CN1420289A - 往复式压缩机的连杆和十字头之间连接的装置 - Google Patents

往复式压缩机的连杆和十字头之间连接的装置 Download PDF

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Abstract

一种用于在往复式压缩机的连杆(12)和十字头(13)之间连接的装置(10)，该装置(10)包括螺纹单元，防止旋转的固定装置以及轴向定位装置，其中，所述螺纹单元包括第一内部锁定螺母(37)和第二外部锁定螺母(38)，连杆(12)的带螺纹的端部(24)拧在该内螺纹(39)上，且所述第一内部锁定螺母(37)上设有两个直径不同的外部螺纹(41，42)，其中一个与左旋的防止旋转的固定装置相连，且第二外部锁定螺母(38)的内径上设有螺纹(45)。

Description

往复式压缩机的连杆和十字头之间连接的装置
技术领域
本发明涉及一种用于在往复式压缩机中的连杆和十字头之间连接的装置。
背景技术
最常规的往复式压缩机包括一个或多个气缸，在这些气缸中装有往复滑动的活塞。
只要涉及到活塞的往复运动的运动学控制机构，就要以举例方式提到运动学机构，该机构包括连杆和曲柄或者连杆、曲柄以及十字头。
所提出的第二种传递往复运动的形式用于一些机器中，这些机器不是直接将连杆的足部和活塞相连，而是需要插入杆件或杆。
不过，该杆不是设计用来承受横向力，因此有必要在其关节处为活塞的足部设置一个直的导向件，该导向件迫使该关节的中心沿着气缸的轴线运动，该直导向件由所谓的十字头构成。
该十字头包括一个带有轴颈或销的本体，该轴颈或销与连杆连接，并与承辊连接，其中该销的轴线垂直于该杆和承辊的轴线，即该销相对于杆和承辊成交叉状态。
通常，承辊采用铸铁或钢材或轻合金制成，并具有圆柱形表面，该承辊与本体成一体或安装在本体上，并且该承辊上覆盖有抗磨金属。该承辊在带有互补圆柱形表面的导向件中滑动。
通常，该本体是采用铸铁、铸钢或锻钢制成。
下面将以举例的方式对十字头的具有销和两个承辊的结构进行说明，该十字头用于与驱动轴相连，该驱动轴可以沿两个方向向旋转，因此与两个导向件互换横向力。
目前，在往复式压缩机内的活塞杆和十字头之间用于连接的装置包括普通的螺纹单元，即它们包括螺母和单个锁紧螺母。
为了正确装配，采用一些元件来防止旋转，例如采用键型。
在通常采用的装配方法中，连杆和十字头之间用于连接的装置，即螺母或锁定螺母，抵靠着支承件，例如凸缘，该凸缘借助于拉杆最终与十字头相连。
螺纹单元的紧固，例如施加一个在使用时确保该连接装置固定的预定负载，例如在具有较低性能的往复式压缩机的情况下可以通过手动方式进行，或者通过液压动力方式进行。
在必须保证最大可靠性和安全性的高性能机器情况下采用液压紧固使其能够获得较好的预加负载并较好地保持连杆和十字头之间的连接。
往复式压缩机中的连杆和十字头之间用于连接的装置的液压紧固例如通过在螺母或锁定螺母之间的区域内将液压油缸定位在连杆上来进行，这样以便在螺母和支承件之间抵靠，该支承件又固定到十字头上。
该方案从结构上讲更为复杂，因为必须为液压油缸的校正功能提供保持装置。
如目前所使用的那些往复式压缩机中的连杆和十字头之间用于连接的装置的主要缺点涉及到在工作过程中施加到连杆上的负载会受到限制。根据前述信息，该值依赖于在装配过程中所施加的预加负载的额定值，尤其是依赖于一旦紧固结束之后其松弛的程度，该松弛程度以松弛系数的形式进行表示。
实际上，在本装配方案中，在一种往复式压缩机中，连杆和十字头之间用于连接的装置，即螺母或锁定螺母，在装配步骤过程中并不承受应力，而是仅仅在卸掉拉伸负载时承受应力，施加该负载以便将连杆连接到十字头。因此，采用这些装配方案，松弛系数就不会最佳。
在往复运压缩机中，连杆和十字头之间用于连接的装置形成了该机器的可靠性和性能的临界特性。
由循环负载所产生的动态应力会限制这些连接装置的性能，尤其是会限制疲劳强度，该动态应力是往复式压缩机的工作特性，该疲劳强度是往复运动工作系统的特性。
然而，在此所采用的往复式压缩机连杆和十字头之间用于连接的装置不会在机器的性能方面得到最佳结果。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种在往复式压缩机的连杆和十字头之间用于连接的装置，该装置消除了上述缺陷。
本发明的另一个目的是为了提供一种在往复式压缩机的连杆和十字头之间用于连接的装置，对于相同的额定预加负载和相同类型的螺母螺纹，该装置能够获得较高水平的负载性能，该负载能够施加到连杆上。
本发明的另一个目的是为了提供一种在往复式压缩机连杆和十字头之间用于连接的装置，该装置特别简单实用且成本低廉。
本发明的这些目的通过采用权利要求1中所述的往复式压缩机中的连杆和十字头之间用于连接的装置而实现。
而且还在从属权利要求中对特征进行了进一步描述。
附图说明
本发明的往复式压缩机中的连杆和十字头之间用于连接的装置的特征和优点根据下面通过结合示意性附图的非限制性实施例所给出的说明将会变得更为清楚。这些附图为：
图1所示的是往复式压缩机的十字头的横向局部剖视图，连杆通过用于连接的装置装配在该十字头上，该用于连接的装置是本发明的主题；
图2是图1的侧视图，其所示的是支承着连杆和连接装置的十字头，该连接装置是本发明的主题，该连接装置在不同的平面上局部剖开；
图3所示的是图1的剖视部分的局部平面视图；以及
图4所示的是往复式压缩机中的连杆和十字头之间用于连接的装置的放大后的细节图，该连接装置是本发明的主题。
具体实施方式
这些附图所示的是往复式压缩机中的的连杆12和十字头13之间的连接装置，采用标记10来表示整个连接装置，该装置主要包括：螺纹单元，例如两个锁定螺母；防旋转固定装置以及轴向定位元件。
图1-3中的十字头13包括主体14和具有圆柱表面的承辊15，该承辊在互补导向件16内滑动。如图2所示，十字头14的主体基本上呈空心圆环形并且设有一个容纳销18的基座17，其该销的轴线19相对于承辊15的滑动方向X成直角。
其上设有埋头螺纹孔20的销18构成了与连杆之间的连接点，图中未示出。
如图4中的细节所示，在与十字头13配合的部分中，连杆12具有一在圆形端面22内沿连杆的轴线23设置的埋头螺纹孔21。
连杆12具有带螺纹的端部24、锥形部分25、具有较大直径的中心部分26以及最后相应地与中心部分相连的止动表面27，该表面相对于连杆的轴线23以α的角度倾斜。
锥形环28相对于气缸的固定部分形成一组件的轴向定位元件的一部分，该组件由连杆和活塞形成。
该定位环28具有的截头圆锥开口29与连杆的倾斜止动表面27互补。
凸缘30构成另一轴向定位元件，并且其包括套筒31，以便容纳连杆和锁定螺母，该套筒从连接盘32上伸出，该连接盘在相对侧成对地设有四个孔33。
在孔33中，装配有等同的拉杆34，该拉杆拧到容纳在十字头14的本体内的销18上，以便将凸缘30和十字头13连接起来。
凸缘30的带套筒31的部分的内径等于连杆12的中心部分26的最大直径。
在凸缘30的端部的内径上设有圆柱形的基座35、36，在圆柱形基座35、36上分别抵靠着第一内部锁定螺母37和第二外部锁定螺母38。
第一内部锁定螺母37由一细长形的圆柱形元件构成，其设有内螺纹39，该内螺纹沿整个长度延伸。其外部随直径的增加形成三个独立的部分。直径较小的第一圆柱形部分40跟随着直径较大的第一外部螺纹部分41，最后是直径最大的左旋外部螺纹部分42。
第一锁定螺母的环形侧面43上还设有一个或多个孔44，这些孔44与连杆的防止旋转的固定元件配合使用。
在第二外部锁定螺母38的内表面上设置有螺纹45，另一方面，该外表面具有位于一端处圆柱部分46和直径较小的圆柱部分48，在圆柱部分46内设有用于插入紧固装置的孔47。
防止旋转的固定装置包括固定锁紧螺母37和38的环形螺母49，该环形螺母具有用于插入紧固装置的孔50，并且在其内径表面上设有左旋螺纹51。环形螺母49设置有较薄的唇形端部52，其在装配连杆12时定位于凸缘30内设置的基座53的附近，这在图3中的剖面图中详细地显示出来。
防止旋转的固定装置还包括固定连杆的元件54，该元件54的圆柱形端部上具有左旋螺纹55、用于插入紧固装置的孔56、以及外部边缘57。该外部边缘57以由薄壁构成的圆环形式设置，或者制成例如一形式为环形设置的凸片。
通过防止被连接元件彼此松脱，防止旋转的固定装置必须确保在使用状况下处于稳定连接。
作为本发明主题的在连杆12和十字头13之间用于连接的装置10通过采用双锁定螺母37和38确保连杆12完全稳定地连接到凸缘30上。因此，这些装置确保与连杆12成一体的凸缘30连接到十字头的本体14上。
由于连杆与已经安装在气缸内的活塞相连，圆锥形定位环28被插进连杆12的自由端，直到其抵靠在相应的倾斜表面27为止，就象在图4中的放大的局部细节图中所看到的那样。
在初始装配期间被加工到精确尺寸的圆锥环28是为了一目的服务的，该目的是相对于由连杆和活塞构成的单元的气缸的固定部件进行正确的轴向定位。
因此将凸缘30套在连杆12上直到其抵靠在圆锥环28上，并且其在连杆直径上的中心定位中配合使用。
第二外部锁定螺母38被完全拧到第一内部锁定螺母37的直径较小的外部螺纹41上。该第一锁定螺母37的内部螺纹39就与连杆12的端部24的螺纹相接合。
在该步骤中，锁定螺母37和38的直径较小的圆柱形部分40和48至少部分地被插入凸缘30内的各自的圆柱形基座35和36中。在这种状况下，只有第一内部锁定螺母37抵靠在凸缘30上。另一方面，在随后的装配步骤中，将会使得第二外部锁定螺母38抵靠凸缘30，从而位于其环形座36内。
为了紧固连杆12和十字头13之间的连接装置，将液压油缸拧到第一锁定螺母37的内螺纹39的自由部分上。
将液压油泵压到所需的压力，以便使得连杆12的端部24获得正确的预张紧力并使得接合在连杆上的第一锁定螺母37的螺纹39产生变形。
在保持油压恒定的同时，完成对第二外部锁定螺母38的紧固，直到锁定螺母抵靠在设置在凸缘30中的基座36上。
当为了将液压油缸从锁定螺母37上撤掉而卸掉压力时，由于第二锁定螺母38施加一个反向的推力作用，额定预加载荷的松弛就会减小。
预加载荷的松弛程度通常以松弛系数的形式进行表示。
最后，构造成防止旋转的固定装置的元件的应用保证了使用状态下的最大可靠性，因此防止锁定螺母之间连接的松开。
固定环螺母49完全拧到第一锁定螺母37的外部左旋螺纹42上。在将固定环螺母拧到锁定螺母37上这一操作完成的时侯，唇形端部52被折叠到设置在凸缘30上的相应基座53的内部，如图3所示，这样以便防止环形螺母49和锁定螺母37之间相对旋转，因此防止锁定螺母37在使用时拧松或松开。
因此，固定环螺母49起到了防止第二锁定螺母38可能松开的作用，并因此防止与第二锁定螺母38成一体的内部锁定螺母37松开的可能性，因此使得锁定螺母和凸缘30成一体。
最后，如前面所述的那样，用于连杆的固定元件54就防止连杆12和锁定螺母单元37和38之间相对于凸缘30相对旋转。
连杆的固定元件54拧到位于连杆12自身的圆形端面22上的埋头孔21的左旋螺纹上。
因此，厚度较小的外部边缘57被弯折到位于第一锁定螺母37的圆形侧面43中的至少一个孔44内。
如标准API618所描述的那样，不需要采用接合在连杆的较高预加载荷部分例如定心键的装置就能产生连杆12和凸缘30之间防止旋转的固定，并因此产生连杆12和十字头本体14之间的防止旋转固定。由于连杆受到疲劳应力，实际上，在此所用的防止旋转固定装置就会危及后者的完整性。
凸缘30通过本领域普通技术人员所知的装配操作与十字头的本体14相连，因此只简要地地列举一下。
凸缘30通过四个拉杆34与十字头的本体14相连，这四个拉杆34拧入与连杆的足部连接的销18上的埋头孔20内，该销插入位于十字头本体14内的基座17内。
这四个拉杆34通过液压油缸紧固，且这四个拉杆中各相反成对的拉杆成交状。
本发明的这种连接还可以用于除了前述类型之外的十字头。
在使用时，一些装置有助于确保保持连杆和凸缘之间的螺纹连接。而且具有防止旋转固定元件，该元件上具有左旋螺纹，这些固定元件上还有较薄的边缘，该边缘被弯折到相邻元件中的孔的内部。
作为本发明主题的往复式压缩机的连杆和十字头之间用于连接的装置的优点在于由于所涉及到的部件的弹性使得预加负载的下降量最小化。
采用本发明的连接装置，通常等于额定预加负载40-50％的通常的松弛度值现在被降低到为额定负载的20-25％的松弛度。
采用本发明的往复式压缩机中的连杆和十字头之间用于连接的装置，使其在相同的额定预加负载和相同类型的螺母螺纹情况下能够获得更高性能水平的作用在连杆上的负载。
在装配步骤中，优选是使得液压油缸作用在内部锁定螺母的内螺纹上，该螺纹由于施加在其上的力的作用而立即变形，并且由于第二锁定螺母的作用，即使在紧固压力已经卸掉后还继续变形。
此外，连杆的防止旋转的固定元件确保保持连杆和凸缘之间的连接，并因此保持连杆和十字头本体之间的连接，如API618标准的第四版所要求的那样，从机械强度的角度看，连杆的防止旋转的固定元件具有显著的优点。
实际上，去除普通的防止旋转固定装置，例如接合在连杆的高预加负载部分中的键形固定装置，使其可有利地增加连杆的疲劳强度。
在本发明的范围内，可以对本发明的这种结构的往复式压缩机的连杆和十字头之间用于连接的装置进行多钟改动和变化；而且，所有的详细结构都可以采用技术上等同的元件来替代。实际上，可以根据技术要求采用任何材料和尺寸。

Claims (9)

1.一种用于在往复式压缩机的连杆(12)和十字头(13)之间连接的装置(10)，该装置(10)包括螺纹单元，防止旋转的固定装置以及轴向定位元件，其特征在于，所述螺纹单元包括第一内部锁定螺母(37)和第二外部锁定螺母(38)，在所述第二外部锁定螺母的内径上设有螺纹(45)，其中所述第一内部锁定螺母(37)设有内螺纹(39)，所述连杆(12)的带螺纹的端部(24)拧在该内螺纹(39)上，并且所述第一内部锁定螺母(37)上设有两个直径不同的外螺纹(41，42)，其中，所述两个外螺纹(41，42)中用于连接所述防止旋转的固定装置的其中一个外螺纹是左旋的。
2.根据权利要求1所述的用于在往复式压缩机的连杆(12)和十字头(13)之间连接的装置(10)，其特征在于，所述防止旋转的固定装置包括用于所述锁定螺母(37，38)的固定环形螺母(49)以及用于固定连杆的一元件(54)，在该固定环形螺母(49)的内径上设有左旋螺纹(51)，所述元件(54)具有一设置有左旋螺纹(55)的圆柱形端部，该左旋螺纹(55)用于与埋头螺纹孔(21)相接合，其中所述孔(21)设置在所述连杆(12)的圆形端面(22)内。
3.根据权利要求2所述的用于在往复式压缩机的连杆(12)和十字头(13)之间连接的装置(10)，其特征在于，所述固定螺母(49)上具有唇形端部(52)，该唇形端部(52)可以弯折到设置于所述轴向定位元件的其中一个上的基座(53)的内侧。
4.根据权利要求2所述的用于在往复式压缩机的连杆(12)和十字头(13)之间连接的装置(10)，其特征在于，用于固定连杆的所述元件(54)设有外部边缘(57)，该外部边缘(57)可以弯折到位于所述第一锁定螺母(37)的环形侧表面(43)上的至少一个孔(44)中。
5.根据权利要求1所述的用于在往复式压缩机的连杆(12)和十字头(13)之间连接的装置(10)，其特征在于，所述轴向定位元件包括一相对于气缸的固定部件的用于所述连杆(12)的定位环(28)和一用于与所述十字头(13)相连的凸缘(30)。
6.根据权利要求5所述的用于在往复式压缩机的连杆(12)和十字头(13)之间连接的装置(10)，其特征在于，所述连接凸缘(30)包括一容纳所述连杆和所述锁定螺母(37，38)的套筒(31)以及一用于连接十字头(13)的盘(32)。
7.根据权利要求5所述的用于在往复式压缩机的连杆(12)和十字头(13)之间连接的装置(10)，其特征在于，所述定位环(28)具有截头锥形开口表面(29)，该截锥形开口表面(29)与所述连杆(12)的止动表面(27)互补，并且相对于所述连杆(12)的轴线(23)倾斜一(α)角。
8.根据权利要求6所述的用于在往复式压缩机的连杆(12)和十字头(13)之间连接的装置(10)，其特征在于，所述容器环(31)的内径等于所述连杆(12)的中心部分(26)的最大直径。
9.根据权利要求5所述的用于在往复式压缩机的连杆(12)和十字头(13)之间连接的装置(10)，其特征在于，所述第一内部锁定螺母(37)和所述第二外部锁定螺母(38)在它们的端部处具有直径较小的圆柱形部分(40，48)，以用于与设置于所述凸缘(30)的内径中的圆柱形基座(35，36)接合。
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