RU2278300C1

RU2278300C1 - Gear-type pump

Info

Publication number: RU2278300C1
Application number: RU2005116676/06A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Васильевич Миньков (RU); Дмитрий Васильевич Миньков; Владимир Тихонович Логинов (RU); Владимир Тихонович Логинов; Владимир Юрьевич Лакунин (RU); Владимир Юрьевич Лакунин; Иван Васильевич Слугин (RU); Иван Васильевич Слугин; Олег Михайлович Башкиров (RU); Олег Михайлович Башкиров; Максим Дмитриевич Миньков (RU); Максим Дмитриевич Миньков; Александр Михайлович Донцов (RU); Александр Михайлович Донцов
Original assignee: ООО "Научно-производственное объединение "Орион ВДМ"
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2006-06-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; gear-type pumps of external engagement.

SUBSTANCE: proposed gear-type pump has housing made from self-lubricating material and provided with passage for delivery of product being handled, passage for discharge of product and hole for drive shaft, upper cover with gear mechanism, housing of gear-type mechanism with drive and driven gears of external engagement and drive shaft of pump with sealing washer. Pump housing is made from self-lubricating composite material with polyamide matrix including (mass-%) plastic lubricant on base of aviation oil of sulfuric acid purification No. 158, from 12 to 16; graphite C-1, from 6 to 10; lecithin, from 1 to 2, the remainder being polyhexamethylene sebaciamide. Distance between outlet hole of passage supplying the medium to be handled and inlet hole of passage discharging the medium ranges from 0.6 to 0.7 of outer diameter of drive gear. Diameter of supply and discharge passages ranges from 0.18 to 0.2 of outer diameter of drive gear. Distance between said passages in pump housing ranges from 2.5 to 2.0 diameters of passages.

EFFECT: reduced rate of wear of drive shaft; increased service life of pump and extended capabilities of pump.

2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к шестеренным насосам с внешним зацеплением, и может быть использовано для перекачивания и дозировки нефти, бензина, дизельного топлива и других жидких сред, а также в гидравлических системах тракторов, комбайнов, экскаваторов, сельскохозяйственных, дорожно-строительных и других машин для создания избыточного давления.The invention relates to mechanical engineering, in particular to gear pumps with external gearing, and can be used for pumping and dosing oil, gasoline, diesel fuel and other liquid media, as well as in hydraulic systems of tractors, combines, excavators, agricultural, road-building and other machines to create excess pressure.

Известен шестеренный насос, содержащий корпус, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в подшипниках скольжения, торцевые компенсаторы с манжетами, сопряженные с торцевыми поверхностями шестерен, образующими с расточками корпуса камеры всасывания и нагнетания, каналы подвода и отвода перекачиваемой жидкости и полости для смазки подшипников, участки которых, расположенные со стороны торцевых поверхностей шестерен, соединены с камерой всасывания каналами, выполненными на торцевой поверхности компенсаторов, при этом канал подвода выполнен сужающимся, а участки полости, расположенные с противоположных от торцевых поверхностей шестерен сторон, соединены дополнительными каналами с каналом подвода (см., SU, авторское свидетельство №1125407, кл. F 04 С 2/00, 23.11.1984.A gear pump is known, comprising a housing, in cylindrical bores of which external gears are mounted with trunnions mounted in sliding bearings, end compensators with cuffs, coupled to end surfaces of gears forming suction and discharge chambers with housing bores, channels for supplying and discharging the pumped liquid and cavities for lubricating bearings, portions of which are located on the end surfaces of the gears are connected to the suction chamber by channels made on t the front surface of the compensators, while the inlet channel is made tapering, and sections of the cavity located on the sides opposite to the end surfaces of the gears are connected by additional channels to the inlet channel (see, SU, copyright certificate No. 1125407, class F 04 С 2/00, 11/23/1984.

Известная конструкция имеет ограниченные эксплуатационные возможности из-за быстрого износа подшипниковых узлов, повышенного коэффициента трения в зоне контакта цапф шестерен с подшипниками скольжения, недостаточной смазки поверхностей контакта цапф шестерен и отверстий подшипников и неравномерного прижима торцев шестерен к поверхностям торцевых компенсаторов.The known design has limited operational capabilities due to the rapid wear of the bearing assemblies, increased friction coefficient in the contact area of pinion gears with sliding bearings, insufficient lubrication of the contact surfaces of pin pinion and bearing holes and uneven pressure of the ends of the gears to the surfaces of the end compensators.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шестеренный насос, содержащий корпус насоса из самосмазывающегося материала с выполненными в нем каналом для подвода перекачиваемого продукта, каналом для отвода перекачиваемого продукта и опорным отверстием для приводного вала, верхнюю крышку шестеренного механизма, корпус шестеренного механизма с ведущей и ведомой шестернями с внешним зацеплением, нижнюю опорную пластину и приводной вал насоса с уплотнительной шайбой (см., RU полезная модель №39653, кл. F 04 В 17/00, 10.08.2004).The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a gear pump comprising a pump housing made of self-lubricating material with a channel for supplying a pumped product, a channel for removing a pumped product and a support hole for the drive shaft, the top cover of the gear mechanism, the gear case with pinion and pinion gears with external gearing, lower support plate and pump drive shaft with sealing washer (see. RU utility model 39653, cl. 04 In the F 17/00, 10.08.2004).

Надежность и долговечность данного насоса резко зависит от агрессивности перекачиваемого продукта. Например, при перекачивании полимерного раствора - электролита для изготовления искусственного волокна, ввиду наличия в нем хлористого водорода и соляной кислоты, наблюдается выход из строя насоса по причинам:Reliability and durability of this pump sharply depends on the aggressiveness of the pumped product. For example, when pumping a polymer solution - an electrolyte for the manufacture of artificial fiber, due to the presence of hydrogen chloride and hydrochloric acid in it, a pump failure occurs for reasons:

- изнашивания приводного вала корпуса из-за его электрохимической коррозии, интенсифицированной трением;- deterioration of the drive shaft of the housing due to its electrochemical corrosion, intensified by friction;

- изнашивание приводного вала приводит к изменению геометрии сопряжений шестеренного механизма насоса, что приводит к изменению режимов трения, а именно изменяется режим трения пар ведущая шестерня - верхняя крышка, ведущая шестерня - нижняя опорная пластина и ведущая шестерня - корпус шестеренного механизма.- wear of the drive shaft leads to a change in the geometry of the mates of the gear mechanism of the pump, which leads to a change in the friction regimes, namely, the friction mode of the pairs of pinion gear - upper cover, pinion gear - lower support plate and pinion gear - gear housing.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является снижение скорости изнашивания приводного вала.The problem to which the present invention is directed, is to reduce the wear rate of the drive shaft.

Техническим результатом является повышение долговечности срока службы шестеренного насоса и расширение эксплуатационных возможностей насоса.The technical result is to increase the durability of the service life of the gear pump and expand the operational capabilities of the pump.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что шестеренный насос содержит корпус насоса из самосмазывающегося материала с выполненными в нем каналом подвода перекачиваемого продукта, каналом отвода перекачиваемого продукта и опорным отверстием для приводного вала, верхнюю крышку шестеренного механизма, корпус шестеренного механизма с ведущей и ведомой шестернями с внешним зацеплением, нижнюю опорную пластину и приводной вал насоса с уплотнительной шайбой, при этом корпус насоса выполнен из самосмазывающегося композиционного материала с полиамидной матрицей, включающего (мас.%): пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислой очистки №158 - от 12 до 16, графит С-1 - от 6 до 10, лецитин - от 1 до 2 и полигексаметиленсебациамид - остальное, при этом расстояние между выходным отверстием канала подвода перекачиваемой среды и входным отверстием канала отвода перекачиваемой среды составляет от 0,6 до 0,7 от наружного диаметра ведущей шестерни, диаметр каналов подвода и отвода перекачиваемой среды составляет от 0,18 до 0,2 от наружного диаметра ведущей шестерни, а расстояние между указанными каналами в корпусе насоса составляет от 1,5 до 2,0 диаметров каналов.The above technical result is achieved in that the gear pump comprises a pump housing made of self-lubricating material with a channel for supplying the pumped product, a channel for removing the pumped product and a support hole for the drive shaft, the top cover of the gear mechanism, the gear housing with gears and driven gears with an external gear meshing, the lower support plate and the drive shaft of the pump with a sealing washer, while the pump housing is made of self-lubricating composition material with a polyamide matrix, including (wt.%): grease based on aviation sulphate cleaning oil No. 158 - from 12 to 16, graphite C-1 - from 6 to 10, lecithin - from 1 to 2 and polyhexamethylene sebaciamide - the rest, the distance between the outlet of the channel for supplying the pumped medium and the inlet of the channel of the outlet of the pumped medium is from 0.6 to 0.7 from the outer diameter of the pinion gear, the diameter of the channels of the inlet and outlet of the pumped medium is from 0.18 to 0.2 from the outer the diameter of the pinion gear, and the distance between these channels in the pump housing is from 1.5 to 2.0 channel diameters.

В ходе проведенного исследования было установлено, что изнашивание приводного вала приводит к его перекосу. Перекос возникает в результате давления шестерни привода на установленную консольно на конце приводного вала шестерню насоса, вращающую приводной вал. Перекос вала вызывает перекос ведущей шестерни. Нарушается режим "плавания" ведущей шестерни. Все это приводит к усилению коррозионно-механического изнашивания сопряжений ведущая шестерня - нижняя опорная пластина, ведущая шестерня - верхняя крышка шестеренного механизма, ведущая шестерня - корпус шестеренного механизма. Термин "плавание" взят в кавычки в связи с тем, что гарантированный зазор между ведущей и ведомой шестернями обычно составляет 0,005-0,009 мм.In the course of the study, it was found that the wear of the drive shaft leads to its distortion. The skew occurs as a result of the pressure of the drive gear on the pump gear rotating cantilever on the end of the drive shaft, rotating the drive shaft. Skew shaft causes skew drive gear. The "swimming" mode of the drive gear is disrupted. All this leads to increased corrosion and mechanical wear of the mating drive gear - the lower support plate, drive gear - the top cover of the gear mechanism, the drive gear - the gear housing. The term "swimming" is enclosed in quotation marks due to the fact that the guaranteed clearance between the pinion and pinion gears is usually 0.005-0.009 mm.

Использование в качестве материала корпуса вместо материала "Маслянит" самосмазывающегося композиционного материала с полиамидной матрицей, включающего (мас.%): пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислой очистки №158 - от 12 до 16, графит С-1 - от 6 до 10, лецитин - от 1 до 2 и полигексаметиленсебациамид - остальное, позволяет резко снизить процессы анодного растворения металла, из которого изготовлен приводной вал насоса.The use of a self-lubricating composite material with a polyamide matrix as the case material instead of the Oily material includes (wt.%): Grease based on aviation sulphate cleaning oil No. 158 - from 12 to 16, graphite C-1 - from 6 to 10, lecithin - from 1 to 2 and polyhexamethylene sebaciamide - the rest, can dramatically reduce the processes of anodic dissolution of the metal from which the drive shaft of the pump is made.

Кроме того, представилась возможность упростить конструкцию шестеренного насоса путем исключения из конструкции металлической пластины для поджатия корпуса к верхней крышке шестеренного механизма. Новый самосмазывающийся материал, обладает хорошими физико-механическими характеристиками, что позволяет закрепить шестеренный механизм насоса непосредственно на корпусе насоса путем высверливания в корпусе насоса крепежных отверстий, нарезания в них резьбы и прикручивания шестеренного механизма к корпусу насоса с помощью 6-ти болтов, установленных вдоль периметра корпуса шестеренного механизма. В то же время необходимо, чтобы расстояние между выходным отверстием канала подвода перекачиваемой среды и входным отверстием канала отвода перекачиваемой среды составляло от 0,6 до 0,7 от наружного диаметра ведущей шестерни, диаметр каналов подвода и отвода перекачиваемой среды составлял от 0,18 до 0,2 от наружного диаметра ведущей шестерни, а расстояние между указанными каналами в корпусе насоса составляло от 1,5 до 2,0 диаметров каналов. Конструкция шестеренного насоса позволяет отказаться от организации, как самостоятельного элемента конструкции, камер всасывания и нагнетания. Их роль выполняют выходной участок канала подвода перекачиваемой среды и входной участок канала отвода перекачиваемой среды, выполненные в корпусе шестеренного механизма. При увеличении расстояния больше 0,7 от наружного диаметра ведущей шестерни снижается количество захватываемой перекачиваемой среды, что ведет к снижению производительности, а при выполнении этого расстояния менее чем 0,6 от наружного диаметра ведущей шестерни снижается степень сжатия перекачиваемой среды. При выполнении диаметра каналов подвода и отвода перекачиваемой среды менее 0,18 от наружного диаметра ведущей шестерни гидравлическое сопротивление каналов приводит к снижению производительности насоса ниже расчетной, а выполнение указанных каналов выше 0,2 приводит к снижению прочности корпуса насоса ниже допустимой величины, что требует увеличения размеров корпуса. Исходя из прочностных характеристик, минимальное расстояние между указанными выше каналами в корпусе насоса должно составлять не менее 1,5 диаметров каналов, а выполнение этого расстояния более 2,0 диаметров каналов нецелесообразно, так как при этом растут габариты корпуса насоса, что приводит к ухудшению массогабаритных характеристик шестеренного насоса и росту его стоимости.In addition, it was possible to simplify the design of the gear pump by eliminating the metal plate from the design to compress the housing to the top cover of the gear mechanism. The new self-lubricating material has good physical and mechanical characteristics, which allows you to fix the gear mechanism of the pump directly to the pump housing by drilling mounting holes in the pump housing, threading them and screwing the gear mechanism to the pump housing using 6 bolts installed along the perimeter gear housing. At the same time, it is necessary that the distance between the outlet of the inlet channel of the pumped medium and the inlet of the channel of the outlet of the pumped medium is from 0.6 to 0.7 from the outer diameter of the pinion gear, the diameter of the channels of the inlet and outlet of the pumped medium is from 0.18 to 0.2 from the outer diameter of the pinion gear, and the distance between these channels in the pump casing ranged from 1.5 to 2.0 channel diameters. The design of the gear pump allows you to abandon the organization, as an independent structural element, suction and discharge chambers. Their role is played by the output section of the channel for supplying the pumped medium and the input section of the channel for removing the pumped medium, made in the gear housing. By increasing the distance greater than 0.7 from the outer diameter of the pinion gear, the amount of entrained fluid is reduced, which leads to lower productivity, and when this distance is less than 0.6 from the outer diameter of the pinion gear, the compression ratio of the pumped medium is reduced. When the diameter of the channels for supplying and discharging the pumped medium is less than 0.18 from the outer diameter of the pinion gear, the hydraulic resistance of the channels leads to a decrease in pump performance below the calculated one, and the execution of these channels above 0.2 leads to a decrease in the strength of the pump housing below the permissible value, which requires an increase body sizes. Based on the strength characteristics, the minimum distance between the above channels in the pump casing should be at least 1.5 channel diameters, and the implementation of this distance of more than 2.0 channel diameters is impractical, since the dimensions of the pump casing grow, which leads to a deterioration in the overall dimensions characteristics of the gear pump and its cost increase.

Результаты испытания шестеренного насоса позволяют судить о высокой эффективности описанной конструкции. Срок эксплуатации шестеренного насоса в сравнении со сроком эксплуатации известной конструкции увеличился в 1,2-1,5 раз. При этом появилась возможность использовать валы вышедших из строя насосов по причине изнашивания их шестерен, корпуса шестеренного механизма, нижней опорной пластины и верхней крышки шестеренного механизма повторно.The test results of the gear pump allow us to judge the high efficiency of the described design. The service life of the gear pump in comparison with the service life of the known design increased by 1.2-1.5 times. At the same time, it became possible to use the shafts of failed pumps due to the wear of their gears, gear housing, lower base plate and upper gear cover.

На фиг.1 представлен продольный разрез шестеренного насоса и на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 1 presents a longitudinal section of a gear pump and figure 2 - section aa in figure 1.

Шестеренный насос содержит корпус 1 насоса из самосмазывающегося материала с выполненными в нем каналом 2 подвода перекачиваемого продукта, каналом 3 отвода перекачиваемого продукта и опорным отверстием для приводного вала 4, верхнюю крышку 5 шестеренного механизма, корпус 6 шестеренного механизма с ведущей 7 и ведомой 8 шестернями с внешним зацеплением, нижнюю опорную пластину 9 и приводной вал 4 насоса с уплотнительной шайбой 10. Корпус 1 насоса выполнен из самосмазывающегося композиционного материала с полиамидной матрицей, включающего (мас.%): пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислой очистки №158 - от 12 до 16, графит С-1 - от 6 до 10, лецитин - от 1 до 2 и полигексаметиленсебациамид - остальное. Расстояние L между выходным отверстием канала 2 подвода перекачиваемой среды и входным отверстием канала 3 отвода перекачиваемой среды составляет от 0,6 до 0,7 от наружного диаметра D ведущей шестерни 7, диаметр d каналов 2 и 3 подвода и отвода перекачиваемой среды составляет от 0,18 до 0,2 от наружного D диаметра ведущей шестерни 7, а расстояние l между указанными каналами 2 и 3 в корпусе 1 насоса составляет от 1,5 до 2,0 диаметров d каналов 2 и 3.The gear pump contains a pump housing 1 made of self-lubricating material with a channel 2 for supplying the pumped product, a channel 3 for pumping the product to be pumped and a support hole for the drive shaft 4, the top cover 5 of the gear mechanism, the housing 6 of the gear mechanism with the drive gear 7 and the driven gear 8 with external gearing, the lower support plate 9 and the drive shaft 4 of the pump with a sealing washer 10. The pump housing 1 is made of a self-lubricating composite material with a polyamide matrix, including (m ac.%): grease based on aviation oil of sulfate purification No. 158 - from 12 to 16, graphite C-1 - from 6 to 10, lecithin - from 1 to 2 and polyhexamethylene sebaciamide - the rest. The distance L between the outlet of the channel 2 for supplying the pumped medium and the inlet of the channel 3 of the outlet of the pumped medium is from 0.6 to 0.7 from the outer diameter D of the pinion gear 7, the diameter d of the channels 2 and 3 of the inlet and outlet of the pumped medium is from 0, 18 to 0.2 from the outer D of the diameter of the drive gear 7, and the distance l between the specified channels 2 and 3 in the pump housing 1 is from 1.5 to 2.0 diameters d of the channels 2 and 3.

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

От шестерни 11 привода приводится во вращение приводной вал 4 и жестко соединенная с ним ведущая шестерня 7. Ведущая шестерня 7 вращает находящуюся с ней в зацеплении ведомую шестерню 8. При вращении шестерен 7 и 8 перекачиваемая жидкая среда захватывается зубьями шестерен 7 и 8 и в межзубовых впадинах переносится из канала 2 подвода перекачиваемого продукта в канал 3 отвода перекачиваемого продукта. Поскольку насос приводится во вращение в одну сторону, то только один профиль, называемый "рабочей поверхностью" каждого зуба ведущей шестерни 7, взаимодействует с соответствующей рабочей поверхностью зуба другой - ведомой шестерни 8. Во время работы насоса существуют периоды, когда две рабочих поверхности ведущей шестерни 7 находятся в контакте с двумя рабочими поверхностями на другой - ведомой шестерни 8. В результате между нерабочими поверхностями образуется межзубовый запираемый объем, в котором перекачиваемый продукт переносится из зоны всасывания - канала 2 подвода в зону нагнетания - канал 3 отвода.From the drive gear 11, the drive shaft 4 and the drive gear 7 rigidly connected to it are driven. The drive gear 7 rotates the driven gear 8. which is engaged with it. When the gears 7 and 8 rotate, the pumped liquid is captured by the teeth of gears 7 and 8 and into the interdental troughs is transferred from the channel 2 for supplying the pumped product to the channel 3 for removal of the pumped product. Since the pump is rotated in one direction, only one profile, called the "working surface" of each tooth of the pinion gear 7, interacts with the corresponding working surface of the tooth of the other - the pinion gear 8. During pump operation, there are periods when two working surfaces of the pinion gear 7 are in contact with two working surfaces on the other - driven gear 8. As a result, between the non-working surfaces an interdental locking volume is formed in which the pumped product is transferred from Suction ones - for supplying the channel 2 in the discharge zone - 3 channel outlet.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтегазовой, автотракторной, химической и других отраслях промышленности для перекачки различных жидких сред.The present invention can be used in the oil and gas, automotive, chemical and other industries for pumping various liquid media.

Claims

A gear pump comprising a pump housing made of self-lubricating material with a channel for supplying a pumped product, a channel for withdrawing a pumped product and a support hole for the drive shaft, a top cover of the gear mechanism, a gear housing with a drive and driven gear with external gearing, a lower support plate and pump drive shaft with a sealing washer, characterized in that the pump housing is made of a self-lubricating composite material with a polyamide matrix, incl. flammable, wt.%, grease based on aviation oil of sulfuric acid purification No. 158 - from 12 to 16, graphite C-1 - from 6 to 10, lecithin - from 1 to 2 and polyhexamethylene sebaciamide - the rest, while the distance between the output the opening of the channel for supplying a pumped medium and the inlet of the channel for removing the pumped medium is from 0.6 to 0.7 of the outer diameter of the pinion gear, the diameter of the channels of supply and discharge of the pumped medium is from 0.18 to 0.2 of the outer diameter of the pinion, and the distance between the specified channels in the body e pump is from 1.5 to 2.0 diameters of the channels.