Полумуфта для установки на разные диаметры вала

Полезная модель относится к области подготовки и перекачки нефти, газа и воды, в частности к центробежным насосам, насосоным агрегатам (ЦНС) на их основе, в частности к деталям, передающим крутящий момент от электродвигателя к насосу, у которых концы валов расположены друг от друга на некотором расстоянии и найдет применение преимущественно при монтаже или перемонтаже насосного агрегата с большой производительностью на меньшую.
В комплект насосного агрегата входят центробежный насос с электродвигателем, соединенные между собой при помощи фланцевой муфты. Фланцевая муфта состоит из конструктивно одинаковых двух полумуфт, фланцы которых соединяются болтами (шпильками, пальцами) с соответствующими гайками и шайбами. На практике для уменьшения энергозатрат чаще всего приходится производить замену насосного агрегата с большой производительностью на меньшую. У каждого насосного оборудования индивидуальные размеры вала. В связи с этим необходимо иметь и полумуфты с соответствующими размерами. Существующие полумуфты имеют индивидуальные посадочные размеры под вал насосного агрегата или электродвигателя.
Известна полумуфта, содержащая втулку с фланцем и шпонку (ГОСТ 20761-96, стр. 2-3). Внутренний диаметр втулки соответствует диаметру вала. На внутренней поверхности втулки выполнена продольная проточка прямоугольной формы, соответствующая по форме и размеру шпонки. Втулка выполнена цельным литьем с фланцем. В производственном процессе возникает необходимость перехода или замены насосного агрегата с одной производительностью на другую, ведущая к изменению диаметра вала насоса или электродвигателя,  без использования частотно регулируемого привода, с помощью которого можно производить корректировку работы насосного оборудования в соотношении частоты вращения по герцам (Гц). Для оперативного выполнения соединения требуется изготовить или использовать запас полумуфт на разные размеры диаметра вала, хранящихся на складе, что усложняет обслуживание оборудования в процессе его эксплуатации как на удаленных производственных промыслах, так и в заводских условиях, увеличивает металлоемкость конструкции и повышает длительность процесса монтажа, и затраты.
Техническими задачами полезной модели являются создание конструкции полумуфты, обеспечивающей оперативное выполнение ее монтажа и демонтажа, снижение ее металлоемкости и материальных затрат за счет уменьшения холодного запаса запасных частей и помещений для их хранения. А также расширение технологических возможностей эксплуатации ЦНС при замене одного оборудования на другое при изменении диаметра вала.
Технические задачи решаются полумуфтой для установки на разные диаметры вала, содержащую втулку с фланцем и шпонку.
Новым является то, что фланец выполнен в виде кольца, а втулка размещена соосно внутри фланца, закреплена шпонкой, размещенной в продольном пазу, выполненном во внутренней поверхности фланца и наружной поверхности втулки, дополнительно внутри втулки соосно размещена переходная втулка и закреплена второй шпонкой, размещенной в продольном пазу, выполненном во внутренней поверхности втулки и наружной поверхности переходной втулки, при этом в диаметрально противоположном направлении во внутренней поверхности переходной втулки выполнен продольный паз, обеспечивающий фиксируемую посадку полумуфты на вал при установке шпонки.
Также новым является то, что шпонки выполнены по размеру и форме соответствующие форме и размеру поверхности соответствующих продольных пазов проточек.
На фиг. 1 изображена полумуфта, общий вид.
На фиг. 2 изображена полумуфта в транспортном положении.
Полумуфта, установленная на вал насоса или электродвигателя, например при одинаковых размерах диаметра валов, содержит  фланец 1 (фиг. 1, 2), втулку 2 и шпонку 3. В связи с производственной необходимостью замены насоса или электродвигателя с уменьшением размера диаметра вала необходимо заменить соответствующую полумуфту на соответствующий размер. Предлагаемая конструкция полумуфты содержит фланец 1, выполненный в виде кольца. На фланце выполнены сквозные отверстия соосные со сквозными отверстиями второй полумуфты, обеспечивающие соединение полумуфт болтами (пальцами) с соответствующими гайками и шайбами (на фигуре не показаны). Внутреннее сквозное отверстие фланца 1 соответствует наружному диаметру втулки 2. Диаметр фланца и его ширина фланца подбирается исходя от размера свободного вращения вала после установки насоса или электродвигателя на его раму, станину. По длине внутренней поверхности фланца выполнен продольный паз 4 (фиг. 1). На внутренней 5 и наружной 6 поверхностях втулки 2 в диаметрально противоположном направлении выполнены продольные пазы. Втулка 2 размещена соосно внутри фланца 1 и закреплена шпонкой 3, размещенной в совмещенных соосно продольных пазах 4 и 6, выполненных во внутренней поверхности фланца и наружной поверхности втулки 2. Внутренний диаметр втулки 2 соответствует наружному диаметру втулки 7 (фиг. 1, 2). Применение полумуфты позволит при необходимости замены агрегата уменьшить внутренний или наружный размер полумуфты или при необходимости  использовать другой размер фланца или втулки с требуемыми диаметрами и количествами отверстий как для пальцев так и для самого насоса произведя замену одного элемента на нужный типа размер.  Дополнительно внутри втулки 2 соосно размещена переходная втулка 7 и закреплена второй шпонкой 8, размещенной в совмещенных соосно продольных пазах 5 и 9 (фиг. 1), выполненных во внутренней поверхности 5 втулки 2 и наружной поверхности 9 переходной втулки 7. Внутри переходной втулки 7 в диаметрально противоположном направлении наружному продольному пазу выполнен продольный паз 10. Внутренний диаметр переходной втулки соответствует диаметру вала 11 (фиг. 1, 2) насоса (на фигуре не показан). Передача крутящего момента обеспечивается муфтой в собранном виде и посадкой шпонки 12 в совмещенные пазы 10 и 13 (фиг. 1). Длина втулок соответствует длине и размеру, необходимых к данному агрегату. Длина шпонок 12 и 8 соответствует длине переходной втулки 7, длина шпонки 3 соответствует длине втулки 2. Шпонки выполнены по размеру и форме соответствующие размеру и форме  поверхности  соответствующих продольных пазов проточек. Высота проточек составляет 1/2 высоты соответствующей шпонки.
Все детали полумуфты изготавливают из прочного материала, который не подвергается коррозии. Основным материалом, применяемым для изготовления муфт в насосостроении, является серый чугун или конструкционные стали в зависимости от размера полумуфты. Исходя из требуемых размеров и при соединении двух полумуфт формируют одну целую часть  муфты.
Техническим решением достигается то, что данная конструкция муфты может использоваться на оборудовании не оснащенном ЧРП, а именно при смене насосного агрегата или электродвигателя при уменьшении и увеличении производительности перекачки.  Конструкция полумуфты проста, обеспечивает оперативное выполнение ее монтажа и демонтажа, снижение металлоемкости и материальных затрат за счет уменьшения холодного запаса запасных частей и помещений для их хранения. Расширяются технологические возможности эксплуатации ЦНС при замене одного оборудования на другое при изменении диаметра вала.
Полумуфту для установки на разные диаметры вала собирают в седующей последовательности.
В центр фланца 1 соосно, с натягом вставляют втулку 2, при этом совмещают продольный 4 паз фланца 1 с продольным пазом 6 втулки 2, фиксируют при соединении этих двух элементов с помощью шпонки 3. Далее в отверстие втулки 2 соосно, с натягом вставляют переходную втулку 7, при этом совмещают продольный паз 5 втулки 2 с продольным пазом 9 втулки 7, фиксируют при соединении с натягом этих двух элементов с помощью шпонки 8. В результате получают одну половину муфты, которую надевают на вал 11 насосного агрегата и совмещают продольный паз 10 втулки 7 с продольным пазом 13 втулкиала 11, фиксируют при соединении с натягом с помощью шпонки 12.  Вторую половину муфты надевают соответственно на вал электродвигателя или насоса. Соединяют две полумуфты с помощью пальцев. Закрепляют полумуфты болтами (пальцами) с соответствующими гайками и шайбами.
Разбирают полумуфту в обратной последовательности.
Пример конкретного применения полумуфты для установки на разные диаметры вала.
3
В системе поддержания пластового давления нефтяной промышленности установлен насосный агрегат типа ЦНС-180х340 (первое число производительность м/ч, а второе напор), у которого фланцевая муфта установлена для передачи крутящего момента от вала электродвигателя 3000 об/мин 250 кВт к валу насоса. Для замены насоса  с  той же производительностью, но уже меньшим напором, например 128 и электродвигателем 1500 об/мин 110 кВт, ведущей к уменьшению диаметра вала насоса или электродвигателя, необходимо оперативно и качественно заменить полумуфту насоса или электродвигателя, на соответствующую меньшему диаметру вала. При отсутствии возможности использования частотно регулируемого привода на удаленных промысловых объектах, с целью снижения металлоемкости, повышения качества центровки и материальных затрат на вал, заменяемого оборудования, устанавливают предлагаемую полумуфту. Полумуфту насаживают через шпоночное соединение на конец замененного вала. Устанавливают шпонку 12 в паз 10 квадратного сечения втулки 7 и паз 13 вала, соединяют плоскости фланцев, далее совмещают сквозные отверстия фланцев полумуфт и соединяют между собой болтами.
Установка полумуфты может использоваться на оборудовании не оснащенном ЧРП, а именно при смене насосного агрегата или электродвигателя при уменьшении и увеличении производительности перекачки.  Конструкция полумуфты проста, обеспечивает оперативное выполнение ее монтажа и демонтажа, снижение металлоемкости и материальных затрат за счет уменьшения холодного запаса запасных частей и помещений для их хранения. Расширяются технологические возможности эксплуатации ЦНС при замене одного оборудования на другое при изменении диаметра вала.