Муфта пусковая

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в нефтедобывающей промышленности в погружном электронасосном оборудовании скважин. Сущность полезной модели достигается тем, что в муфте пусковой, содержащей соосно установленные ведущую и ведомую полумуфты, ведущая полумуфта выполнена в виде винтового вала, а ведомая в виде цилиндрического стакана с прорезями, выполненными под углом к образующей, полумуфты соединены ползуном, связанным с первой полумуфтой посредством винтового соединения, а со второй - посредством подвижных подпружиненных упоров, установленных на ползуне, причем полумуфты размещены в корпусе, содержащем продольные, размещенные на внутренней цилиндрической поверхности, неподвижные упоры, а подвижные упоры находятся в зацеплении с прорезью ведомой полумуфты и имеют возможность взаимодействия с неподвижными упорами, а прорезь цилиндрического стакана имеет большую длину, длину, чем неподвижный упор, на величину более длины подвижного упора, например, на 510 мм, неподвижный упор выполнен с заходными фасками, а подвижный упор снабжен ограничителем верхнего положения, выполненного, например, в виде поперечного паза в подвижном упоре, и пластины, закрепленной на ползуне с возможностью взаимодействия с нижней кромкой паза подвижного упора. В результате обеспечивает увеличение ресурса и повышение надежности пусковой муфты за счет снижения нагрузок на элементы конструкции и уменьшения износа.

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в нефтедобывающей промышленности в погружном электронасосном оборудовании скважин, а также в других отраслях промышленности в приводах машин и механизмов.

Известна муфта пусковая (патент РФ 2272190), содержащая соосно установленные ведущую и ведомую полумуфты, ведущая полумуфта выполнена в виде винтового вала, а ведомая в виде цилиндрического стакана с прорезями, выполненными под углом к образующей, полумуфты соединены ползуном, связанным с первой полумуфтой посредством винтового соединения, а со второй - посредством подвижного, подпружиненного упора, установленного на ползуне, причем полумуфты размещены в корпусе, содержащем продольные, размещенные на внутренней цилиндрической поверхности, неподвижные упоры, а подвижные упоры находятся в зацеплении с прорезью ведомой полумуфты и имеют возможность взаимодействия с неподвижными упорами. Каждый подвижный упор установлен на одном из закрепленных на ползуне рычагов, на другом плече которого установлен противовес для того, чтобы вывести из зацепления подвижный упор с неподвижным под действием центробежных сил.

Однако, механизм вывода из зацепления подвижного упора с неподвижным в виде рычага с противовесами достаточно сложен и приводит к увеличению радиальных габаритов из-за большого количества деталей.

Также, такое устройство ненадежно, так как при выводе из зацепления с неподвижными упорами подвижный упор перемещается в радиальном направлении к оси вращения и боковой поверхностью прижимается к кромке прорези со значительным усилием, из-за чего может не хватить усилия от центробежных сил для того, чтобы утопить подвижный упор, что снижает надежность работы муфты.

Известна муфта пусковая (патент РФ 2292496), содержащая соосно установленные ведущую и ведомую полумуфты, ведущая полумуфта выполнена в виде винтового вала, а ведомая в виде цилиндрического стакана с прорезями, выполненными под углом к образующей, полумуфты соединены ползуном, связанным с первой полумуфтой посредством винтового соединения, а со второй - посредством подвижного, подпружиненного упора, установленного на ползуне, причем полумуфты размещены в корпусе, содержащем продольные, размещенные на внутренней цилиндрической поверхности, неподвижные упоры, а подвижные упоры находятся в зацеплении с прорезью ведомой полумуфты и имеют возможность взаимодействия с неподвижными упорами. Подвижный упор представляет собой, например, прямоугольный параллелепипед, причем верхняя часть подвижного упора имеет боковой паз, выполненный с возможностью взаимодействия с нижним краем прорези цилиндрического стакана, образованным поверхностью самой прорези и граничащей с ней внутренней поверхностью цилиндрического стакана.

Это техническое решение проще по конструкции, так как содержит меньше деталей, и вывод из зацепления подвижного упора с неподвижным упором производится за счет геометрии подвижного упора. Однако, эта муфта пусковая имеет ограниченный ресурс так как при выводе из зацепления подвижный упор скользит боковой поверхностью о кромку прорези стакана при значительном усилии, что приводит к преждевременному износу подвижного упора, а так же появление механических примесей, что может привести к выходу муфты из строя. Так как муфта пусковая образует единую гидравлическую полость с погружным электродвигателем, то механические примеси могут привести к короткому замыканию электрических обмоток электродвигателя и его повреждению.

Задачей полезной модели является увеличение ресурса и повышение надежности пусковой муфты.

Технический результат, получаемый при использовании полезной модели, заключается в увеличении ресурса и повышения надежности пусковой муфты за счет снижения нагрузок на элементы конструкции и уменьшения износа.

Указанный технический результат достигается тем, в муфте пусковой, содержащей соосно установленные ведущую и ведомую полумуфты, ведущая полумуфта выполнена в виде винтового вала, а ведомая в виде цилиндрического стакана с прорезями, выполненными под углом к образующей, полумуфты соединены ползуном, связанным с первой полумуфтой посредством винтового соединения, а со второй - посредством подвижных подпружиненных упоров, установленных на ползуне, причем полумуфты размещены в корпусе, содержащем продольные, размещенные на внутренней цилиндрической поверхности, неподвижные упоры, а подвижные упоры находятся в зацеплении с прорезью ведомой полумуфты и имеют возможность взаимодействия с неподвижными упорами, а прорезь цилиндрического стакана имеет большую длину, длину, чем неподвижный упор, на величину более длины подвижного упора, например, на 510 мм, неподвижный упор выполнен с заходными фасками, а подвижный упор снабжен ограничителем верхнего положения, выполненного, например, в виде поперечного паза в подвижном упоре, и пластины, закрепленной на ползуне с возможностью взаимодействия с нижней кромкой паза подвижного упора.

На Фиг.1 приведен чертеж муфты пусковой в исходном положении, продольный разрез.

На Фиг.2 приведен чертеж муфты пусковой в рабочем положении при работающем электродвигателе, продольный разрез.,

На Фиг.3 приведен выносной элемент А.

На Фиг.4 приведен разрез Б-Б.

На Фиг.5 приведен чертеж цилиндрического стакана второй полумуфты.

На Фиг.6 приведено изображение подвижного упора.

Муфта пусковая (см. фиг.1, 2) содержит ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты, соосно размещенные в корпусе 3. Ведущая полумуфта 1, выполненная в виде винтового вала, имеет возможность вращения относительно ведомой полумуфты 2.

Ведомая полумуфта 2 представляет собой цилиндрический стакан 4 и выходной вал 5, жестко соединенные между собой. Цилиндрический стакан 4 в данном исполнении имеет две прорези 6 с винтовым профилем, равномерно распределенные по его цилиндрической поверхности (см. фиг.5).

Корпус 3 содержит продольные, равномерно расположенные на внутренней цилиндрической поверхности, неподвижные упоры 7. На неподвижных упорах выполнены заходные фаски 8.

Полумуфты 1 и 2 соединены ползуном 9, связанным с ведущей полумуфтой 1 посредством винтового соединения, а с ведомой -посредством подвижных упоров 10, установленных в специальном гнезде ползуна 9.

Каждый подвижный упор 10 представляет собой прямоугольный параллелепипед и установлен с возможностью радиального перемещения в специальном отдельном гнезде, выполненном в ползуне 9.

В подвижном упоре 10 выполнен поперечный паз 11 (см. фиг.6), взаимодействующий с ограничителем крайнего положения, выполненного в виде пластины 12, закрепленной винтом 13 на ползуне 8 (см. фиг.3).

Подвижные упоры 10 поджаты к пластинам 12 пружинами сжатия 14, установленными в гнезде между подвижным упором 10 и ползуном 9.

Подвижные упоры 10 ползуна 9 постоянно находятся в зацеплении с кромкой прорези 6 цилиндрического стакана 4. Подвижные упоры 10 имеют возможность взаимодействия с неподвижными упорами 7 корпуса 3.

Количество неподвижных упоров 7 кратно количеству подвижных упоров 10. В данном конкретном примере исполнения количество подвижных упоров равно 2, неподвижных упоров - 6. Количество прорезей 6 цилиндрического стакана 4 равно количеству подвижных упоров. Длина прорези L ₁ цилиндрического стакана 4 больше длины L₂ неподвижных упоров 7 на величину, большую длины подвижных упоров, например, на =58 мм (см. фиг.3).

Ограничитель крайнего положения в виде пластины необходим для того, чтобы во время работы при вращении винтового вала 1 подвижный упор 10 не задевал за внутреннюю поверхность корпуса 3. Для чего должен быть выдержан зазор =0,20,5 мм между подвижным упором и внутренней поверхностью корпуса (см. фиг.3).

Между торцевой поверхностью ползуна 9 и внутренней торцевой поверхностью ведомой полумуфты 2 установлен упругий элемент - пружина сжатия 15, предназначенная для возврата ползуна в исходное положение. Между торцевой поверхностью ползуна 8 и торцевой поверхностью ведущей полумуфты 1 установлен упругий элемент - пружина сжатия 16 для демпфирования ползуна при возврате в исходное положение.

Муфта пусковая устанавливается в погружном оборудовании нефтяных скважин между погружным электродвигателем и центробежным или винтовым погружным насосом. Погружной электрический двигатель подключается к ведущей полумуфте 1. Погружной насос, например, центробежный, подключается к ведомой полумуфте 2.

Работает муфта пусковая следующим образом.

В исходном положении ползун 9 находится в нижнем положении и поджат пружиной 15 (см. фиг.1).

В рабочем состоянии ползун 9 находится в верхнем положении, причем подвижные упоры 10 находятся за габаритами неподвижных упоров 7 (см. фиг.2, 3).

В момент запуска электродвигателя винтовой вал 1 начинает вращаться и ползун 9, представляющий собой гайку, начинает двигаться по винтовому валу 1 поступательно вверх. При этом подвижные упоры 10 ползуна 9 находятся в зацеплении с кромками прорезей 6 цилиндрического стакана 4 и с неподвижными упорами 8 (см. фиг.4).

Подвижные упоры 10, перемещаясь вместе с ползуном вдоль неподвижных упоров 7 за счет винтового механизма, образованного винтовым валом 1 и ползуном 9, разворачивают цилиндрический стакан 4 на угол, соответствующий положению подвижного упора 10 в прорезях 6 и вала насоса, подключенного к ведомой полумуфте.

Подвижные упоры 10, находящиеся в зацеплении с прорезями 6 цилиндрического стакана и с продольными неподвижными упорами 7, вместе с винтовым валом 1 и ползуном образуют редуктор, который работает, пока ползун движется поступательно по винтовому валу.

Редукция такого механизма равна отношению количества витков винтового паза цилиндрического стакана ведомой полумуфты к количеству витков винтового вала ведущей полумуфты.

В конце хода, когда ползун достигает крайнего верхнего положения, подвижные упоры 10 выходят за габариты неподвижных упоров 7 и выходят с ними из зацепления и ползун 9 вместе с винтовым валом 1, цилиндрическим стаканом 4 и выходным валом 5 начинает вращаться с одинаковой угловой скоростью.

Как правило, достаточно поворота выходного вала на один оборот 5 при десяти оборотах винтового вала 1, чтобы стронуть вал погружного насоса и привести его в движение. При таком соотношении крутящий момент на выходном валу будет превышать момент на входном валу в десять раз.

При достижении верхнего крайнего положения ползун 9 начинает вращаться вместе с ведомой полумуфтой 2. При этом подвижные упоры 10 находятся за пределами неподвижных упоров 7. Таким образом, муфта пусковая переходит в номинальный режим работы и ведомая муфта 2 начинает вращаться с угловой скоростью, равной скорости вращения погружного электродвигателя.

При выводе из зацепления подвижный упор 10 не утапливается в гнезде, так как выходит за пределы неподвижных упоров 7 и, следовательно, отсутствуют касательные нагрузки на боковую поверхность подвижного упора, что повышает износостойкость.

При остановке двигателя под действием пружины 15 происходит возврат ползуна 9 муфты пусковой в исходное положение. Это достигается тем, что угол наклона винтовой линии резьбы винтового вала 1 больше угла трения. При этом под действием пружины 15 происходит возврат ползуна 9 в начало прорезей 9 и поворот вала ведущей полумуфты и, соответственно, вала выключенного электродвигателя в сторону, обратную направлению рабочего вращения.

При обратном ходе ползуна подвижные упоры 10 могут утапливаться в гнезде ползуна 9, если не попадут в пространство между неподвижными упорами 7, а будут скользить по внутренней поверхности неподвижных упоров.

Так как ползун движется вниз с вращением, определяющим углом наклона прорезей цилиндрического стакана, а винтовой вал при этом вращается, то подвижные упоры в какой-то момент попадут в пространство между неподвижными упорами под действием пружин 14, и далее попадут в исходное состояние в нижнем положении.

Таким образом, полезная модель позволяет получить на ведомом валу муфты пусковой крутящий момент, превышающий крутящий момент на валу электродвигателя в момент его запуска, обеспечить плавность передачи крутящего момента при соединении ведущего и ведомого валов, а также повысит надежность работы и ресурс.

Муфта пусковая, содержащая соосно установленные ведущую и ведомую полумуфты, ведущая полумуфта выполнена в виде винтового вала, а ведомая - в виде цилиндрического стакана с прорезями, выполненными под углом к образующей, полумуфты соединены ползуном, связанным с первой полумуфтой посредством винтового соединения, а со второй - посредством подвижных подпружиненных упоров, установленных на ползуне, причем полумуфты размещены в корпусе, содержащем продольные, размещенные на внутренней цилиндрической поверхности, неподвижные упоры, а подвижные упоры находятся в зацеплении с прорезью ведомой полумуфты и имеют возможность взаимодействия с неподвижными упорами, отличающаяся тем, что прорезь цилиндрического стакана имеет большую длину, чем неподвижный упор, на величину более длины подвижного упора, например на 510 мм, неподвижный упор выполнен с заходными фасками, а подвижный упор снабжен ограничителем верхнего положения, выполненного, например, в виде поперечного паза в подвижном упоре, и пластины, закрепленной на ползуне с возможностью взаимодействия с нижней кромкой паза подвижного упора.