ШТОК СОСТАВНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ПОРШНЯ

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению. Заявляемый шток составного дифференциального поршня предназначен для передачи движения от крейцкопфа к поршням высшей и низшей ступеней сжатия.
Предшествующий уровень техники.
Известен, например, шток поршня составного дифференциального по вариантам 1 и 2, представляющий собой стержень, на хвостовой части которого выполнена резьбовая поверхность под поршень высокого давления, а на части штока, противоположной хвостовой выполнен участок для закрепления в крейцкопфе. Смежно с поверхностью под поршень высокого давления выполнена посадочная поверхность под поршень низкого давления, после которой выполнен упорный бурт. Поверхность штока под поршень высокого давления по варианту 1 предназначена для установки сплошного поршня, а поверхность штока под поршень высокого давления по варианту 2 предназначена для установки полого поршня. Поршень высокого давления прижимает поршень низкого давления к упорному бурту штока (патент РФ №124938 на полезную модель, МПК F16J 1/12, 2013).
Недостатком аналога по вариантам 1 и 2 является большая длина поверхности под поршень высокого давления. Причиной этого является то, что поверхности под поршни высокого и низкого давлений смежные. Большая длина поверхности под поршень высокого давления приводит к увеличению длины основания поршня высокого давления. Это, в свою очередь, приводит к увеличению материалоемкости вышеупомянутого поршня и усложняет его изготовление. Кроме того посадочная поверхность под поршень высокого давления требует точной обработки. Таким образом усложняется обработка всего штока. У аналога по варианту 2 материалоемкость поршня высокого давления снижена за счет того, что поршень выполнен полым. Однако выполнение у поршня длинного основания и полости усложняет его изготовление.
Раскрытие полезной модели.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель состоит в том, чтобы уменьшить длину посадочной поверхности под поршень высшей ступени сжатия и, следовательно, снизить материалоемкость и упростить изготовление поршня высшей ступени сжатия. Также технической задачей является упрощение обработки штока.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является уменьшение длины посадочной поверхности под поршень высшей ступени сжатия.
Сущность полезной модели состоит в том, что шток составного дифференциального поршня представляет собой стержень, на поверхности которого последовательно от одного конца к другому выполнены посадочная поверхность под поршень высшей ступени сжатия, посадочная поверхность под поршень низшей ступени сжатия, упорный бурт и участок крепления к крейцкопфу. При этом между посадочной поверхностью под поршень высшей ступени сжатия и посадочной поверхностью под поршень низшей ступени сжатия выполнена посадочная поверхность под втулку.
На большей части длины посадочной поверхности под втулку целесообразно выполнять первый свободный участок, диаметр которого меньше диаметра посадочной поверхности под втулку.
На посадочной поверхности под поршень высшей ступени сжатия может быть выполнено по крайней мере одно сквозное радиальное отверстие.
Конец посадочной поверхности под поршень высшей ступени сжатия предпочтительно снабжен резьбой.
На посадочной поверхности под поршень низшей ступени сжатия целесообразно выполнять второй свободный участок, диаметр которого меньше диаметра посадочной поверхности под поршень низшей ступени сжатия.
Между упорным буртом и участком крепления к крейцкопфу предпочтительно выполнены последовательно рабочий участок и участок с многогранным сечением.
Участок крепления к крейцкопфу преимущественно снабжен резьбой.
Краткое описание чертежей.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фигуре 1 представлен шток составного дифференциального поршня, на фиг. 2 - шток в сборе с остальными элементами составного дифференциального поршня.
Осуществление полезной модели.
Шток составного дифференциального поршня (фиг. 1) представляет собой стержень, на поверхности которого последовательно от одного конца к другому выполнены посадочная поверхность (1) под поршень высшей ступени сжатия, посадочная поверхность (2) под втулку, посадочная поверхность (3) под поршень низшей ступени сжатия, упорный бурт (4), рабочий участок (5), участок с многогранным сечением (6) и участок крепления к крейцкопфу (7).
Посадочная поверхность (1) под поршень высшей ступени сжатия предназначена для посадки поршня высшей ступени сжатия (8) на шток (фиг. 2). На посадочной поверхности (1) под поршень высшей ступени сжатия выполнено по крайней мере одно сквозное радиальное отверстие (9), которое служит для установки в него шплинта. Шплинт предназначен для предотвращения самоотвинчивания поршня высшей ступени сжатия. Для обеспечения возможности шплинтовки через определенный угол поворота поршня, на поршне высшей ступени сжатия (8) выполнены пазы (10). Для закрепления на штоке головки поршня высшей ступени сжатия (8), конец посадочной поверхности (1) под поршень высшей ступени сжатия снабжен резьбой.
Посадочная поверхность (2) под втулку предназначена для размещения втулки (11) между поршнями высшей и низшей ступеней. Это уменьшает длину посадочной поверхности (1) под поршень высшей ступени сжатия и упрощает изготовление поршня высшей ступени сжатия (8). Кроме того на этом участке штока упрощается обработка поверхности штока, например посадочная поверхность (2) под втулку может быть выполнена с большей шероховатостью. На большей части длины посадочной поверхности (2) под втулку выполнен первый свободный участок (12), диаметр которого меньше диаметра посадочной поверхности (2) под втулку. Первый свободный участок (12) облегчает посадку втулки (11) на шток.
Посадочная поверхность (3) под поршень низшей ступени сжатия предназначена для посадки поршня низшей ступени (13) сжатия на шток. На посадочной поверхности (3) под поршень низшей ступени сжатия выполнен второй свободный участок (14), диаметр которого меньше диаметра посадочной поверхности (3) под поршень низшей ступени сжатия. Второй свободный участок (14) облегчает посадку поршня низшей ступени (13) на шток.
Упорный бурт (4) предназначен для удержания поршня низшей ступени сжатия (13) от осевого перемещения и выполнен плоским. Диаметр упорного бурта (4) больше диаметра посадочной поверхности (3) под поршень низшей ступени сжатия настолько, чтобы бурт (4) мог удерживать поршень низшей ступени сжатия (13) от осевого перемещения. Для выхода шлифовального круга между посадочной поверхностью (3) под поршень низшей ступени сжатия и упорным буртом (4) выполнена первая канавка (15), а между упорным буртом (4) и рабочим участком (5) выполнена вторая канавка (16).
Рабочий участок (5) предназначен для гладкого скольжения в уплотнительном устройстве, размещенном в цилиндре поршневого компрессора. Рабочий участок (5) занимает большую часть длины штока.
Участок с многогранным сечением (6) предназначен для создания необходимого усилия затяжки гаечным ключом, при закреплении штока в крейцкопфе. С целью предотвращения сбега резьбы между участком с многогранным сечением (6) и участком крепления к крейцкопфу (7) выполнена третья канавка (17).
Участок крепления к крейцкопфу (7) снабжен резьбой и предназначен для закрепления штока в резьбовом отверстии крейцкопфа.
В торцах штока выполнены центровые конические отверстия (18).
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Шток выполнен из стали марки сталь 45.
Пример 2. Рабочий участок (5) штока обработан токами высокой частоты.
Пример 3. Участок с многогранным сечением (6) выполнен в виде шестигранника.
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы.
При использовании заявленного штока составного дифференциального поршня, на его посадочной поверхности (3) под поршень низшей ступени устанавливают поршень (13) до упора в бурт (4). Затем на посадочной поверхности (2) под втулку устанавливают втулку (11). После этого на посадочной поверхности (1) под поршень высшей ступени устанавливают поршень высшей ступени (8) до упора во втулку (11). При этом головку поршня (8) накручивают по резьбе. После того, как один из пазов (10) поршня (8) высшей ступени сжатия совпадет со сквозным радиальным отверстием (9) штока, в вышеуказанные паз (10) и отверстие (9) устанавливают шплинт. Затем концы шплинта загибают друг на друга. После этого, собранный узел свободной стороной вводят в станину через отверстие в уплотнительном устройстве цилиндра станины. Затем участок крепления к крейцкопфу (7) закрепляют в резьбовом отверстии крейцкопфа.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом штоке составного дифференциального поршня заявляемый технический результат: «уменьшение длины посадочной поверхности под поршень высшей ступени сжатия» достигается за счет того, что шток составного дифференциального поршня представляет собой стержень, на поверхности которого последовательно от одного конца к другому выполнены посадочная поверхность под поршень высшей ступени сжатия, посадочная поверхность под поршень низшей ступени сжатия, упорный бурт и участок крепления к крейцкопфу. При этом между посадочной поверхностью под поршень высшей ступени сжатия и посадочной поверхностью под поршень низшей ступени сжатия выполнена посадочная поверхность под втулку.
В отличие от прототипа у заявляемого штока посадочная поверхность под поршень высшей ступени сжатия и посадочная поверхность под поршень низшей ступени сжатия не смежные. Между вышеуказанными посадочными поверхностями выполнена посадочная поверхность под втулку. Выполнение посадочной поверхности под втулку позволяет уменьшить длину посадочной поверхности под поршень высшей ступени сжатия. Вместо части основания поршня, на штоке устанавливается втулка, которая поджимает поршень низшей ступени сжатия к упорному бурту. При этом упрощается изготовление и снижается материалоемкость поршня высшей ступени сжатия, так как уменьшается длина его основания. Кроме того посадочная поверхность под втулку не требует точной обработки. Это приводит к упрощению обработки штока.
Промышленная применимость.
Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленного штока составного дифференциального поршня, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Заявляемый шток составного дифференциального поршня реализован с применением промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлен на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в области компрессоростроения.