RO113391B1 - Mecanism de rezemare pentru un arbore cu autocentrare - Google Patents

Description

Invenția se referă la un mecanism de rezemare pentru arbore cu autocentrare ce se folosește pentru rezemarea unei piese mobile în raport cu stativul sau poate fi utilizat pentru rezemarea tijei de tracțiune a unui ansamblu de pompare, montată adiacent sistemului de etanșare a respectivei tije de tracțiune.

Este cunoscut un mecanism de etanșare pe un arbore a unei pompe ce se sprijină pe un prim lagăr de alunecare în corpul pompei și este prevăzut cu o bucșă fixată într-un umăr pe care este montată o garnitură din cauciuc în formă de L. Garnitura este fixată axial cu un inel ce se poate sprijini pe un capac al lagărului ce presează marginea garniturii pe corpul pompei.

Dificultățile ce apar în legătură cu modul de rezemare al diverselor piese mobile în raport cu postamentul, de exemplu în cazul arborilor rotativi sau al tijelor de tracțiune cu mișcare alternantă, se datorează problemelor ce intervin atunci când se urmărește realizarea unui sistem adecvat de etanșare a unor elemente ce execută mișcări alternante sau de rotație și la care intervin deplasări transversale sau unghiulare în raport cu carcasa, care deplasări sunt localizate în zona etanșării. Asemenea situații pot fi întâlnite la un arbore rotativ cu abateri de la coaxialitate sau cu deformări de încovoiere, ceea ce face ca o anume porțiune de arbore să descrie o traiectorie în jurul axei sale de simetrie la fiecare ciclu de rotație. In cazul tijelor de tracțiune ale pompelor, problemele apar atunci când mecanismul de acționare prin care se asigură mișcarea alternativă a tijei de tracțiune, prezintă abateri de axialitate față de axa de simetrie al capului de pompă sau atunci când, prin modul de alcătuire al mecanismului de antrenare, tija pompei este supusă la deformații de încovoiere și deci la abateri de axialitate la fiecare cursă a mecanismului de acționare.

Este cunoscut faptul că în perioadele anterioare s-au făcut diverse propuneri de soluții prin care să țină seama de deplasările unghiulare sau transversale ale unui element mobil în raport cu o carcasă. Rezolvările propuse nu s-au dovedit însă a fi satisfăcătoare în cazurile în care elementul mobil este supus unor solicitări de tracțiune importante sau în situațiile în care sistemul de rezemare sau cel de etanșare sunt supuse solicitărilor transmise de tija de tracțiune a pompei sau asupra lor acționează diferențe de presiune mari.

Este cunoscut un dispozitiv de rezemare care se referă la un element de ghidare pentru un arbore mobil și care permite luarea în considerare a deplasărilor transversale și a celor unghiulare ale unei tije de tracțidne de pompă, față de carcasa respectivă. Soluția menționată mai sus s-a dovedit a fi satisfăcătoare în numeroase cazuri; totuși, în situații în care respectivul ansamblu era supus unor solicitări importante datorate presiunii exercitate de fluid în zona gurii de sondă, s-a constatat apariția unor solicitări de vârf între elementul de rezemare și inelele de rezemare ale ansamblului caracterizat printr-o libertate de mișcare limitată între elementul de rezemare și carcasă.

Problema, pe care o rezolvă invenția de față, constă în rezemarea unui element mobil pe un postament, precum și preluarea deplasărilor tranversale relative ca și a celor unghiulare ale elementului mobil în raport cu postamentul, în condițiile în care asupra sa acționează presiuni ridicate.

Mecanismul de rezemare pentru un arbore cu autocentrare, conform invenției, este prevăzut este prevăzut cu un lagăr superior și un lagăr inferior ce fac legătura între flanșa și o suprafață axială inferioară și o suprafață superioară ale spațiului interior al carcasei, flanșa fiind montată cu posibilitate de ghidare între lagărul superior și lagărul inferior astfel încât să permită flanșei să se deplaseze în interiorul carcasei de lagăr pe o direcție transversală față de axa, lagărele inferior și superior fiind montate cu posibilitate de ghidare față de carcasă de lagăr pentru a permite

RO 113391 Bl elementului de ghidare să se deplaseze în interiorul carcasei de lagăr.

Intre arborele și un orificiu central, este prevăzută o garnitură de etanșare, arborele putând fi o tijă de tracțiune, iar garnitura a presetupă.

Flanșa intră în contact cu o suprafață inferioară și o suprafață superioară ale lagărului inferior și ale lagărului superior, cele două suprafețe fiind paralele.

Lagărul inferior se află în contact cu suprafața axială inferioară a carcasei de lagăr în lagărul superior se află în contact cu suprafața axială superioară a carcasei de lagăr, iar suprafețele inferioară și superioară ale lagărului inferior și superior se află în contact cu flanșa.

Suprafața axială inferioară și suprafața axială inferioară ale carcasei de lagăr sunt sferice și permit deplasarea unghiulară a elementului de ghidare față de axa a carcasei de lagăr, razele celor două suprafețe fiind egale.

Flanșa are forma unui inel circular și este dispusă peste elementul de ghidare care centrează arborele în interiorul orificiului axial al elementului de ghidare.

Egalizarea presiunii în interiorul carcasei de lagăr este prevăzut un orificiu între flanșa și lagărul inferior iar între lagărul superior și flanșa este prevăzută o garnitură și între lagărul superior, și suprafața axială superioară o altă garnitură.

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje:

- rezemarea elementului mobil în raport cu o carcasă astfel încât elementul este capabil să efectueze mișcări relative, atât unghiulare cât și alternante în raport cu carcasa.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu figura, care reprezintă o secțiune longitudinală prin dispozitivul de rezemare pentru un arbore cu autocentrare.

Mecanismul de rezemare pentru un arbore cu autocentrare, conform invenției, este constituit dintr-un arbore 11 al unei pompe ce se reazemă pe o piesă 10.

Forțele ce iau naștere datorită unor abateri de axialitate ale arborelui 11 pot avea un puternic efect distructiv asupra pieselor de etanșare cu care este echipată o carcasă de lagăr 12.

Carcasa de lagăr 12 delimitează o cameră de lagăr 13, și este constituită dintr-un postament 14, ce are o configurație tubulară și prezintă un element de închidere 15 fixat prin înșurubare pe postamentul 14. Camera de lagăr 13 este delimitată de capătul superior al postamentului 14 și fața interioară a elementului de închidere 15. La partea superioară a postamentului 14, este prevăzut un lagăr alcătuit dintr-un lagăr inferior 16 și un lagăr superior 17. Lagărul inferior 16 are formă toroidală, se rezemă pe porțiunea superioară a postamentului 14 și este fixat etanș prin montarea elementului de închidere 15 pe postament. Lagărul inferior 16 servește la etanșarea camerei de lagăr 13, împreună cu lagărul superior 17. Postamentul 14 este așa fel conceput încât capătul său superior se rezemă pe carcasa de lagăr 12. Elementul de închidere 15 prezintă un orificiu central a al cărui diametru este, corelat cu diametrul unui orificiu b practicat în partea superioară a postamentului 14. Diametrul orificiului central a și cel al orificiului b practicat în postamentul 14 sunt cu puțin mai mari decât diametrul arborelui 11, asigurând astfel un joc suficient pentru a permite o deplasare transversală a arborelui 11 în raport cu o axă de simetrie 18 a orificiului alezat. Mecanismul de rezemare pentru un arbore cu autocentrare este prevăzut la partea superioară cu un element de ghidare 19 care prezintă o piesă centrală 20 de formă tubulară prevăzută cu un orificiu c al cărui diametru este corelat cu diametrul arborelui 11. Orificiul c este simetric față de axa de simetrie 18. Piesa centrală 20 aparținând elementului de ghidare 19 se prelungește și pătrunde în orificiul b practicat în postamentul 14 și

RO 113391 Bl prezintă, la capătul său inferior, o primă bucșă 21 pe care se reazemă cu posibilitate de alunecare, arborele 11 și o garnitură de etanșare 22. Pe capătul superior al piesei centrale 20 se reazemă o a doua bucșă 23 și o garnitură de etanșare 24 sau o presetupă de o formă corespunzătoare prin care să se asigure condițiile de etanșare și posibilitatea de glisare a arborelui 11.

Piesa de ghidare 19 mai cuprinde o flanșă 25 inelară ce pătrunde în interiorul camerei de lagăr 13 între capătul superior al postamentului 14 și elementul de închidere 15 unde sunt delimitate între extremitatea postamentului 14 și elementul de închidere 15 o suprafață axială inferioară 26 și o suprafață axială superioară 27 aparținând camerei de lagăr 13.

Niște suprafețe axiale 28 și 29 ale flanșei 25 sunt paralele între ele și perpendiculare pe axa de simetrie 18 a piesei centrale 20.

Flanșa 25 a elementului de ghidare 19 se reazemă în interiorul camerei de lagăr 13 pe lagărul inferior 16 și pe lagărul superior 17.

Lagărul inferior 16 este montat între suprafața axială 29 a flanșei 25 și suprafața axială inferioară 26, a camerei de lagăr 13, iar lagărul superior 17 este montat între suprafața axială 28 a flanșei 25 și suprafața axială superioară 27 a camerei de lagăr 13.

Suprafețele axiale opuse ale lagărului superior 17 și ale lagărului inferior 16 sunt paralele între ele și distanțate pentru a permite montarea flanșei 25 și totodată să se asigure flanșei 25 posibilitatea de deplasare perpendiculară pe axa de simetrie 18 a piesei centrale 20.

Q suprafață inferioară 30 a lagărului inferior 16 și o suprafață superioară 31 a lagărului superior 17 sunt în contact cu suprafața axială inferioară 26 și respectiv cu suprafața axială superioară 27 ale camerei de lagăr 13 și prezintă o configurație sferică și complementară suprafețelor axiale supe6 rioară și inferioară 26 și 27 ale camerei de lagăr 13.

Razele de curbură ale suprafețelor inferioară și superioară 30 și 31 ale lagărelor inferior și superior 16 și 17 sunt egale între ele, iar centrul de curbură al fiecăruia este situat pe axa de simetrie a piesei centrale 20, respectivele centre de curbură ale acestor suprafețe sferice fiind distanțate între ele în lungul axei de simetrie 18. Configurația sferică, a suprafețelelor inferioară și superioară 30 și 31 aparținând lagărelor inferior și superior 16 și 17

Și configurația lor complementară cu a suprafețelor axiale inferioare și superioare 26 și 27 aparținând camerei de lagăr 13, conferă lagărelor inferior șl superior 16 și 17 capacitatea de rotație în raport cu respectivele centre de curbură, ceea ce permite elementului de ghidare 19 să efectueze deplasări unghiulare în raport cu camera de lagăr 13

Pentru a facilita lubrifierea suprafețelor în contact ale mecanismului de rezemare pentru un arbore cu autocentrare și anume între piesa în formă de flanșa 25 și lagărele inferior și superior 16 și 17 pe de o parte și între lagărele inferior și superior 16 și 17 și suprafețele axiale inferioare și superioară 26 și 27 aparținând camerei de lagăr 13 de pe altă parte, se poate proceda la umplerea camerei de lagăr 13 cu un lubrifiant corespunzător. De asemenea, se pot monta garnituri adecvate de etanșare pe fețele opuse ale lagărelor inferior și superior 16 și 17 și ale flanșei 25, precum și pe cele ale lagărelor inferior și superior 16 și 17 și suprafețele axiale inferior și superior 26 și 27 corespunzătoare ale camerei de lagăr 13.

In cazul exemplului concret prezentat în desenul anexat, facilitatea lubrifierii suprafețelor de rezemare este realizată prin folosirea agentului pompat din gaura de sondă. Acest fluid este prezent în spațiul delimitat de orificiul b practicat în postamentul 14 și de arborele 11.

RO 113391 Bl

Pentru a facilita trecerea acestui fluid în camera de lagăr 13, lagărul inferior 16 este prevăzut cu niște orificii 32 adecvate, dispuse radial și care traversează lagărul inferior 16 ceea ce asigură o cale de comunicare între interiorul camerei de lagăr 13 și spațiul delimitat de peretele orificiului b interior practicate în postamentul 14 și peretele arborelui 11. Aceste orificii 32 de comunicare se realizează prin practicarea unor șanțuri radiale pe suprafața lagărului inferior 16 și care este în contact cu suprafața corespunzătoare flanșei 25.

Intr-o altă variantă, aceste orificii de comunicare pot fi realizate sub forma unor orificii radiale, ce sunt practicate în corpul lagărului inferior 16. Datorită acestor orificii 32, lichidul ce se extrage din gaura de sondă poate pătrunde în interiorul camerei de lagăr 13 pentru a facilita astfel lubrifierea suprafețelor în contact. Pentru a împiedica eventualele pierderi de fluid din camera de lagăr 13 este prevăzută o garnitură între suprafața axială 28 a flanșei 25 și suprafața axială a lagărului superior 17 și o garnitură 34 între suprafața axială superioară 27 și suprafața superioară 31 a lagărului superior 17.

In afară de lubrifierea elementului de ghidare 19 prezența fluidului în camera de lagăr 13 asigură punerea sub presiune a camerei de lagăr 13 și permite astfel reducerea presiunilor diferențiale care, în alte condiții, ar lua naștere între suprafețele axiale opuse ale lagărelor inferior și superior 16 și 17, în consecință, reducerea solicitărilor de frecare ce ar interveni astfel între lagărele inferior și superior 16 și 17 și flanșa 25.

Dacă se consideră necesar, este posibil ca spațiul din interiorul camerei de lagăr 13 delimitat prin suprafața radială exterioară a flanșei 25 și lagărele inferior și superior 16 și 17 să fie, de asemenea, pus sub presiune, pentru a echilibra presiunea din interiorul găurii de foraj. Această punere sub presiune se poate realiza folosind lichidul ce se pompează din gaura de foraj, sau recurgând la orice alt fluid corespunzător, în stare lichidă sau gazoasă.

Prin exemplul concret prezentat, se materializează o soluție de rezemare a unui arbore 11 ce efectuează o mișcare alternantă și este supusă unor deplasări ciclice, transversale și unghiulare, datorate abaterilor de axialitate ale respectivului arbore 11 în raport cu gaura de foraj și cu axa de simetrie 18 a acestei găuri de foraj. Soluția preconizată permite totodată diminuarea eforturilor la care ar fi supuse, în alte condiții, garniturile de etanșare cu care este echipat arborele 11, precum și reducerea solicitărilor ce se dezvoltă în corpul respectivului arbore 11, datorită acestor abateri de axialitate.

Deosebit de cele de mai sus, prin exemplul concret prezentat se conturează o soluție cu aplicabilitate în situații în care este necesar să se realizeze o rezemare etanșă pentru un arbore ce se rotește în jurul propriei sale axe de simetrie. Soluția din acest exemplu își găsește aplicabilitate îndeosebi în situațiile în care este probabil ca, pe parcursul duratei sale de utilizare, arborele 11 să ajungă să prezinte abateri de axialitate în raport cu axa de simetrie a orificiului alezat, ceea ce impune luarea în considerare a deplasărilor transversale și unghiulare relative ale arborelui respectiv în raport cu carcasa 12 a sistemului de rezemare deplasări ce intervin ca urmare a abaterilor de axialitate sus-menționate.

Este de înțeles, că domeniul de aplicație al prezentei invenții nu trebuie limitat la exemplul concret tratat mai sus.

Claims (7)

1. Mecanism de rezemare pentru un arbore cu autocentrare, alcătuit dintro carcasă simetrică față de o axă ce trece prin interiorul unui spațiu al carcasei, în interiorul căreia sunt prevăzute

RO 113391 Bl două suprafețe axiale, și cuprinde, de asemenea o piesă de ghidare dispusă în interiorul carcasei dispusă într-un orificiu axial al carcasei cu diametru mai mare decât diametrul unui arbore care se poate roti în interiorul orificiului axial cu ajutorul piesei de ghidare ce este fixată pe o flanșă într-un plan perpendicular pe orificiul axial, caracterizat prin aceea că este prevăzut cu un lagăr alcătuit dintr-un lagăr superior (17) și un lagăr inferior (16) ce fac legătura între flanșa (25) și o suprafață axială inferioară (26) și o suprafață superioară (27) ale spațiului interior al carcasei de lagăr (12), flanșa (25) fiind montată cu posibilitate de ghidare între lagărul superior (16) și lagărul inferior (17) astfel încât să permită flanșei (25) să se deplaseze în interiorul carcasei de lagăr (12) pe o direcție transversală față de o axă (18), lagărele inferior și superior (16 și 17) fiind montate cu posibilitate de ghidare față de carcasa de lagăr (12) pentru a permite elementului de ghidare (19) să se deplaseze în interiorul carcasei de lagăr (12).

2. Mecanism de rezemare pentru un arbore cu autocentrare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, între arbore (11) și un orificiu central (a), este prevăzută o garnitură de etanșare (24), arborele (11) putând fi o tijă de tracțiune, iar garnitura (24) a presetupă.

3. Mecanism de rezemare pentru un arbore cu autocentrare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, flanșa (25) intră în contact cu o suprafață inferioară (30) și o suprafață superioară (31) ale lagărului inferior (16) și ale lagărului superior (17), cele două suprafețe fiind paralele.

4. Mecanism de rezemare pentru un arbore cu autocentrare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, lagărul inferior (16) se află în contact cu suprafața axială inferioară (26) a carcasei de lagăr (12), iar lagărul superior (17) se află în contact cu suprafața axială superioară (27) a carcasei de lagăr (12), iar suprafețele inferioară și superioară (30 și 31) ale lagărului inferior și superior (16 și 17) se află în contact cu flanșa (25).

5. Mecanism de rezemare pentru un arbore cu autocentrare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, suprafața axială inferioară (26) și suprafața axială superioară (27) ale carcasei de lagăr (12) sunt sferice și permit deplasarea unghiulară a elementului de ghidare (19) față de axa (18) de simetrie a carcasei de lagăr (12), razele celor două suprafețe fiind egale.

6. Mecanism de rezemare pentru un arbore cu autocentrare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, flanșa (25) are forma unui inel circular și este dispusă peste elementul de ghidare (19) care centrează arborele (11) într-un orificiu central (a) al elementului de ghidare (19).

7. Mecanism de rezemare pentru un arbore cu autocentrare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, pentru egalizarea presiunii în interiorul carcasei de lagăr (12) este prevăzut un orificiu (32) între flanșa (25) și lagărul inferior (16), iar între lagărul superior (17) și flanșa (25), este prevăzută o garnitură (33) și între lagărul superior (17) și suprafața axială superioară (27) o altă garnitură (34).