RU2423620C2 - Metering gear pump - Google Patents

Metering gear pump Download PDF

Info

Publication number
RU2423620C2
RU2423620C2 RU2009136109/06A RU2009136109A RU2423620C2 RU 2423620 C2 RU2423620 C2 RU 2423620C2 RU 2009136109/06 A RU2009136109/06 A RU 2009136109/06A RU 2009136109 A RU2009136109 A RU 2009136109A RU 2423620 C2 RU2423620 C2 RU 2423620C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
pump
gap
shaft
stator
Prior art date
Application number
RU2009136109/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009136109A (en
Inventor
Дмитрий Васильевич Миньков (RU)
Дмитрий Васильевич Миньков
Олег Михайлович Башкиров (RU)
Олег Михайлович Башкиров
Александр Степанович Иванов (RU)
Александр Степанович Иванов
Евгений Борисович Седин (RU)
Евгений Борисович Седин
Сергей Николаевич Беднов (RU)
Сергей Николаевич Беднов
Евгений Романович Чернышков (RU)
Евгений Романович Чернышков
Сергей Петрович Канюка (RU)
Сергей Петрович Канюка
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Орион ВДМ" (ООО НПП "Орион ВДМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Орион ВДМ" (ООО НПП "Орион ВДМ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Орион ВДМ" (ООО НПП "Орион ВДМ")
Priority to RU2009136109/06A priority Critical patent/RU2423620C2/en
Publication of RU2009136109A publication Critical patent/RU2009136109A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2423620C2 publication Critical patent/RU2423620C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: metering gear pump comprises a body with an input and an output holes, a driving shaft, an upper plate of a gear mechanism, a stator of a gear mechanism, a lower plate of a gear mechanism, a master gear, a slave gear, a master gear axis, a pressing plate, a clamping bolt with a nut, an upper and a lower bushings of the shaft. Pump gears are made of a self-lubricating composite material with a polyimide matrix with a plasticiser - lecithin. On the driving shaft, where the shaft is in contact with the upper and the lower plates, there are bushings installed made of the self-lubricating composition. The gap between the inner surface of the stator and the gear diameter makes 8…10 mcm. The gap between the driving shaft and the inner diameter of the master gear makes 5…7 mcm. The gap between the axis and the master gear makes 5…7 mcm.
EFFECT: reduced speed of wear in pump components that are friction pairs, and simplified technology of pump manufacturing.
1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к дозирующим шестеренным насосам с внешним зацеплением, и может быть использовано для дозирования химически активных жидких сред, а также в прядильных машинах, формирующих химические волокна мокрым и сухо-мокрым способом.The invention relates to mechanical engineering, in particular to metering gear pumps with external gearing, and can be used for dosing chemically active liquid media, as well as in spinning machines that form chemical fibers in a wet and dry-wet way.

Одной из главных причин ухудшения дозирующих характеристик шестеренных насосов, перекачивающих химически активные растворы, является быстрая изнашиваемость материалов их трибосопряжений, так как, в основном, эти насосы изготавливались для дозирования жидкостей, обладающих сравнительно невысокой агрессивностью к металлам. Изнашивание приводит к увеличению оптимальных зазоров между трущимися деталями, недопустимым перетокам жидкости из камеры всасывания в камеру нагнетания. В этом случае дозирующие характеристики насосов меняются, и они удаляются с машины.One of the main reasons for the deterioration in the metering characteristics of gear pumps pumping chemically active solutions is the rapid wear of the materials of their tribological conjugations, since, basically, these pumps were made for dosing liquids with a relatively low aggressiveness to metals. Wear leads to an increase in optimal gaps between the rubbing parts, inadmissible fluid flows from the suction chamber to the discharge chamber. In this case, the metering characteristics of the pumps change and they are removed from the machine.

Поэтому главной задачей повышения долговечности насосов-дозаторов для химически активных сред является снижение процессов коррозионно-механического и водородного изнашивания его деталей. Это достигается путем изготовления деталей насосов-дозаторов из химически стойких в этих средах материалов, не создающих макро- и гальванопары, являющиеся источниками электрохимического растворения металлов.Therefore, the main task of increasing the durability of metering pumps for chemically active environments is to reduce the processes of corrosion-mechanical and hydrogen wear of its parts. This is achieved by manufacturing parts of metering pumps from materials chemically resistant in these environments that do not create macro- and galvanic couples that are sources of electrochemical dissolution of metals.

Известен шестеренный насос [Патент №2278300], корпус которого выполнен из самосмазывающегося композиционного материала с полиамидной матрицей, включающего (мас.%): пластичный смазочный материал 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 [Патент №2241722]. Использование в качестве корпуса самосмазывающегося композиционного материала с фосфолипидом - лецитином, являющимся ингибитором коррозии металлов, позволило снизить процессы анодного растворения металла, из которого изготовлен приводной вал насоса, контактирующий с корпусом, что в свою очередь повысило его износостойкость и увеличило срок эксплуатации насоса. Однако при трении металлической поверхности промежуточной втулки, на которой находится ведущая шестерня по металлическим поверхностям верхней крышки и нижней опорной пластины, а также при трении металлической поверхности ведомой шестерни по металлической поверхности оси, на которой находится эта шестерня, возникали процессы коррозионно-механического изнашивания пар трения. В результате в этих зонах трения появлялись недопустимые зазоры, начинались перетоки жидкости, насос терял требуемые дозирующие характеристики и снимался с машины.A gear pump is known [Patent No. 2278300], the casing of which is made of a self-lubricating composite material with a polyamide matrix, including (wt.%): Plastic lubricant 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 [Patent No. 2241722]. The use of a self-lubricating composite material with a phospholipid - lecithin, which is an inhibitor of metal corrosion, as a casing made it possible to reduce the processes of anodic dissolution of the metal from which the pump drive shaft is made, which is in contact with the casing, which in turn increased its wear resistance and increased pump life. However, during friction of the metal surface of the intermediate sleeve, on which the pinion gear is located on the metal surfaces of the upper cover and the lower support plate, and also when the metal surface of the pinion gear is rubbed on the metal surface of the axis on which the gear is located, corrosion-mechanical wear of friction pairs occurred . As a result, unacceptable gaps appeared in these friction zones, fluid flows began, the pump lost the required dosing characteristics and was removed from the machine.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является шестеренный дозирующий насос [Патент №2307260]. Для предотвращения металлического контакта вала с поверхностью нижней и верхней пластин и контакта ведомой шестерни и ее оси на поверхность вала и оси наносилось антифрикционное покрытие, т.е. практически ликвидировались гальванопары на поверхностях «металлический вал - металлические пластины» и «металлическая шестерня - ось шестерни». Данная конструкция позволила уменьшить коррозионно-механическое изнашивание в этих трибосопряжениях. Однако технология нанесения и прецизионной обработки трехслойного покрытия представляла собой сложный и длительный процесс, что значительно снижало эффективность использования покрытия и удорожало себестоимость самого насоса. При этом в конструкции насосов как в аналоге, так и в прототипе, имеются пары трения «металлические шестерни - металлический статор» и «металлические шестерни - металлические пластины», наиболее активно подвергаемые коррозионно-механическому изнашиванию. Даже в случае, если эти детали насоса изготовлены из нержавеющего сплава одной марки, они обладают разным электродным потенциалом, что при контактировании в процессе трения приводит к образованию макрогальванопар и соответственно к процессам электрохимического растворения металлов в зависимости от того, что является анодом или катодом в трибосопряжении.The closest in technical essence and the achieved result is a gear metering pump [Patent No. 2307260]. To prevent metal contact of the shaft with the surface of the lower and upper plates and the contact of the driven gear and its axis, an antifriction coating was applied to the surface of the shaft and axis, i.e. galvanic couples on the surfaces “metal shaft - metal plates” and “metal gear - gear axis” were practically eliminated. This design allowed to reduce the corrosion-mechanical wear in these tribological conjugations. However, the technology of applying and precision processing a three-layer coating was a complex and lengthy process, which significantly reduced the efficiency of coating use and increased the cost of the pump itself. Moreover, in the design of the pumps, both in the analogue and in the prototype, there are friction pairs “metal gears - metal stator” and “metal gears - metal plates”, which are most actively subjected to corrosion-mechanical wear. Even if these pump parts are made of a stainless steel of the same brand, they have different electrode potentials, which, when contacted during friction, leads to the formation of macro galvanic couples and, accordingly, to the processes of electrochemical dissolution of metals, depending on what is the anode or cathode in tribological conjugation .

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является уменьшение скорости изнашивания деталей насоса, представляющих пары трения «ведущая шестерня - статор», «ведомая шестерня - статор», «ведущая шестерня - нижняя и верхняя пластины», «ведомая шестерня - нижняя и верхняя пластины» и упрощение технологии изготовления насоса.The problem to which the present invention is directed, is to reduce the wear rate of the pump parts, representing the friction pairs "pinion gear - stator", "pinion gear - stator", "pinion gear - lower and upper plates", "pinion gear - lower and upper plates ”and simplification of pump manufacturing technology.

Техническим результатом является повышение долговечности срока эксплуатации дозирующего шестеренного насоса.The technical result is to increase the durability of the operating life of the metering gear pump.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что изменены конструкция приводного вала насоса, а шестерни насоса изготовлены из композиционного материала с полиимидной матрицей с пластификатором - лецитином.The above technical result is achieved by changing the design of the drive shaft of the pump, and the gears of the pump are made of composite material with a polyimide matrix with a plasticizer - lecithin.

Дозирующий шестеренный насос, изображенный на чертеже, содержит корпус насоса 1, приводной вал 2, верхнюю пластину шестеренного механизма 3, статор шестеренного механизма 4, нижнюю пластину шестеренного механизма 5, ведущую шестерню 6, ведомую шестерню 7, ось ведомой шестерни 8, прижимную пластину 9, стяжные болты 10 с гайками 11, верхнюю и нижнюю втулки 12, канал входного отверстия 13, канал выходного отверстия 14.The metering gear pump shown in the drawing contains a pump housing 1, a drive shaft 2, an upper plate of a gear mechanism 3, a stator of a gear mechanism 4, a lower plate of a gear mechanism 5, a drive gear 6, a driven gear 7, an axis of the driven gear 8, a pressure plate 9 , coupling bolts 10 with nuts 11, upper and lower bushings 12, inlet channel 13, outlet channel 14.

Отличительными признаками от аналога и прототипа являются его следующие особенности.Distinctive features of the analogue and prototype are its following features.

1. Ведущая шестерня 6 и ведомая шестерня 7 насоса изготовлены из композиционного самосмазывающегося материала с полиимидной матрицей. Пластификатором в этом материале является фосфолипид - лецитин;1. The driving gear 6 and the driven gear 7 of the pump are made of a composite self-lubricating material with a polyimide matrix. The plasticizer in this material is phospholipid - lecithin;

2. Из конструкции насоса удалено антифрикционное трехслойное покрытие, наносимое ранее на приводной вал 2 и ось 8;2. The antifriction three-layer coating removed earlier on the drive shaft 2 and axis 8 was removed from the pump design;

3. Изменена конструкция приводного вала насоса. В местах, где имеется контакт вала 2 с верхней 3 и нижней 5 пластинами, установлены втулки 12 из самосмазывающейся композиции [Патент №2241722], являющиеся дополнительными опорами приводного вала 2.3. The design of the pump drive shaft has been changed. In places where there is a contact of the shaft 2 with the upper 3 and lower 5 plates, sleeves 12 of a self-lubricating composition are installed [Patent No. 2241722], which are additional bearings of the drive shaft 2.

Оптимальные зазоры в сопряжениях насоса составляют:The optimal clearances in the pump mates are:

- диаметр внутренней поверхности статора - внешние диаметры шестерен 8…10 мкм.- the diameter of the inner surface of the stator - the outer diameters of the gears 8 ... 10 microns.

- диаметр оси - внутренний диаметр ведомой шестерни 5…7 мкм- axis diameter - inner diameter of the driven gear 5 ... 7 microns

- диаметр приводного вала - внутренний диаметр ведущей шестерни 5…7 мкм.- diameter of the drive shaft - the inner diameter of the drive gear 5 ... 7 microns.

Указанные диапазоны определены с учетом увеличения или уменьшения размеров деталей и соответственно зазоров с изменением температуры. Рассматриваемые дозирующие шестеренные насосы перекачивают и дозируют химически активные растворы в условиях производства химических нитей в течение 12 и более месяцев. В этот период времени температура насосов может меняться в пределах 10…15°С. Соответственно меняются и зазоры в насосе. Это происходит потому, что насосы контактируют с окружающим холодным или теплым воздухом в цеху, а также из-за того, что дозируемый раствор, проходя по трубопроводам, также охлаждается или нагревается. Путем математических, технологических расчетов и опытно-промышленных испытаний выяснено, что эксплуатация насосов с уменьшенным зазором между внутренней поверхностью статора и внешней поверхностью шестерни ниже, указанных выше пределов (7 мкм и менее), может приводить при повышении температуры к заклиниванию насоса в этом трибосопряжении. В то же время при увеличении зазора выше указанных пределов (11 мкм и более) резко изменяются производительность насоса и его дозировочные характеристики, которые должны оставаться постоянными в течение всего срока эксплуатации. Уменьшение зазора между внутренним диаметром ведомой шестерней и осью (4 мкм и менее) может приводить при повышении температуры к заклиниванию шестерни на оси. С увеличением этого зазора (8 мкм и более) также меняются дозировочные характеристики насоса по причине сдвига шестерни в сторону зацепления между шестернями и, соответственно, увеличения зазора между ведомой шестерней и статором. Уменьшение зазора между диаметром приводного вала и внутренним диаметром ведущей шестерни (4 мкм и менее) может приводить к заеданию (нарушению самоустановки шестерни в процессе эксплуатации насоса), так как шестерня должна иметь свободное перемещение вдоль оси вала. С увеличением этого зазора (8 мкм и более) также меняются дозировочные характеристики по причине сдвига шестерни в сторону зацепления между шестернями и, соответственно, увеличения зазора между ведущей шестерней и статором.The indicated ranges are determined taking into account an increase or decrease in the dimensions of parts and, accordingly, gaps with temperature. The dosing gear pumps under consideration are pumping and dosing chemically active solutions under the conditions of production of chemical threads for 12 months or more. During this period of time, the temperature of the pumps can vary between 10 ... 15 ° C. Accordingly, the gaps in the pump also change. This is because the pumps are in contact with the surrounding cold or warm air in the workshop, and also because the dosing solution, passing through the pipelines, is also cooled or heated. By mathematical, technological calculations and pilot tests, it was found that the operation of pumps with a reduced clearance between the inner surface of the stator and the outer surface of the gear below the above limits (7 μm or less) can lead to pump seizure in this tribological coupling with increasing temperature. At the same time, with an increase in the gap above the indicated limits (11 μm or more), the pump productivity and its dosage characteristics change sharply, which should remain constant throughout the entire life of the pump. Reducing the gap between the inner diameter of the driven gear and the axis (4 μm or less) can lead to jamming of the gear on the axis with increasing temperature. With an increase in this gap (8 μm or more), the metering characteristics of the pump also change due to the shift of the gear towards the engagement between the gears and, accordingly, the increase in the gap between the driven gear and the stator. Reducing the gap between the diameter of the drive shaft and the inner diameter of the pinion gear (4 μm or less) can lead to jamming (impaired self-installation of the gear during operation of the pump), since the gear should have free movement along the axis of the shaft. With an increase in this gap (8 μm or more), the dosage characteristics also change due to the shift of the gear in the direction of engagement between the gears and, accordingly, an increase in the gap between the drive gear and the stator.

Производственные испытания подтвердили работоспособность дозирующих шестеренных насосов с указанными зазорами и их ненадежность в случае их изменения.Production tests confirmed the operability of metering gear pumps with the indicated clearances and their unreliability in case of their change.

Насос работает следующим образом.The pump operates as follows.

Вращение приводного вала 2 передается ведущей шестерне 6 и перекачиваемая жидкость подается по каналу 13 в корпусе 1 в область всасывания шестеренного механизма. Из области всасывания жидкость попадает в область нагнетания шестеренного механизма насоса в объемах, образованных впадинами зубьев ведущей шестерней 6 и ведомой шестерней 7 и статора 4. Из области нагнетания шестеренного механизма жидкость удаляется из насоса по каналу 14. Приводной вал 2 с закрепленными на нем втулками вращается в корпусе 1, являющемся одновременно самосмазывающимся подшипником для вала. Ведомая шестерня 7, изготовленная из самосмазывающегося материала, вращается на оси 8.The rotation of the drive shaft 2 is transmitted to the drive gear 6 and the pumped liquid is supplied through the channel 13 in the housing 1 to the suction area of the gear mechanism. From the suction region, the liquid enters the discharge region of the pump gear mechanism in the volumes formed by the tooth cavities of the pinion gear 6 and the driven gear 7 and the stator 4. From the pump region, the fluid is removed from the pump through channel 14. The drive shaft 2 rotates with the bushings fixed to it in the housing 1, which is simultaneously a self-lubricating bearing for the shaft. Driven gear 7 made of self-lubricating material rotates on axis 8.

В процессе работы ведущей и ведомой шестерен при трении их по поверхности статора, оси и пластин, в результате разности внутренней и контактной температур, из шестерни выделяется в микрообъемах пластификатор - лецитин, который создает на контактирующих поверхностях статора, оси и поверхностях пластин постоянно восстанавливаемые пленки, препятствующие их коррозионно-механическому изнашиванию.During the operation of the driving and driven gears during friction on the surface of the stator, axis and plates, as a result of the difference between the internal and contact temperatures, a plasticizer — lecithin — is released from the gear in microvolumes, which creates constantly restored films on the contacting surfaces of the stator, axis and surfaces of the plates, interfering with their corrosion-mechanical wear.

Результаты испытаний шестеренного дозирующего насоса с повышенным ресурсом работы на прядильных машинах ОАО "Каменскволокно" позволяют судить о высокой эффективности описанной конструкции. Срок эксплуатации шестеренного дозирующего насоса в сравнении со сроком эксплуатации известной конструкции увеличился в 2…3 раза. Отпала необходимость нанесения антифрикционных покрытий на валу и оси насоса.The test results of a gear metering pump with an increased service life on spinning machines of Kamenskvolokno OJSC allow us to judge the high efficiency of the described construction. The service life of the gear metering pump in comparison with the service life of the known design increased by 2 ... 3 times. There is no longer any need for anti-friction coatings on the shaft and axis of the pump.

Claims (1)

Дозирующий шестеренный насос, состоящий из корпуса с входным и выходным отверстием, приводного вала, верхней пластины шестеренного механизма, статора шестеренного механизма, нижней пластины шестеренного механизма, ведущей шестерни, ведомой шестерни, оси ведомой шестерни, прижимной пластины, стяжного болта с гайкой, верхней и нижней втулок вала, отличающийся тем, что шестерни насоса изготовлены из самосмазывающегося композиционного материала с полиимидной матрицей с пластификатором - лецитином, а на приводном валу, где наблюдается контакт вала с верхней и нижней пластиной, установлены втулки из самосмазывающей композиции, при этом зазор между внутренней поверхностью статора и диаметром шестерен составляет 8…10 мкм, зазор между приводным валом и внутренним диаметром ведущей шестерни составляет 5…7 мкм, зазор между осью и ведомой шестерней составляет 5…7 мкм. Dosing gear pump, consisting of a housing with an inlet and outlet, a drive shaft, an upper gear plate, a gear stator, a lower gear plate, a pinion gear, a driven gear, a driven gear axis, a pressure plate, a coupling bolt with a nut, an upper and the lower shaft bushings, characterized in that the pump gears are made of a self-lubricating composite material with a polyimide matrix with a plasticizer - lecithin, and on the drive shaft, where ct shaft with upper and lower plate, bushings of a self-lubricating composition are installed, while the gap between the inner surface of the stator and the diameter of the gears is 8 ... 10 μm, the gap between the drive shaft and the inner diameter of the pinion gear is 5 ... 7 μm, the gap between the axis and the driven the gear is 5 ... 7 microns.
RU2009136109/06A 2009-09-29 2009-09-29 Metering gear pump RU2423620C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009136109/06A RU2423620C2 (en) 2009-09-29 2009-09-29 Metering gear pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009136109/06A RU2423620C2 (en) 2009-09-29 2009-09-29 Metering gear pump

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009136109A RU2009136109A (en) 2011-04-10
RU2423620C2 true RU2423620C2 (en) 2011-07-10

Family

ID=44051834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009136109/06A RU2423620C2 (en) 2009-09-29 2009-09-29 Metering gear pump

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2423620C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2583197C1 (en) * 2015-04-07 2016-05-10 Акционерное общество "Каменскволокно" (АО "Каменскволокно") Metering gear pump
RU2637608C2 (en) * 2013-02-27 2017-12-05 Битцер Кюльмашиненбау Гмбх Refrigerant compression plant

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102927000B (en) * 2012-12-06 2015-02-25 张意立 Self-sealing gear pump

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2637608C2 (en) * 2013-02-27 2017-12-05 Битцер Кюльмашиненбау Гмбх Refrigerant compression plant
RU2583197C1 (en) * 2015-04-07 2016-05-10 Акционерное общество "Каменскволокно" (АО "Каменскволокно") Metering gear pump

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009136109A (en) 2011-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2423620C2 (en) Metering gear pump
US9011122B2 (en) Stator seal structure in uniaxial screw pump
US20170268503A1 (en) Gear pump for a waste heat recovery system
TWI504811B (en) Vacuum pump
JP5225675B2 (en) Mechanical seal device
CN202108767U (en) Water-lubricated guide bearing
JP3740178B2 (en) SCREW ROTOR, SCREW COMPRESSOR, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
US8342156B2 (en) Bearing arrangement for a pump
JP2008196583A (en) Tapered roller bearing for planetary roller
CN111075832A (en) Sliding bearing
CN201588777U (en) Light oil conveying high-pressure three-screw pump
RU2307260C1 (en) Proportioning gear pump
RU2314435C1 (en) Proportioning gear-type pump
JP2011144707A (en) Engine lubricating device
JP5019134B2 (en) Fuel injection pump
TW201739963A (en) Vacuum pump component
RU151379U1 (en) PUMP GEAR PUMP
US20110299804A1 (en) Roller bearing for underwater applications
RU2278300C1 (en) Gear-type pump
CN201106554Y (en) Abrasion-proof gear pump
RU2583197C1 (en) Metering gear pump
RU39653U1 (en) SELF-LUBRICATING GEAR PUMP
JP2014062535A (en) Uniaxial eccentric screw pump
SU922316A1 (en) Gear proportioning pump
CN215170723U (en) Internal gear pump using high-precision bearing to replace shaft sleeve

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190930