ЦЕНТРОБЕЖНО-ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС Российский патент 2013 года по МПК F04D13/12 F04C11/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к насосам, применяемым в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей для подачи и откачки масла.

Известен комбинированный центробежно-шестеренный насос, содержащий расположенные в расточках корпуса и находящиеся в зацеплении шестерни, каналы подвода жидкости в межзубовые полости шестерен и закрепленные в корпусе разделители полостей всасывания и нагнетания (патент на полезную модель RU 33606, МПК F01C 13/04, опубл. 27.10.2003 г.).

К недостаткам известного насоса следует отнести сложность конструкции и высокую трудоемкость в его изготовлении. В качестве каналов подвода жидкости в межзубовые полости шестерен используются межлопаточные каналы лопастных центробежных колес, установленных на торцах шестерен, обращенных на вход.

Ввиду небольших габаритов подобные лопастные центробежные колеса изготавливаются механической обработкой (фрезерованием), что значительно увеличивает не только трудоемкость изготовления насоса, но и снижает коэффициент использования материала (КИМ).

Для размещения в насосе разделителей полостей всасывания и нагнетания у ножек зубьев обеих шестерен вырезаны кольцевые проточки, которые снизу подрезают зубья шестерен, что их ослабляет, так как чуть ли ни половина зубчатого венца обеих шестерен повисает в воздухе.

Настройка торцовых зазоров в шестернях насоса значительно усложнена тем, что приходится выдерживать одновременно два торцовых зазора: между корпусом и шестернями, и между шестернями и торцами разделителей, примыкающими к торцам шестерен, что резко увеличивает трудоемкость изготовления устройства, так как приходится использовать при сборке подгонку, либо разбивку деталей на группы.

Ширина шестерен (длина зуба) в известном насосе увеличена, как из необходимости размещения и крепления в них лопастных центробежных колес, так и для обеспечения в зубчатом венце проходного сечения для каналов подвода жидкости. В шестернях с длинным зубом затруднена механическая обработка шестерен, что также увеличивает трудоемкость изготовления, при этом еще уменьшается КИМ.

Задача изобретения заключается в упрощении конструкции и снижении трудоемкости изготовления центробежно-шестеренного насоса.

Указанная задача достигается тем, что в центробежно-шестеренном насосе, содержащем расположенные в расточках корпуса и находящиеся в зацеплении шестерни, каналы подвода жидкости в межзубовые полости шестерен, и закрепленные в корпусе разделители полостей всасывания и нагнетания, согласно изобретению, каналы подвода, сообщающие межзубовые полости шестерен с полостью всасывания, выполнены внутри ступицы шестерни и направлены поперек оси ее вращения, причем разделители установлены с перекрытием заборных отверстий каналов подвода, контактирующих с внешними стенками разделителей. Кроме того, каналы подвода в межзубовые полости шестерни выполнены в поперечном сечении круглыми; каналы подвода в межзубовые полости шестерни выполнены в поперечном сечении овальными.

Выполнение каналов подвода внутри ступицы шестерни в направлении поперек оси ее вращения позволит избавиться от необходимости устанавливать на торцах шестерен лопастные центробежные колеса, поскольку вращающаяся вместе с шестернями сеть каналов подвода, сообщающая межзубовые полости шестерен с полостью всасывания (в центре шестерни), представляет собой лопаточную решетку подкачивающего лопастного центробежного колеса.

При установке разделителей с перекрытием заборных отверстий каналов подвода, контактирующих с внешними стенками разделителей, отпадает необходимость выдерживать два торцовых зазора, что упрощает сборку насоса и снижает трудоемкость его изготовления.

На фиг.1 - продольный разрез центробежно-шестеренного насоса.

На фиг.2 - разрез А-А фиг.1.

Насос содержит корпус 1, в расточках которого установлены находящиеся в зацеплении ведущая шестерня 2 и ведомая шестерня 3. Ведущая шестерня 2 выполнена за одно целое с приводным валом 4.

Полости всасывания 5, сообщающиеся с общим входом в насос, расположены в центральной части шестерен 2, 3, а полость нагнетания 6, в корпусе 1. Внутри ступиц шестерен 2, 3 образованы каналы подвода 7, сообщающие межзубовые полости 8 шестерен с полостью всасывания 5. Выполненные за одно целое с подпятниками 9 разделители 10 полостей всасывания и нагнетания внешними стенками 11 прилегают к заборным отверстиям 12 каналов подвода 7, обеспечивая при работе насоса взаимодействие последних с внешними стенками 11. Таким образом, часть каналов подвода 7 находится в открытом состоянии, а часть перекрыта внешними стенками 11 разделителей 10.

При работе насоса крутящий момент от приводного вала 4 передается находящимся в зацеплении шестерням 2, 3, приводя их во вращение. Масло со входа в передней части корпуса 1 поступает в полости всасывания 5 и через открытые заборные отверстия 12 попадает в каналы подвода 7. Поскольку каналы подвода 7 вращаются вместе с шестернями 2, 3, то под действием развиваемых в масле центробежных сил происходит его перетекание в межзубовые полости 8. При вращении шестерен часть заборных отверстий 12 перекрывается внешними стенками 11 разделителей 12, а масло в межзубовых полостях 8 переносится зубьями в полость нагнетания 6, откуда на выход насоса оно попадает вследствие вытеснения его зубьями одной шестерни из полости другой. При дальнейшем вращении шестерен 2, 3 освободившиеся от масла межзубовые полости 8 через открывшиеся внешней стенкой 11 разделителей 10 заборные отверстия 12 вновь заполняются маслом из полости всасывания 5 и в ходе работы насоса весь процесс вновь повторяется.

Реализация изобретения упростит конструкцию центробежно-шестеренного насоса и снизит трудоемкость его изготовления, а также увеличит объемный КПД благодаря сокращению утечек, как через торцевые зазоры (конструкция имеет один торцовой зазор вместо ранее двух), так и через радиальные зазоры (из-за сокращения диаметра внутреннего радиального зазора в зоне разделителей полостей всасывания и нагнетания).

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к насосам, применяемым в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей для подачи и откачки масла. Центробежно-шестеренный насос содержит расположенные в расточках корпуса и находящиеся в зацеплении шестерни, каналы подвода жидкости в межзубовые полости шестерен и закрепленные в корпусе разделители полостей всасывания и нагнетания. Каналы подвода, сообщающие межзубовые полости шестерен с полостью всасывания, выполнены внутри ступицы шестерни и направлены поперек оси ее вращения. Разделители полостей всасывания и нагнетания установлены с перекрытием заборных отверстий каналов подвода, контактирующих с внешними стенками разделителей. Реализация изобретения позволит отказаться от использования в конструкции центробежно-шестеренного насоса лопастных центробежных колес, что упростит конструкцию насоса и снизит трудоемкость его изготовления, а также увеличит объемный КПД благодаря сокращению утечек, как через торцевые зазоры, так и через радиальные зазоры. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Центробежно-шестеренный насос, содержащий расположенные в расточках корпуса и находящиеся в зацеплении шестерни, каналы подвода жидкости в межзубовые полости шестерен, и закрепленные в корпусе разделители полостей всасывания и нагнетания, отличающийся тем, что каналы подвода, сообщающие межзубовые полости шестерен с полостью всасывания, выполнены внутри ступицы шестерни и направлены поперек оси ее вращения, причем разделители установлены с перекрытием заборных отверстий каналов подвода, контактирующих с внешними стенками разделителей.

2. Центробежно-шестеренный насос по п.1, отличающийся тем, что каналы подвода в межзубовые полости шестерни выполнены в поперечном сечении круглыми.

3. Центробежно-шестеренный насос по п.1, отличающийся тем, что каналы подвода в межзубовые полости шестерни выполнены в поперечном сечении овальными.