шариковый замок

Формула изобретения

Шариковый замок, содержащий шток, закрепленный на одном из объектов, втулку с первым рядом радиальных отверстий, установленную на другом объекте, запорное кольцо и первую группу запорных шариков, установленных в первом ряду радиальных отверстий втулки и взаимодействующих с запорным кольцом и со штоком, рабочая часть которого выполнена, например, в виде сферической головки, на внутренней поверхности запорного кольца выполнена проточка для удержания первой группы запорных шариков в свободном состоянии, отличающийся тем, что во втулке выполнены внутренний бурт, продольный паз и второй ряд радиальных отверстий, во втулке с одной стороны бурта установлен толкатель, жестко соединенный с запорным кольцом штифтом, установленным в продольном пазу с возможностью перемещения, а с другой стороны бурта установлен запорный вкладыш с профилированной кольцевой канавкой, причем во втором ряду радиальных отверстий втулки установлена вторая группа запорных шариков, взаимодействующих с профилированной кольцевой канавкой запорного вкладыша и с поверхностью запорного кольца, толкатель и запорный вкладыш поджаты пружинами сжатия с опорой на бурт, а на внутренней поверхности запорного кольца выполнена проточка для его фиксации второй группой запорных шариков.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к соединительно-разъединительным механизмам, и может быть использовано, например, для спуска вставного погружного насоса в скважину.

Известен соединительно-разъединительный механизм (Патент РФ №2135848), в котором соединительный элемент, соединяющий две соосно установленные детали, соединен с приводом, размещенным в совмещенных кольцевых канавках, выполненных на граничных поверхностях соединяемых деталей. Первый элемент закреплен внутри второго элемента так, что первый элемент не может перемещаться вдоль оси. Устройство имеет большие радиальные размеры. Недостатком также является необходимость подачи под давлением энергоносителя от внешнего источника для фиксации одного объекта относительно другого.

Наиболее близким техническим решением является шариковый замок для автоматической стыковки объектов (Авт. св. СССР №685851, МПК F 16 B 21/18, 1979 г.), содержащий шток с рабочей частью и опорным буртом, закрепленный на одном объекте, запорную обойму с рабочей частью, закрепленную на втором объекте. На штоке установлена пружина, взаимодействующая с опорным буртом штока. В запорной обойме установлена втулка с радиальными отверстиями и установленными в них запорными шариками. Втулка имеет внутреннюю торцевую поверхность. Шарики взаимодействуют с запорной обоймой и со штоком в соединенном положении объектов. Конец штока, соединенный с одним из объектов, выполнен в виде сферического шарнира, а взаимодействующая с шариками втулки рабочая часть штока - в виде сферической головки. На внутренней поверхности запорной обоймы выполнена проточка для удержания шариков в свободном состоянии.

Недостатком шарикового замка является необходимость подачи под давлением сжатого газа или любого другого энергоносителя от внешнего источника для размыкания замка, то есть для разъединения двух объектов.

Техническая задача, решаемая с помощью предлагаемого соединительно-разъединительного механизма, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик устройства за счет обеспечения выполнения размыкания замка без применения сжатого газа или иного энергоносителя.

Техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, является обеспечение возможности выполнения устройством размыкания замка за счет конструктивных особенностей исполнения устройства, то есть обеспечение возможности автоматического разъединения объектов механическими средствами без подвода сжатого газа или другого энергоносителя от внешнего источника.

Указанный технический результат достигается тем, что в шариковом замке, содержащем шток, закрепленный на одном из объектов, втулку с первым рядом радиальных отверстий, установленную на втором объекте, запорное кольцо и первую группу запорных шариков, установленных в первом ряду радиальных отверстий втулки и взаимодействующих с запорным кольцом и со штоком, рабочая часть которого выполнена, например, в виде сферической головки, на внутренней поверхности запорного кольца выполнена проточка для удержания первой группы запорных шариков в свободном состоянии, во втулке выполнен внутренний бурт, продольный паз и второй ряд радиальных отверстий, во втулке установлен толкатель, жестко соединенный с запорным кольцом штифтом, установленным в продольном пазу с возможностью перемещения, а с другой стороны бурта установлен запорный вкладыш с профилированной кольцевой канавкой, причем во втором ряду радиальных отверстий втулки установлена вторая группа запорных шариков, взаимодействующих с профилированной кольцевой канавкой запорного вкладыша и с поверхностью запорного кольца, толкатель и запорный вкладыш поджаты пружинами сжатия с опорой на бурт, а на внутренней поверхности запорного кольца выполнена проточка для его фиксации второй группой запорных шариков.

Подпружиненный запорный вкладыш с профилированной кольцевой канавкой, установленный во втулке, и вторая группа запорных шариков, установленных во втором ряду радиальных отверстий втулки и взаимодействующих с профилированной кольцевой канавкой запорного вкладыша и с запорным кольцом, обеспечивают надежное соединение объектов.

Подпружиненный толкатель, установленный во втулке и жестко соединенный с запорным кольцом штифтом, установленным в продольном пазу втулки, позволяет разъединить объекты без подвода сжатого газа или иного энергоносителя.

На фиг.1 приведен чертеж шарикового замка в замкнутом состоянии (при соединенном положении объектов). Разрез.

На фиг.2 приведен чертеж шарикового замка в разомкнутом состоянии (при разъединенном положении объектов). Разрез.

Шариковый замок содержит втулку 1 с первым рядом радиальных отверстий 2, закрепленную на первом объекте 3, например, элементе подъемного устройства вставного погружного насоса (см. фиг.1). На втором объекте 4, например, вставном погружном насосе, закреплен шток 5 с рабочей поверхностью 6 на утолщенной его части, выполненной, например, в виде сферической головки. На втулке 1 выполнены второй ряд радиальных отверстий 7, внутренний бурт 8, продольный паз 9. Втулка 1 может быть выполнена составной и содержать ввинчивающуюся в ее верхнюю часть заглушку, торцевая поверхность которой выполняет роль внутренней торцевой поверхности втулки. На втулке 1 установлено запорное кольцо 10, а в первом ряду радиальных отверстий 2 установлен первый ряд запорных шариков 11, взаимодействующих с запорным кольцом 10 и со штоком 5. Во втором ряду радиальных отверстий 7 установлена вторая группа запорных шариков 12. Во втулке 1 с одной стороны бурта 8 установлены толкатель 13, жестко соединенный с запорным кольцом 10 штифтом 14, установленным в продольном пазу 9 втулки с возможностью перемещения. С другой стороны бурта 8 установлен запорный вкладыш 15 с профилированной кольцевой канавкой 16. При этом второй ряд запорных шариков 12 взаимодействует с запорным кольцом 10 и профилированной канавкой 16 запорного вкладыша 15. Запорный вкладыш 15 поджат пружиной сжатия 17, а толкатель 13 поджат пружиной сжатия 18. Обе пружины 17 и 18 установлены с опорой на бурт 8. На внутренней поверхности запорного кольца 10 выполнена проточка 19 для удержания первой группы шариков 11 в свободном состоянии, а также проточка 20 - для фиксации запорного кольца 10 второй группой запорных шариков 12.

В исходном замкнутом состоянии шарикового замка, то есть при соединенном положении объектов 3 и 4 (см. фиг.1), шток 5 взаимодействует своей рабочей поверхностью 6 с первой группой запорных шариков 11. Запорное кольцо 10 удерживается пружиной 18 посредством толкателя 13 и штифта 14 в своем крайнем (наиболее удаленном от бурта 8) положении и взаимодействует одновременно с первой и второй группами запорных шариков 11 и 12. При этом запорный вкладыш 15 зафиксирован второй группой запорных шариков 12, контактирующих с профилированной кольцевой канавкой 16. Пружина 17 находится в сжатом состоянии.

При размыкании шарикового замка, то есть при разъединении объектов (см. фиг.2), перемещают один из объектов, например, 3, навстречу другому объекту, например, 4, при этом шток 5 перемещается в осевом направлении, соприкасается с толкателем 13 и перемещает его, сжимая пружину 18. Штифт 14 движется в пазу 9 в направлении бурта 8, перемещая при этом запорное кольцо 10. Проточка 19 запорного кольца 10 устанавливается напротив первой группы запорных шариков 11. Первая группа запорных шариков 11 освобождается, запорные шарики перемещаются в радиальных отверстиях 2 и удерживаются в проточке 19 запорного кольца 10. Проточка 20 запорного кольца 10 устанавливается напротив второй группы запорных шариков 12, и запорные шарики перемещаются в радиальных отверстиях 7 и удерживаются в проточке 20. Запорный вкладыш 15 больше не удерживается второй группой запорных шариков 12 и под действием пружины 17 перемещается до упора во внутреннюю торцевую поверхность втулки 1, запирая изнутри вторую группу запорных шариков 12, которые входят в проточку 20 запорного кольца 10 и фиксируют запорное кольцо 10 в его крайнем положении. Шток 5 больше не удерживается первой группой запорных шариков 11, и он свободно выходит из зацепления.

Таким образом, наличие в устройстве подпружиненных подвижных запорного вкладыша и толкателя позволяет обеспечить механическое размыкание шарикового замка (разъединение объектов) без подвода сжатого газа или другого энергоносителя, что улучшает эксплуатационные характеристики устройства.