ЦЕНТРОБЕЖНО-ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС Российский патент 1999 года по МПК F04D13/12 F04C11/00 

Центробежно-шестеренный насос относится к гидравлическим насосам объемного вытеснения с вращающимися внешними рабочими органами и может быть использован в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей для подачи и откачки масла.

Известен центробежно-шестеренный насос наружного зацепления, содержащий размещенные снаружи центробежных предвключенных крыльчаток и установленные в расточках корпуса шестерни, у которых у ножек зубьев выполнены кольцевые расточки с установленными в них попарно разделителями полостей всасывания и нагнетания, и элементы передачи крутящего момента от крыльчаток к шестерням и осевой фиксации последних [1].

При работе этого центробежно-шестеренного насоса приводятся во вращение предвключенные крыльчатки и соединенные с ними шестерни. Под действием напора, создаваемого крыльчатками, жидкость из индивидуальных выходных каналов через расточки в шестернях переправляется в межзубовые впадины шестерен и переносится ими в полость нагнетания, отделенную от полости всасывания разделителями, закрепленными в корпусе неподвижно, либо выполненными с ним за одно целое.

Недостаток этой конструкции - жесткое крепление шестерен относительно крыльчаток и разделителей полостей всасывания и нагнетания относительно корпуса.

Это крепление производится, как правило, запрессовкой с последующей установкой по месту контакта дополнительных резьбовых стопоров. При работе насоса температура рабочей жидкости возрастает (до 200 градусов и более), что приводит к ослаблению натягов, появлению поводок и возникновению перекосов в сопрягаемых парах, "шестерня-крыльчатка" и "корпус-разделители полостей всасывания и нагнетания", следовательно, к заклиниванию качающего узла насоса.

Задача изобретения обеспечение самоустанавливаемости шестерен и разделителей полостей всасывания и нагнетания относительно корпуса на любых режимах работы насоса, что повышает надежность его работы.

Указанная задача достигается тем, что в центробежно-шестеренном насосе, содержащем размещенные снаружи центробежных предвключенных крыльчаток и установленные в расточках корпуса шестерни, у которых у ножек зубьев выполнены кольцевые расточки с установленными в них попарно разделителями полостей всасывания и нагнетания, и элементы передачи крутящего момента от крыльчаток к шестерням и осевой фиксации последних, в нем шестерни относительно крыльчаток установлены с возможностью радиального и осевого смещения, а элементы осевой фиксации выполнены в виде разрезных пружинных колец, расположенных между шестернями и крыльчатками в средней части последних, причем элементы передачи крутящего момента от крыльчатки к шестерням размещены внутри прорезей элементов осевой фиксации; разделители полостей всасывания и нагнетания установлены в корпусе с возможностью осевого смещения, причем по меньшей мере одна из двух прилегающих к шестерням пар разделителей подпружинена в сторону шестерни, а фиксация сопряженных в пару разделителей от взаимного поворота выполнена в виде единого радиального стопора, заведенного в расположенные напротив друг друга выемки на тыльных сторонах разделителей.

Новым здесь является то, что шестерни относительно крыльчаток установлены с возможностью радиального и осевого смещения, а элементы осевой фиксации выполнены в виде разрезных пружинных колец, расположенных между шестернями и крыльчатками в средней части последних, причем элементы передачи крутящего момента от крыльчатки к шестерням размещены внутри прорезей элементов осевой фиксации; разделители полостей всасывания и нагнетания установлены в корпусе с возможностью осевого смещения, причем по меньшей мере одна из двух прилегающих к шестерням пар разделителей подпружинена в сторону шестерни, а фиксация сопряженных в пару разделителей от взаимного проворота выполнена в виде единого радиального стопора, заведенного в расположенные напротив друг друга выемки на тыльных сторонах разделителей.

Установив шестерни относительно крыльчаток с возможностью радиального и осевого смещения, мы освободили шестерни от жесткой связи с крыльчатками, благодаря чему мы обеспечиваем самоустанавливаемость рабочих торцев шестерен относительно корпуса, что исключает появление перекосов шестерен в работе, приводящих, как известно, к заклиниванию качающего узла насоса. Отсутствие перекосов позволит также выбирать оптимальные торцовые зазоры между шестернями и корпусом.

Установив разделители полостей всасывания и нагнетания в корпусе с возможностью осевого смещения, причем так, что по меньшей мере одна из двух прилегающих к шестерням пар разделителей подпружинена в сторону шестерни мы устраняем не только перекосы торцов разделителей относительно сопряженных с ними торцов в кольцевых расточках шестерен, но и реализуем с помощью пружин торцовую компенсацию зазоров между шестернями и разделителями. Все это повышает надежность работы насоса.

Из уровня техники неизвестны центробежно-шестеренные насосы, у которых шестерни относительно крыльчаток установлены с возможностью радиального и осевого смещения, а элементы осевой фиксации выполнены в виде разрезных пружинных колец, расположенных между шестернями и крыльчатками в средней части последних, причем элементы передачи крутящего момента от крыльчатки к шестерням размещены внутри прорезей элементов осевой фиксации; разделители полостей всасывания и нагнетания установлены в корпусе с возможностью осевого смещения, причем по меньшей мере одна из двух прилегающих к шестерням пар разделителей подпружинена в сторону шестерни, а фиксация сопряженных в пару разделителей от взаимного проворота выполнена в виде единого радиального стопора, заведенного в расположенные напротив друг друга выемки на тыльных сторонах разделителей. Поэтому можно сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критериям "новизны" и "изобретательского уровня".

На фиг. 1 показан поперечный разрез шестерни по А-А;
на фиг. 2 - продольный разрез насоса;
на фиг. 3 - сечение по торцу разделителя;
на фиг. 4 - сечение по радиальному стопору;
на фиг. 5 - вид В на крыльчатку со снятой шестерней.

В центробежно-шестеренном насосе в расточках корпуса 1 поверх крыльчаток 2 размещены шестерни 3, соединенные с крыльчатками 2 с помощью элементов: осевой фиксации - в виде разрезных пружинных колец 4, установленных в кольцевых радиальных канавках, расположенных напротив друг друга в средней части шестерен 3 и крыльчаток 2 и радиальной фиксации - в виде "Т"-образных шпонок 5, имеющих скругленную головку 6, установленную в осевую прорезь 7 внутри шестерни 3 и ножку 8, установленную в кольцевую радиальную канавку, выполненную снаружи крыльчатки. Шпонка 5 помещена внутрь разреза пружинного кольца 4 так, что ее ножка 8 попадает внутрь кольцевой канавки, предназначенной под установку пружинного кольца 4, и обеспечивает осевую фиксацию шпонки при работе насоса. В расточках же корпуса 1 с возможностью осевого смещения установлены и разделители 9 полостей всасывания и нагнетания, поджатые с помощью пружин 10 в торцы 11 кольцевых расточек 12 шестерен 3. Разделители 9 зафиксированы от взаимного проворота с помощью радиальных стопоров 13, установленных в расположенные напротив друг друга выемки 14 на тыльных сторонах разделителей 9. Крыльчатки 2 с помощью шлиц 15 соединены с валиками 16 и 17. Валик 17 - приводной.

При работе насоса крутящий момент от приводного валика 17 через шлицы 15 передается нижней крыльчатке 2, а от нее с помощью нижней шпонки 5 нижней шестерне 3, находящейся в постоянном зацеплении с верхней шестерней 3. Далее крутящий момент опять через шпонку 5 (верхнюю) и крыльчатку 2 замыкается на валике 16 (ведомом).

Поскольку зазоры в элементах осевой и радиальной фиксации выполняются значительно большими, чем торцовые и радиальные зазоры в центробежно-шестеренных насосах, торцы шестерен 3 и разделителей 9 имеют возможность самоустанавливаться относительно сопрягаемых поверхностей с обеспечением идеального к ним прилегания.

При вращении крыльчаток 2 под действием развиваемого ими напора жидкость с входа через межлопаточные каналы крыльчаток 2 и кольцевые расточки 12 в шестернях 3 будет поступать в межзубовые впадины, расположенные в зоне всасывания, которые перенесут жидкость в зону нагнетания, отделенную от зоны всасывания разделителями 9, а затем на выход к потребителю.

Анализ элементов, составляющих устройство, показывает, что в нем использованы детали и узлы, каждый из которых в отдельности широко применяется в промышленности. Поэтому мы можем сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "промышленная применимость".

Источники информации:
1. Авт. свид. СССР N 209213, МКИ F 04 C 2/04, опубл. 1968 г.

Изобретение может быть использовано в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей для подачи и откачки масла. Центробежно-шестеренный насос содержит размещенные снаружи центробежных предвключенных крыльчаток и установленные в расточках корпуса шестерни. У ножек зубьев шестерен выполнены кольцевые расточки с установленными в них попарно разделителями полостей всасывания и нагнетания. Насос также содержит элементы передачи крутящего момента от крыльчаток к шестерням и осевой фиксации последних. Шестерни относительно крыльчаток установлены с возможностью радиального и осевого смещения. Элементы осевой фиксации выполнены в виде разрезных пружинных колец, расположенных между шестернями и крыльчатками в средней части последних. Элементы передачи крутящего момента от крыльчатки к шестерням размещены внутри прорезей элементов осевой фиксации. Поскольку зазоры в элементах осевой и радиальной фиксации выполняются значительно большими, чем торцовые и радиальные зазоры в центробежно-радиальных насосах, торцы шестерен и разделителей имеют возможность самоустанавливаться относительно сопрягаемых поверхностей с обеспечением идеального к ним прилегания, что повышает надежность работы насоса. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Центробежно-шестеренный насос, содержащий размещенные снаружи центробежных предвключенных крыльчаток и установленные в расточках корпуса шестерни, у которых у ножек зубьев выполнены кольцевые расточки с установленными в них попарно разделителями полостей всасывания и нагнетания, и элементы передачи крутящего момента от крыльчаток к шестерням и осевой фиксации последних, отличающийся тем, что шестерни относительно крыльчаток установлены с возможностью радиального и осевого смещения, а элементы осевой фиксации выполнены в виде разрезных пружинных колец, расположенных между шестернями и крыльчатками в средней части последних, причем элементы передачи крутящего момента от крыльчатки к шестерням размещены внутри прорезей элементов осевой фиксации. 2. Центробежно-шестеренный насос по п.1, отличающийся тем, что разделители полостей всасывания и нагнетания установлены в корпусе с возможностью осевого смещения, причем по меньшей мере одна из двух прилегающих к шестерням пар разделителей подружинена в сторону шестерни, а фиксация сопряженных в пару разделителей от взаимного проворота выполнена в виде единого радиального стопора, заведенного в расположенные напротив друг друга выемки на тыльных сторонах разделителей.