IT202000012139A1 - Coperchio per un alloggiamento di cuscinetto e complesso di supporto per un albero rotante associato - Google Patents

Coperchio per un alloggiamento di cuscinetto e complesso di supporto per un albero rotante associato Download PDF

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bearing housing
housing
support assembly
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IT102020000012139A
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Fausto Baracca
Andrea Bertolini
Fabio Cavacece
Fabio Falaschi
Pasquale Frezza
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Skf Ab
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Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: COPERCHIO PER UN ALLOGGIAMENTO DI CUSCINETTO E COMPLESSO DI SUPPORTO PER UN ALBERO ROTANTE ASSOCIATO
DESCRIZIONE
Settore Tecnico dell?Invenzione
La presente invenzione ? relativa ad un coperchio per un alloggiamento di cuscinetto, in particolare destinato ad essere montato su macchinari per l?industria alimentare, nonch? ad un complesso di supporto per alberi mobili, ad esempio rotanti, includente tale coperchio, un alloggiamento di cuscinetto ed un cuscinetto, ad esempio un cuscinetto di rotolamento.
Tecnica Nota
Come ? noto, i macchinari utilizzati nell?industria alimentare presentano numerose parti in movimento supportate da alberi rotanti o scorrevoli, si pensi ad esempio a nastri trasportatori, macchine impastatrici, macchinari per il lavaggio di alimenti freschi.
Tutti questi macchinari, devono essere puliti frequentemente, di solito con acqua addizionata con detergenti e/o disinfettanti, allo scopo controllare l?eventuale insorgenza di colonie batteriche che potrebbero inquinare gli alimenti. ?, in particolare, necessario che ogni parte di questi macchinari non presenti interstizi o altre parti dove lo sporco o anche solo l?acqua di lavaggio possano penetrare e ristagnare. Il ristagno e il passaggio di liquidi o umidit? favorisce infatti una possibile proliferazione di batteri.
Questo problema ? particolarmente sentito per quanto riguarda i complessi di supporto di alberi mobili, che possono essere sia di tipo terminale, dove ? alloggiata cio? una estremit? terminale dell?albero, e diventa particolarmente importante affrontarlo con la massima attenzione laddove l?estremit? terminale dell?albero ? ti tipo passante. Questi complessi di supporto, sono formati da un elemento di alloggiamento, in genere anulare, provvisto di una base o flangia di fissaggio al macchinario, da un cuscinetto, in genere un cuscinetto di rotolamento (ma potrebbe anche essere un cuscinetto radente), montato all?interno dell?elemento di alloggiamento e che si accoppia con l?albero mobile, e da un coperchio, normalmente conformato a tazza, che viene accoppiato in modo forzato sull?elemento di alloggiamento e che, nel caso di alberi passanti, ? dotato di un foro centrale passante per il passaggio dell?albero. Poich? tali alberi mobili possono oscillare e subire anche eventuali disassamenti, nel caso di alberi passanti, la citata integrit? e tenuta antibatterica e anti-inquinante verso i contaminanti esterni e, soprattutto, verso i getti di fluido di lavaggio in pressione, ? spesso messa in crisi, tant?? che dopo i lavaggi si ritrova del fluido di lavaggio penetrato all?interno del coperchio.
Sintesi dell?Invenzione
Scopo della presente invenzione ? quello di fornire un coperchio per un alloggiamento di cuscinetto, in particolare destinato a venire montato su macchinari per l?industria alimentare, nonch? un complesso di supporto per alberi mobili includente tale coperchio, privi degli inconvenienti dell?arte nota e, in particolare, in cui si assicuri una ottima azione di tenuta tra coperchio e albero mobile e soprattutto si evitino penetrazioni di liquidi e sporcizia.
In base all?invenzione vengono dunque forniti un coperchio per un alloggiamento di cuscinetto ed un complesso di supporto per alberi mobili includente tale coperchio, aventi le caratteristiche enunciate nelle rivendicazioni annesse.
Breve Descrizione dei Disegni
L?invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
- la figura 1 illustra una vista frontale in elevazione di una forma di realizzazione non limitativa di un complesso di supporto per alberi realizzato secondo l?invenzione; e
- la figura 2 illustra una vista sezionata secondo un piano di traccia II-II del complesso di supporto di figura 1 con il relativo coperchio.
Descrizione Dettagliata
Con riferimento alle figure 1 e 2, con 1 ? indicato nel suo insieme un complesso di supporto per alberi mobili 100, rotanti o scorrevoli.
Il complesso di supporto 1 comprende un cuscinetto 2 (figura 2), ad esempio un cuscinetto di rotolamento, noto ed illustrato solo come un blocco a tratteggio per semplicit?, atto a ricevere un albero mobile 100, ad esempio rotante, per supportarlo, ed un alloggiamento di cuscinetto 3 avente una sede passante 4 entro la quale ? ricevuto il cuscinetto 2.
L?alloggiamento di cuscinetto 3, in particolare destinato a venire montato su macchinari per l?industria alimentare, ? illustrato in sezione radiale e pi? nel dettaglio in figura 2. L?alloggiamento di cuscinetto 3 ? del tipo destinato a venire montato solidale su un telaio 5 di macchinario di tipo noto, illustrato a tratteggio solo in parte in figura 2, in particolare contro una superficie piana 6 di un telaio di macchinario 5 per l?industria alimentare.
L?alloggiamento di cuscinetto 3 comprende un elemento di alloggiamento 7, nel complesso anulare, disegnato in modo da essere atto a ricevere in modo noto, al proprio interno, in particolare nella sede 4, il cuscinetto 2, ed una base o flangia 8 di fissaggio al telaio di macchinario 5; la sede 4 presenta in generale un asse X di simmetria e il cuscinetto 2 viene generalmente montato nella sede 4 coassiale con l?asse X; nel caso illustrato la sede 4 presenta una superficie laterale curva per permettere possibili oscillazioni del cuscinetto 2 al fine di compensare eventuali disassamenti.
La base o flangia 8 ? provvista di fori passanti 9 per viti o bulloni (noti e non illustrati per semplicit?) mediante le/i quali la base o flangia 8 e con essa l?intero complesso di supporto 1 vengono fissati solidali alla superficie 6 piana del telaio 5.
Ovviamente, la forma di alloggiamento di cuscinetto 3 illustrata ? solamente una delle possibili; ad esempio, la base o flangia 8, che nell?esempio illustrato ? quadrata e perpendicolare all?asse X, pu? assumere altre forme simmetriche o asimmetriche e/o essere ricavata disassata e di lato rispetto all?elemento di alloggiamento 7.
In ogni caso, il complesso di supporto 1 comprende sempre anche un coperchio 10 per chiudere a tenuta di fluido una imboccatura 11 della sede interna 4 dell?elemento di alloggiamento 7 entro la quale ? montato il cuscinetto 2.
Il coperchio 10 per l?alloggiamento di cuscinetto 3 ? complessivamente conformato a tazza e comprende una parete di fondo 12, una parete laterale anulare 13 che si estende trasversalmente alla parete di fondo 12 ed una porzione di accoppiamento 14 verso l?alloggiamento di cuscinetto 3.
La porzione di accoppiamento 14 ? anulare, ? ricavata integrale di pezzo su una estremit? 15 della parete laterale 13 opposta alla parete di fondo 12 ed ? disegnata per accoppiarsi in uso con l?alloggiamento di cuscinetto 3 lateralmente sull?esterno dell?alloggiamento di cuscinetto 3, nella fattispecie ? conformata come un giunto a bicchiere e si accoppia radialmente e lateralmente sull?esterno su una superficie laterale 16 radialmente esterna dell?elemento anulare di alloggiamento 7, sempre presente in qualsiasi forma di realizzazione dello stesso.
La superficie laterale 16 e la porzione di accoppiamento 14 sono definite da solidi di rivoluzione e presentano un comune asse di simmetria coincidente con l?asse X.
Il coperchio 10 ? realizzato in un unico pezzo in un materiale plastico sintetico e la porzione di accoppiamento 4 ? provvista da banda opposta alla parete di fondo 12 di un labbro anulare di tenuta 18, che si estende frontalmente a sbalzo da un bordo anteriore 19 della porzione di accoppiamento 14 e che ? realizzato nel medesimo materiale plastico sintetico del coperchio 10.
Secondo una caratteristica dell?invenzione, la parete di fondo 12, la parete laterale 13, la porzione di accoppiamento 14 ed il labbro di tenuta 18 sono realizzati tutti in un poliuretano, per stampaggio ad iniezione in un unico pezzo. Sorprendentemente, tale materiale specificamente selezionato ? quello che si ? dimostrato capace di impartire una sufficiente rigidezza al coperchio 10, tale da permettergli di venire accoppiato stabilmente in un modo qualsiasi, ad esempio piantato ad interferenza o a scatto o a baionetta, esternamente sull?alloggiamento di cuscinetto 3, e al contempo di impartire al coperchio 10 una sufficiente elasticit?/flessibilit? da permettere al labbro di tenuta 18 di svolgere efficacemente il proprio compito cooperando a contatto a tenuta di fluido e in modo auto-drenante con la superficie laterale 16.
Secondo una ulteriore caratteristica dell?invenzione, il coperchio 10 comprende una apertura 20 passante centrata sull?asse X e ricavata attraverso la parete 12 di fondo per permettere il passaggio dell?albero mobile 100, o, quantomeno, di una sua porzione di estremit?, e una corona 21 di irrigidimento, la quale ? solidale e integrale alla parete 12 di fondo, ed ? disposta attorno all?apertura 20 passante. Preferibilmente, nel coperchio 10 sopra descritto, la corona 21 di irrigidimento e la parete 12 di fondo, come la parete anulare laterale 13 sono realizzate in un unico pezzo in un materiale polimerico, che, come gi? precedentemente descritto, si ? dimostrato capace di impartire una sufficiente rigidezza al coperchio 10 e, quindi, anche alla corona 21.
Secondo quanto meglio illustrato nella figura 2, la corona 21 di irrigidimento comprende un setto 23 cilindrico, il quale ? coassiale all?asse X, si estende verso l?interno del coperchio 10 lungo l?asse X a partire dalla parete 12 di fondo, solidalmente alla parete 12 di fondo stessa, ed ? disposto attorno all?apertura 20 passante. Il setto 23 cilindrico ? delimitato radialmente verso l?esterno da una superficie 24 cilindrica e radialmente verso l?interno da una superficie 25 conica, laddove qui e nel seguito, per ?conicit?? di una superficie conica o troncoconica si intende il lato verso il quale ? rivolto il vertice del cono geometrico che delimita tale superficie. Quindi la superficie 25 conica si rastrema a partire dall?apertura 20 con una inclinazione rispetto all?asse X di un angolo ? acuto, preferibilmente minore di 10? in modo da diminuire progressivamente il proprio diametro allontanandosi dall?apertura 20 stessa, e, inoltre, la superficie 25 conica in corrispondenza dell?apertura 20 presenta un diametro interno di dimensioni maggiori rispetto alle dimensioni di un diametro esterno dell?apertura in modo tale da definire un bordo 26 anulare attorno all?apertura 20 stessa.
La corona 21 di irrigidimento comprende, inoltre, una pluralit? di nervature 27 di irrigidimento, le quali sono solidali al setto 23 cilindrico, e si diramano verso la parete laterale 13 secondo rispettive direzioni radiali centrate sull?asse a partire dalla superficie 24 cilindrica radialmente esterna del setto 23 cilindrico stesso. Ciascuna nervatura 27 ? conformata in guisa di una aletta disposta su di un rispettivo piano radiale, ed ? libera sia dalla parte rivolta verso la parete laterale 13, sia dalla parte rivolta verso l?interno del coperchio 10, mentre ? vincolata, in quanto realizzata di pezzo, alla parete 12 di fondo contribuendo, in questo modo, ad irrigidire ancora di pi? sia il setto 23, sia anche la parte 12 di fondo stessa.
Il coperchio 10 comprende, infine, un elemento 30 di tenuta, il quale ? realizzato di un materiale gommoso approvato e standardizzato in modo tale da rispondere ai stringenti requisiti della Food & Drug Administration Americana, ed ? alloggiato all?interno di una rispettiva sede 31 definita dalla superficie 25 conica. L?elemento 30 di tenuta comprende, a sua volta, una base 32 cilindrica disposta radialmente a contatto con la superficie 23 conica e assialmente a ridosso del bordo 26, e un labbro 33 elasticamente deformabile, il quale si estende dalla base 32 cilindrica radialmente verso l?interno del coperchio 10 e assialmente verso l?apertura 20 in modo da invadere parzialmente la luce dell?apertura 20 stessa. La base 32 e il labbro 33 conformano, in una sezione assiale, l?elemento 30 di tenuta sostanzialmente come una V spalancata verso l?apertura 20, e il labbro 33, disposto direttamente a contatto con l?albero mobile 100 per sigillare a tenuta di fluido il coperchio 10, permette con la propria elasticit? anche di compensare eventuali movimenti dell?albero mobile 100 dovuti a disassamenti e/o oscillazioni garantendo la citata integrit? e tenuta anti-batterica e anti-inquinante verso i contaminanti esterni. Inoltre, la forma a V spalancata verso l?apertura 20 permette non solo di migliorare la tenuta del coperchio 10 rispetto ai getti di fluido di lavaggio in pressione che vengono deviati nuovamente verso l?esterno del coperchio 10 stesso, ma, combinata con l?inclinazione della superficie 25 conica, permette di resistere anche getti di acqua con pressioni fino a 100 bar.
Inoltre, la combinazione di un labbro 33 elasticamente deformabile connesso ad una base 32 accoppiata con una superficie 25 conica non solo permette di accrescere la superficie di contatto reciproco fra labbro 33 e albero mobile 100, ma permette anche di compensare eventuali imprecisioni dimensionali presenti sia nell?alloggiamento di cuscinetto 2, sia dovuti alle flessioni dell?albero mobile 100 stesso. Infatti, la minor dimensione di diametro della superficie 25 conica la si ha in corrispondenza dell?innesto del labbro 33 con la base 32, ovvero in corrispondenza del minimo spessore radiale dell?elemento 30: pertanto, con la semplice adozione delle superficie 25 conica si riesce ad accrescere la capacit? di tenuta dell?elemento 30 senza necessariamente dover agire sulle dimensioni, ovvero sui costi, dell?elemento 30 stesso.
Inoltre, l?inclinazione della superficie 25 conica dell?angolo ? acuto, preferibilmente minore di 10?, permette, in caso di necessit?, anche una rapida sostituzione dell?elemento 30 di tenuta sia in fase di smontaggio e separazione dello stesso dalla sede 31, sia in fase di successivo riassemblaggio di un nuovo elemento 30 di tenuta nella sede 31 stessa, senza la necessit? di dover sostituire l?interno coperchio 10.
In ultimo, considerata la composizione in materiale polimerico del coperchio 10, risulta che lo stesso non possa essere molto rigido e resistente di per s?, ma lo strategico posizionamento delle nervature 27 attorno al setto 23 e connesse con la parete 12 di fondo permette di irrigidire il coperchio 10 esattamente in corrispondenza del suo punto pi? sollecitato, ovvero l?apertura 20, senza accrescerne il peso e il dispendio di materiale e permette, inoltre, di realizzare anche un coperchio 10 assialmente compatto cosicch? la pressione generata dall?albero 100 sul labbro 33 elasticamente deformabile genera sul coperchio 10 un momento flettente, che ? bilanciato correttamente dal braccio che si crea tra la porzione 14 di accoppiamento e il contatto stesso del labbro 33 elasticamente deformabile con l?albero 100, evitando l?eventuale distacco del labbro 33 elasticamente deformabile per effetto della deformazione del coperchio 10 stesso. Inoltre, poich? il coperchio 10 ? generalmente realizzato per iniezione di materiale polimerico in uno stampo, la sua compattezza in senso assiale permette, al netto delle variazioni di spessore delle sezioni utili per l?irrigidimento del coperchio 10, una comunque uniforme distribuzione del materiale polimerico, mitigando fattori quali il tempo e il verso di raffreddamento, e la tipologia di iniezione del materiale a tutto vantaggio del processo e dei costi di produzione. La compattezza assiale del coperchio 10 e la tipologia di iniezione del materiale utilizzato rendono, inoltre, possibile la presenza di una quantit? massima di materiale in sezione, che oltre rendere comunque sufficientemente rigido di per s? coperchio 10, ne permettono un?ottima stabilit? in fase di montaggio.
In particolare, il coperchio 10 secondo la presente invenzione, ovvero provvisto della corona 21 di irrigidimento come sopra descritta, trova vantaggiosa applicazione in ambienti laddove il limitato ingombro assiale disponibile permettono l?uso di coperchi 10 con rispettive lunghezze assiali L contenute in un range a partire da una lunghezza minima di 29,6 mm, fino ad una lunghezza massima di 37,7 mm: all?interno di tale range di lunghezze assiali, inoltre, il design sopra descritto permette di contenere in modo significativo la quantit? di materiale iniettato e di limitare in modo deciso eventuali problemi annessi al processo di iniezione. Evidenze sperimentali hanno rivelato che all?esterno del range sopra descritto, da 29,6 mm a 37,7 mm, il coperchio 10 si presenterebbe troppo corto e, rispettivamente, troppo lungo ai fini di garantire una tenuta al fluido sia sull?innesto con la base o flangia 8 di fissaggio, sia sull?impegno con l?albero 100.
Tutti gli scopi dell?invenzione sono dunque raggiunti.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI
1. Coperchio (10) per un alloggiamento di cuscinetto (3), in particolare destinato a venire montato su macchinari (5) per l?industria alimentare, comprendente:
- una parete di fondo (12) trasversale ad un asse (X) dell?alloggiamento di cuscinetto;
- una parete laterale anulare (13) che si estende trasversalmente alla parete di fondo (12); e
- una porzione di accoppiamento (14) verso l?alloggiamento di cuscinetto (3) ricavata su una estremit? della parete laterale (13) opposta alla parete di fondo (12);
il coperchio (10) essendo caratterizzato dal fatto di comprendere:
- una apertura (20) passante ricavata attraverso la parete di fondo (12) per permettere il passaggio di un albero mobile (100), preferibilmente rotante;
- una corona (21) di irrigidimento solidale e integrale alla parete di fondo (12) e disposta attorno all?apertura (20) passante; e
- un elemento di tenuta (30) montato in corrispondenza dell?apertura (20) passante ed impegnato a tenuta dall?albero mobile.
2. Coperchio per un alloggiamento di cuscinetto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la corona (21) di irrigidimento, la parete di fondo (12) e la parete anulare laterale (13) sono realizzate in un unico pezzo in un materiale polimerico, preferibilmente per stampaggio.
3. Coperchio per un alloggiamento di cuscinetto secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che, la corona (21) di irrigidimento comprende un setto (23) cilindrico coassiale all?asse (X) dell?alloggiamento ed estendentesi lungo l?asse (X) a partire dalla parete di fondo (12) verso l?interno del coperchio (10).
4. Coperchio per un alloggiamento di cuscinetto secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il setto (23) cilindrico comprende una sede (31) per alloggiare l?elemento di tenuta (30), la sede (31) essendo delimitata radialmente verso l?esterno da una superficie conica (25).
5. Coperchio per un alloggiamento di cuscinetto secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la corona (21) di irrigidimento comprende una pluralit? di nervature (27) di irrigidimento solidali al setto (23) cilindrico.
6. Complesso di supporto (1) per alberi mobili (100), rotanti o scorrevoli, comprendente un cuscinetto (2) atto a ricevere l?albero mobile (100), un alloggiamento di cuscinetto (3) comprendente a sua volta un elemento di alloggiamento (7) ed una base o flangia (8) di fissaggio ad un telaio (5) di macchinario, e un coperchio (10) per chiudere a tenuta di fluido una imboccatura (11) di una sede interna (4) dell?elemento di alloggiamento (7) entro la quale ? montato il cuscinetto (2); il complesso di supporto (1) essendo caratterizzato dal fatto che il coperchio (10) comprende:
- una parete di fondo (12) trasversale ad un asse (X) dell?alloggiamento di cuscinetto;
- una parete laterale anulare (13) che si estende trasversalmente alla parete di fondo (12); e
- una porzione di accoppiamento (14) verso l?alloggiamento di cuscinetto (3) ricavata su una estremit? della parete laterale opposta alla parete di fondo (12);
- una apertura (20) passante ricavata attraverso la parete di fondo (12) per permettere il passaggio dell?albero mobile (100);
- una corona (21) di irrigidimento solidale e integrale alla parete di fondo (12) e disposta attorno all?apertura (20) passante; e
- un elemento di tenuta (30) montato in corrispondenza dell?apertura (20) passante ed impegnato a tenuta dall?albero mobile.
7. Complesso di supporto secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la corona (21) di irrigidimento, la parete di fondo (12) e la parete anulare laterale (13) sono realizzate in un unico pezzo in un materiale polimerico in un unico pezzo, preferibilmente per stampaggio.
8. Complesso di supporto secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che, la corona (21) di irrigidimento comprende un setto (23) cilindrico coassiale all?asse (X) dell?alloggiamento ed estendentesi lungo l?asse (X) a partire dalla parete di fondo (12) verso l?interno del coperchio (10).
9. Complesso di supporto secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il setto (23) cilindrico comprende una sede (31) per alloggiare l?elemento di tenuta (30), la sede (31) essendo delimitata radialmente verso l?esterno da una superficie conica (25).
10. Complesso di supporto secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che la corona (21) di irrigidimento comprende una pluralit? di nervature (27) di irrigidimento solidali al setto (23) cilindrico.
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