RU2218479C1

RU2218479C1 - Gear pump with reduction gear

Info

Publication number: RU2218479C1
Application number: RU2002107217A
Authority: RU
Inventors: Л.М. Гаркави; Н.М. Иванов; А.Е. Слицкий
Original assignee: Гаркави Лев Миронович; Иванов Николай Михайлович; Слицкий Александр Евгеньевич
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-12-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; pumps. SUBSTANCE: invention relates to gear pumps designed for delivery of liquids. Locking clutch of pump is rigidly secured on support flange ring lip is installed on nearest to support flange end face of carrier rigidly connected with output end of drive gear shaft. End part of lip is fitted in hole of support flange. Through ring groove is made from inner side of lip to communicate space in end face of drive gear bearing from side of output end of shaft with system of lubricating holes of reduction gear. Lip is sealed by floating ring over outer diameter, sealing ring being secured on support flange inside clutch. Spaces are made in end faces of sliding bearings of drive and driven gears. Hole made in driven gear communicates spaces in end faces of drive gear bearings. Hole is made in bearing of driven gear and bearing of drive gear communicating spaces of these bearings. Through hole is made in support flange in area of bearing space of driven gear. EFFECT: improved reliability and provision of self-contained operation of high-speed compressors and turbine engines. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области турбокомпрессоростроения, в частности к насосам уплотнения и смазки компрессоров (нагнетателей природного газа) и турбинных двигателей. The invention relates to the field of turbocompressor engineering, in particular to compressor and lubrication pumps for compressors (natural gas superchargers) and turbine engines.

Известны шестеренные насосы с числом оборотов приводного вала, равным оборотам серийно выпускаемых электродвигателей, и подшипниками скольжения с системой разгрузки опор от действия радиальных усилий путем подвода масла под давлением нагнетания в нагруженную зону подшипников (см. Е.А. Рыбкин, А. А. Усов. Шестеренные насосы для металлорежущих станков. М.: Машгиз, 1960, стр. 164, 165). Gear pumps are known with the number of revolutions of the drive shaft equal to the revolutions of commercially available electric motors and sliding bearings with a bearing unloading system from the action of radial forces by supplying oil under discharge pressure to the loaded area of the bearings (see E.A. Rybkin, A.A. Gear Pumps for Metal-Cutting Machines, Moscow: Mashgiz, 1960, p. 164, 165).

Известны шестеренные насосы с ведущими и ведомыми роторами, с подшипниками качения, с сальниками и предохранительно-перепускным клапаном, с приводом от электродвигателя, и где валы насоса и электродвигателя соединены эластичной муфтой (см. Насосы. Каталог-справочник. М.: Гос. научно-техн. изд. маш. и судостр. лит., 1953, стр. 280-292). Gear pumps are known with leading and driven rotors, with rolling bearings, with oil seals and a safety bypass valve, driven by an electric motor, and where the pump and electric motor shafts are connected by an elastic coupling (see Pumps. Catalog. M .: State scientific -technical publishing house of machine and shipbuilding literature, 1953, p. 280-292).

Известны шестеренные насосы с двумя одинаковыми по величине рабочими зубчатыми колесами с внутренними подшипниками, смазываемыми перекачиваемой средой (см. Насосы. Справочное пособие. Перевод с нем. В.В. Малюшенко, M.K. Бобка. М.: Машиностроение, 1979, стр. 194-196). Gear pumps are known with two equally large impellers with internal bearings lubricated by the pumped medium (see Pumps. Reference manual. Translation from German. V.V. Malyushenko, MK Bobka. M.: Mechanical Engineering, 1979, p. 194- 196).

Известны пусковые шестеренные насосы с двумя парами шевронных шестерен, с приводом от электродвигателя, снабжающие маслом систему смазки подшипников и систему уплотнений нагнетателей во время аварийной остановки (см. К.А. Тельнов и др. Автоматизация газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом. Л.: Недра, ЛО, 1983, стр. 127-129). There are known starting gear pumps with two pairs of chevron gears, driven by an electric motor, supplying an oil lubrication system for bearings and a compressor sealing system during an emergency stop (see K. A. Telnov et al. Automation of gas pumping units with a gas turbine drive. L .: Nedra LO, 1983, pp. 127-129).

Известен нагнетатель природного газа, на корпусе которого (для повышения автономности агрегата от внешнего энергоснабжения) установлен блок насосов с приводом от вала нагнетателя через зубчатый редуктор шестеренного насоса для снабжения нагнетателя маслом низкого давления и винтового насоса для снабжения нагнетателя маслом высокого давления (для системы уплотнений) (см. журнал "Компрессорная техника и пневматика". Ассоциация компрессорщиков и пневматиков (АСКОМП), С. Петербург, 1996, стр. 44-52). A natural gas supercharger is known, on the housing of which (to increase the autonomy of the unit from external power supply) a pump block is installed with a drive from the supercharger shaft through a gear reducer of the gear pump to supply the supercharger with low pressure oil and a screw pump to supply the supercharger with high pressure oil (for sealing systems) (see the journal Compressor Engineering and Pneumatics. Association of Compressors and Pneumatics (ASKOMP), St. Petersburg, 1996, pp. 44-52).

Известен шестеренный насос с редуктором, содержащий смонтированный на опорном фланце и закрытый крышкой корпус с установленными в нем в подшипниках ведущей шестерней с выходным через отверстие опорного фланца концом вала и ведомой шестерней, установленный на корпусе всасывающий патрубок и систему смазки (см. RU 2035601 C1, F 02 B 67/04, 20.05.1995) - прототип. A gear pump with a gearbox is known, comprising a housing mounted on a support flange and closed by a cover with a drive gear installed in it with bearings with a shaft end and a driven gear output through the support flange opening, a suction nozzle and a lubrication system mounted on the housing (see RU 2035601 C1, F 02 B 67/04, 05.20.1995) - prototype.

Недостатком известного насоса является недостаточная надежность работы. A disadvantage of the known pump is the lack of reliability.

Задачей изобретения является повышение надежности и автономности работы высокооборотных компрессоров и турбинных двигателей, в частности, путем повышения надежности устанавливаемых в их системах уплотнения и смазки насосов с приводом от вала компрессора (или турбинного двигателя). The objective of the invention is to increase the reliability and autonomy of high-speed compressors and turbine engines, in particular, by increasing the reliability of pumps installed in their sealing and lubrication systems driven by a compressor shaft (or turbine engine).

Данная задача достигается в шестеренном насосе с редуктором, содержащем смонтированный на опорном фланце и закрытый крышкой корпус с установленными в нем в подшипниках ведущей шестерней с выходным через отверстие опорного фланца концом вала и ведомой шестерней, установленный на корпусе всасывающий патрубок и систему смазки, согласно изобретению на корпусе установлен блок обратного и предохранительного клапанов, с противоположной корпусу стороны опорного фланца размещен планетарный редуктор с блокирующей муфтой, эпициклом, с установленным с возможностью вращения водилом с осями, с установленными на осях водила с возможностью вращения сателлитными шестернями, с солнечной шестерней и связанным с ней шлицевым соединением торсионным валом и системой смазочных отверстий, при этом блокирующая муфта жестко закреплена на опорном фланце, на ближнем к опорному фланцу торце водила, жестко соединенного с выходным концом вала ведущей шестерни, установлен кольцевой козырек, концевая часть которого размещена в отверстии опорного фланца, с внутренней стороны козырька выполнена сквозная кольцевая проточка, сообщающая полость в торце подшипника ведущей шестерни со стороны выходного конца ее вала с системой смазочных отверстий планетарного редуктора, по наружному диаметру козырек уплотнен плавающим кольцом, укрепленным на опорном фланце внутри блокирующей муфты редуктора, в торцах подшипников скольжения ведущей и ведомой шестерни выполнены полости, в ведомой шестерне выполнено отверстие, сообщающее между собой полости в торцах подшипников ведомой шестерни, в подшипнике ведомой и подшипнике ведущей шестерен выполнено отверстие, сообщающее между собой полости этих подшипников, а в опорном фланце в области полости подшипника ведомой шестерни выполнено сквозное отверстие. This task is achieved in a gear pump with a gearbox, comprising a housing mounted on the support flange and covered with a cover with a drive gear installed in it with an output shaft end and a driven gear mounted through the support flange hole, a suction nozzle and a lubrication system mounted on the housing, according to the invention, a check valve and safety valve block are installed on the casing; a planetary gearbox with a blocking clutch, epicyclic is mounted on the opposite side of the support flange side; mounted with a carrier with axles, mounted on the axles of the carrier with the possibility of rotation of the satellite gears, with a sun gear and a spline connection connected to it by a torsion shaft and a system of lubrication holes, while the locking clutch is rigidly fixed to the support flange, near the support flange the end face of the carrier, rigidly connected to the output end of the drive gear shaft, has an annular visor, the end of which is located in the hole of the support flange, on the inside of the visor a through ring groove that communicates the cavity in the bearing end of the pinion gear from the output end of its shaft with the lubrication system of the planetary gear lubricant; the outer diameter of the visor is sealed by a floating ring mounted on the support flange inside the gearbox blocking sleeve; in the ends of the sliding bearings of the drive and driven gears cavities, a hole is made in the driven gear, communicating with each other cavities in the ends of the bearings of the driven gear, in the driven bearing and the bearing of the pinion gear Execute hole communicating between the cavity of a bearing, and the bearing flange in the cavity of the driven gear bearing through hole.

На фиг. 1 схематично изображен шестеренный насос с редуктором и частью блока выходного конца вала компрессора, разрез. In FIG. 1 schematically shows a gear pump with a gearbox and part of a block of the output end of the compressor shaft, section.

На фиг.2 - блок выходного конца вала компрессора, разрез. Figure 2 - block of the output end of the compressor shaft, section.

На фиг.3 - вид А на фиг.1. Figure 3 is a view A in figure 1.

На фиг.4 - разрез В-В на фиг.2. Figure 4 is a section bb in figure 2.

В насосе 1 в корпусе 2, установленном на опорном фланце 3, размещены ведущая шестерня 4 с валом 5 и ее подшипники скольжения 6 и 7 с полостями 8 и 9 в их торцах, ведомая шестерня 10 с валом 11 и ее подшипники скольжения 12 и 13 с полостями 14 и 15 в их торцах. Корпус 2 закрыт крышкой 16, на его боковых поверхностях установлены всасывающий патрубок 17 и блок 18 с обратным 19 и предохранительным 20 клапанами. В подшипниках 7 и 13 выполнено отверстие 21, сообщающее между собой полости 9 и 14, а в валу 11 ведомой шестерни 10 выполнено отверстие 22, сообщающее между собой полости 14 и 15. С противоположной корпусу 2 насоса 1 стороны опорного фланца 3 размещен планетарный редуктор 23. На выходном конце 24 вала 5 ведущей шестерни 4, пропущенном через центральное отверстие 25 в опорном фланце 3, винтом 26 и шпонкой 27 жестко закреплено водило 28 с тремя укрепленными в нем осями 29, на которых с возможностью вращения установлены три сателлитные шестерни 30. Соосно водилу 28 над ним на опорном фланце 3 жестко закреплена блокирующая муфта 31 с возможностью внутреннего зацепления с эпициклом 32, установленным в свою очередь с возможностью внутреннего зацепления с сателлитными шестернями 30, между сателлитными шестернями 30 с возможностью зацепления одновременно с каждой из них установлена солнечная шестерня 33, соединенная внутренним шлицевым зацеплением с торсионным валом 34, выполненным со шлицами на обоих концах. На торце водила 28 со стороны опорного фланца 3 укреплен козырек 35 с кольцевым отверстием 36, сообщающим отверстие 25 с системой смазочных отверстий 37, выполненных в водиле 28, осях 29, шестернях 30. Над козырьком 35 на опорном фланце 3 установлено плавающее кольцо 38. В опорном фланце 3 в области полости 15 выполнено сквозное отверстие 39. A drive gear 4 with a shaft 5 and its sliding bearings 6 and 7 with cavities 8 and 9 at their ends, a driven gear 10 with a shaft 11 and its sliding bearings 12 and 13 s are placed in the pump 1 in the housing 2 mounted on the supporting flange 3 cavities 14 and 15 at their ends. The housing 2 is closed by a cover 16, on its lateral surfaces a suction pipe 17 and a block 18 with a return 19 and a safety valve 20 are installed. A hole 21 is made in the bearings 7 and 13, communicating between each other 9 and 14, and a hole 22 is made in the shaft 11 of the driven gear 10, communicating 14 and 15 on each other. A planetary gear 23 is placed on the opposite side of the pump 2 of the pump 1. On the output end 24 of the shaft 5 of the pinion gear 4, passed through the central hole 25 in the support flange 3, the carrier 28 is rigidly fixed with a screw 26 and a key 27 with three axles 29 mounted on it, on which three satellite gears 30 are mounted rotatably. drove 28 over the locking clutch 31 is rigidly fixed to the supporting flange 3 with the possibility of internal engagement with the epicyclic 32, which, in turn, is installed with the possibility of internal engagement with the satellite gears 30, between the satellite gears 30 with the possibility of engagement simultaneously installed with each of them a sun gear 33 connected by an internal splined engagement with a torsion shaft 34 made with splines at both ends. At the end of the carrier 28, from the side of the support flange 3, a visor 35 with an annular hole 36 is fixed, which communicates the hole 25 with a system of lubricating holes 37 made in the carrier 28, axles 29, gears 30. A floating ring 38 is installed above the visor 35 on the support flange 3. B the supporting flange 3 in the region of the cavity 15 is a through hole 39.

Работает шестеренный насос с редуктором, например, с приводом от компрессора (или турбинного двигателя) следующим образом (см. фиг.1, 2, 3, 4). Насос с редуктором закреплен на блоке выходного конца вала компрессора (или турбинного двигателя) опорным фланцем 3 так, что редуктор находится внутри этого блока и свободный шлицевой конец торсионного вала 34 входит в зацепление с выходным концом вала компрессора. A gear pump operates with a gearbox, for example, driven by a compressor (or turbine engine) as follows (see Figs. 1, 2, 3, 4). The pump with the gearbox is mounted on the block of the output end of the compressor shaft (or turbine engine) with a support flange 3 so that the gearbox is inside this block and the free splined end of the torsion shaft 34 is engaged with the output end of the compressor shaft.

Вращение от вала компрессора (или турбинного двигателя) через торсионный шлицевой вал 34 передается на солнечную шестерню 33, от нее через сателлитные шестерни 30, вращающиеся на закрепленных в водиле 28 осях 29, вращение передается на водило 28. Эпицикл 32, установленный в блокирующей муфте 31, не вращается (связан зубчатым зацеплением с жестко закрепленной на фланце 3 муфтой 31). Водило 28, посредством винта 26 и шпонки 27 жестко связанное с выходным концом 24 вала 5, приводит во вращение опирающуюся валом 5 на подшипники скольжения 6 и 7 ведущую шестерню 4 насоса 1 с более низкой частотой, чем вал компрессора. Ведущая шестерня 4 вращает находящуюся с ней в зацеплении ведомую шестерню 10, опирающуюся валом 11 на подшипники скольжения 12 и 13. Вращаясь, пара шестерен 4 и 10 перекачивает масло, всасывая его из маслобака компрессора через всасывающий патрубок 17 и нагнетая через обратный клапан 19 блока 18 в систему уплотнения и смазки приводного компрессора. В случае недопустимого превышения давления масла в нагнетании насоса срабатывает предохранительный клапан 20 для сброса масла. Смазка подшипников 6, 7, 12, 13, установленных в корпусе 2, смонтированном на опорном фланце 3 и закрытом крышкой 16, осуществляется перекачиваемым маслом, которое при этом, смазывая поверхности валов 5, 11 и подшипников 6, 7, 12, 13, проходит от шестерен 4 и 10 в полости 8, 9, 14, 15 в торцах подшипников. Отработавшее в подшипниках масло из полостей 9, 14, 15 (масло из полости 9 сначала поступает через отверстие 21 в полость 14, а потом из этих полостей через отверстие 22 в полость 15) сливается через отверстие 39 в блок выходного конца вала компрессора. Масло, прошедшее между валом 5 и подшипником 6, поступает в полость 8 (с избыточным давлением). Из полости 8 через центральное отверстие 25 оно поступает по сквозному отверстию 36 козырька 35, уплотненному по наружному диаметру плавающим кольцом 38, в систему смазочных отверстий 37 планетарного редуктора 23, смазывая находящиеся в зацеплении его детали и их трущиеся поверхности. Таким образом, шестеренный насос с редуктором, собранный на опорном фланце, представляет собой единый конструктивный узел, позволяющий применять отработанную конструкцию шестеренного насоса со стандартным числом оборотов ведущей шестерни для установки на агрегат с высокооборотным приводным валом. The rotation from the compressor shaft (or turbine engine) through the torsion spline shaft 34 is transmitted to the sun gear 33, from it through the satellite gears 30, rotating on the axles 29 fixed in the carrier 28, the rotation is transmitted to the carrier 28. The epicyclic 32 installed in the blocking sleeve 31 , does not rotate (connected by gearing with clutch 31 rigidly fixed to flange 3). The carrier 28, by means of a screw 26 and a key 27, rigidly connected with the output end 24 of the shaft 5, drives the drive gear 4 of the pump 1 with a lower frequency than the compressor shaft, which is supported by the shaft 5 on the sliding bearings 6 and 7. The drive gear 4 rotates the driven gear 10 located with it, supported by the shaft 11 on the sliding bearings 12 and 13. Rotating, a pair of gears 4 and 10 pumps the oil, sucking it from the compressor oil tank through the suction pipe 17 and pumping it through the check valve 19 of the block 18 in the sealing and lubrication system of the drive compressor. In the event of an unacceptable excess of oil pressure in the pump, the safety valve 20 is activated to discharge the oil. Lubrication of bearings 6, 7, 12, 13 mounted in a housing 2 mounted on a support flange 3 and closed by a cover 16 is carried out by pumped oil, which lubricates the surfaces of shafts 5, 11 and bearings 6, 7, 12, 13 and passes from gears 4 and 10 in the cavity 8, 9, 14, 15 at the ends of the bearings. The oil from the cavities 9, 14, 15, used in the bearings, (the oil from the cavity 9 first enters through the opening 21 into the cavity 14, and then from these cavities through the opening 22 into the cavity 15) is discharged through the opening 39 into the block of the compressor shaft output end. The oil passing between the shaft 5 and the bearing 6 enters the cavity 8 (with overpressure). From the cavity 8, through the Central hole 25, it enters through the through hole 36 of the visor 35, sealed by the outer diameter of the floating ring 38, into the lubrication hole system 37 of the planetary gear 23, lubricating its engaged parts and their rubbing surfaces. Thus, a gear pump with a reducer, assembled on a support flange, is a single structural unit that allows you to use the well-developed gear pump design with a standard speed of the pinion gear for installation on a unit with a high-speed drive shaft.

Claims

A gear pump with a gearbox, comprising a housing mounted on the support flange and covered with a cover, with a drive gear installed in it with bearings with a shaft end and a driven gear output through the support flange opening, a suction nozzle and a lubrication system mounted on the housing, characterized in that the housing is installed on the housing check valve block and safety valve, on the opposite side of the support flange side there is a planetary gearbox with a locking clutch, epicycle, rotatably mounted I drove with axles, with the axles mounted on the axles, I drove the satellite gears with the possibility of rotation, with the sun gear and a spline connection connected to it by a torsion shaft and a lubrication hole system, while the blocking clutch is rigidly fixed to the support flange, to the end face of the carrier, close to the support flange, rigidly connected to the output end of the drive gear shaft, an annular visor is installed, the end part of which is located in the hole of the support flange, a through annular groove is made on the inside of the visor, communicating cavity in the end face of the drive pinion bearing from the output end of its shaft with the lubrication system of the planetary gear lubricant, the visor is sealed with a floating ring on the outer diameter, mounted on the support flange inside the gearbox blocking sleeve, cavities are made in the ends of the sliding bearings of the drive and driven gear a hole is made for the gear wheel, which communicates between each other the cavities in the ends of the bearings of the driven gear, a hole is made in the bearing of the driven gear and the bearing of the drive gear, the cavities of these bearings are between each other, and a through hole is made in the bearing flange in the region of the bearing cavity of the driven gear.