用于食物加工设备的回转轴承的制作方法

1.本发明涉及轴承，更具体地说，涉及用于食物加工业的回转轴承或环。


背景技术：

2.回转轴承或“回转环”通常是已知的，并且包括由多个滚动元件联接的内环和外环，两个环中的一个具有齿轮齿，以相对于另一个环可旋转地驱动一个环。在食物加工业中，回转轴承已经用于相对于第二管状输送机构件成角度地移动第一管状输送机构件。在这种应用中，回转轴承经受大量的清洗，以避免污染被加工的食物，这可能导致滚动元件和轴承座圈被高压和/或腐蚀性清洁流体损坏。


技术实现要素：

3.本发明是一种回转轴承，用于使可旋转构件相对于固定构件围绕中心轴线成角度地移动。该回转轴承包括由未硬化不锈钢形成并可与固定构件联接的内环形主体，内环形主体具有与中心轴线同轴的中心线和具有未硬化座圈表面的内轴承座圈。外环形主体围绕内主体设置并由未硬化不锈钢形成，可与可旋转构件联接，并且具有与内座圈径向向外间隔开的带有未硬化座圈表面的外轴承座圈。外主体还具有围绕中心线间隔开的多个齿轮齿，该齿轮齿构造成由驱动小齿轮接合，从而使外主体围绕中心轴线成角度地移动。此外，多个滚动元件设置在内环形主体和外环形主体之间，从而可在内座圈和外座圈上滚动，以可旋转地联接内主体和外主体。环形密封件与外环形主体联接，并具有相对的第一和第二轴向端、限定在轴向端之间的轴向厚度以及可与内环形主体密封接合并具有外径的密封唇。密封件的尺寸设计成使得密封件外径与密封件轴向厚度之比大于五十(50)。
4.优选地，外环形主体具有由内圆周表面和径向表面限定的凹部，并且密封件设置在凹部内，使得密封件的外表面与凹部内表面向内间隔开，密封件的第一轴向端抵靠着凹部径向表面设置，并且密封件的第二轴向端可抵靠着可旋转构件的凸缘设置。此外，密封件优选地具有从密封件外表面径向向内延伸的外环形凹部，并且保持环设置在密封件外凹部内并抵靠着凹部内圆周表面设置。保持环构造成将密封件保持在外主体凹部内。此外，密封件优选地还具有从密封件第二轴向端轴向向内延伸的轴向环形凹部，并且密封环设置在轴向凹部内。密封环在密封件和可旋转构件之间是可压缩的，以防止主密封件和凸缘之间的流体泄漏。
附图说明
5.当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及本发明优选实施例的详细描述。为了说明本发明，在附图中示出了目前优选的示意性实施例。然而，应该理解，本发明不限于所示的精确布置和手段。在图中：
6.图1是根据本发明的包括回转轴承的食物输送机组件的剖视轴向截面图；
7.图2是回转轴承的放大轴向截面图；
8.图3是回转轴承的侧视图；
9.图4是回转轴承的外环形构件的剖视轴向截面图；
10.图5是外环形构件的替代结构的剖视轴向截面图；
11.图6是回转轴承的内环形构件的剖视轴向截面图；
12.图7是图2的一部分的剖视放大图，示出了主密封件；
13.图8是回转轴承的主密封件的剖视轴向截面图；以及
14.图9是图2的另一部分的剖视放大图，示出了副密封件。
具体实施方式
15.在下面的描述中使用的某些术语仅仅是为了方便，而不是限制。词语“内”、“向内”和“外”、“向外”分别指朝向和远离所描述的元件的指定中心线或几何中心的方向，具体含义从描述的上下文中显而易见。此外，如本文所用，词语“连接”和“联接”各自旨在包括两个构件之间的直接连接而没有任何其他构件插入其间，以及构件之间的间接连接，其中一个或多个其他构件插入其间。术语包括上面特别提到的词、其派生词和类似含义的词。
16.现在详细参考附图，其中相同的数字始终用于表示相同的元件，在图1-9中示出了回转轴承10，用于使可旋转构件1相对于固定构件2围绕中心轴线ac成角度地移动。优选地，两个构件1、2是食物输送机组件3的部件，具体地，第一构件1是可旋转输送机管4，固定构件2是固定输送机管5，但可以是需要相对角位移的任何其他合适的机械部件。回转轴承10基本包括可与固定构件2联接的内环形主体12、可与可旋转构件1联接的外环形主体14、分别设置在内环形主体12和外环形主体14之间的多个滚动元件16以及与外环形主体12联接并可密封在内环形主体14上的主密封件18。内环形主体12和外环形主体14连接输送机管1、2，使得每个主体12、14具有设置在食物输送室cf内的内部侧12i、14i和设置在外部环境e内的外部侧12e、14e，如图1所示。在当前的优选应用中，回转轴承10具有相对较大的内径idb，大于15英寸(15”)，以提供足够的空间用于通过其输送食品，但具有相对较小或较窄的总轴向尺寸，小于2英寸(2”)，以安装在现有的输送机组件3内。因此，回转轴承10属于被称为“薄截面轴承”的类型。
17.更具体地，内环形主体12优选地由未硬化不锈钢形成，并且具有中心线lc和带有未硬化座圈表面13a的内轴承座圈13。外环形主体14围绕内主体12设置，优选由未硬化不锈钢形成，并且具有外轴承座圈15，优选具有未硬化座圈表面15a，并且与内座圈13径向向外间隔开。此外，外环形主体14具有围绕中心线lc间隔开的多个齿轮齿20，齿轮齿20构造成由驱动小齿轮6(图1)接合，以便围绕中心轴线ac成角度地移动外环形主体14，从而移动可旋转构件1。
18.此外，多个滚动元件16可分别在内座圈13和外座圈15上滚动，从而分别可旋转地联接内主体12和外主体14，环12、14之间且元件16所穿过的内部空间si(图2)优选填充有带有极压添加剂的食物级油脂。每个滚动元件16优选为球形球，但也可以是圆柱形滚子、锥形滚子等，并且优选地由不锈钢形成，多个元件16优选地由塑料间隔件17周向隔开。此外，主环形密封件18具有外径ods(图8)和分别相对的第一和第二轴向端18a、18b，轴向厚度ta限定在轴向端18a、18b之间，如图7和8所示。密封件22具有内密封唇22，其可与内环形主体12的接合表面29密封接合，以防止流体或固体颗粒进入环形主体12、14之间，特别是可能损坏滚
道13、15或滚动元件16的清洁流体。
19.更具体地，主密封件18具有主要主体部分24，其具有内径向端24a和外径向端24b以及外端24b上的外圆周表面25，并且密封唇22从主要主体部分24的内径向端24a延伸。密封唇22通常是环形的，并且具有与主要主体部分24一体形成的外径向端22a，并且径向和轴向延伸到自由的内径向端22b，如图8所示。优选地，密封件18由食物级聚合材料形成。此外，为了与可旋转构件2的现有部件集成，如下所述，密封件18的尺寸优选设计成使得密封件外径ods与密封件轴向厚度ta之比大于五十(50)，最优选大于八十(80)，并且在当前构造中为约一百(100)。此外，回转轴承组件10优选地还包括副密封件27，其与内环形主体12联接并可密封在外环形主体14上，如下所述。
20.参考图7和8，外环形主体14具有相对的第一和第二轴向端14a、14b以及从第一轴向端14a向内延伸的圆形凹部26。凹部26由内圆周表面28和与外环轴向端14a间隔开的径向表面30限定。利用这种结构，主密封件18设置在外环形主体14的凹部26内，使得密封件外表面25从凹部内圆周表面28向内间隔开，密封件第一轴向端18a抵靠着凹部径向表面30设置，密封件第二轴向端18b抵靠着优选可旋转构件2(即输送机管4)的凸缘4a(图1)设置。
21.优选地，密封件18还具有从密封件外表面25径向向内延伸的外环形凹部21，并且回转轴承10还包括设置在密封件外凹部21内并抵靠着外主体凹部26的内圆周表面28设置的保持环32。保持环32构造成将密封件18保持在外主体凹部26内，以及将密封件18围绕中心线lc居中。具体地，保持环32优选地将密封件18保持在凹部26内，因为相对较大的外径ods(例如17.7”)和相对较小的轴向厚度(例如0.177”)可能导致密封件18在被密封件外表面25和环形主体14之间的摩擦保持时从凹部26移位或“弹出”。此外，主密封件22优选地还具有从第二轴向端18b轴向向内延伸的轴向环形凹部23，并且回转轴承10还包括设置在密封件轴向凹部23内的密封环34。密封环34在密封件18和可旋转构件凸缘4a之间是可压缩的，并且起到在外环形主体14和凸缘4a之间密封的作用。
22.参考图2、4、5和7，外环形主体14优选地大致为l形，并且具有主要主体部分40和从主要主体部分40向内延伸的径向凸缘部分42。主要主体部分40具有内圆周表面41a和外圆周表面41b以及分别具有径向表面43a、43b的相对的轴向端40a、40b。凸缘部分42从内表面41a径向向内延伸，并且分别具有内径向端42a和外径向端42b以及分别相对的第一和第二径向表面38a、38b。凸缘部分42从主要主体部分40的第一轴向端40a轴向向内间隔开，并且第一径向表面38a提供外主体密封凹部26的径向表面30，凹部圆周表面28由主体端40a和凸缘部分42之间的内表面41a的一部分限定。此外，轴承外座圈15形成在外主体14的主要主体部分40的内圆周表面41a上，并且多个齿轮齿20从主要主体部分42的外表面41b径向向外延伸。优选地，主要主体部分40还包括从外圆周表面41b向外延伸并轴向超过主体部分第一轴向端40a的环形肩部部分45，其提供齿轮齿20，使得沉孔47邻近主体第一轴向端40a限定，用于接收可旋转管4的凸缘4a。
23.更具体地，多个齿轮齿20布置成使得每个齿20沿着中心线lc延伸，使得齿20的驱动，即通过小齿轮6的驱动，围绕同轴中心轴线ac成角度地移动外主体14和连接的管4。在图1-4所示的某些构造中，多个齿轮齿20与外环形主体14的主要主体部分40一体形成，特别是肩部部分45。在其他构造中，多个齿轮齿20由单独的聚合物环44提供，该聚合物环44通过任何合适的方式(例如螺纹紧固件)附接到外环形主体的主要部分40的剩余部分，如图5所示。
在单独的聚合物环44的情况下，环44优选地包括内环形肩部46，其可抵靠着主要主体部分40的第一轴向端40a设置(如图所示)或设置在形成于主要主体部分40中的环形凹部(未示出)内。
24.参照图2、6、7和9，内环形主体12大致呈l形，以便大致与l形外主体14互锁，并且具有主要主体部分50和从主要主体部分50延伸的轴向凸缘部分52。主要主体部分50分别具有内圆周表面51a和外圆周表面51b以及分别具有径向表面53a、53b的相对的第一轴向端50a和第二轴向端50b。轴承内座圈13形成在主要主体部分50的外表面51b内，并且内表面51a与凸缘部分52的内表面55a一起共同限定中心孔56，食物在输送机组件3的使用过程中被输送通过该中心孔56。此外，轴向部分52从邻近主要部分内表面51a的第一轴向端52a向外延伸，并且分别具有相对的内圆周表面55a和外圆周表面55b，以及分别具有内轴向端52a和外轴向端52b。轴向凸缘部分52的外表面55b为主密封件18提供了密封接合面29。
25.利用上述结构，当内环形主体12和外环形主体14通过滚动元件16联接时，外环形主体14的径向凸缘部分42与内环形主体12的第一径向表面53a轴向间隔开，并且与内环形主体凸缘部分52的外圆周表面55a径向向外间隔开。这样，迷宫60限定在内环形主体12和外环形主体14之间，并且包括位于内主体轴向凸缘52和外主体径向凸缘42之间的径向内轴向部分60a、位于外主体径向凸缘42和内主体主要部分50之间的径向部分60b以及位于内主体主要部分50和外主体主要部分40之间的径向外轴向部分60c，如图7所示。除了为内环形主体12和外环形主体14之间的相对位移提供必要的间隔之外，迷宫60还用作主密封件18的备用密封件。也就是说，通过主密封件界面的任何流体泄漏必须径向向外穿过迷宫式径向部分60b。
26.此外，内环形主体12的主要主体部分50从外主体主要部分40的第二径向端40b轴向向外延伸，并且还具有环形凹槽58。凹槽58从外圆周表面55a径向向内延伸，并轴向设置在内座圈13和第二径向端50b之间。第二密封件27优选由弹性体形成，最优选由热塑性聚氨酯弹性体(“tpu”)形成，并且包括设置在内环形主体50的凹槽58内的环形主体64和环形密封唇66。密封唇66可与外环形主体14的第二轴向端40b密封接合。
27.副密封件27防止食物输送机3的外部环境中的污染物进入内主体12和外主体14之间及潜在地损坏座圈13、15和滚动元件16。因为外部污染由于不暴露于任何被加工的食物而不是问题，反之亦然，所以内主体12和外主体14的外部侧12e、14e的表面不经受高压清洁流体。因此，副密封件27可能形成得不如主密封件18坚固。
28.本发明的回转轴承10与食物加工设备中使用的先前已知的轴承组件相比具有许多优点。通过形成不锈钢的内主体12和外主体14，主体12、14能够处理湿的食物项目(例如生家禽)，并且能够经受高压流体和/或腐蚀性化学物质的日常清洁而不会因此受到损坏，并且主密封件18防止这些化学物质或水泄漏到轴承10中。此外，优选的不锈钢使得内主体12和外主体14能够承受相对较重的负载，而不需要硬化整个主体12、14或至少轴承座圈表面13a、15a，这消除了轴承制造期间通常需要的这种硬化过程，从而降低了成本。此外，特定的不锈钢优选是可焊接的，使得回转轴承10可以通过焊接工艺附接到其他机械部件。此外，主密封件18足够坚固以防止物质进入轴承10，比如高压清洁流体，并且被制成足够大和足够窄以适合回转轴承10的可用轮廓。
29.上面参照附图详细描述了本发明的代表性非限制性示例。该详细描述仅旨在教导
本领域技术人员实践本教导的优选方面的更多细节，而不旨在限制本发明的范围。此外，以上详细描述中公开的特征和步骤的组合对于最广义地实践本发明可能不是必需的，而是仅被教导来具体描述本发明的代表性示例。此外，上述代表性示例的各种特征以及下面的各种独立和从属权利要求可以没有具体和明确列举的方式组合，以便提供本教导的附加有用实施例。
30.在说明书和/或权利要求中公开的所有特征旨在独立于实施例和/或权利要求中的特征的构成而彼此分开和独立地公开，以用于原始书面公开的目的，以及用于限制所要求保护的主题的目的。此外，出于原始书面公开的目的，以及出于限制所要求保护的主题的目的，实体组的所有值范围或指示旨在公开每个可能的中间值或中间实体。本发明不限于上述实施例，并且可以在以下权利要求的范围内变化。