НАСОС ШЕСТЕРЕННЫЙ Российский патент 2000 года по МПК F16H39/36 F01C1/77 F04C18/48 

Изобретение относится к области насосостроения, а именно к масляным насосам, применяемым в гидроприводах, в частности, горных машин.

Известен аксиально-поршневой насос, производительность которого зависит от угла между опорной шайбой и осью ротора (Техника - молодежи, 1983, N 4). Прототипом изобретения послужил шестеренный насос НШ10. Недостаток этого насоса в том, что он не входит в группу регулируемых по производительности насосов ( Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. - М.: Машиностроение, 1970).

Целью изобретения является возможность использования шестеренного насоса в качестве коробки скоростей в приводах станков, в тракторах, автомобилях-вездеходах, а также в автомобилях-вездеходах, двигающихся в основном по городскому циклу, автобусах, например, где возможно применение супермаховика для экономии энергии.

Эта цель достигается тем, что насос становится регулируемым по производительности благодаря движущемуся внутри корпуса насоса ползуну, управляемого штоком. Ползун может двигать верхний сепаратор и ведомую шестерню по зубьям парных им ведущей шестерни и нижнего сепаратора соответственно, меняя при этом длину зацепления шестерен, а вместе с ней рабочий объем насоса. Замкнутые, глухие полости между зубьями шестерен, не имеющие сообщения со всасывающим и нагнетательным отверстиями насоса, при повороте сепараторов могут сообщаться между собой и тремя полостями внутри насоса через отверстия в сепараторах, в ползуне и в зафиксированной шайбе, а также через трубопровод с двумя штуцерами.

Производительность насоса прямо пропорциональна объему его рабочей полости, который может меняться при регулировании от максимального значения (фиг. 1) до минимального (фиг. 2). Конструкция этого насоса не допускает уменьшения рабочего объема и соответственно производительности до нуля, так как при этом шестерни выйдут из зацепления и насос перестанет работать. Коэффициент регулирования насоса зависит от прочности сепараторов, которые могут быть изготовлены из керамики или из бронзовой отливки путем электроискровой обработки.

Фиг. 1. Насос в положении максимальной производительности.

Здесь и на фиг. 2 штриховой линией указана длина зацепления шестерен.

Фиг. 2. Насос в положении минимальной производительности.

Фиг. 3. Расположение отверстий в шайбе 13. Здесь и на фиг. 5 очерчен профиль сепараторов в момент совмещения отверстий, а также глухие полости 20 указаны.

Фиг. 4. Разрез через шестерни и всасывающее и нагнетательное отверстия, указаны зубья 22 шестерен, разделяющие глухие полости от этих отверстий.

Фиг. 5. Расположение отверстий в ползуне 14.

Насос состоит из корпусных деталей 1 и 2, крышки 3, ведущего вала 4, ведущей шестерни 5, сепаратора 6, опорного вала 7 с гайкой 8, ведомой шестерни 9, сепаратора 10, подшипников 11 и 12, опорной зафиксированной шайбы 13, ползуна 14 с винтом 15, уводящей втулки 16, полукольца 17, штока 18, трубопровода 19 с двумя штуцерами.

Рабочая полость насоса (фиг. 1 и 2) ограничивается с левой стороны подшипником 11 и торцом сепаратора 10. С правой стороны торцом сепаратора 6 и ползуном 14. Шестерня 5 жестко сидит на валу 4, вращающемся на подшипниках 11 и 12. Сепаратор 6 имеет скользящую посадку на валу 4, может вдвигаться в межзубчатое пространство шестерни 5 за счет того, что зубья сепаратора имеют конфигурацию зубьев шестерни (являются парой), меняя при этом длину зацепления шестерен и объем рабочей полости. Будучи соединенными полностью, сепаратор и шестерня имеют форму цилиндра. Чем меньше зазор в соединении и больше его длина, тем меньше потери и больше КПД. Сепаратор 6 фиксируется в заданном положении с одной стороны ползуном 14, с другой - торцом шестерни 9. Опорный вал 7 резьбовым концом ввернут в корпус 1 и контрируется гайкой 8, удерживая буртиком сепаратор 10 от продольного перемещения. В районе буртика есть продольный паз. Сепаратор 10 вращается вместе с шестерней 9, сидящей на уводящей втулке 16. Втулка ввернута в ползун 14 и законтрована винтом 15. Ползун толкает шестерню 9 в сепаратор 10, втулка помогает вытягивать шестерню обратно. Ползун, имеющий профиль корпуса 2, имеет выточку относительно вала 4 для сепаратора 6. Имеются также продольные и кольцевой пазы. Через них и через трубку 19 соединены полости I, II и III. Сепараторы в каждом своем зубе имеют продольные отверстия малого диаметра. Такие же отверстия есть и в верхней части ползуна и в нижней части опорной зафиксированной шайбы. При работе насоса эти отверстия одновременно совмещаются с отверстиями в сепараторах, соединяя при этом полости I, II и III с глухими рабочими полостями 20 (фиг. 3 - 5), которые отделены зубьями 22 от нагнетательной и всасывающей зон. Чтобы зубья сепараторов не разгибало центробежной силой, имеются кольцо подшипника 11 и полукольцо 17.

При неподвижном штоке 18 (фиг. 4) во время работы насоса масло проходит тот же путь, что и в обычном насосе НШ, т.е. ф-образно: из всасывающей зоны через зоны глухих полостей в нагнетательную зону. Эти три зоны разделены друг от друга зубьями 22 шестерен. Несколько снижает КПД насоса то, что глухие рабочие полости могут соединяться с обратной стороны ползуна 14 и гайки 13 (снижение напорного давления). Имеется возможность выбора: при относительно большом диаметре отверстий будет возможна высокая скорость изменения производительности, но низкий КПД: при малом диаметре отверстий или совсем без них КПД будет больше, но производительность при этом будет меняться медленно. Уменьшают производительность сдвигом штока 18 влево (фиг. 1 и 2), при этом сепаратор 6 с шестерней 9 вдвигаются в шестерню 5 и в сепаратор 10 соответственно. Масло из глухих рабочих полостей 20 (фиг. 3 - 5) во время совмещения отверстий, т.е. с пульсацией в 7 раз за один оборот семизубой шестерни, уходит в полость III: из полостей шестерни 5 через отверстия сепаратора 6 и ползуна: из полости II через продольный паз сепаратора 6, кольцевой и продольный пазы ползуна: из полостей шестерни 9 через отверстия сепаратора 10, отверстия опорной шайбы 13 и трубопровод 19, и нижний продольный паз 21 ползуна: из полости I через продольный паз вала 7, трубопровод. При увеличении производительности шток с ползуном через уводящую втулку 16 вытягивают сепаратор 6 и шестерню 9 вправо, масло при этом из полости III идет обратным путем, дополняя глухие рабочие полости, а также полости I и II.

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в гидроприводах, в частности, горных тракторов. Насос состоит из корпусных деталей, валов с закрепленными на них ведущей и ведомой шестернями. В корпусе находится управляемый штоком ползун с ввернутой в него уводящей втулкой, сепараторы, зацепленные со своими шестернями и меняющие длину этого зацепления в те моменты работы насоса, когда отверстия в зубьях сепараторов совместятся с отверстиями в верхней части ползуна и в нижней части опорной зафиксированной шайбы. Технический результат - использование шестеренного насоса в качестве коробки передач. 5 ил.

Насос шестеренный, состоящий из корпусных деталей, ведущего вала с закрепленной на нем ведущей шестерней, вращающегося на подшипниках скольжения, а также оси с ведомой шестерней, отличающийся тем, что он имеет управляемый штоком ползун с ввернутой в него уводящей втулкой, сепараторы, зацепленные с соответствующими шестернями с возможностью менять длину этого зацепления в те моменты работы насоса, когда отверстия в зубьях сепараторов совместятся с отверстиями в верхней части ползуна и в нижней части опорной зафиксированной шайбы.