Пристрій для сполучення двох елементів та насос, що містить такий пристрій

Реферат: У першому аспекті цей винахід належить до пристроїв для з'єднання першого елемента (2) з іншим елементом (1) для передачі обертового руху. Пристрій (3) містить циліндричну стінку (4), що має кругову внутрішню поверхню, частина якої, прилегла до першого краю, розташована так, що упирається в згаданий перший елемент (2), та кругову зовнішню поверхню, частина якої, прилегла до першого краю, розташована так, що упирається в другий елемент (1). Крім того, циліндрична стінка (4) містить принаймні одну пару прорізів (18), прилеглих один до одного, що проходять від першого краю до іншого краю, утворюючи пальцеподібний сегмент (19), який може відхилятися відносно суміжних частин циліндричної стінки (4). Винахід також належить до насоса, що містить такий пристрій (3). UA 99444 C2 (12) UA 99444 C2 UA 99444 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Загалом, цей винахід належить до пристроїв, що з'єднують елементи один з одним, щоб передати обертовий рух, точніше, до пристрою для насоса, влаштованого таким чином, щоб з'єднувати між собою крильчатку та приводний вал. Крім того, цей винахід належить точніше до насосів для стічної або технічної води. Пристрій містить осьовий наскрізний отвір, що проходить від першого краю до другого краю, і утворює циліндричну стінку, що має кругову внутрішню поверхню, частина якої, прилегла до першого краю, упирається у перший елемент, та кругову зовнішню поверхню, частина якої, прилегла до першого елемента, упирається у другий елемент. Винахід також належить до насоса, що містить даний пристрій. Типові насоси - конкретніше, відцентрові або осьові насоси - містять крильчатку, що обертається, встановлену на приводний вал, що має бути належним чином сполучена з приводним валом, що забезпечує жорстке та нерухоме з'єднання. При цьому повинна існувати можливість регулювання осьового положення крильчатки щодо приводного вала для того, щоб регулювати положення крильчатки щодо посадкового місця крильчатки при її зношуванні. Одним з відомих способів з'єднати між собою перший елемент і другий елемент, щоб передати обертовий рух, є використання шпонки та з'єднання зі шпонковим пазом, що містить шпонку, яка вставляється в протилежні шпонкові пази відповідних елементів. Таке з'єднання часто є у значній мірі прийнятним, але часто буває важко звільнити елементи один від одного, не ушкодивши їх, також важко відрегулювати взаємне осьове положення елементів. Іншим відомим способом з'єднати між собою перший і другий елементи є використання муфти циліндричної форми, наприклад, як показано у патенті ЕР 1,026,405. Муфта вставляється в розташовану в центрі виїмку в крильчатці, а потім приводний вал вставляється в муфту. Крильчатка притискається до приводного валу за допомогою болта, що змушує муфту втиснутися між крильчаткою та приводним валом. Таким чином, за допомогою сили тертя муфта передасть обертовий рух від приводного вала на крильчатку. Однак високий початковий пусковий обертальний момент або інші типи несподіваних ривків, які можуть виникати особливо при роботі насоса в сильно забруднених рідинах, мають тенденцію викликати невелике ковзання між крильчаткою та муфтою, та/або між приводним валом і муфтою. Внаслідок цього різні елементи будуть зношуватися, а з'єднання між крильчаткою та приводним валом буде погіршуватися, що може привести до втрати передачі обертового руху. Цей винахід має своєю метою усунути вищезгадані недоліки відомих з'єднувальних пристроїв та створити вдосконалений пристрій. Головною метою цього винаходу є створення вдосконаленого пристрою початково визначеного типу стосовно здатності передавати обертовий рух між двома елементами. Іншою метою цього винаходу є створення пристрою, що після несподіваних ривків забезпечує краще з'єднання між двома елементами. Ще одним завданням цього винаходу є створення пристрою, що не потребує модернізації з'єднуваних елементів. І ще однією метою цього винаходу є створення пристрою, що має поліпшену зносостійкість. Відповідно до винаходу, головна мета досягається принаймні за допомогою початково визначеного пристрою та насоса, що мають характеристики, визначені у самостійних пунктах формули винаходу. Кращі варіанти здійснення цього винаходу надалі визначаються в самостійних пунктах формули винаходу. Відповідно до першого аспекту цього винаходу, пропонується пристрій початково визначеного типу, що характеризується тим, що циліндрична стінка має як мінімум одну пару шліців, що прилягають один до одного, і проходить від першого краю до другого краю, утворюючи пальцеподібний сегмент циліндричної стінки, що може вигинатися у круговому напрямку щодо прилягаючих деталей циліндричної стінки. У відповідності до другого аспекту цього винаходу, пропонується насос за пунктом формули 11. Таким чином, цей винахід ґрунтується на вивченні застосування пристрою, що може частково відхилятися, з метою досягнення кращої передачі обертового руху між двома елементами навіть за умови, що згадані елементи зазнають несподіваних ривків, високого миттєвого опору та ін. У кращому виконанні дійсного винаходу, пристрій складається як мінімум із двох пар шліців, які розподілені по периферії циліндричної стінки. Це означає, що кожний створений пальцеподібний сегмент буде сприяти збільшенню сили тертя між першим елементом і другим елементом. Відповідно до кращого варіанту здійснення винаходу радіальна довжина кожного шліца збігається з геометричною площиною, яка відділена від поздовжньої осі пристрою. У зв'язку із цим поверхні шліца будуть нахилені відносно кругового напрямку циліндричної стінки, у результаті чого пальцеподібний сегмент буде частково вклинюватися між прилеглою частиною циліндричної стінки та першим або другим елементом, і таким чином сила тертя збільшиться. 1 UA 99444 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Короткий опис креслень Більше повне розуміння вищезгаданих і інших властивостей і переваг дійсного винаходу стане очевидним з наступного докладного опису кращих варіантів здійснення винаходу разом із прикладеними кресленнями, де: Фіг.1 є схематичним зображенням поперечного бічного перерізу крильчатки, приєднаної до приводного вала за допомогою запропонованого пристрою, Фіг.2 є перспективним видом запропонованого пристрою, Фіг.3 є видом збоку пристрою, зображеного на Фіг.2, Фіг.4 є видом зверху пристрою, зображеного на Фіг.2, Фіг.5 є поперечним бічним перерізом пристрою, зображеного на Фіг.2,та Фіг. 6 є поперечним перерізом зверху пристрою, зображеного на Фіг.2. Детальний опис кращих варіантів здійснення винаходу Фіг.1 є схематичним зображенням поперечного бічного перерізу крильчатки 1, приводного вала 2 і пристрою 3 або муфти; відповідно до винаходу, пристрій 3 розташовується між крильчаткою 1 і приводним валом 2 для з'єднання їх один з одним. Саме у такий спосіб запропонований пристрій 3 може широко застосовуватися, тобто, для з'єднання першого та другого елементів один з одним для передачі обертового руху, пристрій буде описано як розташований у насосі (не показаному повністю). Згідно з другим аспектом, винахід належить до насосів взагалі, але в описуваному варіанті здійснення винаходу насос являє собою заглибний відцентровий насос. На Фіг. 1 більшість деталей насосу не показані, щоб зробити рисунок більш читабельним. Положення крильчатки 1 відносно посадкового місця крильчатки (не показане) дуже важливе для досягнення належної експлуатаційної характеристики насоса. Коли насос качає рідини, що містять тверді речовини, такі як сильно абразивні частки, крильчатка 1, а також посадкове місце крильчатки будуть зношуватися. Таким чином, після певного часу експлуатації реальний зазор між крильчаткою 1 і посадковим місцем крильчатки буде відрізнятися від оптимального вихідного зазору. Точніше кажучи, бажано, щоб положення крильчатки 1 щодо посадкового місця крильчатки було регульованим. Приводний вал 2 проходить від мотора (не показаний), що входить у насос, і являє собою вільний нижній край. У кращому варіанті здійснення винаходу нижній край передбачається у формі усіченого круглого конуса, що звужується в дистальному напрямку. Приводний вал 2 є першим елементом, який має бути з' єднаний. Запропонований винахід 3 або муфта має осьовий наскрізний отвір, що проходить від першого краю до другого краю та утворює циліндричну стінку 4, що фактично являє собою муфту 3. Циліндрична стінка 4 є круговою внутрішньою поверхнею, принаймні над частиною її довжини, і круговою зовнішньою поверхнею, принаймні над частиною її довжини. Бажано, щоб частина внутрішньої поверхні, що прилягає до першого краю муфти 3, мала форму усіченого круглого конуса, що звужується до першого краю згаданої муфти 3, та впирається у обгинаючу поверхню нижнього краю приводного валу 2. Бажано, щоб нахил конічної внутрішньої поверхні циліндричної стінки 4 щодо поздовжньої осі муфти 3 був бажано більший за 3° та менший за 10°, та становив у цьому варіанті здійснення винаходу приблизно 6°. Бажано, щоб частина внутрішньої поверхні, що прилягає до другого краю муфти 3, мала форму отвору з різьбленням 5. У такому випадку регулювальний гвинт б, що має зовнішнє різьблення 7 і центральний наскрізний отвір 8, може вкручуватися в різьбовий отвір 5 муфти 3. Крильчатка 1 має центральну втулку з осьовим наскрізним отвором 9, проміжна частина якого має менший діаметр, ніж у двох кінцевих частин наскрізного отвору 9, так що в переходах від більших діаметрів країв до менших діаметрів проміжної частини передбачаються перше плече 10 та друге плече 11. Крім того, крильчатка 1 має принаймні одну лопатку 12, що йде у формі спіралі від центральної втулки до периферійної частини крильчатки 1, у кращому варіанті - двох лопаток 12. Крильчатка 1 також має круглу кришку 13, до якої приєднуються лопатки 12. Крильчатка 1 являє собою другий елемент, має бути з'єднаний. Далі буде описаний один спосіб установки крильчатки 1 на приводний вал 2 з використанням запропонованої муфти 3. Після установки крильчатки 1 на приводний вал 2, муфта 3 спочатку зісковзує на нижній край приводного вала 2, а регулювальний гвинт 6 укручується в різьбовий отвір 5 муфти 3, бажано доти, поки він не опиниться на одній осі із другим краєм муфти 3. Іншими словами, поки не висунеться під другим краєм муфти 3. Потім муфта 3 і приводний вал 2 вставляються в наскрізний отвір 9 крильчатки 1. Частина зовнішньої поверхні муфти 3, що прилягає до першого краю муфти 3, що, бажано, має форму кругового циліндра та упирається у поверхню наскрізного отвору 9 крильчатки 1. У кращому варіанті, кріпильна деталь 14, наприклад, кріпильний гвинт, використовується для кріплення крильчатки 2 UA 99444 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1 до приводного валу 2. Головка 15 кріпильного гвинта 14 примикає до другого плеча 11 наскрізного отвору 9 крильчатки 1, безпосередньо або через шайбу 16, а ніжка 17 кріпильного гвинта 14 проходить через проміжну частину наскрізного отвору 9 крильчатки 1 і через наскрізний отвір б регулювального гвинта 5 і в різьбовий отвір (не показано) нижнього краю приводного валу 2. Після затягування кріпильного гвинта 14 другий край муфти З упреться в перше плече 10 наскрізного отвору 9 крильчатки 1, внаслідок чого муфта 3 буде притиснута до нижнього краю приводного валу 2, і таким чином буде утиснута між приводним валом 2 і крильчаткою 1. Кріпильний гвинт 14 необхідно буде затягти настільки, щоб утримувати крильчатку 1 тимчасово на місці за допомогою сили тертя. Завжди важливо, щоб поверхня нижнього краю приводного вала 2 не впиралася у внутрішню поверхню муфти 3, тобто, щоб осьовий взаємний рух муфти 3 на приводний вал 2 обмежувався тільки ефектом розклинення, і щоб приводний вал 2 не торкався низу муфти 3. Після цього вищезгадане посадкове місце крильчатки разом з іншими деталями приєднується до іншого корпуса насоса, щоб утворити камеру насоса, що містить крильчатку 1. Коли насос у зборі, виникає зазор між крильчаткою 1 і посадковим місцем,який майже завжди доводиться регулювати для досягнення оптимальних експлуатаційних характеристик. Кріпильний гвинт 14 вигвинчується, а потім регулювальний гвинт 6 вигвинчується настільки, щоб упертися в перше плече 10 крильчатки 1, і притискати крильчатку 1 до посадкового місця. Звичайно регулювальний гвинт 6 вигвинчується повністю доти, поки крильчатка 1 не ввійде у контакт з посадковим місцем. Після цього кріпильний гвинт 14 знову вгвинчується в приводний вал 2 і затягається на зазначений момент затягування, що змушує крильчатку 1 розташуватися на відстані від посадкового місця, і забезпечує належний зазор, у той час як муфта З притискається далі до нижнього краю приводного валу 2. Якщо крильчатка 1 зноситься під час роботи, можна повторити регулювання, і це можна робити у разі необхідності або через різні проміжки часу. Коли муфта 3 притискається до нижнього краю приводного валу 2, вона розширюється доти, поки не впирається в поверхню наскрізного отвору 9 крильчатки 1. Внаслідок цього муфта З втискується між крильчаткою 1 приводним валом 2, і за допомогою сили тертя передає обертовий рух від приводного вала 2 до крильчатки 1. Одним способом зняти крильчатку 1 із приводного валу 2 є затягування регулювального гвинта 6 у напрямку нижнього краю приводного вала 2, притискаючи у такий спосіб крильчатку 1 і муфту 3 донизу, поки вони не звільняться. Коли муфта 3 вийде із зачеплення із приводним валом 2, вона одночасно звільниться від крильчатки 1. Зараз муфта 3 буде описана докладно разом з фіг. 2-6, які показують кращий варіант здійснення запропонованого винаходу. У представленому варіанті циліндрична стінка 4 тонкою частиною прилягає до першого краю муфти 3, а більш жорсткою частиною прилягає до другого краю муфти 3. Бажано, щоб зовнішня частина циліндричної стінки 4, що прилягає до другого краю муфти 3, мала форму усіченого конуса, що звужується в дистальному напрямку, щоб полегшити установку крильчатки 1. Далі, циліндрична стінка 4 має принаймні одну пару розташованих поряд шліців 18, та проходить від першого краю муфти 3 до другого краю 5 муфти 3, принаймні один з шліців 18 закінчується на відстані від другого краю муфти 3. Таким чином утворюється пальцеподібний сегмент 19 циліндричної стінки 4, що здатний згинатися відносно прилягаючих частин згаданої циліндричної стінки 4. Термін "здатний згинатися" вживається, щоб позначити, що сегмент 19 можна зігнути в напрямку прилеглих частин, а також повернути відносно прилеглих частин. Оскільки муфта 3 розташовується між приводним валом 2 і крильчаткою 1, пальцеподібний сегмент 19, як і прилеглі частини циліндричної стінки 4 будуть утиснуті в радіальному напрямку між обгинаючою поверхнею приводного валу 2 і наскрізним отвором 9 крильчатки 1. Якщо крильчатка 1 зазнає високого миттєвого опору або приводний вал 2 почне обертатися ривками, крильчатка 1 може прослизнути відносно приводного валу 2. При використанні запропонованої муфти 3 функція пальцеподібного сегменту 19 полягає принаймні у тому, щоб частково дотримуватися взаємного руху крильчатки 1 та приводного валу 2 та вигинатися в круговому напрямку до прилягаючої частини циліндричної стінки 4. Згинання пальцеподібного сегменту 19 підсилює силу тертя між муфтою З і крильчаткою 1 і приводним валом 2 відповідно через змінений геометричний стан пальцеподібного сегменту 19. У наведеному варіанті здійснення винаходу поздовжнє подовження кожного шліца 14 відбувається паралельно до поздовжньої осі муфти 3, як видно із зовні муфти 3. Однак поздовжнє подовження шліців 18 може бути будь-якої іншої прийнятної форми, наприклад, спіральної, зиґзаґоподібної та ін. Бажано, щоб радіальне подовження як мінімум одного шліца 18 кожної пари шліців 18 збігалося з геометричною площиною, яка відділена від поздовжньої осі 3 UA 99444 C2 5 10 15 20 25 30 муфти 3. Інакше кажучи, поверхня шліца 18 буде під кутом щодо тангенса зовнішньої поверхні циліндричної стінки 4, кут якої відходить від 90°. Коли пальцеподібний сегмент 19 згинається в напрямку прилеглої частини циліндричної стінки 4 і контактує, дві прилеглі поверхні, нахилені відносно кругового напрямку циліндричної стінки, змусять пальцеподібний сегмент 19 «залізти» на прилеглу частину циліндричної стінки 4, і вклинитися між прилеглою частиною циліндричної стінки 4 і приводним валом 2 або крильчаткою 1, щоб збільшити силу тертя. Це можна зробити, коли весь пальцеподібний сегмент 19 вигинається назовні та/або коли пальцеподібний сегмент 19 розтягується. Бажано, щоб два шліци 18 кожної пари були паралельні один одному. Однак відповідні геометричні площини, що містять кожний з шліців 18, можуть перетинатися. Більш того, циліндрична стінка 4 може складатися принаймні з двох пар шліців 18, чиї частини розподілені уздовж периферії циліндричної стінки 4. Бажано, щоб циліндрична стінка 4 складалася з восьми пар шліців 18, які будуть розташовуватися так, щоб два протилежних шліци 18 із двох різних пар шліців 18 збігалися з тією ж самою геометричною площиною та одночасно могли бути зрізані в такий спосіб. Слід зазначити, що всі шліци 18 проходять від першого краю муфти 3 навіть при тому, що передбачені декілька пар шліців 18. Муфта 3 також може включати проріз 20, що проходить по всьому шляху від згаданого першого краю до згаданого другого краю муфти 3. Функція прорізу 20 полягає в тому, щоб прийняти невелике розширення всієї муфти 3, коли вона притискається до приводного валу 2. Винахід не обмежується тільки варіантами його здійснення, описаними вище та показаними на кресленнях. Таким чином, пристрій, як і насос, можна модифікувати всіма способами в обсязі прикладеної формули винаходу. Наприклад, слід зазначити, що замість того, щоб мати частину внутрішньої поверхні, що прилягає до першого краю муфти, у формі конусу, що звужується, та частину зовнішньої поверхні, що прилягає до першого краю муфти, у формі циліндра, можна використати зворотне співвідношення, що природно припускає приводний вал іншої форми та наскрізний отвір крильчатки іншої форми. Також слід зазначити, що регулювальний гвинт вибирається на розсуд спеціаліста, тому що в деяких варіантах застосування немає необхідності регулювати положення одного елемента щодо іншого. Більш того, шліци можуть мати форму замкової щілини, тобто, більшу виїмку внизу шліца 10, щоб отримати частково ослаблений пальцеподібний сегмент. Крім того, пальцеподібний сегмент може бути з будь-якого іншого підходящого матеріалу, ніж інша частина муфти, щоб досягти бажаної функції. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 1. Пристрій для з'єднання першого елемента (2) і другого елемента (1) один з одним, щоб передати обертовий рух, причому пристрій (3) містить осьовий наскрізний отвір, що проходить від першого краю до другого краю та утворює циліндричну стінку (4), яка має кругову внутрішню поверхню, частина якої прилягає до згаданого першого краю, розташованого так, що упирається у перший елемент (2), і кругову зовнішню поверхню, частина якої прилягає до першого краю, що упирається у другий елемент (1), який відрізняється тим, що циліндрична стінка (4) має принаймні одну пару шліців (18), які прилягають один до одного і проходять від першого краю до другого краю, утворюючи пальцеподібний сегмент (19) циліндричної стінки (4), що може вигинатися у круговому напрямку відносно прилеглих частин циліндричної стінки (4). 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що поздовжнє подовження кожного шліца (18) паралельне до поздовжньої осі пристрою (3). 3. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що радіальне подовження кожного шліца (18) збігається з геометричною площиною, відокремленою від поздовжньої осі пристрою (3). 4. Пристрій за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що циліндрична стінка (4) має принаймні дві пари шліців (18), розподілених уздовж периферії згаданої циліндричної стінки (4). 5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що циліндрична стінка (4) має вісім пар шліців (18). 6. Пристрій за п. 4 або 5, який відрізняється тим, що два протилежних шліци (18) з різних пар шліців (18) збігаються з тією ж самою геометричною площиною. 7. Пристрій за будь-яким з пунктів 1-6, який відрізняється тим, що шліци кожної пари шліців (18) паралельні один одному. 8. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що принаймні одна з частин внутрішньої та зовнішньої поверхонь має форму зрізаного конуса. 9. Пристрій за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що частина внутрішньої поверхні має форму зрізаного конуса, що звужується до першого краю пристрою (3). 4 UA 99444 C2 10. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що пристрій (3) також містить проріз (20), що проходить по всій довжині від першого краю до другого краю. 11. Насос, який відрізняється тим, що містить пристрій за будь-яким з пунктів 1-10. 5 5 UA 99444 C2 6 UA 99444 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7