两个，所述至少一个加强肋(40)包括分别位于一对孔中的孔(20)与所述球形座(30)之间的两对肋(40)，每对肋(40)相对于所述球形座(30)位于相对侧。

3.根据权利要求2所述的外壳(10)，其特征在于，所述两对肋(40)的对称轴线(X)距所述基部(15)的壁(15a)的距离等于所述外壳(10)的基部(15)的宽度(A)的一半。

4.根据权利要求2或3所述的外壳(10)，其特征在于，每对肋(40)的对称中心(40a)之间的最小间距(Jmin)为：

Jmin>J-2mm

其中，J是所述一对孔(20)的轴线之间的距离。

5.根据权利要求4所述的外壳(10)，其特征在于，所述肋(40)距所述对称中心(40a)的距离、即最小半径(Rmin)使得：

Rmin>Φ+0.8mm

其中，Φ是所述固定螺栓的直径。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的外壳(10)，其特征在于，在与所述基部(15)正交的平面上测量的所述肋(40)相对于所述基部(15)的平均倾斜度的角(α)的范围在120°至140°之间。

7.根据权利要求3至6中的任一项所述的外壳(10)，其特征在于，在平行于所述基部(15)的平面上测量的所述肋(40)相对于所述对称轴线(X)的平均倾斜度的角(β)的范围在40°至50°之间。

8.根据权利要求3至7中的任一项所述的外壳(10)，其特征在于，所述肋(40)的下基部的宽度(C)为：

C>B/2-0.8mm

其中，B是所述孔(20)的壁(20a)与所述基部(15)的壁(15a)之间的距离。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的外壳(10)，其特征在于，所述肋(40)包括半径在0.8mm至2mm之间的圆角表面。