PL180898B1 - Urządzenie samowyważające - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie samowywazajace do wi- rujacych zespolów lub ukladów, w którego sklad wchodzi pierscieniowa bieznia zewnetrzna umie- szczona w pierscieniowej obudowie koncentry- cznej z tym zespolem lub ukladem i polaczona z nim oraz wiele elementów tocznych umieszczo- nych w tej obudowie przemieszczajacych sie swobodnie wzdluz biezni i stykajacych sie z nia dynamicznie i/lub statycznie podczas wirowania wirujacego ukladu, znamienne tym, ze zawiera oddzielny pierscien (10) o duzej srednicy zaopa- trzony w toroidalny rowek tworzacy bieznie (11) zewnetrzna i majacy krzywoliniowy, wklesly profil zwrócony ku srodkowi oddzielnego pier- scienia, który jest trwale umocowany w czesci obudowy majacej postac gniazda (9) dla powierz- chni osadczej pierscienia usztywniajacego od- dzielny pierscien (10) o kolowym ksztalcie, przy czym toroidalny rowek jest koncentryczny z osia (A) wirujacego ukladu. FIG. 2 PL PL PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy urządzenia samo wyważającego, zwłaszcza do wirujących zespołów lub układów.

W różnorodnych wirujących zespołach lub układach, takich jak pralki bębnowe, łopatowe wentylatory sufitowe, koła pojazdów, itp., występująduże niezrównoważone siły, które w miarę możliwości trzeba eliminować w celu zmniejszenia hałasu emitowanego przez wirujący układ, zmniejszenia wibracji, a tym samym zmniejszenia konieczności stosowania innych elementów stabilizujących, takich jak ciężkie łoża maszynowe, itp. Eliminowanie niezrównoważonych sił w układach wirujących pozwala także na osiąganie wysokich prędkości obrotowych, które, przynajmniej w pralkach, mają decydujące znaczenie pod względem uzyskania odpowiedniej siły odśrodkowej do wytłoczenia wody z pranego w nich materiału, oraz dla zapobiegania uszkodzeniom podstawy maszyny i łożysk wału, na których jest osadzony wirujący układ. W tym celu zaproponowano już wcześniej urządzenia samowyważające w postaci pierścieniowej, szczelnej i napełnionej płynem komory ze znajdującymi się w niej elementami tocznymi wypełniającymi nie więcej niż część komory i przemieszczającymi się niezależnie w różne położenia wzdłuż pierścieniowej komory dla przeciwdziałania niewyważeniu podczas wirowania.

Znane są układy wyważające w których skład wchodzi pierścieniowa bieżnia zewnętrzna znajdująca się w zamkniętej, w zasadzie pierścieniowej obudowie umieszczonej w przybliżeniu koncentrycznie ze wspomnianym wirującym zespołem lub układem, i przymocowanym do niego w taki sposób, że obraca się wraz ze wspomnianym wirującym zespołem lub układem, oraz z wielu elementów tocznych znajdujących się we wspomnianej obudowie i mających możliwość swobodnego przemieszczania się wzdłuż wspomnianej bieżni z zachowaniem z nią dynamicznej i/lub statycznej styczności podczas wirowania wspomnianego wirującego układu. Opis patentowy US-A-2 984 094 dotyczy pralki zaopatrzonej, w jednym z przykładów wykonania, w urządzenie określone w przedznamiennej części załączonego zastrzeżenia 1, oraz w bieżnię wykonaną z płaskiej taśmy stalowej osadzonej sprężyście na ściance obudowy. W znanych dotychczas urządzeniach tego typu, duże elementy toczne toczą się zatem po płaskiej powierzchni, w wyniku czego elementy toczne mają tylko niewielką stabilność w kierunku osiowym.

W opisie patentowym GB-A-832 048 zaproponowano z podobnym przeznaczeniem stosowanie dostępnych na rynku przeciwciemych części nośnych na bieżnię wewnętrzną! zewnętrzną dla takich urządzeń samo wyważających, ale roztwory tego typu okazały się bardzo drogie i ciężkie w przypadku ich stosowania w urządzeniach o dużych średnicach.

Urządzenie samowyważające do wirujących zespołów lub układów, w którego skład wchodzi pierścieniowa bieżnia zewnętrzna umieszczona w pierścieniowej obudowie koncentrycznej z tym zespołem lub układem i połączona z nim oraz wiele elementów tocznych umieszczonych w tej obudowie przemieszczających się swobodnie wzdłuż bieżni i stykających się z nią dynamicznie i/lub statycznie podczas wirowania wirującego układu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera oddzielny pierścień o dużej średnicy zaopatrzony w toroidalny rowek tworzący bieżnię zewnętrznąi mający krzywoliniowy, wklęsły profil zwrócony ku środkowi oddzielnego pierścienia, który jest trwale umocowany w części obudowy mającej postać gniazda dla powierzchni osadczej pierścienia usztywniającego oddzielny pierścień o kołowym kształcie, przy czym toroidalny rowek jest koncentryczny z osią A wirującego układu.

Korzystnie, toroidalny rowek w oddzielnym pierścieniu ma powierzchnię twardą i o dużej gładkości.

Korzystnie, elementami tocznymi sąkulki, zaś toroidalny rowek w oddzielnym pierścieniu ma promień krzywizny większy niż promień kuli kulek stanowiących elementy toczne.

Korzystnie, promień kuli kulek stanowiących elementy toczne stanowi 70-95% promienia krzywizny toroidalnego rowka w oddzielnym pierścieniu.

Korzystnie, oddzielny pierścień jest w formie wygiętego z drutu oczka osadzonego w gnieździć w obudowie.

Korzystnie, końce wygiętego oczka z drutu, tworzącego oddzielny pierścień sąpołączone nierozłącznie, korzystnie poprzez spawanie.

180 898

Korzystnie, końce wygiętego oczka z drutu tworzącego oddzielny pierścień są swobodne i tworzą pomiędzy sobą szczelinę, korzystnie skośną.

Korzystnie, pierścieniowa obudowa zawiera co najmniej dwie połączone ze sobąprzelotowe pierścieniowe tarcze tworzące pomiędzy sobą pierścieniowy kanał i tworzące tę pierścieniową obudowę oraz wyposażone w obszarze połączenia w kołnierzowe części obręczy tworzące gniazdo dla oddzielnego pierścienia.

Korzystnie, pomiędzy kołnierzowymi częściami łączącymi ze sobą dwie przelotowe pierścieniowe tarcze jest umieszczony zaciśnięty oddzielny pierścień w przeznaczonym dla niego gnieździe w położeniu, w którym pierścieniowe tarcze są ze sobą połączone.

Korzystnie, pierścieniowa obudowa jest wytłoczonym elementem, korzystnie w kształcie toroidalnym tworzącym w przybliżeniu kołowy kanał, przy czym w materiał tego elementu jest wbudowany w sposób wystający oddzielny pierścień z toroidalnym rowkiem, który stanowi bieżnię zewnętrzną w kołowym kanale.

Korzystnie, co najmniej część pierścieniowej obudowy stanowi integralną część elementu obrotowego zespołu wirującego, korzystnie szczytowej ścianki bębna pralki, i/lub ścianki łopatowego wentylatora sufitowego.

Zaleta wynalazku polega na tym, że zapewnia on urządzenie samo wyważające do układów wirujących, dzięki któremu elementy toczne będą miały dokładnie usytuowaną promieniowo i osiowo bieżnię, co zmniejsza naprężenia stykowe, natomiast całe urządzenie jest proste i z tego względu bardzo uniwersalne pod względem konstrukcyjnym oraz stanowi skuteczne, ale nadal tanie rozwiązanie.

Wynalazek w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenia samowyważające według wynalazku zamontowane na bębnie pralki z łożyskami po jednym na każdą szczytową ściankę bębna, schematycznie, fig. 2 - część urządzenia samo wyważającego z fig. 1, w przekroju poprzecznym, w powiększeniu, fig. 3 - urządzenie samowyważające według -wynalazku w jednym przykładzie wykonania z pierścieniem bieżni będącej jego częścią, w rzucie płaskim, schematycznie, fig. 4 - urządzenie samowyważające według wynalazku w innym przykładzie wykonania.

Urządzenie samowyważające 4 według wynalazku w zalecanym przykładzie wykonania składa się z pierścieniowej obudowy usytuowanej koncentrycznie z osią A bębna 1 pralki. Obudowa samowyważającego urządzenia z fig. 1 ma czworokątny przekrój poprzeczny, ale jak pokazano dalej, przekrój ten może mieć inną postać, np. okrągłą itp.

Na figurze 1 pokazano schematycznie cylindryczny bęben 1 pralki z koncentryczną krótką osią 2 biegnącą od każdej ściany ścianki szczytowej bębna 1 i osadzoną w nie pokazanej obudowie w łożyskach tocznych 3. Oczywiście, tego typu duży zespół wirujący jest narażony podczas wirowania na duże niezrównoważone siły ponieważ prane artykuły rzadko są równomiernie rozłożone w bębnie, ale często zajmująmałączęść bębna i znajdująsię daleko odjego środka. Podobne zjawiska, spowodowane tolerancjami wykonawczymi, brudem i innymi przyczynami tego typu, występująrównież w innych typach wirujących układów, takich jak łopatowe wentylatory sufitowe, koła pojazdów i podobne. W związku z tym, w celu skompensowania i zmniejszenia niewyważenia, każdy szczytowy obszar bębna w przykładzie wykonania widocznym na fig. 1 jest wyposażony w urządzenie samowyważające 4 według wynalazku.

Na figurze 2 pokazano przekrój poprzeczny urządzenia samowyważającego 4 według pierwszego przykładu wykonania wynalazku, przedstawionego na fig. 1.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 2, samowyważające urządzenie 4 ma obudowę złożoną z pierwszej połówki w postaci zbliżonej do pierścieniowej tarczy 5 oraz drugiej połówki w postaci zbliżonej do pierścieniowej tarczy 6, które są ze sobą połączone, w sposób szczelny dla cieczy, wzdłuż ich kołnierzowych obręczy, w wyniku czego tworzy się pierścieniowy kanał 7, w którym są zamknięte liczne duże elementy toczne 8, które podczas pracy działają jako obciążniki kompensujące niewyważenie. Pozostała przestrzeń pierścieniowego kanału 7 jest co najmniej częściowo wypełniona cieczą tłumiącą np. olejem, której zadaniem podczas pracy jest również działanie na elementy toczne do chwili ich osadzenia się w położeniach wyważania.

180 898

Zewnętrzna, kołnierzowa obręcz 5 a pierwszej połówki pierścieniowej tarczy 5 obudowy oraz zewnętrzna kołnierzowa obręcz 6a drugiej połówki pierścieniowej tarczy 6 obudowy, tworzą pomiędzy sobą, po połączeniu, gniazdo 9 na oddzielny pierścień 10 o toroidalnym przekroju poprzecznym, tworzący bieżnię 11 zewnętrzną o krzywoliniowym, wklęsłym profilu zwróconym ku środkowi pierścienia 10.Bieżnia 11 zewnętrzna oddzielnego pierścienia lOjestw położeniu montażowym koncentryczna z osią A wirującego układu oraz w położeniu montażowym oddzielny pierścień 10 uzyskuje sztywność promieniową i centrowanie osiowe dzięki gniazdu, w którym jest silnie osadzony np. za pomocą zacisku, wtłoczenia, wklejenia lub podobną techniką. Powierzchnia gniazda 9 oraz toroidalna bieżnia 11 zewnętrzna sąrównież koncentryczne względem siebie. Toroidalna bieżnia 11 zewnętrzna oddzielnego pierścienia 10 ma twardą, w przybliżeniu gładką powierzchnię, i chociaż można ją właściwie uważać za pierścień z drutu, a także pomimo jego cienkiego kształtu, stanowi on odpowiedniąbieżnię dla elementów tocznych 8. Z tego względu pierścieniowe obręcze 5a i 6a znajdują się tuż na zewnątrz pierścieniowej bieżni, a tym samym zapewniają promieniową sztywność oddzielnemu pierścieniowi 10, tj. w kierunku głównych sił od elementów tocznych 8, działających na pierścieniową bieżnię zewnętrzną. W pokazanym przykładzie wykonania, wydłużony kołnierz 6b obręczy 6a na zewnętrznej stronie drugiej połówki pierścieniowej tarczy 6 obudowy oraz wewnętrzna kołnierzowa obręcz 6c tej połówki pierścieniowej tarczy 6 obudowy służą do silnego połączenia obudowy urządzenia samowyważąjącego z płytami nośnymi 12 lub podobnymi, mającymi swój udział w zwiększaniu sztywności i poprawie stabilności pętli o dużej średnicy utworzonej przez drut bieżni. Płyty nośne 12 mogąbyć ściankami szczytowymi bębna pralki.

Jak widać na fig. 3, oddzielny pierścień 10 może być wykonany z prostego, cienkiego pręta lub drutu, wygiętego w kształt pierścienia i mającego końce na stałe połączone, np. spoiną doczołową 13. Końce pręta lub drutu można również ściąć skośnie, wskutek czego otrzyma się pierścień 12 nie będący zamkniętą pętlą, ale mający skośną szczelinę (nie pokazaną).

Korzystnie, części pierścieniowych tarcz 5, 6 obudowy są wykonane z blaszanych profili, które można łatwo kształtować, montować i trwale łączyć z obrotowymi częściami dużych zespołów wirujących. Istnieje zatem możliwość montowania całego urządzenia samowyważającego, włącznie z wypełnianiem go cieczą tłumiącą, w miejscu produkcji i dostarczania go stamtąd do producenta zespołów obrotowych dla ułatwienia montażu urządzenia samowyważającego w odpowiednim położeniu.

Samo wyważające urządzenie według wynalazku można oczywiście z łatwością skonstruować jako bezpośrednio zintegrowany element układu, w którym ma być stosowany. Przykładowo, samą ściankę szczytową bębna pralki można zastosować jako część jej obudowy, itp.

Na końcu, na fig. 4 pokazano urządzenie samowyważające 4' według wynalazku, w którym obudowa, tworząca kanał 7 dla elementów tocznych 8, ma pewien przekrój poprzeczny, korzystnie w formie grubościennego węża lub rury 14, wykonanej, korzystnie, z materiału z tworzywa sztucznego, przy czym oddzielny pierścień 10, o takich samych właściwościach i kształcie jak opisano w przypadku wcześniejszego przykładu wykonania, jest wbudowana, korzystnie, w materiał rury.

Rowek 11 wyznaczający bieżnię w zewnętrznym pierścieniu 10, powinien mieć, korzystnie, nieco większy promień krzywizny niż promień kuli elementu tocznego, a promień elementu tocznego powinien być równy, najlepiej, 70-95% promienia torusa bieżniowego toroidalnego rowka. Korzystnie, elementy toczne 8 oraz materiał oddzielnego pierścienia bieżniowego powinny mieć w przybliżeniu taką samą twardość i/lub granicę plastyczności.

Wynalazek nie ogranicza się do przykładów wykonania opisanych i pokazanych na rysunkach, ale można wprowadzać w nim pewne modyfikacje i zmiany w zakresie załączonych zastrzeżeń patentowych. Urządzenie samowyważające według wynalazku przedstawiono i opisano w zastosowaniu do dużego zespołu wirującego, ale nie ogranicza się ono w żaden sposób do takich rozwiązań pomimo, że jego największe zalety wiążąsię właśnie z takimi zespołami o dużych wymiarach.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie samowyważające do wirujących zespołów lub układów, w którego skład wchodzi pierścieniowa bieżnia zewnętrzna umieszczona w pierścieniowej obudowie koncentrycznej z tym zespołem lub układem i połączona z nim oraz wiele elementów tocznych umieszczonych w tej obudowie przemieszczających się swobodnie wzdłuż bieżni i stykających się z nią dynamicznie i/lub statycznie podczas wirowania wirującego układu, znamienne tym, że zawiera oddzielny pierścień (10) o dużej średnicy zaopatrzony w toroidalny rowek tworzący bieżnię (11) zewnętrzną i mający krzywoliniowy, wklęsły profil zwrócony ku środkowi oddzielnego pierścienia, który jest trwale umocowany w części obudowy mającej postać gniazda (9) dla powierzchni osadczej pierścienia usztywniającego oddzielny pierścień (10) o kołowym kształcie, przy czym toroidalny rowek jest koncentryczny z osią (A) wirującego układu.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że toroidalny rowek w oddzielnym pierścieniu (10) ma powierzchnię twardą i o dużej gładkości.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, albo 2, znamienne tym, że elementami tocznymi są kulki, zaś toroidalny rowek w oddzielnym pierścieniu (10) ma promień krzywizny większy niż promień kuli kulek stanowiących elementy toczne (8).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że promień kuli kulek stanowiących elementy toczne (8) stanowi 70-95% promienia krzywizny toroidałnego rowka w oddzielnym pierścieniu (10).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienne tym, że oddzielny pierścień (10) jest korzystnie, w formie wygiętego z drutu oczka osadzonego w gnieździe (9) w obudowie.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że końce wygiętego oczka z drutu, tworzącego oddzielny pierścień (10) sąpołączone nierozłącznie, korzystnie poprzez spawanie.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że końce wygiętego oczka z drutu tworzącego oddzielny pierścień (10) są swobodne i tworzą pomiędzy sobą szczelinę, korzystnie skośną.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 4, albo 6, albo 7, znamienne tym, że pierścieniowa obudowa zawiera co najmniej dwie połączone ze sobąprzelotowe pierścieniowe tarcze (5,6) tworzące pomiędzy sobą pierścieniowy kanał (7) i tworzące tę pierścieniową obudowę oraz wyposażone w obszarze połączenia w kołnierzowe części (5a, 6a) obręczy tworzące gniazdo (9) dla oddzielnego pierścienia (10).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że pomiędzy kołnierzowymi częściami (5a, 6a) łączącymi ze sobą dwie przelotowe pierścieniowe tarcze (5, 6) jest umieszczony zaciśnięty oddzielny pierścień (10) w przeznaczonym dla niego gnieździe (9) w położeniu, w którym pierścieniowe tarcze (5, 6) są ze sobą połączone.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 4, albo 6, albo 7, znamienne tym, że pierścieniowa obudowa jest wytłoczonym elementem (14), korzystnie w kształcie toroidalnym tworzącym w przybliżeniu kołowy kanał (7), przy czym w materiał tego elementu jest wbudowany w sposób wystający oddzielny pierścień (10) z toroidalnym rowkiem, który stanowi bieżnię (11) zewnętrzną w kołowym kanale (7).
11. 11. Urządzenie według zastrz. 1, albo 2, albo 4, albo 6, albo 7, znamienne tym, że co najmniej część pierścieniowej obudowy stanowi integralną część elementu obrotowego zespołu wirującego, korzystnie szczytowej ścianki bębna pralki, i/lub ścianki łopatowego wentylatora sufitowego.