Устройство для активации поверхности и очистки проволоки или круглого проката

Авторы патента:

B21C43/04 - устройство для удаления окалины с проволоки и т.п. гибких изделий

Полезная модель относится к металлургии и может использоваться, в частности при активации и очистке поверхности, проводимых при подготовке изделия к нанесению покрытия, или при очистке поверхности от окалины при производстве проволоки или круглого проката Полезная модель может также использоваться в любых других областях машиностроения. Устройство для активации поверхности и очистки проволоки или круглого проката содержит привод вращения, установленный на основании полый вал с осевым отверстием для прохода обрабатываемого изделия и, по меньшей мере, один рабочий узел, причем к полому валу подсоединено устройство подачи и удаления омывающей жидкости, привод вращения выполнен в виде шкива, закрепленного на полом валу, и конических зубчатых колес, одно из которых неподвижно закреплено на основании, а другие - вращающиеся - связаны с чистящими элементами, полый вал установлен с возможностью вращения внутри неподвижного конического зубчатого колеса, снабжен средствами для установки рабочего узла с чистящими элементами перпендикулярно оси полого вала и выполнен с расширением в средней части для взаимодействующих с обрабатываемым изделием элементов рабочего узла, чистящие элементы рабочего узла установлены с возможностью вращательного и поступательного перемещения, при этом устройство снабжено рычагами-эксцентриками, закрепленными на шкиве с возможностью перемещения при вращении шкива вокруг своей оси под действием центробежных сил таким образом, чтобы оказывать давление на чистящие элементы. Техническим результатом от использования полезной модели является обеспечение интенсивной активации поверхности изделия и эффективной очистки в широком диапазоне режимов.

Из уровня техники известны различные устройства для очистки проволоки (DE 2536605, SU 1572724, SU 1831395). Известно, в частности, устройство для очистки проволоки от окалины, включающее по меньшей мере два ролика, установленных на осях с возможностью вращения и расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем один из роликов установлен на оси эксцентрично (авторское свидетельство СССР №764762, В 21 В 45/04, 1980 г.).

Данное устройство обеспечивает удаление окалины, но не предназначено для активации поверхности изделия.

Ближайшим аналогом является устройство для очистки проволоки или круглого проката, включающее рабочую камеру, заполненную жидкой средой, в которую погружен механизм очистки, выполненный с возможностью прохождения через него в горизонтальном направлении очищаемой проволоки или круглого проката, при этом механизм очистки выполнен в виде цилиндра, установленного с возможностью вращения и состоящего из, по крайней мере, двух сегментов, в которых установлены элементы из абразивного материала, расположенные на упругой подложке, которая обеспечивает прижатие абразивного материала к очищаемой поверхности (патент RU 2201304, В 21 С 43/04, 2003 г.).

Ближайший аналог не обладает хорошими эксплуатационными свойствами, вследствие того, что при использовании его в непрерывном технологическом цикле в зоне очистки накапливаются продукты обработки. Промывка, которую обеспечивает прокачиваемая через зону обработки жидкость, не может быть интенсифицирована, так как ограничен объем прокачиваемой жидкости и скорость прокачки. Кроме того, устройство не обеспечивает интенсивной активации поверхности изделия из-за того, что абразивные частицы воздействуют на поверхность по взаимно перпендикулярным направлениям: поступательно (перемещение обрабатываемого изделия) и по окружности изделия.

Задачей полезной модели является обеспечение интенсивной активации поверхности изделия и эффективной очистки в широком диапазоне режимов.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для активации поверхности и очистки проволоки или круглого проката содержит привод вращения, установленный на основании полый вал с осевым отверстием для прохода обрабатываемого изделия и, по меньшей мере, один рабочий узел, причем к полому валу подсоединено устройство подачи и удаления омывающей жидкости, привод вращения выполнен в виде шкива, закрепленного на полом валу, и конических зубчатых колес, одно из которых неподвижно закреплено на основании, а другие - вращающиеся, связанные с чистящими элементами, полый вал установлен с возможностью вращения внутри неподвижного конического зубчатого колеса, снабжен средствами для установки рабочего узла с чистящими элементами перпендикулярно оси полого вала и выполнен с расширением в средней части для взаимодействующих с обрабатываемым изделием элементов рабочего узла, чистящие элементы рабочего узла установлены с возможностью вращательного и поступательного перемещения, при этом устройство снабжено рычагами-рычагами-эксцентриками, представляющими

собой рычаги первого рода с утяжелением (грузиком) на одном конце, причем каждый рычаг установлен с возможностью поворота относительно собственной оси вращения, обеспечивая за счет разности центробежных сил, действующих на концы рычага при вращении шкива, подъем одного конца рычага с грузиком и создание давления на шток чистящего элемента другим концом рычага без грузика.

Полый вал выполнен с хвостовиками для установки в подшипники, причем один подшипник закреплен непосредственно на основании, а корпусом второго подшипника является хвостовая часть неподвижного конического зубчатого колеса.

Расширение в средней части вала выполнено с двумя взаимно параллельными фрезерованными плоскостями для посадки и фиксации полуосей, в которых установлены штоки чистящих элементов, при этом внутри расширения полого вала сформировано отверстие под вращающиеся чистящие элементы, ось которого перпендикулярна оси вала.

По наружной поверхности каждой полуоси штока чистящего элемента установлен один (или два, или более) подшипник вращения, на которых закреплено вращающееся зубчатое коническое колесо, во внутреннем отверстии полуосей установлены подшипники скольжения, при этом на торцевых поверхностях упомянутых зубчатых колес закреплены ступицы так, что они имеют возможность вращения вместе с зубчатыми колесами в подшипниках скольжения внутри полуосей, причем внутри ступиц помещены вращающиеся совместно со ступицами штоки, на которых закреплены абразивные диски, причем штоки установлены с возможностью осевого перемещения. В хвостовых частях штоков расположены подпятники, обеспечивающие передачу усилия прижатия от рычагов-эксцентриков через штоки на абразивные диски (чистящие элементы), воздействующие на обрабатываемую

поверхность. Штоки с абразивными дисками (чистящими элементами) подпружинены для отвода дисков от обрабатываемой поверхности при отключении привода вращения.

Техническим результатом от использования полезной модели является обеспечение интенсивной активации поверхности изделия и эффективной очистки в широком диапазоне режимов. Предложенное выполнение привода устройства в сочетании с расположением и выполнением рабочего узла позволяет эффективно воздействовать на обрабатываемую поверхность, работать в большом диапазоне режимов. Это обусловлено тем, что величина усилия поджатия абразивных дисков к обрабатываемой поверхности легко регулируется, так как определяется скоростью вращения шкива и зависящей от нее центробежной силой, действующей на грузики рычагов-эксцентриков, которая, в свою очередь, обеспечивает создание силы, поджимающей абразивные диски к обрабатываемой поверхности. Обеспечиваемым заявленным устройством сочетанием различных скоростей вращения шкива и скоростей перемещения проволоки или круглого проката через осевое отверстие полого вала можно добиться высокого качества очистки поверхности и, при необходимости, высокой эффективности активации поверхности.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором позициями отмечены элементы устройства: 1 - основание; 2 - корпус подшипника; 3 - подшипник полого вала; 4 - жиклер; 5 - камера подачи удаления; 6 - уплотнитель; 7 - полый вал; 8 - полуось, представляющая собой корпус штока чистящего элемента; 9 - уплотнитель; 10 - подшипник скольжения; 11 - уплотнитель; 12 - ступица; 13 - шкив; 14 - кожух; 15 - рычаг-эксцентрик; 16 - ось рычага-эксцентрика; 17 - подпятник; 18 - муфта; 19 - палец; 20 - разводная пружина; 21 - шток; 22 - вращающееся коническое зубчатое колесо; 23 - подшипники подвижной шестерни; 24 - абразивный диск (чистящий элемент); 25 - неподвижное коническое зубчатое колесо; 26 - прижимная пружина.

Устройство согласно заявленной полезной модели содержит установленный на основании 1 вращающийся полый вал 7, на котором смонтирован, по меньшей мере, один рабочий узел. Рабочий узел вращается вокруг своей оси в цилиндрическом проеме, ось которого перпендикулярна оси вращения вала 7. Вал 7 вращается с помощью ременной передачи внутри неподвижного конического зубчатого колеса 25. Находящееся с ним в зацеплении коническое зубчатое колесо 22, надетое на ось чистящего элемента с абразивным диском 24, при вращении вала 7 абразивные диски приводятся в движение. Шкив 13 закреплен на валу 7 таким образом, чтобы расположенные на колесе рычаги-эксцентрики 15 при его вращении своей рабочей поверхностью (концом рычага без грузика) упирались в хвостовую часть чистящего элемента с абразивным диском 24. С увеличением скорости вращения вала 7 растет центробежная сила, действующая на грузики в радиальном направлении (перпендикулярном оси вращения), и соответственно увеличивается прижим абразивных дисков 24 к очищаемой поверхности за счет упомянутых центробежных сил. При этом усилие прижима каждого из абразивных дисков 24 к очищаемой поверхности одинакова и зависит от скорости вращения вала и массы грузика рычага-эксцентрика 15.

Представленный вариант конкретной реализации полезной модели имеет один рабочий узел.

На основании 1 с одного конца вала закреплен корпус 2 подшипника 3, на противоположном конце закреплено неподвижное коническое зубчатое колесо 25, хвостовая часть которого является корпусом второго подшипника вала 7. В подшипниках полого вала 7 внутри неподвижного конического зубчатого колеса 25 вращается полый вал 7. За счет сцепления подвижных конических зубчатых колес 22 и неподвижного конического зубчатого колеса 25 крутящий момент от вала 7 передается

на чистящие элементы - абразивные диски, осуществляющие одновременно активацию очищаемой поверхности.

Полый вал 7 имеет хвостовики для посадки вала в подшипники 3 и крепления шкива 13, причем внутренняя полость вала 7 выполнена с расширением в своей средней части. Внутренняя полость вала 7 в зоне расширения имеет две взаимно параллельные фрезерованные плоскости для посадки и фиксации полуосей 8. Внутри расширения внутренней полости вала 7 сформировано отверстие цилиндрической формы, ось которого перпендикулярна оси полого вала 7, внутри этого отверстия вращаются чистящие элементы. Для беспрепятственного удаления омывающей жидкости из зоны очистки выполнена проточка (не показана), увеличивающая сечение образующегося канала.

Рабочие узлы выполнены следующим образом. На полом валу 7 установлены полуоси 8, на них в подшипниках 23 насажены и вращаются зубчатые колеса 22. С помощью пальцев 19 на торцевых поверхностях зубчатых колес 22 закреплены ступицы 12, причем таким образом, что они вращаются вместе с зубчатыми колесами 22 в подшипниках скольжения 10 внутри полуосей 8.

Уплотнители 9 препятствуют попаданию омывающей жидкости из канала внутри вала в зону подшипника скольжения 10.

Внутри ступиц 12 помещены штоки 21, на которых закреплены абразивные диски 24. Вращение штоков 21 с абразивными дисками 24 осуществляется вместе со ступицами 12, движение передается с помощью пальцев 19 и муфт 18. Конструкция муфты 18 позволяет штоку 21 при вращении узла очистки перемещаться вдоль своей оси и, тем самым, прижимать абразивные диски 24 к обрабатываемой поверхности. Уплотнители 11 препятствуют выходу омывающей жидкости наружу. В хвостовых частях штоков 21 расположены подпятники 17, с помощью которых передается усилие

от рычагов-эксцентриков 15 через штоки 21, при этом абразивные диски прижимаются к обрабатываемой поверхности.

Рычаги-эксцентрики 15 закреплены на шкиве 13 таким образом, что при вращении шкива они могут перемещаться вокруг оси 16 под действием центробежных сил таким образом, чтобы оказывать давление на подпятник 17. Шкив 13 закреплен на валу 7 и с помощью ременной передачи осуществляет его вращение.

После остановки вала 7 пружина 20 разводит абразивные диски 24, это дает возможность беспрепятственно заводить в устройство очищаемое изделие. Пружина 26, при этом, прижимает кулачковую часть рычага-эксцентрика 15 к подпятнику 17.

Подвижные части устройства закрыты кожухом 14.

Для подачи и удаления омывающей жидкости из зоны гидроабразивной очистки к корпусу подшипника 2 и к хвостовой части неподвижного зубчатого колеса 25 герметично присоединены камеры подачи и удаления омывающей жидкости. Эти камеры представляют собой корпус 5 с патрубком для подачи или удаления омывающей жидкости и жиклером 4, внутри которого перемещается проволока. Уплотнитель 6 защищает подшипник 3 от попадания в него омывающей жидкости. Внутренний диаметр жиклера незначительно больше диаметра обрабатываемого изделия, что затрудняет выход омывающей жидкости через входное и выходное отверстия устройства очистки.

1. Устройство для активации поверхности и очистки проволоки или круглого проката, содержащее привод вращения, установленный на основании полый вал с осевым отверстием для прохода обрабатываемого изделия и, по меньшей мере, один рабочий узел с чистящими элементами, причем к полому валу подсоединено устройство подачи и удаления омывающей жидкости, отличающееся тем, что привод вращения выполнен в виде шкива, закрепленного на полом валу, и конических зубчатых колес, одно из которых неподвижно закреплено на основании, а другие - вращающиеся - связаны с чистящими элементами, представляющими собой абразивные диски, чистящие элементы закреплены на штоках, установленных в рабочем узле с возможностью вращательного и поступательного перемещения, при этом устройство снабжено средством регулирования прижатия чистящих элементов к обрабатываемой поверхности, выполненным в виде рычагов-эксцентриков, закрепленных с возможностью поворота вокруг своей оси под действием центробежных сил так, чтобы оказывать давление на шток чистящего элемента.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полый вал установлен с возможностью вращения внутри неподвижного конического зубчатого колеса, снабжен средствами для установки рабочего узла с чистящими элементами перпендикулярно оси полого вала, причем осевое отверстие полого вала выполнено с расширением в средней части для размещения элементов рабочего узла, в том числе взаимодействующих с обрабатываемым изделием.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что полый вал выполнен с хвостовиками для установки в подшипники, причем один подшипник закреплен непосредственно на основании, а корпусом второго подшипника является хвостовая часть неподвижного конического зубчатого колеса.

4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что расширение в средней части вала выполнено с двумя взаимно параллельными фрезерованными плоскостями для посадки и фиксации полуосей, в которых установлены штоки чистящих элементов, при этом внутри расширения полого вала сформировано отверстие под вращающиеся чистящие элементы, ось которого перпендикулярна оси вала.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что по наружной поверхности полуосей штоков чистящих элементов установлены подшипники вращения, на которых закреплено вращающееся зубчатое коническое колесо, во внутреннем отверстии полуосей установлены подшипники скольжения, при этом на торцевых поверхностях упомянутых зубчатых колес закреплены ступицы так, что они имеют возможность вращения вместе с зубчатыми колесами в подшипниках скольжения внутри полуосей, причем внутри ступиц помещены вращающиеся совместно со ступицами штоки, на которых закреплены абразивные диски, причем штоки установлены с возможностью осевого перемещения.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в хвостовых частях штоков расположены подпятники, обеспечивающие передачу усилия прижатия от рычагов-эксцентриков через штоки на абразивные диски, воздействующие на обрабатываемую поверхность изделия.

7. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что штоки с абразивными дисками подпружинены для отвода дисков от обрабатываемой поверхности при отключении привода вращения.