Суспензионный насос Российский патент 2018 года по МПК F04D7/04 F04D29/62 F04D29/20 

ОТСЫЛКА К РОДСТВЕННОЙ ПАТЕНТНОЙ ЗАЯВКЕ

Данная заявка претендует на приоритет 20 июля 2010 года в соответствии с патентной заявкой №61/365947, которая включена в описание изобретения путем ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники

Настоящее изобретение относится к насосу, более конкретно, к новым способам присоединения крыльчатки к валу насоса, в том числе центробежного насоса или суспензионного насоса.

2. Описание уровня техники

В известных насосах для присоединения крыльчатки к приводному валу используются цилиндрические резьбы различного типа. Хотя такой способ соединения является недорогим, его осуществление связано с определенными трудностями для обслуживающего персонала, а именно, перед тем, как начать ввинчивание, нужно отцентрировать резьбы, что трудно выполнить в полевых условиях (большие тяжелые детали нужно точно отцентрировать с помощью неподходящего подъемного оборудования), а при небольшом нарушении центрирования стандартная резьба имеет тенденцию заклиниваться. Кроме того, для ввинчивания вала в крыльчатку необходимо его повернуть на большое число оборотов.

Известны способы присоединения крыльчатки к валу насоса, в том числе способ, описанный в патенте США №2364168, согласно которому соединение вала крыльчатки с валом двигателя осуществляют посредством конического резьбового соединения, имеющего на одном конце крыльчатку, вал с конической резьбой и гайку. Однако этот способ имеет следующие недостатки:

1) Крутящий момент передается от вала к крыльчатке через разрезную втулку на крыльчатке. Гайка на конической резьбе затягивает втулку на валу двигателя.

2) Отсутствует «непосредственное» соединение крыльчатки с валом, поскольку его осуществляют посредством вала с обычной резьбой/отверстия крыльчатки с обычной резьбой.

3) Хотя на передней части крыльчатке имеется гайка, навинченная на конический вал, она используется только для позиционирования крыльчатки.

См. также патент США №6663343, где описана система крепления крыльчатки, вал которой имеет коническую резьбу только для сцепления с кольцевым выступом.

В связи с изложенным, существует потребность в способе присоединения крыльчатки к приводному валу, решающем проблемы, связанные с необходимостью центрирования в полевых условиях перед началом ввинчивания (большие тяжелые детали нужно точно центрировать при отсутствии подходящего подъемного оборудования), с тенденцией стандартной резьбы к заклиниванию при небольшом нарушении центрирования, и с большим количеством поворотов при ввинчивании вала в крыльчатку.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение может быть реализовано в виде устройства, такого как насос, содержащего крыльчатку в комбинации с приводным валом. Крыльчатка имеет коническое отверстие с резьбой. Приводной вал имеет конец с конической резьбой для соединения непосредственно с резьбой в коническом отверстии крыльчатки с целью передачи крутящего момента непосредственно через коническую резьбу, а также с целью осевого самоцентрирования, даже если в начале процесса соединения конической резьбы и резьбы в коническом отверстии крыльчатки центрирование отсутствует. Благодаря использованию конической резьбы существенно снижаются инвестиции в подъемное оборудование и уменьшаются затраты времени, поскольку перед присоединением или съемом крыльчатки обслуживающему персоналу не нужно точно центрировать резьбу крыльчатки и резьбу вала друг относительно друга. Коническая резьба высвобождается из крыльчатки намного быстрее, чем стандартная резьба, благодаря уменьшению числа оборотов, на которые нужно вручную повернуть вал, чтобы отсоединить его от крыльчатки.

Настоящее изобретение может быть реализовано в виде устройства, такого как насосный узел, установка или комбинация, а также в виде других типов вращательных машин или оборудования, включая компрессор или вентилятор, имеющих крыльчатку в комбинации с валом, в которых крыльчатка имеет коническое отверстие с резьбой, а вал имеет конец с конической резьбой для непосредственного соединения с резьбой в коническом отверстии крыльчатки с целью передачи крутящего момента непосредственно через коническую резьбу, а также с целью самоцентрирования, даже если процесс соединения конической резьбы и резьбы в коническом отверстии крыльчатки начинается без центрирования. Самоцентрирование включает как осевое, так и радиальное центрирование. Коническая резьба и резьба крыльчатки в сочетании выполнены так, что по существу исключается необходимость точного центрирования этих резьб перед присоединением или съемом крыльчатки. Коническую резьбу можно быстрее, чем стандартную резьбу, вывинтить из резьбы крыльчатки в результате уменьшения числа оборотов, на которые нужно повернуть вал для его отсоединения от крыльчатки.

Благодаря использованию конической резьбы сокращаются затраты по обслуживанию (время, обучение и оборудование), поскольку в процессе присоединения обеспечивается самоцентрирование, даже если вначале центрирование отсутствует. Благодаря использованию конической резьбы также существенно уменьшаются инвестиции в подъемное оборудование и затраты времени, так как обслуживающему персоналу не надо точно центрировать резьбу крыльчатки и вала перед присоединением или съемом крыльчатки. Коническую резьбу можно освободить от крыльчатки намного быстрее, чем стандартную резьбу, благодаря уменьшению числа оборотов, на которые нужно вручную повернуть вал, чтобы снять с него крыльчатку.

Насос или насосный узел, установка или комбинация может представлять собой, например, суспензионный насос или центробежный насос.

Изобретение имеет также следующие особенности и преимущества:

Крутящий момент, необходимый для вращения крыльчатки, передается через резьбу;

Требуется меньшее перемещение потенциально тяжелой детали

(крыльчатки), а именно:

- меньшее количество оборотов для полного разъединения резьб;

- перемещение в осевом направлении на меньшее расстояние.

Коническая резьба позволяет крыльчатке самоцентрироваться, даже если она расположена относительно вала эксцентрично или под углом.

Меньше времени требуется на разборку и на повторную сборку, поскольку за время службы узла вал используется многократно, а крыльчатки изнашиваются.

Эксцентриситет крыльчатки относительно вала уменьшается благодаря тому, что вал точно сопрягается с зенковкой в крыльчатке. Следствием уменьшения эксцентриситета является уменьшение вибрации узла во время работы. Уменьшение вибрации продлевает срок службы.

Одно преимущество согласно изобретению состоит в том, что крыльчатку можно снять путем поворота вала всего на 3-5 оборотов, вместо того, чтобы перемещать ее по всей длине резьбы вала/крыльчатки. Осевое перемещение перед разъединением составляет примерно 1 дюйм (25 мм). Эксперименты показали, что даже при неточном угловом и осевом совмещении вала и крыльчатки, резьба обычно наживляется и крыльчатка центрируется относительно вала.

Эти и другие особенности, аспекты и преимущества изобретения будут понятны из дальнейшего описания в сочетании с сопровождающими чертежами. Однако чертежи служат только для иллюстрации изобретения и не ограничивают его объем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Чертежи, которые не обязательно выполнены с соблюдением масштаба, включают следующие фигуры, на которых

Фиг. 1 схематично изображает выполненные согласно некоторым вариантам осуществления изобретения вал с конической резьбой, соединенный с крыльчаткой, имеющей соответствующую коническую резьбу,

Фиг. 2 изображает в аксонометрии силовую раму, имеющую вал с конической резьбой, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, и

Фиг. 3 изображает в разобранном виде насосное устройство, имеющее крыльчатку с соответствующей конической резьбой, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения.

Далее со ссылками на чертежи описан в качестве примера вариант осуществления изобретения, который может быть реализован на практике. Однако изобретение может иметь другие варианты осуществления, отличающиеся конструктивно и функционально, в пределах его объема.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 показано устройство согласно изобретению, такое как узел, установка или комбинация, содержащее вал 10, имеющий конец 10а с конической резьбой 12, соединенный с крыльчаткой 14, имеющей отверстие 14а с соответствующей конической резьбой 16. Вал 10 и крыльчатка 14 являются частью устройства, такого как насосный узел, установка или комбинация, совместимой с элементами, показанными на фиг. 2 и 3. Вал 10 соединен непосредственно с крыльчаткой 14 путем ввинчивания его конической резьбы 12 в коническую резьбу 16 крыльчатки 14 для передачи крутящего момента непосредственно через коническую резьбу 12, а также для обеспечения самоцентрирования, даже если процесс соединения конической резьбы 12 с конической резьбой 16 в коническом отверстии 14а начинается при отсутствии центрирования. Благодаря использованию конической резьбы существенно уменьшаются инвестиции в подъемное оборудование и экономится время, поскольку обслуживающему персоналу не надо точно центрировать коническую резьбу 16 крыльчатки и коническую резьбу 12 вала перед присоединением или съемом крыльчатки 14, а коническая резьба 12 вывинчивается из крыльчатки 14 намного быстрее, чем стандартная резьба, благодаря уменьшению числа оборотов, на которые необходимо повернуть вручную вал 10, например приводной вал, чтобы отсоединить его от крыльчатки 14.

Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, коническая резьба 12 по меньшей мере частично может быть выполнена на основе обычной конической резьбы Американского Нефтяного Института, хотя объем изобретения не ограничен конкретным размером или типом конической резьбы. Согласно изобретению, кроме указанной конической резьбы могут использоваться конические резьбы других типов, которые известны в настоящее время или будут созданы в будущем. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения может использоваться резьба с шагом, соответствующим 5 виткам на 1 дюйм (25 мм). В зависимости от конкретного применения возможны варианты осуществления изобретения, в которых резьба имеет другой шаг. Например, в других вариантах осуществления изобретения, конусность может составлять 1:4, т.е. через каждые 4 дюйма (100 мм) осевой длины диаметр уменьшается на 1 дюйм (25 мм). В зависимости от применения устройства резьба может иметь другую конусность.

На фиг. 1 установка, узел или комбинация согласно изобретению изображена с другими, не относящимися к изобретению элементами, включающими втулку 20 вала, держатель 22 уплотнения, корпус 24 подшипника, подшипник 26, уплотнение 28 и разъединительный элемент 30, которые известны специалистам и могут использоваться в насосной установке с валом 10. Однако изобретение не ограничено использованием с этими элементами 20, 22, …, 30 и может иметь другие варианты осуществления, в которых оборудование или устройство отличается от показанного на фиг. 1 и используется с такими же элементы 20, 22,, 30, или с другими элементами. Установка, узел или комбинация согласно изобретению также могут работать в сочетании с другими элементами (не показаны), включающими скосы на выступе вала за конической резьбой и в прямолинейном отверстии крыльчатки для ее насадки на вал и затягивания надлежащим образом.

В качестве примера изобретение описано применительно к насосному узлу, установке или комбинации, показанным на фиг. 2-3, хотя объем изобретения включает устройства, представляющие собой вращательное оборудование, узлы, установки или комбинации другого типа, имеющие вращающийся вал, соединенный непосредственно с крыльчаткой, которые известны в настоящее время или могут быть разработаны в будущем. В качестве примера на фиг. 2-3 показано устройство в виде насосного узла, установки или комбинации. На фиг. 2 показана комбинация 100 силовой рамы 102, основания 104 и приводного вала 106, а на фиг. 3 показана комбинация 200 насосного узла, содержащая подкомпоненты 202а и 202b наружного корпуса, втулку насоса или улитку 204, крыльчатку 206, переднюю и заднюю втулки и/или крышки 208а, 208b и прокладку 210. Конец 106а вала 106 имеет коническую резьбу 106b. Крыльчатка 206 имеет отверстие 206а с соответствующей резьбой 206b. В собранном состоянии вал 106 соединен непосредственно с крыльчаткой 206 путем ввинчивания его конической резьбы 106b при вращении в соответствующую коническую резьбу 206b крыльчатки 206 и сцепления с ней за счет трения.

Силовая рама 102 имеет торцевую крышку 102а с отверстиями и изгибами (не обозначены). Основание 104 также содержит поддерживающие плиты 105, имеющие крылья 105а с отверстиями, через которые могут проходить болты или резьбовые стержни 110. Гильза 103 подшипника установлена на основании 104 на крыльях (не показаны), которые вставлены в канавки или направляющие (не показаны) в основании 104. Комбинация 100 также содержит болты или резьбовые стержни 110, вставленные в отверстия торцевых крышек 102а и в соответствующие отверстия в крыльях 105а. Комбинация 100 также содержит гайки 112 для болтов или резьбовых стержней 110, которые можно свинчивать или навинчивать понятным специалистам образом для перемещения, скольжения или регулировки силовой рамы 102 и гильзы 103 подшипника относительно основания 104, а также относительно комбинации 200 насосного узла. Поддерживающие плиты 105 выполнены с возможностью зажима гильзы 103 подшипника в основании 104 для предотвращения возможности ее перемещения после того, как она правильно отрегулирована, а также снабжены канавками (не показаны). Соответствующие пары гаек 112 затягивают на обеих сторонах торцевой пластины 102а и крыльев 105а для закрепления гильзы 103 подшипника относительно основания 104 и комбинации 200 насосного узла.

Другие, не относящиеся к изобретению элементы комбинации 200 насосного узла, показанные на фиг. 3 и включающие подкомпоненты 202а и 202b наружного корпуса, втулку насоса или улитку 204, переднюю и заднюю втулки и/или крышки 208а, 208b и прокладку 210, известны специалистам и потому подробно не описаны.

ОБЪЕМ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Хотя описаны конкретные предпочтительные варианты осуществления изобретения, специалистам должно быть понятно, что возможны различные его модификации и изменения в пределах его объема и без изменения его сущности.

Изобретение касается суспензионного насоса. Насос содержит насосный узел с наружным корпусом, имеющим первый и второй подкомпоненты корпуса, крыльчатку, имеющую коническое отверстие с конической резьбой, и комбинацию силовой рамы, основания, гильзы подшипника и приводного вала. Рама и гильза выполнены с возможностью скольжения относительно основания и насосного узла. Вал имеет конец с конической резьбой для соединения непосредственно с резьбой в коническом отверстии крыльчатки и ввинчивания в нее для передачи крутящего момента непосредственно через резьбу и обеспечения осевого и/или радиального самоцентрирования. Рама имеет торцевую крышку с отверстиями. Основание содержит поддерживающие плиты, имеющие крылья с отверстиями. Комбинация дополнительно содержит болты или резьбовые стержни, вставленные в отверстия торцевой крышки и соответствующие отверстия крыльев, и гайки, навинченные на болты или стержни, для перемещения при скольжении рамы и гильзы подшипника. Изобретение направлено на решение проблемы центрирования крыльчатки на валу в полевых условиях без затрат на подъемное оборудование и затрат времени. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Суспензионный насос, содержащий насосный узел, содержащий наружный корпус, имеющий первый и второй подкомпоненты корпуса и крыльчатку, имеющую коническое отверстие с конической резьбой, и комбинацию силовой рамы, основания и гильзы подшипника, установленную на основании, и приводного вала, выполненную с возможностью скольжения силовой рамы и гильзы подшипника относительно основания и насосного узла, при этом приводной вал имеет конец с конической резьбой для соединения непосредственно с резьбой в коническом отверстии крыльчатки и ввинчивания в нее для передачи крутящего момента непосредственно через коническую резьбу вала и обеспечения осевого и/или радиального самоцентрирования даже если процесс соединения конической резьбы вала и конической резьбы крыльчатки начинается при отсутствии центрирования, так что использование конической резьбы обеспечивает существенное снижение затрат на подъемное оборудование и затрат времени, а также исключение необходимости точного центрирования конической резьбы приводного вала и конической резьбы крыльчатки перед присоединением крыльчатки, уменьшение числа оборотов, на которое нужно повернуть вал, чтобы отсоединить его от крыльчатки, причем силовая рама имеет торцевую крышку с отверстиями, основание содержит поддерживающие плиты, имеющие крылья с отверстиями, а указанная комбинация дополнительно содержит болты или резьбовые стержни, вставленные в отверстия указанной торцевой крышки и соответствующие отверстия указанных крыльев, и гайки, навинченные на болты или резьбовые стержни, для перемещения при скольжении силовой рамы и гильзы подшипника относительно основания и насосного узла.

2. Насос по п. 1, в котором коническая резьба вала и коническая резьба крыльчатки имеют шаг, соответствующий пяти виткам на один дюйм (25 мм), или коническая резьба вала и коническая резьба крыльчатки имеют конусность, составляющую около 1:4, при которой через каждые 4 дюйма (100 мм) осевой длины диаметр уменьшается приблизительно на 1 дюйм (25 мм).

3. Насос по п. 1, в котором насосный узел содержит втулку насоса или улитку.