БЕСФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
FLANGELESS CONNECTION OF CYLINDRICAL PARTS

Изобретение относится к бесфланцевым соединениям цилиндрических деталей и может быть использовано для соединения модульных секций погружных насосных установок, преимущественно малого габарита.
Известно соединение цилиндрических деталей, содержащее охватываемую деталь с наружной кольцевой канавкой, охватывающую деталь с внутренней кольцевой канавкой и буртом, эксцентричные полукольца, установленные в совмещенных канавках деталей, зафиксированные на охватываемой детали четырьмя полуцилиндрическими вкладышами с кольцевыми буртиками, попарно контактирующими торцами и соединенными винтами [Авт. св-во №920281 СССР, F16B 21/00, 1982].
Недостатком быстроразъемного соединения является то, что оно, предотвращая осевое смещение деталей, не исключает их проворачивание друг относительно друга.
Известно бесфланцевое соединение цилиндрических деталей, содержащее охватываемую деталь с кольцевой канавой и охватывающую деталь с кольцевой канавкой и входным отверстием, выполненным по касательной к канавке, соединительный элемент, расположенный в совмещенных кольцевых канавках и состоящий из двух клиньев со встречным направлением уклонов, соприкасающиеся поверхности которых расположены в плоскости, перпендикулярной оси соединения, при этом одна из деталей имеет упор для другой, а кольцевые канавки смещены друг относительно друга вдоль оси [Авт. св-во №981728 СССР, F16B 7/00, 1982].
Известно бесфланцевое соединение цилиндрических деталей, содержащее охватываемую деталь с наружной кольцевой проточкой и лыской в ее пределах, на которой выполнено глухое и резьбовое отверстие, охватывающую деталь с внутренней кольцевой проточкой и сквозным пазом, упругое кольцо с отогнутыми наружу и внутрь концами, находящееся в совмещенных кольцевых проточках, и стопорные винты [Патент №2447332 РФ, F16B 21/16, 2012].
Недостатком вышеописанных быстроразъемных соединений является трудоемкость монтажа из-за необходимости манипуляции с множеством мелких деталей, что ставит под сомнение возможность их применения в полевых условиях, а также низкая надежность из-за кольцевых проточек, являющихся концентратором напряжений.
Наиболее близким к заявляемому является бесфланцевое соединение цилиндрических деталей, содержащее охватываемую деталь с глухими прямоугольными пазами, равноотстоящими в окружном направлении, охватывающую деталь со сквозными прямоугольными пазами, совпадающими с пазами на охватываемой детали, кольцевые сегменты, установленные в совмещенных пазах заподлицо с поверхностью охватывающей детали, средство крепления кольцевых сегментов к охватывающей детали в виде петли, оси и винтов, протектор на охватывающей детали, удерживающий кольцевые сегменты и состоящий из двух шарнирно соединенных частей [Патент №2310772 РФ, F04D 13/10, 2007].
Недостатком принятого за прототип бесфланцевого соединения является сложность узла крепления и протектора, а также недостаточная надежность.
Настоящее изобретение направлено на создание простого и одновременно надежного бесфланцевого соединения, подходящего для монтажа модульных секций погружной насосной установки на скважине.
Указанный технический результат достигается тем, что в бесфланцевом соединении цилиндрических деталей, содержащем охватываемую деталь с равноотстоящими по окружности глухими прямоугольными пазами, охватывающую деталь со сквозными прямоугольными пазами, совпадающими с глухими пазами, кольцевые сегменты со средством их крепления в совмещенных пазах деталей и протектор, удерживающий кольцевые сегменты, согласно изобретению, в качестве средства крепления использован магнит, вмонтированный в кольцевой сегмент, охватываемая деталь выполнена с наружной резьбой, а протектором служит обечайка, навинченная на охватываемую деталь.
На фиг. 1 схематично изображено заявляемое бесфланцевое соединение, продольный разрез; на фиг. 2 - кольцевой сегмент.
Бесфланцевое соединение цилиндрических деталей включает охватываемую деталь 1 с глухими прямоугольными пазами 2, равноотстоящими по окружности, охватывающую деталь 3 с сквозными прямоугольными пазами 4, которые совпадают с пазами 2, кольцевые сегменты 5, установленные в совмещенных пазах 2 и 4, и обечайку 7. Кольцевой сегмент 5 снабжен точечным магнитом 6, служащим средством крепления.
Кольцевой сегмент 5 ограничен внутренней и внешней цилиндрическими поверхностями, двумя радиальными плоскостями и двумя плоскостями, перпендикулярными продольной оси, и имеет на внутренней цилиндрической поверхности заходную фаску 8, обращенную к торцу охватывающей детали 3, и скошенные внутренние ребра. Толщина кольцевого сегмента в радиальном направлении 5 складывается из глубины глухого паза 2 и толщины стенки охватывающей детали 3. Точечный магнит 6 удерживает за счет силы притяжения кольцевой сегмент 5 в совмещенных пазах 2 и 4, при этом внутренняя цилиндрическая поверхность сегмента 5 примыкает к дну глухого паза 2, а его наружная цилиндрическая поверхность оказывается заподлицо с поверхностью охватывающей деталью 3. Количество кольцевых сегментов 5 может изменяться от одного до трех и зависит, также как и их размеры, от нагрузки, действующей на соединение.
На охватываемой детали 1 выполнена наружная резьба 9, заканчивающаяся вблизи охватывающей детали 3. Обечайка 7, выполняющая роль протектора, представляет собой стакан с утолщенным донышком 10, в котором выполнено осевое отверстие с резьбой 11 для навинчивания на охватываемую деталь 1. Обечайка 7 опоясывает охватывающую деталь 3 на уровне кольцевых сегментов 5, при этом донышко 10 упирается в торец охватывающей детали 3. Для осевой фиксации охватываемой детали 1 охватывающая деталь 3 снабжена упором 12.
Монтаж заявляемого бесфланцевого соединения выполняется в следующей последовательности.
Кольцевые сегменты 5 помещают в сквозные пазы 4 охватывающей детали 3 с ориентацией заходных фасок 8 в сторону ее торца. Удержание сегмента 5 обеспечивается за счет энергии вмонтированного постоянного магнита 6, а также за счет надетого на него в технологических целях резинового кольца (не показано). Кольцевые сегменты 5 образуют с охватывающей деталью 3 ровную цилиндрическую поверхность снаружи и выдаются за пределы внутренней цилиндрической поверхности на величину, равную глубине глухого паза 2. Охватываемую деталь 1 с навинченной на резьбу 9 обечайкой 7 вводят в охватывающую деталь 3, при этом торец детали 1 скользит по заходным фаскам 8, отклоняя кольцевые сегменты 5 наружу. Магниты 6 вместе с резиновым кольцом удерживают кольцевые сегменты 5 от выпадения из сквозных прямоугольных пазов 4. По достижению контакта торца охватываемой детали 1 с упором 12 на охватывающей детали 3 выполняют их взаимный поворот до совмещения глухих 2 и сквозных пазов 4 друг с другом. Под действием силы притяжения магнита 6 и силы упругости резинового кольца кольцевые сегменты 5 входят в глухие пазы 2 и вновь оказываются заподлицо с внешней поверхностью охватывающей детали 3. Вхождение в глухие пазы 2 кольцевых сегментов 5 облегчается благодаря их скошенным ребрам. Затем обечайку 7 свинчивают по резьбе 9 с охватываемой детали 1 на охватывающую деталь 3 до примыкания донышка 10 к торцу последней, в результате чего кольцевые сегменты 5 оказываются поджатыми в совмещенных пазах 2, 4. После перечисленных операций резиновое кольцо удаляют. Смонтированное бесфланцевое соединение не выходит за габариты охватывающей деталей и обеспечивает надежное соединение охватываемой 1 и охватывающей 3 детали, которое предотвращает их осевое и радиальное смещение относительно друг друга при статических и динамических нагрузках.
Предлагаемое бесфланцевое соединение характеризуется предельной простотой и надежностью, что позволяет осуществлять с его помощью быстрый монтаж модульных секций УЭЦН в полевых условиях.