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    关 键 词:
    线性 运动 搅拌器
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    摘要
    申请专利号:

    CN201480034412.5

    申请日:

    2014.04.17

    公开号:

    CN105307762A

    公开日:

    2016.02.03

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):B01F 13/00申请日:20140417授权公告日:20170426终止日期:20180417|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B01F 13/00申请日:20140417|||公开
    IPC分类号: B01F13/00 主分类号: B01F13/00
    申请人: 恩能斯液体混合装置股份有限公司
    发明人: G·霍顿; A·罗萨达
    地址: 加拿大安大略省
    优先权: 61/813,745 2013.04.19 US
    专利代理机构: 广州嘉权专利商标事务所有限公司44205 代理人: 冯剑明
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201480034412.5

    授权公告号:

    |||||||||

    法律状态公告日:

    2019.04.05|||2017.04.26|||2016.05.04|||2016.02.03

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种具有苏格兰轭类型的往复驱动组合件的线性运动搅拌器,其中轭组合件通过两个或更多波形轴承轴辊安装在第一和第二柱轴承轴(即,汤姆逊轴)上。所述轭组合件的轨道轴优选地安装成绕其纵轴旋转,以便适应驱动地与其相互作用的曲柄组合件的辊轮的未对准。缸杆端对准耦合件优选地互连在所述轭组合件与驱动组合件的下游组件之间,以实质上防止未平衡的扭转和剪切力从搅拌轴传输到所述轭组合件中。公开了这些和其它改进,其全部降低了包含有苏格兰轭的往复驱动组合件的生产成本、损失的能量、过度的磨损以及束缚或推压。

    权利要求书

    1.一种用于搅拌容器内的流体的线性运动搅拌器,所述搅拌器包括:
    搅拌轴,其具有上端和下端且限定一在其间延伸的纵轴,所述搅拌轴支撑邻近于其下端
    用于浸没在所述流体中的搅拌头;
    往复驱动组合件,其能够邻近于所述搅拌轴的上端连接到所述搅拌轴,用于与所述纵轴
    成实质上平行的关系向所述搅拌头施加往复移动,其中,所述驱动组合件包括:
    飞轮,其安装成绕实质上垂直于所述纵轴而延伸的旋转轴旋转;
    曲柄组合件,其在实质上平行于所述旋转轴的方向上从所述飞轮突出;
    第一和第二柱轴承轴,以彼此横向隔开的关系实质上平行于所述纵轴延伸,以便限定实
    质上平行于所述纵轴的一对导引轴;
    轭组合件,其定位在所述第一和第二柱轴承轴之间且具有安装在其上的两个或更多波形
    轴承轴辊,用于与所述第一和第二柱轴承轴中的每一者相应滚动接触,以便实现所述轭组合
    件沿着所述柱轴承轴以与所述导引轴成实质上平行的关系进行滚动移动;
    所述轭组合件具有在彼此以相对的关系布置的上轨道轴的下表面与下轨道轴的上表面之
    间界定的线性滚道,由所述曲柄组合件操作接触,所述滚道安置在所述轭组合件内,每一所
    述上表面和下表面实质上垂直于所述旋转轴和所述纵轴而定向;
    所述搅拌轴邻近于其上端连接到所述轭组合件,用于与所述轭组合件一起移动;
    其中,当所述飞轮旋转时,致使所述曲柄组合件在所述滚道内线性地来回平移,进而迫
    使所述轭组合件沿着所述第一和第二柱轴承轴往复滚动,以向所述搅拌头施加所述往复移动。
    2.根据权利要求1所述的线性运动搅拌器,具有操作地安装的四个波形轴承轴辊,每两
    者邻近于所述轭组合件的相对侧,用于与所述第一和第二柱轴承轴中的相应一者滚动接触。
    3.根据权利要求2所述的线性运动搅拌器,其中所述波形轴承轴辊中的每一者安装成通
    过具有中心轴的毂部件在所述轭组合件上旋转,所述毂部件包含有一个或多个滚珠轴承组合
    件。
    4.根据权利要求3所述的线性运动搅拌器,其中所述滚珠轴承组合件中的每一者都是零
    维护角接触滚珠轴承组合件。
    5.根据权利要求1到4中任一项所述的线性运动搅拌器,其中所述中心轴与所述相应的
    导引轴之间的径向距离是选择性地可变的,以便实现每一轴承轴辊相对于与其进行所述滚动
    接触的所述相应的柱轴承轴的可调整定位。
    6.根据权利要求1到5中任一项所述的线性运动搅拌器,其中所述轨道轴中的至少一者
    安装在所述轭组合件上,以响应于所述曲柄组合件的所述操作接触而绕其对称轴旋转。
    7.根据权利要求1到6中任一项所述的线性运动搅拌器,其中所述上轨道轴和所述下轨
    道轴安装在所述轭组合件上以响应于所述曲柄组合件的操作接触而绕它们的相应的对称轴自
    由地旋转。
    8.根据权利要求1到7中任一项所述的线性运动搅拌器,其中所述上表面和下表面中的
    至少一者是由热硬化钢合金材料形成的。
    9.根据权利要求8所述的线性运动搅拌器,其中所述上表面和下表面都是由热硬化合金
    材料形成的。
    10.根据权利要求1到9中任一项所述的线性运动搅拌器,其中所述曲柄组合件包括低摩
    擦、重载轴承毂。
    11.根据权利要求10所述的线性运动搅拌器,其中所述低摩擦、重载轴承毂是汽车车轮
    轴承毂。
    12.根据权利要求11所述的线性运动搅拌器,其中所述汽车车轮轴承毂是市售的卡车车
    轮轴承毂。
    13.根据权利要求11到12中任一项所述的线性运动搅拌器,其中具有硬化金属外圆周的
    辊轮操作地安装在所述汽车车轮轴承毂上,用于所述圆周与所述上轨道表面和下轨道表面滚
    动接触,从而影响所述曲柄组合件与其的所述操作接触。
    14.根据权利要求1到13中任一项所述的线性运动搅拌器,其中所述搅拌轴通过介于所
    述轭组合件与所述搅拌轴的所述上端之间的缸杆端对准耦合件(CREAC)而连接到所述轭组合
    件。
    15.根据权利要求1到13中任一项所述的线性运动搅拌器,其中所述纵轴、所述导引轴
    对和所述上轨道轴和下轨道轴的所述对称轴全部定位在共同的实质上垂直的平面中。

    说明书

    线性运动搅拌器

    技术领域

    本发明涉及用于搅拌流体的线性运动搅拌器,且更特别地涉及用于此类搅拌器的往复驱
    动组合件中的改进。

    背景技术

    本发明人是在大型容器中使用线性运动搅拌器搅拌流体从而基本连续地实行工业和商业
    过程的先驱。所述连续过程的实例包含,在采矿领域中的泡沫分离和溶剂萃取电解沉积,以
    及在废水处理领域中的市政废水消化池中的对污水污泥的细菌消化。虽然不限于在这些大型
    搅拌操作中使用,但通过在这些大型操作中使用单个线性运动搅拌器替代多个现有技术中的
    旋转式搅拌器而实现的改进的搅拌特性、操作能量节约以及降低的维护成本更有意义且不言
    自明。

    本发明人的现有技术的线性运动搅拌器尤其在WO02/083280Al、WO2004/045753Al和
    WO2004/098762Al中公开,其全部通过引用并入本文。在所有这些现有技术参考中共同公开
    的往复驱动组合件为所谓的“苏格兰轭机构”,其中旋转飞轮上的曲柄组合件在轭组合件的水
    平滚道中往复运动,进而使轭部件相对于一个或多个垂直定向的线性滑轨/导轨上下滑动。具
    有邻近于其底端刚性附接的搅拌头的垂直定向的搅拌轴通过轴安装组合件邻近于其顶端连接
    到轭部件,进而在飞轮旋转时将轭部件的往复运动施加到驱动轴。

    虽然前述国际专利申请证实、公开且教导了使用苏格兰轭驱动组合件将飞轮的旋转运动
    转换为搅拌轴和附接的搅拌头的往复运动的优点,但作为此技术的首位改编者的本发明人已
    经认识到需要对此项技术进行进一步改进,以便简化其生产和现场安装并降低成本,改进其
    操作可靠性,提高维护效率。

    发明内容

    为此,本发明的目的是提供一种用于线性运动搅拌器的改进的往复驱动组合件,其通过
    减少对以紧公差加工的复杂部分的需要而表现出显著降低的制造成本和复杂程度。

    本发明进一步的目的是提供一种用于线性运动搅拌器中的改进的往复驱动组合件,归因
    于使用了具有比适合于此目的的先前可用于现有技术的苏格兰轭机构中的组合件大得多的制
    造和组装公差,所述驱动组合件容易在现场进行安装、组装和维护。

    本发明进一步的目的是提供一种用于线性运动搅拌器的改进的往复驱动组合件,其通过
    减少用于此目的的现有技术的苏格兰轭机构中固有的摩擦损耗而减少能量消耗。

    本发明又进一步的目的是提供一种用于线性运动搅拌器的改进的往复驱动组合件,其通
    过不需要为了可靠和节能操作的连续润滑而显著降低维护要求。

    本发明再进一步的目的是提供一种用于线性运动搅拌器的改进的往复驱动组合件,其较
    不容易受到在轭组合件沿着线性轴承滑动件往复运动时由于搅拌轴对轭组合件的不平衡的横
    向负载而使得在线性轴承滑动件与轭组合件之间的约束和/或堵塞所引起的能量损耗和维护
    问题。

    因此根据本发明的一个方面公开了一种用于搅拌容器内的流体的线性运动搅拌器,所述
    搅拌器是以下类型:其具有搅拌轴,所述搅拌轴具有上端和下端且限定在上端和下端之间延
    伸的纵轴。所述搅拌轴支撑邻近于其下端用于浸没在待搅拌的流体中的搅拌头。改进的往复
    驱动组合件能够邻近于搅拌轴的上端连接到所述搅拌轴,用于与纵轴平行地向所述搅拌头施
    加往复移动。所述改进的驱动组合件包括:飞轮,其安装成围绕实质上垂直于纵轴延伸的旋
    转轴旋转;曲柄组合件,其在实质上平行于旋转轴的方向上从飞轮突出;第一和第二柱轴承
    轴,其各自以彼此横向隔开的关系实质上平行于所述纵轴延伸,以便界定实质上平行于所述
    纵轴的一对导引轴;轭组合件,其定位在所述第一和第二柱轴承轴之间,所述组合件具有安
    装在其上的两个或更多波形轴承轴辊,用于与所述第一和第二柱轴承轴中的每一者分别滚动
    接触。此布置实现所述轭组合件沿着所述柱轴承轴与所述两个导引轴成实质上平行的关系滚
    动移动。

    所述轭组合件进一步包括在以彼此相对的关系布置的上轨道轴的下表面与下轨道轴的上
    表面之间界定的线性滚道,由所述曲柄组合件操作接触。所述滚道安置在所述轭组合件内,
    其中每一所述上表面和下表面实质上定向为垂直于所述旋转轴和所述纵轴。所述搅拌轴邻近
    于其上端连接到所述轭组合件以用于与所述轭组合件一起移动。

    在此布置下,当所述飞轮旋转时,使所述曲柄组合件在所述滚道内线性地来回平移,进
    而迫使所述轭组合件沿着所述第一和第二柱轴承轴往复滚动,以向所述搅拌头施加所述往复
    移动。根据本发明的一个实施例,所述往复驱动组合件具有可操作地安装的四个波形轴承轴
    辊,每两者邻近于所述轭组合件的相对侧,用于与所述第一和第二柱轴承轴中的相应一者滚
    动接触。

    所述波形轴承轴辊中的每一者优选安装成使用零维护角接触球轴承组合件在所述轭组合
    件上旋转。

    根据本发明的另一方面,轨道轴中的至少其中一者且优选两者都安装在所述轭组合件上
    以响应于所述曲柄组合件的操作接触而围绕它们的相应的对称轴旋转。优选地,但不是必需
    地,轨道轴的上表面和下表面是由热硬化钢合金材料形成。

    根据本发明的又另一方面,辊轮可旋转地安装在所述曲柄组合件上用于与上轨道表面和
    下轨道表面滚动接触,从而影响上述的曲柄组合件与其的操作接触。此辊轮优选具有硬化钢
    外表面用于与所述上轨道表面和下轨道表面滚动接触,且更优选通过低摩擦、重载轴承毂可
    旋转地安装在曲柄组合件上。为降低成本、减少维护且增加耐用性,此轴承毂最优选是市售
    的卡车轴承毂。

    根据本发明的再另一方面,为了减轻在轭组合件沿着线性轴承滑动件往复运动时搅拌轴
    未对准以及由此导致的搅拌轴对轭组合件的不平衡的横向负载,搅拌轴优选通过介于所述轭
    组合件与所述轴的上端之间的缸杆端对准耦合件而连接到所述轭组合件。

    根据本发明的又另一实施例,所述纵轴、所述成对的导引轴和所述上轨道轴和下轨道轴
    的对称轴全部优选但不是必需地彼此定位在实质上共同的垂直平面中。此布置减小了原本在
    这些组件定位在不同的垂直平面中的情况下可能由于这些组件未对准而引起的弯曲负载。因
    此,任何由此导致的磨损被显著最小化,增加了往复驱动组合件的机械效率和寿命。

    参考附图考虑以下详细描述和所附权利要求书,本发明的以上和其它目的、优点、特征
    和特性,以及结构的相关元件的操作方法和功能,和部件的组合及制造经济性将变得更加显
    而易见,下面简要描述附图。

    附图说明

    现在将通过以实例说明本发明的目前优选实施例的以下附图更好地理解在其结构、组织、
    用途和操作方法方面相信为本发明的特性的新颖特征以及本发明的进一步的目的和优点。然
    而,应明确地理解,附图仅用于说明和描述的目的,不倾向于作为限制本发明的界定。其中:

    图1为根据本发明的改进的线性运动搅拌器的正视图,所示为安装在容器(在此情况下
    为城市污水消化池,所示为部分剖视)顶部,用于搅拌容器内的流体;

    图2为图1中所示的线性运动搅拌器的往复驱动组合件的大尺度和分解出来的正等轴测
    视图,部分呈虚线以有助于说明;

    图3为图2的实施例的前视截面图;

    图4为图2的实施例的上部部分的中间截面图;

    图5为图2的实施例的部分呈虚线的顶部、侧面等轴测视图;

    图6为图5的轭组合件的分解出来的放大比例的等轴测视图;

    图7为根据本发明的往复驱动组合件的第二实施例的侧视图;

    图8为图7的实施例的正视图;

    图9为图8的轭组合件的分解出来的放大比例的正视图;

    图10为图9的轭组合件的右上侧正视图;

    图11为图8的曲柄组合件的分解出来的放大比例的正视图;

    图12为图11的曲柄组合件的中间截面图;

    图13为图8中所示的4个轴辊中的其中之一的分解出来的放大比例的正面正视图;及

    图14为图13的轴辊的中间截面图。

    具体实施方式

    具体参考图1,将看到所示为安装在容器21(在此案例中为城市污水消化池,所示为部
    分切除)顶部的用于搅拌容器21内的流体28的线性运动搅拌器20。其顶部打开或闭合的任
    何其它类型的容器可与搅拌器20一起使用。

    线性运动搅拌器20包括搅拌轴84,搅拌轴84具有上端84a和下端84b,所述搅拌轴84
    界定在上端84a和下端84b之间延伸的纵轴“A”。搅拌轴84支撑邻近于其下端84b的搅拌
    头74,用于浸没在待搅拌的流体28中。出于例如WO2004/098762Al中所描述的目的,吸管
    200可绕搅拌轴84的上端84a环绕搅拌轴84,所述吸管200从位于容器24顶部的底板25向
    下延伸,但此环绕完全是可选的,取决于特定的搅拌器应用。

    通过通常的附图标记42表示的往复驱动组合件能够连接到搅拌轴84,优选但不必需地
    通过杆眼耦合件35以可释放的方式连接,杆眼耦合件35在其上端处具有闭环,所述杆眼耦
    合件35安装在往复驱动组合件42上用于与其一起移动,及可移除的U形插销36,其穿过杆
    眼耦合件35的下部主体部分及搅拌轴84的上端84a。

    如图2到4中所示,且作为对现有技术的线性运动搅拌器的改进,优选的是,U形插销
    36穿过杆眼耦合件35的下部主体部分及缸杆端对准耦合件32(下文称为“CREAC”)的上
    端34,所述CREAC在其下端33附接到搅拌轴84的上端84a。CREAC32的下端33优选地
    被插入到其中的型塞(swageplug)37稳固地固持,且被搅拌轴84的上端84a稳固地固持。
    在此布置下,CREAC的下端33可相对于其上端34绕轴“A”自由地旋转,结果是在线性运
    动搅拌器20的操作期间可能由搅拌头74沿轴“A”穿过流体28的往复运动引起的对CREAC
    的下端34的任何扭转负载不会传输到CREAC的上端84a,且因此不会传输到线性运动搅拌
    器20的往复驱动组合件42的上游组件,不会对所述上游组件造成潜在的损坏效果。

    在图2到4中的U形支架35下方的部分中最佳地观察CREAC。合适形式的CREAC可
    从美国密歇根州阿尔皮纳的杜伟尔约翰斯顿公司的分部麦格纳罗耦合件公司购得。除了前段
    中提到的旋转自由度之外,型号M系列适应10度的球形未对准和搅拌轴84的1/8英寸的横
    向未对准;型号R系列适应7.5度的球形未对准和1/8英寸的横向未对准。图8中所示作为
    物品29的CREAC是MagnaloyTMMO50-12412缸杆端对准耦合件。如本文中公开的本发明的
    两个实施例中所示,在往复驱动组合件42与搅拌头轴84的上端之间的连接接头处将CREAC
    插入到线性运动搅拌器20的驱动线中代表了对现有技术的显著改进,因为其准许在搅拌头
    74的往复运动期间对轭组合件往复驱动组合件42的更均匀的负载,从而产生增加的操作容
    限及更长的使用寿命。搅拌轴84的此未对准在常见情形中特别麻烦,所述常见情形为,搅拌
    轴/搅拌头74子组合件是由与制造往复驱动组合件42的一方不同的一方制造的,或此子组合
    件是由不具有确保这些组件与纵轴“A”的精确对准的预期动机或关心的承包者安装的,或
    此未对准是由线性运动搅拌器的装运或组装期间的误操作引起的。

    往复驱动组合件42优选地是安装在外壳43中的所谓的“苏格兰轭”机构,出于易于说
    明的目的,所述外壳可为图2到7中所示的实质上开放的框架,或更通常地,其完全封闭以
    ?;ね辞楹霞?2不受元件及故意毁坏影响,仅在图1中示出了完全封闭的外壳43。
    两个术语“苏格兰轭机构”及“往复驱动组合件”在本说明书中及所附权利要求书中可互换
    地使用。所描述的苏格兰轭机构42在结构上及功能上类似于WO2004/098762Al中所描述的
    苏格兰轭机构,但对其的显著精细化和改进并入到本文所公开和主张的改进的实施例中。在
    如前所述邻近于其上端84a连接到搅拌轴84的往复驱动组合件42的情况下,驱动组合件42
    能够沿图1中的双头箭头“s”描绘的行程长度与纵轴“A”成实质上平行的关系将其往复运
    动施加到搅拌轴84及与其附接的搅拌头74(其中搅拌头74在其行程长度的底部处用实线示
    出,且在其行程长度的顶部处用虚线示出)。

    图1到6中所说明的苏格兰轭机构42包括飞轮126,所述飞轮安装成在齿轮减速单元122
    的键控输出轴127上绕旋转轴“B”旋转,所述旋转轴“B”实质上垂直于纵轴“A”延伸。
    键控输出轴127常规上由驱动电动机108通过齿轮减速单元122旋转地驱动,所述驱动电动
    机为例如是在约4马力与20马力之间额定的电驱动电动机,且优选安装在外壳43后方的齿
    轮减速单元122顶部。

    曲柄组合件110安装在飞轮126上且在实质上平行于旋转轴“B”的方向上从所述飞轮突
    出以便界定图2和4中看到的轴“C”。曲柄组合件110优选地包括:曲柄臂113(其可与飞
    轮126成一体,如图中所示,或可为可操作地连接到飞轮126的单独部件,以在飞轮旋转之
    后被驱动,后一种布置在例如WO02/083280Al、WO2004/045753Al和WO2004/098762中
    说明);低摩擦、重载轴承毂110,且更优选的是汽车车轮轴承毂110,且最优选的是市售的
    卡车车轮轴承毂110,其包括(图4中最佳地看到)通过螺栓115附加到曲柄臂113的内轴短
    突部分110b,及通过重载汽车车轮轴承110c安装的外部毂部分110a,以用于围绕轴短突部
    分110b旋转。本申请人发现对此申请案有用的合适的低摩擦、重载市售的卡车车轮轴承毂是
    雪佛兰2500系列4X4卡车的前端车轮轴承毂,其可从北美的雪佛兰经销商以及整个加拿大
    的零件源商店得到(在MOOG转向及悬架零件#013-0513-0下)??墒褂闷渌卦仄党德种?br />承毂来替代所公开的型号以便满足手头的特定搅拌应用中预期的动态负载。车轮轴承毂110
    优选预装有重载润滑剂以减少维护且延长毂轴承110c使用寿命。使用预先存在的汽车车轮轴
    承毂110是非常有利和成本有效的(因为所述毂极其稳固且容易地装配到驱动组合件42上)、
    容易在合理的成本下在市场中得到,且它们的已知的性能规格和负载特性减少了新型的线性
    运动搅拌器的测试和开发时间。

    具有至少硬化钢外圆周114的辊轮112通过螺栓116可操作地安装在汽车车轮轴承毂110
    的外部毂部分110a上,所述螺栓将辊轮112可移除地紧固到外部毂部分110a以用于与其绕
    轴“C”旋转。钢外部圆周114的硬化可通过例如热处理进行。

    第一柱轴承轴71和第二柱轴承轴72彼此成横向隔开的关系安装在外壳43中,且使得各
    自与纵轴“A”成实质上平行的关系延伸,进而界定实质上平行于纵轴“A”的一对导引轴“D”
    和“E”。柱轴承轴71、72优选但不是必需地由高抗张强度钢合金圆柱形棒料(例如,SAE4340)
    形成。在任何加工操作之后,可将柱轴承轴71、72热处理至39到41的洛式硬度。

    柱轴承轴71、72优选地邻近于它们的顶端和底端安装到外壳43,以使得沿着它们的操
    作长度基本无阻碍,还优选地具有实质上圆形的横截面,如图所示。此布置不仅允许驱动组
    合件42的更多设计自由度,而且允许与现有技术布置相比在往复驱动组合件42中的更低的
    摩擦损耗,这在此描述继续进行时将变得更加显而易见。

    一或多个轴支撑螺栓109可选地与相应的柱轴承轴71、72的导引轴“D”和“E”对准
    地安装在外壳43的侧面上。这些支撑螺栓109可在长度上调整以可变地承载相邻的柱轴承轴
    71、72,以便与相应的导引轴“D”或“E”不对准的横向弯曲相抵地对其进行支撑。这允许
    柱轴承轴71、72与前述轴“D”和“E”修整对准。

    往复驱动组合件42进一步包括轭组合件90,其定位在第一柱轴承轴71和第二柱轴承轴
    72之间,以与纵轴“A”成实质上平行的关系相对于这些轴承轴来回往复运动,如下文更全
    面地描述。

    虽然轭组合件已经在现有技术中使用具有整体单块构造的轭主体构造(如WO02/083280
    Al、WO2004/045753Al和WO2004/098762中所示),此构造需要密集的紧公差加工,所述
    加工不仅困难和昂贵,而且非常容易经受由操作中的搅拌轴84引入到驱动组合件42中的偏
    心负载(即,与轴“A”歪斜的负载)。相比而言,如图1到6中所公开的轭组合件90的主
    体92可由两个平板92a、92b构造,所述两个平板通过四个波形(contoured)轴承轴辊94以
    彼此平行隔开的关系被固持,所述四个波形轴承轴辊中的每两者邻近于轭组合件90的邻近的
    相对侧93a和93b以用于使所述辊94中的每两者滚动接触第一柱轴承轴71和第二柱轴承轴
    72中的相应一者。

    四个波形轴承轴辊94各自优选地安装成通过毂部件96在轭组合件90上绕中心轴“H”
    旋转,所述毂部件包括一个或多个滚珠轴承组合件以减少旋转摩擦,且毂部件96借此穿过中
    央螺栓98,所述螺栓不仅用作相应的辊94可围绕其旋转的车轴,而且用作将轭组合件90的
    各种组件以如图所示的组装关系固持在一起的紧固件。毂部件96内的滚珠轴承组合件最优选
    的是零维护角接触滚珠轴承组合件。另外,四个波形轴承轴辊94优选地各自呈现凹形圆周外
    表面,其轮廓使与它们在其上滚动的第一柱轴承轴71和第二柱轴承轴72的圆柱形外表面的
    滚动接触的区域最小化。

    轴承轴71、72优选地由高抗张强度合金钢制造,且优选地经热处理以实现额外的耐用性。
    类似地,轴承轴辊94优选地由高抗张强度合金钢形成,且至少圆周外接触表面也经热处理。
    所有这些规格意在通过在轭组合件90相对于轴71、72进行往复运动时使轴承轴辊94与轴
    71、72之间的滚动摩擦最小化来减少线性运动搅拌器20的能量消耗、延长保养周期,且延
    长驱动组合件42的使用寿命。在此布置下,轴承轴辊94实现轭组合件90沿着柱轴承轴71、
    72与导引轴“D”和“E”及纵轴“A”成实质上平行的关系进行滚动移动,如前所述。

    如图2到6中看到,轭组合件90进一步包括在彼此以相对的关系布置的上轨道轴(way
    shaft)101的下表面101a与下轨道轴102的上表面102a之间界定的实质上平行的线性滚道
    (race)100以用于与曲柄组合件110的辊轮112的硬化钢外圆周114进行操作滚动接触。滚
    道100安置在两个板92a、92b之间的轭组合件90内,以便与居中定位在两个平板92a、92b
    中的每一者中的细长卵形外形的开口垂直对准。上表面101a和下表面102a中的每一者定位
    成实质上垂直于旋转轴“B”和纵轴“A”两者而定向。理想上但不是必需地,上表面102a
    和下表面101a两者都是实质上平坦的,且实质上彼此平行。

    为了进一步改进本发明的往复驱动组合件42的制造和操作效率和容限,进而减轻过多或
    不均匀的磨损且减轻驱动组合件42分别由于搅拌轴84与纵轴“A”的未对准的原因或由于
    辊轮112的硬化外圆周114与轨道轴101、102的上表面101a或102a之间的不均匀接触而对
    苏格兰轭机构的不均匀负载引起的驱动组合件42堵塞的概率,优选地在轭组合件100上安装
    上轨道轴101和下轨道轴102中的至少一者以便响应于曲柄组合件110的操作接触而绕其相
    应的对称轴“F”旋转。这允许轨道轴101、102与辊轮112之间的一定程度的自对准,从而
    在其间产生更平滑的操作协同工作。

    所说明的轨道轴101、102优选地由高抗张强度钢合金圆柱形棒料(例如SAE4340合金
    钢)加工而成。如图2到6中最佳看到,每一轨道表面101a、102被加工成棒料的一侧上的
    平滑的平面表面,且减小直径的圆柱形轴承短突部分103加工成从每一相对端突出、在对称
    轴“F”上居中。在加工之后,优选地将轨道轴101、102热处理至39到41的洛式硬度。

    图2到6中的轴承短突部分103中的每一者被安装和支撑成在相应的轴承安装块105的
    紧密配合轴向孔中旋转。轴承安装块105中的每一者分别在横向安装销106的辅助下相对于
    轭组合件90的板92a、92b之间的移动被固持,所述安装销自身邻近于其在轭组合件90的相
    对板92a、92中的每一者中形成的对准的安装孔口107内的自由端中的每一者被稳固地固持。

    在操作中,向驱动电动机108供能使齿轮减速单元122的键控输出轴127旋转,继而使
    飞轮126绕旋转轴“B”旋转。飞轮126的该旋转使可旋转地安装在其上的辊轮112的硬化钢
    外圆周114在滚道100内来回平移,所述复合运动迫使轭组合件90通过与第一柱轴承轴71
    和第二柱轴承轴72滚动接触的波形轴承轴辊94沿着第一柱轴承轴71和第二柱轴承轴72往
    复滚动,进而在实质上平行于纵轴“A”的方向上将轭组合件90的往复移动施加到邻近于搅
    拌轴的上端84a附接到轭组合件90的搅拌轴84,且最终施加到邻近于搅拌轴84的下端84b
    附接的搅拌头,进而搅拌容器21中的流体28。

    图7到14涉及一种用于与根据本发明的线性运动搅拌器一起使用的改进的往复驱动组合
    件42的第二实施例。用于图1到6中所说明的第一实施例的附图标记大部分已经转入到图7
    至14以描述第二实施例的对应部分和组合件。另外,用于标示图1到6中所示的各种轴的相
    同的参考字母也已在图7中使用。已经在需要的地方添加了额外的附图标记。

    图1到7中所说明的第一实施例与图7到14中所说明的第二实施例之间的差异主要涉及
    构造轭组合件90的方式上的差异,所述差异优化了往复驱动组合件42以实现更低成本的生
    产和使用中的组合件和修理的简易性。图1到14中所说明的第一和第二实施例另外在所有材
    料方面实质上相同,所属领域的技术人员将容易了解。因此,现在将描述两个实施例之间的
    显著差异。

    转向这些差异,将注意到,构成第一实施例的轭组合件90的主体92的两个板92a、92b
    已经被两个轭隔板焊接件(bulkheadweldments)9和9取代。顶部轨道轴10和底部轨道轴
    11(其由与第一实施例的轨道轴101和102相同的材料且以相同的一般方式进行构造)各自
    优选地轴颈化以用于通过从轨道轴101和102的相对端突出的减小直径的圆柱形轴承短突部
    分103绕它们的相应的对称轴“F”在隔板焊接件9、9中旋转。顶部轨道轴101的底表面101a
    及底部轨道轴102的顶表面102a被加工成平坦的,且还优选地以与第一实施例的轨道轴101
    和102相同的一般方式在被加工至39到41的洛氏硬度之后进行热处理。

    四个轨道轴轴环901可可选地装配在顶部轨道轴101和底部轨道轴102中的每一者的末
    端部分周围,以用于添加对轨道轴101、102的支撑,且这些轴环901可可选地邻近于它们的
    横向外部范围焊接到隔板焊接件9、9以实现额外的刚性,同时仍允许轨道轴101、102在轴
    环的圆柱形中心孔内旋转?;蛘?,如果希望轨道轴应不被允许绕其相应的对称轴“E”旋转,
    那么轴环901中的一者或两者也可可选地邻近于它们的横向内部边缘焊接到轨道轴101或102
    的表面。

    轨道轴轴环901可由不同于用于构造隔板焊接件9、9的金属材料构造,且可加工成各自
    具有圆柱形端凸缘90a,所述圆柱形凸缘可自身定位在隔板焊接件9、9内以作为轴颈轴承,
    其中减小直径的圆柱形轴承短突部分103中的相应一者被轴颈化以用于轨道轴101、102的前
    述旋转,所述布置在图10中可见。在图7到14中所示的本发明的第二实施例中,搅拌轴84
    通过在其上端具有闭合环的杆眼28穿过CREAC29连接到轭组合件90,且在其下部直端处
    附接到CREAC。驱动连接器(U形)销13选择性地接合两个吊环螺栓12之间的杆眼28
    的所述闭合环,其刚性地附加到且向下依靠下轨道轴102的底表面102b。

    在图7到14中所示的本发明的第二实施例中,轴承轴辊19以不同于图1到6的第一实
    施例的方式安装在轭组合件90上。更特别地,具有中心轴“H”(图13和14中最佳看到)
    的中心轴22与每一波形轴辊19相关联。中心轴22构成具有中心部分22a的毂,所述部分相
    对于轴22的中心轴及两个自由端部分22b、22b被偏心地加工,两个自由端部分22b、22b相
    对于所述轴“H”被同心地加工。中心部分22a支撑轴承轴辊19用于经由角滚珠轴承20、20
    围绕驱动轴22旋转。车轴22的自由端22b、22b相对于辊支撑部件15中形成的对准的横向
    插口中的旋转被固持,所述辊支撑部件继而通过环绕辊支撑部件的U形螺栓16附加到隔板
    焊接件9中的相应一者,其中U形螺栓的自由螺纹端通过六角螺母18、18固定到隔板焊接
    件9。在此布置下,中心轴“H”与相应的导引轴“D”或“E”之间的径向距离是选择性地
    可变的,以便实现每一轴承轴辊19相对于辊19与其进行所述滚动接触的相应的柱轴承轴71、
    72的可调整定位。以此方式,中心部分22a的偏心加工允许通过旋转车轴22可调整地定位
    每一轴承轴辊19(在拧紧U形螺栓之前),这是实现与轴承轴71、72的适当(即,精密公差)
    滚动接触所需的。

    每一波形轴辊19穿过邻近于隔板焊接件9的每一纵向端而定位的相应的U形切口可操
    作地突出,以便允许轴辊14沿着与导引轴“D”和“E”实质上平行的柱轴承轴与轭组合件
    90滚动接触。从每一辊支撑部件15的基底突出的辊导引销27通过在相对的六角螺母18、18
    之间的隔板焊接件9中形成的对应定位的孔口而啮合,以便在隔板焊接件9上容易地定位且
    进一步稳固辊支撑部件15的定位。

    图7到14中所示的本发明的第二实施例优选地具有与每一柱轴承轴71、72相关联的两
    个轴支撑螺栓24,而不是如第一实施例中所示的仅一个。这些在每一实施例中以实质上相同
    的方式操作,具有实质上相同的效果和益处。

    根据图7到14中所示的第二实施例而建构的线性运动搅拌器的整体操作与图1到6中所
    示的第一实施例实质上相同。

    从以上描述将看到,如本文中所公开的使用独立的柱轴承轴构造的线性运动搅拌器的进
    一步的优点在于,其提供了比利用非圆形横截面的线性轴承的现有技术设计更大的设计灵活
    性,原因在于纵轴“A”、导引轴对“D”和“E”及辊轮112沿着其行进的上轨道轴101和
    下轨道轴102的对称轴“F”现在可全部定位在实质上共同的垂直平面中。这些轴在共同的平
    面中对准减小由搅拌轴84与往复驱动组合件42的其它驱动组件的未对准引起的不平衡的弯
    曲负载(即,惯性矩)的量值,所述不平衡的弯曲负载原本是在其中这些轴未在相同的垂直
    平面中对准的苏格兰轭设计中产生。因此,由所述弯曲负载引起的各种组件的摩擦损耗、不
    均匀的磨损以及束缚或推压的可能性比现有技术的线性运动搅拌器显著最小化,其结果是,
    与适合用于线性运动搅拌器中的现有技术的往复驱动组合件相比,本文中所公开和主张的往
    复驱动组合件减少了能量消耗、维护,且增加了寿命。

    以具有内部滚珠轴承组合件的波形轴承轴辊替代现有技术的线性运动搅拌器中使用的紧
    密配合线性滑动轴承还显著减少了作为驱动搅拌头的往复驱动组合件中的热量而损失的能量
    的量,因为滚动摩擦替代了滑动摩擦。另外,所公开的改进的设计显著增加了能量传递效率
    (从飞轮的旋转运动到搅拌轴的往复运动),且实现了更长的保养周期。摩擦的减少是显著足
    够的,不再需要柱轴承轴的连续油润滑。而且,由于轴承轴辊的开放的波形接触面,改进的
    机构比现有技术中使用的封闭轴轴承更能容忍轴承轴和辊的磨损,且更能容忍由轭组合件的
    偏心负载而引起的轭组合件与垂直安置的轴承轴的束缚或推压,所述偏心负载是由例如驱动
    轴的未对准、往复驱动组合件组件的不适当组装或搅拌轴在搅拌头的往复运动期间旋转引起
    的。

    而且,使用外圆周是由硬化钢合金材料形成的具有辊轮的低摩擦、重载支承毂与由硬化
    钢合金材料形成的上轨道表面和下轨道表面滚动接触与现有技术的往复驱动组合件相比也会
    极大地减少往复驱动组合件中的摩擦损耗,且减少其磨损,全部都没有现有技术所需要的对
    这些接触表面的界面的实质上连续润滑。

    使用安装在轭组合件上的一个或多个轨道轴以便可操作地响应于辊轮的接触而绕它们的
    对称轴旋转还通过实现往复驱动组合件中的新等级的制造和组装容限而极大地改进申请人的
    线性运动搅拌器的往复驱动组合件,继而增加其能量效率且减少其持续的维护要求。

    将汽车车轮轴承毂用作曲柄组合件的部分不仅比现有技术中使用的定制加工的轴承毂显
    著降低本文中公开的往复驱动组合件的成本,而且通过显著减少曲柄组合件出故障的平均时
    间而显著减少与所述现有技术的轴承毂相关的维护问题。

    将CREAC引入到上文描述的往复驱动组合件中实现了对轭组合件的扭转负载的容限的
    显著改进。之所以这样是因为,当搅拌圆盘穿过待搅拌的流体上下循环时,其可自转,从而
    使搅拌轴围绕垂直轴“A”与其一起旋转。在没有所描述的CREAC的情况下,此扭转负载可
    仅受到轭组合件抵抗。这将过度的负载置于骑在垂直安置的轴承轴上的轴承轴辊上,所述过
    度的负载充当对往复运动的约束,进而最低限度地导致显著损失的能量以及受影响的组件的
    额外的磨损和维修。在现有技术中的极端情况下,当轭组合件沿着轴承轴垂直地往复运动时,
    对轭组合件的严重束缚或推压是可能的。在轭部件的下游及搅拌头的上游将CREAC引入到
    申请人的改进的往复驱动组合件中防止将此过度的扭转负载从搅拌头传输到轭部件,进而实
    质上减少原本可能出现的所引用的操作和维护问题。

    类似地,将CREAC引入到上文所描述的线性运动搅拌器的往复驱动组合件中还提供了
    对搅拌轴与其纵轴“A”的未对准的显著适应,所述未对准可能发生在所述搅拌器的制造、
    组装或操作期间。这种未对准可能导致轭部件以及骑在垂直安置的轴承轴上的轴承轴辊上的
    不平衡的剪切负载,所述不平衡的剪切负载以与前段中论述的轭部件的扭转负载类似的方式
    充当对往复运动的约束,进而最低限度地导致显著损失的能量以及受影响的组件的额外的磨
    损和维修,且在极端情况下,当轭组合件沿着轴承轴垂直地往复运动时,导致对轭组合件的
    严重束缚和/或推压。在轭部件的下游及搅拌轴的上游将CREAC引入到往复驱动组合件中防
    止将此不平衡的剪切负载从搅拌轴传输到轭部件及往复驱动组合件的其它上游组件,进而实
    质上减少原本将出现的操作和维护问题。

    上轨道轴及下轨道轴在轭组合件上的旋转安装允许轨道轴绕其相应的对称轴“F”旋转
    (特别是顶部轨道轴),所述旋转继而允许所述轨道轴适应辊轮与所述轨道轴的未对准,同时
    仍将曲柄部件的垂直运动有效地转移到轭部件,而不存在由此未对准引起的损失的能量或过
    分的磨损或束缚。

    其它变化处于本发明的精神内。因此,虽然本发明容易具有不脱离本发明所公开和主张
    的精神的各种修改和替代方案,但仅有限数目的其实施例已经在附图中进行说明且已经在上
    文详细描述。然而,应理解,无意将本发明限制为所公开的特定形式,相反,本发明将涵盖
    属于所附权利要求书中界定的本发明的精神和范围内的所有修改、替代构造和等效物。

    在描述本发明的上下文(尤其在所附权利要求书的上下文)中使用的术语“一”和“所
    述”以及类似的参考用语将被理解为涵盖单数和复数,除非本文中另有指示或上下文清楚否
    认。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”将被理解为开放式术语(即,意味着“包
    含但不限于”),除非另有注释。术语“连接”将被理解为部分或完全包含在内、一起附接或
    接合,即使存在介入的某物也如此。本文中对数值范围的叙述仅意在用作个别地提及属于所
    述范围内的每一单独数值的速记方法,除非本文中另有指示,且每一单独数值并入到说明书
    中,如同在本文中个别地叙述一般。本文中所提供的任何和所有实例或示范性语言(例如,
    “例如”或“举例来说”)的使用仅意在更好地说明本发明,且未对本发明的范围进行限制,
    除非另外主张。说明书中的语言不应被解释为指示对于本发明的实践为必需的任何非主张的
    要素。

    本文描述本发明的当前优选实施例。所属领域的技术人员在阅读前述描述之后,那些优
    选实施例的变化可变得显而易见。发明人预期熟练的技术人员会视情况采用所述变化,且发
    明人期望以与本文中具体描述的方式其它的方式实践本发明。因此,本发明包含可适用的法
    律准许的所附的权利要求书中叙述的标的物的所有修改和等效物。另外,本发明涵盖其所有
    可能变化中的上述要素的任何组合,除非本文中另有指示或上下文另外清楚否认。

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    本文标题:线性运动搅拌器.pdf
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