Насос объёмного действия ролико-лопастной схемы с бесступенчатым изменением производительности Российский патент 2021 года по МПК F01C1/14 F04C2/113 

Область техники

Настоящее изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при разработке или модернизации систем привода 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 с бесступенчатым изменением производительности при сохранении частоты вращения входного вала №2109167 «Аксиально-поршневой регулируемый насос». В известном устройстве изменение производительности при сохранении частоты вращения входного вала происходит за счет изменения угла наклона косой шайбы.

Такое техническое решение позволяет изменять величину рабочего хода плунжера и тем регулировать производительность насоса за оборот от нулевого до максимального ее значения.

Недостатком данной схемы является наличие в ней элементов, совершающих возвратно-поступательное движение (плунжеров) и связанные с этим периодические скачки давления, снижающие ресурс как самого насоса, так и смежных с ним агрегатов и требующие введения в конструкцию агрегата или магистралей устройств, демпфирующих данные скачки, существенные механические потери, а также сравнительно низкая удельная мощность по сравнению с насосами других схем.

Известна конструкция насоса объемного действия ролико-лопастной схемы №2205273 «Роликолопастная машина» с редукционным клапаном, который перепускает рабочую жидкость полностью или частично в сливную магистраль в обход потребителя. Насосы данной схемы обладают наиболее высокой удельной мощностью по сравнению с насосами других схем.

Недостатком данной схемы является связанная с перепуском рабочей жидкости потеря мощности и, следовательно, снижение насосного коэффициента полезного действия (КПД) данного агрегата вплоть до нулевого значения, что делает неэффективной эксплуатацию агрегата подобной конструкции на значениях производительности, отличных от максимального.

Наиболее близким техническим решением является принятая в качестве прототипа конструкция, описанная в патенте №2205273.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков известных конструкций и создание надежной конструкции насоса, позволяющей при максимальной удельной мощности без потери КПД обеспечить бесступенчатое изменение производительности.

Технический результат заключается в повышении надежности и ресурса насоса, повышении насосного и общего КПД.

Указанный технический результат достигается тем, что насос содержит ротор, сухари (с установленными в них разделительными роликами), вытеснительную корону, ведущую и ведомую шестерни синхронизации, корпус, обойму. Введение в конструкцию насоса вытеснительной короны позволяет изменять рабочую высоту ротора, тем самым повышая его производительность за оборот и, равно, производительность в единицу времени при фиксированной частоте вращения входного вала.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана принципиальная схема насоса в режиме максимальной производительности (вытеснительная корона в нижнем положении);

На фиг. 2 показана принципиальная схема насоса в режиме нулевой производительности или в режиме холостого хода (вытеснительная корона в верхнем положении);

На фиг. 3 показан поперечный разрез насоса.

Осуществление изобретения

Насос содержит корпус 7, в который установлен ротор 1 и вытеснительная корона 4. Также в корпус 7 установлены и жестко закреплены разделительные ролики 3 с надетыми на их оси сухарями 2. На разделительном ролике 3 установлена ведомая шестерня 6 синхронизации, взаимодействующая с ведущей шестерней 5. При этом сухари контактируют с боковой поверхностью вытеснительной короны 4, а ролики 3 - с торцовой поверхностью короны 4. Для обеспечения постоянного контакта торцовых поверхностей роликов 3 и короны 4, ролики прижимаются пружиной, как на фиг. 1, или каким-либо другим способом.

Вытеснительная корона 4 кинематически связана с разделительными роликами 3 через их торцевые поверхности.

Для обеспечения синхронности вращения ведущая шестерня 5 выполнена большей ширины, чем ведомая шестерня 6 на величину хода короны.

Обойма 8 надета на корпус 7 и снабжена проточками, предназначенными для подачи рабочей жидкости в ротор 1.

Работа насоса происходит аналогично (патент №2205273), однако изменение производительности за оборот осуществляется следующим образом.

Вытеснительная корона, выполненная по форме, ответной ротору, таким образом, что при надвигании на него образует цилиндр диаметром, равным наружному диаметру ротора. При этом зазоры между ротором и короной должны быть минимальны, вплоть до касания. Поскольку, как видно из фиг. 3, при работе насоса лопатки ротора 1 заходят в канавки роликов 3, смещение короны 4 также вызывает соответствующее смещение роликов 3. Для предотвращения перетечек рабочей жидкости из сливной зоны в напорную, связанных с увеличением торцовых зазоров, происходящим при этом, на роликах установлены сухари 2, которые смещаются вместе с роликами 3 и вытеснительной короной 4. Для обеспечения безотрывного прилегания торцовой поверхности роликов 3 к короне 4 ролики могут прижиматься к ней пружиной или каким-либо другим способом. Количество пар роликов 3 лопаток ротора 1, форма канавок роликов 3 и лопаток ротора 1, рабочая высота ротора 1, величина хода короны 4 могут быть любыми и определяются исходя из потребных характеристик насоса. Подача рабочей жидкости на ротор осуществляется через проточки в обойме 8 и отверстия в корпусе 7 или каким-либо иным способом. Для уменьшения величины управляющего усилия, осевая нагрузка на корону, вызванная воздействием рабочего давления, может быть скомпенсирована созданием противодавления или каким-либо иным образом. Для обеспечения перетекания рабочей жидкости между полостями, предназначенными для движения сухарей 2, роликов 3, короны 4 и шестерен 6 могут быть выполнены перепускные отверстия и пазы той или иной формы в указанных элементах или в корпусе 7 (на чертежах не показаны).

Насос с переменной производительностью имеет следующие особенности конструкции:

1. Изменение производительности за оборот происходит путем перемещения вытеснительной короны соосно ротору.

2. Разделительные ролики могут поступательно двигаться вместе с короной и установлены в направляющих сухарях.

3. Минимизация управляющего движением вытеснительной короны усилия может быть обеспечена за счет создания противоположно направленного усилия.

4. Прилегание торцовой поверхности разделительных роликов к торцовой поверхности короны обеспечивается пружиной или другим механизмом аналогичного назначения.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкциям систем привода несущих винтов и других агрегатов винтокрылых летательных аппаратов. Насос объемного действия ролико-лопастной схемы содержит корпус (7), в который установлен ротор (1) и сухари (2), с установленными в них разделительными роликами (3). В корпус (7) установлена вытеснительная корона (4), а также разделительные ролики (3) с надетыми на их оси сухарями (2). Насос содержит обойму (8), надетую на корпус (7) и снабженную проточками. При этом на каждом ролике (3) установлена ведомая шестерня (6). Ведомая шестерня (6) сопряжена с ведущей шестерней (5), при этом шестерня (5) выполнена отличной от шестерни (6) ширины. Вытеснительная корона позволяет изменять рабочую высоту ротора, тем самым изменяя его производительность за оборот и, равно, производительность в единицу времени при фиксированной частоте вращения входного вала. Обеспечивается повышение надежности, ресурса, насосного и общего КПД. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Насос объемного действия ролико-лопастной схемы, содержащий корпус (7), в который установлен ротор (1) и сухари (2) с установленными в них разделительными роликами (3), отличающийся тем, что в корпус (7) установлена вытеснительная корона (4), а также разделительные ролики (3) с надетыми на их оси сухарями (2), при этом на каждом ролике (3) установлена ведомая шестерня (6), также обойма (8), надетая на корпус (7) и снабженная проточками.

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что ведомая шестерня (6) сопряжена с ведущей шестерней (5), при этом шестерня (5) выполнена отличной от шестерни (6) ширины.

3. Насос по п. 1, отличающийся тем, что разделительные ролики (3) прилегают к вытеснительной короне (4) за счет подпружинивания.