ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ СМАЗОЧНЫЙ МАСЛЯНО-ВОЗДУШНЫЙ ПИТАТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК F16N25/02 

Изобретение относится к конструкциям масляно-воздушных питателей и касается техники смазки подшипниковых узлов (качения и скольжения) на листопрокатных, непрерывно-заготовительных, рельсобалочных и других станах; машинах непрерывного литья заготовок; рольгангах; редукторах, в том числе и зубчатых зацеплений, т.е. для смазки высокоскоростных подшипников, где присутствуют запыленность, загрязненность, повышенное содержание влаги и других вредных примесей, при экстремальных нагрузках и повышенной температуре эксплуатации или окружающей среды и где требуется подача малых объемов смазочного материала и транспортирование их сжатым воздухом в виде пленки. Позволяет улучшить эксплуатационные свойства смазочных питателей и смазочных систем в целом.

Известен смазочный питатель, управляемый импульсами сжатого воздуха (а. с. 638797 от 25.12.1978, бюл. 47, F 16 N 7/30). Питатель состоит из корпуса с каналами для подвода смазочного материала и сообщенных между собой каналов подвода сжатого воздуха и выходного канала, подпружиненного распределительного штуцера, помещенного в расточке корпуса, и дозирующего элемента подачи смазки из дозирующего канала подвода в выходной канал с регулятором хода в виде подвижного упора. Данный питатель отличается тем, что с целью получения минимальных подач дозированного смазочного материала и упрощения конструкции дозирующие элементы выполнены в виде углублений, расположенных на поверхности распределительного плунжера. Недостатком является отсутствие контроля подачи смазки, что не позволяет использовать их в системах смазки дорогостоящих подшипниковых узлов.

Известен смазочный питатель, управляемый импульсами сжатого воздуха (а. с. 1218239 от 15.03.1986, F 16 N 7/30; 25/00, бюл. 10). Питатель состоит из корпуса с камерой управления и каналами для подвода сжатого воздуха управления и подвода смазочного материала, входным каналом, расточкой, в которой расположен подпружиненный плунжер с дозирующим элементом, выполненным в теле плунжера. В крайних положениях плунжера дозирующий элемент взаимодействует с каналом подвода смазочного материала или с каналом подвода сжатого воздуха и выходным каналом. В питателе для обеспечения строгого дозирования малых объемов смазочного материала дозирующий элемент выполнен в виде сквозного радиального канала, в корпусе выполнены камера со стороны неподпружиненного торца плунжера и дополнительный канал, сообщающий ее с расточкой под плунжер, при этом в одном из крайних положений плунжера дозирующий элемент сообщает дополнительный канал с каналом подвода смазочного материала. Недостатком данного питателя является сложность устройства и то, что при такой конструкции невозможно контролировать работу питателя визуально или с помощью электросигнальных приборов, а также и то, что выдается только одна доза, т.е. на каждую точку смазки необходим отдельный питатель.

Известен последовательный смазочный питатель по ТУ У 05409685004-00, который предназначен для подачи смазочного материала: чистого минерального масла с кинематической вязкостью не менее 17 мм²/сек и класс чистоты не менее 14, номинальная тонкость фильтрации масла не грубее 25 мкм.

Питатель состоит из набора секций - входной, концевой и набора промежуточных секций (3-10 шт. ), уплотненных по стыкам прокладками или уплотнительными кольцами и стянутых шпильками. В каждой промежуточной секции находиться трехпоясковый золотник, имеющий свободный ход до упора в пробку и совершающий возвратно-поступательное движение.

До тех пор пока смазочный материал поступает под давлением во входное отверстие и далее по центральному каналу к соединительным, золотники перемещаются в определенной последовательности и вытесняют заданные дозы смазочного материала из дозирующей полости одного золотника через кольцевую полость другого золотника в точку смазки. В таких смазочных питателях предусмотрен шток-индикатор, позволяющий контролировать подачу смазки визуально или с помощью электросигнальных приборов. Шток-индикатор может быть установлен на любой промежуточной секции, по необходимости.

Номинальное давление для таких питателей, применяемых в циркуляционных системах, 6,3 МПа.

Недостатком таких питателей является то, что они не предназначены для транспортирования дозы смазочного материала воздушным турбулентным потоком, для этого они нуждаются в доработке.

Из уровня техники известен последовательный смазочный масляно-воздушный питатель, устройство фирмы "ДЕЛИМОН", которое выбрано в качестве прототипа. Устройство изображено в каталоге этой фирмы на чертежах 35546-1000 и 35546-1000 M1. Это устройство состоит из ранее описанного последовательного смазочного питателя и воздушного дозирующего блока - отдельного устройства, которое предназначено для транспортирования дозы смазочного материала турбулентным воздушным потоком в виде спиралеобразной масляной пленки, перемещающейся по внутренней стенке трубопровода в точку смазки узла трения.

На чертеже 35546-1000 изображен последовательный распределитель совместно с воздушно-дозирующим блоком. Разрез АВ выполнен по промежуточным секциям, золотникам и корпусам воздушно-дозирующих блоков, где показаны крепления секций между собой с помощью винтов и гаек и герметизация воздушно-дозирующих блоков.

Разрез CD выполнен по промежуточной секции вдоль трехпояскового золотника, на нем изображена секция с выходными масляными каналами, в которых закреплен воздушно-дозирующий блок. Блок состоит из корпуса, в середине которого выполнен центральный канал для подвода сжатого воздуха и два разводящих воздушных канала, в которых установлены воздушные клапана. Клапан с помощью резьбового соединения устанавливается в выходной масляный канал промежуточной секции. Клапан состоит из корпуса с резьбой, в котором установлен регулировочный винт для регулировки расхода воздуха, двухстороннего золотника и пружины сжатия. В корпусе клапана имеется центральный канал, в котором расположен подпружиненный золотник. В исходном положении золотник закрывает своим торцом канал для выхода дозы смазочного материала, при создании необходимого давления канал открывается и золотник другим концом закрывает выход сжатого воздуха. Таким образом, если открыт канал смазочного материала, то закрыт канал подвода сжатого воздуха и наоборот, следовательно, исключается попадание одной среды в магистраль другой.

На чертеже 35546-1000 M1 показаны габаритные и присоединительные размеры и указаны технические характеристики: расход воздуха (м³/час) в зависимости от давления (бар) в магистрали и положения регулировочного винта; расход смазочного материала (доза) - 0,07; 0,1; 0,2 см³; диапазон температур и другие.

При подключении к такому устройству трубопроводов подачи очищенного и подготовленного сжатого воздуха и смазочного материала от каждого из шести выходных каналов (см. чертеж 35546-1000 M1) по внутренней стенке трубопроводов в виде спиралеобразной пленки будет перемещаться масляно-воздушная смесь. Причем подача сжатого воздуха и смазочного материала в питатель осуществляется непрерывно, а выход смазочной пленки по каждому отводу в точку смазки - прерывистый.

Золотники в промежуточных секциях перемещаются в определенной последовательности и вытесняют заданные дозы смазочного материала из дозирующей полости одного золотника через кольцевую полость другого золотника на выход. Под действием давления смазочного материала двухсторонний золотник воздушно-дозирующего блока поднимается и своим коническим торцом закрывает воздушный канал, при этом подача воздуха прекращается, а доза смазки вытесняется до тех пор, пока торец золотника не упрется в пробку. Подача смазки прекращается, под воздействием сжатой пружины масляный канал закрывается, а это значит, что воздушный канал открыт и турбулентный воздушный поток подхватывает новую дозу смазки и в виде масляно-воздушной смеси транспортирует ее к точке смазки.

Все остальные золотники в промежуточных секциях совершат по одному возвратно-поступательному движению, т. е. по два рабочих хода и т.д., до выдачи расчетной дозы смазки и выключения насоса. После выдержки - паузы цикл повторяется. Такая последовательность процесса характерна для всех выходных каналов, для всех точек смазки масляно-воздушной смеси, т.е. прерывистость смазки.

Недостатками данного устройства являются:
- отсутствие смазки на доли секунды имеет значение и важно при быстроходности порядка 1,8•10⁶ мин^-1мм и высокой температуре;
- при прерывистом воздушном потоке вся смазка вытесняется золотником и только потом разбрызгивается и дробится на мелкие капли, которые сталкиваются друг с другом, и при сталкивании частиц образовывается масляный туман, который отрицательно влияет на окружающую среду, органы зрения и дыхания человека;
- негерметичность конструкции и использование дополнительных материалов;
- используется материал для создания центральных и разводящих каналов сжатого воздуха.

Задача изобретения заключается в том, чтобы устранить указанные недостатки: масляная пленка должна быть непрерывной, устранить возможность появления масляного тумана, исключить попадание одной среды в магистраль другой, центральный и разводящие каналы не должны требовать дополнительной герметизации. Получается техническое противоречие: узел разборный, каналы нужно соединить друг с другом, но герметизация трудоемка и не надежна.

Техническим результатом предлагаемого устройства является создание уникальной конструкции питателя, использование которого в централизованных системах смазок является решающим фактором в решении проблемы долговечности и надежности машин, повышения производительности и снижения издержек производства.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в последовательном смазочном масляно-воздушном питателе, состоящем из набора секций: входной, концевой и пакета промежуточных секций, каждая из которых содержит подвижный золотник с поясками, образующими в цилиндрической расточке дозирующие и кольцевые полости, и систему внутренних каналов для поочередного соединения дозирующей камеры одной промежуточной секции с кольцевой камерой другой промежуточной секции, входной и выходные масляные каналы; уплотнительных прокладок или колец по стыкам; стяжных шпилек и гаек, согласно изобретению в концевой секции и пакете промежуточных секций выполнен сквозной входной канал для сжатого воздуха, пронизывающий промежуточные секции и ограниченный на выходе упором, например торцем входной секции, при этом в каждой промежуточной секции входной канал выполнен разделенным на два разводящих канала, снабженных собственным регулируемым воздушным клапаном, через которые сообщен с соответствующими выходными масляными каналами.

В корпусе регулируемого воздушного клапана размещен обратный масляный клапан.

Выходной масляный канал в промежуточной секции снабжен клапаном в виде шарика, последний и регулируемый воздушный клапан образуют элемент "или-или", при этом, регулируемый воздушный клапан в промежуточной секции установлен таким образом, что во всех режимах работы питателя он закрывает шариком выпускное масляное отверстие, а в режиме давления смазочного материала в смесительном канале, превышающем давление сжатого воздуха в магистрали, тем же шариком закрывает воздушную магистраль.

Сопоставительный анализ конструкции предложенного питателя с известным из уровня техники питателем по прототипу позволяет сделать вывод, что благодаря отличительным признакам заявляемого технического решения достигнут технический результат: создана принципиально новая конструкция последовательного питателя, которая является конкурентным продуктом, определяет преимущество централизованной системы "масло-воздух" в простом техническом обслуживании, высокой способности к герметизации.

Такие преимущества достигнуты благодаря "ноу-хау", используемом в изобретении:
- Согласно изобретению центральный и разводящие каналы выполнены в теле последовательного питателя, что является принципиально новым технологическим приемом в разработке конкурентоспособной продукции.

- Регулируемый воздушный клапан в промежуточной секции установлен таким образом, что во всех режимах работы питателя он закрывает шариком выпускное масляное отверстие, а в режиме давления смазочного материала в смесительном канале, превышающем давление сжатого воздуха в магистрали, тем же шариком закрывает воздушную магистраль.

Таким образом, с помощью данной конструкции получаем новые полезные свойства:
- так как воздушный поток стал непрерывным, то непрерывной стала и подача масляной пленки, значит систему можно использовать для смазки самых быстроходных подшипников и узлов трения при высоких температурах;
- согласно предлагаемому изобретению воздушный турбулентный поток тянет пленку с такой скоростью, что капли не могут образовываться, следовательно, нет соударений капель, нет масляного тумана, т.е. система смазки экологически чистая и не загрязняет окружающую среду;
- нет необходимости использовать дополнительный материал для создания центрального и разводящих воздушных каналов к каждому масляному выходу в промежуточных секциях;
- отпадает и исключается недостаточная герметичность подводов сжатого воздуха. При герметизации подводов и каналов смазочного материала автоматически производиться герметизация подводов и каналов сжатого воздуха.

Сущность изобретения подтверждается чертежами, где на фиг.1 и 2 показан смазочный масляно-воздушный питатель: общий вид и схема работы.

Последовательный масляно-воздушный питатель состоит из входной секции 1, в которой расположен входной масляный канал 11; регулируемый воздушный клапан 2, закрепленный на промежуточной секции 3 (от 3 до 12 шт. в одном питателе); концевой секции 4; штока-индикатора 5, позволяющего контролировать работу питателя визуально или с помощью электросигнальных приборов; пробок 6; выходных каналов 7; гаек 8 и стяжных шпилек 9. Входной канал сжатого воздуха 10 расположен в концевой секции 4, входной масляный канал 11 расположен во входной секции 1; внутренние воздушные каналы 12 - в промежуточных секциях 3. Регулируемый воздушный клапан 2 и шарик 21 образуют элемент "или-или". Распределение смазочного материала в питателе происходит по внутренним масляным каналам 13. Для создания герметичности между секциями расположены эластичные прокладки 14.

В каждой промежуточной секции 3 расположен трехпоясковый золотник 15, имеющий свободный ход в расточке 16, торцы которой закрыты пробками 6 с обеих сторон.

В полости расточки 16 между торцом расточки и торцом золотника в его крайнем положении образуются дозирующие полости 18, смазочный материал из которых по внутренним каналам 19 выдавливается под поверхность шарика 21, сжатый воздух подходит по внутреннему каналу 17 и обе среды, смешиваясь, перемещаются по выходному каналу 7 к точкам смазки. Между полостью расточки 16 и проточками золотника образуются кольцевые полости 20. В выходном канале смазки 19 расположен шарик 21, который под действием избыточного давления сжатого воздуха закрывает масляный канал 19.

Смазочный масляно-воздушный питатель работает следующим образом: под давлением насоса смазочный материал поступает в центральный масляный канал 11 и внутренние каналы в полости расточки 16. Где с помощью золотника 15 из дозирующей полости 18 по внутренним каналам из одной промежуточной секции через кольцевую полость 20 другой промежуточной секции, через выходной канал 19 вытесняется доза смазочного материала, приподнимая шарик 21. В это время через центральный воздушный канал, через регулируемый воздушный клапан 2 турбулентный поток сжатого воздуха поступает во внутренний воздушный канал 17. Как только между поверхностью шарика и выходного масляного канала появляется смазка, она сразу увлекается этим потоком, который уносит непрерывно в виде пленки весь дозированный объем смазки. После окончания выдачи смазки, когда трехпоясковый золотник 15 упрется в торец пробки 6, шарик 21 садится в гнездо масляного канала 19 и герметично под действием избыточного давления сжатого воздуха закрывает масляный канал.

До тех пор пока осуществляется подача смазочного материала и сжатого воздуха в питатель, из каждого выходного канала с определенной последовательностью будет выходить к точкам смазки масляная пленка.

Питатель осуществляет один цикл, когда все золотники совершат по одному возвратно-поступательному движению, т.е. по два рабочих хода.

Наличие штока-индикатора позволяет контролировать работу питателя визуально и с помощью электросигнальных приборов.

Так как воздушный поток непрерывный, то масляная пленка движется также непрерывно по мере вытеснения ее из дозирующей полости. Давление воздуха, после того как доза смазочного материала выдана, прижимает шарик, который закрывает выходной масляный канал и только появление избыточного давления смазочного материала может приподнять шарик для выхода смазки. В случае повышения давления смазочного материала в выходном канале 7 шарик 21 закрывает вход сжатого воздуха в клапане 2, благодаря чему исключается возможность попадания смазки в воздушную магистраль.

Практика работы масляно-воздушных питателей показала, что масловоздушная смесь работает с минимальными расходами смазочного материала и производит только тончайшую пленку масла по всей поверхности контакта между движущимися частями. Смазочный материал от питателей "масло-воздух", движущийся в виде пленки, транспортируется стабильно, без разрывов и оседания в местах сопротивления. Таким образом, осуществляется близкий к оптимальному режим смазки подшипников, а потери энергии приводятся к минимуму. Использование предлагаемой конструкции последовательного смазочного масляно-воздушного питателя, как показали маркетинговые исследования в отечественной практике и за рубежом, позволило обеспечить уникальную технологию смазки, являющуюся объектом "ноу-хау", в соответствии с мировыми стандартами создать конкурентную экологически чистую продукцию с высокими, качественными, эксплуатационными характеристиками, обеспечить оптимальные условия смазывания любых видов подшипников, устранить опасность для обслуживающего персонала. Реклама авторского права (Свидетельство государственной регистрации ПА 4268 от 21.05.2001) подтвердила потребность отечественного и зарубежного потребителя в созданном оборудовании смазочных систем. Использование централизованных смазочных систем с заявленными питателями в экстремальных условиях (высокая температура, высокая запыленность и загрязненность, предельные нагрузки или скорости вращения - коэффициент быстроходности до 1,8•10⁶ мин^-1мм) повышает долговечность подшипников на порядок, т.е. в 8-12 раз, сокращает расход смазки в 30-50 раз.

Питатель предназначен для подачи и распределения смазочного материала. Питатель состоит из набора секций: входной, концевой секций и пакета промежуточных секций, каждая из которых содержит подвижный золотник с поясками, образующими в цилиндрической расточке дозирующие и кольцевые полости, и систему внутренних каналов для поочередного соединения дозирующей камеры одной промежуточной секции с кольцевой камерой другой промежуточной секции, входной и выходные масляные каналы к точкам смазки, уплотнительных прокладок или колец по стыкам, стяжных шпилек и гаек, при этом в концевой секции и пакете промежуточных секций выполнен сквозной входной канал для сжатого воздуха, пронизывающий промежуточные секции и ограниченный на выходе упором, например торцем входной секции, при этом в каждой промежуточной секции входной канал выполнен разделенным на два разводящих канала, снабженных собственным регулируемым воздушным клапаном, через которые сообщен с соответствующими выходными масляными каналами. Технический результат - повышение надежности. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Последовательный смазочный масляно-воздушный питатель, состоящий из набора секций: входной, концевой секций и пакета промежуточных секций, каждая из которых содержит подвижный золотник с поясками, образующими в цилиндрической расточке дозирующие и кольцевые полости, и систему внутренних каналов для поочередного соединения дозирующей камеры одной промежуточной секции с кольцевой камерой другой промежуточной секции, входной и выходные масляные каналы к точкам смазки, уплотнительных прокладок или колец по стыкам, стяжных шпилек и гаек, отличающийся тем, что в концевой секции и пакете промежуточных секций выполнен сквозной входной канал для сжатого воздуха, пронизывающий промежуточные секции и ограниченный на выходе упором, например, торцем входной секции, при этом в каждой промежуточной секции входной канал выполнен разделенным на два разводящих канала, снабженных собственным регулируемым воздушным клапаном, через которые сообщен с соответствующими выходными масляными каналами. 2. Последовательный смазочный масляно-воздушный питатель по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе регулируемого воздушного клапана размещен обратный масляный клапан. 3. Последовательный смазочный масляно-воздушный питатель по п. 1, отличающийся тем, что выходной масляный канал в промежуточной секции снабжен клапаном в виде шарика, последний и регулируемый воздушный клапан образуют элемент ИЛИ-ИЛИ, при этом регулируемый воздушный клапан в промежуточной секции установлен таким образом, что во всех режимах работы питателя он закрывает шариком выпускное масляное отверстие, а в режиме давления смазочного материала в смесительном канале, превышающем давление сжатого воздуха в магистрали, тем же шариком закрывает воздушную магистраль.