СИСТЕМА ПОДШИПНИКА ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИ МЕНЯЮЩИХСЯ НАГРУЗОК (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК F16C19/54 F16C19/38 F16C33/66 F16C35/06 

ПРЕДПОСЫЛКА ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Изобретения, раскрытые и показанные в настоящем документе, в целом относятся к системам подшипника; и в частности, к системам подшипника для динамически меняющихся нагрузок.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[0002] В самом различном вращающемся оборудовании используется один или несколько роликовых узлов для восприятия нагрузок, а также для обеспечения вращательного движения. Например, колеса железнодорожных вагонов могут считаться роликовыми узлами и использовать системы подшипника для восприятия нагрузки вагона и для обеспечения вращательного движения.

[0003] Низкопрофильные насосные установки, такие как, например, поставляемые компанией Lufkin Industries LLC, используют роликовые узлы с подшипниковыми узлами для восприятия нагрузок и обеспечения вращения.

[0004] Если эти нагрузки на роликовые узлы с течением времени меняются по направлению и/или по величине, например, за один период вращения, то срок службы систем подшипника может сократиться.

[0005] Изобретения, раскрытые и показанные в настоящем документе, направлены на усовершенствованные системы подшипника для динамически меняющихся нагрузок.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] В соответствии с кратким изложением некоторых аспектов изобретений, приведенных в настоящем документе, раскрыта система подшипника, содержащая: подшипниковые узлы, при этом каждый узел открыт по меньшей мере на одном конце для обеспечения прохождения потока смазки через узлы; первый элемент, имеющий опорные области для каждого из подшипниковых узлов, при этом каждая опорная область отделена от соседней опорной области выступом; при этом каждый подшипниковый узел содержит первую часть, выполненную с возможностью посадки с натягом на опорную область его первого элемента, и вторую часть, контактирующую с выступом первого элемента; при этом рядом с концом первого элемента и рядом с подшипниковым узлом расположен по меньшей мере один стопор; при этом смазочный проход ограничен указанным по меньшей мере одним стопором, подшипниковыми узлами и первым элементом; при этом второй элемент выполнен с возможностью посадки с натягом на третью часть каждого из подшипниковых узлов.

[0007] В соответствии с кратким изложением некоторых аспектов изобретений, приведенных в настоящем документе, раскрыта система подшипника, содержащая по меньшей мере один подшипник, содержащий первую часть, выполненную с возможностью посадки с натягом на первый элемент, и вторую часть указанного по меньшей мере одного подшипникового узла, выполненную с возможностью посадки с натягом на второй элемент; при этом первый элемент выполнен с возможностью посадки с натягом на первую часть указанного по меньшей мере одного подшипникового узла; при этом второй элемент выполнен с возможностью посадки с натягом на вторую часть указанного по меньшей мере одного подшипникового узла; причем первый элемент выполнен неподвижным, а второй элемент выполнен с возможностью вращения, или же первый элемент выполнен с возможностью вращения, а второй элемент выполнен неподвижным; при этом натяг посадки с натягом между одной частью подшипника и неподвижным элементом больше, чем натяг посадки с натягом между другой частью подшипника и вращающимся элементом.

[0008] Формула изобретения, представленная в этой заявке, также содержит краткое описание некоторых других приведенных здесь аспектов изобретений, при этом первоначально поданная формула изобретения включена в настоящий документ с этой целью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] Изобретения, раскрытые и приведенные в настоящем документе, можно лучше понять путем обращения к одной или нескольким ссылкам на один или несколько указанных чертежей в сочетании с подробным описанием конкретных, но неограничивающих вариантов выполнения, представленных в настоящем документе.

[0010] Фиг. 1 изображает низкопрофильную насосную установку, использующую динамически меняющиеся нагрузки во время работы, и системы подшипника, выполненные в соответствии с настоящим изобретением.

[0011] Фиг. 2А и 2В изображают роликовый узел, выполненный в соответствии с настоящим изобретением.

[0012] Фиг. 3 изображает разрез роликового узла, показанного на Фиг. 2А и 2В.

[0013] Фиг. 4 изображает разрез части корпуса роликового узла, показанного на Фиг. 2А и 2В.

[0014] Фиг. 5 изображает вал роликового узла, показанного на Фиг. 2А и 2В.

[0015] Фиг. 6А и 6В изображают вариант выполнения подшипникового узла, пригодного для использования с настоящим изобретением.

[0016] Фиг. 7 изображает опорную область между подшипниковым узлом, показанным на Фиг. 6А и 6В, и валом, показанным на Фиг. 5.

[0017] Фиг. 8 изображает разрез наружной части роликового узла, показанного на Фиг. 3.

[0018] Фиг. 9 изображает стопорное кольцо, предназначенное для использования с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0019] Приведенные чертежи и описание конкретных конструкций и функций не должны служить для ограничения объема изобретения или объема прилагаемой формулы изобретения. Скорее, чертежи и описание предназначены для того, чтобы показать специалисту, как получить и использовать изобретения, на которые испрашивается патентная защита. Специалистам должно быть ясно, что не все признаки коммерческого варианта выполнения, реализующие одно или несколько из заявленных изобретений, описаны или показаны для обеспечения ясности и понимания. Для специалистов представляется очевидным, что разработка реального коммерческого варианта выполнения, включающего аспекты настоящих изобретений, потребует большого количества зависящих от реализации решений для достижения конечной цели разработчика для коммерческого варианта выполнения. Такие решения могут быть (и, вероятно, не ограничиваются ими) совместимы с ограничениями, относящимися к системе, бизнесу, законам, и другими ограничениями, которые могут изменяться в зависимости от конкретной реализации, местоположения и с течением времени. Несмотря на то, что попытки разработчика могут быть сложными и затратными по времени в абсолютном смысле, такие попытки, тем не менее, представляют собой обычную процедуру для специалистов, обладающих преимуществом настоящего изобретения. Следует понимать, что в изобретениях, раскрытых в настоящем документе, возможны многочисленные и различные изменения и альтернативные формы. И наконец, использование термина в единственном числе не предназначено для ограничения количества элементов. Также относительные термины, такие как, но без ограничений, «верх», «низ», «левый», «правый», «верхний», «нижний», «вниз», «вверх», «бок» и подобные, используются в описании для ясности в конкретной ссылке на чертежах и не предназначены для ограничения объема изобретения или прилагаемой формулы изобретения.

[0020] В целом, заявители создали систему подшипника для роликового узла или вращающегося узла, который подвергается воздействию динамически меняющихся нагрузок и/или динамически меняющихся векторов нагрузок. Один аспект изобретений включает несколько подшипниковых узлов или подузлов, предпочтительно, но не исключительно, имеющих конфигурацию двухрядного, двойного наружного кольца (TDO). Каждый подшипниковый узел может иметь по меньшей мере один открытый или негерметичный конец для возможности протекания смазки. Каждый подшипниковый узел может содержать часть, такую как, но без ограничений, внутреннее кольцо, предпочтительно посаженное с натягом на элемент, такой как, но без ограничений, неподвижный вал. Другая часть подшипниковых узлов, такая как, но без ограничений, наружное кольцо, предпочтительно посажено с натягом на элемент, такой как, но без ограничений, вращающуюся конструкцию. Подшипниковые узлы взаимодействуют по меньшей мере с одним из элементов для формирования смазочного прохода для подшипниковых узлов. Вся система подшипника выполнена с возможностью восприятия динамически меняющихся нагрузок и/или векторов нагрузки для увеличения срока службы системы подшипника.

[0021] Другой аспект изобретений включает систему подшипника, содержащую по меньшей мере один подшипниковый узел, предпочтительно, но не исключительно, имеющий конфигурацию TDO. Указанный по меньшей мере один подшипниковый узел может иметь первое и второе кольца, каждое из которых выполнено с возможностью посадки с натягом на другие элементы. Например, и без ограничений, первое кольцо может быть посажено с натягом на неподвижный элемент, а второе кольцо может быть посажено с натягом на вращающийся элемент. Другой аспект изобретений включает больший натяг между первым кольцом подшипника и неподвижным элементом по сравнению с натягом между вторым кольцом подшипника и вращающимся элементом. Вся система подшипника выполнена с возможностью восприятия динамически меняющихся нагрузок и/или векторов нагрузки для увеличения срока службы системы подшипника.

[0022] Обращаясь теперь к описанию по меньшей мере одного из многих возможных вариантов выполнения, использующих преимущество настоящих изобретений, на Фиг. 1 показан вид сбоку низкопрофильной насосной установки 100, которая является иллюстративной, применительно к настоящему изобретению для такого типа устройств, которое использует преимущества настоящего изобретения. Несмотря на то, что настоящее изобретение представлено в контексте низкопрофильной насосной установки, ни применимость этого изобретения, ни формула изобретения, определяющая объем его правовой охраны, не ограничиваются конкретным типом оборудования.

[0023] Специалистам понятно, что насос-качалка используется для механического подъема или выкачивания жидкости из подземной скважины, если скважина не обладает достаточным естественным давлением для вытеснения жидкости на поверхность. Насос-качалка преобразует вращательное движение коленчатого вала в вертикальное возвратно-поступательное движение с целью приведения в действие внутрискважинного насоса. Обычный насос-качалка содержит балансир и часто называется балансирным насосом-качалкой. Низкопрофильный насос-качалка, например, аналогичный предлагаемым компанией Lufkin Industries, используется в случае, если вертикальная высота насоса-качалки должна быть сведена к минимуму, например, при использовании передвижных (например, качения) оросительных систем или если другое оборудование имеет возможность механического очищения насоса-качалки.

[0024] Как показано на Фиг. 1, установка 100 содержит коленчатый вал 102 и соответствующий противовес 104. Установка 100 заменяет механизм балансира «балансирного» насоса-качалки на гибкую систему 106 передачи нагрузки, например, на гибкую ременную систему и систему 110 шкива ролика, уменьшающую вертикальные габариты установки 100. Как показано на Фиг. 1, гибкая ременная система 106 механически соединена с коленчатым валом 102 для передачи поступательного движения к колонне 108 насосных штанг и, следовательно, к скважинному насосу (не показан). Гибкая ременная система 106 частично проходит вокруг системы 110 шкива ролика на ее дальнем конце, при этом гибкая ременная система 106 соединена с поддерживающим брусом 112 и, в конечном итоге, с колонной 108 насосных штанг. Хотя изображена гибкая ременная система 106, следует понимать, что система 106 передачи нагрузки может содержать один или несколько ремней или один или несколько кабелей или тросов, или любую другую гибкую систему передачи нагрузки, которая может эффективно взаимодействовать с системой 110 шкива ролика.

[0025] Следует понимать, что при совершении коленчатым валом 102 полного оборота на 360°, вращательное движение коленчатого вала 102 преобразуется в движение по оси колонны 108 насосных штанг. Обычно система 110 шкива ролика совершает множество полных оборотов как вперед, так и назад, для каждого полного оборота коленчатого вала. Например, и исключительно в качестве примера, система 110 шкива ролика, проиллюстрированная на Фиг. 1, может выполнять от 8 до 12 оборотов для каждого полного оборота коленчатого вала 102. Следует понимать, что система 110 шкива ролика (и соответствующие опоры) необходима для восприятия нагрузки для колонны 108 насосных штанг, включающей, без ограничения, вес перекачиваемой жидкости и другие нагрузки. Кроме того, было установлено, что направление нагрузок, воспринимаемых системой 110 шкива ролика (то есть векторы нагрузки), меняется с течением времени и в течение каждого хода поршня насоса. Указанные динамически меняющиеся векторы нагрузки могут привести к тому, что гибкая ременная система 106 «отходит» от системы 110 шкива ролика и/или привести к преждевременному выходу из строя системы подшипника в системе 110 шкива ролика. Таким образом, необходимы сложные и надежные системы подшипника для поддержки системы 110 шкива ролика и для обеспечения долговечности и надежной работы оборудования.

[0026] Обращаясь теперь к Фиг. 2А и 2В, показан один роликовый узел 200, имеющий такой тип, который может быть использован как часть системы 110 шкива ролика для низкопрофильной насосной установки 100, проиллюстрированной на Фиг. 1. Фиг. 2А изображает роликовый узел 200, содержащий наружную поверхность 202 ролика и вал 204. Наружная поверхность 202 представляет собой поверхность, которая контактирует с подвижной системой 106 передачи нагрузки, показанной на Фиг. 1. Фиг. 2В изображает вид в частичном разрезе роликового узла 200, состоящего из корпуса 206 ролика, частью которого является наружная поверхность 202. Также предусмотрен вал 204, при этом подшипниковый узел 208 обеспечивает вращение корпуса 206 ролика относительно вала 204.

[0027] Фиг. 3 более подробно изображает вид в разрезе одного из многих возможных вариантов выполнения роликового узла 200. Роликовый узел 200 предпочтительно содержит подшипниковый узел 208, содержащий несколько подузлов 302 и 304 подшипника. Эти подузлы подшипника будут описаны более подробно ниже. Начиная с левой стороны на Фиг. 3, узел 200 содержит стопорное кольцо 306, конфигурация которого обеспечивает соединение с наружной диаметральной поверхностью вала 204. Стопорное кольцо 306 предпочтительно содержит масленку 308, такую как масленка Зерка или пресс-масленка (Alemite®), и смазочный канал, конфигурация которого обеспечивает возможность вытекания смазки, такой как консистентная смазка, из масленки 308 к другим элементам узла 200. Справа на Фиг. 3 изображено второе стопорное кольцо 310, которое соединено с наружной диаметральной поверхностью вала 204 и обеспечивает смазочный канал к фитингу 312 сброса давления. Следует принимать во внимание, что масленка 308 и фитинг 312 могут быть расположены на левой или правой стороне, по желанию.

[0028] Между стопорным кольцом 306 и стопорным кольцом 310 проходит смазочный проход 314, содержащий несколько участков, в том числе проход 314а, 314b, 314с, 314d и 314е. Предпочтительно, смазочный проход 314 содержит по меньшей мере один канал и по меньшей мере один продольный канал который может удерживать или вмещать некоторое количество смазки. Например, область между выступом 406 (Фиг. 4) и внутренней поверхностью 402 (обозначенной на Фиг. 3 как область 314с), может рассматриваться как смазочный продольный канал. Аналогичным образом, участки 314b и 314d могут считаться продольными каналами. Следует понимать, что смазка (например, консистентная смазка) может быть закачана в масленку 308 на стопорном кольце 306, при этом консистентная смазка проходит (под напором) по смазочному проходу 314, пока не достигнет фитинга 312 сброса давления. Наконец, на Фиг. 3 также показаны пружинные упорные кольца 316 и 318.

[0029] На Фиг. 4 показан вид в поперечном разрезе корпуса 204 ролика. Как видно из Фиг. 4, корпус 206 ролика имеет внутреннюю поверхность 402, в которой выполнены канавки 404 и 406 пружинного кольца. Как описано более подробно ниже, внутренняя поверхность 402 выполнена с возможностью посадки с натягом на наружную поверхность подузлов 302 и 304 подшипника. Предпочтительно, чтобы внутренняя поверхность 402 корпуса 206 ролика имела шероховатость поверхности приблизительно 125 микродюймов RA (приблизительно 3,125 микрон), которую можно легко получить, например, путем фрезерования. На Фиг. 4 также показана область 408, 410 предварительной посадки, которая предпочтительно проходит от каждой концевой части корпуса 204 ролика во внутрь, предпочтительно приблизительно на 1/2 дюйма (приблизительно на 12,7 мм). Эта область предварительной посадки имеет увеличенный диаметр для облегчения установки подузлов подшипника во время процесса сборки. Корпус 206 ролика может быть изготовлен из большого количества материалов, включая металлы, композиционные материалы и пластмассы. В варианте выполнения, показанном на Фиг. 1, корпус 206 ролика выполнен в виде отливки из металла. Наружная поверхность 202 корпуса 206 ролика может быть по существу плоской, как показано на Фиг. 4, или вогнутой или выпуклой, по желанию, для достижения требуемых характеристик гибкой системы 110 передачи нагрузки.

[0030] На Фиг. 5 показан вариант выполнения вала 204 для одного роликового узла 200. Вал 204 содержит первую опорную область 502 и вторую опорную область 504, каждая из которых выполнена с возможностью размещения подшипникового узла. Предпочтительно, чтобы шероховатость поверхности опорных областей составляла приблизительно 32 микродюймов RA (приблизительно 0,813 микрон), которую можно получить, например, путем шлифовки. Между двумя опорными областями 502 и 504 расположена приподнятая опорная поверхность 506 подшипника. Между приподнятой опорной поверхностью 506 и опорной областью 502 расположена область 508 опорного выступа, более подробно описанная ниже со ссылкой на Фиг. 7. Между опорной областью 504 и приподнятой опорной поверхностью 506 расположена вторая область 510 опорного выступа.

[0031] Вал, показанный на Фиг. 5, представляет собой иллюстративный элемент, который может быть использован для роликового узла 200 низкопрофильного насоса, изображенного на Фиг. 1. Для этого конкретного варианта выполнения длина вала 204 составляет приблизительно 28 дюймов (приблизительно 71,1 см), а диаметр приблизительно равен 5 1/2 дюйма (приблизительно 14 см). Для восприятия нагрузок, создаваемых низкопрофильной насосной установкой 100, вал 204 предпочтительно изготовлен из легированной стали, такой как, без ограничений, сплав углеродистой стали ANSI 4145, имеющий твердость по шкале Роквелла С приблизительно от 25 до 37. Исходя из размера и веса вала 204, для облегчения подъема вала 204 и сборки роликового узла 200 на концах вала 204 могут быть выполнены резьбовые отверстия 512 и 514.

[0032] Со ссылкой теперь на Фиг. 6А и 6В, эти чертежи изображают подузел 302, 304 подшипника, который может использоваться с роликовым узлом 200, описанным в настоящей заявке. Подузел подшипника, изображенный на Фиг. 6А, является типичным для подшипников, называемых железнодорожными подшипниками. Например, и без ограничения, компания Timken Company предлагает железнодорожные подшипники, такие как системы АР и АР-2 подшипника, которые пригодны, как описано ниже, при их модификации, для использования с настоящим изобретением. Такие железнодорожные подшипники обычно содержат два комплекта конических подшипников конфигурации TDO, расположенных между внутренним кольцом 604 и наружным кольцом 606. Каждый конец подшипникового узла 208 обычно содержит обойму 608 уплотнения и противоизносное уплотняющее кольцо 610.

[0033] «Посадка» подшипника на его элементы может быть охарактеризована как свободная посадка (скользящая), неподвижная посадка и посадка с натягом (плотная). Как правило, свободная посадка облегчает установку. Однако при неплотной посадке подшипник может перемещаться или ползать по валу или корпусу. Такое движение может привести к чрезмерному износу или вибрации, к выходу из строя и заклиниванию подшипника. Посадка с натягом (или тугая посадка) в основном помогает предотвратить нежелательное перемещение, при этом слишком большой натяг может негативно сказываться на работе подшипника, например, в результате изменения внутренних зазоров, и может быть причиной повышения рабочей температуры, что может привести к поломке или заклиниванию. Основное правило для подшипников состоит в том, чтобы использовать посадку с натягом между вращающимся элементом и поверхностью качения подшипника и свободную посадку на не вращающийся элемент. Например, когда внутреннее кольцо вращается, а наружное кольцо неподвижно, стандартные правила предусматривают посадку с натягом на внутреннее кольцо и свободную посадку на наружное кольцо. В альтернативном варианте, если внутреннее кольцо неподвижно, а наружное кольцо вращается, стандартные правила предусматривают свободную посадку на внутреннее кольцо и посадку с натягом на наружное кольцо. Эти стандартные правила действительны как для статических нагрузок, так и для несбалансированных нагрузок. Таким образом, применительно к низкопрофильной насосной установке 100, проиллюстрированной на Фиг. 1, стандартные правила установки требуют невзаимодействующей «свободной» посадки между внутренним кольцом 604 и не вращающимся валом 204 и посадки с натягом между наружным кольцом 606 и корпусом 206 ролика.

[0034] Со ссылкой на Фиг. 5 и Фиг. 6А и 6В, во время сборки роликового узла 200 подшипниковый подузел 302, 304 устанавливается с натягом на одну из опорных областей 502, 504, образованных на валу 204. Аналогичным образом, второй подшипниковый узел 302, 304 устанавливается с натягом на вторую опорную область. Оказалось, что для успешного восприятия динамически меняющихся нагрузок на роликовых узлах 200, вызванных низкопрофильной насосной установкой 100, посадка между валом 204 и подшипниковыми подузлами 302, 304 может быть более плотной, чем это обычно принято для подшипников данных типов. Например, но без ограничений, в варианте выполнения, показанном на Фиг. 1, в котором вал 204 является неподвижным, подшипниковые подузлы 302, 304 имеют внутреннее кольцо 604 с внутренним диаметром между приблизительно 5 и приблизительно 6 дюймов (между приблизительно 12,7 и приблизительно 15,2 см). Наружный диаметр соответствующей опорной области 502 и 504 на валу 204 также может составлять между приблизительно 5 и приблизительно 6 дюймов (между приблизительно 12,7 и приблизительно 15,2 см). Предпочтительно, чтобы между этими двумя элементами (например, между внутренним кольцом 604 и опорной областью 502) выполнялась посадка с натягом (в отличие от обычной невзаимодействующей «свободной» посадки) с более чем 0,0010 дюйма (25,4 микрона) включительно. То есть, предпочтительно, чтобы посадка с натягом была более плотной, чем натяг, равный 0,0010 дюйма (25,4 микрона) включительно.

[0035] Аналогичным образом, предпочтительно, чтобы посадка с натягом выполнялась между наружным кольцом 606 подузлов 302, 304 подшипника и внутренней поверхностью 402 корпуса 206 ролика. Снова обращаясь к варианту выполнения, показанному на Фиг. 1, наружное кольцо 606 подузла 302, 304 подшипника может иметь наружный диаметр, который изменяется от приблизительно 8 до приблизительно 9 дюймов (от приблизительно 20,3 до приблизительно 22,9 см). Соответствующий диаметр внутренней поверхности 402 корпуса 206 ролика также может составлять от приблизительно 8 до приблизительно 9 дюймов (от приблизительно 20,3 до приблизительно 22,9 см). Предпочтительно, чтобы натяг между указанными двумя элементами (то есть между наружным кольцом 606 и корпусом 206 ролика) был больше, чем приблизительно 0,0005 дюйма (12,7 микрона) включительно.

[0036] Несмотря на противоречие общепринятым правилам установки подшипника, предпочтительный вариант выполнения лучше использовать для оборудования, подвергающегося воздействию динамически меняющихся нагрузок и/или векторов нагрузки, таких как, без ограничения, низкопрофильный насос, изображенный на Фиг. 1, с гораздо большим натягом у не вращающегося элемента (то есть внутреннего кольца 604 и вала 204), чем у вращающегося элемента (то есть на наружного кольца 606 и корпуса 206 ролика).

[0037] Из-за динамически меняющихся нагрузок, испытываемых оборудованием, как показано на Фиг. 1, иллюстративный подшипник, изображенный на Фиг. 6А и 6В, был модифицирован для повышения эффективности работы. Со ссылкой теперь на Фиг. 7 и снова на Фиг. 3, подузел 302, 304 подшипника модифицирован путем удаления обоймы 608 уплотнения и противоизносного уплотняющего кольца 610 с внутреннего конца подузла 302, 304 подшипника. Это изменение наиболее заметно при сравнении области 320 на Фиг. 3 с Фиг. 7. Фиг. 7 иллюстрирует увеличение области 320 на Фиг. 3. Видно, что внутреннее кольцо 604 подузла 302, 304 подшипника имеет обойму 608 уплотнения, противоизносное уплотняющее кольцо 610, которое было снято, так что внутреннее кольцо 604 непосредственно упирается в приподнятую опорную поверхность 406 подшипника вала 204. Приподнятая опорная поверхность 506 подшипника функционирует как седло 702 кольца. Как показано на Фиг. 7, назначение выступа 508 гнезда подшипника становится очевидным. Указанный выступ обеспечивает точное размещение подузла 302, 304 подшипника на валу 204, в результате чего подузел подшипника плотно прилегает к седлу 702 кольца.

[0038] Фиг. 8 иллюстрирует один конец роликового узла 200. На этом чертеже показан наружный конец роликового узла 200, на котором закреплены обойма 608 уплотнения и противоизносное уплотняющее кольцо 610 подузла 208 подшипника. На этом чертеже также показано относительное положение пружинного стопорного кольца 316 и наружного кольца 606 подшипника. Предпочтительно, чтобы расстояние между пружинным стопорным кольцом 316, 318 и поверхностью наружного кольца 606 составляло по меньшей мере приблизительно 0.050 дюйма (приблизительно 1,27 мм) и наиболее предпочтительно по меньшей мере 0.063 дюйма (приблизительно 1,6 мм). Можно видеть, что когда смазка подается с помощью масленки 308, она проходит через каналы 314 для смазки к роликам 602 и, в итоге, ко второму стопорному кольцу 308 и фитингу 312 сброса давления. Таким образом, один аспект настоящего изобретения относится к двум уплотненным подшипникам и к их модификации путем разгерметизации подшипников и их модификации для совместного использования системы смазки.

[0039] Со ссылкой на Фиг. 9, показан вариант выполнения стопорного кольца 306, 310 на виде в половинном разрезе. Стопорное кольцо 306, 310 может быть изготовлено из материала, совместимого с материалом вала 204. Например, если вал 204 изготовлен из углеродистой стали ANSI 4145, то стопорное кольцо 306, 310 может быть изготовлено из углеродистой стали ANSI 1018. Стопорное кольцо 306, 310 предпочтительно содержит область 902 взаимодействия, выполненную с возможностью приема противоизносного уплотняющего кольца 610, как показано на Фиг. 8. Стопорное кольцо 306, 310 также содержит резьбовую часть 904, выполненную с возможностью установки масленки 308 и/или фитинга 312 сброса давления. Резьбовая часть 904 контактирует с участком смазочного канала 314. Стопорное кольцо также содержит внутреннюю диаметральную поверхность 906, выполненную с возможностью соединения с наружной диаметральной поверхностью опорной области 502 или 504 на валу 204. Предпочтительно, шероховатость указанной внутренней диаметральной поверхности 906 составляет приблизительно 63 микродюйма RA (1,6 микрона) и взаимодействие с опорной областью 402 выполнено как посадка с натягом. В качестве альтернативы, стопорное кольцо может быть зафиксировано посредством сварки, пайки или с использованием одного или нескольких крепежных элементов.

[0040] Возвращаясь к Фиг. 3, теперь должно быть ясно, что преимущество этой заявки состоит в том, что роликовый узел 200 может быть изготовлен в соответствии с настоящим изобретением для восприятия динамически меняющихся нагрузок для всех типов оборудования, включая, без ограничения, низкопрофильную насосную установку, показанную на Фиг. 1.

[0041] Другие и дополнительные варианты выполнения, реализующие один или несколько аспектов изобретений, описанных выше, могут быть разработаны в пределах объема изобретения заявителя. Кроме того, различные способы и варианты выполнения способов изготовления и сборки системы, а также требования к размещению могут быть включены в сочетании друг с другом для обеспечения вариантов раскрытых способов и вариантов выполнения. Обсуждение отдельных элементов может включать несколько элементов и наоборот.

[0042] Порядок этапов может быть различным, если иное конкретно не оговорено. Различные этапы, описанные в настоящем документе, могут быть объединены с другими этапами, выполнены между указанными этапами и/или разделены на множество этапов. Аналогично, элементы были описаны функционально и могут быть осуществлены в виде отдельных элементов или могут быть объединены в элементы, имеющие множество функций.

[0043] Изобретения были описаны в контексте предпочтительных и других вариантов выполнения, и не каждый вариант выполнения изобретения был описан. Очевидные модификации и преобразования описанных вариантов выполнения доступны средним специалистам в данной области техники. Раскрытые и нераскрытые варианты выполнения не ограничивают или не сужают объем или применимость изобретения, предложенного Заявителем, но в соответствии с патентным законодательством, Заявитель полностью защищает все такие модификации и усовершенствования, которые лежат в пределах объема или серии эквивалентов формулы изобретения.

Изобретение в целом относится к системам подшипника, в частности к системам подшипника для динамически меняющихся нагрузок. Система подшипника для восприятия динамически меняющихся нагрузок содержит подшипниковые узлы (200), каждый из которых открыт по меньшей мере на одном конце для обеспечения прохождения потока смазки через узлы, первый элемент (204), имеющий опорные области для каждого из подшипниковых узлов (200), при этом каждая опорная область отделена от соседней опорной области выступом. При этом каждый подшипниковый узел (200) содержит первую часть, выполненную с возможностью посадки с натягом на опорную область первого элемента, и вторую часть, контактирующую с выступом первого элемента, первый стопор, расположенный смежно с концом первого элемента и смежно с подшипниковым узлом, и смазочный проход, ограниченный указанным по меньшей мере одним стопором, подшипниковыми узлами и первым элементом, второй элемент, выполненный с возможностью посадки с натягом на третью часть каждого из подшипниковых узлов. Первый элемент (204) является неподвижным, а второй элемент (206) выполнен с возможностью вращения, и посадка между неподвижным первым элементом (204) и подшипниковыми узлами представляет собой посадку с натягом, и посадка между подшипниковыми узлами и как неподвижными, так и вращающимися элементами представляет собой посадку с натягом, при этом натяг между неподвижным элементом и по меньшей мере одним подшипниковым узлом больше, чем натяг между вращающимся элементом и подшипниковыми узлами. Технический результат: улучшение фиксации и предотвращение нежелательного перемещения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Система подшипника для восприятия динамически меняющихся нагрузок, содержащая:

подшипниковые узлы, каждый из которых открыт по меньшей мере на одном конце для обеспечения прохождения потока смазки через узлы,

первый элемент, имеющий опорные области для каждого из подшипниковых узлов, при этом каждая опорная область отделена от соседней опорной области выступом,

при этом каждый подшипниковый узел содержит первую часть, выполненную с возможностью посадки с натягом на опорную область первого элемента, и вторую часть, контактирующую с выступом первого элемента,

первый стопор, расположенный смежно с концом первого элемента и смежно с подшипниковым узлом, и

смазочный проход, ограниченный указанным по меньшей мере одним стопором, подшипниковыми узлами и первым элементом,

второй элемент, выполненный с возможностью посадки с натягом на третью часть каждого из подшипниковых узлов,

причем первый элемент является неподвижным, а второй элемент выполнен с возможностью вращения, и посадка между неподвижным первым элементом и подшипниковыми узлами представляет собой посадку с натягом, и посадка между подшипниковыми узлами и как неподвижными, так и вращающимися элементами представляет собой посадку с натягом, при этом натяг между неподвижным элементом и по меньшей мере одним подшипниковым узлом больше, чем натяг между вращающимся элементом и подшипниковыми узлами.

2. Система по п.1, в которой первый элемент содержит неподвижный вал.

3. Система по п.2, в которой первая часть содержит внутреннее кольцо подшипника, а третья часть содержит наружное кольцо подшипника.

4. Система по п.3, в которой выступ дополнительно содержит по меньшей мере одно седло, расположенное по существу перпендикулярно соответствующей опорной области, а вторая часть содержит поверхность внутреннего кольца.

5. Система по п.4, дополнительно содержащая второй стопор, расположенный смежно с валом напротив первого стопора.

6. Система по п.5, в которой первый и второй стопоры выполнены в виде стопорных колец и прикреплены к валу.

7. Система по п.6, в которой первый и второй стопоры прикреплены к валу путем посадки с натягом, сварки, пайки или путем механического крепления.

8. Система по п.1, в которой подшипниковые узлы представляют собой подшипники TDO конфигурации.

9. Система подшипника для восприятия динамически меняющихся нагрузок, содержащая:

подшипниковые узлы, каждый из которых открыт по меньшей мере на одном конце для обеспечения прохождения потока смазки через узлы,

первый элемент, имеющий опорные области для каждого из подшипниковых узлов, при этом каждая опорная область отделена от соседней опорной области выступом,

при этом каждый подшипниковый узел содержит первую часть, выполненную с возможностью посадки с натягом на опорную область первого элемента, и вторую часть, контактирующую с выступом первого элемента,

первый стопор, расположенный смежно с концом первого элемента и смежно с подшипниковым узлом, и

смазочный проход, ограниченный указанным по меньшей мере одним стопором, подшипниковыми узлами и первым элементом,

второй элемент, выполненный с возможностью посадки с натягом на третью часть каждого из подшипниковых узлов, причем первый элемент является неподвижным, а второй элемент выполнен с возможностью вращения, и посадка между неподвижным первым элементом и подшипниковыми узлами представляет собой посадку с натягом, и

посадка между подшипниковыми узлами и как неподвижными, так и вращающимися элементами представляет собой посадку с натягом, при этом натяг между неподвижным элементом и подшипниковыми узлами больше, чем натяг между вращающимся элементом и подшипниковыми узлами.

10. Система по п.9, в которой первый элемент содержит неподвижный вал.

11. Система по п.10, в которой первая часть содержит внутреннее кольцо подшипника, а третья часть содержит наружное кольцо подшипника.

12. Система по п.11, в которой выступ дополнительно содержит по меньшей мере одно седло, расположенное по существу перпендикулярно соответствующей опорной области, а вторая часть содержит поверхность внутреннего кольца.

13. Система по п.12, дополнительно содержащая второй стопор, расположенный смежно с валом напротив первого стопора.

14. Система по п.13, в которой первый и второй стопоры выполнены в виде стопорных колец и прикреплены к валу.

15. Система по п.14, в которой первый и второй стопоры прикреплены к валу путем посадки с натягом, сварки, пайки или путем механического крепления.

16. Система по п.9, в которой подшипниковые узлы представляют собой подшипники TDO конфигурации.

17. Система подшипника для восприятия динамически меняющихся нагрузок, содержащая:

по меньшей мере один подшипниковый узел, имеющий первую часть, выполненную с возможностью посадки с натягом на первый элемент, и вторую часть, причем вторая часть указанного по меньшей мере одного подшипникового узла выполнена с возможностью посадки с натягом на второй элемент,

причем первый элемент выполнен с возможностью посадки с натягом на первую часть указанного по меньшей мере одного подшипникового узла,

причем второй элемент выполнен с возможностью посадки с натягом на вторую часть указанного по меньшей мере одного подшипникового узла,

причем первый элемент выполнен неподвижным, а второй элемент выполнен с возможностью вращения или же первый элемент выполнен с возможностью вращения, а второй элемент выполнен неподвижным,

при этом натяг посадки с натягом между одной частью подшипникового узла и неподвижным элементом больше, чем натяг посадки с натягом между другой частью подшипникового узла и вращающимся элементом.

18. Система по п.17, в которой первый элемент дополнительно содержит выступ, ограничивающий поверхность седла подшипникового узла, причем третья часть указанного по меньшей мере одного подшипникового узла контактирует с поверхностью седла.

19. Система по п.18, дополнительно содержащая второй подшипниковый узел, имеющий первую и вторую части, выполненные с возможностью посадки с натягом на первый и второй элементы, причем подшипниковые узлы и первый элемент взаимодействуют с формированием смазочного прохода для смазки подшипниковых узлов.

20. Система по п.19, в которой подшипниковые узлы имеют TDO конфигурацию, причем первый элемент представляет собой неподвижный вал, а второй элемент представляет собой вращающийся элемент, причем система дополнительно содержит пару стопорных колец, расположенных на противоположных концах вала и на определенном расстоянии от каждого подшипникового узла, причем одно стопорное кольцо содержит масленку, а второе стопорное кольцо содержит фитинг сброса давления, при этом каждое стопорное кольцо выполнено как часть смазочного прохода.