МАСЛЯНЫЙ НАСОС Российский патент 2001 года по МПК F16N13/20 

Изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано для подачи нефтепродуктов, включая масло, используемое для ДВС.

За прототип принят масляный насос - А.с. СССР N 1728570, кл. F 16 N 13/20 23/04/ 1992 - /1/.

К недостаткам известного технического решения относятся признаки технологического характера, не способствующие выбору оптимальной конструкции насоса для перекачивания масла, например контактная площадь ведомой и ведущих шестерен непостоянна, что снижает прирабатываемость шестерен и их долговечность. Поршень приводит взаимосопрягаемые шестерни к консольному прогибу, отчего производительность насоса падает, так как коническое расположение образующих зубчатых поверхностей снижает производительность процесса перекачивания жидкости ввиду точечного контакта шестерен насоса /1/. Это очень опасный фактор для насосов двигателестроения, так как подача и очистка масла должны быть эффективными и под гарантированным давлением, а при загрязнении масла такая гарантия исчезает и начинают возникать турбулентные скачки напряжений жидкости.

Неэффективно также и выполнение зубьев шестерен ведомой и ведущей по всей длине /1/, так как полного перекрытия зубчатой передачи по представленной конструкции не возникает в процессе работы насоса /1/, который выполнен без прокладок по торцовым фланцам, а следовательно, требуется высокая степень затрат на шабрение и подгонку сопрягаемых плоскостей, чтобы поверхности взаимодействовали герметично, без промежуточных уплотнительных устройств. Причем, как изложено в описании /1/, шестерни по мере увеличения длины зацепления будут повышать производительность, но после износа поверхностей приработанных шестерен такой эффект невозможен, так как любое новое поле взаимодействия шестерен и изменение консольного вылета опор наряду с их износом и износом посадочных мест выступающих буртиков шестерен вызовет новую самоустановку зубчатых поверхностей, а новые изменения и контакты конических образующих зубчатых поверхностей каждый раз будут напоминать о разбалансированности системы подачи масла, так как отсутствие постоянной приработанной зубчатой пары со ссылкой на дополнительный патрубок, где возникает основное давление, приводит ссылку на прототип /1/, хотя и справедливой, но очень малоэффективной при оценке его промышленной применимости, так как главная функция насоса прототипа /1/ его мембрана, а не зубчатое зацепление, которое не выдерживает надлежащего давления при той постановке задачи, которая отражена в материалах прототипа /1/. Одновременно обе шестерни /1/ не размещены на валах, а относительно друг друга они периодически перемещаются в осевом направлении, что делает их работу вспомогательной и малоэффективной. В прототипе /1/ имеется переходная втулка, относительно которой перемещается ведущая шестерня, снижающая производительность своим перемещением.

Запас осевого перемещения поршня настолько велик, что если он перекроет величину длины осевого зубчатого зацепления, то может произойти поломка зубьев при возврате вращающейся ведущей шестерни относительно неподвижной ведомой, что также снижает технологические достоинства известного технического решения.

Задачей технического решения является повышение технологических возможностей нового насоса для подачи масла.

Поставленная задача достигается тем, что масляный насос, содержащий сборный посредством резьбовых элементов корпус с крышкой, имеющей резьбовое отверстие для подключения штуцера, и с патрубком, имеющим насадку с фильтром, размещенные в корпусе шестерни, установленные на валах, один из которых приводной, и переходную втулку, жестко закрепленную в корпусе и являющуюся опорой для одного из валов, отличающийся тем, что сборные части корпуса выполнены фасонными, имеющими внутренние полости, в одной из которых выполнен выступ с установленным в нем редукционным клапаном, включающим пару пружин и фасонную запорную шайбу, в корпусе закреплена металлическая прокладка, имеющая отверстия для установки резьбовых самоконтрящихся элементов и прохода масла и взаимодействия с запорной шайбой редукционного клапана, в частях корпуса и крышке также выполнены отверстия для сквозной установки резьбовых элементов и плотного соединения прокладки, частей корпуса и крышки, для чего одна из частей корпуса снабжена базовой поверхностью и цилиндрической поверхностью, соосно которому выполнено отверстие в части корпуса для выхода вала, вылет которого выполнен ступенчатым, имеющим цилиндрический и рифленый профили, вторая часть корпуса, в которой установлен редукционный клапан, сообщена отверстием с патрубком, имеющим конический участок, сужающийся в направлении движения потока масла, фильтр опрессован вокруг насадки, выполненной фасонной, и имеет широкополосный спектр отверстий, часть корпуса, сопряженная с крышкой, выполнена с семью ребрами жесткости, а приводной вал имеет возможность дискретного вращения со скоростями 300 и 3000 об/мин, соответственно, при этом подача масла насосом составляет 250 и 2600 л/ч и давление 2,8 и 5,2 кгс/см³.

Графические изображения:
фиг. 1 - сечение рабочей части насоса для перекачивания масла;
фиг. 2 - вид в плане;
фиг. 3 - вид на насос со стороны захвата масла в приемную полость фильтра;
фиг. 4 - фрагменг крепления частей корпуса (2 и 3);
фиг. 5 - разрез камеры подачи масла и рабочих мест в сборе с резьбовыми элементами.

Описание нового технического решения с учетом отличительных признаков от прототипа /1/.

Масляный насос, содержащий сборный посредством резьбовых элементов корпус с крышкой, имеющей резьбовое отверстие для подключения штуцера, и с патрубком, имеющим насадку с фильтром, размещенные в корпусе шестерни, установленные на валах, один из которых приводной, и переходную втулку, жестко закрепленную в корпусе, являющуюся опорой для одного из валов, отличающийся тем, что:
сборные части корпуса выполнены фасонными, имеющими внутренние полости, в одной из которых выполнен выступ с установленным в нем редукционным клапаном, включающим пару пружин и фасонную запорную шайбу;
в корпусе закреплена металлическая прокладка, имеющая отверстия для установки резьбовых самоконтрящихся элементов и прохода масла и взаимодействия с запорной шайбой редукционного клапана;
в частях корпуса и крышке также выполнены отверстия для сквозной установки резьбовых элементов и плотного соединения прокладки, частей корпуса и крышки, для чего одна из частей корпуса снабжена базовой поверхностью и цилиндрической поверхностью, соосно которому выполнено отверстие в части корпуса для выхода вала, вылет которого выполнен ступенчатым, имеющим цилиндрический и рифленый профили;
вторая часть корпуса, в которой установлен редукционный клапан, сообщена отверстием с патрубком, имеющим конический участок, сужающийся в направлении движения потока масла;
фильтр опрессован вокруг насадки, выполненной фасонной, и имеет широкополосный спектр отверстий;
часть корпуса, сопряженная с крышкой, выполнена с семью ребрами жесткости;
приводной вал имеет возможность дискретного вращения со скоростями 300 и 3000 об/мин, соответственно, при этом подача масла насосом составляет 250 и 2600 л/ч и давление 2,8 и 5,2 кгс/см².

Обозначение позиций графических изображений: 1 - сборный корпус; 2 и 3 - фасонные сборные части корпуса; 4 и 5 - внутренние полости; 6 - редукционный клапан; 7 и 8 - пружины; 9 - фасонная запорная шайба; 10 - металлическая прокладка; 11, 13 - отверстия для прохождения жидкости; 12 - резьбовой элемент; 14 и 15 - валы; 16 и 17- шестерни; 18 - 22 - поверхности; 23 - отверстие; 24 - патрубок, 25 - коническое отверстие; 26 - фасонная насадка, 27 - фильтр, 28 - отверстия; 29 - цилиндрический и 30 - шлицы; 31 и 32 - осевые линии резьбовых элементов; 33 - 36 - резьбовые и самоконтрящиеся элементы; 37 - выступ; 38 - крышка; 39 - объемный выступ; 40 - болт, 41 - шайба; 42 - цилиндрическое отверстие; 43 и 44 - фасонные отверстия.

Пример выполнения насоса для подачи масла
Масляный насос, содержащий сборный посредством резьбовых элементов корпус с крышкой, имеющей резьбовое отверстие для подключения штуцера, и с патрубком, имеющим насадку с фильтром, размещенные в корпусе шестерни, установленные на валах, один из которых приводной, и переходную втулку, жестко закрепленную в корпусе, являющуюся опорой для одного из валов, отличающийся тем, что:
сборные части корпуса выполнены фасонными, имеющими внутренние полости, в одной из которых выполнен выступ с установленным в нем редукционным клапаном, включающим пару пружин и фасонную запорную шайбу;
в корпусе закреплена металлическая прокладка, имеющая отверстия для установки резьбовых самоконтрящихся элементов и прохода масла и взаимодействия с запорной шайбой редукционного клапана;
в частях корпуса и крышке также выполнены отверстия для сквозной установки резьбовых элементов и плотного соединения прокладки, частей корпуса и крышки, для чего одна из частей корпуса снабжена базовой поверхностью и цилиндрической поверхностью, соосно которому выполнено отверстие в части корпуса для выхода вала, вылет которого выполнен ступенчатым, имеющим цилиндрический и рифленый профили;
вторая часть корпуса, в которой установлен редукционный клапан, сообщена отверстием с патрубком, имеющим конический участок, сужающийся в направлении движения потока масла;
фильтр опрессован вокруг насадки, выполненной фасонной, и имеет широкополосный спектр отверстий;
часть корпуса, сопряженная с крышкой, выполнена с семью ребрами жесткости;
приводной вал имеет возможность дискретного вращения со скоростями 300 и 3000 об/мин, соответственно, при этом подача масла насосом составляет 250 и 2600 л/ч и давление 2,8 и 5,2 кгс/см².

Описание работы масляного насоса
Масляный насос устанавливают в жидкую среду, размещая фасонную насадку 26 с фильтром 27 таким образом, чтобы отверстия 28 были перекрыты слоем жидкости, а с помощью шлицевой поверхности 30 производят зубчатое зацепление вала 14, снабженного шестерней 17, которая во взаимосвязи с шестерней 16, не закрепленной на валу 15, обеспечивает оптимальное зацепление между вращающимися зубчиками шестерен и порционный захват масла из поддона картера ДВС.

Редукционный клапан 6 способствует уравновешиванию давления разогретой паромасляной смеси и непосредственно масла в поддоне картера ДВС за счет отверстия по оси редукционного клапана 6.

Оптимальная работа масляного насоса обеспечивается за счет отверстий 11 и 13, связывающих поток перекачиваемого шестеренчатым насосом масла от перфорационных отверстий 28, причем отверстие 13 пересекает металлическую прокладку 10 и корпус 2, а отверстие 11 выполнено сквозным в прокладке 10 и связано с полостью 4 и отверстием 25 патрубка 24.

Отверстие 13 также как отверстие 11 служит для прохождения масла, но их размеры сочетаются таким образом, чтобы на указанных частотах вращения в 300 и 3000 об/мин, образовывались ламинарные потоки жидкости, что приводит функциональные возможности редукционного клапана к очень тонкому отклику изменения диапазона запланированного давления паромасляной смеси в ДВС, например, после достижения критического давления в ДВС в 0,52 МПа.

Винтовая канавка 19 снабжает порцией масла поверхности трения в корпусе 2, а поверхности рифлений 18 обеспечивают гарантированную плотную посадку валу 15 относительно сопрягаемой с ним поверхностью отверстия в корпусе 2.

Для подачи масла к зоне захвата шестерен служит объемный выступ 39 (фиг. 2), располагаемый над отверстием 11.

Принцип работы масляного насоса
При запуске ДВС через механическое зацепление от шлицевого соединения 30 начинает работать шестеренчатый насос, которым через патрубок 24, через малоразмерные отверстия 28 по отверстию 25 патрубка 24 засасывается масло во внутренние полости 4 (корпуса 3) и 5 (корпуса 2 с объемным оболочковым выступом 39) через отверстие 11 в прокладке 10. За счет ламинарного потока масла частицы заусенцев и грязные включения покоятся на дне картера и не подаются к отверстиям 28 все одновременно, но в случае езды автомобиля по пересеченной местности возможны случаи всплеска осадка в поддоне картера, отчего кратковременно прекращается подача масла и создается разность давления между зоной подачи и зоной приема масла.

Такая ситуация и приводит к открытию клапана давления, которым уравновешиваются давления в обеих зонах за счет отброса приставших грязных частиц к отверстиям 28 и созданию условий забора масла. Частые сигналы о перегревании масла на приборной панели автомобиля свидетельствуют в большей степени о загрязнении масла, нежели о неисправности масляного насоса, а способность редуктора к отбросу загрязняющих частиц за счет стравливания давления паромасляной среды в ДВС делает фильтр с отверстиями 28 незаменимым для подобных ситуаций даже при загрязненном масле, обеспечивая достаточно большой запас по пробегу автомобиля до ближайшего сервиса по замене масла.

Промышленная полезность нового технического решения состоит в соответствии с ИСО 9000 и 9001 нового технического решения, что после его апробации показало на оптимальные параметры достигаемой производительности процесса в пределах оптимального уровня производительности на частотах вращения в 300 и 3000 об/мин.

Экономическая эффективность нового технического решения заключается в большей универсальности и расширенном выборе технологических операций, зависимых от работы редукционного клапана и фильтра, служащего для отбора различного рода частиц металла, не являющихся полезными для работы ДВС, компрессоров и подобных установок.

Насос предназначен для подачи нефтепродуктов, включая масло, используемое для ДВС. Насос содержит сборный посредством резьбовых элементов корпус с крышкой, имеющей резьбовое отверстие для подключения штуцера, и с патрубком, имеющим насадку с фильтром, размещенные в корпусе шестерни, установленные на валах, один из которых приводной, и переходную втулку, жестко закрепленную в корпусе и являющуюся опорой одного из валов, сборные части корпуса выполнены фасонными, имеющими внутренние полости, в одной из которых выполнен выступ с установленным в нем редукционным клапаном, в корпусе закреплена металлическая прокладка, имеющая отверстия, вторая же часть корпуса, в которой установлен редукционный клапан, сообщена отверстием с патрубком, имеющим конический участок, сужающийся в направлении движения потока масла. Технический результат - повышение надежности. 5 ил.

Масляный насос, содержащий сборный посредством резьбовых элементов корпус с крышкой, имеющей резьбовое отверстие для подключения штуцера, и с патрубком, имеющим насадку с фильтром, размещенные в корпусе шестерни, установленные на валах, один из которых приводной, и переходную втулку, жестко закрепленную в корпусе, являющуюся опорой для одного из валов, отличающийся тем, что сборные части корпуса выполнены фасонными, имеющими внутренние полости, в одной из которых выполнен выступ с установленным в нем редукционным клапаном, включающим пару пружин и фасонную запорную шайбу, в корпусе закреплена металлическая прокладка, имеющая отверстия для установки резьбовых самоконтрящихся элементов и прохода масла и взаимодействия с запорной шайбой редукционного клапана, в частях корпуса и крышке также выполнены отверстия для сквозной установки резьбовых элементов и плотного соединения прокладки, частей корпуса и крышки, для чего одна из частей корпуса снабжена базовой поверхностью и цилиндрической поверхностью, соосно которому выполнено отверстие в части корпуса для выхода вала, вылет которого выполнен ступенчатым, вторая часть корпуса, в которой установлен редукционный клапан, сообщена отверстием с патрубком, имеющим конический участок, сужающийся в направлении движения потока масла, фильтр опрессован вокруг насадки, выполненной фасонной, и имеет широкополосный спектр отверстий, часть корпуса, сопряженная с крышкой, выполнена с семью ребрами жесткости, приводной вал имеет возможность дискретного вращения со скоростями 300 и 3000 об/мин, соответственно, при этом подача масла насосом составляет 250 и 2600 л/ч и давление 2,8 и 5,2 кгс/см².