NL8801262A - L-vormig legersamenstel. - Google Patents

Description

- 1 - L-vormig legersamenstel.

De uitvinding heeft betrekking op een effectief legersamenstel voor metalen assen die, met smering binnen metalen bussen, met extreem hoge toerentallen roteren.

Het leger is gevormd uit een zelf-smerend materiaal 5 met een druk-snelheidswaarde van tenminste 1800 bij 100 voet per minuut oppervlaktesnelheid teneinde op effectieve wijze het draagoppervlak tussen het leger en de as te smeren. Om de kosten minimaal te houden moet een dergelijk materiaal vormbaar zijn.

10 Het leger is niet-continu ofwel gespleten teneinde de variaties in diameter van de as te compenseren, welke worden veroorzaakt voor de temperatuurveranderingen daarin, die een gevolg zijn van het hoge toerental.

Het leger wordt in constante aanraking geduwd 15 met de as door een afdichtingsring. Het ontwerp van de afdichtingsring zorgt ervoor dat deze zich gemakkelijk aan kan passen op veranderingen in druk. Hij compenseert dus de conventionele grote fabricagetoleranties van de groef waarin hij is gemonteerd en de veranderingen in 20 asdiameter.

De uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van voorkeursuitvoeringsvormen van het L-vormige legersamenstel, weergegeven in de tekening, waarin:

Fig.1 een schematische vertikale doorsnede toont 25 over het legersamenstel;

Fig.2 een vertikale doorsnede toont volgens de lijn II-II van fig.3;

Fig.3 een eindaanzicht daarvan toont;

Fig.4 een bovenaanzicht daarvan toont; 30 Fig.5 een vertikale doorsnede toont volgens de lijn V-V van fig.6;

Fig.6 een eindaanzicht toont van de afdichtingsring achter het leger;

Fig.7 een vertikale doorsnede toont, op vergrote 35 schaal, van de in fig.5 getoonde ring;

Fig.8 een vertikale doorsnede toont over een afdichtingsring met gewijzigde dwarsdoorsnede; .$801262 -2- Ί»

Fig. 9 een schematische Vertikale doorsnede toont over een gewijzigd maar soorgelijk legersamenstel;

Fig.10 een vertikale doorsnede toont, op vergrote schaal, van het legerelement getoond in fig.9; 5 Fig.11 een eindaanzicht toont van het legerelement weergegeven in fig.10; en

Fig.12 een 'bovenaanzicht toont van het legerelement weergegeven in de fig. 10 en 11.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding 10 is getoond in de fig. 1-7. Het legersamenstel omvat een gevormde niet-continue, gespleten ring die het zelf-smerende legerelement vormt. Hij werkt als een dubbel-leger doordat hij een legeroppervlak verschaft voor de as en daardoor ontijdige slijtage van het afdichtings-15 element voorkomt, dat zorgt voor het compenseren van de verschillen in de uitzettingscoefficient van staal en messing. De afdichtingsring functioneert als een elastomere veer.

Het legerelement is gevormd uit een kunststof-20 materiaal dat bij voorkeur thermoplastisch is hoewel thermo-hardende materialen kunnen worden toegepast.

Enkele voorbeelden zijn ongemodificeerde polycarbonaten en ongemodificeerde polystyrenen. Deze twee materialen zullen goed werken bij toepassingen voor laag toerental, 25 lage druk. Uit het oogpunt van kosten zal het leger worden gevormd, wat betekent dat het wordt vervaardigd door spuitgieten of vormen door middel van overdrachtsvormen. Uit het oogpunt van effectieve kosten zal waarschijnlijk op de lange duur een 6/10 nylon met 30 modificators het meest gewenst zijn. Andere materialen die kunnen worden toegepast zijn polyetheen, poly-propeen, styreen en polyvinylchloride. De belangrijkste overwegingen zijn dat het materiaal vormbaar moet zijn en dat het een druk-snelheidswaarde moet bezitten van 35 niet minder dan 1800 bij 100 voet per minuut oppervlakte-snelheid.

De fig.1-7 tonen het legersamenstel met een as 15 die om zijn langsas roteert met een hoog toerental binnen een bronzen bus 16. De boveneinden van deze 40 as en bus eindigen bij een tandwielkast (niet weergegeven) .0801262 % - 3 - s» die smeermiddel bevat voor het smeren van de as. Een askraag 17 is door middel van een perspassing aangebracht op de as 15 en ligt aan tegen het einde van de bus 16.

Een stalen moer 18 strekt zich uit rond de kraag 17, 5 zoals dit normaal is bij een katoen-drijver.

Het legerelement 20 is in het algemeen L-vormig in dwarsdoorsnede. Een deel 21 bezit radiale afmetingen die nagenoeg gelijk zijn aan de diepte van de groef 19 terwijl het deel 22 ervan geringere radiale afmetingen 10 bezit. Het legerelement 20 bezit het afdichtingsviak 20a bij zijn inwendige diameter waardoor een afdichting rond de as 15 wordt verkregen. De axiale afmetingen van het legerelement 20 zijn iets kleiner dan die van groef 19.

15 Een tong 23 strekt zich axiaal uit in een opening 24 gevormd in leger 16 om te voorkomen dat het element 20 met as 15 meedraait. De twee delen 21 en 22 leveren een secondaire groef 24 waarbinnen de afdichtingsring 25 wordt gemonteerd.

20 Het legerelement 20 is verder uniform in dwars- doorsnede-uitvoering waarbij de axiale lengte ongeveer 3,56 mm is. De radiale afmeting van het deel 22 is ongeveer 0,76 mm en het deel 21 strekt zich radiaal uit over ongeveer 1,50 tot 1,65 mm.

25 De inwendige diameter van de afdichting is 12,40 mm.

De tong 23 strekt zich over ongeveer 2,54 mm uit buiten het deel 22 van het leger dat de kleinere radiale afmeting bezit. Het deel 22 strekt zich axiaal uit over ongeveer 1,78 mm.

30 Het legerelement 20 wordt gevormd door een ge spleten ring, waarbij de spleet is aangeduid met 26 in fig.4. De einden kunnen zich dus instellen.

Veer 25 is vervaardigd uit een uniform veerkrachtig vervormbaar rubberachtig materiaal, in het algemeen 35 een elastomeer. De ring 25 heeft een veelhoekige, binnen een rechthoek vallende, dwarsdoorsnede met gelijke radiale en axiale afmetingen. De ring is symmetrisch en loopt continu door. Elke zijde is concaaf en elke hoek wordt gevormd door een convexe neus 27. De holten 28 40 daartussen bezitten een kromtestraal van ongeveer 28% c880126Ï f - 4 - * van de maximale dwarsdoorsnede-afmeting van de ring. De holten 28. lopen tangentiaal uit in de convexe neuzen 27.

De maximale radiale afmeting van de ring 25 gecombineerd met de radiale afmeting van het deel 22 5 van het leger is iets groter dan de radiale afmetingen van de groef 24. Het leger 20 wordt dus radiaal iets samengedrukt door de ring 25.

De ring 25 is continu en heeft een geheel uniforme dwarsdoorsnede. De straal van de hoekneuzen 27 is ongeveer 10 16% van de maximale radiale afmeting van de ring. Gebleken is dat een ring met een inwendige diameter van ongeveer 13,72 mm en met maximale radiale en axiale afmetingen van ongeveer 1,22 mm op bijzonder bevredigende wijze werkt. Een dergelijke ring heeft minimum radiale af-15 metingen tussen de tegenover elkaar liggende concave oppervlakken 28 van ongeveer 0,91 mm. De kromtestraal van de holten 28 is ongeveer 0,41 mm en de kromtestraal van de neuzen 27 is ongeveer 0,20 mm.

De ring 25 behoeft niet noodzakelijkerwijs vierkant 20 in dwarsdoorsnede te zijn. In plaats daarvan kan de groef axiaal langer worden gemaakt en dan zal de ring axiaal langer zijn zoals de ring 30 in fig.8. De gecombineerde radiale afmeting van de ring 30 en van het deel van het legerelement waar hij tegen aanligt is 25 iets groter dan de radiale afmetingen van de groef.

De axiale afmetingen van de ring 30 gecombineerd met de axiale afmetingen van het deel van het legerelement waarlangs hij zich uitstrekt zijn iets kleiner dan de axiale afmetingen van de groef.

30 De fig.9-12 tonen een overeenkomstig leger met uitzondering daarvan dat dit zodanig is vervaardigd dat de afdichting tot stand wordt gebracht op het buitenoppervlak van het leger. Zoals in fig.9-10 is dus de grootste axiale afmeting bij zijn buitenomtrek. 35 Het deel met kleiner radiale afmeting is aangeduid met het verwijzingscijfer 32 en het deel met grotere afmeting is aangeduid met verwijzingscijfer 33. Het deel 32 heeft dus kleinere radiale afmetingen en grotere axiale afmetingen dan het deel 33. De afdichting bevindt 40 zich op het buitenoppervlak van het element 31 in plaats .8801262 «r - 5 -

V

van op het inwendige oppervlak. In alle andere opzichten is de inrichting overeenkomstig met uitzondering daarvan dat het leger roteert met de as 34.

Groef 35 is gevormd in de as die roteert binnen 5 de bus 36. Het leger 31 ligt binnen deze groef en deel 32 verschaft een afdichting bij 38 tegen het leger 36.

De afdichtingsring 39 kan dezelfde afmetingen bezitten en in dezelfde verhoudingen staan ten opzichte 10 van de secondaire groef 40 als het geval is bij de afdichting ten opzichte van de inwendige diameter weergegeven in fig.1. De ring 39 heeft zodanige radiale afmetingen dat het deel 32 onder compressie wordt gehouden tegen het binnenoppervlak van de bus 36 aan.

15 Met de nummers 40 en 41 zijn respectievelijk de kraag en de stalen moer aangeduid.

Het leger 31 is gespleten zoals aangegeven met het verwijzingscijfer 42 in fig.12, zodat de einden ervan kunnen verschuiven en de variaties in oppervlakte-20 afmetingen kunnen compenseren, veroorzaakt door de warmte opgewekt door de as 34. Ring 39 houdt het leger onder compressie tegen het binnenoppervlak van de bus 36 voor het tot stand brengen van de afdichting tussen het leger 31 en de bus 36. Hij heeft eveneens kleinere axiale 25 afmetingen dan de groef 37 en ligt aan tegen het deel 33.

Tijdens bedrijf houden de elastomere veerelementen 25, 39 de legers onder compressie tegen het oppervlak waarop de afdichting tot stand moet worden gebracht.

Dit is het oppervlak van het leger dat de grootste 30 axiale afmetingen bezit. Door gebruik te maken van het hiervoor beschreven leger wordt het verlies aan smeermiddelen aanmerkelijk verminderd en wordt ook in hoge mate de stilstandstijd bekort en behoeft minder vervanging van onderdelen plaats te vinden daar slijtage 35 aanmerkelijk wordt gereduceerd. Het smeermiddel wordt in de tandwielkast gehouden en de bus wordt veel langer gesmeerd dan tot nu toe. De ringen 25 en 39 handhaven een geringe druk tegen het leger op elk tijdstip zodat maximum voordeel wordt getrokken uit de zelf-smerende 40 eigenschappen. Dit verzekert een lange standtijd en <8d0U62 * - 6 - * verschaft een effectieve afdichting om het ontsnappen van smeermiddel tegen te gaan.

De ringen 25,39 zijn zeer flexibel en verschaffen een goede compensatie voor variaties in afmetingen ver-5 oorzaakt door temperatuursveranderingen van de roterende delen. De installaties tonen een grote toename van de levensduur van reeds in gebruik zijnde machines. Soortgelijke constructies zullen worden toegepast door de fabrikanten van inrichtingen om dergelijke machines 10 aanmerkelijk te verbeteren doordat de levensduur ervan ten zeerste wordt verlengd.

-conclusies- .$$01161

Claims (12)

1. Legersamenstel, gekenmerkt door: (a) een as die zodanig is opgesteld dat hij om zijn langsas kan roteren met een hoog toerental; (b) een kraag die vast op de as is aangebracht 5 en deze omringt; (c) een bus die de as draaibaar ondersteunt en eindigt nabij maar op enige afstand van de kraag; (d) een huis dat de bus omringt en ondersteunt en dat zich tot buiten de bus uitstrekt tot dicht bij 10 de kraag en een ringvormige groef rond de as vormt in samenwerking met de kraag en het ene einde van de bus; (e) een gevormd, niet-continu, gespleten, zelf-smerend ringvormig element gevormd uit vormbaar, zelf- 15 smerend materiaal met een druk-snelheidswaarde tenminste gelijk aan 1800 bij 100 voet per minuut oppervlakte-snelheid; (f) welk legerelement in hoofdzaak L-vormig in dwarsdoorsnede is waarbij een deel ervan geringere 20 radiale afmetingen bezit dan het resterende deel ervan en axiale afmetingen bezit die nagenoeg gelijk zijn aan de axiale afmetingen van de groef en daar binnen is opgenomen; (g) een afdichtingsring vervaardigd uit een 25 uniform veerkrachtig vervormbaar rubberachtig materiaal welke ring gemonteerd is binnen de groef in omringende verhouding ten opzichte van het deel van het legerelement dat de kleinere radiale afmetingen bezit; (h) waarbij de binnenomtrek van de afdichtings- 30 ring nagenoeg gelijk is aan de buitenomtrek van het deel van het legerelement dat de kleinere radiale afmetingen bezit; (i) waarbij de axiale afmetingen van de afdichtingsring gecombineerd met de axiale afmetingen van het deel 35 van het leger dat de grotere radiale afmetingen bezit kleiner is dan de axiale afmetingen van de groef; en (j) dat de gecombineerde radiale afmetingen van het deel van het leger dat de kleinere radiale afmetingen <880*262 » - 8 - bezit en van de afdichtingsring in zijn vrije vorm iets groter zijn dan de radiale afmetingen van de groef, waarbij de afdichtingsring en het laatstgenoemde deel onder een geringe radiale compressie om de as worden 5 gehouden.

2. Legersamenstel volgens conclusie 1, geken merkt door: (a) een gevormd, niet-continu, gespleten, zelf-smerend legerelement gevormd uit vormbaar zelf-smerend 10 materiaal met een druk-snelheidswaarde van tenminste 1800 bij 100 voet per minuut oppervlaktesnelheid; (b) welk legerelement een nagenoeg uniforme in hoofdzaak L-vorm bezit in dwarsdoorsnede en een axiaal deel ervan een geringere radiale dikte bezit dat het 15 resterende deel ervan, welk deel een ringvormig oppervlak bezit dat aanligt tegen een afdichtingsring; (c) een afdichtingsring vervaardigt uit een uniform veerkrachtig vervormbaar rubberachtig materiaal, die zodanig is gemonteerd dat hij aanligt tegen het 20 ermee in aanraking komende deel van het legerelement en zich daarlangs uitstrekt, terwijl één van de omtreks-vlakken ervan in zijn vrije vorm gelijk is aan één van de omtreksvlakken van het genoemde deel; (d) waarbij de afdichtingsring zich uitstrekt langs 25 het resterende deel van het legerelement dat de grotere radiale dikte bezit; (e) waarbij de afdichtingsring een in hoofdzaak veelhoekige, binnen een rechthoek vallende, dwarsdoorsnede bezit met een paar concave radiaal tegenover 30 elkaar liggende werkoppervlakken en een paar axiaal op afstand van elkaar liggende vlakken; (f) waarbij de afdichtingsring in zijn vrije vorm convex gebogen hoekdelen bezit die met een continue boog overgaan in de holten van de oppervlakken; 35 (g) een ondersteuningsconstructie omvattende een paar tegenover elkaar liggende oppervlakken waarvan het ene zodanig is uitgevoerd en aangebracht dat het zich snel kan verplaatsen ten opzichte van het andere, waarbij de ondersteuningsconstructie het legerelement .8801262 v- - 9 - en de afdichtingsring omringt en een ringvormige primaire groef bepaalt in één van de oppervlakken waarbinnen zich het legerelement en de afdichtingsring uitstrekken; (h) waarbij de axiale afmetingen van de afdichtings-5 ring, gecombineerd met de axiale afmetingen van het deel van het legerelement dat de grootste radiale dikte bezit, kleiner zijn dan de axiale afmetingen van de groef; (i) waarbij de afdichtingsring in zijn vrije 10 vorm maximale radiale dwarsdoorsnede afmetingen bezit die, tezamen met die van het deel van het legerelement dat de kleinste radiale dikte bezit, iets groter zijn dan de radiale afmetingen van de groef en daardoor onder geringe compressie staan in een radiale richting wanneer 15 de ring in de groef is aangebracht; en (j) dat het legerelement een zich axiaal uitstrekkend afdichtingsoppervlak bezit dat iets in radiale richting wordt gedrukt binnen de groef naar het tegenover liggende oppervlak door de onder compressie 20 staande afdichtingsring om daardoor een afdichting dwars over de groef tot stand te brengen.

3. Legersamenstel volgens conclusie 2,met het kenmerk, dat door het leger verankeringsmiddelen worden gedragen die zich axiaal daarvan uitstrekken om 25 dit vast te zetten tegen verplaatsing ten opzichte van de ondersteuningsconstructie.

4. Legersamenstel volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de axiale afmetingen van de afdichtingsring uitgaan boven de radiale afmetingen 30 ervan in zijn vrije vorm.

5. Legersamenstel volgens ëën der conclusies 2-4, met het kenmerk, dat het legerelement en de ondersteuningsconstructie tezamen een secondaire ringvormige groef vormen waarvan de axiale afmetingen 35 uitgaan boven de radiale afmetingen ervan en waarbinnen de afdichtingsring is aangebracht. .8801262 ί -ιο

6. Legersamenstel volgens ëën der voorgaande con clusies, met het kenmerk, dat het omvat: (a) een gevormd, niet-continu, gespleten zelf-smerend legerelement gevormd uit vormbaar zelf-smerend 5 materiaal met een druk-snelheidswaarde van tenminste 1800 bij 100 voet per minuut oppervlaktesnelheid; (b) welk legerelement in dwarsdoorsnede in hoofdzaak L-vormig is terwijl een deel ervan geringere radiale afmetingen bezit dan het resterende deel ervan; 10 (c) een afdichtingsring vervaardigd uit een uniform veerkrachtig vervormbaar rubberachtig materiaal dat in radiale richting aandrukkend is gemonteerd tegen het deel van het legerelement met kleinere radiale afmetingen terwijl ëën van de radiale diameters nagenoeg 15 gelijk is aan de diameter van het oppervlak van het laatstgenoemde deel waartegen het aandrukt; (d) waarbij de afdichtingsring een in hoofdzaak veelhoekige, binnen een rechthoek vallende, vorm bezit en een paar concave radiaal op afstand van elkaar liggende 20 werkoppervlakken en een paar op afstand van elkaar liggende concave oppervlakken; (e) welke afdichtingsring in zijn vrije vorm convex gebogen hoekdelen bezit die met een continue boog overgaan in de holten van de oppervlakken; 25 (f) waarbij een ondersteuningsconstructie het leger en de afdichtingsring omringt en een ringvormige primaire groef bepaalt waarbinnen het legerelement en de afdichtingsring zich uitstrekken; (g) welk legerelement en de groef nagenoeg gelijke 30 axiale afmetingen bezitten; (h) waarbij de radiale diepte van de groef nagenoeg gelijk is aan de maximale radiale dwarsdoorsnede-afmetingen van het legerelement; (i) waarbij de axiale breedte van de groef iets 35 groter is dan de som van de maximale axiale dwars- doorsnede-afmetingen van de afdichtingsring in zijn vrije vorm en van het deel van het legerelement dat de grootste radiale afmetingen bezit; en (j) waarbij de afdichtingsring in zijn vrije vorm 40 maximale radiale dwarsdoorsnede-afmetingen bezit die, .8801262 - 11 - tezamen met die van het deel van het leger dat de kleinere radiale afmetingen bezit, iets groter zijn dan de radiale afmetingen van de groef zodanig dat de ring onder geringe radiale compressie staat wanneer hij in de 5 groef is aangebracht.

7. Legersamenstel volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat de afdichtingsring het deel van het leger met geringe radiale afmetingen omringt en een inwendige diameter bezit die iets kleiner is dan de 10 uitwendige diameter van het betreffende deel.

8. Legersamenstel volgens conclusie 6 of 7, m e t het kenmerk, dat het legerelement en de ondersteuningsconstructie tezamen een secondaire ringvormige groef daartussen vormen en de afdichtings- 15 ring zich binnen deze secondaire groef uitstrekt, waarbij de maximale radiale dwarsdoorsnede-afmeting van de afdichtingsring in de vrije vorm daarvan iets groter is dan de radiale afmetingen van de secondaire groef.

9. Legersamenstel volgens conclusie 8, m e t het kenmerk, dat de maximale axiale afmetingen van de afdichtingsring in zijn vrije vorm kleiner zijn dan de axiale afmetingen van de secondaire groef.

10. Legersamenstel volgens êén der conclusies 6-9, 25 met het kenmerk, dat de radiale afmetingen van het deel met de kleinere radiale afmetingen ongeveer van 0,76 tot 1,52 mm bedragen.

11. Legersamenstel volgens één of meer der voorgaande conclusies, gekenmerkt door: 30 (a) een aselement dat zodanig is uitgevoerd en gemonteerd dat het met een hoog toerental om zijn langsas kan roteren; (b) een huiselement dat de as omringt en zodanig is uitgevoerd en aangebracht dat het smeermiddel kan 35 bevatten in omringende en smerende verhouding ten opzichte . 8801262 - 12 - » van het roterende aselement; (c) waarbij het huiselement en het aselement zodanig zijn uitgevoerd en aangebracht dat er tussen een ringvormige groef wordt gevormd; 5 (d) een gevormd, niet-continu, gespleten, zelf-smerend ringvormig legerelement vervaardigd uit vormbaar zelf-smerend materiaal met een druk-snelheids-waarde van tenminste 1800 bij 100 voet per minuut oppervlaktesnelheid; 10 (e) welk leger aangebracht is binnen de ring vormige groef en maximale axiale afmetingen bezit nagenoeg gelijk aan de axiale afmetingen van de groef terwijl het zich uitstrekt in omringend verband ten opzichte van het aselement en met een deel daarvan aanligt tegen 15 één van de elementen in afdichtende verhouding daarmee; (f) van welk leger een axiaal deel ervan een grotere radiale dikte bezit dan het andere en een nagenoeg uniforme dwarsdoorsnede vorm; (g) een afdichtingsring vervaardigd uit een 20 uniform veerkrachtig, vervormbaar rubber-achtig materiaal gemonteerd binnen de groef axiaal tegenover het deel van het leger met de kleinere radiale dikte en aanliggend daartegen en tezamen daarmee een afdichting vormend tussen het aselement en het huiselement; 25 (h) waarbij de afdichtingsring zich uitstrekt binnen de groef langs het deel van het leger dat de grootste radiale dikte bezit; (i) waarbij de axiale afmeting van de afdichtingsring gecombineerd met de axiale afmeting van het deel 30 van het leger met de grootste radiale dikte, kleiner is dan de axiale afmetingen van de groef; en (j) de gecombineerde radiale afmetingen van het deel van het leger met de kleinste radiale dikte en van de afdichtingsring in zijn vrije vorm iets 35 groter zijn dan de radiale afmetingen van de groef, waardoor de afdichtingsring en het laatste deel onder een geringe radiale druk worden gehouden binnen de groef waardoor een afdichting tussen het huiselement en het aselement tot stand wordt gebracht en gehandhaafd. .8801262 - 13 -

12. Legersamenstel als beschreven en/of weergegeven in de tekening. .8801262