СВАРНОЕ КОЛЕСО ДВУСТОРОННЕГО ВХОДА ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к насосостроению, а именно к конструкциям закрытых рабочих колес двустороннего входа центробежных насосов различного назначения, например нефтяных насосов.
Известно цельнолитое центробежное колесо закрытого типа с двусторонним входом для магистрального нефтяного насоса, содержащее выполненные за одно целое основной диск со ступицей и центральным отверстием для вала, а также лопатки, выполненные на обоих торцах основного диска за одно целое с ним, образующие межлопаточные каналы, и покрывные диски с обеих сторон, также выполненные за одно целое с лопатками [патент РФ на полезную модель №119825, F04D 29/20].
Недостатком известной конструкции является пониженный КПД центробежного насоса с цельнолитым рабочим колесом из-за высокой шероховатости поверхности межлопаточных каналов вследствие их недоступности для механической обработки, а также низкое качество литья крупногабаритных (порядка 600…800 мм) колес, требующего сложной оснастки и технологии.
В качестве прототипа выбрано сварное рабочее колесо двустороннего всасывания центробежного насоса, содержащее основной и два покрывных диска с расположенными между ними лопатками одинарной кривизны из листового материала, по наружным краям которых выполнены шипы, длиной в 3-5 раз большей толщины лопаток, расположенные на расстояниях между ними, кратных 1-1,3 длины шипов, при этом в покрывных дисках по линиям сопряжения с краями лопаток выполнены сквозные отверстия, в которых установлены указанные шипы с образованием зазоров по ширине и длине, а с наружной стороны покрывных дисков по контуру указанных отверстий сняты фаски для сварных швов, выполненных по наружной стороне покрывных дисков [патент РФ на изобретение №2229628, F04D 29/22].
Известная конструкция сварного рабочего колеса обеспечивает возможность получения гладкой (шлифованной) поверхности межлопаточных каналов за счет доступности для механической обработки.
Недостатком известного технического решения является пониженный гидравлический коэффициент полезного действия (КПД) из-за выполнения лопаток рабочего колеса одинарной кривизны, а также усложненная технология изготовления сварного рабочего колеса, требующая выполнения в покрывных дисках множества сквозных отверстий по криволинейной траектории и обеспечения точного сопряжения с ними выступов изогнутых лопаток из листового материала, что требует сложной технологической оснастки и не гарантирует высокого качества соединения элементов сварного рабочего колеса центробежного насоса, снижающего надежность последнего.
Целью полезной модели является устранение недостатков известного технического решения.
Поставленная цель достигается тем, что в сварном рабочем колесе двустороннего входа центробежного насоса, содержащем основной и два покрывных диска с расположенными между ними лопатками, закрепленными с покрывными дисками при помощи сварки с наружной стороны покрывных дисков, в которых выполнены сквозные отверстия, с которыми контактируют вершины лопаток, согласно полезной модели, лопатки выполнены за одно целое с основным диском, а отверстия выполнены в виде пазов, направленных от периметра к центру покрывных дисков.
Для повышения технологичности изготовления колеса центробежного насоса основной диск может быть выполнен из двух частей, соединенных между собой сваркой.
Полезная модель иллюстрирована чертежами:
Фиг. 1, Фиг. 2 - разрез А-А центробежного колеса - когда основной диск с лопатками выполнен в виде одной детали и вариант основного диска сваренного из двух деталей, Фиг. 3 - основной диск колеса, Фиг. 4 - вид колеса со стороны входа в колесо, где:
1 - основной диск;
2 - лопатки;
3 - межлопаточные каналы;
4п, 4 л - правый и левый покрывные диски;
5 - сквозные пазы;
6 - вершина лопатки;
7, - материал сварного шва;
8 - фаска на кромке паза;
9 - материал сварного шва;
В - ширина паза в покрывном диске;
S - толщина лопатки.
Рабочее колесо центробежного насоса имеет двусторонний вход для увеличения расхода рабочей жидкости, например, нефти через колесо. Колесо содержит основной диск 1, выполненный за одно целое с лопатками 2 двойной кривизны, образующими каналы 3, расположенными на обоих торцах диска 1. На лопатках 2 размещены покрывные диски 4п (правый) и 4л (левый) в которых выполнены сквозные пазы 5 с шириной «B» равной или большей толщины «S» на вершине 6 лопатки 2. Это обусловлено тем, что лопатки 2 в ряде случаев выполнены с двойной кривизной и толщина лопатки 2 в месте размещения покрывного диска 4 меньше, чем ширина поверхности «S» на которую опирается покрывной диск 4. Пазы 5 выполнены на периферии диска 4 и направлены к его центру. Контуры пазов 5 имеют форму профиля лопаток 2 в той их части, которая расположена на выходе колеса.
Покрывные диски 4п и 4 л выполнены с пазами 5 имеющими направление, соответствующее профилю лопаток слева и справа от основного диска 1. Пазы 5 выполнены сквозными с помощью фрезы. После наложения дисков «4п» и «4л» на вершины 6 лопаток 2, совмещают ширину паза «В» с шириной поверхности «S» и пазы 5 с помощью сварки заполняют присадочным материалом 7, 9 сварного шва, осуществляя сплавление вершин 6 лопаток 2 с покрывными дисками «4п» и «4л», соответственно.
Для повышения качества сварного соединения на кромке пазов 5 могут быть выполнены фаски 8, позволяющие улучшить прогрев вершин 6 лопаток.
Сварка осуществляется с наружной по отношению к межлопаточным каналам 3 стороны покрывных дисков «4п» и «4л», выступание сварного шва при необходимости срезают с помощью механической обработки.
Для уменьшения масс свариваемых деталей и отливок основного диска он может быть изготовлен из двух частей, как показано на Фиг. 2.
Протяженность пазов 5 определяется расчетом сварного соединения на прочность.
Преимущества предложенной конструкции следующие.
Выполнение двух покрывных дисков 4 в виде отдельных воронкообразных деталей, позволяет осуществить чистовую механическую обработку межлопаточных каналов 3 основного диска 1 и упростить изготовление рабочего колеса центробежного насоса, одновременно увеличив за счет качества поверхности межлопаточных каналов 3 гидравлический КПД рабочего колеса центробежного насоса и, соответственно, КПД последнего.
Выполнение покрывных дисков 4 в виде отдельных деталей позволяет также улучшить качество их стенок, так как их теперь можно изготавливать из поковок или штамповок.
Упрощение конструкции колеса за счет раздельного выполнения дисков 1, 4 позволяет существенно упростить технологию изготовления основного диска 1 за одно целое с лопатками 2. Теперь лопатки можно выполнять более тонкими и точнее выдерживать профиль лопаток 2, что также повышает экономичность изготовления колеса и снижает его массу.
Преимущество полезной модели заключается в удобстве контроля качества совмещения вершин лопаток и пазов и наглядность при контроле качества оплавления материала сварного шва вершин лопаток и покрывного диска, что объясняется расположением пазов и выходом их на периферию колеса.
Таким образом, при использовании заявляемой полезной модели обеспечивается достижение следующего технического результата: повышение гидравлического КПД сварного колеса центробежного насоса и повышение качества сварных соединений его элементов.