Центробежный насос с корпусом
Группа изобретений относится к области насосостроения. Центробежный насос содержит корпус (1). В корпусе (1) расположены рабочее колесо (2) и всасывающий патрубок (4), образующий всасывающее отверстие и выполненный с возможностью вставки в донную пластину (3) корпуса насоса. Патрубок (4) установлен с возможностью осевого перемещения на донной пластине (3) благодаря тому, что и всасывающий патрубок (4), и донная пластина (3) имеют по меньшей мере по одной поверхности (6), повернутой относительно донной пластины (3), которыми они прилегают друг к другу, так что за счет прокручивания всасывающего патрубка (4) расстояние между рабочим колесом (2) и всасывающим патрубком (4) может изменяться, и/или на радиальной окружной поверхности (12) всасывающего патрубка (4) предусмотрен уплотнительный буртик (14), во вставленном состоянии прилегающий к донной пластине (3). Изобретения направлены на поддержание высокого КПД насоса в ходе долгосрочной эксплуатации. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к центробежному насосу, содержащему корпус, в котором расположены рабочее колесо и всасывающий патрубок, образующий всасывающее отверстие, и всасывающий патрубок установлен с внутренней стороны корпуса на донной пластине корпуса насоса с возможностью осевого перемещения. Также изобретение относится к способу изготовления центробежного насоса, содержащего рабочее колесо.
Уровень техники
В центробежных насосах с рабочими колесами полуоткрытого типа ширина осевого гидравлического зазора между вращающимся рабочим колесом и неподвижной относительно него донной пластиной со всасывающим патрубком имеет существенное влияние на гидравлический КПД центробежного насоса. Чем меньше этот зазор, тем меньше гидравлические потери внутри центробежного насоса. Поэтому как в процессе монтаже, так и в ходе последующей эксплуатации центробежного насоса необходимо регулировать зазор, добиваясь его максимально малого размера. При монтаже регулирование требуется, поскольку в результате наличия соответствующих производственных допусков отдельных деталей центробежного насоса размер зазора сопряжен с некоторым разбросом значений. К тому же как вращающееся рабочее колесо, так и неподвижная относительно него донная пластина со всасывающим патрубком во время работы подвергаются практически неизбежному износу, так что зазор в течение срока службы увеличивается.
Ввиду этого, уже в течение некоторого времени работающие в данной области специалисты занимаются разработкой конструктивных решений для подстроечной юстировки зазора для компенсации износа во время работы центробежного насоса и поддержания постоянно высокого уровня КПД. Направленные на решение данной задачи подходы охватывают, например, установленную с возможностью регулирования по высоте донную пластину, установленный с возможностью регулирования по высоте всасывающий патрубок или изменение осевого положения рабочего колеса на валу приводного двигателя. Однако известные до сих пор конструктивные исполнения в ходе длительной эксплуатации оказывались не особо подходящими для всегда очень точного в долгосрочном периоде регулирования зазора между рабочим колесом и предусмотренным в донной пластине корпуса насоса всасывающим патрубком, образующим всасывающее отверстие.
Раскрытие изобретения
Исходя из этой сложившейся ситуации задача настоящего изобретения состоит в усовершенствовании центробежного насоса вышеуказанного типа таким образом, чтобы КПД центробежного насоса даже в ходе долгосрочной эксплуатации оставался постоянно высоким, несмотря на неизбежный износ.
Поставленная задача решается согласно изобретению признаками, изложенными в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с этим задача решается центробежным насосом, содержащим корпус, при этом в корпусе насоса расположены рабочее колесо и всасывающий патрубок, образующий всасывающее отверстие и выполненный с возможностью вставки в донную пластину корпуса насоса, всасывающий патрубок установлен, в частности с внутренней стороны корпуса, с возможностью осевого перемещения на донной пластине корпуса насоса благодаря тому, что и всасывающий патрубок, и донная пластина, в частности в области опирания, имеют по меньшей мере по одной поверхности, повернутой относительно донной пластины, которыми они прилегают друг к другу, так что за счет прокручивания всасывающего патрубка расстояние, в частности осевое, между рабочим колесом и всасывающим патрубком может изменяться, и/или на радиальной окружной поверхности всасывающего патрубка предусмотрен уплотнительный буртик, во вставленном состоянии прилегающий к донной пластине.
Существенный пункт описанного более подробно ниже по тексту решения заключается в установке всасывающего патрубка в донной пластине с возможностью осевого перемещения, что обеспечивает возможность регулирования расстояния, также называемого размером зазора. Благодаря предложенному конструктивному исполнению с повернутыми относительно донной пластины поверхностями можно регулировать размер зазора по сравнению с известными из уровня техники решениями с особенной технологической надежностью и с повышенной точностью повторения. Помимо собственно регулирования размера зазора также центральным и/или альтернативным аспектом изобретения является обеспечение уплотнения между донной пластиной и подвижным всасывающим патрубком посредством уплотнительного буртика. Традиционное известное из уровня техники уплотнение в виде создающего радиальное уплотнение направлении уплотнительного кольца круглого сечения по многим причинам является не вполне удовлетворительным, ведь из-за трения, в частности по всему периметру радиальных окружных поверхностей, в частности образующих уплотнительные поверхности, прокручивание всасывающего патрубка в донной пластине при наличии уплотнительного кольца круглого сечения было бы возможно только за счет приложения значительного усилия. Однако наличие предложенного уплотнительного буртика, прежде всего приформованного к всасывающему патрубку методом литья под давлением, позволяет, при затрате малых усилий, обеспечить точное регулирование расстояния при одновременном обеспечении уплотнения вкупе с упрощением и экономической оптимизацией изготовления. К тому же под известное из уровня техники уплотняющее в радиальном направлении уплотнительное кольцо круглого сечения требуется радиальная канавка во всасывающем патрубке, что одновременно представляет собой поднутрение при извлечении из литьевой формы. Для изготовления именно такого поднутрения методом литья под давлением потребовалась бы либо затратная конструкция литьевой формы, либо была бы нужна последующая механическая обработка. В отличие от этого, предложенному центробежному насосу вышеупомянутые производственные мероприятия не нужны и процесс его изготовления в этом отношении существенно проще.
Утверждение о том, что поверхность повернута относительно донной пластины означает, в частности, что нормаль к этой поверхности наклонена на угол больше 0° относительно нормали к поверхности донной пластины, в частности, в ее области вне пределов этой поверхности. Если поверхность донной пластины, в частности, в ее области вне пределов этой повернутой поверхности, проходит параллельно горизонталям, то такая повернутость означает, например, что поверхность наклонена относительно горизонталей. Предпочтительно, чтобы внутри донной пластины была предусмотрена выемка, прежде всего круглая, в которую всасывающий патрубок можно вставить с внутренней стороны корпуса таким образом, что поверхности оказываются налегающими друг на друга с формированием плоскостного контакта. Предпочтительно, чтобы всасывающее отверстие было выполнено в виде отверстия внутри всасывающего патрубка, так что в смонтированном состоянии центральные оси выемки и всасывающего отверстия проходят параллельно друг другу и/или нормали к поверхности всасывающего патрубка и/или к донной пластине, прежде всего в той области, где у нее нет повернутых поверхностей, проходят параллельно центральной оси всасывающего патрубка. Аналогичным образом, термин "в осевом направлении" предпочтительно относится точно так же к центральной оси всасывающего патрубка. Под прокручиванием понимается, в частности, проворачивание вокруг центральной оси и/или вокруг оси, образованной всасывающим отверстием. Предпочтительно, чтобы всасывающий патрубок был выполнен дискообразным, при этом образующая всасывающее отверстие часть в смонтированном состоянии предпочтительно прилегает к донной пластине так, что оказывается заподлицо с ее нижней стороной. Образующая всасывающее отверстие часть в направлении центральной оси всасывающего патрубка, предпочтительно в направлении нижней стороны всасывающего патрубка выдается над поверхностью и/или окружена этой поверхностью как своего рода рамкой.
В охарактеризованном в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения центробежном насосе радиальный зазор между наружным диаметром всасывающего патрубка и цилиндрической поверхностью донной пластины является параметром, подчиненным производственным допускам, назначаемым в технологическом процессе литья под давлением. Для того, чтобы не допустить перекрытия полей производственных допусков размеров всасывающего патрубка и донной пластины и обеспечить их технологически устойчивую стыкуемость радиальный зазор должен иметь некую минимальную величину. Исследования показали, что если пойти на эту минимальную величину, то гидравлический КПД центробежного насоса значительно падает. Снижение КПД, в первую очередь, объясняется тем фактом, что из-за радиального зазора между всасывающим патрубком и донной пластиной устанавливаются внутренние перетечки. Однако наличие предложенного уплотнительного буртика предотвращает эти утечки. Предпочтительно, чтобы уплотнительный буртик был расположен на радиальной окружной поверхности всасывающего патрубка, которая в смонтированном состоянии расположена, в частности, оппозиционно цилиндрической поверхности и/или с касанием прилегает к цилиндрической поверхности. Кроме того, предпочтительно, чтобы уплотнительный буртик был выполнен в виде вкруговую опоясывающего, тонкостенного буртика и/или был приформован к всасывающему патрубку методом литья под давлением и/или был выполнен за одно целое со всасывающим патрубком, так что при изготовлении необходима только одна-единственная технологическая операция. Предпочтительно, чтобы в случае пресс-формы для литья под давлением уплотнительный буртик находился в плоскости разъема обеих полуформ, а не представлял собой поднутрение при извлечении из литьевой формы.
В совокупном итоге перечисленных мер можно экономически оптимально изготавливать предложенный центробежный насос методом литья под давлением с использованием простых бескассетных (у которых отсутствует "кассета" - боковая подвижная секция с оформляющими элементами) так называемых "смыкающе-раскрывающихся" литьевых форм, без необходимости затратной механической и/или ручной последующей обработки. За счет предложенных поверхностей и уплотнительного буртика, с одной стороны, обеспечена возможность осевого регулирования плавным ходом положения всасывающего патрубка относительно донной пластины, в то время как предложенный уплотнительный буртик позволяет обеспечить уплотнение с малым трением при осевой передвижке. В этом отношении поверхности и уплотнительный буртик представляют собой взаимосвязанные продукты данной разработки, которые могут комбинироваться друг с другом (что, впрочем, не обязательно, а лишь дает преимущества) для формирования предложенного центробежного насоса. Как более подробно описано ниже, поверхности позволяют производить точное бесступенчатое регулирование расстояния между всасывающим патрубком и донной пластиной, например, с помощью шкалы. К тому же конструкция центробежного насоса обеспечивает возможность последующей подрегулировки расстояния без специального инструмента и без необходимости вскрытия для этого корпуса насоса, при этом регулирование расстояния является независимым от вида соединения вала приводного двигателя с рабочим колесом центробежного насоса. Рабочее колесо и вал двигателя с равным успехом могут быть соединены между собой и за счет цилиндрического соединения с помощью призматической шпонки. Если рассматривать центробежный насос с точки зрения традиционного уплотнения посредством уплотнительного кольца круглого сечения, то можно сказать, что благодаря уплотнительному буртику он выполнен как будто вовсе без уплотнения.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения поверхности выполнены в виде спиральных поверхностей или винтовых поверхностей, всасывающий патрубок и донная пластина имеют по две, три, четыре или более расположенных друг за другом с вращательной симметрией поверхностей, поверхности выполнены по типу наклонных плоскостей, имеют один и тот же уклон и/или выполнены соответствующими друг другу. Предпочтительно, чтобы поверхности были выполнены однотипными и/или, при рассмотрении донной пластины и/или всасывающего патрубка на виде в плане, проходили по окружности и/или концентрично вокруг центральной оси всасывающего отверстия. К примеру, в случае, когда и на донной пластине, и на всасывающем патрубке имеется по три поверхности, каждая из них проходит с вращательной симметрией на протяжении углового сектора величиной 120° вокруг центральной оси, так что при взаимопроникновении всасывающего патрубка и донной пластины получается плоскостной контакт между соответствующими поверхностями. За счет прокручивания всасывающего патрубка поверхности скользят одна по другой, так что это вращательное движение (поворот) порождает поступательное перемещение всасывающего патрубка в осевом направлении всасывающего отверстия и/или по отношению к донной пластине. Поверхности могут быть выполнены плоскими, однако при этом, в частности для экономии материала и для получения рассчитанной на пластмассу конструкции, также может быть предусмотрена реброобразная структура, при которой поверхности образованы ребрами. Вдоль своей протяженности поверхности могут иметь равномерный или возрастающий уклон.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения центробежный насос содержит крепежный элемент, обеспечивающий возможность фиксации всасывающего патрубка на донной пластине, и/или выполненный в виде винта крепежный элемент, пропущенный через предусмотренную на донной пластине прорезь дугообразной формы. Предпочтительно, чтобы в каждой поверхности донной пластины была выполнена прорезь и/или каждая из поверхностей прерывалась прорезью, а через нее насквозь пропущен соответствующий крепежный элемент. В частности, предпочтительно, чтобы у внутреннего края, прежде всего каждой, прорези была нанесена шкала, посредством которой можно считывать текущую дистанцию процесса перестановки. Цена деления шкалы предпочтительно такова, что поворачивание от одного деления шкалы к следующему делению приводит к осевому перемещению всасывающего патрубка на 0,1 мм. Целесообразно, чтобы максимально возможную осевую длину хода при перестановке можно было за счет уклона поверхностей подобрать для обеспечения возможности компенсации максимальной широты разброса значений суммарного допуска размерной цепи (т.е. суммы допусков всех ее составляющих звеньев) рабочего колеса. Длина хода может составлять, например, 2, 3, 4 или 5 мм. Фиксация крепежного элемента предпочтительно осуществляется после выставления желательного расстояния, например, за счет вворачивания винта во всасывающий патрубок через прорезь донной пластины. Предпочтительно, чтобы во всасывающем патрубке была предусмотрена резьба под винт, при этом винт своей головкой может налегать на нижнюю сторону донной пластины, противоположную внутренней стороне. В этом случае фиксация может происходить при помощи самонарезающих винтов, при этом во всасывающем патрубке могут иметься только цилиндрические отверстия. Резьба может быть сформирована вворачиванием винтов. Крепежный элемент обеспечивает соединение всасывающего патрубка и донной пластины, в частности, с зажиманием и, как следствие, с фрикционным замыканием, и/или с силовым замыканием.
В принципе, поверхности могут быть повернуты в любом направлении относительно донной пластины. Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения поверхности повернуты таким образом, что за счет прокручивания всасывающего патрубка в направлении вращения рабочего колеса расстояние между ними уменьшается. Во время работы центробежного насоса между рабочим колесом, прежде всего кромкой рабочего колеса, и всасывающим патрубком могут оседать и тем самым образовывать скопления твердые частицы, благодаря чему часть крутящего момента, действующего на рабочее колесо, за счет трения передается на всасывающий патрубок, чем и обусловлена возможность ослабления или отвинчивания крепежного элемента. Однако, коль скоро в предложенном варианте выполнения поверхности расположены повернутыми таким образом, что в результате прокручивания всасывающего патрубка в направлении вращения рабочего колеса всасывающий патрубок движется вдоль оси в направлении рабочего колеса, то за счет крутящего момента зажимное усилие крепежного элемента крепежного элемента лишь увеличивается. Поскольку всасывающий патрубок прижат к донной пластине винтами, выступающими в роли крепежных элементов, в таком случае поверхности приходят в сплоченное состояние, что предотвращает ослабление винтов.
В предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, чтобы донная пластина имела цилиндрическую поверхность, к которой прилегает уплотнительный буртик, в частности, обходя ее по всему периметру окружности и/или касаясь ее и/или уплотнительный буртик выполнен в виде вкруговую опоясывающего, тонкостенного буртика, уплотнительный буртик приформован к всасывающему патрубку методом литья под давлением и/или уплотнительный буртик выполнен за одно целое с всасывающим патрубком. Цилиндрическая поверхность представляет собой, в частности, часть цилиндрической, сделанной с внутренней стороны корпуса, выемки донной пластины, в которую в смонтированном состоянии посажен всасывающий патрубок. Нормаль к цилиндрической поверхности предпочтительно проходит ортогонально к центральным осям выемки и/или всасывающего отверстия.
В особенно предпочтительном варианте выполнения на всасывающем патрубке между указанной поверхностью и окружной поверхностью предусмотрено уплотнение, прежде всего проходящее по окружности и/или представляющее собой уплотнительное кольцо V-образного сечения, налегающее на донную пластину, в частности, с касанием. Предпочтительно, чтобы уплотнительное кольцо V-образного сечения было изготовлено из бутадиен-нитрильного каучука и/или сидело внатяг на участке всасывающего патрубка со ступенчато измененным книзу диаметром. Предпочтительно, чтобы уплотняющая кромка уплотнительного кольца V-образного сечения прилегала к кольцеобразной плоской поверхности донной пластины. За счет пружинящего действия уплотнительного кольца V-образного сечения, выполненного, в частности, в виде губки манжетного уплотнения, компенсируется осевое перемещение при прокручивании всасывающего патрубка, чем гарантирован уплотняющий эффект в каждом положении всасывающего патрубка. Другими словами, уплотнительное кольцо V-образного сечения позволяет статическое уплотнение всасывающего патрубка с наружной стороны, что приводит к низким утечкам. В сочетании уплотнительное кольцо V-образного сечения и уплотнительный буртик представляют двухступенчатое, плавноходное и бессмазочно перемещаемое уплотнение, так что минимизируются гидравлические потери из-за перетечек между областями высокого и низкого давления внутри корпуса насоса и удается получить повышенный гидравлический КПД центробежного насоса. Предпочтительно, чтобы центробежный насос работал в погруженном состоянии. В случае сухого исполнения между всасывающим патрубком и донной пластиной может быть предусмотрено уплотнительное кольцо круглого сечения, обеспечивающее радиальное уплотнение.
В другом предпочтительном варианте выполнения в несмонтированном состоянии уплотнительный буртик имеет завышенный размер по сравнению с выемкой донной пластины, в частности цилиндрической поверхностью, к которой этот уплотнительный буртик прилегает в смонтированном состоянии, в частности, с касанием. Предпочтительно, чтобы уплотнительный буртик был выполнен таким, что за счет взаимопроникновения всасывающего патрубка и донной пластины, а точнее в результате вставки всасывающего патрубка в донную пластину, уплотнительный буртик стесняется с ужиманием на величину завышенного размера, так что радиальный зазор между всасывающим патрубком и донной пластиной смыкается, в частности полностью и/или вкруговую. Предпочтительно, чтобы уплотнительный буртик был выполнен в виде пластически деформируемой сплющенной закраины. За счет такого конструктивного исполнения уплотнительного буртика можно компенсировать обусловленные технологическими особенностями колебания соблюдения размеров и сохранности формы, в частности круглость всасывающего патрубка и донной пластины. К тому же за счет конструктивного исполнения, о котором идет речь, можно, в частности, предотвратить утечки внутри корпуса насоса.
В предпочтительном варианте выполнения центробежный насос содержит приводной двигатель, а рабочее колесо имеет металлическую втулку, в частности заделанную в материал в процессе его изготовления методом литья под давлением, которая функционально связана с валом приводного двигателя. Предпочтительно, чтобы металлическая втулка при изготовлении рабочего колеса методом литья под давлением была заключена в материал рабочего колеса. Приводной двигатель предпочтительно выполнен в виде погружного электродвигателя. Предпочтительно, чтобы к фланцу приводного двигателя был прикреплен корпус насоса.
Согласно предпочтительному варианту выполнения на стороне всасывающего патрубка, обращенной к рабочему колесу, предусмотрен металлический вкладыш всасывающего патрубка, в частности заделанный в материал в процессе изготовления методом литья под давлением. Металлический вкладыш всасывающего патрубка предпочтительно проходит концентрично вокруг всасывающего отверстия. Предпочтительно, чтобы конструкция была выполнена с обеспечением возможности регулирования расстояния между плоской поверхностью металлического вкладыша всасывающего патрубка и рабочим колесом, прежде всего кромками лопастей рабочего колеса. Предусмотренный преимущественно для защиты от изнашивания металлический вкладыш всасывающего патрубка может быть выполнен в виде металлического листа-накладки, предпочтительно расположенного на верхней стороне всасывающего патрубка и/или проходящего так, что нормали к его поверхности ориентированы в направлении центральной оси всасывающего отверстия.
Для прикрепления рабочего колеса, в принципе, существуют различные возможности. В предпочтительном варианте выполнения рабочее колесо соединено с силовым замыканием с валом двигателя по конической посадке. В равным образом предпочтительном варианте выполнения всасывающий патрубок установлен в донной пластине концентрично к оси вала двигателя.
В другом предпочтительном варианте выполнения донная пластина выполнена с возможностью привинчивания к корпусу насоса, рабочее колесо выполнено в виде полуоткрытого многоканального рабочего колеса, рабочее колесо имеет по меньшей мере одну лопасть и за счет прокручивания всасывающего патрубка расстояние между по меньшей мере одной лопастью рабочего колеса и всасывающим патрубком может изменяться, и/или между корпусом насоса и донной пластиной предусмотрена круговая контурная прокладка, в частности из бутадиен-нитрильного каучука, служащая для взаимной изоляции корпуса насоса и донной пластины.
Согласно еще одному предпочтительному варианту выполнения донная пластина и/или всасывающий патрубок имеет(ют) в составе стеклопластик, в частности армированный стекловолокном полипропилен, либо же полностью из него состоит(ят). Помимо этого, донную пластину и/или всасывающий патрубок также можно выполнить из серого чугуна, материалов, используемых для прецизионного (точного) литья или из полиуретана. В случае серого чугуна предпочтительно осуществляется механическая обработка поверхностей. К тому же возможен вариант, при котором только формирующие плоскостной контакт поверхности всасывающего патрубка и донной пластины выполнены из пластмассы и как вкладыши встроены во всасывающий патрубок и донную пластину.
Следующим объектом изобретения, позволившим решить поставленную задачу, является применение охарактеризованного выше центробежного насоса в качестве погружного насоса для перекачки грязной воды и/или сточных вод. Погружные насосы для перекачки грязной воды и/или сточных вод служат, в частности для откачки замусоренной воды, например, в результате наводнений, в затопленных котлованах, в прачечных, в заиленных карьерах и рудниках, в биотопах и/или из садовых прудов, поглощающих колодцев, а также в подвалах или погребах, и, в частности для перекачки воды с разной степенью засоренности, например, камнями, шламом или окатанными обломками горных пород. За счет предложенного применения можно в долгосрочном периоде гарантировать повышенный КПД погружного насоса для перекачки грязной воды и/или сточных вод.
Еще одним объектом изобретения, позволившим решить поставленную задачу, является способ изготовления центробежного насоса, содержащего корпус и рабочее колесо, включающий получение методом литья под давлением донной пластины и вставляемого в донную пластину и закрепляемого на ней как на опоре всасывающего патрубка таким образом, что и всасывающий патрубок, и донная пластина, в частности в области опирания, имеют по меньшей мере по одной поверхности, повернутой относительно донной пластины, которыми они прилегают друг к другу в смонтированном состоянии, так что за счет прокручивания всасывающего патрубка расстояние между рабочим колесом и всасывающим патрубком может изменяться, и/или получение методом литья под давлением уплотнительного буртика на радиальной окружной поверхности всасывающего патрубка таким образом, что во вставленном состоянии уплотнительный буртик прилегает к донной пластине.
Предпочтительно, чтобы способ также включал получение методом литья под давлением корпуса насоса и/или рабочего колеса. Литье под давлением осуществляют преимущественно с использованием в качестве материала стеклопластика, в частности армированного стекловолокном полипропилена, и/или в машине литья под давлением, при этом материал в литьевую форму впрыскивают под давлением. Соответственно, матрица пресс-формы для литья под давлением предпочтительно выполнена в виде негативной формы донной пластины, всасывающего патрубка, корпуса насоса и/или рабочего колеса.
Прочие варианты осуществления и преимущества предлагаемых в изобретении применения и/или способа для специалиста вытекают по аналогии с вышеописанным центробежным насосом.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено подробное описание изобретения на примере предпочтительного варианта его выполнения, сделанное со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг. 1 - схематический разрез центробежного насоса в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения;
на фиг. 2 - схематическое изображение всасывающего патрубка и схематический разрез донной пластины центробежного насоса, показанного на фиг. 1, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения;
на фиг. 3 - изображение в аксонометрии всасывающего патрубка и местный вид выносного элемента донной пластины, показанной на фиг. 2, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения;
на фиг. 4 - показанный в аксонометрии фрагмент, иллюстрирующий с тыльной стороны показанные на фиг. 3 донную пластину и всасывающий патрубок в смонтированном состоянии, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения; и
на фиг. 5 - изображение в аксонометрии всасывающего патрубка и донной пластины, показанных на фиг. 2, в смонтированном состоянии, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан схематический разрез центробежного насоса для применения в качестве погружного насоса для перекачки грязной воды и/или сточных вод в предпочтительном варианте выполнения изобретения. Центробежный насос содержит корпус 1. Внутри корпуса насоса расположено рабочее колесо 2 и всасывающий патрубок 4, образующий всасывающее отверстие и опирающийся на донную пластину 3 с внутренней стороны корпуса. По своему конструктивному исполнению рабочее колесо 2 является полуоткрытым многоканальным рабочим колесом и имеет множество подробно на чертежах не показанных лопастей 2, обращенных к всасывающему патрубку 4.
Центробежный насос приводится в действие от погружного двигателя, при этом корпус 1 насоса прикреплен на фланце двигателя. Корпус 1 насоса, рабочее колесо 2, донная пластина 3 и всасывающий патрубок 4 изготовлены из стеклопластика, в частности из армированного стекловолокном полипропилена. В материал рабочего колеса 2 в процессе его изготовления методом литья под давлением заделана металлическая втулка, которая служит для соединения с валом двигателя. Рабочее колесо 2 по конической посадке соединено с силовым замыканием с валом двигателя. Донная пластина 3 привинчена снизу к корпусу 1 насоса, как видно на фиг. 1, при этом между корпусом 1 насоса и донной пластиной 3 предусмотрена круговая контурная прокладка 9 из бутадиен-нитрильного каучука (аббрев. БНК или НБК, NBR от англ. "acrylonitrile-butadiene rubber"). Всасывающий патрубок 4 установлен в донной пластине 3 концентрично с осью вала двигателя. В качестве защиты от износа во всасывающий патрубок 4 на его обращенной к рабочему колесу 2 стороне методом литья под давлением заделан металлический вкладыш 10 всасывающего патрубка в виде металлического листа-накладки, как видно из показанного на фиг. 5.
Как более подробно видно из фиг. 2 и 3, на которых изображен показанный на фиг. 1 центробежный насос, где в схематическом разрезе, а также на виде в аксонометрии вверху проиллюстрирован всасывающий патрубок 4, а внизу - донная пластина 3, эта донная пластина 3 имеет круговую цилиндрическую поверхность 5, в образованную которой нишу своей нижней стороной может быть вставлен всасывающий патрубок 4. На нижней стороне всасывающего патрубка 4, на виде в плане выглядящего круглым, выполнены три поверхности 6, проходящие в окружном направлении с вращательной симметрией друг за другом с угловым шагом 120° и концентрично вокруг всасывающего отверстия, каждая из которых имеет один и тот же уклон и во вставленном, или смонтированном, состоянии они повернуты относительно донной пластины 3, а также верхней стороны всасывающего патрубка 4. Центральная ось, образованная поверхностями 6 всасывающего патрубка 4, соответствует центральной оси всасывающего отверстия всасывающего патрубка 4.
Соответствующим образом и на нижней стороне цилиндрической поверхности 5 донной пластины 3 также выполнены три расположенные друг за другом с вращательной симметрией и проходящие вокруг всасывающего отверстия поверхности 6, так что в результате вставки всасывающего патрубка 4 в донную пластину 3 соответствующие поверхности 6 донной пластины 3 и всасывающего патрубка 4 прилегают друг к другу с касанием и формируют плоскостной контакт. Центральная ось, образованная поверхностями 6 донной пластины 3, проходит перпендикулярно продольной оси донной пластины 3. Поверхности 6 в случае донной пластины 3 могут быть выполнены, как можно видеть из фиг. 3, сплошными, при этом поверхности 6 донной пластины 3 прерываются описанными ниже по тексту прорезями 7, или, в случае всасывающего патрубка 4, могут быть образованы реброобразной структурой для формирования таким путем сопряжения с геометрией вроде спиральных или винтовых поверхностей.
В любом случае наличие поверхностей 6 донной пластины 3 и всасывающего патрубка 4, повернутых в обоих случаях относительно донной пластины 3 и в смонтированном состоянии прилегающих друг к другу, вызывает эффект, состоящий в том, что за счет прокручивания всасывающего патрубка 4 вокруг оси, определенной всасывающим отверстием, может изменяться расстояние между рабочим колесом 2 и всасывающим патрубком 4. Конкретно это означает, что за счет прокручивания всасывающего патрубка 4 можно варьировать расстояние между кромками лопастей рабочего колеса и плоской поверхностью заделанного в материал в процессе изготовления методом литья под давлением металлического вкладыша 10 всасывающего патрубка, поскольку поверхности 6 скользят друг по другу, так что поворачиванию также сопутствует поступательное движение всасывающего патрубка 4 в осевом направлении.
Для фиксации всасывающего патрубка 4 к донной пластине 3 после прокручивания предусмотрено три крепежных элемента 8 в форме винтов, пропущенных через три имеющихся в донной пластине 3 прорези 7 дугообразной формы, как показано на фиг. 4. Каждый из крепежных элементов 8 погружается снизу в донную пластину 3 сквозь прорезь 7. При этом самонарезающий винт, выступающий в качестве крепежного элемента 8, врезается во всасывающий патрубок 4, налегая своей головкой на нижнюю сторону донной пластины 3, в результате чего всасывающий патрубок 4 и донная пластина 3 зажимаются и благодаря этому оказываются соединены с фрикционным замыканием.
Во время работы центробежного насоса между кромками рабочего колеса и всасывающим патрубком 4 могут оседать и тем самым образовывать скопления твердые частицы, что приводит к тому, что за счет трения часть крутящего момента передается на всасывающий патрубок 4. Для предотвращения ослабления фиксации между всасывающим патрубком 4 и донной пластиной 3 из-за переданного на всасывающий патрубок 4 крутящего момента направление вращения рабочего колеса 2 выбрано таким, что при повороте всасывающего патрубка 4 в направлении вращения рабочего колеса 2 всасывающий патрубок 4 перемещается вдоль оси в направлении рабочего колеса 2. Поскольку при этом всасывающий патрубок 4, как описано выше, зажат выполненными в виде винтов крепежными элементами 8, за счет крутящего момента зажимное усилие крепежного элемента 8 только повышается, так как поверхности 6 приходят в сплоченное состояние ("мертвый упор"), что предотвращает ослабление или отвинчивание крепежного элемента 8.
На внутреннем крае каждой прорези 7 нанесена шкала 11. Цена деления выбрана такой, что поворот от одного деления шкалы к следующему приводит к осевому перемещению всасывающего патрубка на 0,1 мм. Максимально возможная осевая длина хода при перестановке подобрана за счет уклона поверхностей 6 такой, чтобы можно было компенсировать максимальную широту разброса значений суммарного допуска размерной цепи посадки рабочего колеса, при этом в настоящем случае необходимая для этого длина хода получается величиной 3 мм. Также шкала может иметь более тонкую или более грубую градуировку.
С тем чтобы всасывающий патрубок 4 мог прокручиваться в донной пластине 3 с максимально возможно малыми потерями на трение, между радиальными контактными поверхностями 6 обоих конструктивных элементов 3, 4 необходим зазор. Однако через этот зазор могут происходить утечки в виде потока, истекающего из рабочей камеры центробежного насоса в окружающую среду. К тому же могут установиться внутренние перетечки в рабочей камере между областями высокого и низкого давления. Для ограничения этих перетечек, с одной стороны на всасывающем патрубке 4 между поверхностью 6 и радиальной окружной поверхностью 12 всасывающего патрубка 4 предусмотрено проходящее по кругу уплотнительное кольцо 13 V-образного сечения, которое налегает на донную пластину 3. Уплотнительное кольцо 13 V-образного сечения показано на фиг. 1, с одной стороны - слева - внутри центробежного насоса, а с другой стороны - справа - на выносном увеличенном фрагменте с обведенным контуром. Уплотнительное кольцо 13 V-образного сечения сидит внатяг на участке всасывающего патрубка 4 со ступенчато измененным книзу диаметром. Уплотняющая кромка уплотнительного кольца 13 V-образного сечения прилегает к кольцеобразной плоской поверхности донной пластины 3. За счет пружинящего действия уплотнительного кольца 13 V-образного сечения компенсируется осевое перемещение при прокручивании всасывающего патрубка 4, что гарантирует герметизирующий эффект в любом положении всасывающего патрубка 4.
Кроме того, на радиальной окружной поверхности 12 всасывающего патрубка 4 предусмотрен уплотнительный буртик 14, при нахождении в смонтированном состоянии прилегающий к цилиндрической поверхности 5 донной пластины 3. При нахождении в несмонтированном состоянии уплотнительный буртик 14 имеет завышенный размер по сравнению с цилиндрической поверхностью 5 донной пластины 3, т.е. его диаметр больше внутреннего диаметра цилиндрической поверхности 5. За счет этого двухступенчатого уплотнения с пластически деформируемой сплющенной закраиной в качестве уплотнительного буртика 14 в сочетании с гибким уплотнительным кольцом 13 V-образного сечения удалось обеспечить достаточную герметичность между донной пластиной 3 и всасывающим патрубком 4.
Вышеописанный вариант выполнения представляет собой только пример, допускающий возможность многочисленных модификаций и/или дополнений в объеме прилагаемой формулы изобретения. Каждый признак изобретения, описанный для определенного варианта выполнения, может быть использован самостоятельно или в комбинации с другими признаками в любом другом варианте выполнения. Каждый признак, описанный для варианта выполнения определенной категории, также соответствующим образом может быть использован в варианте выполнения другой категории.
Перечень позиционных обозначений на чертежах
1. Центробежный насос, содержащий корпус (1), при этом в корпусе (1) насоса расположены рабочее колесо (2) и всасывающий патрубок (4), образующий всасывающее отверстие и выполненный с возможностью вставки в донную пластину (3) корпуса насоса, всасывающий патрубок (4) установлен с возможностью осевого перемещения на донной пластине (3) корпуса насоса благодаря тому, что и всасывающий патрубок (4), и донная пластина (3) имеют по меньшей мере по одной поверхности (6), повернутой относительно донной пластины (3), которыми они прилегают друг к другу, так что за счет прокручивания всасывающего патрубка (4) расстояние между рабочим колесом (2) и всасывающим патрубком (4) может изменяться, и всасывающий патрубок (4) имеет уплотнительный буртик (14), предусмотренный на радиальной окружной поверхности (12) всасывающего патрубка (4) и во вставленном состоянии прилегающий к донной пластине (3), причем уплотнительный буртик (14) выполнен в виде вкруговую опоясывающего тонкостенного буртика, уплотнительный буртик (14) приформован к всасывающему патрубку (4) методом литья под давлением, и/или уплотнительный буртик (14) выполнен за одно целое с всасывающим патрубком (4), и/или поверхности (6) повернуты таким образом, что в результате прокручивания всасывающего патрубка (4) в направлении вращения рабочего колеса (2) указанное расстояние между ними уменьшается.
2. Центробежный насос по п. 1, в котором поверхности (6) выполнены в виде спиральных поверхностей или винтовых поверхностей, всасывающий патрубок (4) и донная пластина (3) имеют по две, три, четыре или более расположенных друг за другом с вращательной симметрией поверхностей (6), поверхности (6) имеют один и тот же уклон и/или поверхности (6) выполнены соответствующими друг другу.
3. Центробежный насос по п. 1, дополнительно содержащий крепежный элемент (8), обеспечивающий возможность фиксации всасывающего патрубка (4) на донной пластине (3), и/или выполненный в виде винта крепежный элемент (8), пропущенный через предусмотренную на донной пластине прорезь (7) дугообразной формы.
4. Центробежный насос по п. 1 или 2, в котором донная пластина (3) имеет цилиндрическую поверхность (5), к которой прилегает уплотнительный буртик (14), в частности, обходя ее по всему периметру окружности и/или касаясь ее.
5. Центробежный насос по п. 1, в котором на всасывающем патрубке (4) между поверхностью (6) и окружной поверхностью (12) предусмотрено уплотнение (13), прежде всего проходящее по окружности и/или представляющее собой уплотнительное кольцо (13) V-образного сечения, налегающее на донную пластину (3).
6. Центробежный насос по п. 1, в котором в несмонтированном состоянии уплотнительный буртик (14) имеет завышенный размер по сравнению с цилиндрической поверхностью (5) донной пластины (3), к которой этот уплотнительный буртик (14) прилегает в смонтированном состоянии.
7. Центробежный насос по п. 1, дополнительно содержащий приводной двигатель, при этом рабочее колесо (2) имеет металлическую втулку, в частности, заделанную в материал в процессе изготовления методом литья под давлением, которая функционально связана с валом приводного двигателя.
8. Центробежный насос по п. 7, в котором на стороне всасывающего патрубка (4), обращенной к рабочему колесу (2), предусмотрен металлический вкладыш (10) всасывающего патрубка, в частности, заделанный в материал в процессе изготовления методом литья под давлением.
9. Центробежный насос по п. 8, в котором рабочее колесо (2) соединено с силовым замыканием с валом приводного двигателя по конической посадке.
10. Центробежный насос по п. 8 и 9, в котором всасывающий патрубок (4) установлен в донной пластине (3) концентрично к оси вала двигателя.
11. Центробежный насос по п. 1, в котором донная пластина (3) выполнена с возможностью привинчивания к корпусу (1) насоса, а рабочее колесо (2) выполнено в виде полуоткрытого многоканального рабочего колеса, при этом рабочее колесо (2) имеет по меньшей мере одну лопасть и за счет прокручивания всасывающего патрубка (4) расстояние между по меньшей мере одной лопастью рабочего колеса и всасывающим патрубком (4) может изменяться, и/или при этом между корпусом (1) насоса и донной пластиной (3) предусмотрена круговая контурная прокладка (9), в частности, из бутадиен-нитрильного каучука.
12. Центробежный насос по п. 1, в котором в составе донной пластины (3) и/или всасывающего патрубка (4) имеется стеклопластик, в частности армированный стекловолокном полипропилен.
13. Применение центробежного насоса по одному из пп. 1-12 в качестве погружного насоса для перекачки грязной воды и/или сточных вод.
14. Способ изготовления центробежного насоса, содержащего корпус (1) и рабочее колесо (2), включающий получение методом литья под давлением донной пластины (3) и вставляемого в донную пластину (3) и закрепляемого на ней как на опоре всасывающего патрубка (4) таким образом, что и всасывающий патрубок (4), и донная пластина (3) имеют по меньшей мере по одной поверхности (6), повернутой относительно донной пластины (3), которыми они прилегают друг к другу в смонтированном состоянии, так что за счет прокручивания всасывающего патрубка (4) расстояние между рабочим колесом (2) и всасывающим патрубком (4) может изменяться, и получение методом литья под давлением уплотнительного буртика (14) на радиальной окружной поверхности (12) всасывающего патрубка (4) таким образом, что во вставленном состоянии уплотнительный буртик (14) прилегает к донной пластине (3), при этом уплотнительный буртик (14) выполняют в виде вкруговую опоясывающего тонкостенного буртика, уплотнительный буртик (14) приформовывают к всасывающему патрубку (4) методом литья под давлением, и/или уплотнительный буртик (14) выполняют за одно целое с всасывающим патрубком (4), и/или поверхности (6) выполняют повернутыми таким образом, что за счет прокручивания всасывающего патрубка (4) в направлении вращения рабочего колеса (2) указанное расстояние уменьшается.
