САМОУСТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ СБОРНЫЙ ПЛУНЖЕР

Полезная модель относится к области насосостроения, в частности, к насосам для перекачивания агрессивных жидкостей.
В самоустанавливающемся сборном плунжере, содержащем гильзу, переднюю крышку, шайбу, заднюю крышку с резьбовым соединением для крепления к гильзе плунжера, с присоединением к штоку приводной части насоса посредством узла крепления, включающего жестко прикрепленный к задней крышке плунжера фланец с отверстием, винт, ввинченный в шток, содержащий со стороны, обращенной к фланцу, полость в форме усеченного конуса с резьбовым отверстием на его дне. Одновременно наружная поверхность фланца, обращенная к штоку, содержит сферический участок, сопряженный с конической частью полости штока, а отверстие фланца является коническим. При этом головка винта выполнена сферической, сопряженной с конической поверхностью в отверстии фланца.
Узел крепления снабжен регулирующей прокладкой и резьбовыми стопорами, фиксирующими винт, ввинченный в шток.
Предусмотрено, что углы конусности полости штока и отверстия фланца могут отличаться друг от друга. При этом размеры полости штока и отверстия фланца обеспечивают концентричность сферических поверхностей фланца и винта в состоянии сборки, создавая возможность их взаимного сферического движения и соответственно плунжера и штока..
Известны аналоги заявляемой полезной модели. Одним из них является трехплунжерный насос НТП-800 - горизонтальный, одностороннего действия (Т.М. Даутов,, Р.Е. Газаров: Новое поколение плунжерных насосов высокого давления производства ОАО «Ижнефтемаш: Журнал «Нефтепромысловое оборудование», 2003 г.). Опубликованный насос содержит сборный плунжер, включающий гильзу, в которую с торцов, с целью обеспечения самоустановки гильзы и снижения радиальных нагрузок на нее в результате компенсации несоосности между расточкой в гидроблоке и штоком, устанавливаются передняя заглушка с уплотнением и задняя шайба, стягиваемые тягой со штоком через центральное отверстие в шайбе с помощью резьбового отверстия в заглушке.
Недостатком аналога является то, что соединение сборного плунжера со штоком с помощью стягивания тягой со штоком через центральное отверстие в шайбе с помощью резьбового отверстия в заглушке, не может обеспечить самоустановку, так как не компенсирует несоосность. В этом случае указанное соединение осуществится за счет следующих дефектов. Повреждения резьбовой пары, деформации тяги, способствующей возникновению момента в осевой плоскости и соответствующей ему неравномерности сил трения между поверхностями гидроблока и плунжера. Указанные повреждения могут привести к преждевременному выходу из строя насоса и соответственно снижению его эффективности.
Другим аналогом является изобретение "Многоплунжерный горизонтальный насос одностороннего действия" (патент РФ №2315199 F04B 15/04). Насос содержит приводную часть, сообщающую возвратно-поступательное движение посредством штоков плунжерам, и гидравлическую часть. При этом плунжеры размещены во вкладышах, которые являются центрирующей деталью корпусов одновременно и приводной, и гидравлической частей насоса, стянутых средствами крепления с образованием жесткого соединения типа «металл в металл» шпильками и гайками. Одновременно и шток приводной части жестко присоединен к плунжеру насоса.
Недостатком аналога является то, что одновременно жесткое соединение, как корпуса приводной части, так и штока исключает компенсацию несоосности и соответственно возможность самоустановки плунжера в гидроблок.
Таким образом, в указанном устройстве не предусмотрен узел крепления плунжера к штоку, компенсирующий их несоосность и обеспечивающий самоустаповку плунжера.
В качестве прототипа принят патент на полезную модель «Узел крепления плунжера в насосах высокого давления» (патент МПК 7 RU №78272 F04B 23/10). В данном устройстве для решения задачи самоустанавливающегося узла крепления применен захват в виде фланца и опорный элемент, выполненный в виде трех шаров, расположенных через 120° по длине окружности и помещенных в углубления на конце плунжера, а внутренняя поверхность захвата выполнена соответственно профилю шара.
Недостатком прототипа является то, что узел крепления жестко присоединен к приводной части: торец плунжера прилегает к детали без зазора. Кроме того, шток, захват и шары связаны между собой без возможности смещения относительно друг друга. Это не позволяет решить задачу самоустанавливающегося узла крепления в случае несоосности штока приводной части и плунжера, как в радиальном, так и угловом направлениях. Соответственно соединение в этом случае будет осуществлено с нарушениями его параметров, что приведет к преждевременному износу плунжеров.
Задачей настоящей полезной модели является создание самоустанавливающегося плунжера путем применения узла крепления его к штоку, позволяющего компенсировать радиальную и угловую несоосности между расточкой в гидроблоке и штоком.
Поставленная задача решена нижеследующим. Самоустанавливающийся плунжер снабжен узлом крепления его к штоку приводной части насоса высокого давления. Конструкция предлагаемого узла крепления отражена на фиг. 1.
Плунжер содержит гильзу 1 с резьбовым отверстием в задней части, прикрепленную к ней ступенчатую переднюю крышку 2 с резьбой на меньшей ступени, шайбу 3, заднюю крышку 4 с резьбовым соединением 5 для крепления к плунжеру. Плунжер предусмотрено присоединить к штоку 6 приводной части насоса посредством узла крепления, включающего жестко прикрепленный к задней крышке 4 плунжера фланец 7 с отверстием, винт 8, ввинченный в шток 6, содержащий со стороны, обращенной к фланцу 7, полость в форме усеченного конуса с резьбовым отверстием на его дне. Фланец 7, являющийся деталью узла крепления плунжера, прикрепляется к штоку 6 с помощью винта 8, регулирующей прокладки 9 и резьбовых стопоров 10 для фиксации винта 8.
Сборку плунжера и штока 6 предусмотрено выполнять в следующем порядке. Сначала в отверстие фланца 7 вставляют винт 8, затем на него следует надеть регулирующую прокладку 9. После этого ввинчивают винт 8 совместно с фланцем 7 и регулирующей прокладкой 9 в полость штока 6, образуя, таким образом, узел крепления плунжера к штоку 6. Степень ввинчивания винта 8 должна обеспечить сопряжение головки винта 8 с коническим отверстием фланца 6 и наружной сферической поверхности последнего с полостью штока 6. Затем фиксируют винт 8 стопорными винтами 10. При этом сопряжение указанных поверхностей должно обеспечить сферическое вращение фланца 7 с плунжером относительно штока 6. На следующем этапе прикрепляют заднюю крышку 4 к фланцу 7. Далее крышку 4 присоединяют вместе с указанным узлом крепления к гильзе 1 плунжера посредством шайбы 3 и резьбового соединения 5. Сборку плунжера со штоком 6 заканчивают завинчиванием задней крышки 2 в резьбовое отверстие гильзы 1.
Существенность отличий заявляемой полезной модели от прототипа заключается в следующем:
а) форма и размеры деталей узла крепления обеспечивают сферическое движение фланца 7 плунжера относительно центра сферической головки винта 8 и соответственно взаимное сферическое движение плунжера и штока;
б) возможность выполнения конических поверхностей у штока 6 и фланца 7 с разными углами конусности расширяет технологические возможности, как при их изготовлении, так и сборке;
в) регулирующая прокладка 9 позволяет компенсировать неточности при изготовлении деталей узла крепления, обеспечивая взаимное сферическое движение плунжера и штока, и упрощает процесс сборки.
Это позволяет компенсировать несоосность между осями штока и расточки в гидроблоке, как в радиальном, так и угловом направлениях и решить, таким образом, проблему самоустановки плунжера.