ШТОК СОСТАВНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ПОРШНЯ Российский патент 2015 года по МПК F04B53/14 

Область техники.

Заявляемое техническое решение относится к области компрессоростроения и предназначено для соединения поршня высшей ступени сжатия с поршневой группой низшей ступени сжатия.

Предшествующий уровень техники.

Среди штоков дифференциальных поршней известен, например, шток дифференциального поршня шестой ступени компрессора (Френкель М.И. Поршневые компрессоры. Ленинград: Машиностроение, 1969 г.С.400, рис.VII.100). Как и в заявляемом техническом решении, указанный аналог представляет собой стержень, у одного конца которого выполнен присоединительный участок, а у другого конца выполнен участок с наружной резьбой, между которыми выполнен бурт. При этом между буртом и участком с наружной резьбой выполнены посадочная поверхность под первую сферическую шайбу и посадочная поверхность под вторую сферическую шайбу, между которыми выполнена охватываемая с зазором поверхность.

У указанного аналога бурт и посадочная поверхность под первую сферическую шайбу расположены смежно. Присоединительный участок снабжен наружной резьбой и закреплен в поршневой группе предыдущей ступени. Первая и вторая посадочные поверхности под сферические шайбы предназначены для размещения на них сферических шайб, которые выполнены вогнутыми. Охватываемая с зазором поверхность штока предназначена для размещения на ней третьей сферической шайбы, втулки и четвертой сферической шайбы. Третья и четвертая сферические шайбы выполнены выпуклыми.

При использовании аналога сферические шайбы устанавливают на шток таким образом, чтобы первая и третья шайбы с одной стороны втулки и вторая и четвертая шайбы с другой стороны втулки соприкасались между собой по сферическим поверхностям, имеющим общий центр, а третья и четвертая шайбы соприкасались со втулкой по плоскости. Кроме того, на участок с наружной резьбой устанавливают плоскую шайбу. Для обеспечения свободной работы соприкасающихся шайб между плоской шайбой и второй сферической шайбой должен быть зазор не более 0,05 мм.

Недостатком указанного аналога является то, что бурт и посадочная поверхность под первую сферическую шайбу расположены смежно. В этом случае при эксплуатации штока первая сферическая шайба упирается в бурт. Если плоская поверхность бурта со стороны посадочной поверхности под первую сферическую шайбу имеет высокую шероховатость, то происходит сминание соприкасающихся поверхностей бурта и первой сферической шайбы, что приводит к скорому износу шайбы и бурта. Кроме того, при размещении первой сферической шайбы на штоке с упором в бурт трудно обеспечить требуемый зазор между плоской шайбой и второй сферической шайбой. Для этого необходимо выполнять все сферические шайбы и втулку с высокой точностью осевых размеров. В случае увеличения вышеупомянутого зазора, преимущественно из-за истирания сферических поверхностей шайб, необходима замена всех сферических шайб. Это повышает материалоемкость при ремонте всего дифференциального поршня.

Раскрытие заявляемого технического решения.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является усовершенствование штока составного дифференциального поршня.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является снижение материалоемкости при ремонте штока с размещенными на нем деталями.

Сущность заявленного технического решения состоит в том, что шток составного дифференциального поршня поршневого компрессора представляет собой стержень, у одного конца которого выполнен присоединительный участок, а у другого конца выполнен участок с наружной резьбой, между которыми выполнен бурт. При этом между буртом и участком с наружной резьбой выполнены посадочная поверхность под первую сферическую шайбу и посадочная поверхность под вторую сферическую шайбу, между которыми выполнена охватываемая с зазором поверхность. Отличается тем, что:

- между посадочной поверхностью под первую сферическую шайбу и буртом выполнена посадочная поверхность под компенсаторное кольцо;

- плоская поверхность бурта со стороны посадочной поверхности под компенсаторное кольцо притерта и перпендикулярна оси штока.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата «снижение материалоемкости при ремонте штока с размещенными на нем деталями».

В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.

Между участком с наружной резьбой и посадочной поверхностью под вторую сферическую шайбу может быть выполнена кольцевая проточка.

Диаметр посадочной поверхности под вторую сферическую шайбу предпочтительно больше диаметра участка с наружной резьбой.

Диаметр посадочной поверхности под первую сферическую шайбу предпочтительно больше диаметра посадочной поверхности под вторую

Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 показан шток составного дифференциального поршня поршневого компрессора; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - вид В фиг.1; фиг.4 - стопорение штока при его выполнении по примеру 1; фиг.5 - стопорение штока при его выполнении по примеру 2; фиг.6 - стопорение штока при его выполнении по примеру 3; фиг.7 - шток в сборе с остальными элементами конструкции дифференциального поршня.

Осуществление технического решения.

Шток составного дифференциального поршня (фиг.1) представляет собой стержень, у одного конца которого выполнен присоединительный участок (1) с внутренней резьбой, а у другого конца выполнен участок с наружной резьбой (2), между которыми выполнен бурт (3).

На первом торце штока со стороны его присоединительного участка (1) выполнено глухое резьбовое центральное отверстие (4), в котором закрепляют конец штока предыдущей ступени. На дне вышеупомянутого отверстия (4) выполнена канавка (5) для выхода режущего инструмента.

Площадь поперечного сечения присоединительного участка (1) больше площади поперечного сечения других конструктивных элементов штока. У края присоединительного участка (1) со стороны, противоположной первому торцу штока, выполнены по крайней мере две лыски (6) (фиг.2). Лыски (6) предназначены для исключения проворота штока при его затягивании с помощью ключа на штоке предыдущей ступени. Лыски (6) равноудалены от оси штока и параллельны друг другу.

Присоединительный участок (1) снабжен по крайней мере одним средством стопорения от самоотвинчивания. Присоединительный участок может быть снабжен двумя средствами стопорения от самоотвинчивания, выполненными в виде двух плоских срезов (7) (фиг.3). Плоские срезы (7) расположены симметрично относительно оси штока, при этом поверхность каждого плоского среза (7) расположена под острым углом к оси штока. Плоские срезы (7) служат для обеспечения возможности фиксации заявляемого штока на штоке предыдущей ступени.

Бурт (3) предназначен для удержания от осевого перемещения размещенных на штоке деталей поршня. Между присоединительным участком (1) и буртом (3) выполнен свободный участок (8), который не сопряжен с другими деталями.

Участок с наружной резьбой (2) предназначен для сопряжения с гайкой, которая закрепляет размещенные на штоке детали поршня. Участок (2) с наружной резьбой содержит по крайней мере одно сквозное радиальное отверстие (9), которое служит для установки в него шплинта.

Между участком с наружной резьбой (2) и буртом (3) выполнены посадочная поверхность (10) под первую сферическую шайбу и посадочная поверхность (11 под вторую сферическую шайбу, между которыми выполнена охватываемая с зазором поверхность(12).

Посадочные поверхности (10, 11) под первую и вторую сферические шайбы предназначены для сопряжения со сферическими шайбами, у которых один торец имеет плоскую поверхность, а другой сферическую.

Между посадочной поверхностью (10) под первую сферическую шайбу и буртом (3) выполнена посадочная поверхность (15) под компенсаторное кольцо. С целью исключения смятия компенсаторного кольца плоская поверхность бурта (3) со стороны посадочной поверхности (15) под компенсаторное кольцо притерта, например, с шероховатостью 0,4, и перпендикулярна оси штока.

Диаметр посадочной поверхности (10) под первую сферическую шайбу больше диаметра посадочной поверхности (11) под вторую сферическую шайбу. Диаметр посадочной поверхности (11) под вторую сферическую шайбу больше диаметра участка с наружной резьбой (2).

Диаметр охватываемой с зазором поверхности (12) равен диаметру посадочной поверхности (11) под вторую сферическую шайбу. Охватываемая с зазором поверхность (12) имеет относительно высокую шероховатость, параметры которой составляют:

R_a=6,3, R_Z=30,

где R_a - среднее арифметическое отклонение профиля, мкм;

R_Z - высота неровностей профиля по десяти точкам, мкм.

Между участком с наружной резьбой (2) и посадочной поверхностью (11) под вторую сферическую шайбу выполнена кольцевая проточка (13) для выхода режущего инструмента при нарезании резьбы.

Примеры конкретного выполнения:

Пример 1. Средство стопорения от самоотвинчивания представляет собой цилиндрическое углубление (29), выполненное на первом торце штока (фиг. 4). Цилиндрическое углубление (29) предназначено для размещения в нем лапки стопорной шайбы.

Пример 2. Средство стопорения от самоотвинчивания представляет собой продольный паз (30), выполненный на боковой поверхности присоединительного участка (1) (фиг. 5). Продольный паз (30) предназначен для размещения в нем лапки стопорной шайбы.

Пример 3. Средство стопорения от самоотвинчивания представляет собой сквозное радиальное коническое отверстие (31), которое предназначено для установки в нем штифта (фиг. 6).

Порядок использования.

При использовании заявленного штока составного дифференциального поршня в глухом резьбовом центральном отверстии (4) первого торца штока закрепляют конец штока предыдущей ступени, снабженный наружной резьбой (фиг. 7). С целью фиксации штоков друг относительно друга на резьбовой конец штока предыдущей ступени предварительно устанавливают стопорное кольцо (14), снабженное отгибающимися лапками. Часть лапок стопорного кольца (14) отгибают на плоские срезы первого установочного кольца (32) поршня предыдущей ступени (16). Первое установочное кольцо (32) навинчено на шток предыдущей ступени и зафиксировано штифтом (17) от углового смещения относительно поршня предыдущей ступени (16). В свою очередь поршень предыдущей ступени (16) зафиксирован относительно штока вторым установочным кольцом (18) со штифтом (19).

Затем на лыски (6) присоединительного участка (1) заявляемого штока надевают ключ и навинчивают заявляемый шток на резьбовой конец штока предыдущей ступени. Лыски (6) исключают проворот штока при его затягивание с помощью ключа на штоке предыдущей ступени.

Заявляемый шток навинчивают на шток предыдущей ступени до упора в стопорное кольцо (14), после чего часть лапок стопорного кольца (14) отгибают на плоские срезы (7) заявляемого штока. Таким образом, плоские срезы (7) обеспечивают возможность стопорения резьбового соединения двух штоков. Выполнение плоских срезов (7) под острым углом к оси штока уменьшает угол изгиба лапок стопорного кольца (14), что исключает возможность их облома.

Если заявляемый шток выполнен по примеру 1, то его стопорят шайбой с лапкой. При этом первое установочное кольцо (32) снабжено лыской. Лапку шайбы загибают в цилиндрическое углубление (29) первого торца штока, а край шайбы загибают на лыску первого установочного кольца (32).

Если заявляемый шток выполнен по примеру 2, то лапку шайбы загибают в продольный паз (30) боковой поверхности присоединительного участка (1) заявляемого штока, а край шайбы загибают на лыску установочного кольца (32).

Если заявляемый шток выполнен по примеру 3, то его стопорят коническим штифтом, который устанавливают в сквозном коническом радиальном отверстии (31) присоединительного участка (1) заявляемого штока и сквозном радиальном отверстии конца второго штока.

После фиксации штока на посадочной поверхности (15) под компенсаторное кольцо устанавливают компенсаторное кольцо (20), которое выполнено плоским и металлическим, например из стали 30Х13.

Затем на посадочной поверхности (10) под первую сферическую шайбу размещают первую сферическую шайбу (21), которая выполнена вогнутой. Первую сферическую шайбу (21) размещают так, чтобы ее плоский торец соприкасался с компенсаторным кольцом (20).

После этого на охватываемой с зазором поверхности (12) последовательно размещают третью сферическую шайбу (22), втулку (23) и четвертую сферическую шайбу (24). Третья и четвертая сферические шайбы (22, 24) выполнены выпуклыми. Третью и четвертую сферические шайбы (22, 24) размещают так, чтобы их плоские торцы соприкасались с плоскими торцами втулки (23).

Затем на посадочной поверхности (11) под вторую сферическую шайбу размещают вторую сферическую шайбу (25), которая выполнена вогнутой. Вторую сферическую шайбу (25) размещают так, чтобы ее вогнутый торец соприкасался с выпуклым торцом четвертой сферической шайбы (24).

После этого на участок с наружной резьбой (2) устанавливают плоскую шайбу (26) до упора в ступень изменения диаметра между посадочной поверхностью (11) под вторую сферическую шайбу и участком с наружной резьбой (2). Плоская шайба (26) служит упором второй сферической шайбе (25).

Затем на конец участка с наружной резьбой (2) накручивают корончатую гайку (27). После того как один из пазов гайки совпадет со сквозным радиальным отверстием (9) штока, в вышеуказанные паз и отверстие (9) устанавливают шплинт. Затем концы шплинта разводят и отгибают на грани гайки.

Наружная поверхность втулки (23) снабжена резьбой, по которой на втулку (23) навинчивают поршень (28). Радиальный зазор в соединении штока с шайбами (21, 22, 24, 25) и втулкой (23) позволяет поршню совершать радиальные перемещения, а за счет набора сферических шайб (21, 22, 24, 25) поршень может совершать угловые перемещения.

Для нормальной работы каждой пары соприкасающихся сферических шайб (21, 22) и (24, 25) необходимо, чтобы перемещение третьей и четвертой сферических шайб (22, 24) относительно первой и второй (21, 25) было легким и свободным. Для этого между размещенными на штоке плоской шайбой (26) и набором сферических шайб (21, 22, 24, 25) со втулкой (23) выполнен осевой зазор К, величина которого не более 0,05 мм. Увеличение зазора происходит при истирании сферических шайб (21, 22) и (24, 25) друг о друга при эксплуатации поршня. Для создания оптимального осевого зазора К между первой сферической шайбой (22) и буртом (3) устанавливают компенсаторное кольцо (20). Осевой размер компенсаторного кольца (20) компенсирует суммарную величину отклонений осевых размеров сферических шайб (21, 22, 24, 25) и втулки (23) при их установке на штоке и обеспечивает требуемый зазор К. При увеличении зазора К компенсаторное кольцо (20) можно заменить на новое, при этом нет необходимости заменять все сферические шайбы (21, 22, 24, 25). Плоская поверхность бурта (3) со стороны посадочной поверхности (15) под компенсаторное кольцо не должна иметь высокую шероховатость, иначе происходит смятие поверхности компенсаторного кольца (20) и его необходимо заменять чаще. Для этого плоская поверхность бурта (3) со стороны посадочной поверхности (15) под компенсаторное кольцо (20) притерта и перпендикулярна оси штока.

Промышленная применимость.

Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в области компрессоростроения.

Изобретение относится к области компрессоростроения и предназначено для соединения поршня высшей ступени сжатия с поршневой группой низшей ступени сжатия. Шток составного дифференциального поршня поршневого компрессора представляет собой стержень, у одного конца которого выполнен присоединительный участок 1, а у другого конца выполнен участок 2 с наружной резьбой. Между участками выполнен бурт 3. Между буртом 3 и участком 2 выполнены посадочная поверхность 10 под первую сферическую шайбу и посадочная поверхность 11 под вторую сферическую шайбу. Между посадочными поверхностями выполнена охватываемая с зазором поверхность 12. Между посадочной поверхностью 10 под первую сферическую шайбу и буртом 3 выполнена посадочная поверхность 15 под компенсаторное кольцо. Плоская поверхность бурта 3 со стороны посадочной поверхности 15 под компенсаторное кольцо притерта и перпендикулярна оси штока. Достигается снижение материалоемкости при ремонте штока с размещенными на нем деталями. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Шток составного дифференциального поршня поршневого компрессора, представляющий собой стержень, у одного конца которого выполнен присоединительный участок, а у другого конца выполнен участок с наружной резьбой, между которыми выполнен бурт, при этом между буртом и участком с наружной резьбой выполнены посадочная поверхность под первую сферическую шайбу и посадочная поверхность под вторую сферическую шайбу, между которыми выполнена охватываемая с зазором поверхность, отличающийся тем, что
- между посадочной поверхностью под первую сферическую шайбу и буртом выполнена посадочная поверхность под компенсаторное кольцо;
- плоская поверхность бурта со стороны посадочной поверхности под компенсаторное кольцо притерта и перпендикулярна оси штока.

2. Шток по п.1, отличающийся тем, что между участком с наружной резьбой и посадочной поверхностью под вторую сферическую шайбу выполнена кольцевая проточка.

3. Шток по п.1, отличающийся тем, что диаметр посадочной поверхности под вторую сферическую шайбу больше диаметра участка с наружной резьбой.

4. Шток по п.1, отличающийся тем, что диаметр посадочной поверхности под первую сферическую шайбу больше диаметра посадочной поверхности под вторую сферическую шайбу.