氣動膨脹器制動/離合組件及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于對在旋轉元件和諸如電纜滾筒和水下推進器軸的機械上的動力傳輸進行制動或離合的氣動膨脹器制動/離合裝置，其中需要對軸之間或者軸或滾筒與靜止元件之間的動力傳輸進行制動或接合。這種裝置通常用于傳輸或耗散大量的軸動力，例如，用于例如碾磨機、水下推進器、金屬成形機和油田機械的應用的能夠處理300，000牛米(N.m)的轉矩和具有高達77英寸(193cm)的直徑的制動裝置或離合裝置。這種相對很大的氣動制動/離合裝置可采用具有外周摩擦接合表面的滾筒，抵靠該摩擦接合表面的是弓形結構的周向設置的背襯塊(backing block)陣列上的受力的摩擦片，所述背襯塊在圍繞弓形背襯塊陣列的可充氣環形環或膨脹器的作用下迫使其上的摩擦材料或摩擦片抵靠滾筒摩擦表面。
【背景技術】
[0002]在使用中，這種相對很大的制動/離合裝置在制動/離合過程中在滾筒摩擦表面上產生熱量；并且，熱量在圍繞滾筒設置的弓形背襯塊之間的空間中向外輻射。因此，在使用這種大的制動/離合裝置時已經發現，當滾筒的摩擦表面上的溫度達到約600° F(315°C )時，圍繞弓形背襯塊的可充氣裝置的溫度可以超過在可充氣環中使用的材料、通常是橡膠的服務極限溫度250° F(12rC)。因此可充氣環的該溫度極限限制了滾筒的摩擦表面上的能接受的溫度上升，并且因此限制了由制動/離合組件所傳輸或耗散的動力。
[0003]因此，需要提供一種增加氣動操作制動/離合組件的滾筒上的摩擦表面的可接受的表面溫度以便為給定尺寸的滾筒摩擦表面增加由制動/離合組件傳輸或耗散的動力或轉矩的量而不造成膨脹器環過熱的方式或方法。
【發明內容】
[0004]本發明描述和示出了這種類型的氣動膨脹器制動/離合裝置:采用在一個旋轉動力傳輸構件上的環形摩擦表面，以及繞環形摩擦表面周向設置并在其上具有摩擦材料或制動片的弓形塊的環形陣列，所述摩擦材料或制動片通過圍繞并鄰接弓形背襯塊周向設置的環形可充氣環或膨脹器的氣動充氣被迫壓抵靠第一動力傳輸構件上的環形摩擦表面。相鄰的弓形背襯塊之間的空間設置有以周向重疊或交錯/交叉布置的方式在其中延伸的擋板。擋板防止熱量從第一動力傳輸構件上的摩擦表面沿徑向向外散發并且輻射或加熱可充氣橡膠膨脹器環以至于超過其正常的服務溫度界限。這些擋板使得在現有制動/離合裝置布置中的第一動力傳輸構件上的環形摩擦表面的操作溫度顯著升高，并且因此，顯著增加現有制動/離合組件的動力傳輸/耗散能力而不需要增加環形摩擦表面的大小和第一動力傳輸構件的尺寸。
[0005]在一個構型中，擋板一體地成形、從制動片背襯塊的端部延伸；并且，在另一構型中，擋板是通過緊固件附接至現有制動片背襯塊的單獨的構件。
【附圖說明】
[0006]圖1是具有圍繞旋轉滾筒的外周設置的環形摩擦表面類型的氣動膨脹器制動組件的正視圖；
[0007]圖2是圖1的構型部分地剖開的左側視圖；
[0008]圖3是圖1的構型的透視圖，其各部分被分解以示出內部部件；
[0009]圖4是圖3的構型的制動塊、摩擦片、轉矩條和摩擦片復位彈簧部件的透視圖；
[0010]圖5是用于在圖3的布置中使用的每個端部上都采用整體成形的擋板的弓形制動背襯塊的另一構型的透視圖；
[0011]圖6是圖5的弓形制動背襯塊的替代構型的部分透視圖，該背襯塊具有通過緊固件附接于其上的擋板；和
[0012]圖7是用作氣動膨脹器離合組件的本發明的構型的剖視圖。
【具體實施方式】
[0013]參見圖1-4，氣動操作的膨脹器制動裝置的一種構型總的指示為10并包括定子形式的第一動力傳輸元件，其包括通過適合的緊固件諸如螺栓18固定至周向有凸緣的環形通道構件16形式的間隔件上的間隔開的環形板12、14，其中，通道16的軸向寬度提供了定子板12、14所需的間距。總的指示為20的制動滾筒設置于板12、14之間并與其同心、設置于軸22形式的第二動力傳輸構件上，所述滾筒具有外部環形摩擦表面24，其包括由附接至軸22以與軸一起相對于定子板12、14共同旋轉的輪輻28支承的邊沿凸緣26的外部周邊。
[0014]總的指示為30、30’的多個弓形元件以圍繞摩擦表面24的周向間隔的環形陣列設置，并且通過連接至定子板12、14設置在第一動力傳輸構件上，如下面將描述的。
[0015]參見圖3和4，弓形元件30的每一個都包括弓形制動背襯塊32，其上附接有由用于與環形摩擦表面24摩擦接觸的適合的材料制成的摩擦片34形式的摩擦材料。在本實施例中，摩擦片34通過適合的緊固件37例如鉚釘附接至制動塊32。
[0016]制動背襯塊32在圖4中示出為具有軸向延伸穿透其中的多個(三個)周向間隔的空腔/孔洞/空隙(void)或通道，其中設置于弓形塊32的中點處的中心空腔標識為附圖標記38 ;以及，外部空腔標識為附圖標記36。
[0017]參見圖5，制動背襯塊的另一構型標識為附圖標記32’，具有包括中心空腔38’和四個外部空腔36’的五個軸向空腔。然而，圖4中示出的弓形塊32具有中心軸向通路或空腔38，其中標識為附圖標記36的每個對向的圓周側上具有一個軸向通路36。弓形制動背襯塊32、32’中的任一個可以設置于環形定子板32、36之間，所選擇的塊通過轉矩條40固定于其中，轉矩條具有形成在其對向端的凸耳或銷42、44，其中凸耳42、44與分別設置在定子板12、14上的孔46、48接合。轉矩條40的寬度選擇成與制動背襯塊中心空腔38、38’的側部以允許制動塊32、32’在徑向方向相對于環形摩擦表面24的滑動運動的方式緊密地相互配合。然而，應理解的是，轉矩條40的寬度尺寸設置成防止相關聯的制動背襯塊32、32’在周向方向上的任何運動。葉片彈簧形式的復位彈簧47設置用于制動塊32、32’中的任一個，用以在徑向向外的方向上促動制動塊。彈簧47以已發現在本實施例中令人滿意的形式示出，其包括弓形葉片彈簧，其端部抵接轉矩條40，弓形彈簧的中央區域抵接相應的中心空腔38、38’的表面。
[0018]弓形制動塊32、32’的兩個/任一個構型在其對向的周向端部設置有至少一個擋板構件，分別標識成50、52和50’、52’，其在周向方向延伸一大致等于在弓形元件30之間形成的空間的周向寬度的量。在本實施例中，已發現令人滿意的是，使擋板元件50、52和50’、52’在制動背襯塊30、30’上的位置在徑向方向上交錯，使得擋板構件從周向相鄰的弓形背襯塊30、30’分別延伸到在不同徑向位置處弓形構件30之間的空間內。該裝置為從第一動力傳輸構件或滾筒的環形摩擦表面24散發的任何輻射能量例如熱能提供了曲折的路徑，熱能基本上被阻止徑向向外直接流動并基本上被阻止接觸總的指示為54、繞弓形元件30設置的環形可充氣裝置或膨脹器。
[0019]在本實施例中，可充氣環形元件或膨脹器54在層55中可以由橡膠材料形成并在各層55之間通過有芯材料層(在圖3中由附圖標記56指示)被加強。可充氣裝置54具有氣動入口接頭58，其通過定子盤14連接并適于從外部連接于其上，用于當需要迫使具有片34的制動塊與第一動力傳輸構件上的環形摩擦表面24接觸以實現其制動時向可充氣裝置54供給空氣壓力。
[0020]參見圖4和5，在本實施例中，制動背襯塊構件32、32’與它們各自的擋板構件50、52和50’、52’ 一體地成形為一個部件。在本實施例中，已發現由鋁材料、特別是6061鋁合金形成一件式弓形塊構件32、32’是令人滿意的；然而，應理解的是，也可以使用其他適合的材料，例如鎳和鋼的合金。在本實施例中，已經為了加工容易、重量減輕和成本下降而選擇鋁。
[0021]應理解的是，盡管僅有一個擋板構件在弓形制動塊的構型32、32’中示出，但是可以使用多個擋板構件50、52和50’、52’，只要其間隔開以用于交錯布置。
[0022]參見圖6，擋板構件的替代構型總的標識為60并在橫截面中具有直角結構，沿其設置有用于通過適合的緊固件如螺釘64附接到弓形制動塊32’ ’的端部的凸緣62，該制動塊的一部分在圖6中示出，空腔36’’穿過其中。
[0023]參見圖7，本發明的氣動膨脹器制動/離合組件的構型示出成轉動離合，總的指示為100，其具有總的指示為102的第一動力傳輸元件，該第一動力傳輸元件包