RU2118711C1

RU2118711C1 - Variable-capacity lobe-rotary hydraulic pump

Info

Publication number: RU2118711C1
Application number: RU97104184A
Authority: RU
Inventors: Георгий Алексеевич Савин; Алексей Георгиевич Савин
Original assignee: Георгий Алексеевич Савин; Алексей Георгиевич Савин
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 1998-09-10

Abstract

FIELD: power engineering; transport engineering; mechanical transmissions. SUBSTANCE: intermediate member 16 arranged between housing 1 and rotor 6 is displaced in radial direction, thus changing eccentricity and capacity of hydraulic pump. Axle 9 with fitted on lobes 18 is arranged in hollow rotor for free movement in radial direction. Lobes 18 can displace radially and execute angular oscillations relative to rotor under action of inserts 19 arranged in rotor. EFFECT: reduced friction of vanes against surface of intermediate member, improved sealing of vanes, prevention of vane wedging in rotor slots. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в трансмиссиях механических передач, в частности транспортных средств. The invention relates to the field of power engineering and can be used in transmissions of mechanical transmissions, in particular vehicles.

Известны коловратные гидронасосы, содержащие корпус с цилиндрической внутренней поверхностью, эксцентрично расположенный ротор с лопастями, закрепленными на неподвижной оси, совпадающей с осью цилиндрической внутренней поверхности корпуса, и вкладыши в роторе, позволяющие лопастям совершать радиальные и угловые колебательные движения относительно ротора. Однако вследствие неизменности эксцентриситета ротора и корпуса такой гидронасос не обеспечивает переменной производительности (патент СССР N 1838668АЗ, кл. F 04 C 2/344, 1991). Known rotary hydraulic pumps containing a housing with a cylindrical inner surface, an eccentrically located rotor with blades mounted on a fixed axis coinciding with the axis of the cylindrical inner surface of the housing, and liners in the rotor, allowing the blades to perform radial and angular oscillatory movements relative to the rotor. However, due to the invariability of the eccentricity of the rotor and the casing, such a hydraulic pump does not provide variable performance (USSR patent N 1838668AZ, class F 04 C 2/344, 1991).

Известны коловратные гидронасосы переменной производительности, содержащие корпус, размещенный внутри корпуса ротор, в котором в радиальных прорезях размещены лопасти, между ротором и корпусом размещен промежуточный элемент с внутренней цилиндрической поверхностью, установленный с возможностью контакта с концами лопастей и перемещения посредством приводного механизма в диаметральном направлении, и тем самым изменяя эксцентриситет ротора относительно промежуточного элемента и создавая зоны разрежения и нагнетания при вращении ротора с подвижными в радиальном направлении лопастями (патент Великобритании N 2126657, кл. F 04 C 2/344, 15/04, F 16 H 39/46, 1984). Этому устройству также присущи недостатки: большой износ и трение между лопастями и промежуточным элементом, а также между ротором и лопастями, возможность заклинивания лопастей в роторе. Кроме того, имеют место сложности уплотнения между лопастями и промежуточным элементом из-за изменения угла наклона лопастей при вращении ротора к цилиндрической поверхности этого элемента. Known rotary variable speed hydraulic pumps comprising a housing located inside the rotor housing, in which blades are located in radial slots, between the rotor and the housing there is an intermediate element with an inner cylindrical surface, mounted with the possibility of contact with the ends of the blades and moving by means of a drive mechanism in the diametrical direction, and thereby changing the eccentricity of the rotor relative to the intermediate element and creating rarefaction and discharge zones during rotation of the ora with radially movable blades (UK patent N 2126657, cl. F 04 C 2/344, 15/04, F 16 H 39/46, 1984). This device also has disadvantages: high wear and friction between the blades and the intermediate element, as well as between the rotor and the blades, the possibility of jamming of the blades in the rotor. In addition, there are difficulties sealing between the blades and the intermediate element due to changes in the angle of inclination of the blades during rotation of the rotor to the cylindrical surface of this element.

Задачей изобретения являются повышение надежности работы с одновременным повышением ресурса работы и КПД, уменьшение трения лопастей о цилиндрическую поверхность промежуточного элемента, улучшение уплотнения лопастей, отсутствие возможности заклинивания лопастей в прорезях ротора. The objective of the invention is to increase the reliability of work while increasing the service life and efficiency, reducing friction of the blades on the cylindrical surface of the intermediate element, improving the compaction of the blades, the lack of jamming of the blades in the slots of the rotor.

Указанный технический результат достигается за счет выполнения ротора пустотелым с размещением внутри ротора свободно перемещаемой в радиальном направлении относительно ротора оси, на которой закреплены лопасти, размещаемые во вкладышах ротора, что обеспечивает постоянный контакт лопастей с цилиндрической поверхностью промежуточного элемента и радиальное направление лопастей к этой поверхности, а также за счет введения вращающейся в подвижном элементе кольцевой втулки, контактирующей с лопастями. Такое соединение лопастей обеспечивает уменьшение трения лопастей о цилиндрическую поверхность промежуточного элемента за счет разгрузки от инерционных сил, действующих на этот элемент при вращении ротора с лопастями, а также за счет упора лопастей во вращающуюся в промежуточном элементе шайбу. Кроме того, это приводит к улучшению уплотнения лопастей за счет неизменности поверхности контакта лопастей и промежуточного элемента при вращении. The specified technical result is achieved by making the rotor hollow with the inside of the rotor freely moving radially relative to the rotor of the axis on which the blades are mounted, placed in the liners of the rotor, which ensures constant contact of the blades with the cylindrical surface of the intermediate element and the radial direction of the blades to this surface, and also due to the introduction of a rotating in the movable element of the annular sleeve in contact with the blades. This connection of the blades reduces the friction of the blades on the cylindrical surface of the intermediate element due to unloading from the inertial forces acting on this element during rotation of the rotor with the blades, as well as due to the stop of the blades in the washer rotating in the intermediate element. In addition, this leads to improved compaction of the blades due to the invariance of the contact surface of the blades and the intermediate element during rotation.

На фиг. 1 представлен продольный разрез гидронасоса; на фиг. 2 - поперечный разрез гидронасоса при нулевой производительности; на фиг. 3 - поперечный разрез при максимальной производительности; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a hydraulic pump; in FIG. 2 - cross section of a hydraulic pump at zero capacity; in FIG. 3 - cross section at maximum productivity; in FIG. 4 is a section AA in FIG. 2.

Коловратный гидронасос переменной производительности содержит (фиг.1) корпус 1 с крышкой 27, ротор 6 с входным валом, вращающийся в корпусе 1 на подшипниках 8. В пустотелом составном роторе расположена свободно перемещаемая в радиальном направлении ось 9, на которой закреплены лопасти 18, имеющие возможность перемещаться в радиальном направлении и совершать угловые колебания относительно ротора с помощью вкладышей 19 (фиг.2), причем вкладыши размещены в прорезях ротора, выполненных в виде цилиндрических отверстий в его корпусе. A variable-speed rotary pump contains (Fig. 1) a housing 1 with a cover 27, a rotor 6 with an input shaft rotating in the housing 1 on bearings 8. In the hollow composite rotor there is an axis 9 freely movable in the radial direction, on which the blades 18 are mounted, having the ability to move in the radial direction and make angular oscillations relative to the rotor using the liners 19 (figure 2), and the liners are placed in the slots of the rotor, made in the form of cylindrical holes in its body.

Между корпусом 1 и ротором 6 размещен промежуточный элемент 16 с внутренней цилиндрической поверхностью, с которой контактируют концы лопастей при вращении ротора. На внутренней поверхности элемента 16 размещены кольцевые втулки 14, вращающиеся относительно элемента 16 на роликах 13 и снабженные уплотнениями 10. Промежуточный элемент 16 может перемещаться в корпусе в направляющих 25 с помощью штока 15. В корпусе 1 выполнены штуцеры 17 и 22 для магистралей нагнетания и всасывания. В элементе 16 выполнены проточки 24 и 20 (фиг.2,4), ограничивающие зоны высокого и низкого давления, а также каналы 26 и 21 для сообщения полостей 12 и 23 с зонами высокого и низкого давления, расположенными между ротором и элементом 16. Between the housing 1 and the rotor 6 there is an intermediate element 16 with an inner cylindrical surface, with which the ends of the blades come into contact when the rotor rotates. On the inner surface of the element 16 there are ring sleeves 14, rotating relative to the element 16 on the rollers 13 and provided with seals 10. The intermediate element 16 can be moved in the housing in the guides 25 using the rod 15. In the housing 1 made fittings 17 and 22 for the discharge and suction lines . In the element 16, grooves 24 and 20 are made (FIGS. 2,4), limiting the high and low pressure zones, as well as channels 26 and 21 for communicating the cavities 12 and 23 with the high and low pressure zones located between the rotor and the element 16.

С целью предотвращения увеличения давления в насосе выше допустимого при малых эксцентриситетах ротора и элемента 16 и при больших оборотах ротора в корпусе 1 установлены 2 предохранительных клапана (не показаны), сообщающих полости 12 и 23, обеспечивающих перетекание жидкости из полости 12 в полость 23 или наоборот при реверсе насоса. In order to prevent an increase in the pressure in the pump above the permissible one at small rotor and element 16 eccentricities and at high rotor speeds, 2 safety valves (not shown) are installed in the housing 1, communicating cavities 12 and 23, which allow fluid to flow from cavity 12 to cavity 23 or vice versa when reversing the pump.

Уплотнение штока 15 обеспечивается известными способами, в т.ч. с помощью сильфона, расположение его целесообразно осуществлять в полости пониженного давления. The seal of the rod 15 is provided by known methods, including using a bellows, it is advisable to arrange it in a cavity of reduced pressure.

Для предотвращения утечек жидкости из внутренних полостей через входной вал ротора выполнены уплотнение 7 и уплотнение 4 между ротором и корпусом. На боковой поверхности ротора выполнена кольцевая проточка 5, соединенная через два канала 3, выполненных в корпусе, через обратные клапаны 2, 11 с полостями высокого и низкого давления 12 и 23. To prevent leakage of fluid from the internal cavities through the input shaft of the rotor, a seal 7 and a seal 4 are made between the rotor and the housing. An annular groove 5 is made on the side surface of the rotor, connected through two channels 3 made in the housing, through check valves 2, 11 with high and low pressure cavities 12 and 23.

Гидронасос работает следующим образом. При соосном положении элемента 16 с ротором (фиг.2) производительность гидронасоса равна нулю, часть жидкости вращается с помощью лопастей между ротором и элементом 16, лопасти препятствуют перетеканию жидкости между штуцерами 17 и 22, насос работает как гидрозамок. The hydraulic pump operates as follows. When the element 16 is aligned with the rotor (Fig. 2), the hydraulic pump capacity is zero, part of the fluid rotates with the help of the blades between the rotor and the element 16, the blades prevent the fluid from flowing between the fittings 17 and 22, the pump works as a hydraulic lock.

При перемещении элемента 16 в крайнее нижнее положение (фиг.3) жидкость через штуцер 22, полость 23 и канал 21 попадает в полости между ротором и элементом 16, переносится лопастями в зону высокого давления 12 и нагнетается через штуцер 17. When moving the element 16 to its lowest position (Fig. 3), the liquid through the nozzle 22, the cavity 23 and the channel 21 enters the cavity between the rotor and the element 16, is transferred by the blades to the high pressure zone 12 and is pumped through the nozzle 17.

В промежуточном положении элемента 16 производительность гидронасоса промежуточная. In the intermediate position of the element 16, the performance of the hydraulic pump is intermediate.

При перемещении элемента 16 выше положения (фиг.2), соосного с ротором, осуществляется реверс насоса при сохранении направления вращения ротора. When moving the element 16 above the position (figure 2), coaxial with the rotor, the pump is reversed while maintaining the direction of rotation of the rotor.

Возможные утечки жидкости через уплотнение 4 попадают в кольцевую проточку 5, затем за счет центробежных сил и пониженного давления в зонах 12 или 23 (в зависимости от направления вращения ротора и положения элемента 16) попадают через один из обратных клапанов (2 или 11) в магистраль пониженного давления. Possible fluid leaks through the seal 4 fall into the annular groove 5, then due to centrifugal forces and reduced pressure in zones 12 or 23 (depending on the direction of rotation of the rotor and the position of the element 16), they pass through one of the check valves (2 or 11) into the line low pressure.

Claims

1. Variable displacement rotary pump, comprising a housing, a rotor located inside the housing with an input shaft and radial slots for accommodating the blades, the rotor being installed with the possibility of rotation and formation of high and low pressure working fluid zones, an intermediate element is placed between the rotor and the housing an inner cylindrical surface mounted with the possibility of contact with the ends of the blades and moving by means of a drive mechanism in the diametrical direction, while the high pressure is in communication with a safety valve, characterized in that the pump is equipped with an additional safety valve connected to the low pressure zone, its rotor is hollow, and the rotor slots are formed by cylindrical holes in its body, and in the latter there are liners adjacent to the blades with the possibility their angular vibrations, while the blades are fixed on a central axis mounted inside the rotor with the possibility of radial movements.

2. The pump according to claim 1, characterized in that at least two rows of sealing elements are placed on the input shaft between the housing and the rotor, one of them being located on the input shaft, and an annular groove connected to the rotor between the sealing elements by channels in the casing with check valves to the high and low pressure zones.

3. The pump according to claim 1, characterized in that the housing and the intermediate element have guide planes to ensure the movement of the latter, while in the housing of the intermediate element from the side of its inner cylindrical surface there is at least one annular bore in which at one level An annular sleeve is mounted with said surface by means of bearings.