RU162576U1

RU162576U1 - GEAR PUMP

Info

Publication number: RU162576U1
Application number: RU2015146318/06U
Authority: RU
Inventors: Леонид Валерьевич Родионов; Андрей Брониславович Прокофьев; Павел Дмитриевич Рекадзе
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2016-06-20

Abstract

Насос шестеренный, содержащий корпус, в расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, образующие с расточками корпуса камеры всасывания и нагнетания, каналы подвода и отвода рабочей жидкости, отличающийся тем, что корпус выполнен составным и содержит заднюю, переднюю и среднюю части, причем в средней части корпуса размещены торцевые компенсаторы, образующие с расточками корпуса и шестернями камеры всасывания и нагнетания, а расточки под цапфы задней и передней части корпуса выполняют роль подшипниковых узлов, при этом в ведомой шестерне и передней части корпуса выполнен канал, состоящий из осевого отверстия в валу ведомой шестерни и отверстия в передней части корпуса, с возможностью прохождения по нему рабочей жидкости, при этом комбинация материалов корпуса и цапф шестерен имеют значение коэффициента трения скольжения 0,1-0,15.A gear pump comprising a housing, in the bores of which external gearing gears with trunnions are placed, which form suction and discharge chambers with bores of the housing; in the middle part of the housing end compensators are placed, forming suction and discharge chambers with housing bores and gears, and bores under the trunnions of the rear and front parts of the housing serve as bearing assemblies, this channel is made in the driven gear and the front of the housing, consisting of an axial hole in the shaft of the driven gear and the holes in the front of the housing, with the possibility of passage of working fluid through it, while the combination of housing materials and pinions of the gears have a coefficient of sliding friction of 0.1 -0.15.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к шестеренным насосам, и может быть использована в насосных установках для перекачивания различных жидкостей.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to gear pumps, and can be used in pumping units for pumping various liquids.

Из существующего уровня техники известен шестеренный насос (заявка РФ на изобретение №96117606, МПК F04C 2/00, F04C 2/08, опубл. 27.12.1998), который состоит из корпуса, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления, жестко закрепленные на валах, установленных в подшипниках скольжения, каналы для подвода и отвода рабочей жидкости, сообщенные с полостями всасывания и нагнетания, и разгрузочные полости, выполненные на наружной поверхности подшипников и соединенные с полостью нагнетания. При этом на внутренней поверхности подшипников выполнены дополнительные разгрузочные полости, расположенные диаметрально противоположно полости нагнетания, причем упомянутые разгрузочные полости выполнены замкнутыми.A gear pump is known from the prior art (RF application for invention No. 96117606, IPC F04C 2/00, F04C 2/08, publ. 12/27/1998), which consists of a housing in which cylindrical bores are placed external gears rigidly fixed to the shafts installed in the plain bearings, channels for supplying and discharging the working fluid in communication with the suction and discharge cavities, and discharge cavities made on the outer surface of the bearings and connected to the discharge cavity. Moreover, on the inner surface of the bearings there are additional discharge cavities located diametrically opposite to the injection cavity, said discharge cavities being closed.

Также известен шестеренный насос (заявка РФ на изобретение №94004729, МПК F04C 2/04, опубл. 20.10.1995), содержащий шестерни, на цапфах которых закреплены втулки, расположенные в подшипниках. Втулки могут быть напрессованы или закреплены с помощью шпонки. Шестерни и подшипники с торцовыми уплотнителями фиксируются в корпусе крышкой. Увеличение диаметра цапф за счет втулки, закрепленной на цапфе, снижает удельные давления в подшипниках, увеличивает окружную скорость на поверхности трения, что способствует образованию гидродинамической подъемной силы в смазочном слое.Also known is a gear pump (RF application for invention No. 94004729, IPC F04C 2/04, publ. 10/20/1995) containing gears, on the trunnions of which are fixed bushings located in the bearings. The bushings can be pressed or secured with a key. Gears and bearings with mechanical seals are fixed in the housing by a cover. The increase in the diameter of the trunnions due to the sleeve mounted on the trunnion reduces the specific pressure in the bearings, increases the peripheral speed on the friction surface, which contributes to the formation of hydrodynamic lifting force in the lubricating layer.

Недостатками данных технических решений являются наличие подшипниковых узлов и, как следствие, повышенная трудоемкость изготовления и сборки насосного агрегата.The disadvantages of these technical solutions are the presence of bearing assemblies and, as a consequence, the increased complexity of manufacturing and assembling the pumping unit.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является шестеренный насос (патент РФ на изобретение №2155881, МПК F04C 2/04 опубл. 10.09.2000), содержащий корпус, в расточках которого размещены шестерни с цапфами, установленными в подшипниковых узлах, торцевые компенсаторы с материалами, взаимодействующие с поверхностями шестерен и образующие с расточками корпуса камеры всасывания и нагнетания. Подшипниковые узлы выполнены в виде металлофторопластовых втулок, установленных отдельно на каждой цапфе шестерен. Полость для смазки подшипникового узла, образованная канавкой на внутренней поверхности втулки, параллельна оси втулки и расположена под углом в 45° от оси камер всасывания и нагнетания, а на боковых поверхностях торцевых компенсаторов, обращенных к поверхностям шестерен, выполнены канавки, по одной на компенсаторе, размещенные под углом ±45° от оси, перпендикулярной оси камер всасывания и нагнетания.Closest to the claimed technical solution is a gear pump (RF patent for the invention No. 2155881, IPC F04C 2/04 publ. 09/10/2000), comprising a housing in the bores of which gears with trunnions mounted in the bearing units are located, end compensators with materials, interacting with the surfaces of the gears and forming with the bores of the housing of the suction and discharge chamber. Bearing units are made in the form of metal-fluoroplastic bushings installed separately on each pinion of gears. The cavity for lubricating the bearing assembly, formed by a groove on the inner surface of the sleeve, is parallel to the axis of the sleeve and is located at an angle of 45 ° from the axis of the suction and discharge chambers, and grooves are made on the lateral surfaces of the end compensators facing the gear surfaces, one each, placed at an angle of ± 45 ° from the axis perpendicular to the axis of the suction and discharge chambers.

Недостатками данного технического решения являются наличие металлофторопластовых втулок, заменяющих подшипниковые узлы, связанные с этим трудоемкость изготовления и сборки насосного агрегата.The disadvantages of this technical solution are the presence of fluoropolymer bushings that replace bearing units, the associated complexity of manufacturing and assembling the pump unit.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение конструкции и снижение массы насосного агрегата, при сохранении его производительности.The task to which the utility model is directed is to simplify the design and reduce the weight of the pump unit, while maintaining its performance.

Данная задача решается за счет того, что насос шестеренный, содержащий корпус, в расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, образующие с расточками корпуса камеры всасывания и нагнетания, каналы подвода и отвода рабочей жидкости, имеет составной корпус, который содержит заднюю, переднюю и среднюю части, причем в средней части корпуса размещены торцевые компенсаторы, образующие с расточками корпуса и шестернями камеры всасывания и нагнетания, а расточки под цапфы задней и передней части корпуса выполняют роль подшипниковых узлов, при этом в ведомой шестерне и передней части корпуса выполнен канал, состоящий из осевого отверстия в валу ведомой шестерни и отверстия в передней части корпуса, с возможностью прохождения по нему рабочей жидкости, при этом комбинация материалов корпуса и цапф шестерен имеют значение коэффициента трения скольжения 0,1-0,15.This problem is solved due to the fact that the gear pump, comprising a housing, in the bores of which gears of external gearing with pins are placed, forming channels for supplying and discharging the working fluid with channels of the housing for supplying and discharging the working fluid, has a composite housing that contains a back, front and the middle part, and in the middle part of the body there are end compensators forming with the bores of the body and gears of the suction and discharge chambers, and the bores under the trunnions of the rear and front of the body play the role of bearing assemblies, while in the driven gear and the front of the housing a channel is made consisting of an axial hole in the shaft of the driven gear and the holes in the front of the housing, with the possibility of passage of working fluid through it, while the combination of housing materials and pinions of gears have a coefficient of friction slip 0.1-0.15.

Изготовление корпуса составным позволяет упростить конструкцию насосного агрегата. Расточки под цапфы, используются в качестве подшипниковых узлов, что позволяет исключить наличие самих подшипников и тем самым упростить конструкцию агрегата. Канал, образованный отверстиями в ведомой шестерни и передней части корпуса, выполняется с целью снижения трения в месте контакта цапф и корпуса. Это также позволяет исключить наличие подшипников в насосном агрегате и тем самым упростить его конструкцию. Комбинация материалов с невысоким коэффициентом трения скольжения 0,1-0,15 в паре трения цапфа - корпус также позволяет обеспечить низкое трение и возможность исключения подшипников из конструкции насосного агрегата, а, следовательно, упростить его конструкцию и снизить массу. При этом подобрать комбинацию материалов используемых в насосостроении с коэффициентом трения менее 0,1 крайне сложно. При коэффициенте трения пары материалов более 0,15 требуется наличие подшипниковых узлов в конструкции агрегата, иначе это приведет к значительным потерям энергии и перегреву материалов. Поскольку одним из материалов в паре трения обычно является более легкий, чем сталь композит или полимер, то это приводит к дополнительному снижению массы насосного агрегата. Отсутствие торцевых компенсаторов ведет к увеличению утечек из рабочих камер насоса. Поэтому наличие в средней части корпуса торцевых компенсаторов позволяет образовать с расточками корпуса и шестернями герметичные камеры всасывания и нагнетания, и, тем самым, сохранить производительность насосного агрегата.Making the case composite allows you to simplify the design of the pump unit. Bores for trunnions are used as bearing units, which eliminates the presence of the bearings themselves and thereby simplifies the design of the unit. The channel formed by the holes in the driven gear and the front of the housing is designed to reduce friction at the junction of the pins and the housing. This also eliminates the presence of bearings in the pump unit and thereby simplifies its design. The combination of materials with a low coefficient of sliding friction of 0.1-0.15 in a pair of journal friction - the housing also allows for low friction and the possibility of excluding bearings from the design of the pump unit, and, therefore, to simplify its design and reduce weight. At the same time, it is extremely difficult to choose a combination of materials used in pump engineering with a friction coefficient of less than 0.1. If the coefficient of friction of a pair of materials is more than 0.15, the presence of bearing assemblies in the construction of the unit is required, otherwise this will lead to significant energy losses and overheating of materials. As one of the materials in the friction pair is usually lighter than steel, the composite or polymer, this leads to an additional reduction in the mass of the pump unit. The absence of end compensators leads to an increase in leaks from the working chambers of the pump. Therefore, the presence of end compensators in the middle part of the housing allows the formation of sealed suction and discharge chambers with housing bores and gears, and thereby maintain the performance of the pump unit.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является упрощение конструкции, снижение массы и сохранение производительности насосного агрегата.The technical result provided by the given set of features is to simplify the design, reduce weight and maintain the performance of the pump unit.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема насосного агрегата;In FIG. 1 shows a structural diagram of a pumping unit;

на фиг. 2 изображен вид А насосного агрегата.in FIG. 2 shows a view A of the pump unit.

Насос содержит заднюю часть корпуса 1, среднюю часть корпуса 2, переднюю часть корпуса 3, торцевые уплотнители 4, ведущую шестерню 5, ведомую шестерню 6 с цапфами 7, штифты 8, уплотнительные кольца 9 и 10, болты 11 с гайками 12, манжету 13.The pump contains the back of the housing 1, the middle of the housing 2, the front of the housing 3, the mechanical seals 4, the pinion gear 5, the driven gear 6 with the pins 7, the pins 8, the o-rings 9 and 10, the bolts 11 with nuts 12, the sleeve 13.

Шестеренный насос работает следующим образом.Gear pump operates as follows.

При включении насоса и вращении шестерен 5 и 6 в направлении, указанном на фиг. 2, в камере всасывания 14 зубья шестерен 5 и 6 выходят из зацепления, и происходит увеличение объема межзубовой камеры 15. Поэтому жидкость заполняет эту камеру и переносится при вращении шестерен в камеру нагнетания 16. Во время работы насоса часть рабочей жидкости смазывает соприкасающиеся поверхности корпуса в расточках 17 и цапф 7, обеспечивая дополнительное снижение коэффициента трения скольжения для выбранной комбинации материалов.When the pump is turned on and the gears 5 and 6 rotate in the direction indicated in FIG. 2, in the suction chamber 14, the teeth of gears 5 and 6 disengage, and the volume of the interdental chamber 15 increases. Therefore, the liquid fills this chamber and is transferred when the gears rotate to the discharge chamber 16. During pump operation, part of the working fluid lubricates the contacting surfaces of the housing in bores 17 and trunnions 7, providing an additional reduction in the coefficient of sliding friction for the selected combination of materials.

Для достижения технического результата могут быть использованы комбинации материалов, указанные в таблице 1.To achieve a technical result, combinations of materials indicated in table 1 can be used.

Сборка насоса шестеренного может быть выполнена следующим образом. В заднюю часть корпуса 1 устанавливается уплотнительное кольцо 9. В среднюю часть корпуса 2 устанавливаются ведущая и ведомая шестерни. Далее с обеих сторон монтируются торцевые уплотнители 4. Затем собранная средняя часть центрируется с помощью штифтов 8 с задней частью корпуса 1. При этом цапфы 7 ведущей 5 и ведомой 6 шестерен должны попасть в расточки 17 корпуса. Затем устанавливается второе уплотнительное кольцо 10 в передний корпус 3, который центрируется посредством штифтов 8 с уже собранными корпусами 1 и 2. Полученная конструкция (три корпуса 1, 2 и 3) скрепляется крепежными элементами, например болтами 11 с гайками 12. Далее на вал ведущей шестерни 5 устанавливается манжета 13. Насос готов к монтажу на объект.Assembly of the gear pump can be performed as follows. A sealing ring 9 is installed in the rear part of the housing 1. The leading and driven gears are installed in the middle part of the housing 2. Then, end seals 4 are mounted on both sides. Then, the assembled middle part is centered using pins 8 with the rear part of the housing 1. In this case, the pin 7 of the driving 5 and driven 6 gears must fall into the bores of the housing 17. Then, the second sealing ring 10 is installed in the front housing 3, which is centered by pins 8 with the already assembled housings 1 and 2. The resulting structure (three housings 1, 2 and 3) is fastened with fasteners, for example, bolts 11 with nuts 12. Then onto the drive shaft gear 5 is installed cuff 13. The pump is ready for installation on the object.

При работе шестеренного насоса часть рабочей жидкости из области зацепления зубьев через торцевые зазоры распространяется к валам. Для улучшения условий смазки в ведомом валу выполнено осевое отверстие 18 и отверстие 19 в передней части корпуса 3 для образования канала между ведомой 6 и ведущей 5 шестерней. Сохранение производительности насоса обеспечивается за счет увеличения герметичности рабочих камер посредством использования торцевых уплотнителей.When the gear pump is operating, part of the working fluid from the tooth engagement area through the end gaps extends to the shafts. To improve the lubrication conditions in the driven shaft made an axial hole 18 and the hole 19 in the front of the housing 3 for the formation of the channel between the driven 6 and the drive gear 5. Maintaining pump performance is ensured by increasing the tightness of the working chambers through the use of mechanical seals.

В настоящее время разработана техническая документация и изготовлен опытный образец шестеренного насоса без подшипников, подтверждающий наличие вышеприведенного технического результата.Currently, technical documentation has been developed and a prototype gear pump without bearings has been made, confirming the presence of the above technical result.

Claims

A gear pump comprising a housing, in the bores of which external gearing gears with trunnions are placed, which form suction and discharge chambers with bores of the housing; in the middle part of the housing end compensators are placed, forming suction and discharge chambers with housing bores and gears, and bores under the trunnions of the rear and front parts of the housing serve as bearing assemblies, this channel is made in the driven gear and the front of the housing, consisting of an axial hole in the shaft of the driven gear and the holes in the front of the housing, with the possibility of passage of working fluid through it, while the combination of housing materials and pinions of the gears have a coefficient of sliding friction of 0.1 -0.15.