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 упоров, установленных на ползуне, причем полумуфты размещены в корпусе, содержащем продольные, размещенные на внутренней цилиндрической поверхности, неподвижные упоры, а упоры находятся в зацеплении с прорезью ведомой полумуфты, в ползуне установлен второй упор с возможностью взаимодействия с неподвижным упором, причем второй упор подпружинен пружиной сжатия. В муфте пусковой упоры выполнены цилиндрической формы и установлены в ползуне с возможностью вращения, причем второй упор снабжен механизмом фиксации в рабочем положении, содержащий кулачек, соединенный со вторым упором и взаимодействующей нижней кромкой пазов первого стакана в рабочем состоянии, при этом кулачек выполнен с заходной фаской. В результате обеспечивается 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 пусковая муфта 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 изобретения 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.

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 разрез В-В.

На Фиг.6 приведен чертеж цилиндрического стакана второй полумуфты.

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.6). Корпус 3 содержит продольные, равномерно расположенные на внутренней цилиндрической поверхности, неподвижные упоры 7.

Полумуфты 1 и 2 соединены ползуном 8, связанным с ведущей полумуфтой 1 посредством винтового соединения, а с ведомой - посредством упоров 9, установленных в специальном гнезде ползуна 8.

Каждый упор 9 имеет цилиндрическую форму и имеет возможность вращения в ползуне 8.

В ползуне установлен второй упор 10, имеющий цилиндрическую форму и также имеющий возможность вращения. Второй упор взаимодействует с неподвижным упором 7 при перемещении ползуна 8 по винтовому валу 1.

Второй упор 10 поджат пружиной сжатия 11. Каждый второй упор снабжен механизмом фиксации в рабочем положении, содержащий кулачек 12, соединенный со вторым упором и взаимодействующей нижней кромкой пазов первого стакана в рабочем состоянии. Кулачок 12 имеет заходную фаску 13.

Упоры 9 ползуна 8 постоянно находятся в зацеплении с кромкой прорези 6 цилиндрического стакана 4.

Количество неподвижных упоров 7 кратно количеству упоров 9 и 10. В данном конкретном примере исполнения количество упоров 9 равно 2, количество упоров 10 равно 2, неподвижных упоров - 6. Количество прорезей 6 цилиндрического стакана 4 равно количеству упоров 9 и 10.

Между торцевой поверхностью ползуна 8 и внутренней торцевой поверхностью ведомой полумуфты 2 установлен упругий элемент - пружина сжатия 14, предназначенная для возврата ползуна в исходное положение. Между торцевой поверхностью ползуна 8 и торцевой поверхностью ведущей полумуфты 1 установлен упругий элемент - пружина сжатия 15 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 (см. фиг.1) ползун 8 находится в нижнем положении и поджат пружиной 14, упоры 9 находятся в зацеплении с прорезями цилиндрического стакана 4 (см. фиг.4), а вторые упоры 10 находятся в зацеплении с неподвижными упорами 7 (см. фиг.5).

В рабочем состоянии (см. фиг.2, 3) ползун 8 находится в верхнем положении, причем упоры 9 находятся в зацеплении с прорезями 6 цилиндрического стакана 4, а вторые упоры 10 вместе с кулачками 12 утоплены в гнезде ползуна, чтобы не задевать при вращении неподвижные упоры 7 (см. фиг.2).

В момент запуска электродвигателя винтовой вал 1 начинает вращаться и ползун 8, представляющий собой гайку, начинает двигаться по винтовому валу 1 поступательно вверх. При этом упоры 9 ползуна 8 обкатываются по прорези 6 цилиндрического стакана 4 (см. фиг.4), а вторые упоры 10 обкатываются по неподвижным упорам 7 (см. фиг.5). При этом исключается трение скольжения, что уменьшает износ упоров 9 и 10, прорезей 6 стакана 4 и неподвижных упоров 7.

Упоры 9 и 10, перемещаясь вместе с ползуном вдоль неподвижных упоров 7 за счет винтового механизма, образованного винтовым валом 1 и ползуном 8, разворачивают цилиндрический стакан 4 на угол, соответствующий положению упора 9 в прорезях 6 и вала насоса, подключенного к ведомой полумуфте.

Упоры 9, находящиеся в зацеплении с прорезями 6 цилиндрического стакана 4 и вторые упоры 10, находящиеся в зацеплении 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 8 достигает крайнего верхнего положения, кулачек 12 входит в зацепление с кромкой цилиндрического стакана 4, а вторые упоры 10 выходят из зацепления с неподвижными упорами 7 и утапливаются в гнезде ползуна под действием кулачков.

Как правило, достаточно поворота выходного вала на один оборот 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 упоры 10 утоплены в гнезде ползуна 8 под действием кулачка 11. Таким образом, муфта пусковая переходит в номинальный режим работы и ведомая муфта 2 начинает вращаться с угловой скоростью, равной скорости вращения погружного электродвигателя.

Так как упоры 9 ползуна 8 обкатываются по прорези 6 цилиндрического стакана 4, а вторые упоры 10 обкатываются по неподвижным упорам 7, то исключатся трение скольжения, что уменьшает износ упоров 10 и 11 и прорезей стакана 4 и неподвижных упоров 7.

При остановке двигателя под действием пружины 14 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 14 ползун 9 возвращается в нижнее положение, а вал ведущей полумуфты и, соответственно, вал выключенного электродвигателя поворачивается в сторону, обратную направлению рабочего вращения.

При обратном ходе ползуна 8 кулачек 12 выходит из зацепления с нижней кромкой прорези 6 цилиндрического стакана 4, а вторые упоры 10 входят в зацепление с неподвижными упорами 7. При движении вниз вторые упоры 10 могут утапливаться в соответствующих гнездах ползуна 8, 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 11, и далее попадут в исходное состояние в нижнем положении.

Таким образом, изобретение 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.

1. 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 упоров, установленных на ползуне, причем полумуфты размещены в корпусе, содержащем продольные, размещенные на внутренней цилиндрической поверхности, неподвижные упоры, а упоры находятся в зацеплении с прорезью ведомой полумуфты, отличающаяся тем, что в ползуне установлен второй упор с возможностью взаимодействия с неподвижным упором, причем второй упор подпружинен пружиной сжатия.

2. Муфта пусковая по п.1, отличающаяся тем, что упоры выполнены цилиндрической формы и установлены в ползуне с возможностью вращения.

3. Муфта пусковая по п.1, отличающаяся тем, что второй упор снабжен механизмом фиксации в рабочем положении, содержит кулачек, соединенный со вторым упором и взаимодействующий нижней кромкой пазов первого стакана в рабочем состоянии, при этом кулачек выполнен с заходной фаской.