СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЙМЫ МНОГОВИНТОВОГО НАСОСА Российский патент 1997 года по МПК F04C2/16 

Изобретение относится к технологии машиностроения, а его объектом является изготовление обоймы многовинтового насоса, который может быть использован также при изготовлении аналогичных удлинительных изделий с относительно малым отверстием сложной формы.

Обойма многовинтового насоса, закрепляемая в рубашке, формирует своими расточками рабочую камеру для ведущего и ведомого винтов. При этом обойма может быть полностью выполнена из антифрикционного материала. Однако обычно, в особенности для насосов высокого давления, обойма содержит основную несущую часть из прочного и жесткого конструкционного материала и антифрикционный слой на поверхности расточек (см. Буренин В.В. Конструкция винтовых насосов. Обзорная информация. М. Цинтихимнефтемаш, 1990, с. 2). Известно использование разнообразных материалов для антифрикционного слоя. Однако наиболее предпочтительными, традиционно применяющимися, в особенности для насосов высокого давления, являются металлические сплавы, в частности баббит, которые обеспечивают отвод тепла и тем самым высокую надежность работы и долговечность.

Известны различные способы изготовления обойм с антифрикционным слоем на поверхности расточек. Обычно основную несущую часть обоймы изготавливают в виде одной монолитной детали, но известен также способ ее изготовления путем набора и соединения в одно целое определенного количества штампованных элементов с вырезами в форме поперечного сечения расточек (см. заявку ФРГ N 2133096, кл F 04 C 1/10, 1972 г.). Известны и различные способы формирования антифрикционного слоя, в том числе и путем напыления антифрикционного материала в виде тонкослойного покрытия. Однако в многовинтовых насосах высокого давления при большой длине винтов и относительно малом диаметре использовать технологию напыления металлического сплава не удается.

Ближайшим аналогом изобретения является обычный, наиболее распространенный способ изготовления обоймы многовинтового насоса путем формирования основной несущей части с расточками под винты, образования антифрикционного металлического слоя на поверхности расточек и финишной обработки (Бабин К.Н. и др. Маслонапорные установки. Л. Энергия, 1968, с. 82). В таком известном способе основная несущая часть представляет собой монолитную деталь, в которую заливают антифрикционный металлический слой. При этом, учитывая большую длину многовинтовых насосов высокого давления и относительно малый диаметр расточек, которые не позволяют получить равнотолщинный по длине слой, его толщину приходится увеличивать, а это требует для получения нужных размеров производить растачивание баббитового слоя с последующей финишной обработкой специальными развертками или протяжками. Кроме того, для обеспечения прочного сцепления баббитового слоя с основной несущей частью приходится выполнять лужение поверхностей расточек и соединения типа ласточкина хвоста, что увеличивает расход баббитта и усложняет технологию изготовления обоймы. Расход баббита при ремонтах обоймы, изготовленной известным способом, также значителен.

В основу изобретения поставлена задача создания такого способа изготовления обоймы многовинтового насоса, который бы, даже при большой длине и относительно малом диаметре расточек, реализовывал бы напыление антифрикционного металлического слоя, снижая тем самым расход используемого для него сплава, но при этом не усложнял процесс изготовления обоймы и не увеличивал трудоемкость.

Эта задача решена в способе изготовления обоймы путем формирования основной несущей части с расточками под винты и образования антифрикционного металлического слоя, в котором в соответствии с изобретением основную несущую часть формируют в виде двух продольных половин, а образование антифрикционного металлического слоя осуществляют плазменным напылением используемого для него сплава отдельно в каждую из указанных половин.

Такое решение обеспечивает легкий доступ к внутренней поверхности каждой половины основной несущей части и поэтому позволяет без затруднений, независимо от длины использовать технологию плазменного напыления. Это дает возможность получить достаточно равномерный тонкий слой покрытия, что обеспечивает снижение расхода антифрикционного металлического сплава и исключает необходимость растачивания отверстий перед обработкой. При этом благодаря использованию плазменного напыления металлическое покрытие надежно сцепляется с основной несущей частью, что исключает необходимость применения каких-либо специальных соединений и лужения поверхностей перед заливкой баббитом.

В зависимости от объемов производства многовинтовых насосов основную несущую часть в виде двух продольных половин можно получить различными путями: из двух брусков с последующей обработкой их под наружный диаметр и расточками под винты; из двух полукруглых штампованных заготовок; путем продольной разрезки, например электрохимическим способом, обработанной под заданные размеры круглой заготовки и пр.

На фиг.1 а-д изображена последовательность операций по изготовлению обоймы с использованием в качестве заготовок для основной несущей части прямоугольных брусков, на фиг. 2 штампованные заготовки для основной несущей части, на фиг.3 основная несущая часть, полученная механической обработкой резанием круглой заготовки.

Фиг. 1 иллюстрирует способ, который может быть использован в единичном производстве многовинтовых насосов. В соответствии с таким способом в качестве заготовок используют прямоугольные бруски, длина которых несколько больше длины изготавливаемой обоймы. Поверхности брусков, по которым будет проходить разъем обоймы, обрабатывают с высокой частотой. Затем бруски этими поверхностями складывают вместе и спаривают по торцам, как показано на фиг. 1а. После этого пару брусков обтачивают по наружной поверхности до расчетного диаметра обоймы (фиг.1б). Далее полученную заготовку вставляют в технологическую оправку, изображенную на чертеже пунктиром, и производят расточки под винты, для чего вначале сверлят или растачивают отверстия под ведомые винты, затем под ведущий и после этого обрабатывают полученные отверстия в размер под напыление антифрикционного слоя (фиг. 1в). При этом способы такой обработки могут быть различными, в частности развертывание или протягивание.

Далее производят отрезку полученного полуфабриката по торцам под требуемую длину обоймы и снимают заходные фаски в отверстиях расточек (фиг. 1г). При этом срезаются сварные швы и при извлечении из технологической оправки получают две раздельные продольные половины несущей части обоймы. Плазменным напылением осуществляют напыление на каждую из полученных половин тонкого антифрикционного металлического слоя (фиг. 1д). Перед напылением поверхность разъема каждой половины обоймы защищают, например, накладками от попадания наплавляемого металла и от оплавления острой кромки. После этого полученные половины обоймы с антифрикционным металлическим покрытием опять устанавливают в технологическую оправку и производят финишную обработку расточек за один проход калибровочной протяжки. Половины обоймы маркируют в рабочий компонент. В результате получают полностью готовую обойму из двух половин, которую затем устанавливают и закрепляют в рубашке-корпусе многовинтового насоса.

Следует отметить, что в ряде случаев возможно применение обоймы прямоугольной формы и тогда не требуется операции по обтачке пары брусков по наружному диаметру (фиг. 1б). В этом случае вместо указанной технологической оправки возможно использовать механические соединения самих брусков, например, болтами.

На фиг.2 показаны заготовки для половины несущей части, полученные штамповкой или точным литьем. В этом случае по сравнению с последовательностью, изображенной на фиг.1, исключаются операции а, б и г.

Половинки несущей части могут быть получены и из круглой заготовки, которую после обработки под нужные размеры разрезают продольно, например с помощью электрохимического способа (фиг.3). При использовании такого способа толщину напыляемого антифрикционного металлического слоя необходимо увеличивать с учетом толщины слоя, удаляемого при разрезке круглой заготовки несущей части.

Использование: для насосов высокого давления с большой длиной винтов и относительно малым диаметром обоймы, имеющий антифрикционный металлический слой (АМС). Сущность изобретения: способ предусматривает изготовление основной несущей части с расточками под винты, формирование АМС на поверхности расточек и финишную обработку. В соответствии с изобретением основную несущую часть изготавливают в виде двух продольных половин, а АМС формируют плазменным напылением соответствующего сплава, в частности баббита, в каждую из указанных половин, после чего осуществляют сборку и финишную обработку АМС. Такое решение, позволяя использовать плазменные напыления, значительно снижает расход баббита и упрощает технологию изготовления обоймы. 3 ил.

Способ изготовления обоймы многовинтового насоса путем формирования основной несущей части с расточками под винты, образования антифрикционного металлического слоя на поверхности расточек и его финишной обработки, отличающийся тем, что основную несущую часть формируют в виде двух продольных половин, а образование антифрикционного металлического слоя осуществляют плазменным напылением используемого для него сплава отдельно в каждую из указанных половин.