一种活塞杆的弹性连接结构及其连接方法
【专利摘要】一种活塞杆的弹性连接结构，包括十字头和活塞杆，所述的活塞杆肩部设有连接为一体的弹性细杆，弹性细杆的外端螺纹连接调节螺母，调节螺母与活塞杆肩部之间设置连接法兰，连接法兰与调节螺母接触端面设置调整垫，另一端面支承在活塞杆肩部；所述的调节螺母中包括隔环和顶丝，与连接法兰接触端面的环形槽内置隔环，隔环圆周上设置顶丝；调节螺母预紧后，连接法兰由连接件紧固在十字头上。本发明还包括活塞杆的弹性连接方式。本发明能克服交变应力对活塞杆螺纹连接部位的影响，具有结构简单、拆装方便的特点，实现活塞杆长周期运行。
【专利说明】一种活塞杆的弹性连接结构及其连接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种往复式压缩机活塞杆的连接结构与方法，具体涉及一种往复式压缩机，特别是高压往复式压缩机活塞杆的弹性连接结构，及其与十字头的弹性连接方式。
【背景技术】
[0002]往复式压缩机活塞杆与十字头是易损坏的部件，尤其是活塞杆，其与十字头的连接部位最易断裂而给生产、设备和安全造成破坏。活塞杆与十字头之间的连接方式是否合理，是往复式压缩机能否安全、稳定、优质运行的关键。
[0003]往复式压缩机活塞杆断裂问题，是困扰往复式压缩机安稳运行的最重要因素。活塞杆断裂轻则造成曲轴、连杆、滑道等损坏，重则造成气缸盖撞开，在氢压机等高压往复式压缩机事故中，还会造成氢气外泄事故。易断裂部位主要发生在活塞杆与十字头连接螺纹处，此处是活塞杆的薄弱环节。如果由于设计上疏忽，制造及安装上缺陷，断裂极易发生。
[0004]一般活塞杆与十字头采用螺母锁紧连接方法，活塞杆螺纹底部是应力集中点，长期承受交变载荷，是更危险的断裂面。一般活塞杆设计最大活塞力为50T，但现场实际运行工况多变，如工艺介质带液、进出口压缩比波动大、活塞杆与十字头滑道中心同心度偏差等，使得气体力、摩擦力等变化，最终影响综合活塞力的变化，而且往复式压缩机活塞杆的设计安全系数较小，极易造成活塞杆断裂。
[0005]近年来较多文献报道了化工企业中往复式压缩机活塞杆断裂事故，断裂多发生在活塞杆螺纹部位，目前虽采取了先进的监测手段及更精细的螺纹加工方法，仍不能有效消除活塞杆断裂的风险。最合适的方法是对活塞杆的连接结构及其与十字头的连接方式进行重新设计，让连接紧固件克服活塞力的影响，改善活塞杆运行状况。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提出一种活塞杆的弹性连接结构及其与十字头的弹性连接方法，适应往复式压缩机现场实际运行工况，可消除综合活塞力对活塞杆连接螺纹部位的影响，减少往复式压缩机活塞杆断裂风险，消除压缩机运行的安全隐患。
[0007]本发明的弹性连接结构和连接方法的实质技术内容是，通过弹性连接使得活塞杆连接处受力大于活塞杆最大活塞力，活塞杆螺纹连接部位运行中克服交变应力的影响，实现理想的运行状态。
[0008]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案:
一种活塞杆的弹性连接结构，包括十字头(14)和活塞杆(15)，其特征在于，所述的活塞杆(15)肩部设有连接为一体的弹性细杆(13)，弹性细杆(13)的外端螺纹连接调节螺母
(6)，调节螺母(6)与活塞杆(15)肩部之间设置连接法兰(9)，连接法兰(9)与调节螺母(6)接触端面设置调整垫(7)，另一端面支承在活塞杆(15)肩部；所述的调节螺母(6)中包括隔环(1)和顶丝(5)，与连接法兰(9)接触端面的环形槽内置隔环(1)，隔环(1)圆周上设置顶丝(5);调节螺母(6)预紧后，连接法兰(9)由连接件紧固在十字头(14)上。[0009]所述的连接件包括垫圈(8)、制动垫(10)、阶端双头螺栓(11)和螺母(12)。
[0010]所述的调整垫(7)采用哈夫型式的垫片，垫片厚度优选3.3?3.6_。
[0011]所述的弹性细杆(13)上设有两个中间定位凸缘和一个端部凸缘。
[0012]所述的隔环(1)内衬垫环(2)。
[0013]所述的顶丝(5)优选为四个，沿隔环(1)圆周均匀分布。
[0014]本发明还涉及一种活塞杆的弹性连接方法，利用上述活塞杆的弹性连接结构，包括如下步骤:
第一步:活塞杆装入十字头(14)之前，将连接法兰(9)先放置在活塞杆(15)上，活塞杆
[15]进入十字头(14)内，拧入调节螺母(6)，然后将3_调整垫(7)放置于连接法兰(9)与调节螺母(6)接触端面，拧紧调节螺母(6)预压紧；
第二步:将顶丝(5)均匀拧入，待3mm调整垫(7)松动脱落后，再调整顶丝(5)，直至能将3.3?3.6_调整垫(7)装入，拧下顶丝(5)；
第三步:将垫圈(8)、制动垫(10)、阶端双头螺栓(11)、螺母(12)装于十字头(14)上，紧固；
第四步:用垫圈(8)调整活塞杆(15)前后止点间隙，调好后将制动垫(10)翻边防松。
[0015]所述的弹性连接结构的设计及其连接方式改进了活塞杆与十字头的连接。通过对活塞杆尾部结构进行设计改造，主要包括连接法兰、调节螺母、弹性细杆和隔环与顶丝，以及活塞杆与调节螺母端面间的止点位置调整垫等，通过调整活塞杆调节螺母上顶丝与连接法兰调节活塞杆中心位置。活塞杆预紧力由活塞杆调节螺母上的顶丝与调整垫给定，将活塞杆弹性细杆部分拉伸，形成一定的预紧力，使之将活塞杆与十字头紧固在一起。采用上述弹性连接结构和连接方式，活塞杆与十字头的连接极其方便，完全杜绝了传统螺纹和其他型式连接结构存在的十字头螺纹损坏、活塞杆断裂的隐患。
[0016]采用上述的活塞杆弹性连接结构形式，对活塞杆弹性细杆重新进行设计核算，活塞杆材质采用42CrMoE，其许用应力值为5500 kg/ cm2左右。活塞杆活塞力以50T计算，活塞杆弹性细杆直径为Φ60mm，此时的应力值计算得σ =2.5*ρ+Δρ=2.5*50000kg+50000kg/28.26cm2=4423kg/ cm2，完全符合许用应力值要求。
[0017]采用本发明的活塞杆弹性连接结构和连接方式，其有益效果是活塞杆能够适应现场实际运行工况，实现长周期稳定运行。减少往复式压缩机的检修频率，降低检修费用。同时消除活塞杆断裂而引起的安全风险，提高往复式压缩机的运行可靠度。
[0018]下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的保护范围并不以【具体实施方式】为限，而是由权利要求加以限定。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1本发明的活塞杆弹性连接结构的主视图。
[0020]图2本发明的活塞杆弹性连接结构的侧视图。
[0021]图3本发明的活塞杆弹性连接结构的俯视图。
[0022]
【具体实施方式】[0023]活塞杆与十字头连接部分采用弹性连接结构设计，通过活塞杆调节螺母与活塞杆端部螺纹升长量达到需要的预紧力，克服综合活塞力在此处的影响，活塞杆中心靠活塞杆连接部分连接法兰精加工定位。
[0024]如图1?图3所示，为本发明的活塞杆与十字头弹性连接结构与连接方式示意图。
[0025]一种活塞杆的弹性连接结构，主要包括十字头14、活塞杆15、连接法兰9和调节螺母6，首先对活塞杆15尾部结构进行设计改造，在活塞杆15肩部设有连接为一体的弹性细杆13，弹性细杆13上设有两个中间定位凸缘17和一个端部凸缘16。弹性细杆13的外端部凸缘16螺纹连接调节螺母6，调节螺母6与活塞杆15肩部之间设置连接法兰9，连接法兰9与调节螺母6接触端面放置调整垫7，垫厚优选3.3?3.6mm ;连接法兰9的另一端面支承在活塞杆15肩部。所述的调节螺母6内集成了隔环1、垫环2、橡胶塞3、钢塞4和顶丝5，调节螺母6与连接法兰9接触端面设有环形槽，环形槽内置隔环1和垫环2，环形槽的另一面设置4个顶丝5，沿环形槽的圆周均匀分布；顶丝5与垫环2之间填充橡胶塞3和钢塞4。调节螺母6预紧后，连接法兰9由垫圈8、制动垫10、阶端双头螺栓11、螺母12紧固在十字头14上，制动垫10翻边防松。
[0026]本发明的活塞杆的的弹性连接方法，采用上述活塞杆的弹性连接结构，主要装配程序为:
第一步:活塞杆装入十字头14之前，将连接法兰9先放置在活塞杆15上，活塞杆15进入十字头14内，拧入调节螺母6，调节螺母6装于活塞杆上，然后将调整垫7 (薄垫3mm)放置于连接法兰9与调节螺母6接触端面，拧紧调节螺母6预压紧；
第二步:将四只顶丝5均匀拧入，此时调整垫7 (薄垫3mm)松动脱落，再调整顶丝5，直至能将调整垫7 (厚垫3.5mm)装入，拧下四只顶丝5 ;注意顶丝不能拧入太深，以免造成活塞杆屈服。
[0027]第三步:将垫圈8、制动垫10、阶端双头螺栓11、螺母12装于十字头14上，上紧。
[0028]第四步:用垫圈8调整活塞杆15前后止点间隙，调好后将制动垫10翻边防松。
【权利要求】
1.一种活塞杆的弹性连接结构，包括十字头(14)和活塞杆(15)，其特征在于:所述的活塞杆(15)肩部设有连接为一体的弹性细杆(13)，弹性细杆(13)的外端螺纹连接调节螺母(6)，调节螺母(6)与活塞杆(15)肩部之间设置连接法兰(9)，连接法兰(9)与调节螺母(6)接触端面设置调整垫(7)，另一端面支承在活塞杆(15)肩部；所述的调节螺母(6)中包括隔环(1)和顶丝(5)，与连接法兰(9)接触端面的环形槽内置隔环(1)，隔环(1)圆周上设置顶丝(5);调节螺母(6)预紧后，连接法兰(9)由垫圈(8)、制动垫(10)、阶端双头螺栓(11)和螺母(12)紧固在十字头(14)上。
2.根据权利要求1所述的活塞杆的弹性连接结构，其特征在于:所述的调整垫(7)采用哈夫型式的垫片，垫片厚度3.3?3.6mm。
3.根据权利要求1所述的活塞杆的弹性连接结构，其特征在于:所述的弹性细杆(13)上设有两个中间定位凸缘(17)和一个端部凸缘(16)。
4.根据权利要求1所述的活塞杆的弹性连接结构，其特征在于:所述的隔环(1)内衬垫环⑵。
5.根据权利要求1所述的活塞杆的弹性连接结构，其特征在于:所述的顶丝(5)为四个，沿隔环(1)圆周均匀分布。
6.一种活塞杆的的弹性连接方法，其特征在于，采用权利要求1所述的活塞杆的弹性连接结构，包括如下步骤:第一步:活塞杆装入十字头(14)之前，将连接法兰(9)先放置在活塞杆(15)上，活塞杆(15)进入十字头(14)内，拧入调节螺母(6)，然后将3_调整垫(7)放置于连接法兰(9)与调节螺母(6)接触端面，拧紧调节螺母(6)预压紧；第二步:将顶丝(5)均匀拧入，待3mm调整垫(7)松动脱落后，再调整顶丝(5)，直至能将3.3?3.6_调整垫(7)装入，拧下顶丝(5)；第三步:将垫圈(8)、制动垫(10)、阶端双头螺栓(11)、螺母(12)装于十字头(14)上，紧固；第四步:用垫圈(8)调整活塞杆(15)前后止点间隙，调好后将制动垫(10)翻边防松。
【文档编号】F04B39/00GK103671021SQ201210334073
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2012年9月12日
【发明者】奚冬兴, 王庆峰, 翟羽, 姜红超 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化扬子石油化工有限公司