RU2440867C1

RU2440867C1 - Set of forming elements for producing moulded patterns of radial-flow pump working members

Info

Publication number: RU2440867C1
Application number: RU2010137727/02A
Authority: RU
Inventors: Виктор Петрович Пеннер (RU); Виктор Петрович Пеннер; Денис Николаевич Шалагинов (RU); Денис Николаевич Шалагинов; Константин Владимирович Савельев (RU); Константин Владимирович Савельев
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2012-01-27

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: invention relates to metallurgy. Proposed set of forming elements that form working and rear sides of vanes consists of two structures. First structure forming elements are made up of inserts fitted to make screw slots intended for forming vane working surface and impeller disk surface. Second structure forming elements are made up of vanes to form vane rear side. Forming elements are secured to outer and inner rings. Sais structures are assembly by rotation and disassembled by rotary translation on screw surface. ^ EFFECT: whole-moulded pattern with precise sizes at low costs. ^ 3 dwg

Description

Изобретение относится к литейной промышленности, в частности к технологии литья по выплавляемым моделям, а именно к конструкции формообразующей оснастки для рабочих органов центробежных насосов.The invention relates to the foundry industry, in particular to investment casting technology, namely, to the design of forming equipment for the working bodies of centrifugal pumps.

Конструкция рабочих органов центробежных насосов, а именно колес рабочих, с лопаткой двойной кривизны имеет ряд преимуществ по сравнению с колесами, имеющими лопатку прямой или наклонно-цилиндрической формы. Для получения заготовок (отливок) колес данной конструкции широко применяется метод литья по выплавляемым моделям с использованием различных формообразующих элементов. Одной из основных сложностей данного метода является выполнение проточной полости, образованной между двумя соседними лопатками, а также между ведущим и ведомым диском.The design of the working bodies of centrifugal pumps, namely the wheels of the workers, with a double curvature vane has several advantages compared with wheels having a straight or oblique-cylindrical vane. To obtain billets (castings) of wheels of this design, the investment casting method using various forming elements is widely used. One of the main difficulties of this method is the implementation of the flow cavity formed between two adjacent blades, as well as between the leading and driven discs.

Для получения данных проточных полостей используют растворяемые стержни [см., например, Литье по выплавляемым моделям / Под общ. ред. Я.И.Шкленника и В.И.Озерова. - М.: Машиностроение, 1984. С.100, 166-167].To obtain flowing cavity data, soluble rods are used [see, for example, Lost wax casting / Ed. ed. Ya.I. Shklennik and V.I. Ozerov. - M .: Mechanical Engineering, 1984. S.100, 166-167].

Однако это решение имеет ряд существенных недостатков, в том числе низкие производительность и размерную точность, а также повышенную себестоимость.However, this solution has a number of significant drawbacks, including low productivity and dimensional accuracy, as well as increased cost.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является пакет формообразующих элементов, состоящий из отдельных металлических вкладышей, которые для формирования выплавляемых моделей собирают концентрично в пресс-форме и центрируют посредством знаковых частей. С помощью таких отъемных вкладышей пространство между лопатками формируется на ведущем либо ведомом диске [см., например, Литье по выплавляемым моделям / Под общ. ред. Я.И.Шкленника и В.И.Озерова. - М.: Машиностроение, 1984. С.100, 166-167].Closest to the claimed technical essence and the achieved result is a package of forming elements, consisting of individual metal inserts, which are assembled concentrically in the mold to form the lost wax and are centered by means of symbolic parts. With the help of such detachable inserts, the space between the blades is formed on the leading or driven disk [see, for example, Lost wax casting / Under general. ed. Ya.I. Shklennik and V.I. Ozerov. - M .: Mechanical Engineering, 1984. S.100, 166-167].

Недостатком данной конструкции является то, что в процессе эксплуатации из-за износа знаковых частей пресс-формы при сборке-разборке нарушается жесткость фиксации вкладышей, что, в свою очередь, влияет на размерную точность получаемой модели, а следовательно - отливки. При условии получения качественных моделей пресс-форма с такими вкладышами имеет малый ресурс. Кроме того, для улучшения характеристики ступени центробежного насоса требуются плавные, преимущественно округлой формы по всей высоте, входная и выходная кромки лопатки рабочего колеса с заданной размерной точностью. Получение кромки лопатки, удовлетворяющей вышеперечисленным требованиям, каким-либо другим способом, помимо литья, трудоемко и нецелесообразно. Кроме того, для получения лопаток двойной кривизны в пресс-форме требуется конструктивно делить формообразующий элемент, оформляющий полость между двумя соседними лопатками, на две части, в результате образованного поднутрения, что в еще большей степени оказывает отрицательное влияние на размерную точность отливки.The disadvantage of this design is that during operation due to wear of the iconic parts of the mold during assembly-disassembly, the stiffness of fixing the liners is violated, which, in turn, affects the dimensional accuracy of the resulting model, and therefore the casting. Provided that high-quality models are obtained, a mold with such inserts has a small resource. In addition, to improve the performance of the centrifugal pump stage, smooth, mainly rounded in shape over the entire height, the inlet and outlet edges of the impeller blades with a given dimensional accuracy are required. Obtaining the edge of the blade, satisfying the above requirements, in any other way, in addition to casting, is laborious and impractical. In addition, in order to obtain double curvature blades in the mold, it is necessary to constructively divide the forming element forming the cavity between two adjacent blades into two parts, as a result of undercut formation, which even more negatively affects the dimensional accuracy of the casting.

Настоящее изобретение решает задачу получения цельнопрессованной модели рабочего органа центробежного насоса без искажения геометрических размеров при низкой трудоемкости ее изготовления.The present invention solves the problem of obtaining a fully-pressed model of the working body of a centrifugal pump without distortion of geometric dimensions with low laboriousness of its manufacture.

Указанный технический результат достигается тем, что пакет формообразующих элементов для изготовления выплавляемых моделей рабочих органов центробежных насосов, формирующих рабочую и тыльную стороны лопаток, согласно изобретению выполнен, по меньшей мере, из двух конструкций, каждая из которых содержит наружное и внутреннее кольцо, к которым прикреплены формообразующие элементы, причем в первой конструкции формообразующие элементы выполнены в виде вкладышей, установленных с образованием винтовых щелей для формирования рабочей поверхности лопатки и поверхности диска рабочего колеса, а во второй конструкции формообразующие элементы выполнены в виде лопастей для формирования тыльной стороны лопатки, при этом конструкции совмещены по наружным кольцам с возможностью разъема посредством вращательно-поступательного движения по винтовой поверхности.The specified technical result is achieved in that the package of forming elements for the manufacture of investment models of working bodies of centrifugal pumps forming the working and back sides of the blades, according to the invention, is made of at least two structures, each of which contains an outer and an inner ring to which are attached forming elements, and in the first design, forming elements are made in the form of inserts installed with the formation of screw slots for forming a working surface the surface of the blade and the surface of the disk of the impeller, and in the second design, the forming elements are made in the form of blades for forming the back side of the blade, while the structures are aligned along the outer rings with the possibility of a connector by rotational-translational motion on a helical surface.

В зависимости от конфигурации лопатки (кривизны, высоты, угла наклона и пр.) количество составных конструкций может быть увеличено. При этом дополнительные конструкции предназначены для формирования тыльной стороны лопаток.Depending on the configuration of the blade (curvature, height, angle, etc.), the number of composite structures can be increased. Moreover, additional designs are designed to form the back side of the blades.

Предлагаемая конфигурация разъемных конструкций пакета формообразующих элементов обеспечивает их легкость сборки-разборки и гарантирует получение моделей с точными геометрическими размерами.The proposed configuration of detachable structures of the package of forming elements ensures their ease of assembly-disassembly and guarantees the receipt of models with accurate geometric dimensions.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами, где на фиг.1 представлена схема заявляемого пакета формообразующих элементов в собранном виде, поперечный разрез; на фиг.2 - схема разборки пакета и извлечения модели; на фиг.3 - схема заполнения модельной массой пресс-формы с заявляемым пакетом.The invention is illustrated by the following drawings, where figure 1 presents a diagram of the inventive package of forming elements in assembled form, cross section; figure 2 - diagram of the disassembly of the package and extract the model; figure 3 is a diagram of filling the model mass of the mold with the claimed package.

Пакет формообразующих элементов выполнен из двух разъемных частей (фиг.1), представляющих собой конструкции 1 (штриховой контур) и 2 (сплошной контур), в которых формообразующие элементы расположены концентрично. В конструкции 1 формообразующие элементы выполнены в виде вкладышей 3, прикрепленных, с одной стороны, к внутреннему кольцу 4, а с другой стороны, к наружному кольцу 5. Вкладыши 3 установлены с образованием между ними винтовых щелей 6 и предназначены для формирования рабочей поверхности лопатки 7 и поверхности диска 8 выплавляемой модели рабочего колеса 9 (фиг.2). Формообразующие элементы в конструкции 2 имеют форму направляющих лопастей 10 для формирования тыльной стороны лопатки 7. Одни концы лопастей 10 прикреплены к наружному диаметру внутреннего кольца 11, а противоположные - к внутреннему диаметру наружного кольца 12. Конфигурация разъема поверхности винтовой щели 6 является ответной по отношению к направляющей поверхности лопасти 10.The package of forming elements is made of two detachable parts (Fig. 1), which are structures 1 (dashed outline) and 2 (solid outline), in which the forming elements are arranged concentrically. In design 1, the forming elements are made in the form of liners 3, attached, on the one hand, to the inner ring 4, and on the other hand, to the outer ring 5. The liners 3 are installed with the formation of screw slots 6 between them and are designed to form the working surface of the blade 7 and the surface of the disc 8 of the lost wax impeller model 9 (FIG. 2). The forming elements in the structure 2 are in the form of guide vanes 10 for forming the back side of the vanes 7. Some ends of the vanes 10 are attached to the outer diameter of the inner ring 11, and the opposite ends are attached to the inner diameter of the outer ring 12. The configuration of the surface connector of the helical gap 6 is responsive to guide surface of the blade 10.

Предлагаемый пакет формообразующих элементов применяется следующим образом. Для изготовления выплавляемой модели конструкции 1 и 2 собирают вращательным движением, совмещая торцевые поверхности наружных колец 5 и 12, а также внутренних колец 4 и 11. При этом направляющие лопасти 10 размещаются в винтовых щелях 6 с образованием полости для формирования лопатки 7: рабочей поверхности - боковыми сторонами вкладышей 3, тыльной поверхности - боковыми сторонами направляющих лопастей 10. Собранный пакет размещается в пресс-форме и заполняется исходной массой для формирования модели (фиг.3). После затвердевания выплавляемой модели пресс-форму разбирают. Разъем конструкций 1 и 2 осуществляется посредством вращательно-поступательного движения по винтовой поверхности (фиг.2). На первом этапе вращательно-поступательным движением извлекается конструкция 1 (фиг.2, а), оформляющая рабочую сторону лопатки, а также часть ее входной и выходной кромок. На втором этапе извлекается конструкция 2 (фиг.2, б), оформляющая тыльную сторону лопатки, часть входной и выходной кромки. Остается готовая выплавляемая модель рабочего колеса 9.The proposed package of forming elements is used as follows. For the production of a lost wax model, structures 1 and 2 are assembled by rotating movement, combining the end surfaces of the outer rings 5 and 12, as well as the inner rings 4 and 11. In this case, the guide vanes 10 are placed in the screw slots 6 with the formation of a cavity for the formation of the blade 7: working surface - the lateral sides of the liners 3, the back surface - the sides of the guide vanes 10. The assembled package is placed in the mold and filled with the original mass to form the model (figure 3). After the casting model has solidified, the mold is disassembled. The connector structures 1 and 2 is carried out by means of rotational-translational motion on a helical surface (figure 2). At the first stage, the rotational-translational motion is removed structure 1 (figure 2, a), forming the working side of the blade, as well as part of its input and output edges. At the second stage, the structure 2 is removed (Fig. 2, b), which forms the back side of the blade, part of the input and output edges. There remains the finished lost-casting model of the impeller 9.

Предлагаемая конструкция позволяет получать модели с более высокой размерной точностью; существенно поднять производительность; получать входные и выходные кромки лопаток заданной размерной точности; снизить затраты на изготовление формообразующей оснастки за счет уменьшения количества заготовок и времени обработки.The proposed design allows to obtain models with higher dimensional accuracy; significantly increase productivity; receive the input and output edges of the blades of a given dimensional accuracy; reduce costs for the manufacture of forming equipment by reducing the number of blanks and processing time.

Claims

A package of forming elements for the manufacture of a lost wax model of a centrifugal pump impeller, forming the working and back sides of the impeller blades, characterized in that it is made of at least two structures, each of which contains an outer and an inner ring to which the forming elements are attached moreover, in the first design, the forming elements are made in the form of inserts installed with the formation of screw slots for forming the working surface of the blade and the surface of the disk the impeller, and in the second design, the forming elements are made in the form of blades for forming the back side of the blade, while the structures are combined along the outer rings with the possibility of a connector by rotational-translational motion on a helical surface.