气动膨胀器制动/离合组件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于对在旋转元件和诸如电缆滚筒和水下推进器轴的机械上的动力传输进行制动或离合的气动膨胀器制动/离合装置，其中需要对轴之间或者轴或滚筒与静止元件之间的动力传输进行制动或接合。这种装置通常用于传输或耗散大量的轴动力，例如，用于例如碾磨机、水下推进器、金属成形机和油田机械的应用的能够处理300，000牛米(N.m)的转矩和具有高达77英寸(193cm)的直径的制动装置或离合装置。这种相对很大的气动制动/离合装置可采用具有外周摩擦接合表面的滚筒，抵靠该摩擦接合表面的是弓形结构的周向设置的背衬块(backing block)阵列上的受力的摩擦片，所述背衬块在围绕弓形背衬块阵列的可充气环形环或膨胀器的作用下迫使其上的摩擦材料或摩擦片抵靠滚筒摩擦表面。
【背景技术】
[0002]在使用中，这种相对很大的制动/离合装置在制动/离合过程中在滚筒摩擦表面上产生热量；并且，热量在围绕滚筒设置的弓形背衬块之间的空间中向外辐射。因此，在使用这种大的制动/离合装置时已经发现，当滚筒的摩擦表面上的温度达到约600° F(315°C )时，围绕弓形背衬块的可充气装置的温度可以超过在可充气环中使用的材料、通常是橡胶的服务极限温度250° F(12rC)。因此可充气环的该温度极限限制了滚筒的摩擦表面上的能接受的温度上升，并且因此限制了由制动/离合组件所传输或耗散的动力。
[0003]因此，需要提供一种增加气动操作制动/离合组件的滚筒上的摩擦表面的可接受的表面温度以便为给定尺寸的滚筒摩擦表面增加由制动/离合组件传输或耗散的动力或转矩的量而不造成膨胀器环过热的方式或方法。
【发明内容】
[0004]本发明描述和示出了这种类型的气动膨胀器制动/离合装置:采用在一个旋转动力传输构件上的环形摩擦表面，以及绕环形摩擦表面周向设置并在其上具有摩擦材料或制动片的弓形块的环形阵列，所述摩擦材料或制动片通过围绕并邻接弓形背衬块周向设置的环形可充气环或膨胀器的气动充气被迫压抵靠第一动力传输构件上的环形摩擦表面。相邻的弓形背衬块之间的空间设置有以周向重叠或交错/交叉布置的方式在其中延伸的挡板。挡板防止热量从第一动力传输构件上的摩擦表面沿径向向外散发并且辐射或加热可充气橡胶膨胀器环以至于超过其正常的服务温度界限。这些挡板使得在现有制动/离合装置布置中的第一动力传输构件上的环形摩擦表面的操作温度显著升高，并且因此，显著增加现有制动/离合组件的动力传输/耗散能力而不需要增加环形摩擦表面的大小和第一动力传输构件的尺寸。
[0005]在一个构型中，挡板一体地成形、从制动片背衬块的端部延伸；并且，在另一构型中，挡板是通过紧固件附接至现有制动片背衬块的单独的构件。
【附图说明】
[0006]图1是具有围绕旋转滚筒的外周设置的环形摩擦表面类型的气动膨胀器制动组件的正视图；
[0007]图2是图1的构型部分地剖开的左侧视图；
[0008]图3是图1的构型的透视图，其各部分被分解以示出内部部件；
[0009]图4是图3的构型的制动块、摩擦片、转矩条和摩擦片复位弹簧部件的透视图；
[0010]图5是用于在图3的布置中使用的每个端部上都采用整体成形的挡板的弓形制动背衬块的另一构型的透视图；
[0011]图6是图5的弓形制动背衬块的替代构型的部分透视图，该背衬块具有通过紧固件附接于其上的挡板；和
[0012]图7是用作气动膨胀器离合组件的本发明的构型的剖视图。
【具体实施方式】
[0013]参见图1-4，气动操作的膨胀器制动装置的一种构型总的指示为10并包括定子形式的第一动力传输元件，其包括通过适合的紧固件诸如螺栓18固定至周向有凸缘的环形通道构件16形式的间隔件上的间隔开的环形板12、14，其中，通道16的轴向宽度提供了定子板12、14所需的间距。总的指示为20的制动滚筒设置于板12、14之间并与其同心、设置于轴22形式的第二动力传输构件上，所述滚筒具有外部环形摩擦表面24，其包括由附接至轴22以与轴一起相对于定子板12、14共同旋转的轮辐28支承的边沿凸缘26的外部周边。
[0014]总的指示为30、30’的多个弓形元件以围绕摩擦表面24的周向间隔的环形阵列设置，并且通过连接至定子板12、14设置在第一动力传输构件上，如下面将描述的。
[0015]参见图3和4，弓形元件30的每一个都包括弓形制动背衬块32，其上附接有由用于与环形摩擦表面24摩擦接触的适合的材料制成的摩擦片34形式的摩擦材料。在本实施例中，摩擦片34通过适合的紧固件37例如铆钉附接至制动块32。
[0016]制动背衬块32在图4中示出为具有轴向延伸穿透其中的多个(三个)周向间隔的空腔/孔洞/空隙(void)或通道，其中设置于弓形块32的中点处的中心空腔标识为附图标记38 ;以及，外部空腔标识为附图标记36。
[0017]参见图5，制动背衬块的另一构型标识为附图标记32’，具有包括中心空腔38’和四个外部空腔36’的五个轴向空腔。然而，图4中示出的弓形块32具有中心轴向通路或空腔38，其中标识为附图标记36的每个对向的圆周侧上具有一个轴向通路36。弓形制动背衬块32、32’中的任一个可以设置于环形定子板32、36之间，所选择的块通过转矩条40固定于其中，转矩条具有形成在其对向端的凸耳或销42、44，其中凸耳42、44与分别设置在定子板12、14上的孔46、48接合。转矩条40的宽度选择成与制动背衬块中心空腔38、38’的侧部以允许制动块32、32’在径向方向相对于环形摩擦表面24的滑动运动的方式紧密地相互配合。然而，应理解的是，转矩条40的宽度尺寸设置成防止相关联的制动背衬块32、32’在周向方向上的任何运动。叶片弹簧形式的复位弹簧47设置用于制动块32、32’中的任一个，用以在径向向外的方向上促动制动块。弹簧47以已发现在本实施例中令人满意的形式示出，其包括弓形叶片弹簧，其端部抵接转矩条40，弓形弹簧的中央区域抵接相应的中心空腔38、38’的表面。
[0018]弓形制动块32、32’的两个/任一个构型在其对向的周向端部设置有至少一个挡板构件，分别标识成50、52和50’、52’，其在周向方向延伸一大致等于在弓形元件30之间形成的空间的周向宽度的量。在本实施例中，已发现令人满意的是，使挡板元件50、52和50’、52’在制动背衬块30、30’上的位置在径向方向上交错，使得挡板构件从周向相邻的弓形背衬块30、30’分别延伸到在不同径向位置处弓形构件30之间的空间内。该装置为从第一动力传输构件或滚筒的环形摩擦表面24散发的任何辐射能量例如热能提供了曲折的路径，热能基本上被阻止径向向外直接流动并基本上被阻止接触总的指示为54、绕弓形元件30设置的环形可充气装置或膨胀器。
[0019]在本实施例中，可充气环形元件或膨胀器54在层55中可以由橡胶材料形成并在各层55之间通过有芯材料层(在图3中由附图标记56指示)被加强。可充气装置54具有气动入口接头58，其通过定子盘14连接并适于从外部连接于其上，用于当需要迫使具有片34的制动块与第一动力传输构件上的环形摩擦表面24接触以实现其制动时向可充气装置54供给空气压力。
[0020]参见图4和5，在本实施例中，制动背衬块构件32、32’与它们各自的挡板构件50、52和50’、52’ 一体地成形为一个部件。在本实施例中，已发现由铝材料、特别是6061铝合金形成一件式弓形块构件32、32’是令人满意的；然而，应理解的是，也可以使用其他适合的材料，例如镍和钢的合金。在本实施例中，已经为了加工容易、重量减轻和成本下降而选择铝。
[0021]应理解的是，尽管仅有一个挡板构件在弓形制动块的构型32、32’中示出，但是可以使用多个挡板构件50、52和50’、52’，只要其间隔开以用于交错布置。
[0022]参见图6，挡板构件的替代构型总的标识为60并在横截面中具有直角结构，沿其设置有用于通过适合的紧固件如螺钉64附接到弓形制动块32’ ’的端部的凸缘62，该制动块的一部分在图6中示出，空腔36’’穿过其中。
[0023]参见图7，本发明的气动膨胀器制动/离合组件的构型示出成转动离合，总的指示为100，其具有总的指示为102的第一动力传输元件，该第一动力传输元件包