РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЛОПАСТНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к насосостроению и может быть использована при создании лопастных насосов с щелевым уплотнением, в которых щелевое уплотнение между рабочим колесом и корпусом снабжено защитным кольцом, выполненным из материала, отличающегося от материала рабочего колеса, например, из бронзы (для предотвращения искрообразования) или из закаленной стали (для предотвращения абразивного износа).
В качестве прототипа выбрано рабочее колесо лопастного насоса с установленным на его цилиндрическом пояске защитным кольцом, закрепленным от проворачивания и осевого смещения относительно цилиндрического пояска с помощью одного или более фиксирующего элемента, причем защитное кольцо выполнено с углублениями и зафиксировано развальцованными элементами рабочего колеса, в котором сопрягающиеся с углублениями кольца фиксирующие элементы выполнены в виде тонкостенного пояска рабочего колеса [патент на полезную модель РФ №124748, МПК F04D 29/16, опубл. 10.02.2013].
Недостатками известной конструкции являются:
1. Сложность ремонта рабочего колеса, что связано с необходимостью срезания развальцованных элементов на самом колесе и последующего восстановления наплавкой металла тонкостенного пояска.
2. Ограниченная область применения известной конструкции - так, например, материал колеса должен быть пластичным и должен быть свариваемым, что не всегда возможно по условиям эксплуатации.
Целью полезной модели являемся устранение вышеназванных недостатков.
Поставленная задача достигается тем, что в рабочем колесе лопастного насоса, содержащем покрывной диск, снабженный защитным кольцом, закрепленным от проворачивания и осевого смещения при помощи одного или более фиксирующего элемента, согласно полезной модели, в защитном кольце выполнен один или более шпоночный паз, в каждом из которых установлен фиксирующий элемент, выполненный в виде шпонки с выступом, размещенным в выполненном в покрывном диске ответном радиальном углублении для фиксации кольца от проворачивания, при этом шпонка установлена с выступанием за торец защитного кольца с возможностью загибания ее выступающей части для фиксации кольца от осевого смещения.
С целью упрощения проведения монтажных и ремонтных работ сопрягающиеся поверхности покрывного диска и защитного кольца выполнены ступенчатыми.
Для повышения технологичности изготовления радиальное углубление покрывного диска выполнено в виде круглого отверстия, а ответный выступ на шпонке выполнен в виде стержня круглого поперечного сечения.
С целью упрощения технологии изготовления круглое отверстие покрывного диска выполнено сквозным.
При этом, для обеспечения возможности использования рабочего колеса в лопастных насосах различного исполнения защитное кольцо может быть закреплено снаружи покрывного диска, в котором для этого выполнен ступенчатый посадочный поясок, или закреплено внутри покрывного диска, в котором для этого выполнена ступенчатая посадочная проточка.
Для предотвращения искрообразования при работе колеса в составе лопастного насоса, перекачивающего горючие жидкости (нефть, бензин, углеводороды и т.п), защитное кольцо выполнено из медного сплава.
В целях снижения абразивного износа колеса при его работе в составе лопастного насоса, перекачивающего абразивсодержащие жидкости, защитное кольцо выполнено из износостойкого материала, например, закаленной стали.
Полезная модель иллюстрирована чертежами:
Фиг. 1 - продольный разрез рабочего колеса лопастного насоса с креплением защитного кольца внутри покрывного диска;
Фиг. 2 - то же самое с креплением защитного кольца снаружи покрывного диска;
Фиг. 3 - вид А (вид на шпоночный паз) на Фиг. 1;
Фиг. 4 - вид Б (вид на шпоночный паз) на Фиг. 2.
Перечень позиций и обозначений на чертежах:
1 - покрывной диск;
2, 3 - цилиндрические пояски;
4 - защитное кольцо;
5 - шпоночный паз;
6 - отверстия;
7 - стержень;
8 - шпонка;
9 - выступающая часть шпонки;
1
2
d, d - диаметры поясков;
Т - торец защитного кольца.
1
2
Рабочее колесо центробежного насоса снабжено покрывным диском 1, на котором выполнены два цилиндрических пояска 2 и 3 с различными диаметрами (d и d, соответственно). В защитном кольце 4 также выполнены два цилиндрических пояска, по которым с натягом оно установлено на поясках 2 и 3, причем в случае, когда защитное кольцо расположено внутри покрывного диска 1, защитное кольцо 4 необходимо перед установкой охладить, например, в жидком азоте (см. Фиг. 1) или нагреть покрывной диск 1 рабочего колеса.
В случае, когда защитное кольцо 4 установлено снаружи покрывного диска 1 (см. Фиг. 2) необходимо нагреть защитное кольцо 4 или охладить покрывной диск 1 рабочего колеса.
1
2
В защитном кольце 4 выполнен один или более шпоночный паз 5 (см. Фиг 3 и Фиг. 4), причем благодаря наличию двух участков цилиндрических поясков 2 и 3 с разными диаметрами d и d пазы 5 можно сделать очень короткими путем фрезерования (см. Фиг. 3) или долбления (см. Фиг. 4), когда обработка осуществляется «напроход».
В покрывном диске 1 выполнены отверстия (углубления) 6, углы расположения которых равны углам расположения шпоночных пазов 5 в защитном кольце 4. При этом пазы в покрывном диске 1 выполнять нет необходимости. В отверстиях 6 размещены стержни 7, выполненные каждый за одно целое со шпонкой 8, при этом последняя выполняет роль «шляпки», не позволяя стержню 7 выпасть из отверстия 6.
Шпонки 8 размещаются в пазах 5, которые для удобства монтажа кольца 4 можно сделать шире, чем ширина шпонки 8.
Для упрощения сборки стержни 7 можно установить в отверстиях 6 на клею. Затем вставляют защитное кольцо 4, совмещая пазы 5 со шпонками 8. Длину шпонки 8 выбирают с таким расчетом, чтобы часть 9 шпонки 8 выступала за пределы паза 5 и затем загибалась в сторону торца Т кольца 4. Угол загиба может быть 45° и более.
По окончании монтажа шпонка 8 фиксирует от проворачивания кольцо 4, упираясь в шпоночный паз 5 и препятствует осевому смещению («сползанию») защитного кольца 4 с поясков 2, 3 покрывного диска 1 рабочего колеса, в то же самое время, благодаря стержню 7, размещенному в отверстии 6 шпонка 8 стопорится от выпадения из покрывного диска 1.
Таким образом, стопорение защитного кольца 4 от «сползания» и «проворота» относительно покрывного диска 1 осуществляется с помощью отдельной детали - шпонки 8 со стержнем 7, независимо от того, из каких материалов выполнены защитное кольцо 4 и рабочее колесо лопастного насоса.
1
2
Для демонтажа защитного кольца 4 необходимо разогнуть или срезать выступающую часть 9 шпонки (шпонок) 8 и сдвинуть защитное кольцо 4 в осевом направлении с покрывного диска 1 рабочего колеса лопастного насоса. Ступенчатое выполнение цилиндрических поясков 2, 3 покрывного диска 1 и кольца 4 (с различными диаметрами d и d существенно облегчает эту задачу, так как сдвиг необходимо выполнить на отрезке, равном ширине одной из ступенек (2 или 3) покрывного диска 1 и кольца 4.
Сборку рабочего колеса насоса с защитным кольцом производят в следующей последовательности:
- вставляют выступ (цилиндр) 7 в отверстие 6 (для исключения выпадения выступа 7 вместе со шпонкой 8, выступ 7 можно приклеить к отверстию 6);
- нагревают (Фиг. 2) или охлаждают (Фиг. 1) защитное кольцо 4 на 80…120°С, совмещая паз 5 в кольце со шпонкой 8, после чего надевают кольцо 4 на пояски 2 и 3;
- загибают на 90°С выступающую часть 9 шпонки 8 в сторону торца Т защитного кольца 4.
Для демонтажа защитного кольца 4 (в случае частичного износа или повреждения его) отгибают и распрямляют загнутую часть 9 шпонки 8, после чего удаляют кольцо 4 с пояска 3 покрывного диска 1 при помощи съемника (не показано).
Использование полезной модели позволяет существенно упростить ремонт рабочего колеса лопастного насоса с защитным кольцом. Для снятия и замены защитного кольца достаточно разогнуть (или срезать) только выступающую часть шпонки и сдвинуть (с помощью съемника) кольцо с пояска покрывного диска.
При этом расширяется область применения рабочего колеса лопастного насоса, которое может быть выполнено из любого материала.