КОЛОВРАТНЫЙ ГИДРОНАСОС ПЕРЕМЕННОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ Российский патент 1998 года по МПК F04C2/344 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в трансмиссиях механических передач, в частности транспортных средств.

Известны коловратные гидронасосы, содержащие корпус с цилиндрической внутренней поверхностью, эксцентрично расположенный ротор с лопастями, закрепленными на неподвижной оси, совпадающей с осью цилиндрической внутренней поверхности корпуса, и вкладыши в роторе, позволяющие лопастям совершать радиальные и угловые колебательные движения относительно ротора. Однако вследствие неизменности эксцентриситета ротора и корпуса такой гидронасос не обеспечивает переменной производительности (патент СССР N 1838668АЗ, кл. F 04 C 2/344, 1991).

Известны коловратные гидронасосы переменной производительности, содержащие корпус, размещенный внутри корпуса ротор, в котором в радиальных прорезях размещены лопасти, между ротором и корпусом размещен промежуточный элемент с внутренней цилиндрической поверхностью, установленный с возможностью контакта с концами лопастей и перемещения посредством приводного механизма в диаметральном направлении, и тем самым изменяя эксцентриситет ротора относительно промежуточного элемента и создавая зоны разрежения и нагнетания при вращении ротора с подвижными в радиальном направлении лопастями (патент Великобритании N 2126657, кл. F 04 C 2/344, 15/04, F 16 H 39/46, 1984). Этому устройству также присущи недостатки: большой износ и трение между лопастями и промежуточным элементом, а также между ротором и лопастями, возможность заклинивания лопастей в роторе. Кроме того, имеют место сложности уплотнения между лопастями и промежуточным элементом из-за изменения угла наклона лопастей при вращении ротора к цилиндрической поверхности этого элемента.

Задачей изобретения являются повышение надежности работы с одновременным повышением ресурса работы и КПД, уменьшение трения лопастей о цилиндрическую поверхность промежуточного элемента, улучшение уплотнения лопастей, отсутствие возможности заклинивания лопастей в прорезях ротора.

Указанный технический результат достигается за счет выполнения ротора пустотелым с размещением внутри ротора свободно перемещаемой в радиальном направлении относительно ротора оси, на которой закреплены лопасти, размещаемые во вкладышах ротора, что обеспечивает постоянный контакт лопастей с цилиндрической поверхностью промежуточного элемента и радиальное направление лопастей к этой поверхности, а также за счет введения вращающейся в подвижном элементе кольцевой втулки, контактирующей с лопастями. Такое соединение лопастей обеспечивает уменьшение трения лопастей о цилиндрическую поверхность промежуточного элемента за счет разгрузки от инерционных сил, действующих на этот элемент при вращении ротора с лопастями, а также за счет упора лопастей во вращающуюся в промежуточном элементе шайбу. Кроме того, это приводит к улучшению уплотнения лопастей за счет неизменности поверхности контакта лопастей и промежуточного элемента при вращении.

На фиг. 1 представлен продольный разрез гидронасоса; на фиг. 2 - поперечный разрез гидронасоса при нулевой производительности; на фиг. 3 - поперечный разрез при максимальной производительности; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2.

Коловратный гидронасос переменной производительности содержит (фиг.1) корпус 1 с крышкой 27, ротор 6 с входным валом, вращающийся в корпусе 1 на подшипниках 8. В пустотелом составном роторе расположена свободно перемещаемая в радиальном направлении ось 9, на которой закреплены лопасти 18, имеющие возможность перемещаться в радиальном направлении и совершать угловые колебания относительно ротора с помощью вкладышей 19 (фиг.2), причем вкладыши размещены в прорезях ротора, выполненных в виде цилиндрических отверстий в его корпусе.

Между корпусом 1 и ротором 6 размещен промежуточный элемент 16 с внутренней цилиндрической поверхностью, с которой контактируют концы лопастей при вращении ротора. На внутренней поверхности элемента 16 размещены кольцевые втулки 14, вращающиеся относительно элемента 16 на роликах 13 и снабженные уплотнениями 10. Промежуточный элемент 16 может перемещаться в корпусе в направляющих 25 с помощью штока 15. В корпусе 1 выполнены штуцеры 17 и 22 для магистралей нагнетания и всасывания. В элементе 16 выполнены проточки 24 и 20 (фиг.2,4), ограничивающие зоны высокого и низкого давления, а также каналы 26 и 21 для сообщения полостей 12 и 23 с зонами высокого и низкого давления, расположенными между ротором и элементом 16.

С целью предотвращения увеличения давления в насосе выше допустимого при малых эксцентриситетах ротора и элемента 16 и при больших оборотах ротора в корпусе 1 установлены 2 предохранительных клапана (не показаны), сообщающих полости 12 и 23, обеспечивающих перетекание жидкости из полости 12 в полость 23 или наоборот при реверсе насоса.

Уплотнение штока 15 обеспечивается известными способами, в т.ч. с помощью сильфона, расположение его целесообразно осуществлять в полости пониженного давления.

Для предотвращения утечек жидкости из внутренних полостей через входной вал ротора выполнены уплотнение 7 и уплотнение 4 между ротором и корпусом. На боковой поверхности ротора выполнена кольцевая проточка 5, соединенная через два канала 3, выполненных в корпусе, через обратные клапаны 2, 11 с полостями высокого и низкого давления 12 и 23.

Гидронасос работает следующим образом. При соосном положении элемента 16 с ротором (фиг.2) производительность гидронасоса равна нулю, часть жидкости вращается с помощью лопастей между ротором и элементом 16, лопасти препятствуют перетеканию жидкости между штуцерами 17 и 22, насос работает как гидрозамок.

При перемещении элемента 16 в крайнее нижнее положение (фиг.3) жидкость через штуцер 22, полость 23 и канал 21 попадает в полости между ротором и элементом 16, переносится лопастями в зону высокого давления 12 и нагнетается через штуцер 17.

В промежуточном положении элемента 16 производительность гидронасоса промежуточная.

При перемещении элемента 16 выше положения (фиг.2), соосного с ротором, осуществляется реверс насоса при сохранении направления вращения ротора.

Возможные утечки жидкости через уплотнение 4 попадают в кольцевую проточку 5, затем за счет центробежных сил и пониженного давления в зонах 12 или 23 (в зависимости от направления вращения ротора и положения элемента 16) попадают через один из обратных клапанов (2 или 11) в магистраль пониженного давления.

Гидронасос относится к области энергетического машиностроения и может быть использован в трансмиссиях механических передач, транспортных средств. Между корпусом (1) и ротором (6) расположен промежуточный элемент (16), перемещаемый в радиальном направлении, что приводит к изменению эксцентриситета и изменению производительности гидронасоса. В пустотелом роторе расположена свободно перемещаемая в радиальном направлении ось (9), на которой закреплены лопасти (18), имеющие возможность перемещаться в радиальном направлении и совершать угловые колебания относительно ротора с помощью вкладышей (19), размещенных в роторе. Уменьшает трение лопастей о поверхность промежуточного элемента и улучшает их уплотнение, предотвращает заклинивание лопастей в прорезях ротора. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Коловратный насос переменной производительности, содержащий корпус, размещенный внутри корпуса ротор с входным валом и радиальными прорезями для размещения лопастей, причем ротор установлен с возможностью вращения и образования при работе зон высокого и низкого давления рабочей жидкости, между ротором и корпусом размещен промежуточный элемент с внутренней цилиндрической поверхностью, установленный с возможностью контакта с концами лопастей и перемещения посредством приводного механизма в диаметральном направлении, при этом зона высокого давления сообщена с предохранительным клапаном, отличающийся тем, что насос снабжен дополнительным предохранительным клапаном, подключенным к зоне низкого давления, его ротор выполнен пустотелым, причем прорези ротора образованы посредством цилиндрических отверстий в его корпусе, а в последних размещены вкладыши, примыкающие к лопастям с возможностью их угловых колебаний, при этом лопасти закреплены на центральной оси, установленной внутри ротора с возможностью радиальных перемещений. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что со стороны входного вала между корпусом и ротором размещено по меньшей мере два ряда уплотнительных элементов, причем один из них расположен на входном валу, при этом на роторе между уплотнительными элементами выполнена кольцевая проточка, подключенная посредством выполненных в корпусе каналов с обратными клапанами к зонам высокого и низкого давления. 3. Насос по п.1, отличающийся тем, что у корпуса и промежуточного элемента выполнены направляющие плоскости для обеспечения перемещения последнего, при этом в корпусе промежуточного элемента со стороны его внутренней цилиндрической поверхности выполнена по меньшей мере одна кольцевая расточка, в которой на одном уровне с упомянутой поверхностью посредством подшипников установлена кольцевая втулка.