PL159747B1 - Element sprezysty pneumatyczny, zwlaszcza do zastosowania w skrajnych warunkach PL - Google Patents

Abstract

1. Element sprezysty pneumatyczny, zawieraja- cy m em brane polaczona poprzez pasowanie ciasne z elementem zamykajacym i wyposazona w nosna wklad- ke wytrzymalosciowa, która na co najmniej jednym koncu ma kolnierz z umieszczonym wewnatrz drutem , znamienny tym, ze element zamykajacy jest usytuo- wany na co najmniej jednym koncu membrany (20) i m a postac tarczy (19) polaczonej z cylindrycznym kol- nierzem (23), na którym Jest zamontowany kolnierz (20/a) membrany (20) i który to kolnierz (23) ma czesc poczatkowa (25) i czesc koncowa (26), przy czym sred- nica zewnetrzna czesci poczatkowej (25) kolnierza (23) tarczy (19) plynnie zwieksza sie w kierunku od tarczy (19) do czesci koncowej (26) kolnierza (23) zas srednica zewnetrzna czesci koncowej kolnierza tarczy (19) plyn- nie zmniejsza sie w kierunku od jego czesci poczatkowej (25) do jego krawedzi koncowej, natom iast z tarcza(19) jest polaczona plyta udarowa (21) do utrzymywania i uszczelniania membrany (20), a pomiedzy plyta udaro- wa (21), czescia poczatkowa (25) kolnierza (23) tarczy (19) i kolnierzem (20/a) membrany jest ograniczony zamkniety obszar (22). F ig . 6 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest element sprężysty pneumatyczny, zwłaszcza do zastosowania w skrajnych warunkach, zaopatrzony w membranę wykonaną z gum^y lub innego materiału syntetyczcznego, po<iobne^go ^do ^gumy, z wkładką jako nośnikiem wytrzymałościowym, ^przy czym membrana posiada na jednym lub o^bu śńcach kołnierze wzmocnione ^przez stalowy drut lub inny właściwy drut.

Znany jest, na przykład z opisu patent owego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr A-3 130 965 element sprężysty pneumatyczny zawierający eemeranę wykonaną z materiału kauczukowoowłókienniczego, która jest zdolna do odkształcania się i metalowy element zamykatący, który jest do niej dołączony i zapewnia szczelne zar^kięcie. Zadaniem elementu zamykającego jest zamocowanie elementu sprężystego pntumatycziego do korpusu zawieszonego na sprężynach /np. pojazdu/ i równocześnie zapewnienie wlotu i wylotu powietrza uruchamiającego. Szczelne zamknięcie jest utrzymywane pomiędzy kołnierzami membrany i elementem zamykającym, co umożliwia utrzymywanie zwiększonego ciśnienia, wywoływanego wskutek działania sprężyny na całej długości jej toru. Takie szczelne zamknięcie jest utΓzemywant nawet po zadziałaniu sił rozciągających w skrajnie rozluźnonnym położeniu sprężyn.

159 747

Znanych Jeat kilka rozwiązań umożliwiających utworzenie układu składającego aię z elementu zamykającego i membrany, Ictóre przykładowo przedstawiono ⁿa rysimi, na ^którym fig. 1 pokazuje ^znany ^zlern^znt a^pręiya'ty ^pneumatyczny z zaciśniętym ^kołnier^eem ^membr^any ^ala ^{uzyska n}ia h^errnetycznego uszczelnienia, w ^przelcroju ^połowicznym, fig. 2 - inny zⁿany ^elem^ent ^apręż^ysty Reumatyczny, w którym hermet^yczne zamknięcie jeat uzyskiwane za p^omo^cą śrub, ^w przekroju ^połowicznym, fig. 3 - częśó kołnieroową stoscanego elementu apręż^yatego pn^zumatycz^nz~ ^go, ^{w p}rz^ekr^oju ^połowicznym, fig. 4 - cały zwykle stosowany element aprę^aty pn^eurnat^yczny i h^ermetyczną częśó kołnierzową w ^przekroju ^połowicznym, fig. 5 - znany ^eleme^{nt a}pręży^aty ^pneiimatyczny ^z inacz^ej mocowanymi kołnierzami i częściami metalowy!^ w przzlcroju p^ołowicznym.

Na figurach 1 i 2 ^przedstawiono znane elementy a^pr^ęiyate pne^umetyc^zne^{, w k}tórych ^aiła ściekająca śrub zapewnia ^hermet;yczne uszczelnienie i utrzymuje Icołnierz membrany ^{we w}łaściw^ym ^połoⁱeniu.

N^a figurze 1 ^pokazano zaciśnięty Icołnierz membran^y elementu s^prężyatego pneumatycznego i ^aposób zamocowania go umożliwiający uz^ys^kanie ^hermetycznego uszczelnieiiia. W tym roz^wiązaniu znanym w ^praktyce i rozpowszechnionym na całym ^święcie fołnierz membrany ¹ ulcłada ^się w ^gnieździe odpowiednio ukształtowanej cz^ęści elementu zamykającego 2. Operacja taka jest raczej uci^ążliwa, w związku z zastosowaniem wulkanizowanego ^arutu ot^ofowe^ ⁵· Fo zamocowaniu membran^{y p}rz^ytwierdza się Rkrywę mocuj^ącą 3 ^a° ^śrub umieazczon^ych w elemencie zamykającym ², których liczba wynosi ^przynajmniej osiem. fokrywa mocuj^ąca 3 ma również złącze ^ao źródła powietrza i jest zamocowana za ^pomoc^ą nakr^ęte^k. Fo fokrReniu nakrętek z właściwym momentem o^brotowym, uzy siku je się konieczne uszczelnienie.

^Na figurze ² pokazano rozwiązanie fobrze znane z praktyki, w którym ^hermetyczne uszczelnienie Jest uz^y8kiwane za ^pomoc^{ą ś}rul>. Podobnie jak ne fig. 1, przedstawiono część elementu sp^ż^tego ^pneumatyczne^go^, w widoku połowicznym i ^prze^kroju połowicznym, foaadnicza różnica ^polega na tym, Jśe fołnierz 6 mernbran^y z fig. 2, jest okocony o 180° wz^ględem ^kołnierza membrany z fig. U W związku z tym, ie kołnierz ⁶ jest zamzcoian^{y a}o elementu zam^{y k}ającego 7 wzdłuż ^krótszego obwodu niż ^kołnierz membran^y 1, liczba ^śrub mncu^cych ⁸ elementu zamykaj^ącego ⁷ jest mniejsza /1 ^do 4/ i tolerancja przy ^produlccji nie jest tak dokładna. Układ ^po^krywy mocującej ⁹ i złącza W do źródła ^powietrza odpowiada fig. 1. Wad^ą instrukcji ^docz^j ⁿa fig. ¹ i ² są wysokie jej koszty i skomplikowany montaż.

^Na figurze ³ p^okazano część kołnieroową membran^y 11 innego stosowanego elementu s^pr^ęlystego piieumatycznego ^w przekr^oju pcjło^cznym. ^W tym ^przypadku kształt kołnierza membran^t 1.1 jest Rfobny ^do kołnierza z fig. 1, lecz w tym rozwijaniu ^pokrywa 12 nie jest mocowana za ^pomocą ^śru^b, lecz jest ściskana ^pokrywą 12. Oznacza to, ^że membrana nie może ^byó odłączoⁿ®· g^dy z^o8t^aje MzkKMna. JOkrywa l² musi zosfoć wyrzucona wraz ze złączem 13 clo źródła powietrza i ^zystkimi innymi mocowaniami i poł^ączenia^mi.

^Na figurze ⁴ przedstawiono przekrój połowiczny całego elementu ^sprężystego Reumatycznego ^a także ^hermetycznej c^zę^ści koiierzowe j, z iłnierzem zwykle losowanym. Kołnierz membr^any ¹4 jest n^aiożor.y na profilowanym pierścieniu ¹⁶, który jest przyspawany do Rkrywy mocującej ¹⁵« Λ’ tym pjrzypadku, bioetyczne uszczelnienie jeat utryymywane ^dzięki ciasnemu jasieniu tych Cementów, fopobfogi.ie zsuwania się fołnierza membΓłn^t 14 jest uzyskiwane jedynie ^w wyniku przylegania powierzchni stożkowych kołnierza membrany 14 i pierścienia 16 i ciasnemu ich ^sp^asowaniu. fo rozwiązanie umożliwia łatwy montaż, jednakże w skrajnym poło^izniu s^prężynowania aeisbraaB °οζ^ζ łatwo zsun^ąó się do dołu z profifowanego piiścienia 16.

^Nz figurze ⁵ przedstawiono roz^wiązanie ujawnione w opfoie Rtenoowym nr DS-A 3 246 599. fig. ⁵ p^zkaz^an^o, ^w prz^zkroju połowicznymy znany zlernznt; spr^ęiysty pneumatyczny, przedsta^ający cz^ęsto stosowaną konstrukcję do mocowania kołnierzy na cz^ęściach metalow^h.

.V tym ^przypadk^u, pRobnie jak w roz^wiąz^aniu z fig. ⁴ uszczelnienie jest utr^mywane na p^{o w}i^zrzchniach ^stożkowych cnetalu i kołnierza t^rnbrany, przy czym śrRnica wewnętrzna kofoie— rza ^yembΓ^an^{t 18} jest ^mniejsza niż ^śrzdnica z^nętrzna pierścienia mocującego 17. Różnica tych c^m^row i ukształtowanie stożkowe tych elementów wpływają na możliwość ^yontai^u,

159 747 hermetyczność i siłę ciągnienie /to znaczy siłę, która jest wymagana do zsunięcia membrany z ^części netalwe;)/. W ^celu uzyskania właściwego połą^czenia kołnierza rnenibmj 18 i ptorśHenia I⁷ jeet wymagam bardzo dokładna obróbka. Je^dnakże nawet przy naj^wlęks^zej (tokładno^ści ^p°watają ^problemy związane ^z zsuwaniem się ^kołnierza membrany 3.8 ^z pierśHenia ^mocują^cego Ϊ.7. Tę ^wadę ^eliminu^je Hę ^p°przez zastosowanie na ^powierzc^hniach stożkowych pierścieⁿia mocujątogo 17 ^wyatępu 17a, w celu za^bezpieczenia ^przed zeuwaniem się tataierza membrany ¹⁸·

Na figurze 5 jest przedstawiony znany pierścień mocujący 17, któiy jest wyposażony w występ 17a zapobiegający zsuwaniu się memmrany 18 z pierścienia 17. W związku z tym zsuwanie kołnierzy membrany 18 z pierścieni 17 wymaga zastosowania znacznie większego nadciśnienia wewnęęrznego aniżeli w przypadku konesrucji pierścienia z fig. 4. Zapobieganie zsuwania się kołnierzy me (tarany 18 ma wielkie znaczenie również w przypadku metarany pracującej przy niskim olśnieniu. Zastosowanie występu 17a korzystnie zapobiega zsuwaniu się kołnierzy (Betarany 18, w przypadku elementów sprężystych pneummtycznych praoujących w położeniach skrajnych /np. przy całkowitym zwoonieniu sprężyn/. Wadą takiego rozwLązania jest to, że w^tęp 17a wymaga zastosowania bardzo dokładnej obróbki /może być ona wykonana Jedynie przez kosztowne skrawali/, a równocześnie montaż wymaga zastosowania specjalnych narzędzi i wysokiego ciśnienia wewnttΓznego.

Inne rozwiązania mocowała metarany z elementem zamykającym i czasami tłokiem, na przykład opis patentowy DE-A 3 246 599 zapewmają nierozłączne połączenie pomędzy tym elementami. W wyniku tego, że guma metarany zostanie uszkodzona, cała konstrukcja musi być wyrzucona, co jest nieekonomiczne i niebezpieczne dla otoczenia.

ElemeH spręż^ys^ty pneumatyczny, według wynalazku zawiera membranę połączoną poprzez pasowanie ciasne z elementem zamykającym i wyposataną w nośną wkładkę wytrzymałościową, taóra ma na co najmniej jednym tańcu tałnierz z umieszczonym wewnątrz ^drutem. Element s^pr^ęż^ysty ^pneumat^yczny clharaktery zuje się tym^{, ż}e element zamykaj^ący jest us^ytuowany na co najmniej jednym tańcu membrany i ma ^poataó tarczy połączonej z cylindrycznym tałnierzem, na którym jest zamontowany tałnierz membran^y i który to tałnierz ma część pocz^ątkową i część końcową, przy czym ^śre^dnica zewnętrzna czętai pocz^ątkowej tałnierza tarczy płynnie zwiększa się w Icierunku ^od tarczy ^do cz^ęści tańcowej tałnierza, zaś ^średnica zewnętrzna cz^ęści końcowej tałnierza tarczy płynnie zmniejsza się w taerunku o^d jego cz^ęści ^pocz^ąttawej do jego krawędź:! tańcowej, natomiast z tarczą jest połączona ^płyta udarowa do utozymywania i uszczelniania membrany^, a ^pomi^ędzy płytą uttarową, cz^ęścią ^pocz^ątkową tałnierza tarczy i kołnierzem membrany jest ogtoniczony zamknięty ooaziur. Korzystnie zamknięty otazar ukształtowany p^omi^ędzy tałnierzem membrany^, płytą udarową i tałniereem tarczy jest wypełniony kauczukiem lub ^sprężystym ^klejem. tarzystnie ptoz^kowa część kołnierza tarczy o wzrastającej zewn^ętrznej ^średnicy i końcowa ^część o ^zmniejszającej się zewnętrznej ^średnicy mają kształt Hożkowy. Korzystnie ^kąt nachylenia powierzctai tańcowej części kotaierza tarczy wględem ^osi tałnierza wynosi od 3° do ⁷°, zaś w^oiwść kołnierza tarczy, ^określona ^od płyty tatowej jest od 2 do ⁴ razy większa niż promień zakrz^ienia zewnętrzni powierzchm początkowej części tałnierza tarczy.

Podstawową korzyścią z wynalazku jest to, że przez zastosowanie tarczy kołnierzowej i membrany z korzystnie ukształtowanym kołnierzem można osiągnąć oszczędności kosztów produkcji i wysoce ulepszoną hermetyczność w porównaniu ze znanymi elementami sprężystymi pneumatycznymi i ponadto montaż można przeprowadzić przy zastosowaniu prostszej technologii i naprawy stają się bardziej ekonomiczne. Konstrukcja elementu sprężystego, według wynalazku, zapobiega również zsuwaniu się membrany z elementu zamykającego w czasie jego pracy.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 6 pΓ^zzdsta^wi^a fragMnt ^sM.itu ^tp^ręży^tt^zg^{o p}neutn6t^yczne^go w ^zekro.ju cz^Howy^

159 747 fig. 7 - drugi przykład wykonania elementu sprężystego pneumatycznego w przekroju połowioznyrn, fig. 8 - trzeci ^przykład wykonania eleraentu s^prężystego p^neumaty^cznego w ^prz^ekr^oju.

Prztastawiony ⁿa fig. 6 taernent s^prężysty ^pneumatyczny zawtara tarczę 19 z ukształto^wanyo cylindrycnnym kołnierzem 23, pełniącą rolę elementu zamykającego płytę taarową 21 oraz ^membra^nę 20. Membrana 20 ma na co najmniej jedrymm tańcu tataierz ²0/a ^z Mieszczonym wewr^trz drutem 24, stanowiącym nośną wkładkę wytrzymałościową. Kołntarz ²3 tarczy ¹9 ^{ma c}zęść ^p°^czątkową 25 i część tańcow^ą 26, przy czym średnica ^ze^wnętrznB ^części ^początkowej 25 tałnierza 23 tarczy 19 ^płynnie zwiększa się w kierimku ^od pła^skie^{j cz}ęści tarczy I⁹, ^zaś średnica zewnętrzna cz^ęści tataowej 26 tałnierza 23 tarczy 19 płynnie ^zmnieJ^sza ^się ^w kierunku ^od cz^ęści początkowej 25 do kotaowej lerawędzi tałnierza 23 tarczy ¹9. Początkowa część 25 i końcowa część 26 kołnierza ²3 tarczy ¹9 mają tarzystnie taztałt stożkowy, przy czym k^ąt d\ nachylenia ^powierzchni kotaowej cz^ętai ²6 tałnierza ²3 tarczy ¹9 względem ^osi wynoai ^od 3° do 7°. Wysokota ^h kołnierza 23 tarczy ¹9, określona o^d płyty udarowej ²1 ^do kotaowej krawędzi jest tarzystnie od 2 do 4 razy większa niż ^promień ^R zakrzywiania ^zewn^ętrznej ^powier2c^hni pocz^ątkowej czętai 25 tałnierza 23 tarczy ¹⁹.

Jak ^pokazano na fig. 6, tarcza 19 i ^pł^yta udarowa 21 są ^połączone ze ^s°bą za pomocą spawania lub sklejania. Tarcza ¹9 z tałniarzern 23 stanowi charakterystyczny element ^mocowa^ń metalow^ych i może być utworzona łatwo poprzez ^głębokie tłoczenie. Membrana 20 jest umtaszczona na stożkowej powierzclini tałnierza 23 tarczy 19· Wskutek działania wewnętrznego ciśnienia ^powietrza, ^gumowe otazeże kołnierza 2°a membran^{y 2}0 zostaje odkształcone, część tałnierza ²⁰a membran^y 20 jeat przesuwana powyżej maksymalnej taednicy tałnierza ²3 tarczy 19 i jest umieszczona w obszarze ²² utworzonym pomi^ędzy tarczą 19 z tałnierzem ²³, płytą udarową 21 i mem'oran^ą 2° w ^pobliżu cz^ęsci ^pocz^ątkowej 25 kołnierza ²3 tarczy 19 z promieniem R ^krzywizn^y. W rzeczywistotai w czasie montażu membran^y 20 ostateczne ustawienie tałnierza ²°a nastę^puje natychmiast i najcz^ęściej towarzyszy mu dźwięk pękania.

W wyniku ruchu wciągającego część obszaru ^{22 p}omi^ędzy kołniereem ²°a membran^y 20 i kołπΐβ^βο ²3 tarczy ¹9 zostaje wypełniona mieszanką kauczukową, przyczepioną ^do powierzani membrany ²0 tak, ta wytrzymałość wi^ązania metalu jeat dalej zwiększona. Zużyta membrana ²0 może zostać odci^ęta, materiał wypełniający może ^być łatwo usuni^ęty i tarcza 19 z kołniereem 23 mota ^byc znowu użyta.

Kołnierz 20a membran^{y 2}0 i kołnierz ²³ tarczy 19 zapewniające hermetyczne zamknięcie, tworzą razem część całego elementa sprężynowego pneumatycznego. ^Tarcza ¹9 ^z tałnierrem 23 może ^być zamontowana do innych cz^ętai metalowych za ^po^moc^{ą p}ołączenia taubowego lub ^przez spawanie, może ^być ^do nich ^prz^yklejona lub może ^być zastosowany ^dowolny inny s^posób ^łączenia.

Kołnierz 20/a membrany 20 na wyodrębnione trzy strefy funkcjonalne. Strefa A jest zdolna do znacznego odkształcenia i zapewnia dobre uszczelnienie dzięki sprężystości. Strefa B, usztywniona drutem 24 zapewnia trwałe mocowanie i zapobiega zsuwaniu się. Strefa C zawiera część kołnierza 20/a mernmrany 20, która Jest rozprężana i dociskana do metalowej powierzchni kołnierza 23 w jego części o maksymmlnęj średnicy zewnętrznej i początkowe,] części 25 o zmniejszonej średnicy. Zapooiega to zsuwaniu się kołnierza 20/a, przy czym odporność na zsuwanie kołnierza 20/i jest proporcjonalna do intensywności pracy metanny 20 przy powtarzanym ściskaniu.

Na figurach 7 i 8 przedstawiono kołnierze 20a menmrany 20 przymocowane do kołnierzy tarczy 19. Tarcze 19 są umieszczone na obu końcach memorany 20, a ich wjιbbaΓy mogą być równe /fig· 7/ lub różne /fig. 8/. Tarcze 19 są zamocowane rozłącznie do kołnierzy 20a 20 zawierających tkantaowe w/.ładki w gumie. związku z tym, w gumie obejmującej w.-cładkę z tkaniny nie występują niepożądane naprężenia. Kołnierze 20a .membran 20 u□bżliwiają niezawodne działanie nawet w stanie obciążonym.

159 747

Mernmrana 20 z fig. 7 Jest wykonana z Meszaniny kauczukowej wzmocnionej tkaniną. Ma ona kształt stożkowy lub cylindryczny. MemOrana 20 jest wyposażona w kołnierze 20a, których średnice są równe lub różne. Kołnierze 20a są skierowane do osi symetrii oemOrany 20.

Staje się oozyM.sts, że część kołnierza 20a oemOrany 20 elementu sprężystego pneumatycznego jest uMeszczona w obszarze 22 wokół kołnierza 23 tarczy 19. W ten sposób uzyskuje się dodatkowy opór przed zciąganieo kołnierzy 20a oemOrany 20 z kołnierza 23 tarczy 19, któiy to opór jest dodawany do oporu uzyskiwanego w wyniku ciasnego pasowania i wewuntrznego ciśnienia.

Korzystnie kąt stożkowy kołnierza 23 tarczy 19 jąst dobrany tak, że kąt ά nachylenia tej powierzchni względem osi kołnierza 23, wynosi od 3⁰ do 7°, podczas gdy wysokość h kołnierza 23 tarczy 19 Merzona wzdłuż linii prostopadłej od pot^w^irzchj^^ udarowej 21, zamocowanej do niej, Jest 2 do 4 razy większa niż promień R krzywizny części początkowej 25 kołnierza tarczy 19.

159 747

2!

Fig.8

159 747

Fl 7

159 747

^F&· <Ó

159 747

F₉.5

159 747

159 747

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Element sprężysty pneummayczny, zawierający membranę połączoną poprzez pasowanie ciasne z elementem zamykającym i wyposażoną w nośną wkładkę wytrzymałościową, która na co najmilej jednym końcu ma kołnierz z umieszczonym wewnntrz drutem, znamienny t y m, że element za^^b^t^jący jest usytuowany na co najmnej Jednym końou ^^i^mi^any /20/ i rn postać tarczy /19/ połączonej z cyUndrycznym kołnierzem 1231, na któiym Jest zamontowany kołnierz /20/a/ rneimraną /20/ i który to kołni-erz /23/ ma część początkową /25/ i część końcową /26/, przy czym średnica zewnęęrzne części początkowej /25/ kołnierza /23/ tarczy /19/ płynnie zwiększa się w kierunku od tarczy /19/ do części końcowej /26/ kołnierza /23/, zaś średnica zewnętrzna części końcowej kołnierza tarczy /19/ płynnie zmniejsza w kierunku od Jego części początkowej /25/ do jego krawędzi końcowwj, natom.ast z tarczą /19/ Jest połączona płyta udarowa /21/ do utrzymywania i uszczelniania aemaΓany /20/, a pomiędzy płytą udarową /21/, częścią początkową /25/ kołnierza /23/ tarczy /19/ i kołnierzem /20a/ rnetmrany jest ograniczony zaim^ęty obszar /22/.
2. 2. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że zamk^ęty obszar /22/ ukształtowany pomiędzy kołniereem /2Qf,/ aemarany /20/, płytą udarową /21/ i kołniereem /23/ tarczy /19/ jest wypełniony kauczukiem lub sprężystym klejem.
3. 3. Element według zaatrz. 1, znamienny tym, że początkowa część /25/ kołnierza /23/ tarczy /19/ o wzrastającej zennętrznej średnicy i końcowa część /26/ o zιmiejszαjącej się zew^^ęirznej średnicy mają kształt stożkowy.
4. 4. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt /<3 / nachylania powierzchni końcowej części /26/ kołnierza /23/ tarczy /19/ względem osi. kołnierza /23/ wynosi od 3⁰ do 7⁰, zaś wysokość /h/ kołnierza /23/ tarczy /19/, określona od płyty udarowej /21/ jest od 2 do 4 razy większa niż promień /R/ zakrzywienia zew^^ęirznej powierzchni początkowej części /25/ kołnierza /23/ tarczy /19/.