Шестеренный насос переменной подачи Российский патент 2024 года по МПК F04C2/08 F04C14/26 

Насос предназначен для использования в области гидромашиностроения, преимущественно в гидравлических системах летательных аппаратов, строительных и дорожных машин, сельскохозяйственном и горном машиностроении. В насосе обеспечивается регулирование подачи в зависимости, например, от величины давления в напорной магистрали гидравлической системы, сообщая рабочую камеру насоса на начальном участке такта сжатия через регулятор подачи с магистралью всасывания, так, что чем меньше расхода требуется системе, тем больше участок такта сжатия, при котором рабочая камера насоса связана с магистралью всасывания.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидромашиностроению и предназначено для применения в гидравлических системах летательных аппаратов, а также в гидравлических системах строительных и дорожных машин, сельскохозяйственном и горном машиностроении.

Известен способ регулирования подачи поршневых насосов, при котором в зависимости от величины давления в системе происходит изменение объема рабочих камер насоса и как следствие изменение его подачи (см. Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем, М., Машиностроение, 1974, стр. 402, рис. 162).

Известен также способ регулирования подачи поршневых насосов, когда объем рабочей камеры остается постоянным, но рабочая камера на участке регулирования подачи сообщается через регулятор подачи с магистралью всасывания тем большую часть хода нагнетания, чем меньше подачи требуется системе, (см. Гавриленко Б.А., Минин В.А., Рождественский С.Н. Гидравлический привод, М, Машиностроение, 1968, стр. 372, рис. 206).

Для шестеренных насосов известны способы регулирования подачи, при которых происходит изменение объема рабочих камер за счет изменения длины соприкосновения зубьев ведущей и ведомой шестерни (см. Рыбкин Е.А., Усов А.А. Шестеренные насосы для металлорежущих станков. М., Машгиз, 1960. стр. 175 фиг.93, патент SU 709834, F04C 2/08, 15.01.1980, патент US 4740142 A).

Известен также дроссельный способ регулирования подачи шестеренного насоса за счет изменения, например, величины зазора между боковой поверхностью шестерни и стенкой корпуса (см. патент US 7137798, МПК F01C 1/18).

Известен шестеренный насос (см. US 2584638А, 0.50.2.1952), являющийся ближайшим аналогом предполагаемого изобретения, содержащий корпус с магистралями всасывания и нагнетания, ведущую и ведомую шестерни, установленные в корпусе, обратный клапан, установленный в магистрали нагнетания, систему регулирования подачи, включающую подпружиненный золотник, рабочая полость которого через переднюю рабочую кромку связана с магистралью нагнетания на участке за обратным клапаном, а полость пружины с магистралью всасывания, управляющий золотник, рабочая полость которого через рабочую кромку подпружиненного золотника связана с магистралью нагнетания за обратным клапаном, а его промежуточная полость через управляющую кромку связана с одной стороны с магистралью нагнетания на участке до обратного клапана, а с другой с магистралью всасывания.

При достижении в магистрали нагнетания заданной величины давления подпружиненный золотник, сжимая пружину, смещается влево, сообщая магистраль нагнетания с рабочей полостью управляющего золотника. Последний смещается, сжимая пружину, и сообщает полость напорной магистрали перед обратным клапаном с магистралью всасывания. Из-за возникшего перепада давлений между входной и выходной полостями обратного клапана происходит его закрытие и переключение подачи насоса с магистрали нагнетания на магистраль всасывания.

При снижении давления в магистрали нагнетания ниже установленного значения подпружиненный золотник смещается так, что его задняя кромка сообщает рабочую полость управляющего золотника с магистралью всасывания, который под действием силы пружины начинает смещаться вправо, отсекая напорную магистраль на участке до обратного клапана от магистрали всасывания. После отсечки напорной магистрали на участке до обратного клапана от магистрали всасывания давление в ней начинает возрастать и, когда оно превысит величину давления за обратным клапаном и силу предварительного поджатия его пружины, обратный клапан откроется и начнется подача жидкости в магистраль нагнетания, которая будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута величина давления, при котором вновь вступит в работу подпружиненный золотник и начнется процесс перехода насоса от режима подачи жидкости в напорную магистраль к режиму подачи в магистраль всасывания.

Для последнего способа регулирования подачи шестеренного насоса характерны невозможность плавного регулирования подачи насоса и гидравлические удары значительной амплитуды, возникающие в моменты перехода насоса от режима подачи жидкости в магистраль нагнетания к режиму подачи в магистраль всасывания и наоборот, влияющие на долговечность и надежность гидравлической системы.

Практика использования насосов переменной подачи в самолетных гидравлических системах показала, что на самых длительных режимах полета, когда нет необходимости выполнять резкие изменения курса, системе управления для обеспечения стабильности и устойчивости полета необходимо всего 3-5% от максимальной подачи насоса. При этом система регулирования подачи насоса должна плавно отслеживать потребности системы управления полетом по расходу.

Недостатком указанных выше способов регулирования подачи шестеренных насосов являются значительные механические потери мощности при регулировании, низкое быстродействие и точность регулирования подачи, что в настоящее время исключает их применение в промышленности.

Технический результат от использования данного изобретения заключается в снижении потерь мощности, повышении быстродействия и точности регулирования подачи.

Указанный результат достигается тем, что шестеренный насос переменной подачи, содержащий корпус с магистралями всасывания и нагнетания, установленные в корпусе шестерни, обратный клапан, установленный в магистрали нагнетания, систему регулирования подачи, включающую подпружиненный золотник с каналами, выполненными в корпусе, при этом рабочая полость золотника связана с магистралью нагнетания на участке за обратным клапаном, а полость пружины с магистралью всасывания, согласно изобретению, золотник выполнен с возможностью подключения на участке регулирования подачи большего числа каналов при повышении давления в магистрали нагнетания, обеспечивая сообщение рабочей камеры, совершающий такт сжатия, с магистралью всасывания так, что чем меньше расхода требуется, тем больше по времени и углу поворота рабочая камера посредством подключенных каналов связана с магистралью всасывания.

На чертеже представлена схема шестеренного насоса с регулятором подачи.

Насос содержит корпус 1 с шестернями 2 и 3, магистрали всасывания 4 и нагнетания 5, систему регулирования подачи насоса, состоящую из золотника 6 с пружиной 7 и механизма организации перетечек жидкости из рабочей камеры 8, совершающей такт сжатия, в магистраль всасывания 4.

Механизм организации перетечек включает рабочую камеру 8, контактирующую с одной стороны с магистралью нагнетания 5, а с другой - через кромку 12 в корпусе 1 канала нагнетания 5 со следующей за ней по направлению вращения рабочей камерой 9, которая с одной стороны связана каналами 10 золотника регулятора подачи 6 через его рабочую кромку 11 с магистралью всасывания 4, а с другой через кромку 12 в корпусе 1 с рабочей камерой 8 и магистралью нагнетания 5.

Работа насоса на режимах постоянных подач.

При работе насоса на режимах постоянных подач, когда боковая поверхность 13 зуба шестерни 3 пересечет окружность 14 наружного диаметра зубьев шестерни 2, объем рабочей камеры 8 начнет уменьшаться, перепуская жидкость через обратный клапан 15 в магистраль нагнетания 5. Одновременно с моментом начала такта сжатия жидкости в рабочей камере 8 происходит ее отсечка от кромки 12 корпуса 1 так, что в сообщающихся камерах 8 и 9 процессы изменения давления и подачи жидкости в магистраль нагнетания 5 через обратный клапан 15 происходят одновременно.

Работа насоса на режимах регулирования подачи.

Когда давление в магистрали нагнетания 5, подводимое по каналу 16 к золотнику 6, достигает значения, превышающего величину предварительного поджатия пружины 7, золотник 6 смещается, и его рабочая кромка 11 откроет первый по направлению вращения канал 10 регулятора, сообщая через полость 18 и канал 19 рабочие камеры 8 и 9 с магистралью всасывания 4. После сообщения рабочих камер 8 и 9 с магистралью всасывания 4 давление в них начнет снижаться и возникнет обратный переток жидкости из линии нагнетания 5 через обратный клапан 15 в рабочие камеры 8 и 9. В результате силы воздействия пружины клапана 15 и возникшего при обратном перетоке перепада давлений обратный клапан 15 закроется и жидкость из рабочих камер 8 и 9, совершающих такт сжатия, начнет перепускаться в магистраль всасывания 4.

После прохождения наружной поверхности 17 зуба шестерни 2 первого по направлению вращения канала 10 рабочие камеры 8 и 9, продолжая такт сжатия, отсекутся от магистрали всасывания 4, давление в них возрастет, откроется обратный клапан 15 и начнется подача жидкости в магистраль нагнетания 5.

С дальнейшим ростом давления в магистрали нагнетания 5 рабочая кромка 11 золотника 6 будет подключать на участке регулирования подачи большее число каналов 10, обеспечивая перепуск жидкости из рабочей камеры 8 в магистраль всасывания 4 тем больше по времени и углу поворота, чем меньше расхода требуется системе.

На режимах нулевых подач в случае отсутствия в основной гидросистеме утечек, рабочая камера 8, совершающая такт сжатия, подает жидкость только в магистраль всасывания 4.

После того как такт сжатия в рабочей камере 8 завершится, аналогичный процесс начнется в следующей за ней рабочей камере 9.

Предложенное техническое решение позволяет повысить быстродействие и точность регулирования подачи, снизить механические потери мощности при регулировании.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидромашиностроению, и предназначено для применения в гидравлических системах летательных аппаратов, строительных и дорожных машин, сельскохозяйственном и горном машиностроении. Шестеренный насос переменной подачи содержит корпус 1 с магистралями всасывания и нагнетания 4 и 5, установленные в корпусе 1 шестерни 2 и 3, обратный клапан 15, установленный в магистрали нагнетания 5, систему регулирования подачи, включающую подпружиненный золотник 6 с каналами 10, выполненными в корпусе 1. Рабочая полость золотника 6 связана с магистралью нагнетания 5 на участке за обратным клапаном 15. Полость пружины 7 - с магистралью всасывания 4. Золотник 6 выполнен с возможностью подключения на участке регулирования подачи большего числа каналов при повышении давления в магистрали нагнетания 5, обеспечивая сообщение рабочей камеры 8, совершающий такт сжатия с магистралью всасывания 4 так, что чем меньше расхода требуется, тем больше по времени и углу поворота рабочая камера 8 посредством подключенных каналов 10 связана с магистралью всасывания 4. Изобретение направлено на снижение потерь мощности, повышение быстродействия и точности регулирования подачи. 1 ил.

Шестеренный насос переменной подачи, содержащий корпус с магистралями всасывания и нагнетания, установленные в корпусе шестерни, обратный клапан, установленный в магистрали нагнетания, систему регулирования подачи, включающую подпружиненный золотник с каналами, выполненными в корпусе, при этом рабочая полость золотника связана с магистралью нагнетания на участке за обратным клапаном, а полость пружины с магистралью всасывания, отличающийся тем, что золотник выполнен с возможностью подключения на участке регулирования подачи большего числа каналов при повышении давления в магистрали нагнетания, обеспечивая сообщение рабочей камеры, совершающий такт сжатия с магистралью всасывания так, что чем меньше расхода требуется, тем больше по времени и углу поворота рабочая камера посредством подключенных каналов связана с магистралью всасывания.