Устройство для первого элемента и второго элемента, а также насос, содержащий такое устройство

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРВОГО ЭЛЕМЕНТА И ВТОРОГО ЭЛЕМЕНТА, А ТАКЖЕ НАСОС, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО(71)(73) Заявитель и патентовладелец: АЙ ТИ ТИ МЭНЬЮФЭКЧУРИНГ ЭНТЕРПРАЙЗИЗ ИНК. (US) Согласно первому аспекту изобретения оно относится к устройству для соединения первого элемента (2) и второго элемента (1) друг с другом для того, чтобы передавать вращательное движение. Устройство (3) содержит трубчатую стенку (4), имеющую круглую внутреннюю поверхность, часть которой вблизи указанного первого конца выполнена с возможностью соприкасаться с указанным первым элементом (2), и имеющую круглую наружную поверхность, часть которой вблизи указанного первого конца выполнена с возможностью соприкасаться с указанным вторым элементом (1). Кроме того, указанная трубчатая стенка (4) содержит по меньшей мере одну пару прорезей (18), которые примыкают друг к другу и простираются от указанного первого конца по направлению к указанному второму концу, образуя пальцеобразный сегмент (19), который является изгибаемым относительно соседних частей указанной трубчатой стенки (4). Изобретение,кроме того, относится к насосу, содержащему такое устройство (3). 014659 Настоящее изобретение относится, в общем, к области устройств для соединения элементов друг с другом для того, чтобы передавать вращательное движение, а именно, к устройству для насоса, при этом устройство выполнено с возможностью соединять рабочее колесо и приводной вал. Кроме того, настоящее изобретение относится к области насосов для сточных или сбросовых вод. Устройство содержит осевое сквозное отверстие, которое простирается от первого конца ко второму концу и образует трубчатую стенку, имеющую круглую внутреннюю поверхность, часть которой вблизи указанного первого конца выполнена с возможностью соприкасаться с указанным первым элементом, и имеющую круглую наружную поверхность, часть которой вблизи указанного первого конца выполнена с возможностью соприкасаться с указанным вторым элементом. Кроме того, изобретение относится к насосу, содержащему такое устройство. Обычные насосы, особенно центробежные или осевые насосы, содержат вращаемое рабочее колесо,установленное на приводном валу, при этом рабочее колесо должно быть соединено с приводным валом подходящим способом, обеспечивающим жесткое и невращательное соединение. В то же самое время должно быть возможным регулирование осевого расположения рабочего колеса относительного приводного вала для того, чтобы регулировать положение рабочего колеса относительно его опоры при износе рабочего колеса. Одним известным способом соединения первого элемента и второго элемента друг с другом для передачи вращательного движения является шпоночное соединение, которое содержит шпонку, вставленную в противоположные шпоночные канавки в соответствующих элементах. Такое соединение часто является наиболее подходящим, но при нем часто трудно разъединить элементы друг от друга без их повреждения, часто также трудно регулировать взаимное осевое расположение элементов. Другим известным способом соединения первого и второго элементов друг с другом является использование трубчатообразной соединительной муфты, например, показанной в ЕР 1026405. Муфту вставляют в центрально расположенную выемку в рабочем колесе, а затем в указанную муфту вставляют приводной вал. Рабочее колесо прижимают к приводному валу посредством болта, в результате чего муфта оказывается сдавленной между рабочим колесом и приводным валом. Таким образом, муфта посредством трения будет передавать вращательное движение от приводного вала к рабочему колесу. Однако высокий первоначальный пусковой момент или другие виды внезапных резких движений, которые могут иметь место, особенно когда насос работает с сильнозагрязненными жидкостями, имеют тенденцию приводить к небольшому проскальзыванию между рабочим колесом и муфтой и/или между приводным валом и муфтой. Следовательно, будут изнашиваться разные элементы, и будет нарушаться соединение рабочего колеса и приводного вала, последствием чего может быть утрата передачи вращательного движения. Настоящее изобретение направлено на устранение вышеупомянутых недостатков ранее известных соединительных устройств и на создание усовершенствованного устройства. Главной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного устройства первоначально определенного типа в отношении способности передавать вращательное движение между двумя элементами. Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства, которое обеспечивает лучшее соединение двух элементов при внезапных резких движениях. Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства, которое не влечет за собой никакой необходимости в переконструировании соединенных элементов. Еще одной задачей настоящего изобретения является создание более долговечного устройства. Согласно изобретению, по меньшей мере, главная задача решается посредством первоначально определенных устройства и насоса, имеющих отличительные признаки, определенные в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения дополнительно определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается устройство первоначально определенного типа, которое отличается тем, что указанная трубчатая стенка содержит по меньшей мере одну пару прорезей, которые примыкают друг к другу и простираются от указанного первого конца к указанному второму концу, образуя пальцеобразный сегмент трубчатой стенки, который является отклоняемым в окружном направлении относительно соседних частей указанной трубчатой стенки. Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается насос по п.11 формулы изобретения. Таким образом, настоящее изобретение основано на использовании частично отклоняемого устройства для достижения лучшей передачи вращательного движения между двумя элементами, даже если указанные элементы подвергаются внезапным резким движениям, высокому мгновенному сопротивлению и т.д. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения устройство содержит по меньшей мере две пары прорезей, и эти пары распределены по окружности трубчатой стенки. Это означает, что каждый созданный пальцеобразный сегмент будет способствовать увеличению силы трения между первым элементом и вторым элементом. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения радиальная протяженность каждой прорези совпадает с геометрической плоскостью, которая отделена от продольной оси устройства. Таким образом, поверхности прорези будут наклонены относительного окружного направления трубча-1 014659 той стенки, в результате чего пальцеобразный сегмент будет частично заклинен между соседней частью трубчатой стенки и первым или вторым элементом, что, таким образом, будет увеличивать силу трения. Более полное понимание вышеупомянутых и других отличительных признаков и преимуществ настоящего изобретения будет очевидно из последующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 - схематический вид сбоку в разрезе рабочего колеса, прикрепленного к приводному валу посредством устройства согласно изобретению,фиг. 2 - перспективный вид сверху устройства согласно изобретению,фиг. 3 - вид сбоку устройства, показанного на фиг. 2,фиг. 4 - вид сверху устройства, показанного на фиг. 2,фиг. 5 - вид сбоку в разрезе устройства, показанного на фиг. 2, и фиг. 6 - вид сверху в разрезе устройства, показанного на фиг. 2. Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения На фиг. 1 показан схематический вид в разрезе рабочего колеса 1, приводного вала 2 и устройства 3 или муфты согласно изобретению, причем указанное устройство 3 расположено между указанным рабочим колесом 1 и указанным приводным валом 2 для того, чтобы соединять их друг с другом. Хотя устройство 3 согласно изобретению имеет широкую применимость, например, для соединения первого и второго элементов друг с другом для того, чтобы передавать вращательное движение, устройство будет описано при его расположении в насосе (показан не полностью). Согласно второму аспекту изобретения оно относится к вообще насосам, но в описанном варианте осуществления изобретения в качестве насоса представлен погружной центробежный насос. На фиг. 1 для простоты ее прочтения удалено большинство частей насоса. Расположение рабочего колеса 1 относительно его опоры (не показана) имеет большое значение для достижения подходящей рабочей характеристики насоса. В тех случаях, когда насос будет перекачивать жидкости, содержащие твердое вещество, как, например, сильноабразивные частицы, рабочее колесо 1, а также его опора будут изнашиваться. Таким образом, через определенный период времени работы фактический зазор между рабочим колесом 1 и его опорой будет отличаться от оптимального первоначально установленного зазора. Точнее, расположение рабочего колеса 1 относительно его опоры предпочтительно является регулируемым. Приводной вал 2 простирается от электродвигателя (не показан), содержащегося в насосе, и имеет свободный нижний конец. В предпочтительном варианте осуществления изобретения указанный нижний конец имеет форму усеченного круглого конуса, сужающегося в дистальном направлении. Приводной вал 2 представляет собой первый элемент, который подлежит соединению. Устройство 3 согласно изобретению или муфта содержит осевое сквозное отверстие, которое простирается от первого конца ко второму концу и которое образует трубчатую стенку 4, составляющую фактическую муфту 3. Трубчатая стенка 4 имеет круглую внутреннюю поверхность на, по меньшей мере, части своей длины и круглую наружную поверхность на, по меньшей мере, части своей длины. Часть внутренней поверхности, которая примыкает к указанному первому концу муфты 3, предпочтительно имеет форму усеченного конуса, расширяющегося по направлению к указанному первому концу указанной муфты 3, и выполнена с возможностью соприкасаться с охватываемой поверхностью указанного нижнего конца приводного вала 2. Наклон конической внутренней поверхности трубчатой стенки 4 относительно продольной оси муфты 3 предпочтительно составляет более 3 и менее 10 и в показанном варианте осуществления изобретения равен около 6. Часть внутренней поверхности, которая примыкает к указанному второму концу муфты 3, предпочтительно имеет форму резьбового отверстия 5. В таком случае в резьбовое отверстие 5 муфты 3 можно ввинчивать регулировочный винт 6, имеющий наружную резьбу 7 и центральное сквозное отверстие 8. Рабочее колесо 1 снабжено центральной ступицей, имеющей осевое сквозное отверстие 9, промежуточная часть которого имеет диаметр меньше, чем диаметры двух концевых частей указанного сквозного отверстия 9, так что в переходах от концевых частей с большими диаметрами к промежуточной части с меньшим диаметром обеспечиваются первый уступ 10 и второй уступ 11. Кроме того, рабочее колесо 1 содержит по меньшей мере одну лопасть 12, предпочтительно две лопасти 12, простирающуюся при спиральной конфигурации от центральной ступицы по направлению к периферии рабочего колеса 1. Более того, рабочее колесо 1 содержит покрывающий диск 13, к которому присоединены лопасти 12. Рабочее колесо 1 составляет второй элемент, который подлежит соединению. Далее будет описан один способ установки рабочего колеса 1 на приводной вал 2 с использованием муфты 3 согласно изобретению. При установке рабочего колеса 1 на приводной вал 2 вначале надевают муфту 3 на нижний конец приводного вала 2 и ввинчивают регулировочный винт 6 в резьбовое отверстие 5 муфты 3 предпочтительно до тех пор, пока он не станет вровень со вторым концом муфты 3. Другими словами, он не выступает ниже второго конца муфты 3. Затем муфту 3 и приводной вал 2 вставляют в сквозное отверстие 9 рабочего колеса 1. Часть наружной поверхности муфты 3, примыкающая к указанному первому концу муфты 3, предпочтительно имеет форму круглого цилиндра и выполнена с возможностью соприкасаться с поверхностью сквозного отверстия 9 рабочего колеса 1. Для прикрепления рабо-2 014659 чего колеса 1 к приводному валу 2 предпочтительно используют крепежное средство 14, например крепежный винт. Головка 15 крепежного винта 14 упирается в указанный второй уступ 11 сквозного отверстия 9 рабочего колеса 1 непосредственно или посредством шайбы 16, а стержень 17 крепежного винта 14 простирается через промежуточную часть сквозного отверстия 9 рабочего колеса 1 и через сквозное отверстие 6 регулировочного винта 5 в резьбовое отверстие (не показано) нижнего конца приводного вала 2. При затягивании крепежного винта 14 второй конец муфты 3 будет упираться в первый уступ 10 сквозного отверстия 9 рабочего колеса 1, и, следовательно, муфта 3 будет прижиматься к нижнему концу приводного вала 2, оказываясь сдавленной между приводным валом 2 и рабочим колесом 1. Крепежный винт 14 будут затягивать лишь настолько, насколько необходимо, чтобы удержать рабочее колесо 1 на месте в результате трения. Всегда является важным, чтобы нижняя торцевая поверхность приводного вала 2 не соприкасалась с нижней поверхностью муфты 3, т.е. чтобы осевое взаимное движение муфты 3 на приводном валу 2 ограничивалось только эффектом заклинивания и чтобы приводной вал 2 не соприкасался с нижней частью муфты 3. После этого вышеупомянутую опору приводного вала вместе с другими деталями прикрепляют к остальной части корпуса насоса для образования камеры насоса с находящимся в ней рабочим колесом 1. После сборки насоса между рабочим колесом 1 и его опорой будет зазор, который почти всегда необходимо регулировать для достижения оптимальной рабочей характеристики. Для этого вывинчивают крепежный винт 14 и затем до некоторой степени вывинчивают регулировочный винт 6 так, чтобы он соприкасался с первым уступом 10 рабочего колеса 1 и обеспечивал прижатие рабочего колеса 1 к его опоре. Регулировочный винт 6 обычно вывинчивают до тех пор, пока рабочее колесо 1 не соприкоснется с его опорой. После этого снова ввинчивают крепежный винт 14 в приводной вал 2 и затягивают его с заданным крутящим моментом, что приводит к расположению рабочего колеса 1 на расстоянии от его опоры и достижению подходящего зазора при одновременном дополнительном напрессовывании муфты 3 на нижний конец приводного вала 2. Если происходит изнашивание рабочего колеса 1 во время его работы, то может быть осуществлена другая регулировка, и регулировку можно повторять по мере необходимости или с разными интервалами времени. Когда муфту 3 напрессовывают на нижний конец приводного вала 2, она расширяется до тех пор,пока не соприкоснется с поверхностью сквозного отверстия 9 рабочего колеса 1. Таким образом, муфта 3 зажимается между рабочим колесом 1 и приводным валом 2 и будет посредством трения передавать вращательное движение от приводного вала 2 к рабочему колесу 1. Один способ съема рабочего колеса 1 с приводного вала 2 заключается в том, что затягивают регулировочный винт 6 по направлению к нижнему концу приводного вала 2, тем самым отжимая рабочее колесо 1 и муфту 3 вниз до тех пор, пока они не освободятся. Когда муфта 3 будет отсоединена от приводного вала 2, она одновременно будет освобождена от рабочего колеса 1. Далее муфта 3 будет подробно описана со ссылкой на фиг. 2-6, на которых показан предпочтительный вариант воплощения устройства согласно изобретению. В показанном варианте трубчатая стенка 4 имеет более гибкую форму вблизи первого конца муфты 3 и более жесткую форму вблизи второго конца муфты 3. Чтобы облегчить установку рабочего колеса 1,наружная поверхность трубчатой стенки 4 вблизи второго конца муфты 3 предпочтительно имеет форму усеченного конуса, сужающегося в дистальном направлении. Кроме того, указанная трубчатая стенка 4 содержит по меньшей мере одну пару прорезей 18, которые примыкают друг к другу и простираются от указанного первого конца муфты 3 по направлению к указанному второму концу муфты 3, при этом по меньшей мере одна из указанных прорезей 18 оканчивается на расстоянии от второго конца муфты 3. Таким образом, получается пальцеобразный сегмент 19 трубчатой стенки 4, который является отклоняемым относительно соседних частей указанной трубчатой стенки 4. Используемый термин отклоняемый обозначает, что сегмент 19 может быть изогнут по направлению к соседним частям, а также поворачиваться относительно соседних частей. Когда муфта 3 будет расположена между приводным валом 2 и рабочим колесом 1, пальцеобразный сегмент 19, а также соседние части трубчатой стенки 4 окажутся сдавленными в радиальном направлении между прилегающими поверхностями приводного вала 2 и сквозного отверстия 9 рабочего колеса 1. Если рабочее колесо 1 подвергается сильному мгновенному сопротивлению или приводной вал начинает вращаться с рывком, то рабочее колесо 1 может проскальзывать относительно приводного вала 2. При использовании муфты 3 согласно изобретению назначением пальцеобразного сегмента 19 является, по меньшей мере, частичное следование взаимному движению рабочего колеса 1 и приводного вала 2 и изгибание в окружном направлении к соседней части трубчатой стенки 4. Изгибание пальцеобразного сегмента 19 увеличивает силу трения между соответственно муфтой 3 и рабочим колесом 1 и приводным валом 2 вследствие измененного геометрического состояния пальцеобразного сегмента 19. В показанном варианте осуществления изобретения продольная протяженность каждой прорези 14 параллельна продольной оси муфты 3, как это видно снаружи муфты 3. Однако продольная протяженность прорезей 18 может иметь любую другую подходящую форму, как, например, спиральную, зигзагообразную и т.д. Радиальная напряженность по меньшей мере одной прорези 18 каждой пары прорезей 18 предпочтительно будет совпадать с геометрической плоскостью, которая отделена от продольной оси-3 014659 муфты 3. Другими словами, поверхность прорези 18 будет находиться под углом относительно касательной к наружной поверхности трубчатой стенки 4, причем этот угол отличается от 90. Когда пальцеобразный сегмент 19 будет изогнут к соседней части трубчатой стенки 4 и находиться в контакте с ней, две соприкасающиеся поверхности, которые наклонены относительно направления трубчатой стенки, будут вынуждать пальцеобразный сегмент 19 влезать на соседнюю часть трубчатой стенки 4 и заклиниваться между соседней частью трубчатой стенки 4 и приводным валом 2 или рабочем колесом 1, тем самым увеличивая силу трения. Это может быть сделано посредством изгибания наружу всего пальцеобразного сегмента 19 и/или скручивания пальцеобразного сегмента 19. Две прорези 18 каждой пары прорезей 18 предпочтительно параллельны друг другу. Однако соответствующие геометрические плоскости, в которых находится каждая прорезь 18, могут пересекаться друг с другом. Кроме того, трубчатая стенка 4 может содержать по меньшей мере две пары прорезей 18 с распределением этих пар по периферии указанной трубчатой стенки 4. Трубчатая стенка 4 предпочтительно содержит восемь пар прорезей 18, которые расположены таким образом, что две противоположные прорези 18 из двух разных пар прорезей 18 совпадают с одной и той же геометрической областью и,таким образом, могут быть прорезаны одновременно. Следует обратить внимание на то, что все прорези 18 простираются от первого конца муфты 3, даже если имеется несколько пар прорезей 18. Кроме того, муфта 3 может содержать паз 20, простирающийся на всем протяжении от указанного первого конца к указанному второму концу муфты 3. Назначение паза 20 - это допускать небольшое расширение всей муфты 3 при ее напрессовывании на приводной вал 2. Изобретение не ограничивается только вариантами его воплощения, описанными выше и показанными на чертежах. Таким образом, устройство, а также насос могут быть модифицированы разными способами в пределах прилагаемой формулы изобретения. Например, вместо выполнения части внутренней поверхности вблизи указанного первого конца муфты в форме усеченного конуса и части наружной поверхности вблизи указанного первого конца муфты в форме цилиндра может быть использовано обратное выполнение, что, конечно, повлечет за собой иначе профилированный приводной вал и иначе профилированное сквозное отверстие рабочего колеса. Следует также отметить, что регулировочный винт является необязательным, потому что в некоторых случаях применения потребность в регулировании расположения одного элемента относительно другого элемента отсутствует. Кроме того, прорези могут иметь форму шпоночной канавки, т.е. быть шире внизу прорези для получения отчасти более ослабленного пальцеобразного сегмента. Вдобавок к этому пальцеобразные сегменты могут быть из любого другого подходящего материала, чем остальная часть муфты, для выполнения желаемой функции. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство (3) для соединения первого элемента (2) и второго элемента (1) друг с другом для передачи вращательного движения, содержащее осевое сквозное отверстие, которое простирается от первого конца ко второму концу и образует трубчатую стенку (4), имеющую круглую внутреннюю поверхность, часть которой вблизи указанного первого конца выполнена с возможностью соприкасаться с указанным первым элементом (2), и имеющую круглую наружную поверхность, часть которой вблизи указанного первого конца выполнена с возможностью соприкасаться с указанным вторым элементом (1),отличающееся тем, что указанная трубчатая стенка (4) содержит по меньшей мере одну пару прорезей(18), которые примыкают друг к другу и простираются от указанного первого конца по направлению к указанному второму концу, образуя пальцеобразный сегмент (19) трубчатой стенки (4), который является отклоняемым в окружном направлении относительно соседних частей указанной трубчатой стенки (4). 2. Устройство по п.1, в котором продольная протяженность каждой прорези (18) параллельна продольной оси устройства (3). 3. Устройство по п.1 или 2, в котором радиальная протяженность каждой прорези (18) совпадает с геометрической плоскостью, которая отделена от продольной оси устройства (3). 4. Устройство по одному из пп.1-3, в котором трубчатая стенка (4) содержит по меньшей мере две пары прорезей (18), причем эти пары распределены по периферии указанной трубчатой стенки (4). 5. Устройство по п.4, в котором трубчатая стенка (4) содержит восемь пар прорезей (18). 6. Устройство по п.4 или 5, в котором две противоположные прорези (18) из двух разных пар прорезей (18) совпадают с одной и той же геометрической плоскостью. 7. Устройство по одному из пп.1-6, в котором прорези каждой пары прорезей (18) параллельны друг другу. 8. Устройство по одному из пп.1-7, в котором по меньшей мере одна из указанной части внутренней поверхности и указанной части наружной поверхности имеет форму усеченного конуса. 9. Устройство по одному из пп.1-7, в котором указанная часть внутренней поверхности имеет форму усеченного конуса, расширяющегося по направлению к первому концу устройства (3). 10. Устройство по одному из пп.1-9, дополнительно содержащее паз (20), простирающийся на всем протяжении от указанного первого конца к указанному второму концу.-4 014659 11. Насос, отличающийся тем, что он содержит устройство по любому из пп.1-10.