RU2516754C1

RU2516754C1 - Gear pump

Info

Publication number: RU2516754C1
Application number: RU2013108428/06A
Authority: RU
Inventors: Андрей Андреевич Пчёлкин; Владимир Михайлович Самсонов; Ольга Владимировна Шишкова
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2014-05-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: gear pump comprises a casing 1 with removable end caps 2, an axis 3 with an axial opening, a driving shaft 4, at least one contacting pair of gear wheels. An inner gear wheel 5 is installed on the axis 3 and is fitted with radial openings 6 made between the teeth. An outer gear wheel 7 is made as an annular one and embraces the inner gear wheel 5 contacting with it by the inner end face surface. Joints for connection with the medium supply and withdrawal main lines are made on the cap 2 on the side opposite to the driving shaft 4 and provide for connection of the inner casing 1 space to the supply main line and of the axial opening to the withdrawal main line for the pumped medium. A transit hole 19 in the axis 3 wall is made at an angle to the radius providing for an axoid surface in the contact point of the gear wheels 5 and 7.

EFFECT: decrease of the pump dimensions and weight, reduction of the gear wheel wear, reduction of vibration, improved reliability of axial fixation and smoothness of the pump operation.

4 dwg

Description

Изобретение относится к гидравлическим машинам, используемым в области авиадвигателестроения, в частности к насосам с вращающимися во взаимном зацеплении элементами типа зубчатой передачи.The invention relates to hydraulic machines used in the field of aircraft engine manufacturing, in particular to pumps with gears rotating in mutual engagement.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является установленный в составе машины шестеренчатый насос, содержащий корпус со съемными торцевыми крышками, ось с осевым отверстием, по меньшей мере, одну контактирующую пару зубчатых шестерен, первая из которых установлена на оси и имеет выполненные между зубьев радиальные отверстия, сообщенные с отверстием оси, приводной вал, элементы фиксации шестерни, вала и герметизации крышек, средства соединения с магистралями подвода и отвода нагнетаемой среды /GB 987206 МГЖ F05g // F02с, F05с; опубл. 24.03.1965/.The closest in technical essence and the achieved result is a gear pump installed in the machine, comprising a housing with removable end caps, an axis with an axial hole, at least one contacting pair of gear gears, the first of which is mounted on the axis and has radial openings communicated with the bore of the axis, drive shaft, fixation elements of the gear, shaft and sealing covers, means of connection with the supply and discharge lines of the injected medium / GB 987206 MGZH F05g // F02s, F05s; publ. March 24, 1965 /.

Известный насос имеет значительные размеры и вес, его отличает низкая надежность элементов осевой фиксации шестерен относительно друг друга, которая нарушается вследствие износа элементов конструкции в процессе работы, недостаточная вибрационная стойкость.The known pump has significant dimensions and weight, it is distinguished by low reliability of the elements of axial fixation of gears relative to each other, which is violated due to wear of structural elements during operation, insufficient vibration resistance.

Задача изобретения - уменьшение размеров и веса насоса, повышение его технологической эффективности.The objective of the invention is to reduce the size and weight of the pump, increasing its technological efficiency.

Ожидаемый технический результат - снижение размеров и веса, уменьшение износа и повышение надежности осевой фиксации и плавности работы.The expected technical result is a decrease in size and weight, a decrease in wear and an increase in the reliability of axial fixation and smooth operation.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что в известном шестеренчатом насосе, содержащем корпус со съемными торцевыми крышками, ось с осевым отверстием, по меньшей мере, одну контактирующую пару зубчатых шестерен, первая из которых установлена на оси и имеет выполненные между зубьев радиальные отверстия, сообщенные через транзитное отверстие с полостью оси, приводной вал, элементы фиксации шестерни, вала и герметизации крышек, средства соединения с магистралями подвода и отвода нагнетаемой среды, по предложению, ось с осевым отверстием закреплена на торцевой крышке, первая шестерня установлена с возможностью вращения относительно оси и соединена с приводным валом, а другая шестерня выполнена кольцевой, охватывает первую шестерню и контактирует с ней по внутренней торцевой поверхности, при этом средства соединения с магистралями подвода и отвода среды, выполнены на крышке со стороны, противоположной приводному валу, и соединяют внутреннее пространство корпуса с магистралью подвода, а отверстие оси - с магистралью отвода нагнетаемой среды, причем транзитное отверстие в стенке оси с осевым отверстием выполнено под углом 5-22°, от радиуса, образующего аксоидную поверхность в точке касания первой шестерни со второй шестерней.The expected technical result is achieved in that in the known gear pump comprising a housing with removable end caps, an axis with an axial hole, at least one contacting pair of gear gears, the first of which is mounted on the axis and has radial holes made between the teeth communicated through a transit hole with an axis cavity, a drive shaft, fixing elements for a gear, a shaft and sealing caps, means for connecting to the supply and exhaust manifolds of the pumped medium, on offer, an axis with an axial a hole is mounted on the end cap, the first gear is rotatably mounted about an axis and connected to the drive shaft, and the other gear is circular, covers the first gear and contacts it along the inner end surface, while the means of connecting to the supply and exhaust lines are made on the cover from the side opposite to the drive shaft, and connect the internal space of the housing with the supply line, and the axis hole with the discharge line of the pumped medium, and the transit hole in the wall of the axial bore axis formed an angle of 5-22 °, the radius forming aksoidnuyu surface at the point of tangency of the first gear with the second gear.

В предложенном насосе ось с осевым отверстием жестко закреплена, например приварена на торцевой крышке. Шестерня с радиальными отверстиями между зубов для нагнетаемой среды (далее нагнетающая), например масла, установлена на подшипник скольжения с керамическими или композитными вставками на стационарной оси с осевым отверстием, связана с валом вращения и является ведущей. Соединение вала с шестерней может быть любым, например с помощью шпоночного соединения. Ведомая шестерня выполнена кольцевой и охватывает ведущую шестерню при их внутреннем зацеплении. Такое выполнение шестеренчатой пары позволяет значительно уменьшить габариты корпуса насоса и уменьшить вес. Кольцевая шестерня установлена в кольцевом корпусе на вставках, свободно перемещается внутри корпуса и не связана с валом и подшипниками, что позволяет ей автоматически подстраиваться под ведущую шестерню в зависимости от давления масла в межзубовом пространстве.In the proposed pump, the axis with the axial hole is rigidly fixed, for example, welded to the end cap. A gear with radial openings between the teeth for the injection medium (hereinafter referred to as the injection), for example, oil, is mounted on a sliding bearing with ceramic or composite inserts on a stationary axis with an axial hole, connected to the rotation shaft and is the leading one. The connection of the shaft with the gear can be any, for example, using a key connection. The driven gear is circular and covers the driving gear when they are internally engaged. This embodiment of the gear pair can significantly reduce the dimensions of the pump casing and reduce weight. The ring gear is mounted on the inserts in the ring case, moves freely inside the case and is not connected with the shaft and bearings, which allows it to automatically adjust to the pinion gear depending on the oil pressure in the interdental space.

Кроме того, кольцевая шестерня, благодаря большему коэффициенту перекрытия контактных поверхностей зубьев с большим приведенным радиусом кривизны и меньшими скоростями скольжения, обеспечивает повышение надежности осевой фиксации и плавность работы, что увеличивает срок эксплуатации насоса.In addition, the ring gear, due to the larger coefficient of overlap of the contact surfaces of the teeth with a large reduced radius of curvature and lower sliding speeds, provides increased reliability of axial locking and smooth operation, which increases the life of the pump.

Большой приведенный радиус кривизны и меньшие скорости скольжения приводят к запаздыванию передачи нагнетаемой среды через транспортирующее отверстие в стенке оси. Для компенсации запаздывания по изобретению транзитное отверстие в стенке оси смещено от радиуса, образующего аксоидную поверхность ведущей шестерни в точке касания шестерен, навстречу направлению ее вращения. В зависимости от производительности насоса, его размеров, различных вариантов расположения шестерен транзитное отверстие в стенке оси может быть выполнено смещенным на угол α=5-22°.A large reduced radius of curvature and lower sliding speeds lead to a delay in the transmission of the injected medium through the conveying hole in the axis wall. To compensate for the delay according to the invention, the transit hole in the axis wall is offset from the radius forming the axoid surface of the pinion gear at the point of contact of the gears, towards the direction of its rotation. Depending on the performance of the pump, its size, various options for the arrangement of gears, the transit hole in the axis wall can be made offset by an angle α = 5-22 °.

Если отверстие смещено на угол меньше 5°, то запаздывание передачи нагнетаемой среды через транспортирующее отверстие не устраняется, а при угле 22° резко снижается производительность насоса.If the hole is offset by an angle less than 5 °, then the delay in the transfer of the injected medium through the transporting hole is not eliminated, and at an angle of 22 ° the pump performance is sharply reduced.

Внутри кольцевой шестерни допускается размещение более одной нагнетающей шестерни, которые также устанавливаются на подшипники скольжения с керамическими или композитными вставками на оси с осевым отверстием, закрепленными на той же торцевой крышке. Нагнетающие шестерни при их внутреннем зацеплении с кольцевой шестерней могут образовывать аксоидную поверхность других радиусов отличных от ведущей шестерни, а следовательно, иметь различное число зубьев и различную нагнетающую способность при одной скорости вращения ведущей шестерни. Нагнетаемая жидкость от каждой шестерни может направляться как в общую отводящую магистраль, так и в отдельные узлы машины, что позволяет повысить универсальность использования насоса по энергетическим характеристикам нагнетаемых жидкостей (давление, расход) и по конструктивному преобразованию насоса путем замены торцевой крышки с одной осью на крышку с несколькими отводящими осями. Производительность насоса может регулироваться также изменением размеров ведущей шестерни.Inside the ring gear, it is allowed to place more than one pump pinion gear, which are also mounted on sliding bearings with ceramic or composite inserts on an axis with an axial bore mounted on the same end cover. The pinion gears, when internally engaged with the ring gear, can form an axoid surface of other radii other than the pinion gear, and therefore have a different number of teeth and different pinch capacity at the same speed of rotation of the pinion gear. The pumped fluid from each gear can be directed both to the common discharge line, and to the individual components of the machine, which makes it possible to increase the versatility of the pump by the energy characteristics of the pumped fluids (pressure, flow rate) and by constructive conversion of the pump by replacing the end cap with one axis on the cap with several axles. Pump performance can also be adjusted by changing the size of the pinion gear.

Изобретение поясняется чертежами, где обозначено:The invention is illustrated by drawings, where it is indicated:

Фиг.1 - схема насоса;Figure 1 - diagram of the pump;

Фиг.2 - схема зацепления шестерен;Figure 2 - scheme of gearing gears;

Фиг.3 - возможное расположение увеличенной нагнетающей ведущей шестерни;Figure 3 - the possible location of the enlarged forcing pinion gear;

Фиг.4 - возможное расположение дополнительных нагнетающих шестерен.4 is a possible arrangement of additional pressure gears.

Шестеренчатый насос содержит корпус 1, съемные торцевые крышки 2, ось 3 с осевым отверстием, приводной вал 4, по меньшей мере, одну контактирующую пару зубчатых шестерен. Внутренняя шестерня 5 установлена на оси 3 и имеет выполненные между зубьев радиальные отверстия 6. Внешняя шестерня 7 выполнена кольцевой и охватывает внутреннюю шестерню 5, контактируя с ней по внутренней торцевой поверхности. В приводном вале 4 выполнено отверстие 8 под штифт 9. Внутренняя шестерня 5 установлена на композитной втулке 10 с возможностью вращения относительно оси 3 и соединена с приводным валом 4. Внешняя шестерня 7 установлена в фиксирующее кольцо 11 в корпусе 1, а полость в корпусе насоса герметизирована с помощью уплотнительных колец 12, 13 и 14, фланца 15 и крепежных резьбовых соединений 16, 17 и 18. В стенке полой оси 3 и композитной втулки 10 выполнено транзитное отверстие 19. Транзитное отверстие выполнено под углом 5-22° от радиуса в точке касания внутренней шестерни 5 с внешней шестерней 7, образующих аксоидную поверхность. Отверстие 19 обеспечивает сообщение полости в корпусе насоса с полостью оси. Патрубки подвоа и отвода среды выполнены на крышке со стороны, противоположной приводному валу 4.The gear pump comprises a housing 1, removable end caps 2, an axis 3 with an axial bore, a drive shaft 4, at least one contacting pair of gear gears. The inner gear 5 is mounted on the axis 3 and has radial holes 6 made between the teeth. The outer gear 7 is annular and covers the inner gear 5 in contact with it along the inner end surface. In the drive shaft 4, a hole 8 is made for the pin 9. The inner gear 5 is mounted on the composite sleeve 10 with the possibility of rotation about the axis 3 and connected to the drive shaft 4. The outer gear 7 is installed in the locking ring 11 in the housing 1, and the cavity in the pump housing is sealed with the help of the sealing rings 12, 13 and 14, the flange 15 and the fastening screw connections 16, 17 and 18. A transit hole 19 is made in the wall of the hollow axis 3 and the composite sleeve 10. The transit hole is made at an angle of 5-22 ° from the radius at the point of contact inner w stubble 5 with the gear 7 constituting aksoidnuyu surface. The hole 19 provides a message cavity in the pump housing with a cavity axis. The nozzles of the rootstock and the outlet of the medium are made on the cover from the side opposite to the drive shaft 4.

При вращении приводного вала 4 крутящий момент вала через штифт 9 передается внутренней шестерне 5, которая начинает вращаться на оси 3. Внутренняя шестерня 5 приводит во вращение внешнюю шестерню 7, которая начинает вращаться внутри фиксирующего кольца 11 в корпусе 1. При вращении внешней шестерни 7 каждый из ее зубьев перед контактом с внутренней шестерней 5 захватывает порцию среды (масла). Давление среды в пространстве между зубьев шестерен значительно возрастает и в момент прохождения радиальными отверстиями 6 во внутренней шестерне пространства между зубьев, среда через транзитное отверстие 19 поступает порциями в полость полой оси 3 и далее через патрубок в расходную магистраль. При этом в момент контакта шестерен зубья образуют мгновенную герметичную аксоидную поверхность, препятствующую обратному вытеканию среды. В результате происходит перемещение объемов среды из полости всасывания в полость нагнетания.When the drive shaft 4 rotates, the shaft torque is transmitted through the pin 9 to the inner gear 5, which starts to rotate on the axis 3. The inner gear 5 drives the outer gear 7, which starts to rotate inside the locking ring 11 in the housing 1. When rotating the outer gear 7, each from its teeth before contact with the internal gear 5 captures a portion of the medium (oil). The pressure of the medium in the space between the teeth of the gears increases significantly and at the moment radial holes 6 pass in the internal gear of the space between the teeth, the medium passes through the transit hole 19 in portions into the cavity of the hollow axis 3 and then through the pipe into the supply line. Moreover, at the moment of contact of the gears, the teeth form an instantaneous sealed axoid surface, which prevents the medium from flowing back. As a result, the volumes of the medium move from the suction cavity to the injection cavity.

Применение изобретения позволяет уменьшить размеры и вес насоса, снизить износ шестерен, уменьшить вибрации, повысить надежность осевой фиксации и плавность его работы.The use of the invention allows to reduce the size and weight of the pump, reduce gear wear, reduce vibration, increase the reliability of axial fixation and smooth operation.

Claims

A gear pump comprising a housing with removable end caps, an axis with an axial hole, at least one contacting pair of gears, the first of which is mounted on the axis and has radial holes made between the teeth communicated through a transit hole with an axis cavity, the drive shaft, fixing elements for gears, shaft and sealing caps, means for connecting to supply and exhaust manifolds, characterized in that the axis with an axial hole is fixed to the end cap, the first gear updated with the possibility of rotation about the axis and connected to the drive shaft, and the other gear is made annular, covers the first gear and comes into contact with it on the inner end surface, while the means of connecting to the supply and exhaust lines of the medium are made on the cover from the side opposite to the drive shaft, and connect the internal space of the housing with the supply line, and the axis hole with the discharge line of the injection medium, and the transit hole in the axis wall is made at an angle of 5-22 ° from the radius, uyuschego aksoidnuyu surface at the point of tangency of the first and second gears.