ОПОРНЫЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ ПОГРУЖНОГО НАСОСНОГО АГРЕГАТА

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к узлам механизмов, воспринимающих повышенные осевые нагрузки, действующие, в частности, на вал погружного винтового или центробежного насосного агрегата, предназначенного для подъема пластовой жидкости из скважин.
Известен опорный подшипниковый узел, который содержит корпус, размещенный в радиальных подшипниках вал и, расположенные вдоль оси вала, опорные секции, выполненные с упругими элементами, при этом каждая из опорных секций содержит упор, закрепленный на валу с возможностью взаимодействия с опорой, связанной с корпусом (см. например, патент США №4,856,914, МПК F 16 C 17/06, от 15.08.1989).
В известной конструкции упорного подшипникового узла для обеспечения распределения нагрузки между опорными элементами опора каждой секции снабжена устройством регулировки осевой нагрузки, которое требует проведения точной настройки для создания в каждой ступени опоры различного предварительного напряжения и, соответственно, различных противодействующих сил. Кроме того, сборку указанного опорного узла необходимо
производить с точной установкой зазоров между его элементами. Перечисленные недостатки приводят к значительным трудозатратам при изготовлении и монтаже опорного узла.
Наиболее близким техническим решением является опорный узел, описанный в патенте на изобретение RU 2235226 С2, от 02.07.2002, МПК7 F 16 C 17/26, содержащий корпус, вал, установленный в радиальных подшипниках, и, расположенные вдоль оси вала, опорные секции, каждая из которых содержит опору, закрепленную в корпусе, упор, установленный на валу и упругий элемент, выполненный, например, в виде тарельчатой пружины, причем на контактирующих поверхностях опоры и упора размещены антифрикционные кольца.
Недостаток известного изобретения заключается в том, что сферические поверхности основания опоры и держателя не обеспечивают компенсации перекосов и смещений вала, возникающих от воздействия радиальных составляющих нагрузки при работе быстроходных механизмов, например, центробежных или винтовых насосов для подъема жидкости из скважин. Это приводит к снижению надежности работы опорного узла и сокращению срока его службы.
Кроме этого, при использовании известной конструкции опорного узла с быстроходными механизмами смазывающая жидкость между трущимися поверхностями быстро расходуется, вытекая из внутренней полости опорного узла, при этом дополнительного поступления смазывающей жидкости в достаточном количестве в известном опорном узле не обеспечивается. Это также снижает надежность работы опорного узла и сокращает срок его службы.
Задачей предложенного технического решения является создание опорного узла, обладающего повышенной грузоподъемностью, предназначенного для работы с быстроходными механизмами, например, погружными винтовыми или центробежными насосными агрегатами для подъема жидкости из скважин.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящей полезной модели, заключается в повышении надежности и долговечности работы опорного узла.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в опорном узле, содержащем корпус, вал, установленный в радиальных подшипниках верхнего и нижнего оснований, опорные секции, расположенные вдоль оси вала, каждая из которых состоит из опоры, закрепленной неподвижно на корпусе с помощью втулок, упор, установленный на валу с возможностью передачу осевого усилия, и упругий элемент в виде тарельчатой пружины, при этом на контактирующих поверхностях опоры и упора размещены антифрикционные кольца, согласно полезной модели, опора каждой секции дополнительно зафиксирована во втулке, например, с помощью штифтов, а все втулки зафиксированы от проворота относительно корпуса с помощью пазов и ответных выступов, выполненных на торцевых поверхностях втулок и оснований, секции соединены между собой с образованием внутренних полостей между ними, во втулках и на боковой поверхности корпуса выполнены радиальные отверстия, которые совмещены друг с другом и расположены вдоль корпуса с возможностью сообщения со стороны корпуса с окружающей средой внутренних полостей между секциями и зон трения между упором и опорой каждой секции, при этом со стороны вала
каждая внутренняя полость между секциями через осевые отверстия, выполненные в узле, с помощью которого упор установлен на валу, сообщена с зоной трения между упором и опорой.
Кроме того, упругий элемент в каждой секции размещен под опорой.
Кроме того, в верхнем и нижнем основаниях дополнительно установлены радиальные подшипники.
Кроме того, в верхнем и нижнем основаниях выполнены радиальные отверстия, обеспечивающие поступление жидкости к радиальным подшипникам.
Кроме того, со стороны верхнего основания установлена опора с возможностью восприятия противоположно направленной нагрузки.
Сущность предложенной полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид опорного узла в продольном сечении, а на фиг.2 изображена фиксация втулок секций опорного узла от проворота.
Опорный узел состоит из корпуса 1, вала 2, установленного в подшипниках 3 и 4. На валу 2 между верхним основанием 5, установленным с радиальным подшипником 6, и нижним основанием 7, установленным также с радиальным подшипником 8 последовательно размещены секции 9 опорного узла (на фиг.1 показано 3 секции). Каждая опорная секция 9 содержит упор 10 с антифрикционным кольцом 11 и опору 12 с антифрикционным кольцом 13. Опора 12 установлена в корпусе 1 с возможностью ее перемещения в осевом направлении и зафиксирована от проворота во втулке 14 с помощью штифтов 15. В свою очередь втулки 14 зафиксированы от проворота относительно корпуса 1 с помощью пазов 16 и ответных выступов 17 (фиг.2), выполненных на торцевых
поверхностях втулок 14 и нижнего основания 7. Упор 10 установлен на валу 2 с помощью ступицы 18 и закреплен штифтами 19 и запорным кольцом 20. Между секциями 9 опорного узла образованы внутренние полости 21, каждая из которых со стороны вала через осевые отверстия 22, выполненные в ступице 18, сообщена с зоной трения между опорой 12 и упором 10. На боковой поверхности корпуса 1 и во втулках 14 выполнены совмещенные друг с другом радиальные отверстия 23 и 23а, которые расположены вдоль корпуса 1 таким образом, что внутренние полости 21 между секциями 9 и зоны трения между опорой 12 и упором 10 каждой секции сообщены с окружающей средой (межтрубным пространством). Отверстия 23 и 23а могут быть выполнены в виде прорезей. Под опорой 12 установлен упругий элемент 24, например, тарельчатая пружина, распределяющий нагрузку между опорами, а между секциями 9 размещены компенсационные кольца 25, уравновешивающие действие сил, возникающие от разности размерных цепей и погрешностях при изготовлении опорного узла. В верхнем и нижнем основаниях 5 и 7 выполнены радиальные отверстия 26 и 27 для поступления жидкости к радиальным подшипниками 6 и 8. В случае использования опорного узла в сдвоенных насосах, при работе которых направление осевой нагрузки заранее неизвестно, опорный узел со стороны верхнего основания 5 снабжена дополнительно осевой опорой 29, воспринимающей нагрузку в противоположном направлении.
Сборка опорного узла заключается в последовательном размещении на валу 2 радиального подшипника 4, нижнего основания 7 с радиальным подшипником 8 и секций 9 с заранее закрепленными опорами 12 во втулках 14 с
помощью штифтов 15. Секции собирают между собой с образованием внутренних полостей 24, при этом втулки 14 соединяют между собой и с основанием 7 с помощью пазов 16 и ответных выступов 17 и совмещают радиальные отверстия 23 и 23а во втулках 14 с такими же отверстиями, выполненными на боковых поверхностях корпуса 1, располагая их таким образом, чтобы отверстия 23а были напротив внутренних полостей 21 между секциями 9, а отверстия 23 были напротив зон трения между упором 10 и опорой 12. При этом упругие элементы 24 в виде тарельчатых пружин размещают под опорой 12. Далее устанавливают верхнее основание 5 с радиальным подшипником 6, и в случае использования опорного узла со сдвоенным насосом, когда направление осевой нагрузки заранее не известно, со стороны верхнего основания 5 устанавливают опору 29. После этого собранный опорный узел закрепляют в корпусе 1, например, с помощью винта и гайки.
Работает опорный узел следующим образом.
При вращении вала 2, связанного с работающим механизмом, например, погружным винтовым или центробежным насосом, радиальная составляющая нагрузок воспринимается двумя дополнительными радиальными подшипниками 6 и 8, что позволяет предотвратить перекос вала. При этом осевая составляющая нагрузок от вала 2 через запорные кольца 20 воспринимается жестко установленными на валу упорами 10 и передается на опоры 12 секций 9. Опоры 12, имея возможность перемещения в осевом направлении, зафиксированы от проворота штифтами 15 во втулках 14. Втулки 14, в свою очередь, зафиксированы от проворота относительно корпуса 1 за счет того, что между собой и с
нижним основанием 7 они соединены с помощью пазов 16 и ответных выступов 17 (фиг.2). В процессе работы механизма и воздействия осевой нагрузки на опорный узел происходит вытеснение антифрикционными кольцами 11 и 13 части смазочной жидкости, которая через радиальные отверстия 23 из зон трения вытекает в окружающую среду (межтрубное пространство). При этом со стороны вала 2 к трущимся поверхностям каждой секции 9 из межтрубного пространства постоянно поступает новая порция смазочной жидкости через отверстия 23а, внутреннюю полость 21 между секциями и осевые отверстия 22.
Таким образом, в предложенной конструкции опорного узла, за счет устранения перекоса вала от радиальной составляющей нагрузки, дополнительной фиксации опоры каждой секции от проворота и осуществлению постоянного притока смазочной жидкости к трущимся поверхностям опорного узла, обеспечивается повышенная надежность и долговечность работы с быстроходными механизмами такими, в частности, как погружными винтовыми или центробежными насосными агрегатами для подъема пластовой жидкости из скважин.