ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС Российский патент 2015 года по МПК F04C2/10 

Настоящее изобретение относится к шестеренному насосу согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Уровень техники

К шестеренным насосам относятся помимо прочего шестеренные насосы с внутренним зацеплением, у которых ведущее зубчатое колесо при своем вращении эксцентрично зацепляется с внутренним зубчатым венцом зубчатого кольца. Шестеренные насосы с внутренним зацеплением, которые наиболее пригодны для создания высокого давления, используются для нагнетания жидкостей, например для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания.

Из уровня техники известно интегрирование шестеренных насосов с внутренним зацеплением в электродвигатель с электронной коммутацией, ротор которого при этом одновременно выполнен в виде зубчатого кольца шестеренного насоса с внутренним зацеплением.

В DE 102006007554 А1 описан подающий или перекачивающий насос, интегрированный в электродвигатель. Такой насос имеет первое зубчатое колесо и второе зубчатое колесо. Между обоими зубчатыми колесами образуется напорная полость. Второе зубчатое колесо по своему центру опирается на шип. Первое зубчатое колесо представляет собой наружное зубчатое колесо и образует ротор, а второе зубчатое колесо представляет собой внутреннее зубчатое колесо, которое приводится во вращение первым зубчатым колесом вокруг его эксцентричного центра. Первое зубчатое колесо имеет вклеенные в него постоянные магниты, распределенные по его окружности. При возбуждении вращающегося переменного магнитного поля его радиально внешними источниками оно непосредственно приводит ротор во вращательное движение.

Однако проблематичным в подобных конструкциях является крепление зубчатого кольца, которое должно воспринимать приводной вращающий момент, развиваемый электродвигателем. Одновременно с этим на статор и далее на корпус насоса должны передаваться гидравлические силы, возникающие в шестеренном насосе с внутренним зацеплением.

В ЕР 1600635 А2 описан шестеренный насос с внутренним зацеплением, который имеет насосную часть с внутренним ротором, который выполнен с зубьями на своей наружной периферии. Наружный ротор имеет выполненные на его внутренней периферии зубья. Оба ротора размещены в общем корпусе. В качестве опор для крепления наружного ротора, выполненного в виде зубчатого кольца, при этом используются дополнительные детали особой формы.

Известные из уровня техники решения по креплению зубчатого кольца в шестеренном насосе с внутренним зацеплением имеют механически сложную конструкцию и поэтому трудоемки, сложны и дороги в изготовлении.

Исходя из вышеизложенного, существует необходимость в поиске простого и недорогого в реализации решения по креплению зубчатого кольца в шестеренном насосе с внутренним зацеплением.

Краткое изложение сущности изобретения

Преимущества изобретения

Согласно изобретению в нем предлагается шестеренный насос для подачи жидкости, имеющий установленное с возможностью вращения на опорной цапфе зубчатое колесо с наружным зубчатым венцом и зубчатое кольцо с внутренним зубчатым венцом, которые для создания нагнетающего действия зацепляются между собой и которые расположены в общем корпусе совместно с электрически коммутируемым статором, который концентрично охватывает зубчатое кольцо и для создания электродвижущей силы взаимодействует с кольцевым магнитопроводом, который для создания нагнетающего действия совершает вместе с зубчатым кольцом вращательное движение, при этом зубчатое кольцо установлено в подшипнике скольжения. Установка зубчатого кольца в подшипнике скольжения позволяет найти конструктивно простое и поэтому недорогое в реализации решение по креплению зубчатого кольца.

В предпочтительном варианте кольцевой магнитопровод расположен между статором и зубчатым кольцом. Кольцевой магнитопровод при этом не выполняет функцию подшипника скольжения. Функции подшипника скольжения преимущественно выполняют другие детали шестеренного насоса с внутренним зацеплением и само зубчатое кольцо.

В еще одном предпочтительном варианте кольцевой магнитопровод и зубчатое кольцо соединены между собой без возможности вращения друг относительно друга. Таким путем приводной вращающий момент передается от вращающегося электромагнитного поля на кольцевой магнитопровод и далее на зубчатое кольцо шестеренного насоса с внутренним зацеплением. Сам кольцевой магнитопровод не выполняет функцию опоры, соответственно подшипника. Выполнение же этой функции преимущественно берут на себя другие детали шестеренного насоса, в первую очередь само зубчатое кольцо.

Помимо этого предпочтительно изготавливать зубчатое кольцо из немагнитного материала. Таким путем обеспечивается устранение магнитной связи между отдельными деталями насоса.

В следующем предпочтительном варианте для крепления зубчатого кольца предусмотрена кольцеобразная часть, которая по меньшей мере на своей обращенной к зубчатому кольцу поверхности выполнена в виде подшипника скольжения.

Между статором и кольцевым магнитопроводом предпочтительно далее предусматривать второй радиальный зазор шириной от 0,1 до 0,5 мм.

В следующем предпочтительном варианте кольцеобразная часть выполнена за одно целое с корпусом и выступает от него аксиально внутрь.

В еще одном предпочтительном варианте кольцеобразная часть запрессована или вклеена в корпус.

Для крепления зубчатого кольца предпочтительно далее предусматривать дискообразный элемент, который имеет выступающую от него опорную цапфу, которая вставлена в соответственно предусмотренную в корпусе выемку. В предпочтительном варианте поверхность такой опорной цапфы выполнена в виде подшипника скольжения. В другом варианте в виде подшипника скольжения может быть выполнена внутренняя стенка указанной выемки. В этом варианте в корпусе необходимо предусматривать присоединения для подвода жидкости, в частности топлива.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - вид в разрезе шестеренного насоса с внутренним зацеплением, известного из уровня техники,

на фиг.2 - вид в разрезе шестеренного насоса с внутренним зацеплением, выполненного по одному из вариантов,

на фиг.3 - вид в разрезе шестеренного насоса с внутренним зацеплением, выполненного по другому варианту,

на фиг.4 - вид в разрезе шестеренного насоса с внутренним зацеплением, выполненного еще по одному варианту, и

на фиг.5 - вид в плане шестеренного насоса с внутренним зацеплением, изображенного на фиг.4.

Описание вариантов осуществления изобретения

На фиг.1 в разрезе показан известный из уровня техники шестеренный насос 1 с внутренним зацеплением. Такой шестеренный насос 1 имеет зубчатую пару, состоящую из зубчатого кольца 2 с внутренним зубчатым венцом и зубчатого колеса 3 с наружным зубчатым венцом. Зубчатое колесо 3 установлено с возможностью вращения на опорной цапфе 4 эксцентрично относительно зубчатого кольца 2. При приведении зубчатого кольца 2 во вращение наружные зубья зубчатого колеса 3 зацепляются с внутренними зубьями зубчатого кольца 2 и создают объемный поток подаваемой насосом жидкости, в которой работает зубчатое зацепление. Зубчатая пара, состоящая из зубчатого кольца 2 и зубчатого колеса 3, расположена в корпусе 5, за одно целое с которым при этом выполнена опорная цапфа 4. Зубчатое кольцо 2, кроме того, соединено с кольцевым магнитопроводом 6 без возможности вращения относительно него, который радиально снаружи охватывает зубчатое кольцо 2. Кольцевой магнитопровод 6 расположен с радиально внутренней стороны статора 7, имеющего электрообмотку 8. При электрической коммутации электрообмотки 8 системой управления в статоре 7 возникает вращающееся магнитное поле. Такое вращающееся магнитное поле приводит во вращение кольцевой магнитопровод 6, совместно с которым при этом благодаря соединению с ним зубчатого кольца 2 без возможности их относительного вращения в действие приводится и зубчатое зацепление, состоящее из зубчатого кольца 2 и зубчатого колеса 3. Кольцевой магнитопровод 6 установлен в статоре 7 по скользящей посадке. Для этого кольцевой магнитопровод 6 снабжен соответствующим покрытием из приемлемого антифрикционного материала. Подобная конструкция непригодна для создания высокого напора и для перекачивания обладающих плохими смазывающими свойствами жидкостей, таких, например, как бензин или дизельное топливо.

Открытую сторону корпуса 5 шестеренного насоса 1 с внутренним зацеплением закрывают крышкой 9 с электрическими выводами, для герметичного уплотнения зазоров между которой и корпусом 5 при этом предусмотрен уплотнительный элемент 10. Такой уплотнительный элемент 10 выполнен в виде уплотнительного кольца круглого сечения и расположен в соответствующей круговой канавке (не показана), выполненной в крышке 9 с ее торцевой стороны.

На фиг.2 в разрезе показан шестеренный насос 1 с внутренним зацеплением, выполненный по одному из вариантов. Такой шестеренный насос 1 с внутренним зацеплением в показанном на данном чертеже варианте его выполнения отличается от показанного на фиг.1 шестеренного насоса 1 с внутренним зацеплением в основном тем, что кольцевой магнитопровод 6 более не выполняет функцию опоры, а вместо этого наружное кольцо, соответственно зубчатое кольцо 2 установлено в подшипнике скольжения. Кольцевой магнитопровод 6 и зубчатое кольцо 2 соединены между собой с геометрическим замыканием, или же соединение в данном варианте обеспечивается, например, путем склеивания обеих этих деталей друг с другом. Таким путем приводной вращающий момент передается от вращающегося электромагнитного поля на кольцевой магнитопровод 6 и далее на зубчатое кольцо 2 шестеренного насоса 1 с внутренним зацеплением. Для устранения магнитной связи между деталями зубчатое колесо 3 изготовлено из немагнитного материала. Для реализации опоры скольжения, на которой крепится зубчатое кольцо 2, предусмотрена кольцеобразная часть 11, которая в данном случае выполнена за одно целое с корпусом 5 и радиально выступает от его внутренней стенки 14. Кольцеобразная часть 11 на своей обращенной к зубчатому кольцу 2 первой поверхности 15 выполнена в виде подшипника 25 скольжения. Между обращенной к кольцевому магнитопроводу 6 второй поверхностью 16 кольцеобразной части 11 и кольцевым магнитопроводом 6 имеется первый радиальный зазор 12. Между кольцевым магнитопроводом 6 и статором 7 предусмотрен еще один - второй - радиальный зазор 13 малой ширины, назначение которого состоит в обеспечении эффективной передачи вращающего момента и снижении гидравлического трения до малой величины. Ширина этого второго радиального зазора 13 составляет от 0,1 до 0,5 мм.

На фиг. 3 в разрезе показан шестеренный насос 1 с внутренним зацеплением, выполненный по другому варианту и отличающийся от показанного на фиг. 2 шестеренного насоса 1 с внутренним зацеплением тем, что в данном варианте кольцеобразная часть 11 выполнена не за одно целое с корпусом 5, а в виде отдельной детали. Такая кольцеобразная часть 11, выполняющая функцию опоры, запрессована или вклеена в корпус 5, соответственно в предусмотренную в его внутренней стенке 14 выемку 17.

На фиг. 4 в разрезе показан шестеренный насос 1 с внутренним зацеплением, который выполнен еще по одному варианту и в котором функцию опоры для зубчатого кольца 2 выполняет дискообразный элемент 18, который имеет аксиально выступающую от него опорную цапфу 19. Такая опорная цапфа 19, выполненная на дискообразном элементе 18, соответственно установлена в выемке 20, которая выполнена в опорной цапфе 4, предусмотренной на корпусе 5, при этом дискообразный элемент 18 прилегает снаружи к зубчатому кольцу 2. Подшипник 25 скольжения в данном случае предусмотрен между опорной цапфой 19 на дискообразном элементе 18 и опорной цапфой 4 на корпусе 5. При этом в качестве подшипника скольжения может быть выполнена либо поверхность опорной цапфы 19, либо внутренняя стенка 21 выемки 20, выполненной в опорной цапфе 4 на корпусе 5. В этом варианте в корпусе 5 необходимо предусматривать присоединения 22, 23 для подвода перекачиваемой жидкости, в частности топлива.

На фиг.5 изображенный на фиг.4 шестеренный насос 1 с внутренним зацеплением показан на виде в плане. При этом положение каждого из обоих присоединений 22, 23 для подвода топлива, выполненных в корпусе 5, еще раз обозначено двумя концентричными окружностями, изображенными на чертеже штриховыми линиями.

В соответствии со сказанным выше в предлагаемом в изобретении шестеренном насосе предусмотрена конструктивно простая и поэтому недорогая опора в виде подшипника скольжения.

Изобретение относится к шестеренному насосу. Шестеренный насос (1) для подачи жидкости имеет установленное с возможностью вращения на опорной цапфе (4) зубчатое колесо (3) с наружным зубчатым венцом и зубчатое кольцо (2) с внутренним зубчатым венцом, которые для создания нагнетающего действия зацепляются между собой и расположены в общем корпусе (5) совместно с электрически коммутируемым статором (7). Статор (7) концентрично охватывает кольцо (2) и для создания электродвижущей силы взаимодействует с кольцевым магнитопроводом (6), который для создания нагнетающего действия совершает вращательное движение вместе с кольцом (2). Кольцо (2) установлено в подшипнике (25) скольжения и для его крепления предусмотрена кольцеобразная часть (11), которая по меньшей мере на своей обращенной к кольцу (2) первой поверхности (15) выполнена в виде подшипника (25) скольжения. Кольцеобразная часть (11) запрессована или вклеена в корпус (5). Изобретение направлено на создание простого и недорогого решения по креплению зубчатого колеса в шестеренном насосе с внутренним зацеплением. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Шестеренный насос (1) для подачи жидкости, имеющий установленное с возможностью вращения на опорной цапфе (4) зубчатое колесо (3) с наружным зубчатым венцом и зубчатое кольцо (2) с внутренним зубчатым венцом, которые для создания нагнетающего действия зацепляются между собой и которые расположены в общем корпусе (5) совместно с электрически коммутируемым статором (7), который концентрично охватывает зубчатое кольцо (2) и для создания электродвижущей силы взаимодействует с кольцевым магнитопроводом (6), который для создания нагнетающего действия совершает вращательное движение вместе с зубчатым кольцом (2), которое при этом установлено в подшипнике (25) скольжения и для крепления которого предусмотрена кольцеобразная часть (11), которая по меньшей мере на своей обращенной к зубчатому кольцу (2) первой поверхности (15) выполнена в виде подшипника (25) скольжения, отличающийся тем, что кольцеобразная часть (11) запрессована или вклеена в корпус (5).

2. Шестеренный насос (1) по п.1, отличающийся тем, что кольцевой магнитопровод (6) расположен между статором (7) и зубчатым кольцом (2).

3. Шестеренный насос (1) по п.1, отличающийся тем, что кольцевой магнитопровод (6) и зубчатое кольцо (2) соединены между собой без возможности вращения друг относительно друга.

4. Шестеренный насос (1) по п.1, отличающийся тем, что зубчатое кольцо (2) изготовлено из немагнитного материала.

5. Шестеренный насос (1) по п.1, отличающийся тем, что между статором (7) и кольцевым магнитопроводом (6) предусмотрен второй радиальный зазор (13) шириной от 0,1 до 0,5 мм.