專利名稱：帶有速度控制軸承的擺動(dòng)盤式切割器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有速度控制軸承的擺動(dòng)盤式切割器，而且盡管不僅僅卻是專門設(shè)計(jì)的，以便當(dāng)切割圓盤與掌子面脫離接觸時(shí)，防止盤式切割器高速轉(zhuǎn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
國(guó)際專利說(shuō)明書PCT/AU00/00066號(hào)(其內(nèi)容在此一并作為參考)所說(shuō)明的那種類型的擺動(dòng)盤式切割器，通常要求配置一種機(jī)構(gòu)，以便當(dāng)切割圓盤不與掌子面接觸時(shí)，防止盤式切割器高速轉(zhuǎn)動(dòng)。
應(yīng)當(dāng)注意到，對(duì)國(guó)際專利說(shuō)明書PCT/AU00/00066號(hào)的參考，并非承認(rèn)這一公開的說(shuō)明書在澳大利亞和其他地方形成了共同常識(shí)的一部分。
按照常規(guī)的切割模式，當(dāng)盤式切割器呈現(xiàn)于切割面時(shí)，由于切割圓盤的直徑與擺動(dòng)路徑直徑之間位移差的緣故，圓盤就自然而然地順著與軸相反的方向，以約30至40轉(zhuǎn)/分鐘的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。要意識(shí)到，切割模式的這種低速轉(zhuǎn)動(dòng)是有利的，因?yàn)樗骨懈顖A盤的磨損均勻，而且防止溫度集結(jié)于切割器的一個(gè)點(diǎn)上。
然而，在空轉(zhuǎn)模式期間，當(dāng)切割器不與掌子面接觸時(shí)，從軸經(jīng)由軸承609(如PCT/AU00/00066號(hào)專利中圖7所示)而傳遞給圓盤的力矩，會(huì)導(dǎo)致盤式切割器順著與軸同樣的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。沒有一定程度的控制，切割器就會(huì)加速到大約與軸相同的速度，即大約3000轉(zhuǎn)/分鐘。
重新把切割器施加于掌子面上，會(huì)使圓盤順著一個(gè)方向以約3000轉(zhuǎn)/分鐘的速度，幾乎是瞬間加速為順著相反方向的30至40轉(zhuǎn)/分鐘。這樣就會(huì)大大地磨損及損害切割邊緣。在國(guó)際專利說(shuō)明書PCT/AU00/00066號(hào)中，提出了一種解決方案，即使用如該說(shuō)明書圖7中通常以616所表示的齒輪裝置。
此種齒輪裝置笨重、容易磨損、維護(hù)麻煩，而且當(dāng)切割器與掌子面接觸時(shí)會(huì)導(dǎo)致額外的拖曳(drag)。
本發(fā)明的目的是克服或改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺點(diǎn)，或提供一種有用的可替換選項(xiàng)。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種擺動(dòng)盤式切割器，它包括切割圓盤和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括使切割圓盤進(jìn)行偏心擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸，以及布置成允許在驅(qū)動(dòng)軸與切割圓盤之間轉(zhuǎn)動(dòng)的徑向軸承，切割圓盤則包括第一軸向軸承，該軸承被布置成對(duì)軸向力做反應(yīng)的，同時(shí)又容納切割圓盤操作性接觸時(shí)所產(chǎn)生的誘發(fā)轉(zhuǎn)動(dòng)，而且該軸承引發(fā)轉(zhuǎn)動(dòng)拖曳，從而當(dāng)空轉(zhuǎn)時(shí)限制切割圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
最好切割器還包括第二軸承，該軸承導(dǎo)致第一軸承中出現(xiàn)預(yù)定軸向負(fù)載。
最好第二軸承充分地對(duì)第一軸承所引起的軸向力做反應(yīng)。
最好第一軸承是油操作的流體靜壓力軸承，且第二軸承是流體加壓及潤(rùn)滑軸承。
最好液壓軸承中的壓力保持為這樣的水平，即流體靜壓力軸承中的預(yù)定最大運(yùn)轉(zhuǎn)間隙(running clearance)被保持，從而引發(fā)流體靜壓力軸承中的油產(chǎn)生剪切力。最好剪切力導(dǎo)致軸承中出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)拖曳，從而當(dāng)空轉(zhuǎn)時(shí)限制切割圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
最好液壓軸承為水壓環(huán)帶(annulus)形式的。
最好切割器的受限轉(zhuǎn)速為0至100轉(zhuǎn)/分鐘。


盡管其他任何形式可以屬于本發(fā)明的范圍，但現(xiàn)在要以僅僅參照附圖舉例的方式來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，在這些附圖中圖1的正面剖視圖，顯示體現(xiàn)本發(fā)明的擺動(dòng)盤式切割器；
圖2的剖視圖，顯示圖1所示盤式切割器的一個(gè)變體；以及圖3A的局部視圖，顯示符合本發(fā)明的流體靜壓力軸承；以及圖3B的剖視圖，顯示圖3A所示軸承的支承面。
具體實(shí)施例方式
各張附圖中顯示的擺動(dòng)盤式切割器，其形狀通常與國(guó)際專利說(shuō)明書PCT/AU00/00066號(hào)圖7中所顯示的相似，同樣的附圖標(biāo)記表示該國(guó)際專利說(shuō)明書所說(shuō)明的該附圖中那些部件。
并不像PCT/AU00/00066號(hào)中的軸承605和606都是水潤(rùn)滑軸承，在本發(fā)明中，只有軸承605是水潤(rùn)滑軸承。軸承606被流體靜壓力軸承700取代，該軸承經(jīng)由可卸除的環(huán)702里的環(huán)狀通道701而被供應(yīng)高壓油，經(jīng)由噴嘴(nipple)703而向所述通道供應(yīng)受壓的油。軸承700包含通常樣式流體靜壓力軸承中的凹穴(pocket)800。
如圖3A中清楚顯示的那樣，這些凹穴的形式，可以是處于與圓盤603相反的殼體上的同心網(wǎng)格圖形，然而，在可選實(shí)施例中，這些凹穴可以采取流體靜壓力軸承技術(shù)上的任何已知形式。在本實(shí)施例中，有10個(gè)凹穴800均勻地布置在軸承周圍的環(huán)形陣(circular array)上。每個(gè)凹穴的末端都由圓周槽801所限定。另一個(gè)形式為交叉十字件802的油槽(oil channel groove)把每個(gè)凹穴切分為4個(gè)接合區(qū)(lands)803。參看圖3B，這些接合區(qū)基本上與凹穴之間的軸承支承面為同一高度的。許多流體靜壓力軸承都不包括這些接合區(qū)，且凹穴僅僅是軸承支承面中的凹陷部。然而，在本實(shí)施例中，接合區(qū)有效地起作用，以便減少一個(gè)較大區(qū)域中軸承支承面之間的間隙，從而增大油中的剪切力并提高軸承的粘滯曳力特性。
油經(jīng)由對(duì)應(yīng)的流動(dòng)控制孔706而被輸入每個(gè)交叉十字件中央。每個(gè)對(duì)應(yīng)的孔均管制軸承每個(gè)凹穴中的油，就像流體靜壓力軸承中普遍實(shí)行的那樣。
參看圖2，退出軸承的油能夠直接滲入軸承609與610之間的殼體中，或滲入軸承周邊的外排放管道705中。
在流體靜壓力軸承上設(shè)置的固定最小負(fù)載(set minimum load)，是液壓軸承605。這一液壓軸承可以認(rèn)為僅僅是加壓環(huán)帶，然而，它也始終被歸屬為液體潤(rùn)滑軸承。液壓軸承支承面包括圓盤603的環(huán)形板部分，以及與環(huán)形板相反的切割器殼體對(duì)應(yīng)部分。這些軸承支承面被環(huán)形間隙所分離，在所述間隙中，通過一系列通道607而以壓力把水引入。可以用軟管和軟管配件(未顯示)把加壓的水從壓力泵中放出。在本實(shí)施例中，水處于通往切割器切割邊緣所用冷卻噴嘴的途中，然而，在另外一些實(shí)施例中，可以采用分開的冷卻用水以及軸承用水系統(tǒng)。在又一些實(shí)施例中，可以用不同的流體來(lái)冷卻及擠壓液壓軸承。
加壓水在環(huán)形板上形成力，從而保持軸承支承面之間的間隙，并向流體靜壓力軸承提供相反的力。要意識(shí)到，通過調(diào)節(jié)水的壓力，相反之力的量級(jí)就會(huì)被調(diào)節(jié)。相應(yīng)地，通過小心地控制液壓軸承中的水壓和流體靜壓力軸承中的油壓，就可設(shè)定流體靜壓力軸承各個(gè)支承面之間的間隙。
還要意識(shí)到，如果切割器頭部是有差異地負(fù)載的，那么，液壓軸承可留出微量的軸向偏離。此種有差異的負(fù)載被流體靜壓力軸承所容納及抵抗。
液壓軸承支承面可以用減少摩擦的材料所覆蓋，這樣，作為一種安全措施，應(yīng)當(dāng)使軸承支承面接觸該材料，例如，在水供應(yīng)不上時(shí)或者運(yùn)輸期間采取這種措施。
供應(yīng)給流體靜壓力軸承的油的壓力以及供應(yīng)給液壓軸承的水的壓力，其通常的值分別為14000千帕(kPa)和800千帕。
在操作時(shí)，切割器由2電極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供能，該電動(dòng)機(jī)所用電源為50赫茲的，所述電動(dòng)機(jī)以約3000轉(zhuǎn)/分鐘的速度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸612。當(dāng)然，也可使用另一可選供能方式以及在一個(gè)范圍內(nèi)的切割速度。
然而，要意識(shí)到，液壓軸承和流體靜壓力軸承中固有的拖曳，為圓盤的相反轉(zhuǎn)動(dòng)提供了平衡力矩。通過小心挑選液壓軸承中合適的壓力級(jí)別，流體靜壓力軸承各個(gè)支承面之間的間隙就會(huì)使油的剪切力比率隨著圓盤速度增大而升高。由于油的剪切力而出現(xiàn)的摩擦，會(huì)平衡產(chǎn)生力矩的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而把圓盤的空轉(zhuǎn)速度限制為合乎要求的值。
要意識(shí)到，所出現(xiàn)的摩擦力以及流體靜壓力軸承中的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和間隙，也依賴于流體靜壓力軸承及油凹穴的設(shè)計(jì)情況，并依賴于所用油的粘度。依次地，油溫也會(huì)影響油的粘度，并因此影響到軸承的性能。在本實(shí)施例中，采用標(biāo)準(zhǔn)的液壓機(jī)液體(hydraulic fluid)，然而，也可采用其他適宜的油來(lái)替代。當(dāng)挑選用油時(shí)，所選之油的粘度，與溫度之間的關(guān)系至關(guān)重要。
相應(yīng)地，向水潤(rùn)滑軸承所供之水的壓力，流體靜壓力軸承中油的類型，以及油的粘度、溫度及壓力，全都是小心挑選及控制的，以適合于確保軸承執(zhí)行正確的功能，并適合于避免各個(gè)部分受損害。在這方面而言，油穿過具有充足能量的熱交換器，以便控制油溫。
可用液壓軸承中固有的拖曳來(lái)施加額外的延遲力。切割器與掌子面脫離接觸，就會(huì)減少流體靜壓力軸承上的軸向負(fù)載，這樣又會(huì)迫使圓盤603更加靠近水潤(rùn)滑軸承支承面605。這樣可以增大拖曳，從而在切割器不與掌子面接觸時(shí)，防止用螺栓裝上了圓盤切割器602的圓盤603高速轉(zhuǎn)動(dòng)。
在本實(shí)施例中，空轉(zhuǎn)速度選定為約30至40轉(zhuǎn)/分鐘。盡管這是順著與操作速度的相反方向的速度，但二者之差小得足以防止圓盤受損害以及受到實(shí)質(zhì)性的磨損。然而，在可選實(shí)施例中，系統(tǒng)的參數(shù)可以選擇為順著軸方向合乎要求的實(shí)質(zhì)上的任何空轉(zhuǎn)速度。
相應(yīng)地，每個(gè)軸向軸承中的拖曳，均結(jié)合起來(lái)消除了對(duì)齒輪裝置的需求，該裝置顯示于國(guó)際專利說(shuō)明書PCT/AU00/00066號(hào)的圖7中。
在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，也可用業(yè)界已知的其他類型軸向負(fù)載軸承，替代流體靜壓力軸承及液壓潤(rùn)滑軸承。例如，可用Michell軸承替代流體靜壓力軸承，并可用液壓潤(rùn)滑軸承來(lái)形成機(jī)械的、液力的、電磁的或其他類型的軸承，此種軸承能夠經(jīng)受和/或提供軸向負(fù)載。在此類實(shí)施例中，當(dāng)空轉(zhuǎn)時(shí)，一個(gè)或多個(gè)軸承就可對(duì)于控制切割器圓盤的速度有更為明顯的效果。
雖然切割裝置是PCT/AU00/00030號(hào)專利中說(shuō)明了的那種類型，但要意識(shí)到，也可采用各種各樣相似類型的切割裝置，無(wú)論帶有或不帶有所述專利說(shuō)明書中所說(shuō)明的章動(dòng)性能(nutating feature)均可以。
要意識(shí)到，本發(fā)明提供了有效的方式在空轉(zhuǎn)模式的時(shí)候?qū)η懈钇鲌A盤的速度加以限制，而無(wú)需使用磨損比較厲害的機(jī)械部件。
因此，實(shí)質(zhì)上，由水潤(rùn)滑軸承605和流體靜壓力軸承加以拖曳的功能，就減慢了圓盤603的轉(zhuǎn)動(dòng)，并因此減慢了切割器602的轉(zhuǎn)動(dòng)。
雖然已參照特定例子對(duì)本發(fā)明做了說(shuō)明，但專業(yè)人員都會(huì)意識(shí)到，可以用其他許多形式來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種擺動(dòng)盤式切割器，它包括切割圓盤和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括使切割圓盤進(jìn)行偏心擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸，以及布置成允許在驅(qū)動(dòng)軸與切割圓盤之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的徑向軸承，切割器還包括第一軸向軸承，該軸承被布置成對(duì)軸向力做反應(yīng)的，同時(shí)又適應(yīng)切割圓盤操作性接觸時(shí)所產(chǎn)生的誘發(fā)轉(zhuǎn)動(dòng)，而且該軸承引發(fā)轉(zhuǎn)動(dòng)拖曳，從而當(dāng)空轉(zhuǎn)時(shí)限制切割圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
2.如權(quán)利要求1所述的擺動(dòng)盤式切割器，還包括第二軸承，該軸承導(dǎo)致第一軸承中的預(yù)定軸向負(fù)載。
3.如權(quán)利要求2所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于第二軸承充分地對(duì)第一軸承所引起的軸向力做反應(yīng)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于第一軸承是相對(duì)較高摩擦的，且第二軸承是相對(duì)較低摩擦的。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于第一軸承是流體靜壓力軸承。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于第二軸承是流體潤(rùn)滑軸承。
7.如權(quán)利要求5或6所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于流體靜壓力軸承以操作性切割模式對(duì)軸向切割力做充分的反應(yīng)。
8.如權(quán)利要求7所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于流體靜壓力軸承是油操作的。
9.如權(quán)利要求8所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于液壓軸承是加壓的。
10.如權(quán)利要求9所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于液壓軸承中的壓力保持在一水平上，從而保持靜壓力軸承中的預(yù)定最大運(yùn)轉(zhuǎn)間隙，因此在流體靜壓力軸承的油中引發(fā)剪切力。
11.如權(quán)利要求10所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于剪切力導(dǎo)致軸承中的轉(zhuǎn)動(dòng)拖曳，從而當(dāng)空轉(zhuǎn)時(shí)限制切割圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
12.如權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于液壓軸承以水進(jìn)行加壓。
13.如權(quán)利要求12所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于液壓軸承采取水加壓環(huán)帶的形式。
14.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于切割圓盤的受限轉(zhuǎn)動(dòng)速度為0至1500轉(zhuǎn)/分鐘。
15.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于切割圓盤的受限轉(zhuǎn)動(dòng)速度為0至750轉(zhuǎn)/分鐘。
16.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的擺動(dòng)盤式切割器，其特征在于切割圓盤的受限轉(zhuǎn)動(dòng)速度為0至100轉(zhuǎn)/分鐘。
全文摘要
一種擺動(dòng)盤式切割器(10)，它包括切割圓盤(602)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括使切割圓盤進(jìn)行偏心擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸(612)，以及布置成允許在驅(qū)動(dòng)軸與切割圓盤之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的徑向軸承(609)。切割器還包括流體靜壓力軸向軸承(700)，該軸承被布置成對(duì)軸向力做反應(yīng)的，同時(shí)又容納切割圓盤操作性接觸時(shí)所產(chǎn)生的誘發(fā)轉(zhuǎn)動(dòng)，而且該軸承導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)拖曳，從而當(dāng)空轉(zhuǎn)時(shí)限制切割圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。水加壓液壓軸承(605)引發(fā)流體靜壓力軸承中的預(yù)定軸向負(fù)載，從而保持流體靜壓力軸承中的預(yù)定最大運(yùn)轉(zhuǎn)間隙。
文檔編號(hào)E21D9/10GK1646788SQ03809103
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月22日
發(fā)明者戴維·B·薩格登 申請(qǐng)人:奧迪賽技術(shù)股份有限公司