однодисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины

Формула изобретения

Однодисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины, содержащее металлический каркас, состоящий из соединенных между собой ведущего диска, его ступицы и стержней, установленных на торцовой поверхности ведущего диска и формирующих профили нескольких лопастей, а также износостойкое покрытие каркаса, отличающееся тем, что ведущий диск выполнен в виде концентричных колец, соединенных между собой перемычками, стержни, формирующие профиль каждой лопасти, соединены с упомянутыми кольцами ведущего диска, а кольца, перемычки и стержни 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 однодисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины, содержащее металлический каркас, состоящий из соединенных между собой ведущего диска, его ступицы и стержней, установленных на торцовой поверхности ведущего диска и формирующих профили нескольких лопастей, а также износостойкое покрытие каркаса (SU №800429 (ЛЕОНИДОВ Л.Д. и др.), 30.01.1981, прототип).

Ведущий диск выполнен в виде цельного металлического диска с отверстиями, в которых закреплены стержни.

При прессовании стержни металлического каркаса проникают без деформирования в износосостойкое покрытие и обеспечивают прочное крепление покрытия к металлическому каркасу.

Недостатком известного однодискового рабочего колеса лопастной гидравлической машины является его высокая металлоемкость и масса, вызванные тем, что ведущий диск каркаса выполнен в виде цельного металлического диска.

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

Поставленная задача решается тем, что в однодисковом рабочем колесе лопастной гидравлической машины, содержащем металлический каркас, состоящий из соединенных между собой ведущего диска, его ступицы и стержней, установленных на торцовой поверхности ведущего диска и формирующих профили нескольких лопастей, а также износостойкое покрытие каркаса, согласно изобретению ведущий диск выполнен в виде концентричных колец, соединенных между собой перемычками, стержни, формирующие профиль каждой лопасти, соединены с упомянутыми кольцами ведущего диска, а кольца, перемычки и стержни 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 является 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 ведущего диска в виде концентричных колец, соединенных между собой перемычками, то есть из нескольких соединенных между собой арматурных элементов в решетчатую конструкцию, существенно снижает массу и металлоемкость ведущего диска каркаса.

Соединение стержней, формирующих профиль каждой лопасти, с упомянутыми кольцами ведущего диска позволяет скрепить стержни и кольца, расположенные на одинаковом диаметре, в простую, надежную и облегченную конструкцию, на торцовой поверхности которой формируются профили заданного количества лопастей.

Выполнение колец, перемычек и стержней из арматурной стали одинакового сортамента и соединение их между собой с помощью сварки обеспечивает формирование технологичной решетчатой конструкции каркаса.

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 однодисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины, общий вид, продольный разрез.

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

Однодисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины (фиг.1, 2) содержит металлический каркас 1, состоящий из соединенных между собой ведущего диска 2, его ступицы 3 и стержней 4, установленных на торцовой поверхности ведущего диска 2 и формирующих профили нескольких лопастей 5, а также износостойкое покрытие 6 каркаса 1.

Ведущий диск 2 выполнен в виде концентричных колец 7, соединенных между собой перемычками 8.

Стержни 4, формирующие профиль каждой лопасти 5, соединены с упомянутыми кольцами 7 ведущего диска 2.

Кольца 7, перемычки 8 и стержни 4 выполнены из арматурной стали одинакового сортамента и соединены между собой с помощью сварки.

Для формирования единого каркаса 1 внутреннее кольцо 7 ведущего диска 2 соединено перемычками 9 со ступицей 3 также посредством сварки.

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

Для изготовления стержней 4, колец 7 и перемычек 8, 9 каркаса 1 используют обычную арматурную сталь одинакового сортамента.

Ступицу 3, кольца 7 ведущего диска 2, стержни 4 и перемычки 8, 9 в проектном положении соединяют в каркас 1 с помощью сварки.

В качестве износостойкого покрытия 6 каркаса 1 могут быть использованы полимербетон, резина, керамическая масса на основе карбида кремния или другая масса с аналогичными износостойкими свойствами.

При изготовлении однодискового рабочего колеса лопастной гидравлической машины предварительно изготавливают металлический каркас 1, на который затем наносят износостойкое покрытие 6.

При изготовлении каркаса 1 предварительно изготавливают ступицу 3, кольца 7, стержни 4 и перемычки 8, 9.

Затем кольца 7 концентрично соединяют между собой перемычками 8 в проектное положение и формируют ведущий диск 2 каркаса 1.

На кольцах 7 ведущего диска 2 каркаса 1 со стороны его рабочего торца крепят с помощью сварки в проектное положение стержни 4, формирующие профили заданного количества лопастей 5.

При этом к каждому кольцу 7 крепят такое количество стержней 4, которое соответствует количеству лопастей 5.

В оптимальном варианте общее количество стержней 4 должно быть равно количеству колец 7, умноженному на количество лопастей 5.

Сформированный из нескольких концентричных колец 7 ведущий диск 2 совместно с прикрепленными к нему стержнями 4 в проектном положении присоединяют перемычками 9 к ступице 3 с помощью сварки и формируют каркас 1.

Устройство не ограничивается описанными и показанными на чертежах вариантами изготовления колец 7, стержней 4 и перемычек 8, 9 и может быть изменено, модифицировано и дополнено в рамках объема, определенного формулой изобретения.

Так, например, кольца 7, стержни 4 и перемычки 8, 9 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 б с одновременным формированием лопастей 5.

После отвердения износостойкого покрытия 6 и его надежного сцепления с каркасом 1 готовое однодисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины снимают с оправки и передают в эксплуатацию.

Наиболее рационально с экономической и технологической точки зрения в качестве износостойкого покрытия 6 каркаса 1 однодискового рабочего колеса лопастной гидравлической машины использовать полимербетон или керамическую массу на основе карбида кремния.

Таким образом, благодаря выполнению ведущего диска 2 металлического каркаса 1 из нескольких соединенных между собой арматурных элементов, выполненных из арматурной стали одинакового сортамента, в решетчатую конструкцию, в том числе концентричных колец 7, соединенных между собой и со ступицей 3 перемычками 8, 9 с помощью сварки, обеспечивается снижение металлоемкости и массы ведущего диска 2, каркаса 1 и однодискового рабочего колеса лопастной гидравлической машины в целом.

При работе усовершенствованного однодискового рабочего колеса лопастной гидравлической машины в нем за счет снижения металлоемкости и массы решетчатой конструкции ведущего диска 2 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.