двухдисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины

Формула изобретения

Двухдисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины, содержащее металлический каркас, состоящий из соединенных между собой ведущего диска, его ступицы, ведомого диска и соединительных элементов, установленных между торцовыми поверхностями ведущего и ведомого дисков и формирующих профили нескольких лопастей, а также износостойкое покрытие каркаса, при этом ведущий и ведомый диски выполнены в виде концентричных колец, соединенных между собой перемычками, а соединительные элементы, формирующие профиль каждой лопасти, соединены с упомянутыми кольцами ведущего и ведомого дисков, отличающееся тем, что кольца, перемычки и соединительные элементы выполнены из арматурной стали одинакового сортамента и соединены между собой с помощью сварки, при этом для формирования единого каркаса внутреннее кольцо ведущего диска соединено перемычками со ступицей также посредством сварки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидравлическим машинам, в частности к насосам, касается конструкции рабочего колеса (ротора) и может быть использовано в других гидравлических машинах для нагнетания, транспортировки или перемешивания водоэмульсионных смесей или растворов, содержащих абразивные включения.

Известно двухдисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины, содержащее металлический каркас, состоящий из соединенных между собой ведущего диска, его ступицы, ведомого диска, и соединительных элементов, установленных между торцовыми поверхностями ведущего и ведомого дисков и формирующих профили нескольких лопастей, а также износостойкое покрытие каркаса (SU 1538627 А1 (ЗОЛОТАРЬ А.И. и др.), заявл. 24.10.1984, аналог).

Ведущий и ведомый диски выполнены в виде цельных металлических дисков.

Соединительные элементы, установленные между торцовыми поверхностями ведущего и ведомого дисков и формирующие профили нескольких лопастей, выполнены в виде пластин в форме цилиндрических сегментов.

Износостойкое покрытие каркаса выполнено из резины.

Металлический каркас упомянутого колеса размещается в пресс-форме, где с помощью закладных элементов производят его гуммирование.

Недостатком известного двухдискового рабочего колеса лопастной гидравлической машины является его высокая металлоемкость и масса, вызванные тем, что ведущий и ведомый диски каркаса выполнены в виде цельных металлических дисков.

Известно наиболее близкое по количеству общих признаков двухдисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины, содержащее металлический каркас, состоящий из соединенных между собой ведущего диска, его ступицы, ведомого диска и соединительных элементов, установленных между торцовыми поверхностями ведущего и ведомого дисков и формирующих профили нескольких лопастей, а также износостойкое покрытие каркаса, при этом ведущий и ведомый диски выполнены в виде концентричных колец, соединенных между собой перемычками, а соединительные элементы, формирующие профиль каждой лопасти, соединены с упомянутыми кольцами ведущего и ведомого дисков (GB 497287 A (ALLEN SHERMAN HOFF COMPANY), 16.12.1938, прототип).

Ведущий и ведомый диски выполнены в виде цельных металлических перфорированных дисков с дугообразными пазами, равномерно расположенными по концентрическим окружностям, участки дисков между которыми в радиальном направлении образуют концентрические кольца, а участки дисков между упомянутыми пазами по окружности образуют перемычки.

Соединительные элементы-пластины, формирующие профиль каждой лопасти, выполнены также перфорированными и соединены с упомянутыми кольцами ведущего и ведомого дисков.

Металлические перфорированные ведущий и ведомый диски с дугообразными пазами и перфорированные пластины, формирующие профили нескольких лопастей, изготавливают литьем или штамповкой.

Недостатком известного двухдискового рабочего колеса лопастной гидравлической машины является его высокая металлоемкость и масса, вызванные тем, что ведущий и ведомый диски каркаса выполнены в виде цельных металлических перфорированных дисков.

Задачей изобретения является в двухдисковом рабочем колесе лопастной гидравлической машины путем выполнения ведущего и ведомого дисков металлического каркаса из нескольких соединенных между собой арматурных элементов в решетчатую конструкцию обеспечить снижение металлоемкости и массы ведущего и ведомого дисков, каркаса и двухдискового рабочего колеса лопастной гидравлической машины в целом.

Поставленная задача решается тем, что в двухдисковом рабочем колесе лопастной гидравлической машины, содержащем металлический каркас, состоящий из соединенных между собой ведущего диска, его ступицы, ведомого диска и соединительных элементов, установленных между торцовыми поверхностями ведущего и ведомого дисков и формирующих профили нескольких лопастей, а также износостойкое покрытие каркаса, при этом ведущий и ведомый диски выполнены в виде концентричных колец, соединенных между собой перемычками, а соединительные элементы, формирующие профиль каждой лопасти, соединены с упомянутыми кольцами ведущего и ведомого дисков, согласно изобретению кольца, перемычки и соединительные элементы выполнены из арматурной стали одинакового сортамента и соединены между собой с помощью сварки, при этом для формирования единого каркаса внутреннее кольцо ведущего диска соединено перемычками со ступицей также посредством сварки.

Приведенные признаки, характеризующие заявляемое устройство, являются существенными, так как в совокупности достаточны для обеспечения работоспособности и решения поставленной технической задачи, а каждый в отдельности необходим для идентификации и отличия заявленного изобретения от известных в технике аналогичных технических решений.

Таким образом, новая совокупность общих (известных) и отличительных (новых) от прототипа существенных признаков, которыми характеризуется заявляемое устройство, является достаточной во всех случаях, на которые распространяется объем правовой защиты, так как решает поставленную техническую задачу.

Приведенные признаки, характеризующие изобретение, не являются обязательными, но, по мнению заявителя, являются лучшими и не исключают возможности его иного конкретного эквивалентного выполнения в пределах указанной сущности изобретения.

Причинно-следственная связь отличительных /новых/ признаков при их взаимодействии с известными /общими/ признаками в обеспечении новых технических свойств объекта изобретения, обусловленных поставленной технической задачей, заключается в следующем.

Так, выполнение колец, перемычек и соединительных элементов из арматурной стали одинакового сортамента и соединение их между собой с помощью сварки в решетчатую конструкцию обеспечивает снижение металлоемкости и массы ведущего и ведомого дисков, каркаса и двухдискового рабочего колеса лопастной гидравлической машины в целом.

Соединение внутреннего кольца ведущего диска перемычками со ступицей также посредством сварки формирует единый металлический каркас решетчатой конструкции и обеспечивает простое и надежное крепление ведущего диска к ступице.

При этом дополнительно снижаются металлоемкость и масса каркаса, а также повышается технологичность изготовления колеса.

В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием примера конкретного выполнения его лучшего варианта со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 изображено двухдисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины, общий вид, продольный разрез.

На фиг.2 изображен разрез А-А на фиг.1.

Двухдисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины (фиг.1, 2) содержит металлический каркас 1, состоящий из соединенных между собой ведущего диска 2, его ступицы 3, ведомого диска 4 и соединительных элементов 5, установленных между торцовыми поверхностями ведущего и ведомого дисков 2, 4 и формирующих профили нескольких лопастей 6, а также износостойкое покрытие 7 каркаса 1.

При этом ведущий и ведомый диски 2, 4 выполнены в виде концентричных колец 8, соединенных между собой перемычками 9, а соединительные элементы 5, формирующие профиль каждой лопасти 6, соединены с упомянутыми кольцами 8 ведущего и ведомого дисков 2, 4.

Кольца 8, перемычки 9 и соединительные элементы 5 выполнены из арматурной стали одинакового сортамента и соединены между собой с помощью сварки.

Для формирования единого каркаса 1 внутреннее кольцо 8 ведущего диска 2 соединено перемычками 10 со ступицей 3 также посредством сварки.

Ступицу 3 изготавливают с помощью литья, штамповки или механической обработки заготовки.

Для изготовления соединительных элементов 5, колец 8 и перемычек 9, 10 каркаса 1 используют обычную арматурную сталь одинакового сортамента.

Ступицу 3, кольца 8 ведущего и ведомого дисков 2, 4, соединительные элементы 5 и перемычки 9, 10 в проектном положении соединяют в каркас 1 с помощью сварки.

В качестве износостойкого покрытия 7 каркаса 1 могут быть использованы полимербетон, резина, керамическая масса на основе карбида кремния или другая масса с аналогичными износостойкими свойствами.

При изготовлении двухдискового рабочего колеса лопастной гидравлической машины предварительно изготавливают металлический каркас 1, на который затем наносят износостойкое покрытие 7.

При изготовлении каркаса 1 предварительно изготавливают ступицу 3, кольца 8, соединительные элементы 4 и перемычки 9, 10.

Затем кольца 8 концентрично соединяют между собой перемычками 8 в проектное положение и формируют ведущий и ведомый диски 2, 4 каркаса 1.

К кольцам 8 ведущего и ведомого дисков 2, 4 каркаса 1 со стороны их рабочих торцов крепят с помощью сварки в проектное положение соединительные элементы 5, формирующие профили заданного количества лопастей 6.

При этом к каждой паре противостоящих колец 8 крепят такое количество соединительных элементов 5, которое соответствует количеству лопастей 6.

В оптимальном варианте общее количество соединительных элементов 5 должно быть равно количеству пар противостоящих колец 8 ведущего и ведомого дисков 2, 4, умноженному на количество лопастей 6.

Сформированные из нескольких концентричных колец 8 ведущий и ведомый диски 2, 4 совместно с прикрепленными к ним соединительными элементами 5 в проектном положении присоединяют внутренним кольцом ведущего диска 2 к ступице 3 перемычками 10 с помощью сварки и формируют каркас 1.

Устройство не ограничивается описанными и показанными на чертежах вариантами изготовления колец 8, соединительных элементов 5 в виде стержней и перемычек 9, 10 и может быть изменено, модифицировано и дополнено в рамках объема, определенного формулой изобретения.

Так, например, кольца 8, соединительные элементы 5 и перемычки 9, 10 могут иметь прямую, изогнутую, волнистую, зигзагообразную или иную технически и технологически целесообразную форму.

Сформированный каркас 1 устанавливают на технологическую оправку. Затем на каркасе 1 с помощью формообразующих элементов, например опалубки и вкладышей, одним из известных способов формируют износостойкое покрытие 7 с одновременным формированием лопастей 6.

После отвердения износостойкого покрытия 7 и его надежного сцепления с каркасом 1 готовое двухдисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины снимают с оправки и передают в эксплуатацию.

Наиболее рационально с экономической и технологической точки зрения в качестве износостойкого покрытия 7 каркаса 1 двухдискового рабочего колеса лопастной гидравлической машины использовать полимербетон или керамическую массу на основе карбида кремния.

Таким образом, благодаря выполнению ведущего и ведомого дисков 2, 4 металлического каркаса 1 из нескольких соединенных между собой арматурных элементов в решетчатые конструкции, в том числе концентричных колец 8, соединенных между собой перемычками 9, обеспечивается снижение металлоемкости и массы ведущего и ведомого дисков 2, 4 каркаса 1 и двухдискового рабочего колеса лопастной гидравлической машины в целом.

При работе усовершенствованного двухдискового рабочего колеса лопастной гидравлической машины в нем за счет снижения металлоемкости и массы решетчатой конструкции ведущего и ведомого дисков 2, 4 каркаса 1 при одних и тех же его рабочих характеристиках (скорость вращения и давление нагнетания) дополнительно существенно снижаются динамические нагрузки, а также увеличивается срок его службы.

Изобретение не ограничивается описанными и показанными на чертежах вариантами реализации, но может быть изменено, модифицировано и дополнено в рамках объема, определенного формулой изобретения в зависимости от конструкции, выбранных материалов, технологии изготовления и условий эксплуатации.

Изобретение может быть реализовано в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии на любом предприятии машиностроения.