НАСОСНАЯ УСТАНОВКА, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ СМАЗКИ ВЕРТОЛЕТА Российский патент 2017 года по МПК F04C11/00 F04C2/10 

Настоящее изобретение относится к насосной установке, в частности, для смазки вертолета.

Как известно, широко применяемые насосы подачи смазки для трансмиссии вертолета имеют приводной вал, оснащенный шестерней, которая входит в зацепление с шестерней в трансмиссии. Чаще всего встречается расположение, известное как «патрон», т.е. насос частично монтируется внутри цилиндрического гнезда коаксиально приводному валу, выполнен в виде корпуса, имеющего две секции на противоположных сторонах насоса и подключен к входному отверстию контура смазки и нагнетательным трубам соответственно.

Поскольку для насоса, как правило, требуется относительно мало энергии, крутящий момент, передаваемый на приводной вал, также относительно низкий, поэтому приводной вал может просто поддерживаться втулками и в опорах качения нет необходимости.

Гнездо в корпусе должно быть достаточно широким, чтобы обеспечить проход для приводного вала и его шестерни, размер которой обратно пропорционален требуемой скорости вращения приводного вала.

В вертолетных трансмиссиях скорости вращения относительно высокие, поэтому объемный кпд низкий. То есть редко удается заполнить камеры нагнетания целиком из-за короткого отрезка времени, когда они остаются присоединенными к входной секции. Кроме того, чрезмерная скорость вращения может вызывать эффект кавитации, что приводит к быстрому износу и недостаточной надежности насоса.

ЕР-А-2085616 раскрывает насосную установку для смазки вертолета, как описано в ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

WO 2008/062486 раскрывает мультинасосное устройство подачи для дозатора краски, включающее в себя несколько насосов, имеющих соответствующие оси, ортогональные оси приводного вала; следовательно, такое устройство имеет большие размеры как в осевом направлении вдоль приводного вала, так и в радиальном направлении относительно последнего.

Задача настоящего изобретения - обеспечить насосную установку, в частности, для смазки вертолета, способную предоставить простое недорогое решение по устранению упомянутых ранее недостатков.

По настоящему изобретению предлагается насосная установка, в частности, для смазки в вертолетах, содержащая:

приводной вал, проходящий по продольной оси;

кожух, содержащий:

a) боковую стенку, ограничивающую входное окно и нагнетательное окно,

b) заднюю стенку и переднюю стенку, противоположные друг другу и поперечные упомянутой продольной оси;

средство нагнетания, смонтированное в упомянутом кожухе и содержащее два роторных насоса, проходящих вдоль соответствующих осей параллельно упомянутой продольной оси; и

при этом насосная установка отличается тем, что упомянутые роторные насосы являются диаметрально противоположными и тем, что содержит трансмиссию, которая распределяет движение упомянутого приводного вала между этими роторными насосами,

причем упомянутая трансмиссия помещена в отсек упомянутого кожуха, а упомянутая передняя стенка имеет осевое отверстие, через которое установлен упомянутый приводной вал, причем упомянутый кожух имеет маслопровод, соединяющий упомянутое нагнетательное окно с упомянутым осевым отверстием.

Упомянутая трансмиссия может быть редуктором.

Упомянутая трансмиссия может содержать приводной механизм, образующий одно целое с упомянутым приводным валом.

Упомянутая передняя стенка может быть пластиной, аксиально закрывающей упомянутый отсек и соединенной с упомянутой боковой стенкой.

Насосная установка может содержать диск, размещенный в фиксированном положении в упомянутом отсеке коаксиально упомянутому приводному валу и удерживающий осевой конец упомянутого приводного вала.

Упомянутая трансмиссия может содержать две ведомые шестерни, управляющие соответственно упомянутыми роторными насосами, а в упомянутом диске есть два сквозных отверстия, выровненных с ведомыми шестернями и большими, чем ведомые шестерни.

Насосная установка может содержать эластичное средство, которое прижимает упомянутые роторные насосы аксиально к упомянутому диску.

Упомянутый приводной вал может содержать фланец, расположенный внутри упомянутого отсека и опирающийся аксиально на упомянутую переднюю стенку.

Упомянутый приводной вал может содержать слабый участок в промежуточном осевом положении между упомянутой трансмиссией и входной шестерней, упомянутый слабый участок образован более узким сечением упомянутого приводного вала, выполненным с возможностью поддаваться, когда отбор мощности насосной установки превышает максимальный порог.

Упомянутый слабый участок может находиться внутри упомянутого кожуха.

Упомянутая боковая стенка и упомянутая задняя стенка могут образовывать часть полого корпуса, выполненного как единая деталь, ограничивающего внутри себя:

два гнезда, вмещающих упомянутые роторные насосы, каждое из которых имеет впускное и выпускное отверстие;

два входных прохода, соединяющих упомянутое входное окно с соответствующими впускными отверстиями; и

два нагнетательных прохода, соединяющих упомянутое нагнетательное окно и соответствующие выпускные отверстия.

Упомянутые роторные насосы могут быть героторными.

Предпочтительный не ограничивающий вариант выполнения настоящего изобретения будет описан в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 показывает покомпонентное изображение предпочтительного варианта выполнения насосной установки, в частности, для смазки вертолета, по настоящему изобретению;

фиг. 2 показывает сечение насосной установки, изображенной на фиг. 1 и установленной на вертолете, показанном в сечении частично;

фиг. 3 показывает сечение насосной установки, изображенной на фиг. 1;

фиг. 4 и 5 показывают сечения, выполненные вдоль линий IV-IV и V-V на фиг. 3;

фиг. 6 показывает увеличенную часть фиг. 3;

фиг. 7 показывает сечение в крупном масштабе дополнительного элемента насосной установки.

Номер 1 на фиг. 1 обозначает насосную установку, содержащую кожух 2 и приводной вал 3, проходящий по оси 4 и оканчивающийся аксиально участком 5 с наружной стороны кожуха 2.

Кожух 2 содержит полый корпус 7, отлитый как единая деталь, содержащий, в свою очередь, по существу цилиндрическую боковую стенку 8, заднюю стенку 9, перпендикулярную оси 4, и фланец 10, выступающий из оконечной части 11 боковой стенки 8. Кожух 2 также содержит пластину 12, являющуюся передней стенкой, противоположной задней стенке 9, которая закрывает полый корпус 7 аксиально, и имеет осевое отверстие 13, зацепляемое промежуточным участком 14 вала 3 с участием скользящего подшипника 15.

На фиг. 2 насосная установка 1 может быть использована наилучшим образом для смазки вертолета 16 (показан частично), содержащего: трансмиссию 17 (показана частично), которая вращает шестерню 18, установленную в фиксированном положении на участке 5, и короб 20 (показан частично), вмещающий трансмиссию 17 и содержащий корпус 22. Корпус 22 имеет по существу цилиндрическое гнездо 23, коаксиальное валу 3 и зацепляемое участком 24 боковой стенки 8. Осевые концы 25, 26 участка 24 примыкают к пластине 12 и фланцу 10 соответственно и соединены с корпусом 22 через соответствующие уплотнительные кольца. Фланец 10 вместе с участком 11 и задней стенкой 9 располагается снаружи корпуса 22 на противоположном осевом конце от трансмиссии 17 и участка 5 и прикрепляется к корпусу 22, к примеру, винтами.

Корпус 22 содержит две секции 27, 28, диаметрально противоположные по отношению к гнезду 23 и ограничивающие входной канал 29 из бака и нагнетательную секцию 30 соответственно. Входной канал 29 и нагнетательная секция 30 изолированы друг от друга участком 24, секции 27, 28 соединены с соответствующими трубами 31 (только одна показана на фиг. 2), формируя часть контура смазки.

На фиг. 1-3 полый корпус 7 имеет два диаметрально противоположных внутренних гнезда 32, которые проходят вдоль соответствующих осей 33 параллельно оси 4, связаны аксиально задней стенкой 9 и содержат соответствующие роторные, предпочтительно, героторные насосы 34, при этом каждое гнездо имеет радиальное впускное отверстие 36 и радиальное выпускное отверстие 37. На участке 24 имеются два диаметрально противоположных отверстия, образующих соответственно входное окно 38, сообщающееся с впускными отверстиями 36 по соответствующим проходам 39, и нагнетательное окно 40, сообщающееся с выпускными отверстиями 37 по соответствующим проходам 41. Как показано на фиг. 4, полый корпус 7 содержит перегородку 43, проходящую вдоль оси 4, которая отделяет гнезда 32 радиально и имеет два внутренних отверстия 44, параллельных оси 4. Диаметрально противоположные концы перегородки 43 ограничены закругленными вершинами 45, 46, отделяющими проходы 39 и проходы 41 соответственно. В частности, вершина 45 делит поток жидкости, втягиваемый входным каналом 29 через окно 38, на равные части. Проходы 39, 41 и другие отверстия в полом корпусе 7 спроектированы геометрически так, чтобы избежать острых конструкций и изменений направления, что привело бы к концентрированным нагрузочным потерям, а значит, к пониженной производительности.

Как показано на фиг. 1 и 3, перегородка 43 начинается от задней стенки 9 и заканчивается в промежуточной стенке 47 полого корпуса 7, из которого выходят гнезда 32 и отверстия 44. Стенка 47 аксиально ограничивает проходы 39, 41 с одной стороны и торцевой отсек 49 полого корпуса 7 с другой. Отсек 49 цилиндрический, закрыт аксиально пластиной 12 и вмещает чашеобразный корпус 50, содержащий диск 51, образующий калиброванную распорку для регулировки преднатяга пружин 62, описанных ниже. Диск 51 перпендикулярен оси 4 и опирается аксиально на стенку 47.

На фиг. 7 корпус 50 также содержит цилиндрический хомут 52, выступающий от края диска 51 в направлении периферийного участка 54 пластины 12 и соединенный в фиксированном угловом положении с цилиндрической внутренней поверхностью 55 участка 24 на аксиальном конце 25. Участок 54 также соединен в фиксированном угловом положении с поверхностью 55 и удерживается таким образом, чтобы опираться аксиально на край хомута 52 кольцом 56, закрепленным на конце боковой стенки 8. Отверстие 13 соединено с окном 40 трубой 57, содержащей три выровненных участка, сформированных соответственно в стенке 47, хомуте 52 и пластине 12 для смазки подшипника 15.

На фиг. 3 и 4 два насоса 34 содержат соответствующее количество установленных под углом чередующихся дисковых элементов 58, 59. Элементы 58 образуют впускные и выпускные отверстия насосов 34, а элементы 59 образуют соответствующие эксцентрические круглые гнезда 60, зацепляемые роторами 61. Тарельчатые пружины 62 насосов 34 помещены в гнездах 32 между насосами 34 и задней стенкой 9 и преднатянуты для прижима насосов 34 аксиально к диску 51, чтобы противодействовать осевому отсоединению элементов 58, 59 давлением масла в выпускных отверстиях.

Отсек 49 на фиг. 6 вмещает: участок 64 вала 3, противоположный участку 5, и зубчатую передачу 66, передающую мощность от участка 64 к двум валам 67, коаксиальным гнездам 32 и соединенным с роторами 61 для их вращения. Трансмиссия 66 делит крутящий момент поровну между насосами 34, содержит шестерню 68, закрепленную по отношению к участку 64, и две ведомые шестерни 69, которые зацепляются с шестерней 68, а следовательно, вращаются в том же направлении, и установлены в фиксированных положениях на соответствующих валах 67. Фиг. 5 показывает два альтернативных варианта установки шестерней 69 под углом к валам 67, т.е. посредством шестиугольного гнезда или радиального штифта.

По предпочтительному аспекту этого изобретения трансмиссия 66 представляет собой редуктор. Размеры компонентов насоса 34 и передаточное число трансмиссии 66 предназначены для сохранения скорости концов роторов 61 ниже критического предела, который мог бы привести к явлению кавитации.

Как показано на фиг. 6, зубчатая передача 68 и участок 64 предпочтительно сформированы как единое целое, а осевой конец участка 64 опирается на диск 51. В частности, скользящий подшипник 72 зацепляет гнездо 73, образованное в диске 51, и вставлен между диском 51 и осевым концом участка 64.

Между шестерней 68 и участком 5 вал 3 для удобства содержит слабый участок 74, образованный, к примеру, более узким сечением участка 64 и выполненный с возможностью поддаваться, когда отбор мощности насосной установки 1 превышает максимальный порог. Участок 64 между участками 74 и 14 содержит фланец 75, который опирается аксиально на пластину 12 с участием торцевого фланца 76 подшипника 15 для предотвращения вывода вала 3 из отверстия 13.

На фиг. 1 и 5 диск 51 имеет два коаксиальных шестерням 69 сквозных отверстия 77, в которых установлены валы 67. Отверстия 77 меньше гнезд 32, так что диск 51 закрывает гнезда 32 частично, и больше шестерен 69, поэтому диск 51 может быть смонтирован на этих шестернях 69 в отсеке 49 при сборке насосной установки 1. Диск 51 также имеет два облегченных отверстия 78, разнесенных от отверстий 77 на 90°.

Поэтому для заданного размера кожуха 2 обеспечены два меньших параллельных насоса 34 в противоположность одному насосу, приводимому в движение валом 3.

Все другие условия, предписанные коробкой передач вертолета 16 (скорость конца лопасти и максимальный размер шестерни 18, размер кожуха 2 и т.д.), являются такими же, а следовательно, лучший компромисс между передаточным числом трансмиссии 66 и размерами компонентов насоса 34 может быть установлен на стадии проектирования, чтобы достичь относительно высокой объемной производительности и защититься от кавитации.

Поэтому трансмиссия 66 выполняет функцию по разделению движения, а также делает возможной регулировку вращения роторов 61 на стадии проектирования.

Разработка конструкции полого корпуса 7 делает насосную установку 1 относительно простой в сборке и сокращает количество компонентов, в то же время сохраняя те же наружные габариты, предписанные коробкой передач вертолета 16.

Другие преимущества станут очевидными из упомянутого выше описания.

Несомненно, что в насосной установке 1 могут быть сделаны изменения, как описано и проиллюстрировано в этом документе, не отходя, однако, от объема настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле.

В частности, насосы 34 могут быть не только героторного типа, как, например, лопастные насосы; и/или насосы 34 могут размещаться аксиально внутри полого корпуса 7 другими системами, чем пружины 62 и диск 51; и/или полый корпус 7 может содержать несколько соединенных деталей в противоположность цельной отлитой детали; и/или трансмиссия 66 может быть выполнена в виде зубчатого ремня и/или может находиться снаружи полого корпуса 7, если между трансмиссией 17 и корпусом 22 достаточно места.

Изобретение относится к насосной установке для смазки в вертолетах. Насосная установка (1) содержит приводной вал (3), проходящий по продольной оси, кожух (2), содержащий боковую стенку (8), ограничивающую входное окно (38) и нагнетательное окно, заднюю стенку (9) и переднюю стенку, противоположные друг другу, и поперечные оси, средство нагнетания, смонтированное в кожухе (2) и содержащее два роторных насоса (34), проходящих вдоль соответствующих осей параллельно продольной оси. Насосы (34) являются диаметрально противоположными. Установка содержит трансмиссию (66), которая распределяет движение вала (3) между насосами (34). Трансмиссия (66) помещена в отсек кожуха (2). Передняя стенка имеет осевое отверстие (13), через которое установлен вал (3). Кожух (2) имеет маслопровод, соединяющий нагнетательное окно с отверстием (13). Изобретение направлено на создание насосной установки, способной достигать относительно высокой объемной производительности, и предохранять от кавитации без увеличения ее радиальных размеров с тем, чтобы она подходила для установки в имеющееся установочное гнездо, образованное в редукторе вертолета. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Насосная установка для смазки в вертолетах, содержащая:

приводной вал, проходящий по продольной оси;

кожух, содержащий:

a) боковую стенку, ограничивающую входное окно и нагнетательное окно,

b) заднюю стенку и переднюю стенку, противоположные друг другу и поперечные упомянутой продольной оси;

средство нагнетания, смонтированное в упомянутом кожухе и содержащее два роторных насоса, проходящих вдоль соответствующих осей параллельно упомянутой продольной оси;

отличающаяся тем, что упомянутые роторные насосы являются диаметрально противоположными и тем, что содержит трансмиссию, которая распределяет движение упомянутого приводного вала между этими роторными насосами,

причем упомянутая трансмиссия помещена в отсек упомянутого кожуха, а упомянутая передняя стенка имеет осевое отверстие, через которое установлен упомянутый приводной вал, причем упомянутый кожух имеет маслопровод, соединяющий упомянутое нагнетательное окно с упомянутым осевым отверстием.

2. Насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутая трансмиссия является редуктором.

3. Насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутая трансмиссия содержит приводной механизм, образующий одно целое с упомянутым приводным валом.

4. Насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутая передняя стенка является пластиной, аксиально закрывающей упомянутый отсек и соединенной с упомянутой боковой стенкой.

5. Насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит диск, размещенный в фиксированном положении в упомянутом отсеке коаксиально упомянутому приводному валу и удерживающий осевой конец упомянутого приводного вала.

6. Насосная установка по п. 5, отличающаяся тем, что упомянутая трансмиссия содержит две ведомые шестерни, управляющие соответственно упомянутыми роторными насосами, а в упомянутом диске есть два сквозных отверстия, выровненных с ведомыми шестернями и большими, чем ведомые шестерни.

7. Насосная установка по п. 5 или 6, отличающаяся тем, что содержит эластичное средство, которое прижимает упомянутые роторные насосы аксиально к упомянутому диску.

8. Насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый приводной вал содержит фланец, расположенный внутри упомянутого отсека и опирающийся аксиально на упомянутую переднюю стенку.

9. Насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый приводной вал содержит слабый участок в промежуточном осевом положении между упомянутой трансмиссией и входной шестерней, упомянутый слабый участок образован более узким сечением упомянутого приводного вала, выполненным с возможностью поддаваться, когда отбор мощности насосной установки превышает максимальный порог.

10. Насосная установка по п. 9, отличающаяся тем, что упомянутый слабый участок находится внутри упомянутого кожуха.

11. Насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутая боковая стенка и упомянутая задняя стенка образуют часть полого корпуса, выполненного как единая деталь, ограничивающего внутри себя:

два гнезда, вмещающих упомянутые роторные насосы, каждое из которых имеет впускное и выпускное отверстие;

два входных прохода, соединяющих упомянутое входное окно с соответствующими впускными отверстиями; и

два нагнетательных прохода, соединяющих упомянутое нагнетательное окно и соответствующие выпускные отверстия.

12. Насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутые роторные насосы являются героторными.