CZ289995B6 - Způsob přivádění fluidní směsi do rotujícího nástroje a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Vz jemn odd len fluidn komponenty fluidn sm si (4) se z pevn z kladny za° zen vedou odd len p°es rota n pr chodku (3) do rota n ho nosi e (1) n stroje (11), ve kter m se teprve, bezprost°edn p°ed m stem zaveden fluidn sm si (4) do rotuj c ho n stroje (11), spoj do fluidn sm si (4) s po adovan²mi relativn mi pod ly fluidn ch komponent. V za° zen upraven rota n pr chodka (3) m dva odd len p° vody (16, 17), ka d² pro jednu z fluidn ch komponent fluidn sm si (4), p°i em prvn p° vod (16) je spojen s prvn trubkou (6), uspo° danou soust°edn s rota n osou (10) mezi rota n pr chodkou (3) a m sic komorou (5), ulo enou v nosi i (1) n stroje (11), a druh² p° vod (17) je uspo° d n mimo prvn p° vod (16) a ·st do m sic komory (5), p°i em m sic komora (5) je propojena s centr ln m vrt n m (14) n stroje (11).\

Description

Způsob přivádění fluidní směsi do rotujícího nástroje a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu přivádění fluidní směsi do rotujícího nástroje zařízení.

Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Způsoby a zařízení takového druhu jsou známy z obráběcích strojů, ve kterých je vyvedena například vodně olejová emulze jako mazací, oplachovací a chladicí prostředek otáčejícím se vřetenem obráběcího stroje až dovnitř do nástroje, jako například do vrtáku a na jeho předním konci vychází ven, aby vyplachovala třísky, vznikající při obrábění, a aby chladila nástroj a obráběný kus a také, aby se postarala o zmenšení tření.

Přitom se fluidní směs zpravidla připravuje mimo stroj a jako směs se přivádí do stroje rotační průchodkou. Potřebné množství emulze, která je částečně smíšena s nejrůznějšími chemickými přísadami, je poměrně velké a tudíž odstraňování nebo úprava pro opětovné použití této kapaliny je nákladné a drahé. Alternativně se proto používá ostříkávání pracovní zóny nástroje jemnými olejovými kapkami nebo mlhou z oleje, přičemž olej má v podstatě zabezpečovat mazání a snížení tření, zatím co vzduch jako nosné médium oleje současně přejímá také funkci chlazení a oplachování. Ukázalo se však, že obvyklými způsoby se odpovídající směs vzduchu a olejových kapiček jen velmi obtížně přenáší do pracovní oblasti nástroje. Protože se olej z mlhy jemně rozprášených kapiček snadno odlučuje v přívodních vedeních a podobně, je potřebné přivádět odpovídající směs v poměrně velkých množstvích, aby jí do pracovní oblasti přišlo dostatečné množství, přičemž ovšem je nebezpečí zacpání přívodních vedení nebo také nárazového výtoku větších množství oleje, která se v přívodních vedeních nahromadila.

Kromě toho jsou fluidní směsi potřebné i v jiných odvětvích průmyslu, například v potravinářském průmyslu a při výrobě chemických a farmaceutických produktů.

Je výhodné, když se u fluidních směsí mohou poměrné podíly jednotlivých fluidních komponent libovolně zvyšovat nebo snižovat, takže v extrémním případě může mít jedna komponenta velmi malý podíl, kteiý se může, je-li třeba, snížit až na nulu. Zároveň je třeba zajistit, aby k odpovídajícímu místu spotřeby dorazil požadovaný poměr jednotlivých komponent fluidní směsi, aniž by nastalo nežádoucí snížení nebo zvýšení podílu jednotlivých komponent usazením nebo shluknutím při transportu do místa spotřeby.

Cílem vynálezu je poskytnout způsob a zařízení pro přivádění fluidní směsi nejméně ze dvou různých komponent ze stojící do rotující strojní součásti, dovolující nastavení libovolných relativních poměrů množství jednotlivých komponent a současně umožňující velké snížení podílu jedné z komponent ve srovnání s druhou, přičemž na místo, vzdálené od průchodky, přichází fluidní směs požadovaného poměrného složení.

Podstata vynálezu

Tohoto cíle se dosahuje způsobem přivádění fluidní směsi do rotujícího nástroje zařízení podle 5 vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se vzájemně oddělené fluidní komponenty fluidní směsi zpěvné základny zařízení vedou odděleně přes rotační průchodku do rotačního nosiče nástroje, ve kterém se teprve, bezprostředně před místem zavedení fluidní směsi do rotujícího nástroje, spojí do fluidní směsi s požadovanými relativními podíly fluidních komponent.

Podle výhodného provedení se první fluidní komponenta vede rotační průchodkou centrálně a druhá fluidní komponenta se vede necentrálně.

Cíle vynálezu se též dosahuje zařízením, tvořeným rotujícím nástrojem, opatřeným centrálním vrtáním a uloženým v nosiči, zejména vřetenu, spojeném s rotační průchodkou a otočně 15 uspořádaném spolu s ní v pevné základně, tvořené vedením, upraveným v tělese stroje, zejména obráběcího stroje, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že rotační průchodka má dva oddělené přívody, každý pro jednu z fluidních komponent fluidní směsi, přičemž první přívod je spojen s první trubkou, uspořádanou soustředně s rotační osou mezi rotační průchodkou a mísicí komorou, uloženou v nosiči nástroje a druhý přívod je uspořádán mimo první přívod a ústí do 20 mísicí komory, přičemž mísicí komora je propojena s centrálním vrtáním nástroje.

Způsobem a odpovídajícím zařízením podle vynálezu je možno jednotlivé komponenty nejprve přivádět v požadovaném poměru množství, nebo také nezávisle na něm, odděleně a potom bezprostředně připravit požadovanou směs, takže během zbývající krátké transportní cesty 25 k místu spotřeby nemůže prakticky dojít ke změně směsi.

Výhodně je první přívod na jednom konci opatřen vnějšími kluznými plochami s průměrem nejvýše 10 mm, s výhodou nejvýše 8 mm.

Malé průměiy umožňuji vytvořit centrální přívod skluznými těsnicími plochami, které mají relativně dobrou těsnost, a dovoluje přivádět fluidní komponentu při poměrně vysokém tlaku bez velkých ztrát vlivem netěsností a současně při vysokých rotačních rychlostech. Poslední zmíněné má velký význam zejména pro obráběcí stroje, při obrábění předmětů při vysoké rychlosti. Světlý vnitřní průměr pro přivádění první fluidní komponenty je odpovídajícím způsobem ještě menší, 35 a to od 0,5 do 3 mm.

Podle výhodného provedení je první přívod na jednom konci zakončen válcovým dutým čepem, který je zasazen utěsněné, ale otáčivě do válcového otvoru nepohyblivého úseku neotočného dílu rotační průchodky.

Podle výhodného provedení činí vnější průměr dutého čepu a vnitřní průměr válcového otvoru nejvýše 5 mm, a válcová vnější plocha dutého čepu a válcová vnitřní plocha otvoru jsou vytvořeny alespoň částečně jako kluzné těsnicí plochy.

Dutý čep je axiálně posuvně uložen ve válcovém otvoru.

Podle dalšího výhodného provedení je druhý přívod tvořen radiální komorou, vytvořenou mezi neotočným dílem a rotujícím dílem rotační průchodky a napojenou na mísicí komoru.

Radiální komora mezi neotočným dílem a rotujícím dílem rotační průchodky je s mísicí komorou propojena vedením, obklopujícím první trubku a tvořeným alespoň v části délky druhou trubkou.

Druhý přívod je tudíž proveden radiálně v podstatě bezdotykovým převáděcím systémem. Také u něj se otáčí válcová plocha rotační průchodky, spojená s rotující součástí stroje uvnitř válcové

-2CZ 289995 B6 plochy, popř. vrtání neotočné součásti rotační průchodky, přičemž rotující díl je opatřen, výhodně radiálním, vrtáním, které je spojeno sodpovídajícím, spolu sním rotujícím, přívodem uvnitř rotujícího dílu a vyúsťuje na vnější straně ve válcové ploše rotujícího dílu, popřípadě v oběžné drážce, upravené v této ploše. Právě tak válcová plocha stojící součásti stroje je opatřena odpovídajícím radiálním vrtáním, které vyúsťuje ve válcové vnitřní ploše této součásti nebo v oběžné drážce, kterou je tato plocha opatřena, přičemž prostřednictvím těchto zmíněných drážek, z nichž musí být nejméně jedna k dispozici, jsou příslušná radiální vrtání stojícího a rotujícího dílu vzájemně ve spojení, takže během otáčení je možné převádění fluidní směsi. Oba válcové díly jsou přitom vyrobeny s malou vůlí, takže fluidní komponenta může mezi tyto válcové plochy vniknout a tvoří kluznou vrstvu, takže obě těsnicí plochy se vzájemně přímo nedotýkají. Přitom se počítá s určitými ztrátami vlivem netěsností. Zejména je-li druhou fluidní komponentou vzduch, nepředstavují odpovídající ztráty netěsnostmi žádný problém, který by stál za zmínku.

Trubky pro první a druhou fluidní komponentu vyúsťují do mísící komory, která je vzdálena od rotační průchodky a leží v blízkosti vlastního místa spotřeby. Přitom samozřejmě mohou být na přechodu od příslušných trubek do mísící komory upraveny ventily nebo jiná dávkovači zařízení. Všechny ventily a jiná zařízení by měly být uspořádány co nejvíce symetricky k rotační ose, tj. součásti by měly být uspořádány nejméně po párech na protilehlých stranách kolem osy, nebo by tyto součásti měly být válcově symetrické a měly by být uspořádány koncentricky kose. Symetrické uspořádání je významné zejména při vysokých otáčkách, aby se zabránilo nerovnoměrnému zatížení.

Rotační průchodka může být společně s trubkami uložena axiálně posuvně v nerotujícím vedení, což umožňuje, že se tato rotační průchodka může společně s centrálními trubkami do kterých vyúsťuje, axiálně pohybovat. U mnohých strojů, jako například u obráběcích strojů, se provádí upínání nástroje napevno za pomoci axiálního pohybu vnitřního táhla, které by v tomto případě mělo být vytvořeno jako trubka a mělo by ve svém vnitřku mít ještě obě přívodní trubky pro fluidní komponenty. Účelně by pak měly být obě tyto trubky společně spojeny s táhlem, přičemž současná axiální pohyblivost rotační průchodky pomáhá zabránit relativnímu pohybu mezi přívodními trubkami a rotační průchodkou. Tím se zejména nemění objem v přívodním vedení mezi rotační průchodkou a mísící komorou, takže také ani přítok fluidní směsi není dotčen žádným přerušováním nebo nárazovými změnami.

S výhodou mají ktomu účelu první přívod pro první fluidní komponentu a druhý přívod pro druhou fluidní komponentu, popřípadě přívody pro další fluidní komponenty, které se přivádějí radiálně jako druhá komponenta, ohebná přívodní potrubí.

Přehled obrázků na výkrese

Další výhody a možnosti užití předloženého vynálezu budou dále objasněny na příkladu výhodného provedení s odkazy na připojený obrázek, který znázorňuje schematicky podstatné prvky stroje s otočnou součástí a příslušnou rotační průchodkou.

Příklady provedení vynálezu

V příkladu konkrétního provedení podle obrázku jsou rotující strojní součásti tvořeny rotačním nosičem 1, ve kterém je upevněn nástroj ÍL Nosičem 1 je v zobrazeném provedení vřeteno obráběcího stroje. Nosič 1 rotuje okolo rotační osy 10 a je uložen otočně v ložiskách 12,. Nosič 1 je znázorněn jako přerušený a může mít ve srovnání s ostatními díly významně větší délku. Na jednom konci nosiče 1 je upraven držák 13 nástroje Π.· Nástroj 11 je znázorněn pouze schematicky a je opatřen centrálním vrtáním 14 a bočními vrtáními 14', kterými je vstřikována

-3CZ 289995 B6 do pracovní oblasti nástroje 11 fluidní směs 4, která podle příkladu provedení sestává ze dvou fluidních komponent a to ze vzduchu, ve kterém se vznášejí jemné olejové kapičky. Také držák 13 nástroje 11 má ve svém kuželovitém tělese odpovídající vývrt 15, který je souosý s centrálním vrtáním 14 nástroje 11 a navazuje na mísící komoru 5, která je vytvořena v přídavném dílu 18, zasazeném do nosiče L Do této mísící komory 5 ústí centrální první trubka 6 pro olej, zakončená zpětným ventilem 19. zatímco s ním koncentrická, druhá trubka 7 pro vzduch, obklopující první trubku 6, není zakončena zpětným ventilem, takže vyúsťuje přímo do mísící komory 5. Zpětný ventil 19 se může otevřít zvýšením tlaku v centrální první trubce 6. Jestliže se v rozsahu otvíracího tlaku zpětného ventilu 19 vytvoří v první trubce 6 krátkodobá kolísání tlaku, vystupují zpětným ventilem 19 malé olejové kapičky. Ty jsou strhovány tlakem vzduchu, který je přiváděn do mísící komory 5 druhým přívodem 17 a centrální druhou trubkou 7. Přitom se relativní poměr množství mezi vzduchem a olejovými kapičkami dá v širokém rozsahu řídit odpovídajícím zvýšením tlaku v obou oddělených přívodech 16, 17. Někdy může být účelné pomocí zpětného ventilu 19 zcela uzavřít přítok oleje prvním přívodem 16 a první trubkou 6. Pak lze samotný vzduch, přiváděný druhým přívodem 17. použít k vyfouknutí nečistot z okolí nástroje IL Po opětovném otevření zpětného ventilu 19 je díky malé vzdálenosti mezi mísící komorou 5 a pracovní plochou nástroje 11 opět k dispozici požadovaná fluidní směs 4, aniž by musely být brány do úvahy delší ztrátové časy vlivem poměrně dlouhé transportní cesty centrální první trubkou 6.

Rotační průchodka 3 má vnitřní rotující díl 23 pevně spojen s trubkami 6.2- Pro úplnost je nutno dodaťj že pod pojem trubka se ve smyslu předloženého vynálezu rozumí také odpovídající centrálně a koaxiálně uspořádaná vedení pro olej, popř. vzduch, která jsou vytvořena jako vrtání buď v nosiči 1, nebo v rotujícím dílu 23 rotační průchodky 3.

Rotující díl 23 rotační průchodky 3 je uložen otočně v ložiskách 9 ve vnějším, neotočném dílu 2 rotační průchodky 3. Tento vnější neotočný díl 2 je spolu s rotujícím dílem 23 axiálně posuvně uložen v odpovídajícím, v podstatě válcovém vedení 24, přičemž nejsou znázorněny prostředky, jako například pružina, která zabraňuje otáčení neotočného dílu 2 ve vedení 24, avšak připouští axiální pohyb neotočného dílu 2 ve vedení 24.

Vnější přívodní vedení, například pro olej nebo pro vzduch, jsou označena jako přívody 16. 17. Přitom je první přívod 16 pro olej tvořen válcovým dutým čepem 26, jenž je zasazen do lícovaného válcového otvoru 25 nepohyblivého úseku 36. Těsnění mezi dutým čepem 26 a válcovým otvorem 25 nepohyblivého úseku 36 obstarává těsnění 37.

Čep 26 má ve výhodném provedení průměr menší než 5 mm, výhodně asi 3 až 4 mm, což samozřejmě také předpokládá, že centrální první trubkou 6 a vnitřním vrtáním dutého čepu 26 se mohou přivádět jen odpovídající malá množství oleje. Vnitřní průměr dutého čepu 26 je o dvojnásobnou tloušťku jeho stěny menší, činí tedy asi 0,5 až 2 mm.

Vzduch se přivádí druhým přívodem 17 radiálně do druhé trubky 7, která obklopuje koncentricky první trubku 6. Detaily provedení takového radiálního přívodu vzájemně se s malou vůlí lícování obklopujícími válcovými plochami rotujícího dílu 23 a neotočného dílu 2 jsou samy o sobě známé a není potřeba je dále popisovat.

Blíže neznázoměno je na obrázku upínací zařízení, s jehož pomocí je nástroj H, popř. držák 13 nástroje 11 upnut v lůžku nosiče 1. Obvykle se to provádí axiálním pohybem táhla, přičemž toto táhlo může být zase tvořeno druhou trubkou 7, která je pak axiálně posuvně uložena v nosiči L Tato druhá trubka 7 je potom spojena s odpovídajícími upínacími zařízeními a obecně je předepjata v upínacím zařízení za pomoci pružin. Uvolňování se provádí proti síle pružin obecně hydraulicky nebo pneumaticky, zatímco táhlo a s ním trubky 6, 7 a celá rotační průchodka 3 se pohybují axiálně vůči nosiči L K tomuto účelu jsou přívody 16, 17 opatřeny ohebnými přívodními potrubími, která připouštějí odpovídající axiální pohyb rotační průchodky 3.

-4CZ 289995 B6

Protože rotační průchodka 3 má centrální přípoj o malém průměru k přivádění oleje, který je často pod poměrně vysokým tlakem, je možné ve spojení s radiálním a v podstatě bezdotykovým přiváděním vzduchu obě fluidní komponenty přivádět odděleně a současně připustit vysoké otáčky nosiče las ním také rotujícího dílu 23 rotační průchodky 3. Bezdotykové přivádění vzduchu způsobuje vznik jen malého množství tepla, vzniklého třením na válcových plochách rotujícího dílu 23 a neotočného dílu 2, které tudíž může být těmito díly odváděno. Přítok oleje, který je obecně pod podstatně vyšším tlakem, probíhá přívodem s malým průměrem, přičemž sice těsnicí plochy dutého čepu 26 a těsnění 37 po sobě vzájemně kloužou, ale kvůli malému průměru nejsou přesto odpovídající relativní rychlosti ani při vysokých otáčkách nadměrně velké, takže třením vznikající teplo se také na tomto místě může bez problémů odvést. Rotační průchodka 3 může tedy přivést obě fluidní komponenty, olej a vzduch, také při poměrně vysokých otáčkách bez problémů do vnitřku rotujícího nosiče 1 a nástroje 11 na vzdálenější místo od rotační průchodky 3, kde může proběhnout smísení obou fluidních komponent. Lze tak připravovat fluidní směsi 4 v libovolných poměrech míšení, zejména směsi s velmi malým podílem oleje a přivádět tuto fluidní směs 4 na místo spotřeby. Podíl oleje se může, je-li třeba, snížit také až na nulu.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (11)

1. Způsob přivádění fluidní směsi (4) do rotujícího nástroje (11) zařízení, vyznačující se t í m , že vzájemně oddělené fluidní komponenty fluidní směsi (4) se z pevné základny zařízení vedou odděleně přes rotační průchodku (3) do rotačního nosiče (1) nástroje (11), ve kterém se teprve, bezprostředně před místem zavedení fluidní směsi (4) do rotujícího nástroje (11), spojí do fluidní směsi (4) s požadovanými relativními podíly fluidních komponent.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že první fluidní komponenta se vede rotační průchodkou (3) centrálně a druhá fluidní komponenta se vede necentrálně.

3. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 a 2, tvořené rotujícím nástrojem (11), opatřeným centrálním vrtáním (14) a uloženým v nosiči (1), zejména vřetenu, spojeném s rotační průchodkou (3) a otočně uspořádaném spolu sní v pevné základně, tvořené vedením (24), upraveným v tělese stroje, zejména obráběcího stroje, vyznačující se tím, že rotační průchodka (3) má dva oddělené přívody (16, 17), každý pro jednu z fluidních komponent fluidní směsi (4), přičemž první přívod (16) je spojen s první trubkou (6), uspořádanou soustředně s rotační osou (10) mezi rotační průchodkou (3) a mísící komorou (5), uloženou v nosiči (1) nástroje (11) a druhý přívod (17) je uspořádán mimo první přívod (16) a ústí do mísící komory (5), přičemž mísící komora (5) je propojena s centrálním vrtáním (14) nástroje (11).

4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že první přívod (16) je na jednom konci opatřen vnějšími kluznými plochami s průměrem nejvýše 10 mm, s výhodou nejvýše 8 mm.

5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že první přívod (16) je na jednom konci zakončen válcovým dutým čepem (26), který je utěsněné zasazen do válcového otvoru (25) nepohyblivého úseku (36) neotočného dílu (2) rotační průchodky (3).

-5CZ 289995 B6

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že vnější průměr dutého čepu (26) a vnitřní průměr otvoru (25) činí nejvýše 5 mm, a že válcová vnější plocha dutého čepu (26) a válcová vnitřní plocha otvoru (25) jsou vytvořeny alespoň částečně jako kluzné těsnicí plochy.

7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že dutý čep (26) je axiálně posuvně uložen v otvoru (25).

8. Zařízení podle jednoho z nároků 3až 7, vyznačující se t í m , že druhý přívod (17) je tvořen radiální komorou, vytvořenou mezi neotočným dílem (2) a rotujícím dílem (23) rotační průchodky (3) a napojenou na mísící komoru (5).

9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že radiální komora mezi neotočným dílem (2) a rotujícím dílem (23) rotační průchodky (3) je s mísící komorou (5) propojena vedením, obklopujícím první trubku (6) a tvořeným alespoň v části délky druhou trubkou (7).

10. Zařízení podle jednoho z nároků 3až 9, vyznačující se tím, že rotační průchodka (3) je společně s trubkami (6, 7), uložena axiálně posuvně v nerotujícím vedení (24).

11. Zařízení podle jednoho z nároků 3 až 10, vyznačuj ící se tím , že první přívod (16) pro první fluidní komponentu a druhý přívod (17) pro druhou fluidní komponentu mají ohebná přívodní potrubí.