Шестеренный насос Советский патент 1992 года по МПК F04C2/04 

Изобретение относи гея к машиностроению, в частности к шестеренным насосам.

Известен шестеренный насос, содержащий корпус с торцовыми крышками, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленные с образованием плоскости поджатия в двух подпружиненных подвижных в осевом направлении опорных втулках, сопряженных с торцами шестерен, и двух неподвижных втулках, каналы входа и выхода рабочей жидкости и канал подвода рабочей жидкости в полость поджима.

Недостатком этого насоса является сложность конструкции. Опорные втулки выполнены ступенчатыми, в крышке выполнены расточки с высокой степенью точности по диаметру и межцентровому расстоянию, в которые практически без зазора входят ступенчатые втулки.

Существуют варианты конструкций, вместо точных расточек в крышке используют резиновые уплотнения, окатывающие меньшую ступень втулки и образующие с втулками полость поджима. Но эго не исключает необходимости выполнения втулок ступенчатыми, к тому же .,е1ся дополнительная деталь - уплотнение.

Эти сложности обусловлены необходимостью ограничения площади, на которую действует рабочее давление создающее усилие поджима втулок к шестерням.

Известен также шестеренный насос, содержащий корпус с торцовыми крышками, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленные с образованием полости поджатия в двух подпружиненных, подвижных в осевом направлении опорных втулках, сопряженных с горцами шестерен, и двух неподвижных втулках, каналы входы и выхода рабочей жидкости и канал подвода рабочей жидкости в полость поджима, выполненный в виде паза на внешней радиальXJ XI 00

со

CN

о

ной поверхности втулок под определенным центральным углом,

В этой конструкции за счет подачи определенного давления в полость поджима устранены вышеуказанные недостатки. Недостатком этой конструкции является малая эффективность из-за отсутствия автоматической регулировки давления поджима, а также уменьшение механического КПД, т.к. в связи с необходимостью компенсации возможных утечек давление поджима должно быть заведомо завышено, что увеличивает усилие поджима (в 1,2 раза), а следовательно, увеличиваются потери мощности на трение торцов шестерен о втулки.

Цель изобретения - повышение эффективности и механического КПД путем обеспечения автоматической регулировки давления поджима.

Цель достигается тем, что каналы в подвижных втулках выполнены диаметром d и расположены на расстоянии г от осей втулок и центральных углах а от оси насоса, определяемых из соотношений

d Rx(0,10...0,20)MM

г Rx(0,85...0,90) мм

a- arccos A/D град.,

где R - радиус окружности впадин шестерни, мм;

А-межосевое расстояние между осями шестерни, мм;

D -диаметр шестерни, мм.

При этом необходимо соблюдение неравенства

R-(r + d/2) 1.

Возможность повышения эффективности и механического КПД обеспечивается тем, что указанное расположение отверстия обеспечивает автоматическую регулировку величины давления поджима за счет того, что в процессе работы насоса при недостаточном давлении в камере поджатия втулка вследствие действия отжимающих усилий отходит от шестерни и открывает доступ рабочей жидкости в камеру поджатия через указанное отверстие. Давление в этой камере повышается, и втулка вновь прижимается к шестерне. При этом телом шестерни перекрывается отверстие во втулке и доступ рабочей жидкости в камеру поджатия прекращается. Давление в камере поджатия вследствие утечек постепенно снижается и цикл повторяется.

Таким образом, устанавливается такой торцовый зазор между втулкой и шестерней, что проникающей через него жидкости достаточно для пополнения камеры поджатия. Указанное расположение отверстия во втулке позволяет обеспечить этот зазор минимальным, так как в этом случае отверстие располагается наиболее близко к полости нагнетания, где имеется наибольшее давление. В противном случае увеличение зазора

ведет к дополнительным потерям производительности насоса.

Таким образом автоматическая регулировка величины давления поджима обеспечивает повышение эффективности работы

насоса и увеличивает механический КПД за счет уменьшения трения между втулками и торцами шестерен, т.к. усилие поджима не превышает необходимое, а также за счет принудительной смазки трущейся пары шестерня-втулка в связи с поджатием в образовавшийся зазор рабочей жидкости.

На фиг,1 показан продольный разрез шестеренного насоса; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2.

Насос содержит корпус 1 с торцовыми крышками 2 и 3, в цилиндрических расточках которого размещены ведомая 4 и ведущая 5 шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленные с образованием

полости поджатия 6 в двух подпружиненных пружинами 7 подвижных в осевом направлении опорных втулках 8 и 9, сопряженных с торцами шестерен, и двух неподвижных втулках 10 и 11. В подвижных втулках 8 и 9

выполнены отверстия 12 диаметром d, расположенные на расстояниях г от осей втулок и центральных углах а от оси 15 насоса, определяемых из соотношений d Rx(0,1.,.0,2)MM

г Rx(0,85...0,9) мм

а arccos A/D (град)

Причем необходимо соблюдение неравенства

R-(r + d/2)1.

Например, при диаметре расточек, а следовательно, наружном диаметре шестерен и втулок D 60 мм, межосевом расстоянии А 52 мм, и модуле m 4 мм, положение отверстий определяется следующим образом.

Радиус окружности впадин R определится как

R «(D - 4.5m)/2 (60 -18)/2 21 (мм), тогда расстояние от центра отверстия до

оси втулок

г 21(0,85...0,9)17,85...18,9(мм), диаметр отверстия d 21х(0,1 ...0,2) 2,1 ...4,2 (мм) Принимаем г 18 мм

d 3 мм

Тогда неравенство R-(r + d/2)S1 примет вид 21 -(18 + 3/2) 1 или 1,5 2:1.

Неравенство выполняется. Центральный угол от оси насоса до оси отверстия

а arccos A/D arccos 52/60 30°

Шестеренный насос работает следующим образом.

При вращении шестерен 4 и 5 обеспечивается процесс всасывания, переноса и нагнетания рабочей жидкости. При этом подвижные втулки 8 и 9 за счет автоматической регулировки давления в камере поджатия 6 прижимаются к торцовым поверхностям шестерен с усилием, необходимым и достаточным для компенсации отжимающих усилий со стороны шестерен и нормальной работы насоса.

Автоматическая регулировка давления в камере поджатия осуществляется следующим образом.

В случае, когда давление в камере поджатия, недостаточное для компенсации отжимающих усилий, втулки 8 и 9 отходят от торцов шестерен, тем самым открывается доступ рабочей жидкости в камеру поджатия через отверстие 12 во втулках. При этом давление в камере поджатия поднимается и втулки, преодолевая усилие отжима, подходят к торцовым поверхностям шестерен и прижимаются к ним. При этом отверстия во втулках перекрываются телом шестерен и доступ рабочей жидкости в камеру поджатия прекращается.

Вследствие утечек рабочей жидкости из камеры поджатия в камеру всасывания по зазорам в соединениях давление в камере поджатия постепенно падает до тех пор, пока усилиями отжатия вновь не отодвинет втулки от торцовых поверхностей шестерен. Далее цикл повторяется. В результате втулки самоустанавливаются на таком минимальном расстоянии от торцов шестерен, что проникающей в этот зазор рабочей жидкости достаточно для компенсации утечек

из камеры поджатил в камеру всасывания. Пружины 7 обеспечивают работу насоса при нулевом давлении на выходе и запуск насоса. Усилие пружины не превышает 5...ЮН (0,5... 1 кгс).

Таким образом предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность и механический КПД шестеренного насоса.

Формула изобретения

Шестеренный насос, содержащий корпус с торцевыми крышками, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными.з сопряженных с торцами шестерен двух неподвижных втулках и в двух подпружиненных подвижных в осевом направлении втулках, образующих с торце- вой крышкой полость поджатия, каналы входа, выхода рабочей жидкости и каналы подвода рабочей жидкости в полость поджима, выполненные в подвижных втулках, отличающийся тем, что, с целью повышения механического КПД и эффективности путем обеспечения автоматической регулировки давления поджима, каналы в подвижных втулках выполнены диаметром d и расположены на расстоянии г от осей втулок и центральных углах а от оси насоса, определяемых из соотношений

d Rx(0,10...0,20), мм,

r Rx(0,85...0,9), мм,

а arccos A/D, град,

где R - радиус окружности впадин шестерни, мм;

А - межцентровое расстояние между осями шестерни, мм;

D - диаметр шестерен, мм, при этом необходимо соблюдение неравенства

R-(r + d/2)1.

Сущность изобретения: в цилиндрических расточках корпуса с торцовыми кромками размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами. Цапфы установлены в сопряженных с торцами шестерен двух подвижных втулках и в двух подпружиненных подвижных в осевом направлении втулках, образующих с крышкой полость поджа- тия. Каналы подвода рабочей жидкости в полость поджима выполнены в подвижных втулках диаметром d и расположены на расстоянии г от осей втулок и центральных углах а от оси насоса, определяемых из соотношения: d R(0,1-0,2) мм, г R(0,85- 0,9) мм, а A/D град, где R - радиус окружности впадин шестерен,мм; А межцентровое расстояние между осями шестерен, мм; D - диаметр шесюргн, мм. Необходимо соблюдение нерагенсл а R - -(г + d/2) 1.3 ил.

$«./

А-Л

И

Фиг.З

S-Б