РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к насосостроению, в частности, к конструкции центробежных колес насосов для жидкостей и может быть использовано при создании центробежных колес закрытого типа в насосах различного назначения в химической, нефтяной и других отраслях.
Известно центробежное колесо закрытого типа, содержащее ступицу с основным диском, на котором имеются лопатки и ведомый (покрывной) диск, предотвращающий перетекание рабочей среды (например, жидкости) с одной стороны лопатки на другую (см. например патент на полезную модель №93899, F04D 1/00).
Рабочее колесо закрытого типа имеет более высокий коэффициент полезного действия, чем рабочее колесо открытого типа - без ведомого (покрывного) диска.
Однако, покрывной диск сильно усложняет изготовление каналов между лопатками, при изготовлении отливки рабочего колеса при фрезеровании, что вынуждает утолщать лопатки. Закрытые каналы сложны для тонких лопаток, сложны в обработке с целью уменьшения шероховатостей поверхностей, образующих межлопаточные каналы.
Известно рабочее колесо составной (сборной) конструкции, в котором ступица, основной диск и лопатки выполнены заодно целое - например, путем фрезерования, а покрывной диск выполняется в виде отдельной детали.
При этом лопатки соединены сварными швами с покрывным диском, причем сварные швы выполнены на выпуклой части лопаток в виде галтели, соединяющей часть лопатки с покрывным диском и расположенной между выходными кромками лопаток (см. решение о выдаче патента на полезную модель по заявке №2018134374(056517), дата подачи заявки 27.09.2018)
Недостатком известного технического решения является недоступность места для выполнения сварного шва при малых (менее 15 мм) расстояниях между основным и покрывным диском, а также сложность контроля качества сплавления лопатки и диска при толщинах лопаток 2,5…3 мм и сложность удаления неровностей сварного шва в межлопаточном канале.
На фиг. 1 изображен продольный (вдоль оси колеса) разрез рабочего колеса, а на фиг. 2 вид на пазы в дисках прямолинейные и криволинейные, где:
1 - основной диск
2 - лопатки
3 - межлопаточные каналы
4 - покрывной диск
5, 6 - сквозные пазы в дисках
7 - пластины
8 - дополнительные лопатки
9 - криволинейные пластины
10 - криволинейные дополнительные лопатки
11, 12 - концы пластины
13, 15 - материал сварного шва
14 - фаска на кромке паза
16 - фаска на конце пластины
2
β - угол на выходе из рабочего колеса
β - ширина колеса на наружном диаметре.
Рабочее колесо центробежного насоса содержит основной диск 1, выполненный заодно целое с лопатками 2, например, выполненный фрезерованием на станке с числовым программным управлением (ЧПУ). Лопатки и диск образуют межлопаточные каналы 3, доступные для полировки поверхностей с целью улучшения экономичности колеса и, следовательно, насоса. Для исключения перетекания рабочей среды через вершины лопаток на вершины лопаток установлен воронкообразный покрывной диск 4 в виде отдельной детали, которая имеет поверхности, доступные для полировки. Установка покрывного диска позволяет еще больше улучшить экономичность колеса, но этот диск надо закрепить на лопатках.
2
Для цели скрепления дисков 1 и 4 выполнены начинающиеся с наружного диаметра обоих дисков сквозные пазы 5 в покрывном диске 4 и пазы 6 в основном диске. Пазы выполнены прямолинейными с помощью дисковой фрезы, установленной под углом β к касательной проведенной к окружности диска - это наиболее простой вариант технологии, требующий наличия универсального фрезерного станка. Пазы, при необходимости, могут быть и криволинейными - в виде дуги окружности, а выполнять их можно будет "пальцевой" фрезой по копиру или на станке с ЧПУ.
При изготовлении в пазы 5 и 6 устанавливаются плоские пластины 7, образующие дополнительные лопатки 8 или криволинейные 9 из листового материала дополнительные лопатки 10.
Дополнительные лопатки в ряде случаев могут быть плоскими еще и по той причине, что искривление профиля лопатки при приближении к наружному диаметру колеса довольно часто отсутствует.
Концы 11 и 12 пластины 7 дополнительных лопаток 8 размещены в сквозных пазах 5 и 6 дисков 1 и 4 сваривают с дисками путем заполнения пазов материалом сварных швов. Для повышения надежности на кромках пазов с внешней стороны дисков, по отношению к межлопаточным каналам, выполнены фаски 14, заполненные материалом сварных швов 13 и 15. Если дополнительные лопатки выполнены с толщиной порядка 5-6 мм, то фаски 16 целесообразнее выполнять на концах 11, 12 пластин - это проще и это можно сделать на шлифовальном станке.
После выполнения сварных швов, выступания материала сварных швов срезают путем механической обработки.
Положительный эффект от выполнения пазов и приварки в этих пазах дополнительных пластин 7 (лопаток 8) заключается в снятии ограничений по ширине "В" колеса на наружном диаметре - где сварка может быть недоступна из-за малости расстояний между дисками.
Еще положительный эффект заключается в удобстве контроля мест сварки, особенно для тонких дополнительных лопаток 7, 8 выполненных из листа толщиной 1,5…2,5 мм, когда с внешней стороны диска легче контролировать сплавление пластины с диском и при этом уменьшается вероятность попадания материала сварного шва (в виде проплава) в межлопаточные каналы.