Насос объёмного действия планетарной ролико-лопастной схемы для абразивных сред Российский патент 2021 года по МПК F04C2/113 

Область техники

Настоящее изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при разработке или модернизации систем смазки и охлаждения трансмиссии несущих винтов и других агрегатов для винтокрылых летательных аппаратов любой схемы, а также в других отраслях.

Уровень техники

Известна конструкция насоса объемного действия аксиально-плунжерной схемы патент RU 2109167 C1 «Аксиально-поршневой регулируемый насос». В известном устройстве подача жидкости происходит при возвратно-поступательном перемещении плунжеров под воздействием косой шайбы.

Недостатком данной схемы является наличие в ней элементов, совершающих возвратно-поступательное движение (плунжеров), и связанные с этим износовые эффекты, снижающие ресурс как самой насоса, так и смежных с ним агрегатов. Износовые явления существенно усиливаются при попадании взвешенных частиц между поверхностями трения. При этом многократно повторяющиеся возвратно-поступательные движения приведут к увеличению количества образующихся при этом дефектов (например, царапин) и суммарной их площади.

Известна конструкция насоса объемного действия роликолопастной схемы по патенту RU 2205273 C2 «Роликолопастная машина». В известном устройстве подача рабочей жидкости происходит при синхронном вращении ротора с установленными на нем лопатками роликов путем вытеснения рабочей жидкости лопатками.

Недостатком данной схемы является возможность попадания абразивных частиц в микрозазоры между вращающимися элементами (ротор и ролики) и корпусными деталями насоса. То есть, возможно затягивание данных частиц в зазор, например, между лопаткой ротора и корпусом и соответствующее повреждение их поверхностей.

Наиболее близким техническим решением является принятая в качестве прототипа конструкция, описанная в патенте RU 2205273 C2.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка известных конструкций и создание надежной конструкции насоса, позволяющей при максимальной удельной мощности без потери КПД обеспечить высокую абразивную стойкость агрегата.

Технический результат заключается в повышении надежности и ресурса насоса, при работе в абразивных средах, повышение безопасности в процессе эксплуатации, повышении насосного и общего КПД.

Указанный технический результат достигается тем, что в насосе объемного действия планетарной роликолопастной схемы, содержащем корпус с установленным в нем ротором (1) с разделительными роликами (2) с ребордой (3) и разделительные лопатки (12), согласно изобретению, на каждом ролике (2) установлен синхронизатор, состоящий из эпицикла (4) и сателлитов (5), при этом ролики (2) снабжены впадинами (11), а корпус (6) снабжен разделительными лопатками (12), при этом в корпусе (6) выполнена полость (А) с отверстиями (9), соединенная с трубопроводом, подающим рабочую жидкость, также корпус (6) содержит полость (Б) с отверстиями (10) для слива рабочей жидкости и запирающую полость (В).

Запирающая полость (В) огорожена посредством роликов (2).

Привод синхронизации, представленный эпициклом (4) и сателлитами (5), дополнен солнечным колесом (7).

Корпус (6) выполнен сборным.

Реборда (3) и ротор (1) выполнены как единое целое.

Поскольку поверхности Д и ролики 2 насоса при работе испытывают трение качения, а не скольжения, как в конструкциях патента RU 2109167 C1 и патента RU 2205273 C2, при попадании абразивной частицы, в зависимости от соотношения прочности и твердости ее материала и материалов корпуса и ролика, произойдет или разрушение частицы, или ее вдавливание в корпус или ролик, что приведет к существенно меньшим повреждениям, чем ее протаскивание сквозь зазор между корпусом и лопаткой в конструкции патента RU 2205273 C2.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан продольный разрез насоса;

На фиг. 2 показан поперечный разрез насоса;

На фиг. 3 показан продольный разрез насоса с приводом синхронизации, используемым в качестве редуктора.

Осуществление изобретения

Насос представлен на фиг. 1 и фиг. 2 и содержит корпус 6 с разделительными лопатками 12 и с установленным в нем ротором 1. При этом корпус 6 может быть выполнен целым или сборным.

В корпусе 6 размещен ротор 1 с установленными на нем разделительными роликами 2 с ребордой 3 (выступающим гребнем). При этом реборда 3 может представлять единое целое с ротором 1. На каждом ролике 2 установлены эпицикл 4 (Большое центральное зубчатое колесо) и сателлиты 5 (зубчатые колеса).

Синхронизатор, представленный эпициклом 4 и сателлитами 5 может быть дополнен солнечным колесом (центральным колесом планетарной передачи) 7, что позволит использовать его в качестве интегрированного редуктора и тем самым увеличить частоту вращения приводного вала при сохранении частоты вращения ротора 1 и роликов 2.

На корпусе 6 выполнена полость А, к которой подходит трубопровод подачи рабочей жидкости к отверстиям 9.

Также на корпусе 6 имеется сливная полость рабочей жидкости Б с отверстиями 10, а также запирающая полость В, которая ограничивается роликами 2 и предназначена для разделения напорных и сливных полостей.

Ролики 2 снабжены впадинами 11, которые зацепляются за лопатки 12.

Для парирования деформаций корпуса и внутренних контактных нагрузок, возникающих при работе, могут быть применены компенсирующие устройства и элементы той или иной конструкции (на рисунках не показаны).

Работа насоса происходит следующим образом:

Рабочая жидкость по напорному трубопроводу (на рисунках не показан) поступает в полости А, расположенные симметрично относительно продольной оси вала.

Под воздействием крутящего момента на валу ротора 1 рабочая жидкость увлекается боковыми поверхностями роликов 2.

Рабочая жидкость вытесняется роликами в полости Б с отверстиями 10 до тех пор, пока эти ролики своими впадинами не попадут на лопатки 12, выполненные на корпусе 6.

В этом состоянии лопатки корпуса 6 пропускают ролики и при дальнейшем вращении ротора отделяют своей поверхностью полости Б и В, а также А и В друг от друга.

Полость В, ограничивается роликами 2 и является запирающей, предназначенной для надежного разделения напорных и сливных полостей.

Рабочий ход роликов происходит только в период их движения по поверхности Д, и при выходе ролика с этой поверхности или его открытия в действие вступает следующий. Угловая протяженность поверхности Д подобрана таким образом, что при открытии контактирующего с поверхностью Д ролика, соседний будет закрыт. Минимизация усилий трения, возникающих между соприкасающимися поверхностями ротора 1 и роликов 2 может быть обеспечена за счет создания противоположно направленного усилия тем или иным способом.

Количество роликов 2, полостей А, Б, В и поверхностей Д может быть любым, сообразно конструктивным требованиям. В представленном примере используется по 2 полости А, Б, В.

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при разработке или модернизации систем смазки и охлаждения трансмиссии несущих винтов и других агрегатов для винтокрылых летательных аппаратов любой схемы, а также в других отраслях. Насос объемного действия планетарной роликолопастной схемы содержит корпус (6) с установленным в нем ротором (1) с разделительными роликами (2) с ребордой (3). На каждом ролике (2) установлен синхронизатор, состоящий из эпицикла (4) и сателлитов (5). Ролики (2) снабжены впадинами. Корпус (6) снабжен разделительными лопатками. В корпусе (6) выполнена полость с отверстиями, соединенная с трубопроводом, подающим рабочую жидкость, также корпус содержит полость с отверстиями для слива рабочей жидкости и запирающую полость. Изобретение направлено на получение надежной конструкция насоса, позволяющей при максимальной удельной мощности без потери КПД обеспечить высокую абразивную стойкость агрегата. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Насос объемного действия планетарной роликолопастной схемы, содержащий корпус (6) с установленным в нем ротором (1) с разделительными роликами (2) с ребордой (3) и разделительные лопатки (12), отличающийся тем, что на каждом ролике (2) установлен синхронизатор, состоящий из эпицикла (4) и сателлитов (5), при этом ролики (2) снабжены впадинами (11), а корпус (6) снабжен разделительными лопатками (12), при этом в корпусе (6) выполнена полость (А) с отверстиями (9), соединенная с трубопроводом, подающим рабочую жидкость, также корпус (6) содержит полость (Б) с отверстиями (10) для слива рабочей жидкости и запирающую полость (В).

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что запирающая полость (В) огорожена посредством роликов (2).

3. Насос по п. 1, отличающийся тем, что привод синхронизации, представленный эпициклом (4) и сателлитами (5), дополнен солнечным колесом (7).

4. Насос по п. 1 или 2, отличающийся тем, что корпус (6) выполнен сборным.

5. Насос по п. 1 или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что реборда (3) и ротор (1) выполнены как единое целое.