RU2525054C1

RU2525054C1 - Centrifugal gear-type pump

Info

Publication number: RU2525054C1
Application number: RU2013125107/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Голубов; Вадим Георгиевич Семёнов; Валерия Андреевна Узбекова
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо")
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2014-08-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: pump comprises geared pinions 2 which are placed in the counterbores of a casing 1 and are installed on shafts 3 set in bearings 4. Central counterbores 5 are made at the end face of each pinion 2 turned to the input. The pump is fitted by channels 12 to supply liquid to the space 13 between the teeth of the pinions 2, by separators 9 of increasing and decreasing spaces 7, 8 which are fixed in the casing 1, and by intake ports 11. The channels 12 are provided inside the hub of the pinion 2 with the inclination to its rotation axis. The ports 11 are directed to the input of the central counterbore 5 of the pinion 2 forming a solid wall along the outer diameter. The separators 9 are set with overlapping of the intake ports 11 of the supply channels being in contact with the outer walls of the separators 9. The network of the channels 12 rotating together with the pinions 2 represents a blade cascade of a primer centrifugal pump.

EFFECT: possibility to reject the usage of a special blade wheel thus simplifying the pump design, reducing labour inputs and improving efficiency factor.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к насосам, применяемым в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей для подачи и откачки масла.The invention relates to mechanical engineering, in particular to pumps used in oil systems of aircraft gas turbine engines for supplying and pumping oil.

Известен комбинированный центробежно-шестеренный насос, содержащий размещенные в расточках корпуса и находящиеся в зацеплении шестерни, установленные на валах, расположенных в опорных подшипниках, каналы подвода жидкости в межзубовые впадины шестерен и закрепленные в корпусе разделители полостей всасывания и нагнетания (см. патент на полезную модель RU 33606, МПК F01C 13/04, опубл. 27.10.2003.)A combined centrifugal gear pump is known, which comprises gears housed in the bores of the housing and meshed, mounted on shafts located in the thrust bearings, fluid supply channels to the interdental cavities of the gears and the separators of the suction and discharge cavities fixed in the housing (see utility model patent RU 33606, IPC F01C 13/04, publ. 10/27/2003.)

В известном насосе в качестве каналов подвода жидкости в межзубовые впадины шестерен используются межлопаточные каналы лопастных центробежных колес, закрепленных на торцах шестерен, обращенных к полости всасывания, что усложняет конструкцию насоса и увеличивает трудоемкость его изготовления.In the known pump, as the channels for supplying fluid to the interdental cavities of the gears, the interscapular channels of the centrifugal impellers mounted on the ends of the gears facing the suction cavity are used, which complicates the design of the pump and increases the complexity of its manufacture.

Для размещения в насосе разделителей полостей всасывания и нагнетания у ножек зубьев шестерен вырезаны кольцевые проточки, подрезающие снизу зубья шестерен, что их ослабляет, так как часть зубчатого венца повисает в воздухе.To accommodate the separators of the suction and discharge cavities at the teeth of the teeth of the gears, annular grooves are cut out to cut the gear teeth from below, which weakens them, as part of the gear rim hangs in the air.

Настройка торцовых зазоров в шестернях насоса значительно усложнена тем, что приходится выдерживать одновременно два минимально возможных зазора: между корпусом и шестернями и между торцами разделителей и примыкающими к ним торцами шестерен. Через указанные зазоры масло будет перетекать из полости нагнетания в полость всасывания, что приведет к падению коэффициента полезного действия (КПД) насоса.The adjustment of the end clearances in the pump gears is significantly complicated by the fact that it is necessary to maintain two minimum possible clearances at the same time: between the housing and the gears and between the ends of the separators and the ends of the gears adjacent to them. Through these gaps, the oil will flow from the injection cavity into the suction cavity, which will lead to a decrease in the efficiency (efficiency) of the pump.

Ширина шестерен (длина зуба) в известном насосе увеличена как из необходимости размещения и крепления в них лопастных центробежных колес (крыльчаток), так и для обеспечения в зубчатом венце проходного сечения для каналов подвода жидкости, что увеличивает трудоемкость изготовления центробежно-шестеренного насоса.The width of the gears (tooth length) in the known pump is increased both from the need to place and fasten the centrifugal impellers (impellers) in them, and to provide a passage section for the fluid supply channels in the ring gear, which increases the complexity of manufacturing a centrifugal gear pump.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления и повышение КПД центробежно-шестеренного насоса.The technical result to which the invention is directed is to simplify the design, reduce the complexity of manufacturing and increase the efficiency of a centrifugal gear pump.

Технический результат достигается тем, что в центробежно-шестеренном насосе, содержащем размещенные в расточках корпуса и установленные на валах, расположенных в опорных подшипниках, находящиеся в зацеплении шестерни с выполненными с торца, обращенного на вход, центральными расточками, каналы подвода жидкости в межзубовые впадины шестерен и закрепленные в корпусе разделители полостей всасывания и нагнетания, согласно изобретению каналы подвода жидкости в межзубовые впадины шестерен выполнены внутри ступицы шестерни с наклоном к оси ее вращения и заборными отверстиями, направленными к входу в центральную расточку шестерни, образующую по наружному диаметру сплошную стенку, причем разделители размещены с перекрытием заборных отверстий каналов подвода, контактирующих с внешними стенками разделителей. Кроме того, перед заборными отверстиями каналов подвода жидкости в межзубовые впадины шестерен может быть установлен снабженный хвостовиком направляющий конус так, что основание направляющего конуса упирается в торец центральной расточки шестерни, при этом хвостовик пропущен через шестерню внутрь вала и зафиксирован относительно последнего штифтом, установленном в совместно обработанных радиальных отверстиях в хвостовике и валу и расположенных под одним из опорных подшипников вала.The technical result is achieved by the fact that in a centrifugal gear pump containing housings housed in the bores and mounted on shafts located in the thrust bearings, the gears are meshed with central bores made from the end facing the inlet, fluid supply channels to the gear teeth and the separators of the suction and discharge cavities fixed in the housing, according to the invention, the channels for supplying fluid to the interdental cavities of the gears are made inside the gear hub with an inclination to the axis its rotation and intake openings directed to the entrance to the central gear bore, forming a continuous wall along the outer diameter, the dividers being placed with overlapping intake openings of the supply channels in contact with the outer walls of the dividers. In addition, a guide cone equipped with a shank can be installed in front of the intake holes of the fluid supply channels into the interdental cavities of the gears so that the base of the guide cone abuts against the end of the central gear bore, while the shank is passed through the gear into the shaft and fixed relative to the latter by a pin mounted in joint machined radial holes in the shank and shaft and located under one of the bearings of the shaft.

Выполнение каналов подвода жидкости в межзубовые впадины шестерен непосредственно в ступице шестерни позволит отказаться от необходимости использовать для этой цели межлопаточные каналы лопастного центробежного колеса, поскольку сеть вращающихся вместе с шестерней каналов подвода представляет собой своеобразную лопаточную решетку подкачивающего центробежного насоса, напоминающего по типу радиальный импеллер.The implementation of channels for supplying fluid to the interdental cavities of the gears directly in the gear hub will eliminate the need to use the interscapular channels of the impeller centrifugal wheel for this purpose, since the network of supply channels rotating together with the gear is a kind of blade lattice of the booster centrifugal pump, resembling a radial impeller in type.

Расположение каналов подвода, выполненных внутри ступицы шестерни с наклоном к оси ее вращения, и заборных отверстий, направленных к входу в центральную расточку шестерни, образующую по наружному диаметру сплошную стенку, позволит упростить обработку каналов подвода, которую станет возможным проводить со стороны торца шестерни, что в свою очередь позволит исключить повреждение бокового профиля зубьев шестерен.The location of the supply channels made inside the gear hub with an inclination to the axis of its rotation, and the intake holes directed to the entrance to the central gear bore, forming an outer wall along the outer diameter, will simplify the processing of the supply channels, which will be possible to carry out from the side of the gear end, which in turn, eliminates damage to the lateral profile of the gear teeth.

При установке разделителей с перекрытием заборных отверстий каналов подвода, контактирующих с внешними стенками разделителей, отпадает необходимость выдерживать два торцовых зазора, что упрощает сборку насоса и снижает трудоемкость его изготовления.When installing dividers with overlapping intake openings of the supply channels in contact with the outer walls of the separators, there is no need to withstand two end gaps, which simplifies the assembly of the pump and reduces the complexity of its manufacture.

Установка перед заборными отверстиями каналов подвода направляющего конуса позволит снизить гидравлическое сопротивление на входе высокооборотного насоса, что приведет не только к повышению его КПД, но и к улучшению высотных характеристик.The installation of guide cone feed channels in front of the intake holes will reduce the hydraulic resistance at the inlet of a high-speed pump, which will lead not only to an increase in its efficiency, but also to an improvement in altitude characteristics.

На прилагаемых чертежах изображен заявляемый центробежно-шестеренный насос:The accompanying drawings depict the inventive centrifugal gear pump:

На фиг.1 - продольный разрез центробежно-шестеренного насоса;Figure 1 is a longitudinal section of a centrifugal gear pump;

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 2 is a section aa in figure 1.

Центробежно-шестеренный насос содержит корпус 1, в расточках которого установлены находящиеся в зацеплении шестерни 2, выполненные за одно целое с соответствующими валами 3, размещенными в опорных подшипниках 4. Кроме того, с торца шестерен 2, обращенного на вход, выполнены центральные расточки 5, образующие по наружному диаметру сплошную стенку, а один из валов 3 соединен с приводной рессорой 6. В корпусе 1 также образованы полость 7 всасывания и полость 8 нагнетания, отделенные друг от друга разделителями 9, выполненными за одно целое с закрепленными в корпусе 1 подпятниками 10. Внутри ступицы каждой шестерни 2 с наклоном к оси ее вращения и с заборными отверстиями 11, направленными к входу в центральную расточку 5, выполнены каналы 12, сообщающие полость 7 всасывания с межзубовыми впадинами 13. Перед заборными отверстиями 11 каналов 12 в центральных расточках 5 шестерен 2 установлен направляющий конус 14, основание которого упирается в торец центральной расточки 5. Хвостовик 15 направляющего конуса 14 пропущен через шестерню 2 внутрь вала 3 и зафиксирован относительно него штифтом 16, установленном в совместно обработанных радиальных отверстиях в валу 3 и хвостовике 15, причем штифт расположен под любым из опорных подшипников 4.The centrifugal-gear pump contains a housing 1, in the bores of which gears 2 are located that are engaged, made in one piece with the corresponding shafts 3 located in the thrust bearings 4. In addition, central bores 5 are made from the end face of the gears 2 facing the inlet, forming a continuous wall along the outer diameter, and one of the shafts 3 is connected to the drive spring 6. In the housing 1, a suction cavity 7 and a discharge cavity 8 are also formed, separated from each other by dividers 9, made in one piece with fixed the thrust bearings in the housing 1 10. Inside the hub of each gear 2 with an inclination to the axis of rotation and with intake holes 11 directed towards the entrance to the central bore 5, channels 12 are made that communicate with the suction cavity 7 with interdental cavities 13. In front of the intake holes 11 are channels 12, a guide cone 14 is installed in the central bores of 5 gears 2, the base of which abuts against the end of the central bore 5. The shank 15 of the guide cone 14 is passed through gear 2 into the shaft 3 and fixed relative to it by a pin 16, it is installed lennom co-processed in radial bores in the shaft 3 and the shank 15, the pin is located at any of the four thrust bearings.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При работе центробежно-шестеренного насоса крутящий момент от рессоры 6 через один из валов 3, например верхний, передается находящимся в зацеплении шестерням 2. Масло с входа в насос первоначально самотеком попадает в полость всасывания 7 и заполняет центральные расточки 5 в шестернях 2, откуда через открытые заборные отверстия 11 каналов 12 поступает в межзубовые впадины 13. Так как каналы 12 вращаются вместе с шестернями 2, то на масло, находящееся в них, будет действовать центробежная сила, способствующая его движению в направлении к межзубовым впадинам 13, а в освобождающемся от масла пространстве каналов 12 образуется разрежение, под действием которого в них начнет поступать новая порция масла, и далее процесс повторяется. Также при вращении шестерен 2 часть заборных отверстий 11 перекрываются внешними стенками разделителей 9, и масло, вытесняемое из межзубовых впадин одной шестерни зубьями другой, не перетекает обратно в полость всасывания 7, а поставляется из полости 8 нагнетания на выход насоса. Чем выше частота вращения шестерен 2 и чем больше длина и количество каналов 12, тем больше действующая на масло центробежная сила и тем лучше характеристики насоса (напорная, высотная, дроссельная, и др.). Однако при этом увеличивается скорость масляного потока, поступающего в заборные отверстия 11 каналов 12, и растет гидравлическое сопротивление на входе насоса, что снижает эффективность его работы. Чтобы повысить эффективность работы насоса, перед заборными отверстиями 11 каналов 12 установлен направляющий конус 14, боковая поверхность которого спрофилирована по направлению линий тока, обеспечивающих течение масла на входе в заборные отверстия 11 с минимальным вихреобразованием.During operation of the centrifugal gear pump, the torque from the spring 6 through one of the shafts 3, for example the top one, is transmitted to the gears 2 engaged. The oil from the pump inlet initially flows by gravity into the suction cavity 7 and fills the central bores 5 in gears 2, from where open intake holes 11 of the channels 12 enter the interdental cavities 13. Since the channels 12 rotate together with the gears 2, the centrifugal force acting on the oil in them will promote its movement towards the interdental m hollows 13 and in the releasing oil from the space depression channel 12 is formed, under the action of which they will also receive a new portion of the oil, and then the process is repeated. Also, when the gears 2 rotate, part of the intake holes 11 are blocked by the outer walls of the dividers 9, and the oil displaced from the interdental cavities of one gear by the teeth of the other does not flow back into the suction cavity 7, but is delivered from the injection cavity 8 to the pump outlet. The higher the frequency of rotation of the gears 2 and the greater the length and number of channels 12, the greater the centrifugal force acting on the oil and the better the characteristics of the pump (pressure, high-altitude, throttle, etc.). However, this increases the speed of the oil flow entering the intake holes 11 of the channels 12, and the hydraulic resistance at the pump inlet increases, which reduces its efficiency. To increase the efficiency of the pump, a guide cone 14 is installed in front of the intake openings 11 of the channels 12, the lateral surface of which is profiled in the direction of the flow lines that ensure the flow of oil at the entrance to the intake openings 11 with minimal vortex formation.

Реализация изобретения позволит отказаться от необходимости использования для организации подвода жидкости в межзубовые впадины шестерен специального лопаточного колеса (крыльчатки), что упростит конструкцию центробежно-шестеренного насоса и снизит трудоемкость его изготовления, а также увеличит объемный КПД благодаря сокращению утечек, как через торцевые зазоры, так и через радиальные.The implementation of the invention will eliminate the need to use a special impeller (impeller) for gear fluid supply to the interdental cavities, which will simplify the design of the centrifugal gear pump and reduce the complexity of its manufacture, as well as increase volumetric efficiency by reducing leakages, both through end clearances, and through radial.

Claims

1. A centrifugal-gear pump containing housed in the bores of the housing and mounted on shafts located in the thrust bearings, gears meshed with central bores made from the end facing the inlet, fluid supply channels to the interdental cavities of the gears and dividers fixed in the housing the suction and discharge cavities, characterized in that the channels for supplying fluid to the interdental cavities of the gears are made inside the gear hub with an inclination to the axis of its rotation and intake holes, directing connected to the entrance to the central gear bore, forming a continuous wall along the outer diameter, the dividers being placed with overlapping intake openings of the supply channels in contact with the outer walls of the dividers.

2. The centrifugal gear pump according to claim 1, characterized in that in front of the intake openings of the fluid supply channels into the interdental cavities of the gears, a guide cone equipped with a shank is installed so that the base of the guide cone abuts against the end of the central gear bore, while the shank is passed through the gear inside shaft and is fixed relative to the latter by a pin installed in jointly machined radial holes in the shank and shaft and located under one of the shaft bearings.