шариковый замок

Формула изобретения

Шариковый замок, содержащий шток, закрепленный на одном из объектов, втулку с радиальными отверстиями и внутренней торцевой поверхностью, установленную на другом объекте, запорное кольцо и запорные шарики, установленные в радиальных отверстиях втулки и взаимодействующие с запорным кольцом и со штоком, рабочая часть которого выполнена, например, в виде сферической головки, отличающийся тем, что во втулке выполнены внутренний бурт и два продольных паза, расположенные по обе стороны бурта, и установлен запорный вкладыш, взаимодействующий с запорными шариками и штоком и поджатый пружиной сжатия с опорой на бурт, причем на вкладыше закреплен штифт, установленный в первом продольном пазу, а с обратной стороны бурта установлен толкатель, жестко соединенный с запорным кольцом вторым штифтом, установленным во втором продольном пазу, при этом толкатель поджат пружиной сжатия с опорой на внутреннюю торцевую поверхность втулки.

Описание изобретения к патенту

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

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 замыкания замка, то есть для соединения двух объектов (фиксации одного объекта относительно другого).

Техническая задача, решаемая с помощью предлагаемого соединительно-разъединительного механизма, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик устройства за счет обеспечения замыкания шарикового замка, то есть соединения двух объектов, без применения сжатого газа или другого энергоносителя от внешнего источника.

Техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, является обеспечение возможности замыкания шарикового замка за счет конструктивных особенностей его исполнения, то есть обеспечение возможности автоматического соединения (стыковки) двух объектов с помощью механических средств 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 радиальными отверстиями и внутренней торцевой поверхностью, установленную на втором объекте, запорное кольцо и запорные шарики, установленные в радиальных отверстиях втулки и взаимодействующие с запорным кольцом и со штоком, рабочая часть которого выполнена, например, в виде сферической головки, во втулке выполнен внутренний бурт и два продольных паза, расположенные по обе стороны бурта, во втулке установлен запорный вкладыш, взаимодействующий с запорными шариками и штоком и поджатый пружиной сжатия с опорой на бурт, причем на вкладыше закреплен штифт, установленный в первом продольном пазу, а с обратной стороны бурта установлен толкатель, жестко соединенный с запорным кольцом вторым штифтом, установленным во втором продольном пазу, при этом толкатель поджат пружиной сжатия с опорой на внутреннюю торцевую поверхность втулки.

Запорный вкладыш, установленный во втулке, взаимодействующий с шариками и штоком и поджатый пружиной сжатия с опорой на бурт, а также штифт, закрепленный на вкладыше и установленный в первом пазу, обеспечивают свободное введение штока во втулку.

Толкатель, установленный во втулке с обратной стороны бурта, жестко соединенный с запорным кольцом вторым штифтом, установленным во втором продольном пазу втулки, и поджатый пружиной сжатия с опорой на внутреннюю торцевую поверхность втулки, обеспечивает запирание штока шариками без подвода сжатого газа или другого энергоносителя.

На фиг.1 приведен чертеж шарикового замка в разомкнутом состоянии (при разъединенном положении объектов), разрез.

На фиг.2 приведен чертеж шарикового замка в замкнутом состоянии (при соединенном положении объектов), разрез.

Шариковый замок содержит втулку 1 с радиальными отверстиями 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 внутренняя торцевая поверхность 7, внутренний бурт 8, первый продольный паз 9, второй продольный паз 10. Продольные пазы 9 и 10 выполнены по разные стороны бурта 8. Втулка 1 может быть выполнена составной и содержать ввинчивающуюся в ее верхнюю часть заглушку, торцевая поверхность которой выполняет роль внутренней торцевой поверхности 7. На втулке 1 установлено запорное кольцо 11, а в радиальных отверстиях установлены запорные шарики 12, взаимодействующие с запорным кольцом 11 и со штоком 5.

Во втулке с одной стороны бурта 8 установлены запорный вкладыш 13, в котором закреплен штифт 14, установленный с возможностью перемещения в первом продольном пазу 9, а с другой стороны бурта установлен толкатель 15, соединенный вторым штифтом 16 с запорным кольцом 11. Штифт 16 установлен во втором продольном пазу 10 втулки 1 с возможностью перемещения. Запорный вкладыш 13 поджат пружиной сжатия 17, установленной с опорой на бурт 8, и взаимодействует в процессе работы с запорными шариками 12 и штоком 5. Толкатель 15 поджат пружиной сжатия 18, установленной с опорой на внутреннюю торцевую поверхность 7 втулки 1. Для исключения перекоса запорного вкладыша 13 и толкателя 15 диаметрально противоположно продольным пазам 9 и 10 во втулке 1 могут быть выполнены аналогичные продольные пазы, как это показано на фиг.1 и фиг.2.

В исходном разомкнутом состоянии (см. фиг.1) запорный вкладыш 13 взаимодействует с запорными шариками 12 и поджат пружиной 17 в крайнее (нерабочее) положение, то есть штифт 14 находится в своем крайнем, наиболее удаленном от бурта 8, положении в пазу 9. Пружина 17 находится при этом в разжатом состоянии настолько, насколько позволяет длина продольного паза 9. Пружина 18 находится в сжатом состоянии, а штифт 16 занимает крайнее, наиболее удаленное от бурта 8, положение в пазу 10. Запорное кольцо 11 находится в своем крайнем (нерабочем) положении и удерживается в исходном состоянии запорными шариками 12, расположенными в проточке запорного кольца 11.

При замыкании шарикового замка, то есть соединении объектов 3 и 4 (см. фиг.2), шток 5 объекта 4 свободно вводится во втулку 1, при этом шток 5 соприкасается с запорным вкладышем 13 и перемещает его в осевом направлении, сжимая пружину 17 до упора. При перемещении запорного вкладыша 13 (и, соответственно, перемещении штифта 14 в пазу 9 в направлении бурта 8) запорные шарики 12 освобождаются и перемещаются внутрь втулки 1 под действием запорного кольца 11.

Запорное кольцо 11 больше не удерживается запорными шариками 12, пружина 18 разжимается и двигает запорное кольцо 11 посредством толкателя 15, при этом штифт 16 движется в пазу 10 в направлении бурта 8 до упора, и запорное кольцо 11 занимает свое рабочее положение. Шток 5 объекта 4 взаимодействует своей рабочей поверхностью 6 с запорными шариками 12, которые с внешней стороны удерживаются внутренними стенками запорного кольца 11, что обеспечивает запирание штока 5 запорными шариками 12 без подвода сжатого газа или другого энергоносителя, и объекты 3 и 4 оказываются соединенными друг с другом.

Таким образом, снабжение устройства подпружиненными, подвижными запорным вкладышем и толкателем позволяют обеспечить механическое замыкание шарикового замка, то есть соединение двух объектов, без подвода сжатого газа или другого энергоносителя, что улучшает эксплуатационные характеристики устройства.