СВАРНОЕ КОЛЕСО ОДНОСТОРОННЕГО ВХОДА ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к насосостроению, в частности - к конструкциям колес одностороннего входа центробежных насосов, и может быть использована при создании центробежных насосов 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 [патент РФ 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. Закрытые каналы сложны для тонких лопаток, сложны в обработке с целью уменьшения шероховатости поверхностей, образующих межлопаточные каналы.
В качестве прототипа выбрано рабочее колесо центробежного насоса, содержащее основной диск, выполненный заодно целое с лопатками, образующими с ним межлопаточные каналы и воронкообразный покрывной диск в виде отдельной детали, соприкасающейся с вершинами лопаток, при этом в основном и покрывном дисках между лопатками основного диска выполнены начинающиеся с наружного диаметра обоих дисков сквозные пазы, в которых размещены дополнительные лопатки из листового материала, концы каждой из этих лопаток соединены сварными швами как с основным так и с покрывным диском, причем сварные швы расположены с внешней, по отношению к межлопаточным каналам, стороны каждого диска [патент РФ на полезную модель №190999, F04D 29/22].
Недостатком известного технического решения является снижение гидравлического КПД колеса центробежного насоса из-за наличия в нем дополнительных лопаток из листового материала, создающих лишнее гидравлическое сопротивление и ухудшающих работу основных лопаток, имеющих двоякую кривизну, а дополнительные лопатки выполнены плоскими или одинарной кривизны. При этом усложнена технология изготовления рабочего колеса центробежного насоса, при которой требуется выполнение пазов на основном и покрывном дисках, а также выполнение сварки на обоих дисках с использованием дополнительных элементов.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение гидравлического КПД рабочего колеса и упрощение технологии его изготовления.
Целью полезной модели является повышение гидравлического КПД рабочего колеса и упрощение технологии его изготовления при одновременном повышении качества сварки.
Полезная модель иллюстрирована чертежами: фиг. 1 - продольный разрез рабочего колеса, фиг. 2 - вид на пазы в покрывном диске; фиг. 3 - общий вид собранного рабочего колеса в аксонометрии.
Перечень позиций и обозначений на чертежах:
1 - основной диск;
2 - лопатки;
3 - межлопаточные каналы;
4 - покрывной диск;
5 - сквозные пазы;
6 - вершина лопатки;
7 - материал сварного шва;
8 - фаска на кромке паза;
9 - выступ на вершине лопатки;
В - ширина паза в покрывном диске;
S - толщина лопатки;
β - угол наклона профиля лопатки на выходе из колеса.
Рабочее колесо центробежного насоса содержит основной диск 1, выполненный заодно целое с лопатками 2 двойной кривизны, например, выполненный фрезерованием на станке с числовым программным управлением (ЧПУ). Лопатки 2 и диск 1 образуют межлопаточные каналы 3, доступные для полировки поверхностей с целью снижения гидродинамического сопротивления каналов 3 и, следовательно, повышения гидравлического КПД рабочего колеса центробежного насоса. Для исключения перетекания рабочей среды через вершины лопаток 2 на диск 1 установлен воронкообразный покрывной диск 4 в виде отдельной детали, которая имеет поверхности, доступные для полировки. Для скрепления дисков 1 и 4 в последнем выполнены начинающиеся с наружного диаметра сквозные пазы 5. Пазы 5 могут быть выполнены прямолинейными с помощью дисковой фрезы, установленной под углом β к касательной проведенной к окружности диска 4, когда профиль лопатки 2 почти не искривлен (это наиболее простой вариант технологии, требующий наличия универсального фрезерного станка). Пазы 5 (для сильноизогнутых лопаток) могут быть также выполнены криволинейными (в виде дуги окружности) при помощи «пальцевой» фрезы по копиру или на станке с ЧПУ.
При сборке колеса покрывной диск накладывают на вершины 6 лопаток 2 таким образом, чтобы лопатки 2 оказались напротив пазов 5 и затем посредством сварки заполняют материалом сварного шва 7 пазы 5 и сплавляют вершины 6 лопаток 2 с покрывным диском 4.
Совмещение лопатки толщиной «S» с пазом шириной «В» легко осуществить, так как со стороны наружного диаметра колеса это легко проконтролировать.
В случае, когда колесо имеет тонкие лопатки и пазы получаются узкими - для повышения надежности сварки вершин 6 лопаток 2 с покрывным диском 4, в пазах 5 выполняют фаски 8.
Для повышения надежности при тонких лопатках (S=2…3 мм) на вершинах 6 лопаток могут быть выполнены выступы 9 для более точной подгонки расположения тонких лопаток 2 по отношению к пазам 5 в покрывном диске 4.
Преимуществом предлагаемой полезной модели является удобство контроля качества совмещения вершин лопаток и пазов и наглядность при контроле качества сплавления материала сварного шва и вершин лопаток - что объясняется расположением пазов и выходом их на наружный диаметр колеса. Выполнение сварных швов снаружи покрывного диска повышает гидравлический КПД рабочего колеса и упрощает технологию его изготовления.
После сварки лишний материал 7 на покрывном диске 4 срезается при механической обработке рабочего колеса центробежного насоса.
Выполнение сварных швов с наружной стороны покрывного диска 4 позволяет изготавливать даже небольшие (меньше 400 мм в наружном диаметре) рабочие колеса центробежных насосов.
Техническим результатом использования заявляемой полезной модели является повышение гидравлического КПД рабочего колеса и упрощение технологии его изготовления.