BG3152U1 - Хидравлична еднопосочна зъбна помпа - Google Patents

Abstract

Полезният модел се отнася до хидравлична еднопосочна зъбна помпа, за задвижване на управляващите механизми и изпълнителни органи на машини и съоръжения, които изискват и допускат колебание на хидравличния поток до 1,25% от работното налягане. Хидравличната еднопосочна помпа се състои от тяло 1, с разположен в него зъбно-лагерен пакет, включващ две вал-зъбни колела, съответно водещо /2/ и водимо /3/, с външно назъбени винтови еволвентни зъбни венци, чиято широчина е равна на половината от осова стъпка на винтовите зъби, сдружени с челна странична хлабина в граници 0,02 до 0,03 мм, между неактивните еволвентни прoфили, В челата на уравновесяващото /6/ и разтоварващото/7/лагерните тела е оформен, захранващ канал /8/ за подаване на масло към радиалните лагери и свързване на обем със смукателно пространство /9/ и разтоварващ канал /10/, свързващ посочения обем с нагнетателно пространство /11/. Каналите /8/ и /10/ са изпълнени с полуцилиндрична форма и полуконусни дъна.

Description

Област на техниката

Полезният модел се отнася до хидравлична еднопосочна зъбна помпа, която може да намери приложение за предаване на произведена от задвижващ двигател енергия, на хидравличен поток, задвижващ управляващите механизми и изпълнителни органи на машини и съоръжения, използвани в различни области на техниката, по-специално където се налага работа в режим на намалено колебание на хидравличния поток спрямо работното налягане.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са зъбни помпи, състоящи се от една двойка вал-зъбни колела с външни зъби, чийто принцип на действие е подчинен на движението на сгъстяваната среда, от смукателната към нагнетателната камера, като изтласкването на флуида става чрез потапяне на сдружения зъб в съответното междузъбно пространство. Непротичане на флуид от нагнетателната към смукателната камера се дължи на непрекъснатия контакт между действащите еволвентни странични повърхнини на сдружените зъби. Странично, междузъбното пространство е затворено от лагерни тела, които със съответните челни и цилиндрични повърхнини на вал-зъбните колела образуват осово-радиални плъзгащи хидродинамични лагери.

Радиално, протичането на флуид се ограничава от корпусно тяло.

Известна е патентна публикация BG 1499 U1, в която е описана балансирана хидравлична зъбна помпа, включваща две външно назъбени, сдружени с хлабина вал-зъбни колела с прави зъби, чиято дебелина на зъбите, съответно широчина на междузъбието, осигуряват дроселиращо разстояние между неактивните странични еволвентни повърхнини, което разделя получаващото се в зоната на двойно зацепване затворено пространство на две камери. Разработените лагерни тела, заедно с валзъбните колела образуват зъбно-лагерен пакет, който се монтира с подходяща хлабина в неподвижното корпусно тяло, позволяваща самонагаждане и сработване на съответната му повърхнина с външната цилиндрична на зъбния венец.

Известна е хидравлична зъбна помпа, BG 1739 U1, състояща се от две външно назъбени, сдружени с хлабина, вал-зъбни колела с винтови зъби, чиято дебелина на зъбите, съответно широчина на междузъбието, осигуряват дроселиращо разстояние между неактивните странични еволвентни повърхнини, което разделя полученото в зоната на двойно зацепване затворено пространство на две камери. Две лагерни тела, задно с уравновесяващ канал и предно с разтоварващи канали, заедно с вал-зъбните колела образуват зъбно-лагерен пакет, който се монтира с подходяща хлабина в корпусното тяло, позволяваща самонагаждане и сработване на съответната му повърхнина с цилиндричната на зъбния венец.

Един недостатък на описаната хидравлична зъбна помпа е свързан с конструктивното решение на елементите и взаимното им разположение, по-специално на зъбната двойка, която е изградена от две външно назъбени с винтови еволвентни зъби вал-зъбни колела, с ъгъл на наклона по делителния цилиндър, който не позволява да се отчита взаимното разположение на челата на зъбния венец в зависимост от ширината му. По този начин променливото дефазиране на челата на зъбния венец затруднява изработването на хидравлични зъбни помпи от една и съща група, но с различна производителност.

Не са известни хидравлични зъбни машини, зъбни помпи от вида еднопосочна или реверсивна хидравлична зъбна помпа или хидравличен зъбен мотор, които изискват непроменливо разположение на челата на зъбните венци, независещо от широчината на зъбния венец .

Техническа същност на полезния модел

Като се имат предвид недостатъците на известното ниво на техниката в областта на конструкциите на зъбните машини, задача на полезния модел е да се предложи хидравлична зъбна помпа, която да осигурява необходимите режими на работа на управляващите механизми и изпълнителни органи на машини и съоръжения, при които се изисква колебание на хидравличния поток до 1,25% от работното налягане.

Друга задача на полезния модел е хидравличната зъбна помпа да е изпълнена с конструктивни елементи, които позволяват да се използва в среда с особено завишени изисквания към звуковото замърсяване.

Задачата на полезния модел се решава с хидравлична еднопосочна зъбна помпа, включваща корпус с разположени в него зъбно-лагерен пакет, включващ две, срещуположно разположени лагерни тела,

8101 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 06.1/17.06.2019 съответно уравновесяващо и разтоварващо, при което в корпуса е поместена двойка вал-зъбни колела, съответно водещо вал-зъбно колело и водимо вал-зъбно колело, с външно оформени винтови зъби, сдружени с хлабина, като по челата на уравновесяващото и разтоварващото лагерни тела са оформени канали с полуцилиндрична форма, разположени симетрично на хоризонталната им ос, а между споменатите канали е оформена преградна стена, симетрично разположена спрямо вертикалната ос на споменатото лагерно тяло.

Съгласно полезният модел зъбите на зъбните колела са изпълнени с наклон, с ъгъл на наклона β, по делителния диаметър, определен от нормалния модул ш_п и средната широчина на зъбния венец В_ср, при което водещото и водимото вал-зъбни колела са сдружени с челна странична хлабина между неактивните еволвентни профили от 0,02 до 0,03 шш, а захранващият и разтоварващият канал, оформени по челата на уравновесяващото и разтоварващото лагерни тела са изпълнени с полуцилиндрична форма и полуконусни челни дъна, като преградната стена е с двойно полуконусна форма, симетрично разположена спрямо вертикалната ос на уравновесяващото лагерно тяло.

Съгласно едно предпочитано изпълнение ширината на винтовите еволвентни зъбни венци е равна на ^х/г от осовата стъпка на винтовите зъби.

Съгласно едно изпълнение на зъбната помпа двойно полуконусната преграда е с широчина, определена като 1,05 челната стъпка на зацепване в зъбната предавка.

Описаната хидравлична зъбна помпа, обект на полезния модел се отличава с подобрена конструкция, в която благодарение въвеждането на конструктивни особености във вал-зъбните колела и оформянето на лагерните тела, зъбната помпа може да работи ефективно при задвижване на управляващите механизми и изпълнителни органи на машини и съоръжения, като еднопосочна зъбна помпа, включително в работни режими, където появява колебание на хидравличния поток до 1,25% от работното налягане.

Подходящо подбраният ъгъл на наклона на зъбните венци осигурява получаване на плътно контактно петно по действащите странични еволвентни повърхнини, което от своя страна е гаранция за херметичност на зъбната двойка. Допълнително влияние върху стабилния режим на работа на еднопосочната зъбна помпа оказва подходящото конструктивно оформяне на преградната стена, чиято двойна полуконусна форма благоприятства плавността на хидравличния поток.

Еднопосочната хидравлична зъбна помпа е особено подходяща и при използване в среда, където са особено завишени изискванията към звуковото замърсяване.

Зъбната помпа, обект на полезния модел се отличава с възможности да работи при намалено до 1,25% колебание на налягането и дебита, като едновременно с това се отличава с удължена работоспособност, установена чрез изработване на 1,2.10⁶ пулсиращи цикъла с амплитуда, равна на номиналното налягане, при работна температура от -20°С до +80°С. Зъбната помпа, обект на полезния модел работи с установен работен режим, при честота на въртене на входящия вал 250 об/min.

Пояснение на приложените фигури

По-нататък в описанието е представено предпочитано изпълнение на хидравлична еднопосочна зъбна помпа, обект на полезния модел, онагледено подробно с помощта на придружаващите описанието чертежи, където:

фигура 1 представя схематично хидравлична еднопосочна зъбна помпа с две външно назъбени вал-зъбни колела, с винтови еволвентни зъби, сдружени с челна странична хлабина;

фигура 2 представя предпочитано изпълнение науравновесяващо лагерно тяло съгласно полезния модел; фигура 3 - аксонометричен изглед на зъбна помпа, с частичен разрез, съгласно полезния модел.

Примерно изпълнение на полезния модел

Представено е едно примерно изпълнение на хидравлична еднопосочна зъбна помпа съгласно полезния модел, като използваните конструктивни елементи не ограничават използването и на други технически елементи или материали, с еквивалентни качества и функционално предназначение.

Хидравличната еднопосочна зъбна помпа /фиг. 1/ се състои от корпус 1, с разположен в него зъбно-лагерен пакет, включващ водещо вал-зъбно колело 2, водимо вал-зъбно колело 3, изпълнени с външно назъбени, винтови еволвентни зъби венци, със средна широчина В 4, равна на половината

8102 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 06.1/17.06.2019 осова стъпка на винтовите зъби.

За целите на постигане на постоянно дефазиране челата на зъбните венци, на половин ъглова стъпка, за предпочитане е да се съобрази и изпълни условието - широчината на зъбния венец да е равна на половината от осовата стъпка на винтовите зъби, при което ъгъла на наклона 14 на зъбите, по делителния цилиндър се изчислява по следния начин:

β = arc sin (0,5 π.ιη/Β^),⁰ където:

В_ср - средна широчина на зъбния венец, шш ш_п - нормален модул на зъбните венци, шш.

Дебелината на зъбите е подбрана така, че в момента на зацепване на двете зъбни колела се формира челна странична хлабина 5 между неактивните странични зъбни повърхнини, за предпочитане с големина в диапазона от 0,02 до 0,03 шш. Споменатата хлабина разделя формираното в зоната на двойно зъбно зацепване пространство на две отделни камери, при което са оформени две лагерни тела, съответно уравновесяващо лагерно тяло 6 и разтоварващо лагерно тяло 7.

Уравновесяващото лагерно тяло 6 и разтоварващото лагерно тяло 7 са разположени огледално една спрямо друго, като със съответните челни повърхнини на зъбните венци образуват осови плъзгащи хидродинамични лагери, като затварят челно междузъбните пространства. В лагерните тела 6 и 7, от страната на зъбните венци са оформени захранващ канал 8, предназначен за подаване на масло към лагерните отвори и свързване на затворения при двойното зъбно зацепване обем със смукателното пространство 9 и разтоварващ канал 10, предназначен да свързва посочения обем с нагнетателното пространство 11.

Между двата канала, захранващ 8 и разтоварващ 10 е оформена преградна стена 12, с форма на двойно полуконусна стена, която отделя входа и изхода. Преградната стена 12 с двойно полуконусна форма е с широчина 13, определена като 1,05 челната стъпка на зацепване в зъбната предавка. В челото на уравновесяващото лагерно тяло 6 е оформен уравновесяващ канал 15, който по същество представлява част от камера за високо налягане. Уравновесяващият канал 15, оформен в челото на уравновесяващото лагерно тяло, като част от камерата за високо налягане, служи за създаване на разпределен товар, противодействащ на осовата сила, породена от наклона на винтовите зъби. Обемът на уравновесяващия канал се определя в зависимост от дълбочината му 0,3 щщ, геометричния обем q, ъгълът на наклона на винтовата линия по делителния цилиндър β и делителния диаметър d на зъбното колело.

Хлабината в лагерната двойка осигурява хидродинамичен ефект, позволяваща сработване между външните цилиндрични повърхнини на зъбните венци и съответните вътрешни повърхнини на тялото.

В оформените в челните повърхнини на корпусното тяло 1 и в задните чела на лагерните тела 6, 7, канали, разделящи помпената камера на нагнетателна (изход) и смукателна (вход) са монтирани уплътнителни елементи 16, 17 и упор 18. За предпочитане е уплътнителните елементи 16, 17 и упор 18 да са изработени от материали, които имат качеството да запазват свойствата си при работна температура от -20°С до +80°С.

Корпусът 1, с монтирания в него зъбно-лагерен пакет е затворен двустранно с преден капак 19 и заден капак 20, които са ориентирани спрямо корпусното тяло 1 посредством щифтове 21, като капаците са закрепени неподвижно с помощта на свързващи елементи, например винтове 22, под главите на които са поставени пружинни шайби 23. В предния капак 19 са монтирани уплътнител 24 и пружинен пръстен 25, които осигуряват необходимото уплътняване и предпазва протичането на течност между него и оформената за целта шийка на бодящото вал-зъбно колело 2.

Действие на хидравличната зъбна помпа

Хидравличната еднопосочна зъбна помпа, съгласно полезният модел работи по следния начин.

С помощта на скрепителни елементи, най-малко два винта, помпата се присъединява към хидравличен блок, непоказан на фигурата. Изходящият отвор на зъбната помпа е свързан чрез хидравличния блок със задвижваното съоръжение, непоказано на фигурите. Зъбната помпа получава въртеливо движение от водещото вал-зъбно колело 2, чрез оформено в предния му край двустенно тяло. При необходимост между валовете на двигателя и помпата е монтиран съединител, непоказан на фигурите. Входът на помпата е свързан през подходящ филтър с резервоара за масло.

8103 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 06.1/17.06.2019

При завъртане на водещото вал-зъбно колело 2 спрямо неподвижния корпус 1, в посоката указана на предния капак /фиг. 3/, водимото вал-зъбно колело 3 се завърта в обратна посока, при което зъбите, намиращи се в смукателното пространство продължават да излизат от междузъбията. Площта на пространството, затворено между корпуса 1, челата на лагерните тела 6 и 7, действащите странични еволвентни повърхнини на сдружените зъби и уплътнителите 16,17, разделящи помпената камера, намиращо се от страната на входа нараства, което се изразява практически в увеличаване обема на смукателната камера и резултира в запълването й е флуид - масло. Засмуканото в междузъбното пространство масло, затворено от челата на двете лагерни тела 6 и 7, и вътрешните цилиндрични повърхнини на тялото 1, се придвижва от водещото 2 и водимото 3 вал-зъбни колела към нагнетателното пространство. Същевременно зъбите, намиращи се в нагнетателната камера продължават да навлизат в междузъбията.

Площта на пространството, затворено между тялото 1, челата на лагерните тела 6 и 7, действащите странични еволвентни повърхнини на сдружените зъби и уплътнителите, разделящи помпената камера, намиращо се от страна на изхода намалява, което се изразява практически, в намаляване обема на нагнетателната камера, резултиращо в изтласкване на намиращия се в нея флуид - масло. Плъзгащите радиални хидродинамични лагери и смукателната камера запълват по захранващите канали 8 обема със смукателно пространство 9. Изтласкването на маслото от нагнетателната камера и затворения обем се облекчава от разтоварващите канали 10, разположени в лагерните тела от страната на обема е нагнетателно пространство 11. При описаното завъртане на сдружените вал-зъбни колела 2, 3, се осъществява непрекъснат линеен контакт между действащите странични еволвентни повърхнини и постоянна странична челна хлабина между неработните еволвентни повърхнини, която е в границите от 0,02 до 0,03 mm. Контактната линия и хлабината се преместват съответно по активната и неактивната линия на зацепване в посоката на въртене, недопускайки протичане на масло от камерата за високо налягане (изход) към камерата за ниско налягане (вход). Полученото плътно контактно петно по действащите странични еволвентни повърхнини е гаранция за херметичност на зъбната двойка.

Описаната хидравлична еднопосочна зъбна помпа, обект на полезния модел, е подходяща за вграждане в системи за задвижване на управляващите механизми и изпълнителни органи на машини и съоръжения, изискващи колебание на хидравличния поток до 1,25% от работното налягане, използват се в среда е особено завишени изисквания към звуковото замърсяване.

Claims (3)

1. Претенции

   1. Хидравлична еднопосочна зъбна помпа, включваща корпус е разположени в него зъбно-лагерен пакет, включващ две, срещуположно разположени лагерни тела, съответно уравновесяващо и разтоварващо, при което в корпуса е поместена двойка вал-зъбни колела е външно оформени винтови зъби, като по челата на уравновесяващото и разтоварващото лагерни тела са оформени канали е полуцилиндрична форма, разположени симетрично на хоризонталната им ос, а между споменатите канали е оформена преградна стена, симетрично разположена спрямо вертикалната ос на споменатото лагерно тяло, характеризираща се е това, че зъбните венци на водещо вал-зъбно колело (2) и водимо вал-зъбно колело (3) са изпълнени е ъгъл на наклона β (14), по делителния диаметър, който е определен от нормалния модул ш_п и средната широчина на зъбния венец В_ср (4), при което вал-зъбните колела (2, 3) са сдружени е челна странична хлабина (5) между неактивните еволвентни профили от 0,02 до 0,03 mm, а захранващият канал (8) и разтоварващият канал (10), оформени по челата на уравновесяващото лагерно тяло (6) и разтоварващото лагерно тяло (7) са изпълнени е полуцилиндрична форма и полуконусни челни дъна, при което преградната стена (12) е е двойно полуконусна форма, симетрично разположена спрямо вертикалната ос на уравновесяващото лагерно тяло (6).
2. 2. Хидравлична зъбна помпа съгласно претенция 1, характеризираща се е това, че средната ширина В (4) на винтовите еволвентни зъбни венци е равна на Ά от осовата стъпка на винтовите зъби.
3. 3. Хидравлична зъбна помпа съгласно претенция 1, характеризираща се е това, че преградната стена (12) е двойно полуконусна форма е е широчина (13), определена като 1,05 челната стъпка на зацепване в зъбната предавка.