КОРПУС ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к насосостроению, в частности, к конструкции насосов, предназначенных для перекачки неоднородных текучих сред. Наиболее целесообразно использование полезной модели в конструкциях насосов для перекачки пульпы, шламовых насосов, грунтовых насосов и пескососов.
В силу специфики своего функционирования эти насосы характеризуются интенсивным абразивным, эрозионным и коррозионным воздействием перекачиваемой среды на контактирующие с ней элементы конструкции насосов. Наиболее сильному воздействию, а следовательно и интенсивному износу подвержены корпуса (улитки) и лопатки рабочих колес, непосредственно взаимодействующие с высокоскоростным потоком жидкости, включающей твердые частицы и химически агрессивные вещества.
В связи с этим одной из основных задач при проектировании центробежных насосов является повышение износостойкости их конструктивных элементов для увеличения срока службы насосов и снижения затрат на их эксплуатацию.
Одним из направлений решения этой задачи является применение конструктивных материалов с высокой твердостью и износостойкостью, а также выбор геометрии внутренней поверхности корпусов (улиток) для формирования потока, снижающего воздействие включенных в него частиц на детали насоса.
Так, известны центробежные насосы для перекачки пульпы, содержащие несущий кожух, формирующий входной канал и спиралевидный профилированный отвод, а также установленное внутри корпуса рабочее колесо, связанное с приводом его вращения [RU, 1247582, F04D 7/04, 1983, RU, 2296243, F04D 7/04, 2003].
Выполнение несущего кожуха из характеризующегося высокой твердостью чугуна или легированной высокохромистой стали, увеличение толщины его стенки и выбор формы поперечного сечения отвода, формирующего поток жидкости, позволяют получить более равномерный и менее интенсивный износ конструкции. Однако эти меры приводят также к усложнению и удорожанию насоса, при этом увеличение ресурса насоса зачастую незначительно.
Известен также корпус центробежного насоса, содержащий несущий кожух, выполненный из двух разъемно соединенных по диаметральной плоскости частей и установленное внутри кожуха рабочее колесо, связанное с приводом его вращения, при этом вся внутренняя поверхность кожуха, формирующая спиралевидный отвод и наружная поверхность рабочего колеса облицованы резиновым покрытием [US, 1850683, F04D 7/00, 1932].
Резиновое покрытие превосходит по износостойкости сталь, продлевая срок службы насоса и может быть заменено по мере его износа. Однако резина имеет невысокие прочностные характеристики и невысокую химическую стойкость, а частая замена покрытия усложняет и удорожает эксплуатацию насоса.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является корпус центробежного насоса спиралеобразной формы, содержащий закрепленное на его внутренней поверхности износостойкое покрытие, выполненное из армированной тканным материалом резины [ЕР, 0206031, F04D 29/42, 1986, (прототип)].
Это решение достаточно просто в конструктивном отношении, армирование облицовки повышает прочность резины и ее адгезионные свойства для соединения с корпусом, однако незначительно повышает ее износостойкость. Кроме того, процесс формования из резины спиралевидной оболочки достаточно сложен и требует дорогостоящих оборудования (автоклавов и т.д.) и оснастки, поэтому облицовка, как правило, выполняется из отдельных частей. Следует также отметить, что резиновая облицовка не обладает высокой стойкостью к химически агрессивным средам (маслам, кислотам и др.), что также может привести к ее преждевременному износу и разрушению.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в дальнейшем повышении срока службы центробежного насоса и снижении затрат на его эксплуатацию, а технический результат, который может быть достигнут при реализации полезной модели, заключается в повышении износостойкости, прочности и технологичности корпуса насоса.
Для достижения указанного технического результата предлагается износостойкое покрытие корпуса насоса выполнить из композиционного материала на основе полиуретанового эластомера, армированного базальтовым волокном и/или полуфабрикатами из него и включающего, по крайней мере, один наполнитель.
В качестве основы износостойкого покрытия может использоваться литьевой полиуретановый эластомер с вводимыми в него в процессе формования базальтовым волокном или тканью из базальтового волокна и наполнителем.
В качестве наполнителя могут использоваться частицы твердых минералов, такие как крошка корунда, крошка базальта, базальтовая чешуя [RU, 1825514, C09D 167/06, 1991] и силикатный песок, вводимые в основу как порознь, так и любом сочетании.
Износостойкое покрытие может быть неразъемно соединено, например склеено, с внутренней поверхностью несущего кожуха, а также может быть соединено с кожухом и разъемно.
Один из возможных вариантов реализации полезной модели проиллюстрирован на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 показан вид сбоку на корпус насоса с составным износостойким покрытием.
На фиг.2 представлено поперечное сечение корпуса насоса по диаметральному разъему со снятой передней частью несущего кожуха.
На фиг.3 показано сечение А-А на фиг.2 с износостойким покрытием, выполненным за одно целое.
На фиг.4 приведен фрагмент сечения износостойкого покрытия в увеличенном масштабе.
Корпус 1 центробежного насоса содержит несущий кожух 2, выполненный, например, из двух частей 3 и 4, соединяемых болтовыми соединениями 5 по диаметральной плоскости 6.
Несущий кожух 2 образует внутреннюю камеру 7 спиралеобразной формы, аксиальный входной канал 8 и тангенциальный выходной патрубок 9. В камере 7 располагается рабочее колесо, связанное с приводом его вращения (на чертежах не показаны).
Внутренняя поверхность камеры 7, входного канала 8 и выходного патрубка 9 облицованы износостойким покрытием 10, выполненным из композиционного материала на основе полиуретанового эластомера, армированного базальтовым волокном (или тканью из базальтового волокна) 11, и включающего наполнитель 12 в виде частиц твердых минералов, таких как корунд, базальт, силикатный песок.
Использование литьевого или вальцуемого полиуретанового эластомера позволяет упростить по сравнению с резиной технологию формования износостойкого покрытия 10 с введением в процессе формования армирующего базальтового волокна 11 и наполнителя 12, при этом возможно формование покрытия 10 целиком в виде единой объемной детали (фиг.3) или в виде нескольких, например двух, частей, стыкуемых по диаметральному разъему несущего кожуха 2 и закрепляемых в нем в процессе сборки корпуса 1 насоса (фиг.1). И в том, и в другом случае износостойкое покрытие 10 крепится на внутренней поверхности несущего корпуса 2 либо неразъемно, например посредством клея, либо посредством разъемного соединения, например, замкового (см. фиг.3)
Полиуретановый эластомер имеет более высокие показатели прочности и износостойкости по сравнению с резиной, а в сочетании с армирующим базальтовым волокном 11 и с наполнителем 12 в виде частиц твердых минералов его прочность и износостойкость значительно увеличиваются и при этом повышается стойкость покрытия, а следовательно и корпуса насоса, к воздействию агрессивных сред, улучшается технологичность и упрощается формование покрытия. Этот комплекс положительных качеств позволяет решить поставленную задачу и обеспечить конкурентоспособность полезной модели.