PL218919B1 - Pompa zębata - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest pompa zębata, przeznaczona do generowania energii strumienia cieczy w układach hydraulicznych i układach smarowania. Pompa zębata wyposażona w dwa koła zębate, które ułożyskowane są w obudowie lub w korpusach łożysk ślizgowych, przy czym pomiędzy zębami kół utworzona jest przestrzeń zasklepiona, charakteryzuje się tym, że w co najmniej jednym kole zębatym występują zęby ze skróconym zarysem (3) w rejonie stopy zęba zwiększającym przestrzeń zasklepioną o dodatkową objętość.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest pompa zębata, przeznaczona do generowania energii strumienia cieczy w układach hydraulicznych i układach smarowania.

Pompa zębata, stosowana zwłaszcza w układach hydraulicznych znana z polskiego zgłoszenia patentowego nr 316 090, ma łożyska igiełkowe, ponadto przecieki odprowadzane są do otworu ssącego pompy kanałami, wykonanymi w płycie i korpusie, powodując skrócenie drogi i zmniejszenie oporów przepływu.

Pompa zębata o dużej wydajności, do pompowania płynów o dużej lepkości znana jest z polskiego opisu patentowego nr 194 708. W pompie między każdym z kół zębatych a wewnętrznymi ściankami komory znajdują się strefy sprężania, które mają grubość zmieniającą się wzdłuż kół zębatych. Kształt stref sprężania sprawia, że lepki płyn, który zasysany jest wskutek obrotów przekładni zębatych, wtłaczany jest w kierunku zgodnym z kierunkiem obrotów przekładni, do zwężającej się stopniowo szczeliny.

Szczelina kończy się łagodnym odcięciem przepływu płynu wraz z rozpoczęciem się strefy szczelnej. Kształt stref sprężania sprzyja zwiększeniu ilości wtłaczanego lepkiego płynu i jego sprężeniu. Płyn wpompowany jest między zęby przekładni, co ułatwia całkowite wypełnienie przestrzeni między nimi. Pompa jest bardziej wydajna niż znane pompy i może pracować w większym zakresie prędkości i w stosunkowo większym zakresie lepkości płynu.

Pompa zębata z kołami zębatymi rozstawionymi promieniowo-symetrycznie znana jest z polskiego opisu patentowego nr 163 895. Konstrukcja cechuje się występowaniem jednego środkowego koła zębatego pędzącego i pary kół zębatych pędzonych rozstawionych promieniowo-symetrycznie w stosunku do wałka ślimacznicy.

Koła zębate osadzono w obudowie składającej się z pokrywy górnej i dolnej, które są napędzane centralnie od ślimaka i ślimacznicy poprzez przekładnie pośrednie kół zębatych. Rozwiązanie może być wykorzystane do napędu silników hydraulicznych.

Znana jest również pompa zębata wielostrumieniowa do dozowania stopionego polimeru w maszynach przędzalniczych wg polskiego opisu patentowego nr 121 344. Zgodnie z opisem patentowym pompa zawiera jedną płytę centralną z kanałami wylotowymi dla wszystkich strumieni pomp. Płyta centralna umieszczona jest miedzy dolnymi dwoma dwustrumieniowymi zespołami pompującymi, z których każdy składa się z płyty okularowej, jednego środkowego koła zębatego pędzącego i dwóch par kół zębatych pędzonych.

Istota pompy zębatej, według wynalazku polega na tym, że w co najmniej jednym kole zębatym występują zęby ze skróconym zarysem w rejonie stopy zęba zwiększającym przestrzeń zasklepioną o dodatkową objętość.

Korzystnie, skrócenie zarysu w rejonie stopy wykonane jest jedno- lub dwustronnie.

W rozwiązaniu ze skróceniem zarysu w rejonie stopy zęba wyróżnia się dwa charakterystyczne fragmenty profilu zęba, pierwszy, niemodyfikowany znajduje się powyżej punktu przejścia, natomiast drugi, modyfikowany powstały w wyniku zamierzonej technologicznie operacji skrócenia przebiega poniżej punktu przejścia, przy czym fragment pierwszy bierze czynny udział w zazębieniu, a fragment drugi nie bierze czynnego udziału w zazębieniu współpracujących kół i może być to dowolna krzywa, która umożliwi swobodne poruszanie się wierzchołka koła współpracującego w rejonie stopy zęba.

Koło zębate z zębami modyfikowanymi w rejonie stopy charakteryzują się krótszym odcinkiem przyporu w porównaniu do konstrukcji, w której nie przeprowadzono tego typu modyfikacji. Odcinek przyporu bezpośrednio wpływa na stopień pokrycia a więc również i na przestrzeń zasklepioną. Nieprawidłowe odciążenie przestrzeni zasklepionej powoduje gwałtowny przyrost ciśnienie Δρ_ζ w krótkim okresie czasu.

Na wykresie 1 przedstawiono teoretyczny przebieg ciśnienia p(t) w pompie zębatej w czasie jednego pełnego obrotu koła zębatego (2π).

Rozróżnia się następujące obszary charakterystyczne, w których ciśnienie p(t) przyjmuje następujące wartości:

- obszar ssawny	φ1	p(t) = ps
- obszar wzrostu ciśnienia	φ2	Ps< p(t) < Pt
- obszar tłoczny	φ3	p(t) = pt
- obszar zmiany ciśnienia w przestrzeni zasklepionej	φ4	p(t) = Pz = Pi + Δρζ

PL 218 919 B1

Zastosowanie skrócenia zarysu w rejonie stopy zęba wpływa korzystnie na obniżenie nadwyżki ciśnienia Δρ_ζ w przestrzeni zasklepionej. Dla przebadanej jednostki prototypowej z zastosowaną modyfikacją w rejonie stopy zęba uzyskano cztero i półkrotne obniżenie ciśnienia w porównaniu do jednostki konwencjonalnej bez modyfikacji zarysu. Na wykresie 2 przedstawiono porównanie przebiegu pulsacji (2) i ciśnienia obwodowego (1) dla pompy ze skróconym zarysem w rejonie stopy, a na wykresie 3 porównanie przebiegu pulsacji (2) i ciśnienia obwodowego (1) dla jednostki konwencjonalnej bez modyfikacji zarysu, pt = 28 MPa, n = 1500 obr/min.

PL 218 919 B1

Obliczenia przeprowadzone w oparciu o dwumasowy model dynamiczny wykazały, że obniżenie siły dynamicznej Pd występującej w zazębieniu o blisko 75% maksymalnego obciążenia dynamicznego pompy. W efekcie pompa wyposażona w koło zębate z zębami modyfikowanymi cechuje się większą trwałością, niezawodnością, mniejszą nierównomiernością pracy oraz mniejszą emisją hałasu do otoczenia. Wyżej wymienione zalety wynikają w głównej mierze ze zmniejszenia sztywności par zębów wchodzących kolejno w przypór.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładach realizacji oraz uwidoczniony na rysunku, na którym 1 przedstawia zarys zęba tradycyjnego, 2 - fragment zarysu tradycyjnego czynnie biorącego udział w zazębieniu, 3 - skrócenie zarysu po obróbce modyfikującej, 4 - punkt przejścia pomiędzy zarysem modyfikowanym i niemodyfikowanym.

P r z y k ł a d 1

Pompa zębata, wyposażona jest w dwa koła zębate, które ułoży skowane są w obudowie. Pomiędzy zębami kół utworzona jest przestrzeń zasklepiona. Jedno z kół zębatych ma zarys skrócony jednostronnie w rejonie stopy zęba.

P r z y k ł a d 2

Pompa zębata, wyposażona jest w dwa koła zębate, które ułożyskowane są w korpusach łożysk ślizgowych. Pomiędzy zębami kół utworzona jest przestrzeń zasklepiona. Jedno z kół zębatych ma dwustronnie skrócony zarys w rejonie stopy zęba.

P r z y k ł a d 3

Pompa zębata, wyposażona jest w dwa koła zębate, które ułożyskowane są w obudowie. Pomiędzy zębami kół utworzona jest przestrzeń zasklepiona. Obydwa koła zębate mają zęby w których występuje skrócenie jednostronne zarysu w rejonie stopy zęba.

P r z y k ł a d 4

Pompa zębata, wyposażona jest w dwa koła zębate, które ułożyskowane są w obudowie. Pomiędzy zębami kół utworzona jest przestrzeń zasklepiona. Obydwa koła zębate mają zęby w których występuje dwu stronne skrócenie zarysu w rejonie stopy zęba.

Claims (2)

1. Pompa zębata wyposażona w dwa koła zębate, które ułożyskowane są w obudowie lub korpusach łożysk ślizgowych, przy czym pomiędzy zębami kół utworzona jest przestrzeń zasklepiona, znamienna tym, że w co najmniej jednym kole zębatym występują zęby ze skróconym zarysem w rejonie stopy zęba zwiększającym przestrzeń zasklepioną o dodatkową objętość.

2. Pompa według zastrz. 1, znamienna tym, że skrócenie zarysu w rejonie stopy zęba jest jedno- lub dwustronnie.