RU2154193C2

RU2154193C2 - Gear pump

Info

Publication number: RU2154193C2
Application number: RU96124427A
Authority: RU
Inventors: И.А. Бекренев
Original assignee: Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн"
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2000-08-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; oil systems of gas turbine engines. SUBSTANCE: gear pump has housing with suction and discharge spaces. Cylindrical bores of housing accommodate external tooth gears and floating end face bushings mated over contact surfaces located square to center line. Unloading grooves are made on surface of bushings. Grooves located from discharge space side are mated with side surfaces of gears. Hole is made on end face surface of unloading grooves. Channels made on end face surface of housing cylindrical bores under end face bushings communicate with pump discharge space and with hole in end face bushings unloading grooves. EFFECT: reduced compression in gear tooth spaces at engagement of gears. 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидромашинам, в частности к шестеренным насосам для маслосистем газотурбинных двигателей (ГТД). The invention relates to hydraulic machines, in particular to gear pumps for oil systems of gas turbine engines (GTE).

Известен центробежно-шестеренный насос, в котором разгрузочная канавка для предотвращения запирания жидкости во впадинах шестерен выполнена в виде фрезерованного канала на торцевой части колодцев корпуса и соединена с полостью нагнетания (SU 1625104 A1, F 04 C 2/04, 20.02.96). В этом насосе величина зазора между торцами шестерен и корпусом насоса выдерживается в заданных пределах только при изготовлении и сборке насосов, что приводит к повышенным утечкам через торцевой зазор между торцевыми стенками корпуса и торцами шестерен. A centrifugal gear pump is known in which the discharge groove to prevent fluid from locking in the gear cavities is made in the form of a milled channel on the end of the housing wells and is connected to the discharge cavity (SU 1625104 A1, F 04 C 2/04, 02.20.96). In this pump, the gap between the ends of the gears and the pump casing is maintained within the specified limits only during the manufacture and assembly of the pumps, which leads to increased leaks through the end gap between the end walls of the housing and the ends of the gears.

Известен также шестеренный насос, содержащий корпус со всасывающей и нагнетающей полостями, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления и плавающие торцевые втулки, сопряженные между собой по контактирующим поверхностям, расположенным перпендикулярно линии центров, разгрузочные канавки, расположенные со стороны нагнетающей полости, выполненные на поверхности плавающих втулок и сопряженные с боковыми поверхностями шестерен (SU 1645625 A1, F 04 C 2/04, 30.04.91). В этих насосах утечки через торцевые зазоры шестерен значительно снижены из-за осевого поджатия втулок к торцам шестерен. A gear pump is also known, comprising a housing with a suction and discharge cavities, in the cylindrical bores of which external gears and floating end sleeves are located, interlocked along contacting surfaces located perpendicular to the center line, discharge grooves located on the side of the injection cavity, made on the surface floating sleeves and gears conjugated to the lateral surfaces (SU 1645625 A1, F 04 C 2/04, 04/30/91). In these pumps, leaks through the end clearances of the gears are significantly reduced due to the axial preload of the bushings to the ends of the gears.

Однако при применении высокооборотных шестеренных и центробежно-шестеренных насосов с частотой вращения 5000-10000 об/мин и выше разгрузочные канавки для предотвращения запирания жидкости во впадинах шестерен не выполняют в полной мере своих функций по отводу масла. Это объясняется тем, что при увеличении частоты вращения насоса увеличивается его производительность, а следовательно, увеличивается количество отводимого из запертого между зубьями объема масла. Размеры же разгрузочной канавки в насосе, как правило, определяются параметрами шестерен (модуль, число зубьев), то есть фактически остаются неизменными. При увеличении глубины разгрузочной канавки в случае расположения ее в торцевой втулке необходимо увеличение толщины втулки, а следовательно, габаритов и веса насоса. However, when using high-speed gear and centrifugal-gear pumps with a rotation speed of 5000-10000 rpm and above, the discharge grooves to prevent fluid locking in the gear cavities do not fully perform their functions of oil drainage. This is due to the fact that with an increase in the speed of the pump, its productivity increases, and therefore, the amount of oil discharged from the oil volume locked between the teeth increases. The dimensions of the discharge groove in the pump, as a rule, are determined by the parameters of the gears (module, number of teeth), that is, they actually remain unchanged. With an increase in the depth of the discharge groove, if it is located in the end sleeve, it is necessary to increase the thickness of the sleeve, and consequently, the dimensions and weight of the pump.

Кроме того, к недостаткам рассмотренных разгрузочных канавок можно отнести и то, что направление движения жидкости внутри канавки при движении ее к выходной полости происходит против движения зубьев шестерни, что увеличивает сопротивление ее движению. В качестве примера можно рассмотреть скорость потока жидкости в разгрузочной машине центробежно-шестеренного насоса с шестернями, имеющими модуль m = 3, высоту зуба 10 мм, число зубьев 17, глубину канавки h = 1,5 мм. При частоте вращения n = 8550 об/мин скорость потока жидкости внутри канавки составляет V = 16 м/сек, что значительно превышает принятые нормы (4-6 м/сек). В результате работы такого насоса из-за значительной компрессии во впадинах шестерен возникают повышенные нагрузки на шестерни, подшипники и существенно усиливается кавитационная эрозия в торцевых втулках. In addition, the disadvantages of the considered discharge grooves can be attributed to the fact that the direction of fluid movement inside the groove when it moves to the outlet cavity occurs against the movement of the gear teeth, which increases its resistance to movement. As an example, we can consider the fluid flow rate in the discharge machine of a centrifugal-gear pump with gears having a module m = 3, tooth height 10 mm, number of teeth 17, groove depth h = 1.5 mm. At a rotation frequency of n = 8550 rpm, the fluid flow rate inside the groove is V = 16 m / s, which significantly exceeds the accepted norms (4-6 m / s). As a result of the operation of such a pump, due to significant compression in the troughs of the gears, increased loads on the gears, bearings arise and cavitation erosion in the end bushings is significantly enhanced.

Задачей изобретения является уменьшение компрессии во впадинах шестерен при их зацеплении, что в конечном счете позволяет повысить надежность работы насоса. The objective of the invention is to reduce compression in the cavities of the gears when they are engaged, which ultimately improves the reliability of the pump.

Поставленная задача достигается тем, что в шестеренном насосе, содержащем корпус со всасывающей и нагнетающей полостями, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления и плавающие торцевые втулки, сопряженные между собой по контактирующим поверхностям, расположенным перпендикулярно линии центров, разгрузочные канавки, расположенные со стороны нагнетающей полости, выполненные на поверхности плавающих втулок и сопряженные с боковыми поверхностями шестерен, на торцевой поверхности разгрузочных канавок торцевых втулок выполнено отверстие, а на торцевой поверхности цилиндрических расточек корпуса под торцевыми втулками выполнены каналы, сообщенные с нагнетающей полостью насоса и отверстием в разгрузочных канавках торцевых втулок. The problem is achieved in that in a gear pump containing a housing with a suction and discharge cavities, in the cylindrical bores of which external gears and floating end bushings are placed, interconnected along contacting surfaces located perpendicular to the center line, discharge grooves located on the discharge side cavities made on the surface of the floating sleeves and mated with the side surfaces of the gears on the end surface of the discharge grooves tsevyh sleeves has an opening, and on an end surface of cylindrical housing bores by end hubs has channels communicated with the pressurizing pump cavity and the opening in the discharge grooves end plugs.

Новым здесь является то, что в предложенном насосе на торцевой поверхности разгрузочных канавок торцевых втулок выполнено отверстие, а на торцевой поверхности цилиндрических расточек корпуса под торцевыми втулками выполнены каналы, сообщенные с нагнетающей полостью насоса и отверстием в разгрузочных канавках торцевых втулок. What is new here is that in the proposed pump, a hole is made on the end surface of the discharge grooves of the end sleeves, and channels connected to the pump pump cavity and the hole in the discharge grooves of the end sleeves are made on the end surface of the cylindrical bores of the housing under the end sleeves.

Такое выполнение насоса позволяет уменьшить компрессию во впадинах шестерен при их зацеплении за счет создания дополнительного канала для отвода жидкости из разгрузочной канавки, а это, в свою очередь, позволит устранить кавитационную эрозию втулок и уменьшить нагрузки на подшипники насоса. Кроме того, указанный канал не контактирует с торцами зубьев и жидкость при прохождении через него имеет меньшее сопротивление движению, чем при прохождении ее через сечение разгрузочной канавки, где жидкость движется против движения зубьев шестерен. This embodiment of the pump allows to reduce the compression in the cavities of the gears when they are engaged due to the creation of an additional channel for draining the fluid from the discharge groove, and this, in turn, will eliminate cavitation erosion of the bushings and reduce the load on the pump bearings. In addition, the specified channel does not come into contact with the ends of the teeth and the fluid when passing through it has less resistance to movement than when passing it through the cross section of the discharge groove, where the fluid moves against the movement of the gear teeth.

Так, при доработке насоса из приведенного выше примера согласно изобретению удалось уменьшить скорость отвода жидкости из разгрузочной канавки почти в 3 раза (с 16 м/сек до 5,6 м/сек). So, when finalizing the pump from the above example according to the invention, it was possible to reduce the rate of fluid removal from the discharge groove by almost 3 times (from 16 m / s to 5.6 m / s).

На фиг. 1 показан продольный разрез шестеренного насоса,
на фиг. 2 - поперечный разрез по А-А,
на фиг. 3 - поперечный разрез по Б-Б.In FIG. 1 shows a longitudinal section of a gear pump,
in FIG. 2 is a cross section along aa,
in FIG. 3 is a transverse section along BB.

Шестеренный насос содержит всасывающую 1 и нагнетающую 2 полости в корпусе 3. В цилиндрических расточках 4 корпуса 3 размещены шестерни внешнего зацепления 5 и 6 и плавающие торцевые втулки 7, 8 и 9, 10, сопряженные между собой по контактирующим поверхностям 11, расположенным перпендикулярно линии центров 12. Разгрузочные канавки 13 выполнены на поверхности плавающих втулок 7, 8 и 9, 10 и сопряжены с боковыми поверхностями шестерен 5 и 6. На поверхности разгрузочных канавок 13 выполнено отверстие 14, а на торцевой поверхности цилиндрических расточек 15 и 16 корпуса под торцевыми втулками 7, 8, 9, 10 выполнены каналы 17, сообщенные с нагнетающей полостью 2 насоса и отверстием 14 в разгрузочных канавках 13 торцевых втулок. На торцевых поверхностях шестерен со стороны всасывающих полостей 1 установлены центробежные крыльчатки 18 и 19. Шестерни 5 и 6, выполненные зацело с валом, установлены в шарикоподшипниках 20. The gear pump contains a suction 1 and a pumping cavity 2 in the housing 3. In the cylindrical bores 4 of the housing 3 there are external gears 5 and 6 and the floating end bushings 7, 8 and 9, 10, mated to each other along the contacting surfaces 11 located perpendicular to the center line 12. Unloading grooves 13 are made on the surface of the floating sleeves 7, 8 and 9, 10 and are paired with the side surfaces of the gears 5 and 6. On the surface of the unloading grooves 13 a hole 14 is made, and on the end surface of the cylindrical bores 15 and 16 the housing under the end bushings 7, 8, 9, 10 made channels 17, communicated with the discharge cavity 2 of the pump and the hole 14 in the discharge grooves 13 of the end bushings. On the end surfaces of the gears on the side of the suction cavities 1, centrifugal impellers 18 and 19 are installed. The gears 5 and 6, made integrally with the shaft, are installed in ball bearings 20.

При вращении шестерен 5 и 6 рабочая жидкость захватывается зубьями шестерен и в межзубовых впадинах переносится из полости всасывания в полость нагнетания. При этом рабочая жидкость из запертого межзубового объема перетекает по разгрузочным канавкам 13, а также через отверстия 14 по каналам 17 в нагнетающую полость 2, причем скорость отвода жидкости из разгрузочной канавки снижается за счет дополнительных каналов 17 и отверстий 14, а значит, уменьшается сопротивление при движении жидкости и, следовательно, уменьшается компрессия во впадинах шестерен при их зацеплении. When the gears 5 and 6 rotate, the working fluid is captured by the teeth of the gears and in the interdental cavities is transferred from the suction cavity to the discharge cavity. In this case, the working fluid from the locked interdental volume flows through the discharge grooves 13, and also through the openings 14 through the channels 17 into the discharge cavity 2, and the rate of liquid removal from the discharge groove is reduced due to additional channels 17 and holes 14, and therefore, the resistance decreases the movement of the fluid and, consequently, the compression in the troughs of the gears when they mesh.

Предложенное устройство позволяет уменьшить компрессию жидкости во впадинах шестерен, причем наибольший эффект от изобретения может быть получен в высокооборотных насосах с торцевыми втулками. Уменьшение компрессии достигается за счет выполнения дополнительного канала для отвода жидкости из разгрузочных канавок, а это, в свою очередь, позволяет уменьшить нагрузку на шестерни, торцевые втулки и подшипники, уменьшить их износ, а также уменьшить кавитационную эрозию деталей насоса, в итоге повышаются надежность и долговечность насоса. The proposed device allows to reduce the compression of the fluid in the cavities of the gears, and the greatest effect of the invention can be obtained in high-speed pumps with end sleeves. A reduction in compression is achieved due to the implementation of an additional channel for draining fluid from the discharge grooves, and this, in turn, allows to reduce the load on the gears, end sleeves and bearings, reduce their wear, and also reduce cavitation erosion of pump parts, as a result, reliability and pump durability.

Claims

A gear pump comprising a housing with a suction and discharge cavities, in cylindrical bores of which external gears and floating end sleeves are placed, interconnected along contacting surfaces located perpendicular to the center line, discharge grooves located on the side of the discharge cavity, made on the surface of the floating sleeves and mating with the side surfaces of the gears, characterized in that on the end surface of the discharge grooves of the end bushings is made about the hole, and on the end surface of the cylindrical bores of the housing under the end sleeves made channels connected with the discharge cavity of the pump and the hole in the discharge grooves of the end sleeves.