Спосіб безрозбірного з’єднання литих елементів корпусних деталей вібраційних насосів та корпусна деталь, виготовлена цим способом

Номер патенту: 112955

Опубліковано: 10.11.2016

Автор: Шмаков Олег Рудольфович

Є ще 14 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб безрозбірного з'єднання литих елементів корпусних деталей вібраційних насосів, таких як упорного елемента та кришки вібраційного насоса, який включає: попереднє виготовлення із легких сплавів литого упорного елемента з ливарним ухилом бічної поверхні 2-4° та литої кришки вібраційного насоса, яка включає щонайменше дві камери - всмоктувальну камеру та нагнітальну камеру; центрування упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки відносно місця з'єднання, яке здійснюють за допомогою циліндричного приладдя для пресування; з'єднання упорного елемента з частиною внутрішньої стінки кришки, де всмоктувальна камера переходить в нагнітальну, шляхом пресування, який відрізняється тим, що виготовлення упорного елемента та кришки здійснюють зі сплавів алюмінію ряду силумінів із щільністю від 2,0 до 3,0 г/см3, при цьому виготовлення литої кришки здійснюють з ливарним ухилом в частині внутрішньої стінки 0°30'-1°, причому ливарні ухили упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки виготовляють з однаковою направленістю відносно спільної осі симетрії, яка співпадає з віссю симетрії насоса з допустимими погрішностями, при цьому центрування упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки здійснюють шляхом суміщення деталей відносно спільної осі симетрії з допуском на зсув в межах 0,1-0,5 мм, а з'єднання упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки здійснюють шляхом пресування із зусиллям в діапазоні 2-4 т.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для ущільнення з'єднання використовують ущільнюючий матеріал із ряду фарб.

3. Корпусна деталь вібраційного насоса, така як кришка вібраційного насоса в зборі, яка включає щонайменше дві камери - всмоктувальну камеру з отворами для забору води та нагнітальну камеру, які розділені упорним елементом, який з'єднаний з частиною внутрішньої стінки кришки шляхом пресування, причому геометрична форма упорного елемента відповідає геометричній формі частини внутрішньої стінки кришки при переході від всмоктувальної камери до нагнітальної та має ливарний ухил 2-4°, яка відрізняється тим, що матеріал упорного елемента та кришки вибраний із сплавів алюмінію ряду силумінів із щільністю від 2,0 до 3,0 г/см3, при цьому у місці з'єднання площа контакту обох деталей складає щонайменше 1/3 від площі бічної поверхні упорного елемента, а саме щонайменше 300 мм2, при цьому ливарні ухили частини внутрішньої стінки кришки та упорного елемента співвідносяться як 1:4, відповідно, та мають однакову направленість відносно спільної осі симетрії.

4. Корпусна деталь вібраційного насоса за п. 3, яка відрізняється тим, що упорний елемент виконаний двостороннім, тобто він має два конусних елементи для прилягання поршня вібраційного насоса.

5. Корпусна деталь вібраційного насоса за п. 4, яка відрізняється тим, що двосторонній упорний елемент в місці з'єднання має площу контакту щонайменше 2/3 від площі бічної поверхні двостороннього упорного елемента, а саме щонайменше 600 мм2.

Текст

Реферат: Винахід належить до виробництва деталей для електричних насосів, зокрема до виробництва кришок для заглибних насосів з електромагнітним вібраційним приводом, і може бути використано при створенні безрозбірних або малорозбірних з'єднань литих елементів корпусних деталей таких насосів. Спосіб безрозбірного з'єднання литих елементів корпусних деталей вібраційних насосів, таких як упорного елемента та кришки вібраційного насоса, включає: попереднє виготовлення зі сплавів алюмінію ряду силумінів із щільністю від 2,0 до 3,0 3 г/см литого упорного елемента з ливарним ухилом бічної поверхні 2-4° та литої кришки вібраційного насоса з ливарним ухилом в частині внутрішньої стінки 0°30-1°, яка включає щонайменше дві камери - всмоктувальну камеру та нагнітальну камеру; центрування упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки відносно місця з'єднання, яке здійснюють з допомогою циліндричного приладдя для пресування; з'єднання упорного елемента з частиною внутрішньої стінки кришки, де всмоктувальна камера переходить в нагнітальну, шляхом пресування. Ливарні ухили упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки виготовляють з однаковою направленістю відносно спільної осі симетрії, яка співпадає з віссю симетрії насоса з допустимими погрішностями. Центрування упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки здійснюють шляхом суміщення деталей відносно спільної осі симетрії з допуском на зсув в межах 0,1-0,5 мм, а з'єднання упорного елемента та частини UA 112955 C2 (12) UA 112955 C2 внутрішньої стінки кришки здійснюють шляхом пресування із зусиллям в діапазоні 2-4 т. Також винахід стосується конструкції корпусної деталі вібраційного насоса, такої як кришка вібраційного насоса в зборі. Винахід дозволяє за рахунок здійснення примусової холодної пластичної деформації кожної із деталей, отримати щільність з′єднання, якої достатньо для витримування знакозмінних навантажень, які виникають між камерами всмоктування та нагнітання вібраційного насоса. UA 112955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Технічне рішення належить до виробництва деталей для електричних насосів, зокрема до виробництва кришок для заглибних насосів з електромагнітним вібраційним приводом, і може бути використано при створенні безрозбірних або малорозбірних з'єднань литих елементів корпусних деталей таких насосів. Звичайно, кришки і деякі деталі вібраційних насосів виготовляють шляхом лиття з легких сплавів, як правило із сплавів алюмінію, які часто називають ряд силуміни. В залежності від конструктивних та технічних особливостей насосів, деякі литі вироби, поєднують між собою шляхом пресування. Такий технологічний підхід суттєво спрощує технологію лиття складних, за внутрішньою конфігурацією деталей вібраційного насоса таких як, кришка або корпус, та не впливає на встановлені технічні характеристики його роботи такі як: потужність, висота підйому води або герметичність. Задачею технічного рішення, яке заявляється, є удосконалення способу безрозбірного (малорозбірного) з'єднання литих деталей із легких сплавів таких, як упорний елемент, який може бути як одностороннім, так і двостороннім, та кришка вібраційного насоса та відповідно удосконалення конструкції виробу (кришка вібраційного насоса в зборі), який виготовлений цим способом. Спосіб з'єднання литих деталей включає процес пресування упорного елемента, який виготовлено у формі конусної шайби, в частину внутрішньої стінки кришки вібраційного насоса. Конструктивно, частина внутрішньої стінки кришки вібраційного насоса, за рахунок технології лиття, має форму конуса. Конструктивно, упорний елемент, також має форму конуса. Отже, поставленою технічною задачею є спосіб поєднання двох деталей, які виготовлені із легкого сплаву шляхом пресування і, відповідно, за рахунок здійснення примусової холодної пластичної деформації кожної із деталей, отримання щільності з'єднання, якої достатньо для витримування знакозмінних навантажень, які виникають між камерами всмоктування та нагнітання вібраційного насоса. Конструкція кришки, в якій перегородка між камерою всмоктування та камерою нагнітання є запресованим упорним елементом, також має технологічні особливості тому, що навантаження на перегородку мають знакозмінний характер, причому з боку камери нагнітання навантаження мають ударний характер. Таким чином, конструкція кришки вібраційного насоса в зборі, яка не є суцільно литою, а є збірною конструкцією двох литих виробів, має конструктивну геометричну новизну і поєднання (пресування) литих виробів здійснено з урахуванням геометричних особливостей кожного із виробів. При цьому автором враховано, що вібраційний насос експлуатують у активному середовищі з постійним впливом забрудненої води. Із рівня техніки відомі способи поєднання нерухомих нероз'ємних або малороз'ємних з'єднань. Як правило, у конструкціях машин нерухомі нероз'ємні з'єднання мають широке застосування. Розбирання таких з'єднань пов'язане з порушенням стану поверхонь, що сполучаються, а нерідко, і з псуванням однієї або декількох деталей складальної одиниці. Лише деякі види з них, так звані умовно нероз'ємні, можуть бути розібрані, але число розборок суворо обмежується. Конструктивних різновидів нерухомих нероз'ємних або малороз'ємних з'єднань відомо досить багато, однак більшість з них може бути віднесено до однієї з трьох груп: - з'єднання з силовим замиканням, відносна нерухомість деталей в яких забезпечується механічними силами, що виникають в результаті пластичних деформацій; - з'єднання з геометричним замиканням, здійснюваним завдяки формі сполучених деталей; - з'єднання, в основі яких лежать молекулярні сили: зчеплення або адгезія. До найбільш поширених в машинобудуванні належать з'єднання з гарантованим натягом, зварні, паяні, що склеюються, і заклепочні. За способом отримання нормальних напружень на сполучених поверхнях з'єднання з гарантованим натягом умовно ділять на поперечно-пресові і поздовжньо-пресові. У поперечно-пресових з'єднаннях зближення поверхонь, що сполучаються, відбувається радіально або нормально до поверхні, здійснюють одним із таких способів: - нагріванням деталі, що охоплює, перед складанням; - охолодженням деталі, що охоплюється; - шляхом пластичної деформації (наприклад, розвальцьовування); - шляхом пружної деформації деталі, що охоплюється. 1 UA 112955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При поздовжньо-пресовому з'єднанні деталь, що охоплюється, під дією осьової сили запресовується з натягом в деталь, що охоплює, в результаті чого виникають сили тертя, що забезпечують відносну нерухомість деталей. Зборку з нагріванням деталі, що охоплює, здійснюють найчастіше в тих випадках, коли конструкцією з'єднання передбачені значні натяги. При теплових посадках створюються натяги, середня величина яких приблизно в 2 рази більше натягів при звичайних посадках. Нагрівання застосовують при складанні важко навантажених з'єднань, що вимагають високої міцності, а також, коли деталь, що охоплює, виконана з матеріалу, що має високий коефіцієнт лінійного розширення, а саме з'єднання піддають впливу підвищених температур. Якщо таке з'єднання зібрати без нагріву, то в процесі експлуатації міцність його, очевидно, значно знизиться. Нерідко нагрів деталей застосовують і при порівняно невеликих натягах. Тоді це полегшує процес складання і сприяє збереженню якості поверхонь деталей. В одних і тих же умовах міцність теплових посадок при передачі крутного моменту в 2-3 рази більше міцності звичайних посадок. Пояснюється це тим. що при теплових посадках мікронерівності поверхонь, що сполучаються не згладжуються, як при холодному запресовуванні, а як би зчіплюються один з одним. Час на запресовування великогабаритних деталей з нагріванням або охолодженням скорочується в 2-4 рази. Крім того, часто знижуються витрати на обладнання, бо відпадає потреба в важких пресах. Пластичну деформацію використовують при складанні з'єднань, натяг в яких створюється радіальним розширенням деталі, що охоплюється, або стисненням деталі, що охоплює. Основне призначення таких з'єднань це забезпечити нерухомість і герметичність від проникнення газів або рідин. Вони належать до числа рідко демонтованих (одноразово демонтованих) так, як їх розбирання в багатьох випадках супроводжується пошкодженням однієї або обох деталей. У конструкціях машин з'єднання цього типу мають велике поширення. Поширеними методами здійснення пластичної деформації, які використовуються в конструкціях машин для створення нерухомості і щільності, є вальцювання. роздача, бортування, осадження, формовання, обтиснення. Відомо, що пластична деформація, є залишковою і залишається після зняття навантаження і відбувається по певних площинах і напрямах у кристалічних решітках. Ковзання в кристалічних решітках проходить по кристалічних площинах, що найщільніше усіяні атомами і кристалографічних напрямах, де величина опору зсуву є найменшою. Це пояснюється тим, що відстань між сусідніми атомними площинами є найбільшою, а зв'язок між ними найменший. Чим більше в металі можливих площин і напрямів ковзання, тим вища його здатність до пластичної деформації. В залежності від здатності зазнавати пластичної деформації матеріали поділяються на пластичні й крихкі. В технічному рішенні, яке заявляється, деталі виготовлені із пластичних легких сплавів, як правило сплавів алюмінію або як їх називають - ряд силуміни. Технічне рішення, яке заявляється, відносять до поздовжньо-пресових з'єднань, в якому до однієї з двох деталей, що охоплюється або охоплює, прикладається осьова сила близької другої деталі. Сила запресовування зростає від нуля до деякого максимального значення. Деталь, що охоплюється, має зовнішній діаметр більший, ніж діаметр отвору деталі, що охоплює, і з'єднання їх при відносному поздовжньому переміщенні в процесі складання відбувається з деформацією металу (явища механічного та молекулярного характеру), в результаті чого на поверхні контакту виникають значні нормальні тиски і сили тертя, які перешкоджають зрушенню цих деталей. Необхідність в додаткових конструктивних кріпленнях деталей в таких з'єднаннях зазвичай відпадає. У ряді випадків напрямок деталям при запресовуванні зручно надавати шляхом базування деталей, що охоплює, та, що охоплюється, на оправках пристосування або у спеціальній направляючій стійці. З рівня техніки відомий "Спосіб пресування виробів з легких сплавів і пристрій для здійснення способу" (Патент Російської Федерації на винахід № 2455094, від 10.07.2012), за яким спосіб пресування виробів з легких сплавів, який включає встановлення заготівки круглого перерізу в робочу втулку контейнера, розпресування, пресування виробу, відокремлення виробу від прес-залишку, причому пресування проводять з використанням складової матриці, що утворена двома парами протилежно розміщених елементів у вигляді вкладишів, що розміщені в поздовжніх пазах робочої втулки і елементів, що сполучені з ними, встановлених на матрицетримачі з поздовжнім пазом, при встановленні на вісь преса заготовку центрують по робочій втулці, а при розпресуванні формують заготівку, з якої пресують виріб, забезпечуючи відокремлення виробу від прес-залишку шляхом відриву або гідравлічним ножем і прошивкою. 2 UA 112955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Крім того, із рівня техніки відомо. "Спосіб з’єднання деталей з натягом" (Патент Російської Федерації на винахід № 2522070, від 10.07.2014), що включає запресування однієї з деталей в іншу шляхом передачі запресовуваній деталі зусилля від повзуна при створенні на ньому зусилля від приводу, при цьому в процесі запресовування періодично здійснюють зриви отриманого з'єднання шляхом поздовжнього відносного переміщення деталей, при чому як привод для створення зусилля на повзуні використовують гідравлічний циліндр, з поршнем якого пов'язаний повзун, зусилля на повзуні створюють шляхом стиснення рідини в робочому об'ємі гідравлічного циліндра, а зриви отриманого з'єднання виробляють при стисненні рідини в згаданому робочому обсязі до отримання зусилля, що перевищує силу опору переміщенню поршня гідравлічного циліндра, при цьому гідравлічний циліндр виконаний з можливістю попередньої зміни величин його початкового робочого об'єму і максимального тиску рідини для забезпечення переналагодження на збірку з'єднань деталей інших розмірів і міцності. Найбільш близьким до технічного рішення, яке заявляється, за технічною суттю та очікуваним технічним результатом, який передбачається отримати, є "Спосіб з'єднання деталей з натягом" (Патент Російської Федерації на винахід № 2357111, від 27.05.2009) шляхом запресовування з нанесенням зміцнюючого з'єднання матеріалу, що включає часткове запресування деталей з виміром зусилля запресовування і подальше їх допресування, де здійснюють часткове запресування деталей, потім на вільні ділянки поверхонь, що з'єднуються, однієї або обох деталей наносять зміцнюючий з'єднання матеріал, після чого здійснюють їх подальше допресування. В основу технічного рішення, яке заявляється, встановлено технічну задачу способу безрозбірного з'єднання литих деталей із легких сплавів, упорного елемента та кришки вібраційного насоса, який включає виготовлення литого упорного елемента з ливарним ухилом 2-4°; виготовлення литої кришки вібраційного насоса, яка включає щонайменше дві камери: всмоктувальну камеру та нагнітальну камеру; центрування упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки відносно місця з'єднання здійснюють за допомогою циліндричного приладдя для пресування; з'єднання упорного елемента з частиною внутрішньої стінки кришкою шляхом пресування, в якому за рахунок того, що виготовлення литих деталей (упорного елемента та кришки) здійснюють із сплавів алюмінію (ряд силумінів), зі щільністю від 2.0 до 3.0 3 г/см ; виготовлення литої кришки здійснюють з ливарним ухилом в частині внутрішньої стінки 0°30'-1°; ливарні ухили упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки виготовляють (відливають) з однаковою направленістю, відносно спільної осі симетрії, яка співпадає з віссю симетрії насоса з допустимими погрішностями; центрування упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки здійснюють шляхом суміщення деталей відносно спільної осі симетрії з допуском на зсув в межах 0,1-0,5 мм; з'єднання упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки здійснюють шляхом пресування, з зусиллям в діапазоні 2-4 т, вирішується технічна задача, безперервного пресового поєднання литих деталей, без здійснення додаткового допресовування. Безперервний процес пресування досягається за рахунок однакової направленості ливарних ухилів, які мають оптимальне співвідношення 1:4, відповідно, для кришки та упорного елемента. Крім того, для здійснення "Способу" у випадку використання двостороннього упорного елемента, при другому пресуванні, формується нове посадочне місце, яке в місці з′єднання має площу контакту (бічної поверхні двостороннього упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки), щонайменше 2/3 від площі бічної поверхні упорного елемента, з якої первинна холодна пластична деформація складає щонайменше 1/2. При цьому під площею контакту частини внутрішньої стінки кришки та упорного елемента, як одностороннього, так і двостороннього, слід розуміти, що враховується площа контакту лише бічної поверхні упорного елемента з частиною внутрішньої стінки кришки. Крім того, для ущільнення з'єднання використовують ущільнюючий матеріал із ряду фарб. Як видно із опису технічної суті, технічне рішення, яке заявляється, суттєво відрізняється від прототипу, а отже є новим. Винахідницький рівень способу безрозбірного з'єднання литих деталей із легких сплавів упорного елемента та кришки вібраційного насоса полягає у наступному. Ливарний ухил частини внутрішньої стінки кришки складає 0°30'-1, а упорного елемента 24°, таким чином, співвідношення ливарних ухилів кришки та упорного елемента складає 1:4 відповідно, при цьому частина внутрішньої стінки кришки та упорний елемент мають однакову направленість ливарних ухилів. Отже, за сукупністю технічних показників (направленість та співвідношення ливарних ухилів), виникає можливість безпомилкового визначення, яка саме деталь буде підлягати 3 UA 112955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 первинній, тобто (максимальній) холодній пластичній деформації, упорний елемент з ливарним ухилом 2-4°, або частина внутрішньої стінки кришки з ливарним ухилом 0°30'-1. Оскільки технічна задача по здійсненню "Способу" полягає у поєднанні литих виробів, на думку автора, винахідницький рівень базується на співвідношенні геометричних показників кожного виробу (кришка та упорний елемент) та співвідношенні технологічних показників матеріалу, з якого їх виготовлено. Геометричні показники литих виробів базуються на технології конічного сполучення литих деталей, до якого належать сполучення парних деталей близьких геометричних форм, в яких надійність парних сполучень залежить одночасно від геометричних параметрів, а саме: діаметрів литих конусних деталей, де одна деталь, що охоплює, має внутрішній конус, а друга деталь, що охоплюється, має зовнішній конус, та ливарних ухилів цих деталей, які мають однакову направленість. Таким чином, з розрахунку геометричних показників деталей, які поєднуються, первинній, тобто (максимальній) холодній пластичній деформації буде підлягати упорний елемент з ливарним ухилом 2-4°, який має більший ливарний ухил і буде як пластично деформуватися, так і "зрізатися". В нашому випадку, одна лита конусна деталь, що охоплює, це кришка, в якій частина внутрішньої стінки має ливарний ухил 0°30'-1°, а друга лита конусна деталь, що охоплюється, це упорний елемент, односторонній або двосторонній, який має ливарний ухил 2-4° які, згідно з заявкою, мають однакову направленість ливарних ухилів. Оскільки, технологічно, витримка ливарних ухилів, є більш простим технологічним процесом, ніж лиття деталі складної форми, в якій є складні внутрішні конфігурації (упорний елемент), Автор визначив співвідношення геометричних величин і експериментальним шляхом визначив оптимальну залежність ливарних ухилів та їх направленості, для деталей, які поєднуються. Крім того, Автор зробив підбір матеріалу для кожної деталі. 3 Матеріал деталей має щільність від 2,0 до 3,0 г/см і, відповідно, має достатню пластичність. Вибране Автором співвідношення ливарних ухилів, частини внутрішньої стінки кришки 0°30'1° та упорного елемента 2-4°, які виготовляють (відливають) з однаковою направленістю ливарних ухилів, відносно спільної осі симетрії, що співпадає з віссю симетрії насосу, з допустимими погрішностями центрування упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки, за розрахунком автора, є достатнім для суміщення деталей відносно спільної осі симетрії з допуском на зсув в межах 0,1-0,5 мм, причому безпосередньо центрування деталей, що суміщають, здійснюють протягом усієї висоти частини внутрішньої стінки кришки. Таким чином, автор використав ефект "конічного самоцентрування", який дає. можливість регулювання зазорів, натягу та герметичність з'єднання деталей, які "самоцентруються", що в свою чергу дозволяє, при необхідності, здійснити демонтаж (роз'єднання) деталей. Крім того, технічний результат "способу", за рахунок "конічного самоцентрування" має технічний причинно-наслідковий зв'язок з фізичними властивостями матеріалів деталей, які поєднуються. Оскільки, у кожній деталі холодна пластична деформація поверхонь має незворотний характер, тобто після зняття навантаження залишається у пластично-деформованому стані, коли процес пресування закінчений і пов'язаний з переміщенням атомів усередині кристалів на відносно великі відстані, у кожної деформованій поверхні викликають залишкові пластичні зміни форми, структури і властивостей без макроскопічних порушень суцільності металу. Таким чином, упорний елемент та частина внутрішньої стінки кришки деформуються, як кристалічні тверді тіла методом "ковзання", зміщуючи частини окремих кристалів (одного кристалу відносно іншого кристалу) під дією дотичних напружень, а коли напруження в площині й напрямі "ковзання" досягають певної критичної величини (закінчується процес пресування) виникає достатня щільність пластичного з'єднання. Оскільки пластична деформація відбувається по певних площинах і напрямах кристалічних решіток як для упорного елемента, так і для кришки вібраційного насоса, "ковзання" кристалічних решіток спрямоване на ущільнення усіяних атомами кристалічних площин кожного виробу у одному кристалографічному напрямку, а величина опору зсуву в такому випадку є мінімальною в межах 0,1-0,5 мм. Це фізичне явище пояснюється тим, що відстань між сусідніми атомними площинами є найбільшою, а зв'язок між ними найменший і відповідно чим більше в металі можливих площин і напрямів ковзання, тим вища його здатність до пластичної деформації при щільності матеріалу 3 від 2,0 до 3,0 г/см . 4 UA 112955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Оскільки в технічному рішенні, яке заявляється, деталі виготовлені із пластичних легких сплавів, автором використано їх фізичні властивості. Таким чином, автор при виборі форми сполучення, вирішив технічну задачу по спрощенню ливарної стадії виробництва, замінюючи складну частину ливарної стадії виробництва підбором геометричних показників деталей та підбором матеріалу для їх виготовлення з необхідними пластичними властивостями. Особливістю винахідницького рівня для технічного рішення "Спосіб" є використання двостороннього упорного елемента, який показано на Фіг. 6. Двосторонній упорний елемент має такий же ливарний ухил 2-4°, як і односторонній упорний елемент, а крім того, має вдвічі більшу товщину та два конусних елементи для прилягання поршня. При першому пресуванні формується посадочне місце на частині внутрішньої стінки кришки, яке залишається у пластично-деформованому стані та має незворотний характер, а при другому пресуванні, це посадочне місце становиться направляючим при формуванні другого (нового) посадочного місця на частині внутрішньої стінки кришки. Удосконалення конструкції кришки вібраційного насоса досягають за рахунок сполучення ливарних ухилів деталей, з площею контакту в місці з'єднання щонайменше 1/3 від площі бічної 2 поверхні упорного елемента, а саме щонайменше 300 мм , де холодна пластична деформація забезпечує щільне з'єднання, достатнє для витримки знакозмінних навантажень. Крім того, двосторонній упорний елемент в місці з’єднання має площу контакту щонайменше 2 2/3 від площі бічної поверхні двостороннього упорного елемента, а саме щонайменше 600 мм . Винахідницький рівень "Способу" характеризується фігурами, які додані до заявки. Як видно із опису технічної суті, технічне рішення, яке заявляється, має винахідницький рівень. Із рівня техніки відомий "Двопоршневий вібраційний насос" (Патент України на корисну модель № 77207, від 11.02.2013). що містить корпус з камерою всмоктування з перегородкою, камеру нагнітання з поршнем і якорем, корпус приводу з електромагнітом і корпуси, з'єднані через амортизатор кріпильними елементами, який характеризується тим, що в камері всмоктування встановлений поршень. Відомий "Насос вібраційний побутовий" (Патент України на корисну модель № 85273, від 11.11.2013) з нижнім всмоктуванням води і центральним розміщенням напірного патрубка, що містить нижній корпус, який має камери всмоктування і нагнітання, та корпус привода, де розміщується електромагніт, корпуси з'єднані через амортизатор кріпильними елементами, який характеризується тим, що в отворі змінної перегородки, яка розділяє камери всмоктування і нагнітання, виконано високі компенсаційні фаски, а в камері нагнітання виконано компенсаційний конусний відрізок з малим кутом конусності. Відомий "Зворотний клапан вібраційного поршневого насоса" (Патент України на винахід № 84716, від 25.11.2008), що має: вісесиметричний чашоподібний корпус, який має бічну стінку і донну частину і служить частиною корпусу і камерою всмоктування насоса, щонайменше одне жорстке вісесиметричне сідло, яке має щонайменше один впускний отвір для входу плинного середовища, і щонайменше один закріплений відносно корпусу вісесиметричний гнучкий запірний елемент, у якому щонайменше частина, що забезпечує відкриття/закриття впускних отворів, виготовлена з пружного матеріалу, який характеризується тим, що гнучкий запірний елемент виконаний у вигляді кільцеподібного елемента і складається з периферійної частини, яка зафіксована відносно бічної стінки вказаного корпусу, і пружної частини, яка розташована поблизу вказаної бічної стінки, а сідлом служить віддалена від осі симетрії частина вказаного корпусу. Найбільш близьким, до технічного рішення, яке заявляється, за технічною суттю та технічним результатом, який передбачається отримати, є "Заглибний електромагнітний вібраційний насос" (Патент України на винахід № 99371, від 25.05.2015), який містить корпус з верхньою кришкою із випускним патрубком та нижньою кришкою, яка складається із всмоктувальної камери з отворами для забору води, що закриті впускними клапанами, причому в корпусі розміщені нагнітаюча камера, електромагнітний вібратор з магнітопроводом і котушкою електричної обмотки, якорем та поршнем, що розділяє всмоктувальну і нагнітаючу камери, який характеризується тим, що між всмоктувальною та нагнітаючою камерами додатково встановлений упорний елемент, який виконаний у вигляді упорного кільця, що запресоване у нижню кришку, зовнішня форма якого відповідає формі перерізу на межі всмоктувальної та нагнітаючої камер, а його внутрішній розмір відповідає діаметру поршня, причому насос виконаний з можливістю нижнього або верхнього забору води. 5 UA 112955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Від роботи в активному середовищі, в умовах постійних і змінних навантажень, місце ущільнення на кришці піддається корозії і дуже швидко втрачає необхідний рівень щільності, що в решті призводить до того, що насос виходить з ладу або починається зниження його продуктивності. В основу технічного рішення, яке заявляється, встановлена технічна задача. удосконалення виробу (кришки вібраційного насоса в зборі), який включає щонайменше дві камери: всмоктувальну камеру з отворами для забору води та нагнітальну камеру, які розділені упорним елементом, що з'єднана з частиною внутрішньої стінки кришки шляхом пресування, причому геометрична форма упорного елемента відповідає геометричній формі частини внутрішньої стінки кришки при переході від всмоктувальної камери до нагнітальної та має ливарний ухил 24°, в якій за рахунок того, що матеріал упорного елемента та кришки вибирають із сплавів 3 алюмінію (ряд силумінів), зі щільністю від 2,0 до 3,0 г/см , який в місці з'єднання має площу контакту обох деталей щонайменше 1/3 від площі бічної поверхні упорного елемента, а саме 2 щонайменше 300 мм , при співвідношенні ливарних ухилів частини внутрішньої стінки кришки та упорного елементу, як 1:4 - відповідно, та однакову направленість ливарних ухилів відносно спільної осі симетрії, вирішується технічна задача удосконалення конструкції кришки вібраційного насосу, а саме, за рахунок сполучення ливарних ухилів деталей, утворюється місце з'єднання з площею контакту, де холодна пластична деформація деталей забезпечує щільне з'єднання, достатнє для витримки знакозмінних навантажень. Крім того, упорний елемент виконаний двостороннім - має два конусних елементи для прилягання поршня вібраційного насосу. Крім того, двосторонній упорний елемент в місці з'єднання має площу контакту щонайменше 2 2/3 від площі бічної поверхні двостороннього упорного елемента, а саме щонайменше 600 мм . При цьому під площею контакту частини внутрішньої стінки кришки та упорного елемента як одностороннього, так і двостороннього, слід розуміти, що враховується площа контакту лише бічної поверхні упорного елемента з частиною внутрішньої стінки кришки. Як видно із опису технічної суті, технічне рішення, яке заявляється, суттєво відрізняється від прототипу, а отже є новим. Відомо, що здатність пресових з'єднань витримувати значні навантаження залежить від натягу, який виникає у місці з'єднання деталей, які поєднуються, а натяг в свою чергу, розраховується в процесі конструювання кожної такої деталі при врахуванні допустимих посадок. Оскільки традиційно для підвищення довговічності і надійності з'єднань, розрахунок посадок здійснюють по найбільшому допустимому натягу, Автор для збільшення міцності, надійності, довговічності з'єднання пропонує оптимізувати допустимий натяг за рахунок розрахунку ливарних ухилів та їх направленості для кожної деталі. Відомо, що внаслідок натягу на площі контакту виникає питомий тиск, величина якого визначає характер деформації деталі, яка охоплює, та деталі, яка охоплюється. Ці деформації можуть бути або пружними для обох деталей, або пружними для однієї з них і упругопластичні для іншої. В технічному рішенні, яке заявляється, матеріал для упорного елементу та кришки 3 вибирають із сплавів алюмінію (ряд силумінів), з щільністю від 2,0 до 3,0 г/см . Таким чином, автор вважає, якщо ливарні ухили упорного елемента 2-4° та частини внутрішньої стінки кришки 0°30'-1°, знаходяться в залежному геометричному співвідношенні і відповідно знаходяться в технічному причинно-наслідковому зв'язку з розміром площі контакту обох деталей (частини внутрішньої стінки кришки та упорного елемента), яка складає 2 щонайменше 1/3 від площі бічної поверхні упорного елемента, а саме щонайменше 300 мм . Автором встановлено, що за рахунок вказаного технічного зв'язку виникає поздовжньопресове з'єднання, в якому величина натягу в поздовжньо-пресових з'єднаннях впливає на зносостійкість самого з'єднання та на його антикорозійні властивості. Автором, експериментальним шляхом встановлено, що оскільки кришка вібраційного насоса працює в активному корозійному середовищі, а місце з'єднання, упорного елемента з частиною внутрішньої стінки кришки, фактично знаходиться під впливом знакозмінних навантажень, важливим технічним значенням є створення щільності в місці з'єднання, яке забезпечується 2 площею холодної пластичної деформації обох деталей, і складає щонайменше 300 мм . При використанні двостороннього упорного елемента, який має такий же ливарний ухил 24°, як і односторонній упорний елемент, а крім того, має вдвічі більшу товщину та два конусних елементи для прилягання поршня, площа контакту в місці з'єднання складає щонайменше 2/3 2 від площі бічної поверхні двостороннього упорного елемента, а саме щонайменше 600 мм . 6 UA 112955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Особливістю підбору матеріалу для упорного елемента та кришки є їх однорідність, тобто матеріали, які мають не тільки однакові пластичні характеристики, а й після виготовлення із них певних деталей, однакову шорсткість поверхонь цих деталей. Таким чином, поєднання поверхонь з різною шорсткістю, при рівних умовах навантажень, впливає на зміни технологічних показників деталей значно більше, ніж для поверхонь з однаковою шорсткістю. Упорний елемент, у відповідності до п. 4 формули, виконаний двостороннім та має два конусних елементи для прилягання поршня вібраційного насоса, Автор пояснює цю особливість конструкції наступним. Після першого пресування на площині частини внутрішньої стінки кришки залишається посадочне місце, як показано на Фіг. 13 (зображення ділянки В), яке схематично показує сполучення частини внутрішньої стінки кришки та двостороннього упорного елемента після другого пресування, між якими знаходиться місце нестикування та площа контакту 10, яка утворена частково при першому та частково при другому пресуванні та забезпечує достатнє ущільнення з'єднання, з забезпеченим натягом. При другому пресуванні, коли двосторонній упорний елемент перевертають на 180°, він (двосторонній упорний елемент) спочатку потрапляє в уже сформоване при першому пресуванні посадочне місце і навіть різнонаправленість ливарних ухилів, яка очевидно виникає в такому випадку, не може бути перешкодою для виникнення ефекту доцентрування при такому з'єднанні. Отже, за розрахунком Автора, площі сформованого посадочного місця (площі контакту при першому пресуванні), яка складає 1/3 площі бічної поверхні двостороннього упорного елемента, є достатньо для центрування двостороннього упорного елемента. Формування нового (другого) посадочного місця, в такому випадку, виникає за рахунок іншої 1/3 площі бічної поверхні двостороннього упорного елемента, яка залишилась після першого пресування, як це показано на Фіг. 9 (збільшене зображення ділянки Б), де показано частину внутрішньої стінки кришки та двосторонній упорний елемент після першого пресування, між якими знаходиться місце нести кування та площа контакту, що виникає в результаті першого пресування. Таким чином, автор вважає, що можливо отримати повторний оптимізований допустимий натяг за рахунок місця з'єднання, утвореного при першому пресуванні (висоти "посадочного колодязя"), та характеру деформації деталі, яка охоплює. Винахідницький рівень "Виробу" характеризується кресленнями, які додані до заявки. Як видно із опису технічної суті, технічне рішення, яке заявляється, має винахідницький рівень. Промислова придатність винаходу характеризується зображеннями Фіг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14. На Фіг. 1 показаний упорний елемент, який виконаний з ливарним ухилом 2-4° та має конусний елемент, до поверхні якого, в процесі роботи вібраційного насоса, буде прилягати поршень для створення робочого тиску у нагнітальній камері. На Фіг. 2 показана кришка вібраційного насоса у розрізі, де 1 - частина внутрішньої стінки кришки з ливарним ухилом 0°30'-1°, 2 - внутрішні упори, які поєднані штриховою лінією, що умовно поділяє об'єм кришки вібраційного насоса на всмоктувальну камеру 3 та нагнітальну 4. На Фіг. 3 показана кришка вібраційного насоса у розрізі до пресування, де 5 - упорний елемент. 6 - місце нестикування. що утворюється за рахунок сполучення деталей з різними ливарними ухилами, а на Фіг. 4 показана кришка вібраційного насоса та упорний елемент 5 після пресування, де 7 - площа контакту частини внутрішньої стінки кришки 1 та упорного елемента 5, яка складає щонайменше 1/3 від площі бічної поверхні упорного елемента. Фіг. 5 характеризує збільшене зображення ділянки А, яке схематично показує частину внутрішньої стінки кришки 1 та упорний елемент 5 після пресування, між якими знаходиться місце нестикування 6, площа контакту 7, що виникає в результаті пресування. На Фіг. 6 показаний двосторонній упорний елемент, який характеризується таким самим ливарним ухилом, як і односторонній упорний елемент 5, а саме, 2-4°. Крім того, двосторонній упорний елемент має вдвічі більшу товщину та два конусних елементи, ніж односторонній упорний елемент, для того, щоб в разі пошкодження однієї з поверхонь двостороннього упорного елемента, а саме одного з конусних елементів, до якого в процесі роботи вібраційного насоса прилягав поршень, його можна повернути на 180° та шляхом пресування повторно з'єднати з частиною внутрішньої стінки кришки 1. На Фіг. 7 показана кришка вібраційного насоса до першого пресування, де 8 - двосторонній упорний елемент, а на Фіг. 8 після першого пресування, де 9 - площа контакту частини 7 UA 112955 C2 5 10 15 20 внутрішньої стінки кришки 1 та упорного елемента 8, яка складає щонайменше 1/3 від площі бічної поверхні двостороннього упорного елемента 8, після першого пресування. На Фіг. 9 показане збільшене зображення ділянки Б, яке схематично показує частину внутрішньої стінки кришки 1 та двосторонній упорний елемент 8 після першого пресування, між якими знаходиться місце нестикування 6, площа контакту 9, що виникає в результаті першого пресування. На Фіг. 10 показаний двосторонній упорний елемент 8 після першого пресування, де 9 площа контакту на двосторонньому упорному елементі 8, яка складає щонайменше 1/3 від площі бічної поверхні двостороннього упорного елемента 8, після першого пресування. На Фіг. 11 показана кришка вібраційного насоса до другого пресування, з посадочним місцем, утвореним площею контакту 9, після першого пресування. На Фіг. 12 показана кришка вібраційного насоса після другого пресування, причому збільшене зображення ділянки В показано на Фіг. 13, а саме частина внутрішньоїстінки кришки 1 та двосторонній упорний елемент 8 після другого пресування, між якими знаходиться місце нестикування 6, площа контакту 10, яка складає щонайменше 2/3 від площі бічної поверхні двостороннього упорного елемента 8, утворена частково при першому пресуванні та частково при другому, та забезпечує достатнє ущільнення з'єднання, з забезпеченим натягом. На Фіг. 14 показане циліндричне приладдя для пресування, на яке встановлюють та центрують деталь, що запресовується, а саме односторонній або двосторонній упорний елемент. Вказане приладдя використано автором для пресування упорного елемента (в даному випадку, одностороннього), який має наступні показники: радіус нижньої основи складає 32,5 мм, радіус верхньої основи 32,25 мм, а висота 5,2 мм. Таблиця 1 містить дані, щодо ливарних ухилів одностороннього 5 або двостороннього 8 упорного елементу та частини внутрішньої стінки кришки 1. 25 Таблиця 1 Найменування деталі Односторонній або двосторонній упорний елемент Частина внутрішньої стінки кришки 30 35 40 45 50 55 2° 0° 30' Ливарний ухил 3° 0° 45' 4° 1° Єдність технічного задуму полягає у наступному. Для виготовлення литих деталей (кришка та упорний елемент) використовують сплав алюмінію, наприклад АК12, або АЛ2. який має наступні технічні показники: - класифікація: алюмінієвий ливарний сплав; - застосування: зі сплаву отримують щільні герметичні відливки складної форми, які не відчувають в процесі експлуатації значних навантажень, сплав відрізняється високою герметичністю; - хімічний склад в % матеріалу АК12 визначають по ГОСТ 1583-93; - лінійна усадка: 0,8 %; 3 - щільність: 2,5-2,94 г/см . Вібраційний насос працює в активному корозійному середовищі, а місце з'єднання упорного елемента з частиною внутрішньої стінки кришки, фактично знаходиться під впливом знакозмінних навантажень, важливим технічним значенням є створення щільності в місці з'єднання, яке є площею контакту обох деталей, і складає щонайменше 1/3 від площі бічної поверхні одностороннього упорного елемента, або 2/3 для двостороннього упорного елемента. Відомо, що площу бічної поверхні зрізаного конуса (в нашому випадку упорного елемента) розраховують як: S=(rl+r2)l, де r1 - радіус нижньої основи, r2 - радіус верхньої основи, l - твірна зрізаного конуса. Для розрахунку площі контакту, автор використав наступні фактичні показники одностороннього упорного елемента: Г1=32,5 мм, r2=32,25 мм, l=5,2 мм. 2 Від розрахованого значення площі бічної поверхні зрізаного конуса S=1057 мм , 1/3 частина, 2 яка є місцем контакту, складає, 352 мм . З урахуванням можливих допусків в технології виробництва литих конусних деталей 1/3 від площі бічної поверхні зрізаного конуса (площі бічної поверхні упорного елемента) приймаємо 2 щонайменше 300 мм . 8 UA 112955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Отже "Виріб", повинен відповідати умовам підбору матеріалу як для упорного елемента, так і для кришки, а їх однорідність повинна базуватися не тільки на однаковій пластичності, а й на однаковій шорсткості поверхонь цих деталей перед пресуванням. Тому автором, експериментальним шляхом, встановлений причинно-наслідковий зв'язок, направлений на отримання стійкого технічного результату, при поєднанні посадочних поверхонь з однаковою шорсткістю при рівних умовах навантаження та відсутність стійкого зв'язку при поєднанні посадочних поверхонь з різними показниками шорсткості, при рівних умовах навантажень, та прояв абсолютних змін для деталей з різнорідних матеріалів, таких як крихкість та корозійна стійкість. Із рівня техніки відомо, що сплави системи Al-Si відомі під загальною назвою силуміни характеризуються гарними ливарними властивостями, герметичністю при з'єднанні, середньою міцністю і достатньою корозійною стійкістю та застосовуються для виготовлення складних відливок. Ливарні алюмінієві сплави також мають ряд особливостей: підвищену рідкотекучість, що забезпечує отримання тонкостінних і складних по конфігурації відливків; порівняно невисоку лінійну усадку; знижену схильність до утворення гарячих тріщин. Крім того, алюмінієві сплави мають високу схильність до окислення, насичення воднем, що призводить до таких видів браку відливків, як газова пористість, шлакові і оксидні включення. Тому при розробці технології плавки і виготовленні фасонних відливок будь-яким із способів лиття необхідно враховувати особливості окремих груп алюмінієвих сплавів. Із рівня техніки відомо, що заготівки з АК12 в ряду інших заготівок з алюмінію виділяються малою ливарною усадкою, близько 0,8 %, високою текучістю в рідкому стані і малою щільністю. Крім того, під час лиття цей матеріал не дає тріщин. Однак, межа короткочасної міцності у цього силуміну менше, тому спектр його застосування обмежений деталями, які працюють під невеликим навантаженням. Відливки з АК12 отримують з мінімальною ливарною усадкою, вони мають достатню щільність і високу герметичність. Міцність деталей є значною, особливо для товстостінних виробів, а крім того, вони мають значну корозійну стійкість у звичайній воді і атмосфері. Багато силумінів належать до кувальних і жароміцних сплавів, але АК12 займає особливу нішу серед інших силумінів. Він також може застосовуватися для кування, але деталі з нього не можна використовувати при температурі вище 200 °C. За межами цієї температури сплав почне втрачати стійкість до корозії і міцність. Ці зміни несуть незворотний характер. З причини гарної текучості, герметичності, корозійної стійкості цей матеріал рекомендується застосовувати для відливок деталей техніки, апаратури, приладів складної форми. Однак, крихкість цього сплаву не дозволяє використовувати його для відливок відповідальних деталей, що працюють під навантаженням. AK12 застосовують для лиття деталей в кокіль, піщані форми, під тиском, по моделях, в форми у вигляді оболонок. З нього виготовляють корпуси помп, деталі двигунів, апаратури і побутових приладів. Відомо, що простий силумін марки АК12 завдяки евтектичній структурі має відмінні ливарні властивості (найбільш високу текучість серед усіх алюмінієвих сплавів) при невисоких механічних властивостях. Зі сплаву отримують щільні герметичні відливки складної форми, які не відчувають в процесі експлуатації значних навантажень. Задачею "Способу", є удосконалення способу безрозбірного (малорозбірного) з'єднання литих деталей із легких сплавів таких, як упорний елемент, який може бути, як односторонній або двосторонній, та кришка вібраційного насоса та відповідно удосконалення конструкції виробу (кришки вібраційного насоса в зборі), який виготовлений цим способом. Задачею "Виробу" є удосконалення конструкції кришки вібраційного насоса, яка не є суцільно литою (монолитою). а є збірною конструкцією двох литих виробів, має конструктивну геометричну новизну і поєднання (пресування) литих виробів здійснено з урахуванням геометричних особливостей кожного із виробів, причому, автором враховано, що вібраційний насос експлуатують у активному середовищі з постійним впливом на неї забрудненої води. "Спосіб" з'єднання литих деталей залежить не тільки від технологічних особливостей пресування, а й від матеріалу з якого вони виготовлені і, який пластично деформується, при механічному навантаженні. Отже, по сукупності технічних показників (направленість та співвідношення ливарних ухилів), виникає можливість безпомилково визначити, яка саме деталь буде підлягати первинній, тобто (максимальній) холодній пластичній деформації, упорний елемент з ливарним ухилом 2-4°, або частина внутрішньої стінки кришки вібраційного насоса з ливарним ухилом 0°30'-1°. 9 UA 112955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Таким чином, технічний причинно-наслідковий зв'язок геометричних показників литих виробів, для пресування в яких використана технологія конічного сполучення литих деталей ("Спосіб"), а саме: сполучення парних деталей близьких геометричних форм, де одна лита конусна деталь, що охоплює - кришка, в якій частина внутрішньої стінки має ливарний ухил 0°30'-1°, а друга лита конусна деталь, що охоплюється - упорний елемент (односторонній або двосторонній), який має ливарний ухил 2-4°, і які, згідно з заявкою, при однаковій направленості ливарних ухилів, є технологічно пов'язана з отриманням удосконаленої та нової конструкції "Виробу", після застосування "Способу". В місці з'єднання обох деталей (частини внутрішньої стінки кришки та упорного елемента), площа контакту складає щонайменше, 1/3 від площі бічної поверхні упорного елемента, а саме 2 щонайменше 300 мм , а для двостороннього упорного елемента, що має два конусних елементи для прилягання поршня вібраційного насоса, площа контакту в місці з'єднання складає щонайменше 2/3 від площі бічної поверхні двостороннього упорного елемента, а саме 2 щонайменше 600 мм , що у відповідності до технічного рішення, яке заявляється, утворює конструкцію "Виробу", в якому за рахунок холодної пластичної деформації обох деталей на 2 площі контакту, для одностороннього упорного елемента щонайменше 300 мм , а для 2 двостороннього упорного елемента щонайменше 600 мм , упорний елемент (односторонній або двосторонній) виконує функцію міжкамерної перегородки, яка ділить кришку на всмоктувальну та нагнітальну камери. Удосконалення конструкції кришки вібраційного насоса, у відповідності до заявленого технічного рішення є достатнім для витримки знакозмінних навантажень та підтримання щільного з'єднання. Технологічно є можливим виготовити ливарну форму вібраційного насоса, яка буде включати міжкамерну перегородку, отриману шляхом лиття, однак, при цьому не можливо контролювати якість поверхонь у частині кришки, яка виконує функцію всмоктувальної камери. Оскільки у кожній деталі холодна пластична деформація поверхонь має залишкову форму, тобто залишається у статичному стані після зняття навантаження, коли процес пресування закінчено і, пов'язана з одностороннім переміщенням атомів усередині кристалів на відносно великі відстані, у кожній деформованої поверхні викликають залишкові пластичні зміни форми, структури і властивості без макроскопічних порушень суцільності металу. Таким чином, холодна пластична деформація одностороннього упорного елемента (або двостороннього) та частини внутрішньої стінки кришки вібраційного насоса, які деформуються, як кристалічні тверді тіла методом "ковзання", зміщуючи частини окремих кристалів (одного кристалу відносно іншого кристалу) під дією дотичних напружень, а коли напруження в площині й напрямі "ковзання" досягають певної критичної величини (закінчується процес пресування) виникає достатня щільність пластичного з'єднання. Автор вважає, що параметри конічних сполучень суттєво відрізняються від сполучень деталей циліндричної форми, в яких характеристика посадки вичерпується лише співвідношенням розмірів діаметрів вала і отвору. При цьому в залежності від знака відхилення кутів ухилу зовнішнього і внутрішнього конусів виникає додаткова зміна базовідстані в разі замикання сполучених конусів з боку бази конуса. Перераховані вище геометричні параметри, якими визначається форма конуса і за якими можливе складання хвоста і втулки, обмежуються допусками виходячи зі службового призначення конічних виробів, технологічних можливостей їх обробки і вимог взаємозамінності конусів. Спосіб безрозбірного з'єднання литих деталей із легких сплавів, який включає виготовлення литих деталей, упорного елемента з ливарним ухилом 2-4° та кришки вібраційного насоса, яка включає щонайменше дві камери: всмоктувальну камеру та нагнітальну камеру, з ливарним ухилом в частині внутрішньої стінки 0°30'-1°. Ливарні ухили упорного елементу та частини внутрішньої стінки кришки виготовляють (відливають) з однаковою направленістю, відносно спільної осі симетрії, яка співпадає з віссю симетрії насоса з допустимими погрішностями. Виготовлення литих деталей (упорного елемента та кришки) здійснюють із сплавів алюмінію 3 (ряд силумінів), зі щільністю від 2,0 до 3,0 г/см . Упорний елемент та частину внутрішньої стінки кришки центрують відносно місця з'єднання з допомогою циліндричного приладдя для пресування, шляхом суміщення деталей відносно спільної осі симетрії з допуском на зсув в межах 0,1-0,5 мм. З'єднання упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки здійснюють шляхом пресування, з зусиллям в діапазоні 2-4 т, для ущільнення з'єднання можуть використовувати ущільнюючий матеріал із ряду фарб. 10 UA 112955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Виріб (кришка вібраційного насоса в зборі) включає щонайменше дві камери: всмоктувальну камеру з отворами для забору води та нагнітальну камеру, які розділені упорним елементом, що з'єднана з частиною внутрішньої стінки кришки шляхом пресування. Геометрична форма упорного елемента, що може бути виконаний двостороннім - мати два конусних елементи для прилягання поршня вібраційного насоса, відповідає геометричній формі частини внутрішньої стінки кришки при переході від всмоктувальної камери до нагнітальної та має ливарний ухил 2-4°. Матеріал упорного елемента та кришки вибирають із сплавів алюмінію 3 (ряд силумінів), зі щільністю від 2,0 до 3.0 г/см . Ливарні ухили частини внутрішньої стінки кришки та упорного елемента виконанні при співвідношенні як 1: 4 - відповідно, та мають однакову направленість відносно спільної осі симетрії. Здійснення "Способу" та виготовлення "Виробу" досягається холодною пластичною деформацією, яка в місці з'єднання частини внутрішньої стінки кришки та упорного елемента утворена на площі контакту та складає щонайменше 1/3 від площі бічної поверхні упорного 2 елемента, та площею холодної пластичної деформації обох деталей щонайменше 300 мм . Крім того, для двостороннього упорного елемента площа контакту з холодною пластичною деформацією складає щонайменше 2/3 від площі бічної поверхні двостороннього упорного 2 елемента, а саме щонайменше 600 мм . Виготовлення литих деталей, упорного елемента та кришки вібраційного насоса. Кришка вібраційного насоса в зборі, включає щонайменше дві камери: всмоктувальну камеру з отворами для забору води та нагнітальну камеру, які розділені упорним елементом, який може бути виконаний двостороннім - мати два конусних елементи для прилягання поршня вібраційного насоса. Зазвичай, конструкція електричних заглибних вібраційних насосів містить литий уступ, який знаходиться в кришці насоса, де розташована всмоктувальна камера. Застосування упорного елемента дає можливість, за рахунок більш точного розміру (внутрішнього і зовнішнього діаметра) упорного елемента збільшити щільність прилягання поверхні поршня і поверхні упорного елемента та спростити технологію лиття кришки вібраційного насоса складної конфігурації. Наявність упорного елемента, виконаного у вигляді конусної шайби, дозволяє не змінюючи конструкції основних частин насоса збільшити площу і/або форму всмоктувальної камери, що в свою чергу дозволяє використовувати щонайменше два впускних клапани. Також, використання упорного елемента дозволяє змінити геометрію площі всмоктувальної камери і збільшити кількість впускних клапанів, що приводить до збільшення пропускної здатності насоса. Матеріалом литих деталей є сплав алюмінію (ряд силумінів), зі щільністю від 2,0 до 3,0 3 г/см . Сплави типу силумінів характеризуються гарними ливарними властивостями, герметичністю при з'єднанні, середньою міцністю і достатньою корозійною стійкістю та застосовуються для виготовлення складних відливків. Наприклад, силумін АК12 завдяки евтектичній структурі має відмінні ливарні властивості, найбільш високу рідкотекучість серед усіх алюмінієвих сплавів при невисоких механічних властивостях. Зі сплаву отримують щільні герметичні відливки складної форми, які не відчувають в процесі навантаження значних навантажень. Деталі виготовляють методом лиття, для дотримання необхідних ливарних ухилів упорного елемента 2-4° (Фіг. 1) та кришки вібраційного насоса (Фіг. 2), в частині внутрішньої стінки, 0°30' 1° застосовують метод лиття під тиском. Лиття під тиском являє собою спосіб виготовлення відливок (деталей), при якому сплав приймає форму відливки, швидко заповнюючи прес-форму, сплав під високим тиском від 7 до 700 МПа формується в необхідну форму. Метод литтям під тиском має високу продуктивність, дозволяє отримати високу якість поверхні (5-8 класи чистоти для алюмінієвих сплавів) та точні розміри литого виробу (3-7 класи точності). Виготовлена лита кришка вібраційного насоса (Фіг. 2) має внутрішні упори 2, які поєднані штриховою лінією, що умовно поділяє об'єм кришки вібраційного насоса на всмоктувальну камеру 3 та нагнітальну 4, які розділені частиною внутрішньої стінки кришки, яка має ливарний ухил 0°30'-1°, та є місцем встановлення литого упорного елемента 5 з ливарним ухилом 2-4°, до конусного елемента якого буде прилягати поршень насоса при роботі, причому упорний елемент може бути двостороннім 8 (Фіг. 6) та мати два конусних елементи для прилягання поршня насоса. 11 UA 112955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Ливарні ухили упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки 1 виготовляють (відливають) з однаковою направленістю, відносно спільної осі симетрії, яка співпадає з віссю симетрії насоса з допустимими погрішностями. Циліндричне приладдя для пресування (Фіг. 14) встановлюють на горизонтальну поверхню, воно має вигляд циліндра, що на верхній поверхні має циліндр меншого діаметра, який відповідає геометричним розмірам упорного елемента для більш точного центрування та відсутності відхилень при пресуванні. На циліндричне приладдя для пресування встановлюють упорний елемент, який може бути двостороннім, конусним елементом до циліндричного приладдя. Упорний елемент центрують відносно циліндричного приладдя. Поверх упорного елемента встановлюють литу кришку. Упорний елемент та частину внутрішньої стінки кришки 1 центрують відносно місця з'єднання за допомогою циліндричного приладдя для пресування шляхом суміщення деталей відносно спільної осі симетрії з допуском на зсув в межах 0.1-0,5 мм. При цьому геометрична форма упорного елементу відповідає геометричній формі частини внутрішньої стінки кришки при переході від всмоктувальної камери 3 до нагнітальної 4 та має ливарний ухил 2-4°. Співвідношення ливарних ухилів частини внутрішньої стінки кришки 1 та упорного елемента (одностороннього 5 або двостороннього 8) становить 1:4-відповідно, ливарні ухили мають однакову направленість відносно спільної осі симетрії. Для ущільнення з'єднання додатково можуть використовувати ущільнюючий матеріал із ряду фарб. Упорний елемент та кришку насоса, в частині внутрішньої стінки, з'єднують шляхом пресування, з зусиллям в діапазоні 2-4 т. Після пресування (Фіг. 4) упорний елемент з'єднаний з частиною внутрішньої стінки кришки 1 та упирається на внутрішні упори 2. В місці з'єднання холодна пластична деформація частини внутрішньої стінки кришки 1 та упорного елемента щонайменше 1/3 від площі бічної поверхні 2 упорного елемента, а саме щонайменше 300 мм , де через різницю ливарних ухилів литих деталей утворюється місце нестикування, а деформована частина упорного елемента зрізується при пресуванні, утворюючи площу контакту упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки 1. Упорний елемент може бути виконаний двостороннім 8 (Фіг. 6) з ливарним ухилом 2-4° та мати два конусних елементи для прилягання поршня вібраційного насоса, що дозволяє в разі пошкодження робочої поверхні конусного елемента, до якої прилягав поршень, демонтувати двосторонній упорний елемент, повернути його на 180° та з'єднати шляхом другого пресування з частиною внутрішньої стінки кришки, таким чином, змінивши робочу поверхню конусного елемента. Після пресування (Фіг. 8) двосторонній упорний елемент з'єднаний з частиною внутрішньої стінки кришки 1 та упирається на внутрішні упори 2. В місці з'єднання холодна пластична деформація частини внутрішньої стінки кришки 1 та упорного елемента щонайменше 1/3 від площі бічної поверхні упорного елемента, а саме 2 щонайменше 300 мм , де через різницю ливарних ухилів литих деталей утворюється місце нестикування. а деформована частина упорного елемента зрізується при пресуванні, утворюючи площу контакту упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки 1. В тому разі, при демонтажі, для зміни робочої поверхні конусного елемента, двосторонній упорний елемент вже зазнав холодну пластичну деформацію на площі контакту 9, яка складає щонайменше 1/3 від його площі бічної поверхні, після першого пресування (Фіг. 10). Для другого пресування двосторонній упорний елемент, який після першого пресування зазнав деформацію на площі контакту 9, встановлюють іншою стороною (після повороту на 180°), а площа контакту 9 стає направляючою для формування нового посадочного місця (Фіг. 11). Після другого пресування (Фіг. 12. 13) внутрішня стінка кришки 1 та двосторонній упорний елемент 8 мають площу контакту 10 з забезпеченою деформацією щонайменше 2/3 від площі бічної поверхні двостороннього упорного елемента 8. Кришки такої конструкції, які включають запресований упорний елемент (односторонній або двосторонній) можуть бути використані при виробництві вібраційних насосів, які марковані торгівельними марками "Дайвер", "Дачник" та інші. Технічне рішення, має промислову придатність та може бути використано при з'єднанні литих деталей із легких сплавів, а саме: упорного елемента (одностороннього або двостороннього) та кришки вібраційного насоса. 12 UA 112955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Технічне рішення може бути використано при виробництві деталей для електричних насосів, зокрема при виробництві кришок для заглибних насосів з електромагнітним вібраційним приводом, і може бути використано при з'єднуванні безрозбірних або малорозбірних литих елементів корпусних деталей таких насосів. Автор вважає, що такий технологічний підхід суттєво спрощує технологію лиття складних, за внутрішньою конфігурацією деталей вібраційного насоса таких як кришка або корпус, та не впливає на встановлені технічні характеристики його роботи такі, як: потужність, висота підйому води або герметичність. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб безрозбірного з'єднання литих елементів корпусних деталей вібраційних насосів, таких як упорного елемента та кришки вібраційного насоса, який включає: попереднє виготовлення із легких сплавів литого упорного елемента з ливарним ухилом бічної поверхні 24° та литої кришки вібраційного насоса, яка включає щонайменше дві камери - всмоктувальну камеру та нагнітальну камеру; центрування упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки відносно місця з'єднання, яке здійснюють за допомогою циліндричного приладдя для пресування; з'єднання упорного елемента з частиною внутрішньої стінки кришки, де всмоктувальна камера переходить в нагнітальну, шляхом пресування, який відрізняється тим, що виготовлення упорного елемента та кришки здійснюють зі сплавів алюмінію ряду силумінів із 3 щільністю від 2,0 до 3,0 г/см , при цьому виготовлення литої кришки здійснюють з ливарним ухилом в частині внутрішньої стінки 0°30'-1°, причому ливарні ухили упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки виготовляють з однаковою направленістю відносно спільної осі симетрії, яка співпадає з віссю симетрії насоса з допустимими погрішностями, при цьому центрування упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки здійснюють шляхом суміщення деталей відносно спільної осі симетрії з допуском на зсув в межах 0,1-0,5 мм, а з'єднання упорного елемента та частини внутрішньої стінки кришки здійснюють шляхом пресування із зусиллям в діапазоні 2-4 т. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для ущільнення з'єднання використовують ущільнюючий матеріал із ряду фарб. 3. Корпусна деталь вібраційного насоса, така як кришка вібраційного насоса в зборі, яка включає щонайменше дві камери - всмоктувальну камеру з отворами для забору води та нагнітальну камеру, які розділені упорним елементом, який з'єднаний з частиною внутрішньої стінки кришки шляхом пресування, причому геометрична форма упорного елемента відповідає геометричній формі частини внутрішньої стінки кришки при переході від всмоктувальної камери до нагнітальної та має ливарний ухил 2-4°, яка відрізняється тим, що матеріал упорного елемента та кришки вибраний із сплавів алюмінію ряду силумінів із щільністю від 2,0 до 3,0 3 г/см , при цьому у місці з'єднання площа контакту обох деталей складає щонайменше 1/3 від 2 площі бічної поверхні упорного елемента, а саме щонайменше 300 мм , при цьому ливарні ухили частини внутрішньої стінки кришки та упорного елемента співвідносяться як 1:4, відповідно, та мають однакову направленість відносно спільної осі симетрії. 4. Корпусна деталь вібраційного насоса за п. 3, яка відрізняється тим, що упорний елемент виконаний двостороннім, тобто він має два конусних елементи для прилягання поршня вібраційного насоса. 5. Корпусна деталь вібраційного насоса за п. 4, яка відрізняється тим, що двосторонній упорний елемент в місці з'єднання має площу контакту щонайменше 2/3 від площі бічної 2 поверхні двостороннього упорного елемента, а саме щонайменше 600 мм . 13 UA 112955 C2 14 UA 112955 C2 15 UA 112955 C2 16 UA 112955 C2 17 UA 112955 C2 18 UA 112955 C2 19 UA 112955 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 20

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: F16B 11/00, F16B 7/02, B23P 19/02, F04F 7/00

Мітки: деталей, корпусних, насосів, вібраційних, литих, з'єднання, корпусна, безрозбірного, цим, елементів, виготовлена, деталь, спосіб, способом

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/22-112955-sposib-bezrozbirnogo-zehdnannya-litikh-elementiv-korpusnikh-detalejj-vibracijjnikh-nasosiv-ta-korpusna-detal-vigotovlena-cim-sposobom.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб безрозбірного з’єднання литих елементів корпусних деталей вібраційних насосів та корпусна деталь, виготовлена цим способом</a>

Подібні патенти