ЩЕТКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 1995 года по МПК A46B7/08 A46B7/10 

Изобретение относится к инструментам, предназначенным для очистки поверхностей деталей, и может быть использовано в различных областях машиностроения и металлообработки, например, для зачистки сварных швов, для очистных труб и трубопроводов и т.д.

В результате анализа новых разработок в области механического щеточного инструмента установлено, что основной целью разработок является повышение качества и эффективности очистки, увеличение долговечности ворсовой части, повышение надежности работы.

К очистному щеточному инструменту в основном предъявляются следующие требования: инструмент должен быть жестким, чтобы обеспечить снятие окалины и ржавчины; инструмент должен быть одновременно упругим (податливым) в радиальном направлении, чтобы копировать очищающую поверхность и вычищать околошовную зону, вмятины, выбоины, каверны и т.п. инструмент должен быть не металлоемким; инструмент должен быть доступным при эксплуатации и состоять из простых деталей; инструмент должен быть технологичным при изготовлении; инструмент должен иметь износостойкий и долговечный ворс, например, за счет простого и надежного его крепления; инструмент должен быть надежным.

Известна цилиндрическая щетка, содержащая корпус с установленной внутри него цилиндрической втулкой и равномерно расположенным ворсом, набранным в виде U-образных пакетов, закрепленных с помощью торцового диска и соединительных элементов, корпус щетки содержит дополнительно охватывающее втулку несущее кольцо с радиальными направляющими ребрами и расположенными между ними отверстиями под соединительные элементы, а втулка на своей наружной поверхности имеет выемки для размещения участков перегиба ворса, при этом торцовый диск имеет отверстия под соединительные элементы, соответствующие отверстиям несущего кольца (см. авт.св. СССР N 1708284, кл. А 46 В 13/02, 1989).

Известное техническое решение позволяет повышать надежность и долговечность ворса цилиндрической щетки.

Однако данная известная конструкция цилиндрической щетки сложна и металлоемка, так как каждый конструктивный элемент выполняет только одну необходимую ему функцию, например: корпус щетки содержит охватывающее втулку несущее кольцо, через которое осуществляется вращение щетки от механического привода; несущее кольцо имеет ребра для жесткости; несущее кольцо и торцовый диск связаны между собой соединительными элементами через соответствующие отверстия; торцовый диск служит для крепежа ворса на втулке; втулка на своей наружной поверхности имеет выемки для размещения участков перегиба ворса, набранного в виде U-образных пакетов.

Кроме того, известное техническое решение не обеспечивает требуемую жесткость ворса и одновременно требуемую упругость (податливость) ворса в радиальном направлении.

Известна цилиндрическая щетка для очистки поверхностей, принятая за прототип, содержащая фланцы, между которыми расположен набор очистных элементов из отрезков гофрированной проволоки, нерабочие концы которых скреплены между собой, при этом каждый очистной элемент по длине состоит из участков, гофры которых имеют разные геометрические параметры, а параметры гофр соседних очистных элементов в наборе на соответствующих участках отличны друг от друга [1]
Известное техническое решение позволяет повысить качество очистки поверхности и долговечность щетки за счет требуемой жесткости ворса путем более плотной укладки его, тем самым с более высоким коэффициентом заполнения рабочей поверхности ворса. Предлагаемые конструкции щеток с использованием известного технического решения применяются для очистки поверхностей, например магистральных трубопроводов, ворс щеток выполнен из проволоки большого диаметра, тем самым конструкция щеток сложна и металлоемка.

Известна цилиндрическая щетка, принятая за прототип, содержащая втулку с установленным на ней набором коль- цеобразных держателей, несущих огибающие их U-образные пучки очистных элементов из отрезков проволоки, и расположенные на противоположных концах втулки прижимные фланцы, при этом поверхность фланцев, взаимодействующая с боковой поверхностью проволочного ворса, имеет выпуклую сферическую поверхность (см. авт. св. СССР N 738595, кл. А 46 В 7/10, 1978).

Известное техническое решение позволяет повысить жесткость ворса и его долговечность за счет выпуклой сферической поверхности фланцев, взаимодействующих с боковой поверхностью проволочного ворса, при этом ворс выполнен из отрезков прямой без гофр проволоки.

Предлагаемая конструкция известной щетки сложна, металлоемка и не обеспечивает долговечность за счет простого и надежного крепления гофрированного ворса, гофры которого имеют различные геометрические параметры.

Цель изобретения повышение долговечности путем обеспечения требуемой жесткости ворса за счет более плотной его укладки и одновременной требуемой упругости (податливости) ворса в радиальном направлении за счет разношагового гофрированного ворса, а также за счет простого и надежного его крепления.

Сущность изобретения состоит в том, что в цилиндрической щетке, содержащей втулку с установленными на ней набором кольцеобразных держателей, несущих огибающие их U-образные пучки очистных элементов из отрезков гофрированной проволоки, и расположенные на противоположных концах втулки прижимные диски, каждый очистной элемент по длине состоит из участков, гофры которых имеют разные геометрические параметры, а параметры гофр соседних очистных элементов в наборе на соответствующих участках отличны друг от друга, согласно изобретению разница внутреннего диаметра каждого из кольцеобразных держателей и наружного диаметра втулки составляет не более 2,5-10 диаметров проволоки при минимальном шаге гофр, при этом каждый набор очистных элементов установлен в U-образную кольцевую обойму; при этом прижимные диски выполнены из упругого материала; щетка дополнительно содержит боковые Z-образные прижимные фланцы; боковые Z-образные прижимные фланцы выполнены из упругого материала; а каждый Z-образный прижимной фланец запрессован во втулку щетки посадочным местом длиной не менее 0,2-0,4 длины набора очистных элементов; при этом каждый Z-образный прижимной фланец имеет внутреннее посадочное отверстие длиной не более 0,1-0,3 длины набора очистных элементов. Щетка по длине выполнена из нескольких наборов, укрепленных на оправке посредством фланцев, имеет установленные между наборами упорные кольца; при этом очистные элементы каждого набора имеют различные размеры поперечного сечения.

Заявленное техническое решение направлено на достижение следующего технического результата.

Существенные признаки "втулка с установленными на ней набором кольцеобразных держателей, несущих огибающие их U-образные пучки очистных элементов из отрезков проволоки, и расположенные на противоположных концах втулки прижимные диски-фланцы" позволяют повысить надежность крепления ворса.

Существенные признаки "каждый очистной элемент по длине состоит из участков, гофры которых имеют разные геометрические параметры, а параметры гофр соседних очистных элементов в наборе на соответствующих участках отличны друг от друга" позволяют повысить долговечность ворса путем обеспечения требуемой жесткости ворса за счет более плотной его укладки и одновременной требуемой упругости (податливости) ворса в радиальном направлении, а также позволяют гасить резонансные колебания очистных элементов в рабочей части ворса.

Отличительные существенные признаки "разница внутреннего диаметра каждого из кольцеобразных держателей и наружного диаметра втулки составляет не более 2,5-10 диаметров проволоки при минимальном шаге гофр, при этом каждый набор очистных элементов установлен в U-образную кольцевую обойму" в совокупности с ограничительными существенными признаками позволяют повысить долговечность ворса и надежность в целом цилиндрической щетки путем обеспечения требуемой жесткости ворса за счет более плотной его укладки в основании и одновременной требуемой упругости (податливости) рабочей части ворса в радиальном направлении.

В известном техническом решении (см. авт.св. СССР N 738595) ворс выполнен из наборов прямых без гофр отрезков проволоки, жесткость ворса достигается за счет упорядоченной и плотной укладки слоями прямых отрезков проволоки, поэтому разница внутренних диаметров кольцеобразных держателей и наружного диаметра втулки не имеет значения и определяется конструктивно, при этом каждый набор очистных элементов устанавливать в U-образную кольцевую обойму не обязательно и нецелесообразно.

В предлагаемом техническом решении ворс выполнен из наборов разношаговых гофрированных отрезков проволоки, при этом каждый очистной элемент по длине состоит из участков, гофры которых имеют разные геометрические параметры, а параметры гофр соседних очистных элементов в наборе на соответствующих участках отличны друг от друга. Каждый из наборов разношаговых гофрированных отрезков проволоки огибает U-образно кольцеобразные держатели, при этом разница внутренних диаметров кольцеобразных держателей и наружного диаметра втулки составляет не более 2,5-10 диаметров проволоки при минимальном шаге гофр. Указанный интервал "не более 2,5-10 диаметров проволоки при минимальном шаге гофр" определяется тем, что технологически плотная укладка указанного ворса в основании и в рабочей части осуществляется при помощи пресс-формы путем установки его в U-образную кольцевую обойму.

Предлагаемое техническое решение позволяет получать требуемую характеристику жесткости ворса путем изменения жесткости прижимных дисков за счет выполнения их из упругого материала, что позволяет гасить колебания ворса, которые возникают от соприкосновения ворса с очищаемой поверхностью.

Существенные отличительные признаки "цилиндрическая щетка дополнительно содержит боковые Z-образные прижимные фланцы, выполненные из упругого материала", также позволяют получать требуемую характеристику жесткости ворса, тем самым повысить ее долговечность.

Существенные отличительные признаки "каждый Z-образный прижимной фланец запрессован во втулку щетки посадочным местом длиной не менее 0,2-0,4 длины набора очистных элементов " позволяют обеспечить оптимальную конструкцию щетки, уменьшить металлоемкость и увеличить долговечность по сравнению с прототипами.

Существенные отличительные признаки "каждый Z-образный прижимной фланец имеет внутреннее посадочное отверстие длины не более 0,1-0,3 длины набора очистных элементов" позволяют обеспечить оптимальную конструкцию щетки по сравнению с прототипами путем применения ее на пневмо- и электрошлифовальных машинах, электродрелях, универсальных металлорежущих станках, специальном оборудовании.

Существенные отличительные признаки "щетка по длине выполнена из нескольких наборов, укрепленных на оправке посредством фланцев, при этом она имеет установленные между наборами упорные кольца, при этом очистные элементы каждого набора имеют различные размеры поперечного сечения" позволяют по сравнению с прототипом увеличить долговечность щетки при очистке различных поверхностей.

Предлагаемое изобретение является новым, т.к. авторам оно не известно из уровня техники.

Предлагаемое изобретение имеет изобретательский уровень и оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники, т.к. из последнего не выявляется влияние предписываемых этим изобретением преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение технического результата.

Предлагаемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в промышленности.

На фиг. 1 изображена цилиндрическая щетка, поперечное сечение; на фиг. 2 кольцеобразный держатель, несущий огибающие его U-образные пучки очистных элементов из отрезков гофрированной проволоки и U-образная кольцевая обойма; поперечное сечение; на фиг. 3 цилиндрическая щетка, содержащая боковые Z-образные прижимные фланцы; на фиг. 4 Z-образный прижимной фланец; на фиг. 5 цилиндрическая щетка, выполненная из нескольких наборов.

Цилиндрическая щетка содержит втулку 1 с установленным на ней набором кольцеобразных держателей 2, несущих огибающие их U-образные пучки очистных элементов 3 из отрезков гофрированной проволоки, причем каждый очистной элемент по длине состоит из участков, гофры которых имеют разные геометрические параметры, а параметры гофр соседних очистных элементов в наборе на соответствующих участках отличны друг от друга. Каждый набор очистных элементов 3, огибающих кольцеобразные держатели 2, установлен в U-образную кольцевую обойму 4.

На противоположных концах втулки 1 расположены прижимные диски 5, которые могут быть выполнены из упругого материала, что позволяет повысить плотность ворса и увеличивает его долговечность.

Конструкция щетки выполнена таким образом, что разница внутреннего диаметра D_вн каждого из кольцеобразных держателей 2 и наружного диаметра d_нар.вт. втулки 1 составляет не более 2,5-10 диаметров проволоки при минимальном шаге гофр.

Цилиндрическая щетка может дополнительно содержать боковые Z-образные прижимные фланцы 6, которые могут быть выполнены из упругого материала, что также позволяет повысить плотность ворса и увеличить его долговечность.

Каждый Z-образный прижимной фланец 6 запрессован во внутренний диаметр D_вн.вт. втулки 1 посадочным местом d_нар.фл. длиной не менее 0,2-0,4 длины набора L очистных элементов 3.

Каждый Z-образный прижимной фланец 6 имеет внутреннее посадочное отверстие D_вн.фл. длиной не более 0,1-0,3 длины набора L очистных элементов 3, что позволяет насаживать щетку на приводные валы пневмо- и электрошлифовальных машин, электродрели.

Цилиндрическая щетка может быть выполнена (см. фиг. 5) по длине из нескольких наборов различного поперечного сечения L₁, L₂ и L₃, укрепленных на оправке 7 посредством фланцев 8 и 9 при помощи крепежа 10, при этом она имеет установленные между наборами упорные кольца 11, при этом оправка 7 устанавливается в приводной шпиндель станка (не показано).

Цилиндрическая щетка работает следующим образом.

Она устанавливается на приводной вал электро- и пневмомашин посадочным отверстием D_вн.фл. Z-образных прижимных фланцев 6, причем крутящий момент от приводного вала передается фрикционным способом.

При очистке поверхностей ворс из очистных элементов 3 обладает требуемой жесткостью и одновременно требуемой упругостью (податливостью) в радиальном направлении. При этом упругость ворса сохраняется только в рабочей части, а в U-образной кольцевой обойме 4 очистные элементы 3 ворса имеют постоянную жесткость.

Так как вероятность повторения гофр, соприкасающихся друг с другом очистных элементов по длине мала, то их колебания в рабочей части ворса будут различны и они при определенной частоте вращения щетки гасятся. В результате повышается долговечность щетки.

Изобретение относится к инструментам, предназначенным для очистки различных поверхностей. Цилиндрическая щетка содержит втулку с установленным на ней набором кольцеобразных держателей, несущих огибающие их U-образные пучки очистных элементов из отрезков гофрированной проволоки, и расположенные на противоположных концах втулки прижимные диски, каждый очистной элемент по длине состоит из участков, гофры которых имеют разные геометрические параметры, а параметры гофр соседних очистных элементов в наборе на соответствующих участках друг от друга, разница внутреннего диаметра каждого из кольцеобразных держателей и наружного диаметра втулки составляет не более 2,5 - 10 диаметров проволоки при минимальном шаге гофр, при этом каждый набор очистных элементов установлен в U-образную кольцевую обойму, при этом прижимные диски выполнены из упругого материала, при этом щетка дополнительно содержит боковые Z-образные прижимные фланцы, при этом фланцы выполнены из упругого материала, при этом каждый Z-образный прижимной фланец запрессован во втулку щетки посадочным местом длиной не менее 0,2 - 0,4 длины набора очистных элементов, при этом каждый Z-образный прижимной фланец имеет внутреннее посадочное отверстие длиной не более 0,1 - 0,3 длины набора очистных элементов; щетка по длине выполнена из нескольких наборов, укрепленных на оправке посредством фланцев и имеет установленные между наборами упорные кольца, очистные элементы каждого набора имеют различные размеры поперечного сечения. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. ЩЕТКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ, содержащая втулку с установленными на ней набором кольцеобразных держателей, несущих огибающие их U-образные пучки очистных элементов из отрезков гофрированной проволоки и расположенные на противоположных концах втулки прижимные диски, отличающаяся тем, что разность внутреннего диаметра каждого из кольцеобразных держателей и наружного диаметра втулки составляет не более 2,5 10,0 диаметров проволоки при минимальном шаге гофр, при этом каждый набор очистных элементов установлен в U-образную кольцевую обойму. 2. Щетка по п.1, отличающаяся тем, что прижимные диски выполнены из упругого материала. 3. Щетка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит боковые Z-образные прижимные фланцы. 4. Щетка по п. 3, отличающаяся тем, что боковые Z-образные прижимные фланцы выполнены из упругого материала. 5. Щетка по пп.1 4, отличающаяся тем, что каждый Z-образный прижимной фланец запрессован во втулку щетки посадочным местом длиной не менее 0,2 0,4 длины набора очистных элементов. 6. Щетка по пп.1 5, отличающаяся тем, что каждый Z-образный прижимной фланец имеет внутреннее посадочное отверстие длиной не более 0,1 0,3 длины набора очистных элементов. 7. Щетка по п.1, отличающаяся тем, что она по длине выполнена из нескольких наборов, укрепленных на оправке посредством фланцев, при этом она имеет установленные между наборами упорные кольца. 8. Щетка по п.7, отличающаяся тем, что очистные элементы каждого набора имеют различные размеры поперечного сечения.