EA008561B1 - Насосная вставка и способ сборки насоса - Google Patents

Abstract

Насосная вставка (128) имеет внутреннюю поверхность, которая при использовании образует участок улитки (124) насоса (110), причем насосная вставка (128) приспособлена для сцепления с корпусом (116) насоса с помощью соединительного устройства (166) с взаимно зацепляющимся профилем. В одном из раскрытых вариантов осуществления насосная вставка (128) приспособлена для зацепления с перекрывающей планкой (148) корпуса насоса, которую можно разместить вокруг вала (112) насоса и между насосной вставкой (148) и корпусом (110) насоса.

Description

Насосы используются в многочисленных применениях для передачи текучей среды из одного места в другое. Имеются в распоряжении различные категории насоса, такие как центробежный, динамический и поршневой, и выбор типа насоса для конкретного применения зависит от нескольких факторов, таких как, например, рабочие скорости потоков и требования по давлению. Однако большое внимание дополнительно было уделено пригодности или совместимости насоса с механическими и химическими свойствами текучей среды, подлежащей перекачиванию. Например, текучая среда может быть абразивной взвесью нерастворимого материала из макрочастиц, обычно называемой шламом. Специальные насосы, известные как шламовые насосы, имеются в распоряжении для использования с таким шламовым материалом.

Одной из конкретных разновидностей шламового насоса является центробежный шламовый насос, который включает корпус, имеющий всасывающий патрубок и нагнетательный патрубок, и вал, проходящий в корпус и соединенный с одного конца с рабочим колесом, причем рабочее колесо расположено в улитке насоса и/или в корпусе насоса. При использовании шлам втягивается в корпус насоса через всасывающий патрубок и через глазок вращающегося рабочего колеса. Энергия передается шламу при продвижении его в радиальном направлении через рабочее колесо, причем шлам выпускается из корпуса насоса посредством нагнетательного патрубка.

В некоторых центробежных шламовых насосах, таких как, например, некоторые футерованные насосы, между всасывающим патрубком и насосным рабочим колесом может быть размещена проходная втулка, чтобы обеспечить траекторию потока для насосной текучей среды и образовать участок улитки насоса. Такая проходная втулка обычно зажимается на месте во время сборки, что может потребовать использования дополнительных зажимных вставок и т. п.

Вал проходит в корпус через перекрывающий элемент корпуса насоса, который обычно включает вставку в виде кольцевой планки, смонтированную по окружности вокруг вала, в котором вставка в виде кольцевой планки образует участок улитки насоса, причем оставшийся участок улитки образован корпусом, корпусным вкладышем и т. п. Обычно вставку в виде кольцевой планки непосредственно и механически прикрепляют к корпусу насоса посредством нескольких шпилек, один конец которых прикреплен к кольцевой планке, а другой конец которых проходит сквозь отверстия в корпусе и привинчен к нему. Наличие этих шпилек затрудняет сборку и разборку насоса и увеличивает время, требуемое на это, из-за требований к правильному выравниванию шпилек и отверстий в корпусе и необходимости в инструментах для привинчивания шпилек к корпусу. Дополнительно для шпилек требуются сверления кольцевой вставной планки и нарезания в ней резьбы для размещения концов шпилек, а также может требоваться, чтобы специальные точки присоединения шпилек к кольцевой вставной планке были выполнены из мягкого материала вставки, позволяющего механообработку. Материал вставки обычно отливают или впрессовывают в износостойкий материал, которым может быть металл или резина. Кроме того, шпильки могут быть подвергнуты воздействию насосной текучей среды или окружающей среды, что приводит к коррозии, которая может повлиять на целостность шпилек и может вызвать заедание шпилек в корпусе насоса, что затрудняет сборку и приводит к большим затратам времени.

В обычных насосах уплотнительное устройство обеспечено в сочетании с перекрывающим элементом, чтобы предотвратить или, по меньшей мере, свести к минимуму просачивание текучей среды между валом и перекрывающим элементом корпуса, обычно известным как уплотнение вала. Для использования с центробежными шламовыми насосами используются различные типы уплотнительных устройств, такие как центробежное уплотнение, сальник или механическое уплотнение, которые кратко обсуждены ниже.

Обычное центробежное уплотнение включает экспеллер, который вращается в унисон с рабочим колесом в камере, отделенной от улитки вставкой в виде кольцевой планки. Камера образована между вставкой в виде кольцевой планки и планкой экспеллера, закрепленной или зажатой между корпусом и вставкой в виде кольцевой планки. При использовании экспеллер действует как турбина, уменьшая давление шлама, пытающегося выйти вокруг задней части рабочего колеса.

Сальник включает набивочную камеру, расположенную вокруг вала и закрепленную или зажатую между вставкой в виде кольцевой планки и корпусом. Несколько мягких набивочных колец расположено между валом и набивочной камерой, чтобы замедлить передачу текучей среды между ними.

Механическое уплотнение состоит из неподвижной и вращающейся поверхностей, сжатых вместе под действием механического и гидравлического давления, чтобы предотвратить просачивание. Механическое уплотнение удерживается на месте вокруг вала уплотнительным держателем, который сам прикреплен или зажат между вставкой в виде кольцевой планки и корпусом. Дальнейшее описание формы и работы различных уплотнительных приспособлений будет обеспечено далее.

В каждом типе уплотнений, кратко описанных ранее, наложены ограничения на размер уплотни

- 1 008561 тельного устройства, которое может быть использовано, из-за наличия шпилек, используемых для прикрепления вставки в виде кольцевой планки к корпусу, и, таким образом, для зажима или закрепления соответствующего уплотнительного элемента между вставкой в виде планки и корпусом. Это особенно актуально для уплотнений центробежного типа, где наличие шпилек затрудняет сохранение эффективного диаметра экспеллера в отношении диаметра рабочего колеса, чтобы обеспечить достаточную уплотнительную способность.

Среди задач настоящего изобретения - устранение или, по меньшей мере, уменьшение вышеупомянутых и других проблем предшествующего уровня техники.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечена насосная вставка, имеющая внутреннюю поверхность, которая при использовании образует участок улитки насоса, причем вставка насоса приспособлена для соединения с корпусом насоса соединительным устройством с взаимно зацепляющимся профилем.

Предпочтительно участок насосной вставки приспособлен для прикрепления к участку перекрывающего элемента корпуса насоса.

В одном из вариантов осуществления вставка насоса может быть приспособлена для зажатия между корпусом насоса и перекрывающим элементом корпуса насоса во время сборки насоса. В качестве альтернативы насосная вставка может быть приспособлена для зажатия между насосной вставкой и перекрывающим элементом корпуса насоса.

При использовании насосная вставка согласно одному из вариантов настоящего изобретения предпочтительно может быть приспособлена для зацепления с перекрывающим элементом корпуса насоса или планкой, которую можно разместить вокруг вала насоса и между насосной вставкой и корпусом насоса. Перекрывающий элемент предпочтительно может быть размещен непосредственно между вставкой насоса и корпусом насоса. В качестве альтернативы, перекрывающий элемент может быть размещен между вставкой насоса и переходной планкой корпуса насоса, где переходная планка корпуса насоса прикреплена к корпусу насоса. Таким образом, перекрывающий элемент может быть опосредованно размещен между насосной вставкой и корпусом насоса.

Перекрывающий элемент корпуса насоса предпочтительно может образовывать участок уплотнительного устройства насоса. В одном из вариантов осуществления перекрывающий элемент насоса может образовать участок уплотнительного устройства вала насоса. Например, перекрывающий элемент может образовывать планку экспеллера, набивочную камеру или, в качестве альтернативы, планку для удерживания на месте уплотнения вала насоса, такого, как механическое уплотнение. В альтернативном варианте осуществления перекрывающий элемент насоса может образовать участок уплотнительного устройства всасывающего патрубка насоса.

Насосная вставка может быть приспособлена для размещения вблизи всасывающего патрубка корпуса насоса. В таком варианте осуществления насосная вставка предпочтительно обеспечивает траекторию потока между всасывающим патрубком корпуса насоса и насосным рабочим колесом. В данном варианте осуществления насосную вставку можно назвать обычным термином «проходная втулка».

Насосная вставка может быть приспособлена для непосредственного соединения с корпусом с помощью соединительного устройства с взаимно зацепляющимся профилем. В качестве альтернативы насосная вставка может быть приспособлена для сцепления с переходной планкой корпуса с помощью соединительного устройства с взаимно зацепляющимся профилем, причем переходная планка корпуса прикрепляется к корпусу. Таким образом, насосная вставка может быть приспособлена для опосредованного сцепления с корпусом с помощью соединительного устройства с взаимно зацепляющимся профилем. Переходная планка корпуса может быть прикреплена к корпусу с использованием шпилечного соединения, зажимного устройства или иначе.

В одном из вариантов настоящего изобретения насосная вставка может быть прочно скреплена с корпусом насоса с помощью соединительного устройства с взаимно зацепляющимся профилем. В качестве альтернативы насосная вставка предпочтительно приспособлена для нежесткого сцепления или скрепления с корпусом насоса с помощью соединительного устройства с взаимно зацепляющимся профилем, и насосная вставка приспособлена для прочного закрепления на месте внутри насоса, когда насос полностью собран.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения соединительное устройство с взаимно зацепляющимся профилем содержит по меньшей мере один элемент сцепления, присоединенный к насосной вставке, и по меньшей мере один элемент сцепления, присоединенный к корпусу насоса, где соответствующие элементы сцепления сопрягаются и приспособлены к зацеплению для соединения насосной вставки с корпусом насоса.

Элементами сцепления могут быть сопрягаемые зубья или другие похожие элементы, такие как выступы, стержни, шпильки и т.п., или в качестве альтернативы один элемент сцепления может быть зубом или другим похожим элементом, а другой элемент сцепления может быть сопрягаемым пазом, каналом и т.п., приспособленным для размещения зуба или другого похожего элемента.

Предпочтительно, чтобы было обеспечено множество элементов сцепления, и они были присоеди

- 2 008561 йены к насосной вставке и корпусу насоса соответственно, причем элементы сцепления насосной вставки могут быть расположены по окружности и разнесены, а элементы сцепления корпуса насоса могут быть расположены по окружности и разнесены так, чтобы согласовываться с элементами сцепления насосной вставки.

Элементы сцепления насосной вставки предпочтительно выполнены с ней за одно целое. В качестве альтернативы элементы сцепления насосной вставки могут быть выполнены отдельно от насосной вставки, а потом присоединены или прикреплены к ней.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения элементы сцепления корпуса насоса могут быть выполнены за одно целое с ним. В альтернативном варианте осуществления элементы сцепления корпуса насоса могут быть выполнены отдельно, а затем присоединены или прикреплены к корпусу насоса. Например, элементы сцепления корпуса насоса могут быть выполнены за одно целое с переходной планкой корпуса насоса, причем переходная планка прикреплена к корпусу насоса. Таким образом, и как описано выше, насосная вставка может быть прикреплена к корпусу насоса опосредованно, посредством соединительного устройства с взаимно зацепляющимся профилем. Таким образом, следует понимать, что элементы сцепления корпуса насоса могут быть присоединены к корпусу насоса непосредственно или опосредованно, и дальнейшие ссылки на элементы сцепления корпуса насоса следует понимать именно так.

Элементы сцепления как насосной вставки, так и корпуса насоса предпочтительно могут быть размещены на соответствующей несущей поверхности для элементов корпуса насоса и насосной вставки и проходить от этой поверхности. Удобно, чтобы несущая поверхность корпуса насоса для элементов была выполнена с ним за одно целое. В качестве альтернативы несущая поверхность корпуса насоса для элементов может быть выполнена отдельно от корпуса насоса, например, несущая поверхность корпуса насоса для элементов может быть выполнена на переходной планке корпуса насоса, которая может быть прикреплена к корпусу насоса. Несущая поверхность насосной вставки для элементов предпочтительно выполнена с ней за одно целое. В качестве альтернативы несущая поверхность насосной вставки для элементов может быть выполнена отдельно, а затем прикреплена к ней.

Элементы сцепления корпуса насоса и насосной вставки предпочтительно проходят от их соответствующей несущей поверхности для элементов в радиальном направлении. То есть элементы сцепления корпуса насоса могут проходить в радиальном направлении относительно корпуса насоса, а элементы сцепления насосной вставки могут проходить в радиальном направлении относительно насосной вставки. Элементы сцепления корпуса насоса и насосной вставки предпочтительно проходят в противоположных радиальных направлениях от соответствующих несущих поверхностей для элементов. В одном из вариантов осуществления элементы сцепления корпуса насоса могут проходить в направлении радиально внутрь, а элементы сцепления насосной вставки могут проходить в направлении радиально наружу. В качестве альтернативы, элементы сцепления корпуса насоса могут проходить в направлении радиально наружу, а элементы сцепления насосной вставки могут проходить в направлении радиально внутрь.

Каждый элемент сцепления насосной вставки предпочтительно приспособлен для скользящего зацепления с соответствующим элементом сцепления корпуса насоса. Также предпочтительно, чтобы каждый элемент сцепления насосной вставки включал поверхность зацепления, приспособленную для зацепления с соответствующей поверхностью зацепления соответствующего элемента сцепления корпуса насоса. Каждая поверхность зацепления каждого элемента сцепления корпуса насоса и насосной вставки предпочтительно образует клиновой или винтовой профиль и т.п., такой, что, когда каждый элемент сцепления насосной вставки находится в скользящем зацеплении с соответствующим элементом сцепления корпуса насоса в первом направлении, насосная вставка и корпус насоса притягиваются друг к другу. Дополнительно, клиновой или винтовой профиль и т.п. может обеспечить предотвращение непреднамеренного расцепления элементов сцепления из-за слишком глубокого скользящего зацепления соответствующих элементов сцепления в первом направлении.

Насосная вставка предпочтительно сцепляется с корпусом насоса с помощью вращательного смещения элементов сцепления насосной вставки и корпуса насоса, соединяя вместе насосную вставку и корпус насоса и вращая насосную вставку относительно корпуса насоса, чтобы вызвать скользящее зацепление элементов сцепления корпуса насоса и насосной вставки соответственно. В альтернативном варианте осуществления элементы сцепления насосной вставки могут входить в зацепление с элементами сцепления переходной планки корпуса насоса, которую затем прикрепляют к корпусу насоса. В качестве дополнительной альтернативы элементы сцепления корпуса насоса и насосной вставки могут быть выровнены во вращательном направлении, в соответствии с требованиями, при соединении вместе корпуса насоса и насосной вставки необходимым образом, чтобы ввести в зацепление элементы сцепления.

Насосная вставка предпочтительно содержит кольцевой участок и цилиндрический участок, где цилиндрический участок проходит, по существу, перпендикулярно наружной поверхности кольцевого участка. Цилиндрический участок предпочтительно образует несущую поверхность насосной вставки для элементов сцепления.

Насосная вставка может быть приспособлена для использования как с футерованными, так и с не футерованными насосами. Футерованный насос включает отдельную вставку, или вкладыш, который в

- 3 008561 сочетании с насосной вставкой при размещении на месте образует улитку насоса, которая предназначена для размещения внутри нее одного или более насосных рабочих колес. Таким образом, насосная вставка может быть названа задним вкладышем. Для футерованных насосов обычно требуется, чтобы корпус был разъемным, из двух секций, которые разделяют для размещения вкладыша внутри корпуса, причем отдельные секции корпуса соединяют болтами или иначе скрепляют. Не футерованный насос не содержит отдельного вкладыша, при этом улитка насоса образована в основном внутренней поверхностью корпуса в сочетании, например, с насосной вставкой согласно настоящему изобретению, размещенной на своем месте. Не футерованные насосы обычно не имеют разъемных корпусов, и доступ внутрь корпуса для размещения или извлечения любых компонентов насоса, таких как рабочее колесо и т.п., получают снятием перекрывающего устройства корпуса насоса.

Соединительное устройство с взаимно зацепляющимся профилем может быть определено как соединительный элемент байонетного типа.

Планка насосной вставки предпочтительно приспособлена для использования с центробежным насосом, таким как центробежный шламовый насос.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения обеспечен способ сборки части насоса, включающей, по меньшей мере, корпус, имеющий элемент сцепления, насосную вставку, имеющую сопрягаемый элемент сцепления, и вал насоса, содержащий стадии выравнивания элемента сцепления насосной вставки с элементом сцепления корпуса насоса и создания относительного вращательного движения насосной вставки и корпуса, чтобы ввести сопрягаемые элементы сцепления в зацепление и обеспечить сцепление насосной вставки с корпусом.

Внутренняя поверхность насосной вставки при использовании приспособлена для образования участка улитки насоса.

Предпочтительно обеспечено множество сопрягаемых элементов сцепления как на корпусе, так и на насосной вставке.

Элементами сцепления могут быть сопрягаемые зубья или другие похожие элементы, такие как выступы, штифты или шпильки, или в качестве альтернативы одним элементом сцепления может быть зуб или другой похожий элемент, а другим элементом сцепления может быть сопрягаемый паз или канал, приспособленный для вмещения зуба или другого похожего элемента.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения насосная вставка не жестко сцеплена с корпусом насоса с помощью зацепления элементов сцепления.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения элементы сцепления корпуса выполнены за одно целое с ним таким образом, что насосная вставка может быть непосредственно сцеплена с корпусом. В качестве альтернативы элементы сцепления корпуса могут быть выполнены отдельно, а потом прикреплены к нему, так что насосная вставка может быть сцеплена с корпусом опосредованно. Например, элементы сцепления могут быть выполнены на переходной планке корпуса насоса, которая может быть прикреплена к корпусу. Таким образом, способ может включать стадии выравнивания элементов сцепления насосной вставки с элементами сцепления переходной планки корпуса насоса и вращения насосной вставки относительно переходной планки, чтобы ввести в зацепление элементы сцепления, причем переходную планку затем прикрепляют к корпусу насоса.

В одном из вариантов осуществления способ может, кроме того, включать стадию размещения перекрывающего элемента корпуса насоса между корпусом насоса и насосной вставкой перед зацеплением сопрягаемых элементов сцепления корпуса и насосной вставки. Перекрывающий элемент может быть размещен между корпусом насоса и насосной вставкой, или, в качестве альтернативы - между переходной планкой корпуса насоса и насосной вставкой, перед зацеплением сопрягаемых элементов сцепления. Перекрывающий элемент корпуса насоса предпочтительно обеспечивает перекрытие корпуса, и может дополнительно образовывать участок уплотнительного устройства вала насоса.

Перекрывающий элемент предпочтительно может быть размещен между корпусом насоса и насосной вставкой при использовании в футерованном насосе, имеющем разъемный корпус. В данном варианте осуществления способ может включать стадии размещения первой части корпуса насоса вокруг вала, размещения перекрывающего элемента и насосной вставки вокруг вала, причем перекрывающий элемент размещают между насосной вставкой и корпусом насоса, и зацепления сопрягаемых элементов сцепления, чтобы осуществить сцепление насосной вставки с первой частью корпуса насоса и закрепить перекрывающий элемент между насосной вставкой и корпусом. Перекрывающий элемент предпочтительно нежестко закрепляют между насосной вставкой и корпусом. Кроме того, способ предпочтительно включает стадии размещения насосного вкладыша внутри первой части корпуса и напротив насосной вставки и прикрепления второй части корпуса к первой части так, что вкладыш толкают к насосной вставке, что приводит, по меньшей мере, к частичному расцеплению или разделению элементов сцепления, и зажатию насосной вставки между вкладышем и перекрывающим элементом, а перекрывающий элемент оказывается зажатым между насосной вставкой и первой частью корпуса насоса.

При использовании в нефутерованном насосе перекрывающий элемент может быть размещен между переходной планкой корпуса насоса и насосной вставкой. В данном варианте осуществления способ предпочтительно включает стадии размещения переходной планки вокруг вала насоса, размещения пе

- 4 008561 рекрывающего элемента и насосной вставки вокруг вала насоса, причем перекрывающий элемент размещают между переходной планкой и насосной вставкой, и введения в зацепление сопрягаемых элементов сцепления, чтобы осуществить сцепление насосной вставки с переходной планкой и закрепить перекрывающий элемент между насосной вставкой и переходной планкой. Предпочтительно способ, кроме того, включает стадию прикрепления корпуса насоса к переходной планке таким образом, что перекрывающий элемент толкает насосную вставку к корпусу, что приводит к расцеплению или разделению элементов сцепления и к зажатию насосной вставки между корпусом и перекрывающим элементом, а перекрывающий планка оказывается зажатым между насосной вставкой и переходной планкой корпуса насоса.

В альтернативном варианте осуществления насосная вставка может быть сцеплена сопрягаемыми элементами сцепления со второй частью разъемного корпуса насоса, перед прикреплением второй части корпуса насоса к первой части корпуса. В данном варианте осуществления, так как части корпуса скрепляют с закрепленным на месте вкладышем, сопрягаемые элементы сцепления будут выведены из зацепления или разделены зажатием насосной вставки между насосным вкладышем и второй частью корпуса.

Предпочтительно, что с помощью выведения из зацепления или разделения элементов сцепления, скрепления частей разъемного корпуса насоса или прикрепления переходной планки к корпусу сведена к минимуму возможность заедания или взаимной блокировки элементов сцепления во время использования насоса, что позволяет легче разделить элементы сцепления во время разборки насоса.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения обеспечено насосное перекрывающее устройство, содержащее насосную вставку, размещенную вокруг вала насоса и сцепленную с корпусом насоса с помощью соединительного устройства с взаимно зацепляющимся профилем, где внутренняя поверхность насосной вставки образует участок улитки насоса; и перекрывающий элемент корпуса насоса, размещенный вокруг вала насоса, в котором участок перекрывающего элемента корпуса насоса прикреплен к участку наружной поверхности насосной вставки.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения обеспечен насос, содержащий насосную вставку, имеющую внутреннюю поверхность, которая при использовании образует участок насосной улитки, в котором насосная вставка приспособлена для сцепления с корпусом насоса с помощью соединительного устройства с взаимно зацепляющимся профилем.

Краткое описание чертежей

Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут теперь описаны только в качестве примера со ссылкой на приложенные чертежи, на которых фиг. 1 и 2 - виды в разрезе известного насосного устройства;

фиг. 3 и 4 - виды в разрезе насосного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 5 и 6 - виды в перспективе элементов насосного устройства, показанного на фиг. 3 и 4 согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 7 и 8 - виды различных стадий сборки насоса согласно настоящему изобретению и фиг. 9-12 - виды в разрезе насосных устройств согласно альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание чертежей

На фиг. 1 показан вид в разрезе известного центробежного шламового насосного устройства 10. Устройство 10 включает вал 12 с возможностью вращения смонтированный в подшипниковом корпусе 14, который прикреплен к основанию 15 насоса, причем вал проходит в корпус 16 насоса, который также прикреплен к основанию 15 насоса. Один конец 18 вала 12 приспособлен для сцепления с приводным средством, таким как двигатель (не показан), а противоположный конец 20 вала 12 приспособлен для сцепления с насосным рабочим колесом 22. Насосное рабочее колесо 22 расположено в насосной улитке, которая в устройстве 10 на фиг. 1 образована футеровочным вкладышем 26, футеровочной вставкой 28 и проходной втулкой 25. В альтернативном варианте осуществления (не показан) улитка может быть образована внутренней поверхностью корпуса и футеровочной вставкой. Проходная втулка 25 зажата на месте в корпусе 16 и обеспечивает траекторию потока между всасывающим патрубком 34 корпуса 16 насоса и глазком 36 рабочего колеса 22.

В устройстве 10 на фиг. 1 корпус 16 разделен на две части 30, 32, которые собраны и соединены болтами. Это разъемное устройство корпуса типично для футерованных насосов. Однако в нефутерованных насосах, т. е. в насосах, которые не имеют отдельного футеровочного вкладыша, корпус обычно не разъемный.

При использовании шлам втягивается во всасывающий патрубок 34 и в глазок 36 рабочего колеса 22. При вращении рабочего колеса 22 посредством вала 12 шлам проходит в радиальном направлении через рабочее колесо 22, причем шлам выходит из корпуса 16 насоса посредством нагнетательного патрубка 38.

Насосное устройство 10 включает уплотнение 40 вала, которое обеспечивает перекрытие корпуса 16 насоса и гидравлическое уплотнение между корпусом 16 и валом 12. В данной области тех- 5 008561 ники известны различные виды уплотнений, такие как центробежное уплотнение, как показано на фиг. 1, сальник, механическое уплотнение и т.п.

Увеличенный вид уплотнения 40 вала и футеровочной вставки 28 показан на фиг. 2. Футеровочная вставка 28 прикреплена к корпусу 16 с использованием множества шпилек 42 (показана только одна), которые прикреплены непосредственно к вставке 28, проходят через отверстия 44 в корпусе 16 и прикрепляются к нему с использованием гаек 46. Между вставкой 28 и корпусом 16 расположен и закреплен перекрывающий элемент 48 корпуса насоса, который при использовании с центробежным уплотнением обычно известен как кольцо экспеллера. Центробежное уплотнение состоит из выталкивающих лопаток 50 на задней стороне рабочего колеса 22 и экспеллера 52, который вращается в унисон с рабочим колесом 22 в отдельной камере 54, образованной кольцом 48 экспеллера и вставкой 28. Экспеллер 52 смонтирован на валу 12 между втулкой 56 вала и рабочим колесом 22, которое навинчено на вал 12. При использовании экспеллер 52 действует в качестве турбины для уменьшения давления шлама, пытающегося выйти вокруг задней части рабочего колеса 22. Центробежное уплотнение является динамическим, сухим уплотнением, которое работает только при вращении насоса и не оказывает уплотнительного воздействия, когда насос неподвижен. Поэтому обеспечено вторичное уплотнение 58 между планкой 48 экспеллера и втулкой 56 вала, чтобы удерживать жидкий шлам внутри насоса, когда он неподвижен. Вторичное уплотнение 58 может включать в себя набивочный материал 60.

Как видно из фиг. 2, наличие шпилек 42 ограничивает диаметр экспеллера 52, который можно использовать, что в результате влияет на эффективность и возможности центробежного уплотнения. Дополнительно шпильки 42 повышают трудность сборки и разборки насоса и время, требуемое на это, из-за требований к правильному выравниванию шпилек 42 и отверстий 44 и необходимости наличия инструментов для прикрепления шпилек 42 к корпусу 16. Дополнительно для шпилек требуются сверления вставки 28 и нарезания в ней резьбы для размещения концов шпилек 42, и также может потребоваться, чтобы специальные точки 62 соединения были отлиты в мягком материале вставки, позволяя механическую обработку для твердого материала. В резиновых футеровочных вкладышах необходимо нарезать резьбу в металлической основе, чтобы разместить шпильки. Кроме того, шпильки 42 могут подвергаться воздействию текучей среды насоса, что приводит к коррозии, которая может оказать воздействие на целостность шпилек 42 и может вызвать заедание шпилек в корпусе 16 насоса, что приведет к затруднению разборки и большим затратам времени на нее.

На фиг. 3 показан вид в разрезе насоса 110 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Общее устройство насоса 110 подобно насосу 10 на фиг. 1 и 2, и, по существу, одинаковые элементы имеют одинаковые ссылочные позиции, впереди которых на фиг. 3 стоит цифра 1. Вал 112 смонтирован в подшипниковом корпусе 114 и проходит в корпус 116 насоса, через уплотнение 140 вала, сцепляясь с рабочим колесом 122 насоса. В показанном варианте осуществления корпус 116 цельный, или неразъемный, и насосная улитка 124 образована корпусом 116 и насосной вставкой 128. Согласно настоящему изобретению насосная вставка сцеплена с корпусом 116 насоса посредством переходной планки 164 корпуса насоса с помощью зубчатого устройства 166 с взаимным зацеплением.

Увеличенный вид перекрывающего и уплотнительного устройства 140 и насосной вставки 128 показан на фиг. 4. Как было упомянуто выше, вставка 128 сцеплена с корпусом 116 посредством переходной планки 164, с помощью зубчатого устройства 166 с взаимным зацеплением. Как показано, переходная планка 164 прикреплена к корпусу с использованием шпилек 168 (показана только одна). Более конкретно, вставка 128 включает кольцевой участок 170 и цилиндрический участок 172, проходящий перпендикулярно от кольцевого участка 170, где цилиндрический участок 172 обеспечивает опору для множества зубьев 174 (показан только один), распределенных по окружности по поверхности цилиндрического участка 172. Переходная планка 164 обеспечивает опору такому же количеству сопрягающихся зубьев 176, которые с возможностью скольжения зацепляются с зубьями 174 вставки 128, образуя зубчатое устройство 166 с взаимным зацеплением, и обеспечивают сцепление, таким образом, вставки с переходной планкой 164, и с корпусом 116.

Перекрывающий элемент, или в показанном варианте осуществления кольцо 148 экспеллера, расположен и закреплен между переходной планкой 164 и вставкой 128. Кольцо 148 экспеллера совместно с вставкой 128 образует камеру 154, внутри которой расположен экспеллер 152. На фиг. 4 видно, что устранение шпилек 42 (фиг. 2) посредством использования зубчатого устройства 166 с взаимным зацеплением позволяет использовать больший диаметр экспеллера 152, что в результате обеспечивает лучшее и более эффективное гидравлическое уплотнение. Дополнительно зубчатое устройство 166 с взаимным зацеплением обеспечивает более компактное уплотнение 140 вала.

На фиг. 5 и 6 показаны виды в перспективе переходной планки 164 и вставки 128 соответственно, показанных на фиг. 4. В показанном варианте осуществления каждая из вставки и переходной планки включает три распределенных по окружности и разнесенных зуба 174, 176 каждая. Зубья 174 вставки 128 проходят радиально наружу от соответствующей несущей поверхности 178 для зубьев, а зубья 176 переходной планки 164 проходят радиально внутрь от соответствующей несущей поверхности 180 для зубьев. Каждый зуб 174, 176 вставки и переходной планки 128, 164 включает соответствующую поверхность 182, 184 зацепления клинового профиля. При использовании вставка 128 сцепляется с переходной план

- 6 008561 кой 164, сводя их вместе с зубьями 174, 176, смещенными во вращательном направлении, а затем, вращая их относительно одна другой, чтобы вызвать скользящее зацепление клиновых профилей 182, 184 зубьев 174, 176. При скользящем зацеплении зубьев 174, 176 клиновые профили 182, 184 обеспечивают притягивание вставки и планки 128, 164 друг к другу и, по существу, препятствуют избыточному относительному вращению вставки и планки, которое могло бы привести к расцеплению зубьев.

Способ сборки части насоса показан на фиг. 7 и 8, и в целях ясности одинаковые элементы обозначены теми же ссылочными позициями, что и на фиг. 3 и 4. Следует отметить, что зубья 174, 176 вставки и переходной планки 128, 164, показанные на фиг. 7, проходят в направлениях, радиально противоположных показанным на фиг. 3-6, что представляет альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения. Если обратиться вначале к фиг. 7, втулку 156 вала размещают на валу 112, и переходную планку 164 и кольцо 148 экспеллера размещают вокруг вала 112 и втулки 156 вала, причем вторичное уплотнение 158 с подходящим набивочным материалом 160 размещают между кольцом 148 экспеллера и втулкой 156 вала. Затем экспеллер 152 монтируют на вал таким образом, что одна сторона ступицы 186 экспеллера 152 упирается в торцевую поверхность втулки вала. Затем вставку 128 сцепляют с переходной планкой 164, как описано выше со ссылкой на фиг. 5 и 6, так, что планка 148 экспеллера удерживается между переходной планкой 164 и вставкой 128.

Сцепление вставки 128 с переходной планкой 164 таким способом предпочтительно в том, что устраняется потребность в шпильках, что, в свою очередь, устраняет трудности и затраты времени, требуемые во время сборки. Например, зубья 174, 176 не требуют точного выравнивания, которого требуют шпильки с подходящими отверстиями. Дополнительно, зубья 174, 176 обеспечивают сцепление или скрепление вставки 128, кольца 148 экспеллера и переходной планки 164 без использования каких-либо инструментов.

На фиг. 8 показаны следующие стадии сборки, на которых рабочее колесо 122 с помощью резьбы сцепляют с валом 112, и оно зажимает ступицу 186 экспеллера между рабочим колесом 122 и втулкой 156 вала. Как только рабочее колесо 122 закреплено, корпус 116 надевают на рабочее колесо 122 и вставку 128, причем корпус затем прикрепляют болтовым соединением (не показано) к переходнойпланке 164. Когда корпус 116 оказывается прикрепленным к переходной планке 164, вставка 128 оказывается надежно зажатой между корпусом 116 и кольцом 148 экспеллера, а кольцо экспеллера оказывается надежно зажатым между вставкой 128 и переходной планкой 164. Дополнительно, при закреплении корпуса 116 и переходной планки 164, являющееся результатом этого зажатие кольца 148 экспеллера и вставки 128 между корпусом и переходной планкой приводит к расцеплению или разделению зубьев 174, 176. Это особенно предпочтительно, так как возможность коррозии поверхностей 182, 186 зацепления зубьев (фиг. 5 и 6), их взаимного заедания и, тем самым, затруднения разборки, существенно уменьшается.

На фиг. 9 показан вид в разрезе участка насоса 210 согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения. Насос 210 включает элементы, подобные элементам насоса 110 на фиг. 3-8, и, по существу, перед ссылочными позициями одинаковых элементов, где ранее стояла цифра 1, теперь стоит цифра 2. Вал 212 проходит в корпус 216 насоса и обеспечивает опору для рабочего колеса 222, где рабочее колесо 222 расположено внутри насосной улитки, по меньшей мере, частично образованной футеровочным вкладышем 226 и вставкой 228. Как показано, корпус 216 разделен на две части 230, 232. Вставка 228 сцеплена непосредственно с корпусом 216 с помощью зубчатого соединения 266 с взаимным зацеплением, которое включает сопрягаемые зубья 274, 276, которые подобны по форме зубьям 174, 175 на фиг. 4-6, и, по существу, не будут подробно описаны.

Насос 210 включает уплотнение 240 вала, которое состоит из уплотнения центробежного типа, имеющего кольцо 248 экспеллера и экспеллер 252. Во время сборки часть 230 корпуса, кольцо 248 экспеллера и экспеллер 252 размещаются вокруг вала 212 в показанном порядке. Затем вставка сцепляется с частью 230 корпуса с помощью зубчатого соединения 266 с взаимным зацеплением таким образом, что кольцо экспеллера будет расположено между вставкой и корпусом. Следующая стадия включает прикрепление рабочего колеса 222 к валу 212, а затем размещение футеровочного вкладыша 226 вокруг рабочего колеса 222, а затем - скрепление двух частей 230, 232 корпуса 216. При скреплении отдельных частей 230, 232 корпуса 216 футеровочный вкладыш 226 толкается к вставке 228 по поверхности контакта, в общем обозначенной ссылочной позицией 229, так что планка 248 экспеллера оказывается надежно зажатой между вставкой 228 и корпусом 216. Дополнительно, когда футеровочный вкладыш 226 толкается к вставке 228, зубья 274, 276 зубчатого соединения 266 с взаимным зацеплением выходят из зацепления.

Вид в разрезе альтернативного насосного устройства 310, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, показан на фиг. 10. Насосное устройство 310 по форме подобно насосному устройству 110 на фиг. 3-6, и, по существу, перед ссылочными позициями одинаковых элементов, перед которыми на фиг. 3-6 стояла цифра 1, теперь стоит цифра 3. Насосное устройство 310 включает вставку 328, которая прикреплена к переходной планке 364 с помощью зубчатого соединения 366 с взаимным зацеплением. Зубчатое соединение 366 подобно показанному на фиг. 3-6, и, по существу, дальнейшего подробного описания дано не будет. Насосное устройство 310 включает уплотнение 340 вала,

- 7 008561 которое отличается от аналогичного устройства 140 на фиг. 3-4 тем, что вместо центробежного уплотнения использован сальник. В варианте осуществления на фиг. 10 уплотнение 340 вала включает перекрывающий элемент 348, который при использовании с сальником может быть назван набивочной камерой. Сальник содержит несколько мягких набивочных колец 349, которые сжаты между перекрывающим элементом 348 и втулкой 356 вала для защиты от износа. Перекрывающий элемент 348 размещен и закреплен на своем месте между вставкой 328 и переходной планкой 364 подобно планке 148 экспеллера, показанной на фиг. 4.

Дополнительный альтернативный вариант осуществления насосного устройства 410 согласно настоящему изобретению показан в разрезе на фиг. 11. В данном варианте осуществления устройство 410 подобно устройству на фиг. 3-6, и, по существу, одинаковые элементы, ранее обозначенные ссылочными позициями, перед которыми стояла цифра 1, теперь обозначены позициями, перед которыми стоит цифра 4. Насосное устройство 410 включает вставку 428, которая прикреплена к переходной планке 464 с помощью зубчатого соединения 466 с взаимным зацеплением. Зубчатое соединение 466 подобно показанному на фиг. 3-6 и, по существу, дальнейшего подробного описания дано не будет. Насосное устройство 410 включает уплотнение 440 вала, которое отличается от уплотнения 140 на фиг. 3 и 4 тем, что вместо центробежного уплотнения использовано механическое уплотнение. В варианте осуществления на фиг. 11 уплотнение 440 вала включает перекрывающий элемент 448, который удерживает на месте механическое уплотнение 437.

Другой вариант осуществления насосного устройства 510 согласно настоящему изобретению показан в разрезе на фиг. 12. В данном варианте осуществления устройство 510 подобно показанному на фиг. 1 и 2 и, по существу, одинаковые элементы имеют одинаковые ссылочные позиции, перед которыми стоит цифра 5. Как показано, проходная втулка 525 сцеплена с частью 538 корпуса 516 насоса с помощью зубчатого соединения 570 с взаимным зацеплением. Зубчатое соединение 570 с взаимным зацеплением образовано несколькими зубьями 572, размещенными в части 538 корпуса 516, и такое же количество зубьев 574 расположено на проходной втулке 525. Форма и способ зацепления зубчатого соединения 570 с взаимным зацеплением подобны зацеплению 166 на фиг. 3-8, 266 на фиг. 9, 366 на фиг. 10 и 466 на фиг. 11, и, по существу, дальнейшего подробного описания дано не будет.

При использовании всасывающий патрубок 534 насоса 510 соединен с каналом или трубопроводом подачи текучей среды (не показан). Впускное соединение 599 обеспечено в качестве насосного перекрывающего элемента, который прикреплен к участку наружной поверхности проходной втулки 525. Впускное соединение 599 обеспечивает перекрытие насоса 510 и гидравлическое уплотнение.

Следует понимать, что описанные здесь варианты осуществления являются лишь примерами настоящего изобретения и что различные модификации могут быть внесены в них без отступления от объема настоящего изобретения. Например, можно использовать любое количество взаимно зацепляющихся зубьев на вставке или проходной втулке и переходной планке/корпусе. Дополнительно, конкретные варианты осуществления, показанные на фиг. 10 и 11, могут быть адаптированы для использования с насосом, которые имеет футеровочный вкладыш и разъемный корпус. Кроме того, в альтернативных вариантах осуществления можно использовать сочетание зубьев и пазов и т. п. для сцепления вставки непосредственно с корпусом или опосредованно, через переходную планку. Дополнительно, насосное устройство может включать и футеровочную вставку, и проходную втулку, скрепленные с корпусом насоса зубчатым соединением с взаимным зацеплением.

Claims (36)

1. Насосная вставка для размещения в корпусе насоса, имеющая внутреннюю поверхность, которая при использовании образует участок насосной улитки, причем насосная вставка приспособлена для сцепления с корпусом насоса с помощью соединительного устройства с взаимно зацепляющимся профилем, и приспособлена при использовании для закрепления перекрывающего элемента корпуса насоса между насосной вставкой и корпусом насоса.

2. Насосная вставка по п.1, в которой участок насосной вставки приспособлен для прикрепления к участку перекрывающего элемента корпуса насоса.

3. Насосная вставка по п.1 или 2, которая приспособлена к зажатию между корпусом насоса и перекрывающим элементом корпуса насоса во время сборки насоса.

4. Насосная вставка по любому из пп.1-3, которая приспособлена к зажатию между насосным вкладышем и перекрывающим элементом корпуса насоса.

5. Насосная вставка по любому из пп.1-4, в которой перекрывающий элемент корпуса насоса размещен вокруг вала насоса.

6. Насосная вставка по любому из предшествующих пунктов, в которой перекрывающий элемент размещен непосредственно между насосной вставкой и корпусом насоса.

7. Насосная вставка по любому из пп.1-5, в которой перекрывающий элемент размещен между насосной вставкой и переходной планкой корпуса насоса, причем переходная планка корпуса насоса прикреплена к корпусу насоса.

- 8 008561

8. Насосная вставка по любому из предшествующих пунктов, которая приспособлена к непосредственному сцеплению с корпусом с помощью соединительного устройства с взаимно зацепляющимся профилем.

9. Насосная вставка по п.7, которая приспособлена к сцеплению с переходной планкой корпуса насоса с помощью соединительного устройства с взаимно зацепляющимся профилем.

10. Насосная вставка по любому из предшествующих пунктов, в которой перекрывающий элемент образует часть уплотнительного устройства вала насоса.

11. Насосная вставка по любому из предшествующих пунктов, которая прочно скреплена с корпусом насоса с помощью соединительного устройства с взаимно зацепляющимся профилем.

12. Насосная вставка по любому из пп.1-10, которая приспособлена к нежесткому сцеплению с корпусом насоса с помощью соединительного устройства с взаимно зацепляющимся профилем и приспособлена к прочному закреплению на месте внутри корпуса насоса, когда насос полностью собран.

13. Насосная вставка по любому из предшествующих пунктов, в которой соединительное устройство с взаимно зацепляющимся профилем содержит по меньшей мере один элемент сцепления, присоединенный к насосной вставке, и по меньшей мере один элемент сцепления, присоединенный к корпусу насоса, причем соответствующие элементы сцепления сопрягаемы и приспособлены для осуществления сцепления насосной вставки с корпусом насоса.

14. Насосная вставка по п.13, в которой элементами сцепления являются сопрягаемые зубья.

15. Насосная вставка по п.14, в которой одним элементом сцепления является зуб, а другим элементом сцепления является сопрягаемый паз, приспособленный для размещения зуба.

16. Насосная вставка по любому из пп.13-15, в которой обеспечено множество элементов сцепления.

17. Насосная вставка по любому из пп.13-16, в которой элементы сцепления насосной вставки выполнены за одно целое с ней.

18. Насосная вставка по любому из пп.13-16, в которой элементы сцепления насосной вставки выполнены отдельно от насосной вставки, а затем присоединены к ней.

19. Насосная вставка по любому из пп.13-18, в которой элементы сцепления корпуса насоса выполнены за одно целое с ним.

20. Насосная вставка по любому из пп.13-18, в которой элементы сцепления корпуса насоса выполнены отдельно от корпуса насоса, а затем присоединены к нему.

21. Насосная вставка по п.20, в которой элементы сцепления корпуса насоса выполнены за одно целое с переходной планкой корпуса насоса, причем переходная планка прикреплена к корпусу насоса.

22. Насосная вставка по любому из пп.13-21, в которой элементы сцепления насосной вставки и корпуса насоса размещены на соответствующей несущей поверхности корпуса насоса и насосной вставки для элементов и проходят от нее.

23. Насосная вставка по п.22, в которой элементы сцепления корпуса насоса и насосной вставки проходят от их соответствующих несущих поверхностей элементов в радиальном направлении.

24. Насосная вставка по п.22 или 23, в которой элементы сцепления корпуса насоса и насосной вставки проходят в противоположных радиальных направлениях от соответствующих несущих поверхностей элементов.

25. Насосная вставка по любому из пп.13-24, в которой каждый элемент сцепления насосной вставки приспособлен для скользящего зацепления с соответствующим элементом сцепления корпуса насоса.

26. Насосная вставка по любому из пп.13-25, в которой каждый элемент сцепления насосной вставки включает поверхность зацепления, приспособленную для зацепления с согласованной поверхностью зацепления соответствующего элемента сцепления корпуса насоса.

27. Насосная вставка по п.26, в которой каждая поверхность зацепления каждого элемента сцепления корпуса насоса и насосной вставки образует клиновой профиль.

28. Насосная вставка по любому из пп.13-27, которая сцепляется с корпусом насоса с помощью вращательного смещения элементов сцепления насосной вставки и корпуса насоса, сведения вместе насосной вставки и корпуса насоса и вращения насосной вставки относительно корпуса насоса, чтобы ввести в скользящее зацепление элементы сцепления корпуса насоса и насосной вставки соответственно.

29. Насосная вставка по любому из пп.13-27, в которой элементы сцепления насосной вставки вводятся в зацепление с элементами сцепления переходной планки корпуса насоса, которая затем прикрепляется к корпусу насоса.

30. Насосная вставка по любому из пп.13-27, в которой элементы сцепления корпуса насоса и насосной вставки выравниваются во вращательном направлении в соответствии с требованиями, при этом корпус насоса и насосная вставка сводятся вместе требуемым образом для введения в зацепление элементов сцепления.

31. Насосная вставка по любому из предшествующих пунктов, которая содержит кольцевой участок и цилиндрический участок, причем цилиндрический участок проходит, по существу, перпендикулярно от наружной поверхности кольцевого участка.

32. Насосная вставка по п.22 или 31, в которой цилиндрический участок образует несущую поверх

- 9 008561 ность насосной вставки для элементов сцепления.

33. Насосная вставка по любому из предшествующих пунктов, которая приспособлена для использования как в футерованных, так и в нефутерованных насосах.

34. Насосная вставка по любому из предшествующих пунктов, в которой соединительным устройством с взаимно зацепляющимся профилем является соединительный элемент байонетного типа.

35. Насосная вставка по любому из предшествующих пунктов, которая приспособлена для использования с центробежным насосом.

36. Способ сборки части насоса, включающей, по меньшей мере, корпус, имеющий элемент сцепления, насосную вставку, имеющую сопрягаемый элемент сцепления, и перекрывающий элемент корпуса насоса, включающий стадии