[发明专利]带有金属端帽及其组件的陶瓷输送辊

说明书

技术领域

本发明涉及在高温应用中使用的输送辊，更特别地涉及用于该辊子的改进端帽组件。

背景技术

在高温应用中使用的输送辊可以包括具有金属端帽的陶瓷套筒。典型地，陶瓷套筒包括熔融石英。端帽容易地安装到轴承或驱动轮上。例如，在玻璃回火应用中，陶瓷套筒支撑玻璃片，并且端帽机械联接到驱动机构上。端帽应当牢固地粘附到套筒上，从而允许套筒以希望的速度旋转。偏转通常是不希望的，因为这将产生用于玻璃片的不平坦支撑表面。

陶瓷套筒和金属端帽的不同热膨胀很难将端帽牢固地紧固到套筒上，并且会产生偏转。已经提出了各种方法克服该难题。美国专利No.3,867,748教授了利用粘合剂将端帽紧固到套筒上。美国专利No.4,242,782提出了利用橡胶O形环紧固端帽。粘合剂和O形环在高温下会变软并丧失保持力，从而导致套筒偏转以及端帽与套筒之间的滑动。如果粘合剂和O形环偶然地经受这种高温，它们必然会丧失它们的保持力，使得即使当温度恢复到其正常值时仍然会观察到滑动。为此，利用粘合剂或O形环将端帽紧固到套筒上限于低温(低于250℃)应用。

还使用金属连接器将端帽固定到套筒上。美国专利No.5,316,129或美国专利No.4,404,011描述了在套筒和端帽之间使用螺旋缠绕卷圈。卷圈包括弯曲部分和笔直部分，尽管端帽和套筒具有不同的热膨胀系数，但是所述卷圈允许端帽和套筒之间连续接触。该文献的扁平侧置(flat sided)弹簧圈包括连续的较长部分，所述较长部分比较薄。在这些情况下，观察到卷圈元件的显著柔性。因此，为了获得足以将端帽固定到套筒上的扭矩，必须给所述卷圈预加非常大的压力。如果温度偶然升高(暂时过热)，扭矩就会消失，因此端帽也不再紧固到套筒上。此外，当系统冷却时，扭矩不再恢复。美国专利Nos.5,906,567和5,370,596描述了用于将端帽固定到套筒上的弯曲的双金属片。双金属片的曲率随温度改变，从而保持套筒和端帽之间的牢固连接。但是，装配和修理盘簧或双金属系统非常困难。另外，这种金属连接器尤其适合于特定温度范围(通常400℃及以上)。在该范围之外，会观察到偏转。

机械紧固件可以用于将端帽固定到套筒上。美国专利No.4,751,776显示了具有螺钉的环形配置的端帽，其螺旋拧到套筒端部上的环箍中。拧紧螺钉以将端帽固定到套筒上，但是热膨胀及热收缩可以使螺钉松脱，从而导致偏转和滑动。在这种情况下，螺钉将严重地损害套筒表面。螺钉还键接到在套筒表面上机加工出的平坦表面上，从而确保同轴转动。这种套筒和锁定键的装配和修理耗费时间。FR 2 550 172描述了在套筒和端帽之间具有金属轴环的端帽。端帽利用与套筒平坦表面相配合的键锁定到适当位置上。轴环具有大于端帽的热膨胀，用于弥补端帽和套筒之间的热膨胀差。美国专利No.5,146,675公开了一种螺钉，其可以拧紧以将金属板压靠在套筒的平面上，从而将套筒压靠在端帽的内表面上。端帽包括进入口，其允许螺钉、金属板和端帽焊接到一起，从而防止螺钉退出。有效地，端帽和套筒横向于单个轴线，即，螺钉进行连接。横向于单个接触轴线的热循环可以导致金属板相对于套筒偏转和移动。这一运动甚至可以导致金属板与平面边缘接触和使套筒开裂。

使用现有技术的输送辊通常观察到的另一问题在于辊子卡住(jamming)。例如，如果被输送物品发生堵塞或者发生机械卡死(seizing)，驱动机构将连续操作并且将扭矩传递给端帽。在这些情况下，陶瓷套筒或紧固装置将断裂。当输送辊进行剧烈加速或减速时，长时间运行会观察到同样的结果。

需要这样一种端帽，其在各种应用温度下牢固且中心地固定到陶瓷套筒上。端帽应当能够抵抗暂时过热并且在温度恢复正常恢复其保持力，而不会导致偏转。端帽还应当易于安装。输送辊还应当能够抵抗输送线暂时卡住或卡死，以及抵抗突然加速或减速。

发明内容

这些及其它目标利用如权利要求1所述的输送辊实现。实际上，插入到端帽和陶瓷套筒(还称作辊颈)端部之间的公差环将套筒牢固地紧固到端帽中，保证极为有效的扭力传递以及防止套筒发生偏转。另外，在暂时过热的情况下，端帽和公差环发生热膨胀，而陶瓷套筒的尺寸不会明显变化。因此，公差环的紧固力将减少，并且套筒将开始在端帽中滑动。当温度恢复正常时，端帽和公差环将恢复其″正常″尺寸，并且保持力将整体地恢复。重要的是注意到，在该暂时过热期间，由于公差环的原因，套筒将保持与端帽同轴。