Ролик для конвейера и уплотнение для использования в таком ролике

РОЛИК ДЛЯ КОНВЕЙЕРА И УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ТАКОМ РОЛИКЕ Предложен ролик для конвейера, имеющий выполненный в виде полого цилиндра корпус (1) ролика и установленную по меньшей мере в двух подшипниках (4) ось (2) На каждом из подшипников(4) расположено уплотнение с расположенным на оси (2) внутренним уплотнительным элементом(6), имеющим по меньшей мере одно кольцо (7, 9, 11), и с расположенным на корпусе (1) ролика наружным уплотнительным элементом, имеющим по меньшей мере одно кольцо (14, 15, 16),ориентированное, по существу, параллельно по меньшей мере одному кольцу (7, 9, 11) внутреннего уплотнительного элемента (6). На одном из колец (14, 15, 16) одного из двух уплотнительных элементов (13) предусмотрен проходящий по периметру в форме кольца и направленный к кольцу(7, 9, 11) другого уплотнительного элемента (6) выступ (17, 18, 19). При сборке уплотнения этот выступ находится в контакте с кольцом (7, 9, 11) другого уплотнительного элемента (6),а после начала вращательного движения между осью (2) и корпусом (1) ролика стачивается до тех пор, пока не образуется узкий кольцевой зазор между выступом (17, 18, 19) и кольцом (7, 9,11) другого уплотнительного элемента (6). Объектом изобретения является также уплотнение для использования в таком ролике.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: САНДВИК МАЙНИНГ ЭНД КОНСТРАКШН САППЛАЙ ГМБХ 016414 Настоящее изобретение относится к ролику для конвейера, в частности ременного или ленточного конвейера, имеющему выполненный в виде полого цилиндра корпус ролика и установленную по меньшей мере в двух подшипниках ось, при этом на каждом из подшипников расположено уплотнение. Кроме того, настоящее изобретение относится к уплотнению для использования в таком ролике с расположенным на оси внутренним уплотнительным элементом, имеющим по меньшей мере одно кольцо, и расположенным на корпусе ролика наружным уплотнительным элементом, имеющим по меньшей мере одно кольцо, направленное, по существу, параллельно по меньшей мере одному кольцу внутреннего уплотнительного элемента. Подобные уплотнения достаточно известны и в случае, если внутренние и наружные уплотнительные элементы не касаются друг друга, называются, в общем, лабиринтными уплотнениями. В принципе,уплотнительное воздействие вращающейся в корпусе оси создается за счет подходящего расположения колец на оси, которые движутся в соответствующих пазах на неподвижном корпусе. За счет этого участок уплотнения удлиняется в несколько раз. Удлинение участка уплотнения вызывает снижение давления за счет возникающего трения находящейся на участке уплотнения среды, которое должно быть настолько большим, чтобы в конце уплотнительного пути не возникало или практически не возникало перепада давления относительно давления вне уплотнения. Участок уплотнения имеет попеременно следующие друг за другом камеры, каждая из которых соединена друг с другом посредством лабиринтного зазора, которые образуют места дросселирования. Энергия давления, преобразованная в лабиринтных зазорах частично в кинетическую энергию, в каждой из последующих камер снижается, т.к. она частично за счет вихреобразования, а частично как тепло растрачивается, в результате чего - уменьшается. Тем самым последовательность нескольких следующих друг за другом камер и лабиринтных зазоров снижает высокий уровень давления перед уплотнением до низкого уровня давления после него. В силу высокого сопротивления потока в длинном лабиринтном зазоре через лабиринтное уплотнение может выступать лишь незначительное, допустимое количество газа или жидкости. Однако абсолютная герметичность в такой бесконтактной конструкции невозможна. Выступающее количество флюида можно снизить еще больше за счет создания относительно узкой ширины лабиринтного или же уплотнительного зазора. В случае неподвижной оси, вокруг которой вращается корпус ролика, прилагаемая транспортируемым продуктом на ролик нагрузка ведет к деформации и изменениям геометрии как корпуса ролика, так и уплотнения. При лежащем сверху грузе и действующей вертикально вниз силе, например силе тяжести транспортируемого продукта, над осью наружный уплотнительный элемент отклоняется в направлении внутреннего уплотнительного элемента. Под осью наружный уплотнительный элемент отклоняется от внутреннего уплотнительного элемента в обратном направлении. В результате этого уплотнительные элементы над осью вступают друг с другом в контакт и трутся друг о друга, в то время как под осью зазор увеличивается. При вращении это приводит к возникновению эффекта "насоса", когда влага в воздухе и/или пыль могут быть втянуты в участок уплотнения через наружный лабиринтный зазор. Из-за изменения зазора и, прежде всего, из-за контакта выше оси возникает тормозное воздействие и фрикционное замыкание, что приводит к преждевременному износу уплотнения оси. На основании этого задачей настоящего изобретения является создание уплотнения с высокой степенью надежности и длительным сроком службы также и при вертикальной нагрузке. Эта задача решается посредством ролика для конвейера, имеющего признаки п.1 формулы изобретения, и уплотнения, имеющего признаки п.8 формулы изобретения. Согласно изобретению в уплотнении описанного в начале типа предусмотрено, что на кольце одного из двух уплотнительных элементов предусмотрен проходящий по периметру в форме кольца и направленный к кольцу другого уплотнительного элемента выступ. Кроме того, согласно изобретению предусмотрено, что выступ при сборке уплотнения находится в контакте с кольцом другого уплотнительного элемента и после начала вращательного движения между осью и корпусом ролика стачивается до тех пор, пока не образуется узкий кольцевой зазор между выступом и кольцом другого уплотнительного элемента.Основная идея заключается в том, что уплотнение первоначально является контактным уплотнением, имеющим заданное место износа. По истечении определенного срока вращательного движения выступ частично истирается. Следовательно, между выступом и противоположным ему кольцом образуется узкий кольцевой зазор, который по всему периметру уплотнения ничего не касается. Таким образом, после определенного времени "притирки" образуется бесконтактное лабиринтное уплотнение. Выступ стачивается лишь настолько, насколько это необходимо для бесконтактной работы, так как затем стачивание автоматически прекращается. Сравнимо узкий кольцевой зазор в обычных уплотнениях возможен только при очень высокой точности изготовления и монтажа, в результате чего расходы на производство такого уплотнения существенно возрастают. Ролик для конвейера согласно изобретению имеет предлагаемое изобретением уплотнение. Как только уплотнение начинает работать бесконтактно, обеспечивается равномерное вращение конвейерно-1 016414 го ролика. Это ведет к существенно уменьшенному износу оболочки ролика, поскольку равномерная скорость исключает приподнимание ремня (на ременном конвейере) и его последующее опускание. Кроме того, именно в конвейерных установках с большим количеством конвейерных роликов для образования участка транспортировки длиной до нескольких километров важно, чтобы производство роликов,включая уплотнения, было по возможности недорогим, а ролики имели длительный срок службы. Для того чтобы трение не вызывало именно в начале вращательного движения слишком сильное трение, выступ предпочтительно сужается кверху. Остроконечный выступ представляет собой компромисс между требованием малого трения и достаточной устойчивости, а в результате стачивания на выступе образуется тупой наконечник. Преимущественный вариант реализации предлагаемого уплотнения предусматривает, что ось предусмотрена в качестве статора, а корпус ролика - в качестве ротора. Предпочтительно предусмотрено, что в уплотнении предусмотрен участок уплотнения, на котором одна из двух противоположных друг другу ограничительных стенок принадлежит внутреннему уплотнительному элементу, а другая - наружному уплотнительному элементу. Для того чтобы достичь оптимального удлинения участка уплотнения, предпочтительно предусмотрено, что кольца внутреннего уплотнительного элемента и кольца наружного уплотнительного элемента в осевом направлении оси расположены попеременно. Кроме того, предпочтительно, чтобы при наличии нескольких предусмотренных выступов они принадлежали только одному из двух уплотнительных элементов. Тогда посредством подходящего, неравного выбора материала для обоих уплотнительных элементов можно обеспечить стачивание выступов без повреждения противоположных колец. Для упрощения конструкции и надежного монтажа уплотнения предпочтительно предусмотрено выполнение внутреннего уплотнительного элемента и/или наружного уплотнительного элемента монолитными. Так как предлагаемое уплотнение надежно работает также и под нагрузкой, то оно предпочтительно может использоваться для ролика конвейера, прежде всего ременного или ленточного конвейера. Далее изобретение поясняется подробнее с помощью подробного описания примера осуществления со ссылкой на прилагаемый чертеж. На чертеже показан продольный разрез примера осуществления предлагаемого уплотнения. На чертеже показан частичный продольный разрез в осевом направлении конвейерного ролика, по существу, с полым цилиндрическим корпусом 1 ролика и опирающейся на него осью 2. На чертеже показана только одна сторона конвейерного ролика, противоположная сторона обычно выполняется симметрично ей. Конец корпуса 1 ролика отогнут вовнутрь для того, чтобы образовывать гнездо 3 подшипника 4 качения. Со стороны ограниченного корпусом 1 ролика полого пространства опорный участок с подшипником 4 качения закрыт выполненной в форме кольца крышкой 5 подшипника. Направленная в противоположном направлении или же наружу сторона опорного участка закрыта предлагаемым уплотнением. Уплотнение имеет расположенный на оси 2 внутренний уплотнительный элемент 6. Внутренний уплотнительный элемент 6 состоит из первого внутреннего полого цилиндра и второго внутреннего полого цилиндра, который прилегает к наружной стороне первого полого цилиндра. На первом полом цилиндре расположено первое внутреннее кольцо 7 таким образом, что с обеих сторон центральной осевой линии 8 образуется, по существу, L-образный продольный разрез или профиль. На втором полом цилиндре второе внутреннее кольцо 9 расположено таким образом, что между первым внутренним кольцом 7 и вторым внутренним кольцом 9 возникает имеющее форму канавки внутреннее пространство 10. На втором внутреннем кольце 9 в виде его продолжения (удлинения) расположено третье внутреннее кольцо 11, которое имеет меньшую по сравнению со вторым кольцом 9 толщину. Каждое из трех внутренних колец 7, 9, 11 направлено своим свободным концом радиально наружу. На обращенной наружу стороне внутреннего уплотнительного элемента 6 находится крышка уплотнения 12. В представленном варианте осуществления первый полый цилиндр выполнен монолитно с первым внутренним кольцом 7. Кроме того, второй полый цилиндр образован монолитно со вторым и третьим внутренним кольцом 9, 11. Очевидно, что и общий внутренний уплотнительный элемент 6 может быть также выполнен монолитно. Материал для внутреннего уплотнительного элемента 6 может быть, например, усилен стекловолокном полиамидом, например РА 66 GF30. Наружный уплотнительный элемент 13 расположен на корпусе 1 ролика и выполняет в показанном примере конвейерного ролика вместе с корпусом 1 ролика вращательное движение относительно оси 2 и внутреннего уплотнительного элемента 6. Наружный уплотнительный элемент 13 составлен из выполненного в виде кольца элемента, по существу, с Y-образным в продольном сечении профилем и первым наружным кольцом 14. Первое наружное кольцо 14 прилегает к одному плечу буквы Y и своим свободным концом направлено радиально внутрь. Второе наружное кольцо 15 образовано хвостом буквы Y. Также и второе наружное кольцо 15 направлено своим свободным концом радиально внутрь, т.е. к центральной осевой линии 8. Направленное наружу плечо буквы Y образует третье наружное кольцо 16, которое в отличие от первых двух внутренних колец 14 и 15 направлено своим свободным концом радиально наружу.-2 016414 На каждом из трех наружных колец 14, 15 и 16 предусмотрен соответствующий выступ 17, 18 и 19. При этом остроконечный выступ 17 первого наружного кольца 14 направлен к первому внутреннему кольцу 17. Второй выступ 18 на втором наружном кольце 15 направлен ко второму внутреннему кольцу 9. И, наконец, третий выступ 19 расположен на третьем наружном кольце 16 таким образом, что его острый конец направлен к третьему внутреннему кольцу 11. В представленном примере наружный уплотнительный элемент 13 выполнен из относительно мягкого или же стачиваемого по сравнению с материалом внутреннего уплотнительного элемента 6 материала, например ПОМ или полиацетата. При монтаже уплотнения выступы 17, 18 и 19 находятся в скользящем контакте с первым внутренним кольцом 7, вторым внутренним кольцом 9 или третьим внутренним кольцом 11. После начала вращательного движения между корпусом 1 ролика и осью 2 наружный уплотнительный элемент 13 трется о внутренний уплотнительный элемент 6 и соответствующие концы выступов 17, 18 и 19 стачиваются из-за трения до тех пор, пока не будет образован узкий кольцевой зазор. После образования кольцевых зазоров уплотнение работает бесконтактно. Такой процесс "притирки", после которого уплотнение работает бесконтактно, длится всего несколько дней, исходя из опыта - примерно два дня. Очевидно, что во время притирки необходима большая мощность для вращения транспортирующего ролика, так как необходимо компенсировать потери энергии на трение. Как только образуются кольцевые зазоры, мощность приводной системы требуется соответственно меньшая. Если на роликовый элемент 1 прилагается нагрузка, например, посредством транспортируемого груза, то деформация ролика вызывает перекос или изгиб наружных колец 14, 15 и 16 относительно внутренних колец 7, 9 и 11. В этом случае выступы 17, 18 и 19 стачиваются далее до тех пор, пока бесконтактное движение не сможет происходить снова. Переход от состояния корпуса 1 ролика под нагрузкой к состоянию корпуса 1 ролика без нагрузки вызывает в этом случае лишь изменение кольца зазора,но скользящий контакт не возникает. За счет этого предотвращается так называемый эффект "насоса". Лабиринтный зазор уплотнения предпочтительно заполнен смазочным или уплотнительным средством, например консистентной смазкой. За счет вращения корпуса 1 ролика консистентная смазка выбрасывается под действием центробежной силы радиально наружу и скапливается, прежде всего, в лабиринтном зазоре в пространстве вокруг свободного конца первого внутреннего кольца 7. За счет этого лабиринтный зазор между первым внутренним кольцом 7 и наружным уплотнительным элементом 13 эффективно уплотнен. При остановке роликового элемента 1 центробежная сила, выбрасывающая консистентную смазку наружу, не действует. Предпочтительно относительно вязкая консистентная смазка оседает и медленно"стекает" в уплотнении вниз под действием силы тяжести. Т.е. в нижней части уплотнения консистентная смазка уплотняет лабиринтный зазор в пространстве вокруг свободного конца внутреннего кольца 7. В верхней части уплотнения консистентная смазка заполняет пространство вокруг свободного конца второго наружного кольца 15 и уплотняет там лабиринтный зазор. Таким образом, возможна защита от попадающей грязи и влаги как во время работы, так и в неподвижном состоянии конвейерного ролика. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Ролик для конвейера, имеющий выполненный в виде полого цилиндра корпус (1) ролика и установленную по меньшей мере в двух подшипниках (4) ось (2), при этом на каждом из подшипников (4) расположено уплотнение с расположенным на оси (2) внутренним уплотнительным элементом (6),имеющим по меньшей мере одно кольцо (7, 9, 11), и с расположенным на корпусе (1) ролика наружным уплотнительным элементом (13), имеющим по меньшей мере одно кольцо (14, 15, 16), ориентированное,по существу, параллельно по меньшей мере одному кольцу (7, 9, 11) внутреннего уплотнительного элемента (6), отличающийся тем, что на одном из колец (14, 15, 16) одного из двух уплотнительных элементов (13) предусмотрен проходящий по периметру в форме кольца и направленный к кольцу (7, 9, 11) другого уплотнительного элемента (6) выступ (17, 18, 19), который при сборке уплотнения находится в контакте с кольцом (7, 9, 11) другого уплотнительного элемента (6) и который после начала вращательного движения между осью (2) и корпусом (1) ролика стачивается до тех пор, пока не образуется узкий кольцевой зазор между выступом (17, 18, 19) и кольцом (7, 9, 11) другого уплотнительного элемента (6). 2. Ролик по п.1, отличающийся тем, что выступ (17, 18, 19) выполнен сужающимся. 3. Ролик по п.1 или 2, отличающийся тем, что ось (2) предусмотрена в качестве статора, а корпус (1) ролика - в качестве ротора. 4. Ролик по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на участке уплотнения одна из двух расположенных противоположно друг другу ограничительных стенок принадлежит внутреннему уплотнительному элементу (6), а другая - наружному уплотнительному элементу (13). 5. Ролик по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что кольца (7, 9, 11) внутреннего уплотнительного элемента (6) и кольца (14, 15, 16) наружного уплотнительного элемента (13) расположены в осевом направлении оси (2) попеременно. 6. Ролик по одному или нескольким из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что при несколь-3 016414 ких предусмотренных выступах (17, 18, 19) они принадлежат только одному из двух уплотнительных элементов (6, 13). 7. Ролик по одному или нескольким из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что внутренний уплотнительный элемент (6) и/или наружный уплотнительный элемент (13) выполнены монолитными. 8. Ролик по одному из предыдущих пунктов, предназначенный для применения в ременном или ленточном конвейере. 9. Уплотнение для использования в ролике конвейера, с расположенным на оси (2) внутренним уплотнительным элементом (6), имеющим по меньшей мере одно кольцо (7, 9, 11), и с расположенным на корпусе (1) ролика наружным уплотнительным элементом, имеющим по меньшей мере одно кольцо (14,15, 16), ориентированное, по существу, параллельно по меньшей мере одному кольцу (7, 9, 11) внутреннего уплотнительного элемента (6), отличающееся тем, что на одном из колец (14, 15, 16) одного из двух уплотнительных элементов (13) предусмотрен проходящий по периметру в форме кольца и направленный к кольцу (7, 9, 11) другого уплотнительного элемента (6) выступ (17, 18, 19), который при сборке уплотнения находится в контакте с кольцом (7, 9, 11) другого уплотнительного элемента (6) и который после начала вращательного движения между осью (2) и корпусом (1) ролика стачивается до тех пор,пока не образуется узкий кольцевой зазор между выступом (17, 18, 19) и кольцом (7, 9, 11) другого уплотнительного элемента (6). 10. Уплотнение по п.9, предназначенное для использования в ролике ременного или ленточного конвейера.