ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ЩЕТКА Российский патент 1997 года по МПК A46B7/10 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для механической обработки деталей, например для зачистки поверхностей, удаления заусенцев, сварного гранита, округления острых кромок.

В качестве прототипа выбрана цилиндрическая щетка (SU, а.с. N 1567172, A 46 B 7/10, 1990), содержащая втулку с установленным на ней набором U-образного ворса, закрепленного на кольцевых держателях, размещенных коаксиально рядами относительно втулки, и дисковые фланцы.

Щетка имеет следующие недостатки:
низкая плотность ворса, связанная с наличием только двух рядов кольцевых держателей;
невозможность набора щеток большой осевой длины, т.к. набор держателей внешнего ряда фиксируется на стяжных болтах, которые при длине щетки, превышающей 5 10 ее диаметров, не обеспечивают жесткости крепления держателей внешнего ряда, что при больших оборотах приводит к их смещению:
сложность конструкции, вызванная необходимостью установки не менее 6 8 стяжных болтов;
неравномерность плотности ворса по окружности, вызванная тем, что стяжные болты нарушают непрерывность ворса внутренних рядов;
возможность деформации держателей внешнего ряда из-за того, что они фиксируются не по всей окружности, что приводит к разрушению щетки и ограничивает усилие прижатия (натяг).

Повышение плотности ворса за счет поджима его посредством фланцев, имеющих тарельчатую форму, приводит к неблагоприятному соотношению осевых длин втулки и рабочей поверхности ворса, что затрудняет использование щетки в стесненных условиях. Кроме того, уплотнение ворса путем использования тарельчатых фланцев невозможно на щетках большой осевой длины, используемых, например, при зачистке поверхности листа, т.к. в этом случае повышение плотности ворса достигается лишь вблизи фланцев.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении плотности ворса цилиндрических щеток большой осевой длины, увеличении допустимого "натяга" щеток в процессе работы и уменьшении осевой длины втулки узких щеток по сравнению с осевой длиной рабочей поверхности.

Поставленная задача решается за счет того, что в цилиндрической щетке, содержащей втулку с установленным на ней набором U-образного ворса, закрепленного на кольцевых держателях, размещенных коаксиально рядами относительно втулки, и дисковые фланцы, согласно изобретению кольцевые держатели размещены по меньшей мере в два ряда, при этом разность диаметров кольцевых держателей соседних рядов составляет величину
ΔD = 2d + 4t (1)
где d диаметр сечения кольцевого держателя, мм;
t толщина слоя ворса на держателе, мм;
Размещение кольцевых держателей с закрепленным на них ворсом в два и более коаксиальных рядов позволит увеличить плотность ворса за счет увеличения количества держателей с ворсом при той же длине втулки. Выполнение разности диаметров держателей соседних рядов в соответствии с предлагаемым математическим выражением обеспечивает надежную центровку кольцевых держателей внешних коаксиальных рядов по всей окружности кольцевого держателя.

На фиг. 1 изображен осевой разрез щетки с расположением кольцевых держателей в один ряд; на фиг. 2 осевой разрез щетки с расположением кольцевых держателей в три коаксиальных ряда; на фиг. 3 положение соседних кольцевых держателей с ворсом (щеточных элементов) при сборке.

Цилиндрическая щетка (фиг. 1, 2) содержит втулку 1 с закрепленными на ней кольцевыми держателями 2, на которых установлен набор U-образного ворса 3 и расположенные на противоположных концах втулки дисковые фланцы 4 для зажима ворса. Щетки собираются при расположении оси втулки вертикально. Вначале на втулку 1 надевается один из фланцев 4, затем последовательно надеваются щеточные элементы кольцевые держатели 2 с закрепленным на них ворсом 3. Далее устанавливается второй фланец, щетка сжимается под прессом, и фланец фиксируется гайкой. При сжатии щетки происходит самоцентрирование наружных коаксиальных рядов кольцевых держателей относительно внутренних. Самоцентрирование обеспечивается выполнением разности диаметров кольцевых держателей 2 на величину ΔD в соответствии с математическим выражением (1). Из фиг. 3 видно, что кольцевой держатель "a" наружного ряда при сборке контактирует с кольцевым держателем "b" внутреннего ряда через два слоя ворса по "корневому" упругому участку его ворса "c". При последующем сжатии набранного пакета щеточных элементов упругий участок "c" ворса прогибается, уплотняется, а щеточный элемент, скользя по нему, центрируется и в этом положении надежно удерживается за счет взаимного проникновения поверхностных слоев ворса.

Выполнение разности диаметров кольцевых держателей в соответствии с заявляемым выражением (1) обеспечивает самоцентрирование щеточных элементов наружного ряда и их плотную посадку на щеточные элементы внутренних рядов. Цилиндрическая рабочая поверхность щеток обеспечивается изменением длины ворса в соседних рядах в соответствии с разностью диаметров их кольцевых держателей.

Экспериментальная проверка щеток с геометрическими размерами, выбранными в соответствии с заявляемым решением, показала их хорошую механическую прочность и сохранение геометрических размеров в процессе работы. Смещения щеточных элементов не отмечалось.

Пример. Изготовлены цилиндрические щетки для зачистки поверхности штрипса перед сваркой труб. Параметры щеток с проволочным ворсом приведены в таблице.

Как видно из таблицы, при всех равных технологических параметрах щеток при двухрядном исполнении плотность ворса увеличивать в 1,32 раза (2520/1910), что привело к увеличению срока службы щетки в два раза при увеличении качества очистки.

По предлагаемому изобретению изготовлена опытная партия цилиндрических щеток с проволочным ворсом в количестве 100 шт. предназначенных для очистки металлических поверхностей. Очевидно, что предлагаемое изобретение не ограничивается щетками с проволочным ворсом и может быть использовано при изготовлении щеток с ворсом из других материалов капроновым, композиционным и т.п.

Сущность изобретения: цилиндрическая щетка содержит втулку с установленным на ней набором U-образного ворса, закрепленного на кольцевых держателях, и дисковые фланцы. Кольцевые держатели размещены коаксиально по меньшей мере в два ряда относительно оси втулки, при этом разность диаметров кольцевых держателей соседних рядов составляет величину ΔD = 2d + 4t , где d - диаметр сечения кольцевого держателя, мм; t - толщина слоя ворса на держателе, мм. 3 ил., 1 табл.

Цилиндрическая щетка, содержащая втулку с установленным на ней набором U-образного ворса, закрепленного на кольцевых держателях, размещенных коаксиально рядами относительно втулки, и дисковые фланцы, отличающаяся тем, что кольцевые держатели размещены по меньшей мере в два ряда, при этом разность диаметров кольцевых держателей соседних рядов составляет величину
ΔD = 2d + 4t,
где d диаметр сечения кольцевого держателя, мм;
t₁ толщина слоя ворса на держателе, мм.