Опора постоянного усилия Российский патент 2023 года по МПК F16L3/21 

Изобретение относится к области техники, где применяются пружинные опоры для опирания подвижных элементов с передачей постоянного усилия на несущие конструкции. Основная область применения - опирание участков трубопроводов, испытывающих видимые перемещения и требующих постоянного поддерживающего усилия во всем диапазоне перемещения трубопровода.

Известны конструкции опор постоянного усилия фирмы LISEGA типов 11 - 14 [1], в которых шток, с элементами для крепления трубопроводов, опирается на осевую пружину, разница между усилием пружины и постоянным усилием компенсируется вспомогательными пружинами, расположенными по обе стороны основной пружины, оси которых перпендикулярны линии действия постоянного усилия, путем передачи усилия вспомогательных пружин через кулачки на шток. Недостатком указанной конструкции является большой габарит опоры в направлении, перпендикулярном перемещению штока, а также неравномерность постоянного усилия из-за наличия нескольких пружин, за счет разности характеристик этих пружин.

В качестве прототипа принята опора постоянного усилия по патенту РФ 2747532[2]. Основными недостатками опоры являются:

- попарно соединенные рычаги при указанном конструктивном исполнении опоры должны быть криволинейными, поэтому их устойчивость под действием рабочей нагрузки сложно обеспечивать;

- опорная плита в данном конструктивном исполнении также является слабым узлом. Обеспечение прочности указанного узла потребует его усиления;

- размещение шарниров, соединяющих плиту и рычаги, на значительном расстоянии от оси стакана является условием создания момента на плите и, соответственно, на стакане, что может привести к увеличению сил трения. Перемещение стакана в отверстии тонкостенной крышки будет сопряжено с заеданием и «закусыванием» стакана;

- телескопическая направляющая пружины также склонна к заеданию.

Задачей данного изобретения является увеличение прочности и устойчивости рычагов, соединяющих стакан с пружинной сборкой, снижение вероятности заедания в узлах соединения стакана с корпусом и в телескопической направляющей пружины.

1. Устранение недостатков обеспечивается тем, что в опоре постоянного усилия, содержащей корпус, пружину с направляющей пружины, закрепленной в корпусе опоры постоянного усилия, зеркально расположенные в корпусе кулачки с криволинейным профилем, стакан с резьбовым отверстием и упором, соединенный рычагами с тарелками, снабженными соединенным с тарелками посредством цапф роликами, контактирующими с соответствующими зеркально расположенными кулачками с криволинейным профилем, устройства, регулирующие натяжение элемента жесткости, фиксатор положения стакана, тарелку натяжения пружины, отличающейся тем, что в нижней части стакана размещены два сквозных, симметричных относительно оси стакана, отверстия, перпендикулярные плоскости, проходящей через ось стакана и ось направляющей пружины, с установленными в них пальцами, соединяющими стакан с одним концом каждого Н-образного в плане рычага через соосные отверстия в параллельных ветвях Н-образного в плане рычага, второй конец Н-образного в плане рычага соосными отверстиями в ветвях Н-образного рычага располагается на цапфах тарелок, а ролики одной тарелки размещаются на цапфах с внешней стороны ветвей Н-образного рычага, ролики фиксируются на цапфах торцовыми шайбами, причем, каждый ролик контактирует с соответствующей криволинейной поверхностью кулачка, а перемычка Н-образного в плане рычага соединяет ветви Н-образного в плане рычага и выполнена с ними заодно, при этом, тарелки с цапфами выполнены в виде стакана, в донной части которого выполнено отверстие, в котором размещается направляющая пружины в виде трубы, причем, на одном конце направляющей пружины выполнены четыре продольных сквозных паза с продольными гранями, параллельными вертикальной и горизонтальной продольным плоскостям, проходящим через ось направляющей пружины, в продольных пазах между левым торцом направляющей пружины и донной частью левой тарелки с цапфами размещается крестообразный ограничитель перемещения левой тарелки с цапфами, при этом по оси крестообразного ограничителя перемещений левой тарелки выполнено осевое сквозное гладкое отверстие, в котором размещается левый регулировочный болт, резьбовая часть которого входит в резьбовое отверстие левой резьбовой перемычки, выполненной заодно с направляющей пружины, при этом, устройство, регулирующее натяжение пружины включает в себя выполненные на правом конце направляющей пружины четыре продольных сквозных паза с продольными гранями, параллельными вертикальной и горизонтальной продольным плоскостям, проходящим через ось направляющей пружины, а в продольных пазах между правым торцом пружины и донной частью правой тарелки с цапфами размещается крестообразный натяжитель пружины, при этом, по оси крестообразного натяжителя пружины выполнено осевое сквозное гладкое отверстие, в котором размещается правый регулировочный болт, резьбовая часть которого входит в резьбовое отверстие правой резьбовой перемычки, выполненной заодно с направляющей пружины, при этом, правая тарелка отверстием в донной части установлена на соответствующую посадочную поверхность направляющей пружины правее крестообразного натяжителя, а правый конец направляющей пружины выполнен резьбовым с размещением на нем запорной гайки, при этом стакан размещен в направляющей втулке, зафиксированной в верхней части корпуса, а фиксатор положения стакана выполнен в виде пальца, размещенного в соосных диаметральных отверстиях в стакане и направляющей втулке.

На рисунках 1 и 2 показана предлагаемая конструкция опоры постоянного усилия. На рисунке 1 показан фронтальный вид, на рисунке 2 - вид сбоку.

Опора постоянного усилия, содержащая корпус 1, пружину 2 с направляющей пружины 3, закрепленный в корпусе 1 опоры постоянного усилия, зеркально расположенные в корпусе кулачки 4 с криволинейным профилем, стакан 5 с резьбовым отверстием и упором 6, соединенный рычагами 7 с тарелками 8 и 9, снабженными соединенным с тарелками 8 и 9 посредством цапф 10 роликами 11, контактирующими с соответствующими зеркально расположенными кулачками 4 с криволинейным профилем, устройство, регулирующее натяжение пружины, фиксатор положения стакана, отличающаяся тем, что в нижней части стакана 5 размещены два сквозных, симметричных относительно оси стакана 5, отверстия, перпендикулярные плоскости, проходящей через ось стакана 5 и ось направляющей пружины 3, с установленными в них пальцами 12, соединяющими стакан 5 с одним концом каждого Н-образного в плане рычага 13 через соосные отверстия в параллельных ветвях 14 Н-образного в плане рычага, второй конец Н-образного в плане рычага 13 соосными отверстиями в ветвях 15 Н-образного рычага 13 располагается на цапфах 10 тарелок 8 и 9, а ролики одной тарелки размещаются на цапфах с внешней стороны ветвей Н-образного в плане рычага 13, ролики 11 фиксируются на цапфах 10 торцовыми шайбами 16, причем, каждый ролик 11 контактирует с соответствующей криволинейной поверхностью кулачка 4, а перемычка 17 Н-образного в плане рычага 13 соединяет ветви Н-образного в плане рычага 13 и выполнена с ними заодно, при этом, тарелки 8 и 9 с цапфами 10 выполнены в виде стакана, в донной части которого выполнено отверстие, в котором размещается направляющая пружины 3 в виде трубы, причем, на одном конце направляющей пружины 3 выполнены четыре продольных сквозных паза 18 с продольными гранями, параллельными вертикальной и горизонтальной продольным плоскостям, проходящим через ось направляющей пружины 3, в продольных пазах 18 между левым торцом направляющей пружины 3 и донной частью левой тарелки 9 с цапфами 10 размещается крестообразный ограничитель 19 перемещения левой тарелки 9 с цапфами 10, при этом по оси крестообразного ограничителя 19 перемещений левой тарелки 9 выполнено осевое сквозное гладкое отверстие, в котором размещается левый регулировочный болт 20, резьбовая часть которого входит в резьбовое отверстие левой резьбовой перемычки 21, выполненной заодно с направляющей пружины 3, при этом, устройство, регулирующее натяжение пружины 2 включает в себя выполненные на правом конце направляющей пружины четыре продольных сквозных паза 22 с продольными гранями, параллельными вертикальной и горизонтальной продольным плоскостям, проходящим через ось направляющей пружины 3, а в продольных пазах 22 между правым торцом пружины 2 и донной частью правой тарелки 8 с цапфами 10 размещается крестообразный натяжитель 23 пружины 2, при этом, по оси крестообразного натяжителя 23 пружины 2 выполнено осевое сквозное гладкое отверстие, в котором размещается правый регулировочный болт 24, резьбовая часть которого входит в резьбовое отверстие правой резьбовой перемычки 25, выполненной заодно с направляющей пружины 3, при этом, правая тарелка 8 отверстием в донной части установлена на соответствующую посадочную поверхность направляющей пружины 3 правее крестообразного натяжителя 23, а правый конец направляющей пружины 3 выполнен резьбовым с размещением на нем запорной гайки 26, при этом стакан 5 размещен в направляющей втулке 27, зафиксированной в верхней части корпуса 1, а в стакане 5 и направляющей втулке 27 выполнено совместно диаметральное отверстие с размещенным в нем пальцем 28.

Устройство работает следующим образом.

Сначала устанавливается предварительный натяг пружины 2, соответствующий постоянному усилию опоры. Для этого правым регулировочным болтом 24 перемещаем крестообразный натяжитель 24 в продольных пазах 22. После установки предварительного натяга опора подводится под трубопровод и устанавливается на строительные конструкции. Палец 28 извлекается из отверстий в стакане 5 и втулке 27. Опора готова к работе.

При тепловых перемещениях трубопровода вверх или вниз в вертикальном направлении стакан 5 перемещается вверх или вниз от исходного положения, при этом перемещение стакана передается на рычаги 7, ролики 11, которые движутся по профилю кулачка 4, при этом профиль кулачка 4 выбран так, чтобы усилие сжатия пружины 2, формирующееся перемещениями тарелок 8 и 9 в процессе работы, трансформировалось в постоянное поддерживающее усилие стакана 5.

Сравнение опоры-прототипа и заявляемого устройства показывает, что:

- выполнение направляющей втулки с толстой стенкой (соответственно, высокой жесткости) и ее крепление к жесткому корпусу минимизирует вероятность «закусывания» стакана в направляющей;

- исключение телескопической направляющей пружины устраняет возможность задира и «закусывания» подвижных элементов направляющей и обеспечивает плавность работы опоры;

- исполнение рычагов Н-образной формы обеспечивает высокую прочность и устойчивость их конструкции;

- возможность регулировки опоры двумя болтами обеспечивает возможность использования одного и того же корпуса и направляющей для получения опор, работающих в широком диапазоне нагрузок и перемещений.

Библиография

1. Каталог фирмы LISEGA «Стандартные опоры 2020», Выпуск Ноябрь 2017.

2. Патент РФ 2747532 «Опора постоянного усилия».

Изобретение относится к области техники, где применяются опорные устройства подвижных элементов с постоянным усилием. Опора постоянного усилия содержит корпус 1, пружину 2 с направляющей пружины 3, закрепленной в корпусе 1 опоры постоянного усилия. В корпусе 1 зеркально расположены кулачки 4 с криволинейным профилем. В нижней части стакана размещены два сквозных симметричных относительно его оси отверстия, перпендикулярные плоскости, проходящей через ось стакана 5 и ось направляющей пружины 3, с установленными в них пальцами 12. Пальцы 12 соединяют стакан 5 с одним концом каждого Н-образного в плане рычага 13 через соосные отверстия в параллельных ветвях 14 рычага 13. Второй конец Н-образного в плане рычага 13 соосными отверстиями в ветвях 15 рычага 13 располагается на цапфах 10 тарелок 8 и 9. Ролики одной тарелки размещаются на цапфах с внешней стороны ветвей Н-образного в плане рычага 13, ролики 11 фиксируются на цапфах 10 торцовыми шайбами 16. Каждый ролик 11 контактирует с соответствующей криволинейной поверхностью кулачка 4. На левом конце направляющей пружины 3 выполнены пазы 18, в которых размещается крестообразный ограничитель 19 перемещений левой тарелки 9, положение которого регулируется болтом 20. На правом конце направляющей пружины 3 выполнены пазы 22, в которых размещается крестообразный натяжитель 23 перемещений левой тарелки 9, положение которого регулируется болтом 24. Стакан 5 размещен в направляющей втулке 27, зафиксированной в верхней части корпуса 1, а в стакане 5 и направляющей втулке 27 выполнено совместно диаметральное отверстие с размещенным в нем пальцем 28. 2 ил.

Опора постоянного усилия, содержащая корпус, пружину с направляющей пружины, закрепленной в корпусе опоры постоянного усилия, зеркально расположенные в корпусе кулачки с криволинейным профилем, стакан с резьбовым отверстием и упором, соединенный рычагами с тарелками, снабженными соединенными с тарелками посредством цапф роликами, контактирующими с соответствующими зеркально расположенными кулачками с криволинейным профилем, устройства, регулирующие натяжение элемента жесткости, фиксатор положения стакана, тарелку натяжения пружины, отличающаяся тем, что в нижней части стакана размещены два сквозных, симметричных относительно оси стакана, отверстия, перпендикулярные плоскости, проходящей через ось стакана и ось направляющей пружины, с установленными в них пальцами, соединяющими стакан с одним концом каждого Н-образного в плане рычага через соосные отверстия в параллельных ветвях Н-образного в плане рычага, второй конец Н-образного в плане рычага соосными отверстиями в ветвях Н-образного рычага располагается на цапфах тарелок, а ролики одной тарелки размещаются на цапфах с внешней стороны ветвей Н-образного рычага, ролики фиксируются на цапфах торцовыми шайбами, причем каждый ролик контактирует с соответствующей криволинейной поверхностью кулачка, а перемычка Н-образного в плане рычага соединяет ветви Н-образного в плане рычага и выполнена с ними заодно, при этом тарелки с цапфами выполнены в виде стакана, в донной части которого выполнено отверстие, в котором размещается направляющая пружины в виде трубы, причем на одном конце направляющей пружины выполнены четыре продольных сквозных паза с продольными гранями, параллельными вертикальной и горизонтальной продольным плоскостям, проходящим через ось направляющей пружины, в продольных пазах между левым торцом направляющей пружины и донной частью левой тарелки с цапфами размещается крестообразный ограничитель перемещения левой тарелки с цапфами, при этом по оси крестообразного ограничителя перемещений левой тарелки выполнено осевое сквозное гладкое отверстие, в котором размещается левый регулировочный болт, резьбовая часть которого входит в резьбовое отверстие левой резьбовой перемычки, выполненной заодно с направляющей пружины, при этом устройство, регулирующее натяжение пружины, включает в себя выполненные на правом конце направляющей пружины четыре продольных сквозных паза с продольными гранями, параллельными вертикальной и горизонтальной продольным плоскостям, проходящим через ось направляющей пружины, а в продольных пазах между правым торцом пружины и донной частью правой тарелки с цапфами размещается крестообразный натяжитель пружины, при этом по оси крестообразного натяжителя пружины выполнено осевое сквозное гладкое отверстие, в котором размещается правый регулировочный болт, резьбовая часть которого входит в резьбовое отверстие правой резьбовой перемычки, выполненной заодно с направляющей пружины, при этом правая тарелка отверстием в донной части установлена на соответствующую посадочную поверхность направляющей пружины правее крестообразного натяжителя, а правый конец направляющей пружины выполнен резьбовым с размещением на нем запорной гайки, при этом стакан размещен в направляющей втулке, зафиксированной в верхней части корпуса, а фиксатор положения стакана выполнен в виде пальца, размещенного в соосных диаметральных отверстиях в стакане и направляющей втулке.