ПРИВОД МНОГОЦИЛИНДРОВОГО НАСОСА

ПРИВОД МНОГОЦИЛИНДРОВОГО НАСОСА


RU (11) 2307952 (13) C1

(51) МПК
F04B 9/04 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.10.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2006133623/06 
(22) Дата подачи заявки: 2006.09.20 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.09.20 
(45) Опубликовано: 2007.10.10 
(56) Аналоги изобретения: SU 1562521 А1, 07.05.1990. RU 2035616 C1, 20.05.1995. SU 1498940 A1, 07.08.1989. SU 1652648 A1, 30.05.1991. GB 572243 A, 28.09.1945. 
(72) Имя изобретателя: Газаров Рудольф Ервандович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью "ВНИИНЕФТЕМАШ-НПО" (RU); Открытое акционерное общество "Буланашский машзавод" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 107076, Москва, ул. Стромынка, 19-1, кв.24, пат.пов. В.С.Казанцеву 

(54) ПРИВОД МНОГОЦИЛИНДРОВОГО НАСОСА

Устройство предназначено для использования в области машиностроения (насосостроении), преимущественно в поршневых (плунжерных) насосах большой мощности в нефтегазодобывающей, горнорудной, угольной, металлургической и других отраслях промышленности. Привод включает станину насоса, установленные на подшипниках сварной коренной вал с полыми эксцентриками и зубчатыми колесами на ступицах и трансмиссионный вал с шестернями, образующими с колесами зубчатые пары, размещенные после крайних эксцентриков внутри станины. Новым является выполнение ступицы одного из зубчатых колес съемной. Она выполнена за одно целое с полым крайним эксцентриком и установлена на наружной цилиндрической поверхности эксцентрика, расположенного перед крайним эксцентриком. В варианте выполнения - две идентичные ступицы зубчатых колес с крайними эксцентриками, установленные на наружные цилиндрические поверхности эксцентриков, расположенных с противоположных сторон перед крайними эксцентриками. Уменьшается межшатунное (межцилиндровое) расстояние, ширина станины, длина коренного и трансмиссионного валов, повышается жесткость и технологичность последних, что обуславливает улучшение массо-габаритных параметров привода. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к машиностроению (насосостроению) и может быть использовано преимущественно в поршневых (плунжерных) насосах большой мощности в нефтегазодобывающей, горнорудной, угольной, металлургической и других отраслях промышленности для подачи высокоабразивных, коррозионных, быстротвердеющих и других жидких сред и растворов.
К насосам большой мощности относятся, например, отечественные тихоходные поршневые насосы одностороннего действия типа УНБТ мощностью 950-1500 кВт (1300-2000 л.с.) длиной хода поршней 290-380 мм, массой 23050-34000 кг (Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование. Под редакцией А.М.Гусмана и К.П.Порожского. Екатеринбург, УГГГА, 2002, 592 с. с ил.). Современные насосы имеют, как правило, нечетное число цилиндров (три и реже пять), станину, установленные на подшипниках сварной коренной вал, выполненный за одно целое с полыми эксцентриками и зубчатым колесом со ступицей, и трансмиссионный вал с шестерней, образующей с колесом зубчатую пару, размещенную после крайнего левого эксцентрика в межшатунном пространстве внутри станины (А.Л.Ильинский. Расчет и конструирование бурового оборудования. М., Гостоптсхиздат, 1962, 636 с. - рис.293). Такое расположение ступицы зубчатого колеса необходимо для того, чтобы обеспечить собираемость коренного вала - монтаж подшипника качения большой головки шатуна на средний эксцентрик через крайний правый. К преимуществам конструкции привода этих насосов следует отнести, во-первых, возможность изготовления коренного вала с диаметром, теоретически близким к наибольшему, равному DB=D-2R e (здесь D - диаметр эксцентриков, Re - эксцентриситет), что позволяет передавать при прочих равных условиях (по материалу, термообработке, чистоте поверхностей и т.д.) больший крутящий момент, и, во-вторых, изготавливать коренной вал сварным с полыми эксцентриками, что позволяет сократить массу тяжелого вала приблизительно на 30%.
Массо-габаритные характеристики привода таких насосов и, прежде всего, ширина станины и длина коренного вала во многом зависят от ширины зубчатого колеса. С ростом мощности насоса ширина зубчатого колеса, диаметр и длина коренного вала, обеспечивающих необходимую надежность, долговечность, жесткость и прочность конструкции, увеличиваются, что приводит к увеличению межшатунного (межцилиндрового) расстояния и, как следствие, к увеличению ширины и массы как приводной, так и гидравлической частей насоса.
Известен также привод многоцилиндрового насоса, содержащий станину, установленные на подшипниках ось коренного вала с зафиксированной на ней с помощью конических втулок, шлицов или шпонок эксцентриков с двумя зубчатыми колесами на ступицах и трансмиссионный вал с шестернями, образующими с колесами зубчатые пары, размещенные после крайних эксцентриков внутри станины в межшатунных пространствах, например, «Приводной механизм возвратно-поступательного насоса» по авт. свид. СССР №1562521, F04В 9/02, 9/04 - 1990 г., а также привод нефтегазопромысловых трехплунжерных насосов НТП-175 с длиной хода плунжеров 160 мм, мощностью 130 кВт (175 л.с.), выполненный с использованием изобретения автора «Шатунно-эксцентриковый привод многоплунжерного насоса», авт. свид. СССР №1498940, F04В 9/04 - 1989 г.(Даутов Т.М., Газаров Р.Е. Новое поколение нефтегазопромысловых плунжерных насосов высокого давления производства ОАО «Ижнефтемаш». - Химическое и нефтегазопромысловое машиностроение. М., 2003, №7, с.10-14). И хотя схема привода этих насосов с симметрично разнесенными на оси коренного вала зубчатыми колесами рациональна (наличие двух симметрично расположенных зубчатых передач, между которыми размещены эксцентрики с шатунами, уменьшает межшатунное расстояние и длину коренного вала, снижает нагрузку на этот вал), ее не используют в насосах большой мощности с увеличенной длиной хода поршней. Это связано с конструкцией составного коренного вала, не позволяющей, во-первых, выполнить диаметр оси вала равным или близким к диаметру коренного вала, изготовленного за одно целое с эксцентриками, и, во-вторых, уменьшить массу коренного вала за счет изготовления эксцентриков, как правило, внушительных размеров, полыми. А главное, увеличение диаметра оси вала приводит к увеличению диаметра эксцентриков и резкому росту массы привода. Последнее наглядно подтверждается соотношением, приведенным в упомянутом авт. свид. №1498940, из которого видно, что увеличение диаметра оси сборного коренного вала DОВ =2RВ даже в пределах толщины ступиц эксцентриков - б увеличивает диаметр эксцентриков D на величину, близкую 2б, и при этом увеличиваются диаметры эксцентриковых подшипников качения и больших (мотылевых) головок шатунов. Напомним, что увеличение диаметров цилиндрических элементов при неизменной длине приводит к росту массы этих элементов в квадрате. Поэтому конструкция сборного коренного вала на оси, по сравнению с вышеприведенным валом с одним зубчатым колесом серийных буровых насосов, приводит в насосах одинаковой мощности к увеличению массо-габаритных характеристик сборного вала, а следовательно, и привода насоса в целом. С другой стороны, при принятой длине хода поршней, равной двум радиусам эксцентриситета - 2Rе, диаметр оси сборного вала - 2RB с ростом толщины ступиц - б уменьшается. Ось вала с уменьшенным диаметром, при прочих равных условиях, ограничивает величину передаваемого момента, а следовательно, и возможности насоса по потребляемой мощности.
Данное изобретение направлено на решение задачи по уменьшению массо-габаритных характеристик привода многоцилиндрового насоса большой мощности за счет изменения расположения и взаимосвязи элементов привода, приводящего к сокращению не только длины коренного вала при рационально распределенной нагрузки на него, но и к уменьшению диаметров эксцентриков, эксцентриковых подшипников, мотылевых головок шатунов, длины трансмиссионного вала и габаритов станины.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в приводе многоцилиндрового насоса, содержащего станину, установленные на подшипниках сварной коренной вал с полыми эксцентриками и зубчатым колесом со ступицей и трансмиссионный вал с шестерней, образующей с колесом зубчатую пару, размещенную после одного из крайних эксцентриков внутри станины, согласно изобретению, на наружную цилиндрическую поверхность эксцентрика, расположенного перед другим крайним, установлена с натягом и с торца посредством болтов закреплена выполненная за одно целое с этим крайним эксцентриком съемная ступица с зубчатым колесом, образующим с дополнительной шестерней трансмиссионного вала вторую зубчатую пару.
Кроме того, для упрощения технологии и стоимости изготовления тяжелого коренного вала на наружные цилиндрические поверхности его полых эксцентриков, расположенных с противоположных сторон перед крайними, установлены и зафиксированы две идентичные ступицы с крайними эксцентриками и зубчатыми колесами.
Описанные усовершенствования позволяют существенно сократить ширину станины и ее массу, обеспечить монтажеспособность и жесткость коренного и трансмиссионного валов, сократить их длину, облегчить центровку при сборке зубчатых колес за счет установки ступиц этих колес на внутренние эксцентрики, которые одновременно выполняют роль шпонок указанных ступиц с крайними эксцентриками. При этом крутящий момент передается посредством ступиц зубчатых колес через внутренние эксцентрики коренного вала, что упрощает конструкцию и повышает технологичность изготовления этого вала.
На фиг.1 изображен привод многоцилиндрового насоса с двумя ступицами зубчатых колес при одной съемной, общий вид в разрезе; на фиг.2 - то же, с двумя съемными ступицами зубчатых колес, общий вид в разрезе.
Привод (фиг.1) содержит станину 1, установленный на подшипниках 2 сварной коренной вал 3 с полыми эксцентриками 4, 5 и зубчатыми колесами 6 со ступицами, одна из которых - левая 7, выполнена за одно целое с коренным валом 3, а другая - съемная 8, выполнена за одно целое с крайним правым (см. фиг.1) полым эксцентриком 9. Ступица 8 установлена на наружную цилиндрическую поверхность 10 эксцентрика 5 с натягом и с торца посредством болтов 11 закреплена на указанном эксцентрике. На эксцентриках установлены подшипники качения 12, которые взаимодействуют с мотылевыми головками шатунов 13. Установка подшипников 12 на внутренние эксцентрики коренного вала многоцилиндрового насоса осуществляется до монтажа съемной ступицы 9. В станине 1 также установлен на подшипниках 14 трансмиссионный вал 15 с шестернями 16, образующий с колесами 6 зубчатые пары, размещенные после крайних эксцентриков внутри станины в межшатунных пространствах.
Привод (фиг.2) аналогичен приводу, показанному на фиг.1, но имеет две съемные идентичные ступицы зубчатых колес 8, выполненных за одно целое с крайними полыми эксцентриками 9, и упрощенной конструкции сварной вал 3, выполненный из двух одинаковых половин с пустотелыми полуэксцентриками эксцентрика 5. Таким образом, коренной вал включает две пары идентичных деталей, что повышает его технологичность.
Привод многоцилиндрового насоса большой мощности служит для преобразования вращательного движения трансмиссионного и коренного вала в возвратно-поступательное движение поршней (плунжеров) насоса и работает следующим образом.
От двигателя через внешнюю трансмиссию (не показаны) приводится во вращение трансмиссионный вал 15 (в мировой практике насосы мощностью 1200 л.с. и выше приводятся двумя двигателями, вращая трансмиссионный вал с обеих концов), от которого посредством зубчатой передачи, включающей шестерни 16 и зубчатые колеса 6, вращение со сниженной частотой передается коренному валу 3, эксцентрики 4, 5 и 9 которого обеспечивают возвратно-поступательное движение поршней.
Предложенное конструктивное выполнение привода многоцилиндрового насоса большой мощности с размещением зубатых пар в межшатунных пространствах обеспечивает снижение ширины станины, снижает длину коренного и трансмиссионного валов, повышает жесткость и технологичность последних, что обуславливает улучшение массо-габаритных параметров привода.
Изобретение реализовано при разработке конструкторской документации трехпоршневого бурового насоса типа НБТ мощностью 1600 кВт (2200 л.с.), длиной хода 400 мм, массой 18000 кг с наибольшим давлением 40 МПа (400 кгс/см2) и наибольшей идеальной подачей 4275 дм3/мин (256 м 3/ч). В этом насосе по сравнению с аналогичными ранее упомянутыми буровыми насосами типа УНБТ межшатунное (межцилиндровое) расстояние уменьшено с 500 мм до 340 мм, а массо-габаритные характеристики (при расширенном диапазоне рабочих параметров насоса) уменьшены более чем на 30%.



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Привод многоцилиндрового насоса, содержащий станину, установленные на подшипниках сварной коренной вал с полыми эксцентриками и зубчатым колесом со ступицей и трансмиссионный вал с шестерней, образующей с колесом зубчатую пару, размещенную после одного из крайних эксцентриков внутри станины, отличающийся тем, что на наружную цилиндрическую поверхность эксцентрика, расположенного перед другим крайним, установлена и зафиксирована, выполненная за одно целое с этим крайним эксцентриком, съемная ступица с зубчатым колесом, образующим с дополнительной шестерней трансмиссионного вала вторую зубчатую пару.
2. Привод по п.1, отличающийся тем, что на наружные цилиндрические поверхности эксцентриков, расположенных с противоположных сторон перед крайними, установлены и зафиксированы две идентичные ступицы зубчатых колес с крайними эксцентриками.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru