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 часть штока, противоположная хвостовой предназначена для закрепления в крейцкопфе. Смежно с поверхностью под поршень высокого давления выполнена посадочная поверхность под поршень низкого давления, смежно с которой выполнен упорный бурт. Самоотвинчивание поршня высокого давления предотвращено корончатой шайбой, которая расположена между поршнями высокого и низкого давления. При этом с торца поршня высокого давления, снаружи, выполнена проточка под лапки корончатой шайбы (патент РФ №124938 на полезную модель, МПК F16J 1/12, 2013).
Недостатком аналога является низкая надежность стопорения поршня на штоке. Фиксирующие лапки корончатой шайбы имеют малую ширину. При эксплуатации составного дифференциального поршня происходит срез лапок, которые размещены в проточках штока и торца поршня высокого давления. При этом срез остается незамеченным и корончатая шайба продолжает использоваться, но не обеспечивает стопорения поршня. Это приводит к разрушениям штока и самого поршня высокого давления при дальнейшей эксплуатации компрессора.
Раскрытие полезной модели.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель состоит в том, чтобы повысить надежность фиксации поршня высшей ступени сжатия на штоке.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является повышение надежности фиксации поршня высшей ступени сжатия на штоке.
Сущность полезной модели состоит в том, что шток составного дифференциального поршня поршневого компрессора 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 на посадочной поверхности под поршень высшей ступени сжатия выполнено по крайней мере одно сквозное радиальное отверстие, для установки в него шплинта.
На конце посадочной поверхности под поршень высшей ступени сжатия предпочтительно выполнена резьба.
Между посадочной поверхностью под поршень высшей ступени сжатия и посадочной поверхностью под поршень низшей ступени сжатия может быть выполнена посадочная поверхность под втулку. При этом на большей части длины посадочной поверхности под втулку выполнен первый свободный участок, диаметр которого меньше диаметра посадочной поверхности под втулку.
На посадочной поверхности под поршень низшей ступени сжатия предпочтительно выполнен 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.
На участке крепления к крейцкопфу преимущественно выполнена резьба.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показан шток составного дифференциального поршня поршневого компрессора, на фиг.2 - шток составного дифференциального поршня поршневого компрессора в сборе с остальными элементами составного дифференциального поршня.
Осуществление полезной модели.
Шток составного дифференциального поршня поршневого компрессора (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), на конце посадочной поверхности (1) под поршень высшей ступени сжатия выполнена резьба.
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 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) и выполнена третья канавка (17).
На участке крепления к крейцкопфу (7) выполнена резьба, и этот участок (7) 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. На участке крепления к крейцкопфу (7) выполнена резьба M48x2.
Пример 4. На конце посадочной поверхности (1) под поршень высшей ступени сжатия выполнена резьба M48x2.
Пример 5. 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 поршневого компрессора, 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, которое предназначено для установки в него шплинта, 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. После этого участок крепления к крейцкопфу (7) закрепляют в резьбовом отверстии крейцкопфа.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом штоке составного дифференциального поршня поршневого компрессора заявляемый технический результат: «повышение надежности фиксации поршня высшей ступени сжатия на штоке» достигается за счет того, что шток составного дифференциального поршня поршневого компрессора 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 на посадочной поверхности под поршень высшей ступени сжатия выполнено по крайней мере одно сквозное радиальное отверстие, для установки в него шплинта.
Поршневой узел является наиболее ответственной сборочной единицей компрессора. У аналога [1] высока вероятность самоотвинчивания поршня высшей ступени, так как при эксплуатации поршневого узла происходит срез лапок стопорной корончатой шайбы. У заявляемого штока на посадочной поверхности под поршень высшей ступени выполнено по крайней мере одно сквозное радиальное отверстие, которое предназначено для установки в него шплинта. Применение шплинта в качестве стопора позволяет повысить надежность фиксации поршня высшей ступени на штоке.
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.