БЕСФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
FLANGELESS CONNECTION OF CYLINDRICAL PARTS

Изобретение относится к бесфланцевым соединениям цилиндрических деталей и предназначено для соединения модульных секций погружных насосных установок преимущественно малого габарита.
Известно бесфланцевое соединение, содержащее охватывающую деталь с внутренней кольцевой проточкой и сквозным пазом, охватываемую деталь с наружной кольцевой проточкой и глухим пазом, в котором выполнены резьбовые и глухое отверстия, незамкнутое кольцо в совмещенной кольцевой проточке, один конец которого закреплен в глухом отверстии, и стопорные винты для позиционирования деталей [патент №2447332 РФ, F16B 21/16, 2012].
Недостатком известного бесфланцевого соединения является необходимость манипулирования при монтаже с мелкими винтами и кольцом, что затрудняет его использование на скважине.
Наиболее близким к заявляемому соединению по технической сущности является быстроразъемное бесфланцевое соединение цилиндрических деталей, содержащее охватываемую деталь с глухими прямоугольными пазами, равномерно распределенными по окружности, охватывающую деталь с сквозными прямоугольными пазами, совпадающими с пазами на охватываемой детали, сегменты кольца, установленные в совмещенных пазах заподлицо с поверхностью охватывающей детали, узел крепления сегмента кольца к охватывающей детали, состоящий из петли, оси и винтов, затвор в виде двух шарнирно соединенных скоб, удерживающий сегменты кольца в совмещенных пазах [патент №2310772 РФ, F04D 13/10, 2007].
Недостатком принятого за прототип бесфланцевого соединения является то, что примененное в нем шарнирное крепление подразумевает введение кольцевых сегментов в совмещенные пазы охватывающей и охватываемой детали вручную, что затрудняет монтаж в полевых условиях. Кроме того, затвор, служащий для предотвращения выпадения кольцевых сегментов из пазов, увеличивает габарит бесфланцевого соединения, что исключает применение последнего в погружных насосных установках малого габарита.
Настоящее изобретение направлено на создание простого по конструктивному исполнению и технологичного в изготовлении бесфланцевого соединения, не выходящего за габариты соединяемых им модульных секций и пригодного для монтажа на скважине.
Указанный технический результат достигается тем, что в бесфланцевом соединении цилиндрических деталей, содержащем охватываемую деталь с глухим прямоугольным пазом, охватывающую деталь со сквозным прямоугольным пазом, сегмент кольца, установленный в полости, образующейся при совмещении пазов, узел крепления сегмента кольца к охватывающей детали, затвор для удерживания сегмента кольца, согласно изобретению на части сегмента кольца, обращенной к охватываемой детали, выполнены наружная цилиндрическая и внутренняя коническая проточки, другой частью сегмент кольца присоединен к служащей узлом крепления пружинной разрезной втулке, которая насажена с возможностью осевого перемещения на охватывающую деталь, перекрывающую наружную цилиндрическую проточку и выполняющую функцию затвора, а охватываемая деталь снабжена наружной резьбой и накидной гайкой.
На фиг. 1 схематично изображено заявляемое бесфланцевое соединение в сборе; на фиг. 2 - сегмент кольца; на фиг. 3, 4, 5 - бесфланцевое соединение на разных стадиях монтажа.
Бесфланцевое соединение цилиндрических деталей включает охватываемую деталь 1, снабженную глухим прямоугольным пазом 2 и наружной резьбой 3, охватывающую деталь 4 со сквозным прямоугольным пазом 5, сегмент кольца 6 с наружной цилиндрической проточкой 7 и внутренней конической проточкой 8, пружинную разрезную втулку 9, накидную гайку 10 (фиг. 1).
Сегмент кольца 6 находится в полости, образованной при совмещении сквозного паза 5 с глухим пазом 2. Сегмент кольца 6 примыкает к донышку и поперечным стенкам глухого паза 2, а его цилиндрическая проточка 7 перекрыта охватывающей деталью 1, выполняющей функцию затвора. Размеры сегмента кольца 6 определяются из прочностных расчетов. У сегмента кольца 6 ступенька 11 между цилиндрическими поверхностями наклонена к проточке 7 от поперечной плоскости на угол а 8-12° (фиг. 2). Такой же угол наклона имеет смежная со ступенькой 11 наклонная стенка 12 сквозного паза 5, что обеспечивает наибольшую поверхность контакта охватывающей детали 4 с сегментом кольца 6 (фиг. 1). Сегмент кольца 6 подвижно присоединен с помощью винта к служащей узлом крепления пружинной разрезной втулке 9, для чего в его утолщенной части, не охваченной проточкой 7, выполнено резьбовое отверстие, а во втулке 9 - сквозное отверстие продолговатой формы в окружном направлении. Пружинная разрезная втулка 9 установлена на проточенной части 13 охватывающей детали 4 с возможностью передвижения в осевом и окружном направлении. Наружная резьба 3 на охватываемой детали 1 заканчивается вблизи торца охватывающей детали 4. Накидная гайка 10, навернутая на резьбовой участок 3 охватываемой детали 1, прижата к торцу охватывающей детали 4. Охватывающая деталь 4 снабжена упором 14 для охватываемой детали 1, фиксирующим положение, при котором сквозной паз 5 совпадает с глухим пазом 2.
Монтаж заявляемого бесфланцевого соединения выполняется в следующей последовательности. В заводских условиях в сквозной паз 5 охватывающей детали 4 помещают сегмент кольца 6, ориентируя внутреннюю коническую проточку 8 в сторону охватываемой детали 1, при этом часть сегмента кольца выступает за внутренний контур охватывающей детали 4 (фиг. 3). Пружинную разрезную втулку 9 надевают на охватывающую деталь 4 и перемещают по ней до попадания резьбового отверстия сегмента кольца 6 в створ продолговатого отверстия, после чего в совмещенное отверстие ввертывают винт. В результате сегмент кольца 6, находясь в сквозном пазе 5, оказывается присоединенным к пружинной разрезной втулке 9. В собранном виде охватывающая деталь 4 и охватываемая деталь 1 с навинченной на резьбу 3 накидной гайкой 10 доставляются на скважину.
Охватывающую деталь 4 спускают в скважину и вдвигают в нее охватываемую деталь 1, которая при этом смещает сегмент кольца 6 в радиальном направлении, разжимая пружинную разрезную втулку 9 (фиг. 4). После достижения охватываемой деталью 1 упора 14 на охватывающей детали 4 и углового поворота деталей сквозной паз 5 совмещается с глухим пазом 2 и под действием сжимающего усилия разжатой пружинной разрезной втулки 9 сегмент кольца 6 садится в глухой паз 2 (фиг. 5). Выполненные скошенными внутренние ребра сегмента кольца 6 облегчают его попадание в глухой паз 2.
Далее охватываемую деталь 1 вытягивают из охватывающей детали 4 до упора наклонной стенки 12 сквозного паза 5 в ступеньку 11 сегмента кольца 6, в результате охватывающая деталь 4 перекрывает цилиндрическую проточку 7 и прижимает кольцевой сегмент 6 к донышку и стенкам глухого 2 и сквозного 5 пазов (фиг. 1). Взаимное положение соединяемых деталей фиксируется накидной гайкой 10, перемещаемой по наружной резьбе 3 до контакта с торцом охватывающей детали 4. Благодаря этому происходит надежное соединение охватываемой и охватывающей детали 1, 4, предотвращающее их взаимное осевое и радиальное смещение в процессе дальнейшей эксплуатации. Смонтированное бесфланцевое соединение не выходит за габариты охватывающей детали 4 за счет размещения пружинной разрезной втулки 9 в проточке 13, что сохраняет величину зазора соединения со стенкой скважины.
Предлагаемое бесфланцевое соединение имеет весьма простую конструкцию, быстро собирается на скважине и обеспечивает надежное соединение модульных секций погружных насосных установок малого габарита.