RU2810851C1 - Positive action gear machine - Google Patents
Positive action gear machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810851C1 RU2810851C1 RU2023120938A RU2023120938A RU2810851C1 RU 2810851 C1 RU2810851 C1 RU 2810851C1 RU 2023120938 A RU2023120938 A RU 2023120938A RU 2023120938 A RU2023120938 A RU 2023120938A RU 2810851 C1 RU2810851 C1 RU 2810851C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gears
- sections
- section
- partitions
- partition
- Prior art date
Links
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 title 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к шестеренным многоступенчатым машинам объемного действия с вращающимися рабочими органами, находящимися во взаимном зацеплении, и может использоваться в качестве насоса, например, глубинного насоса для подъема жидкости из нефтяных скважин, а также в качестве гидро- или пневмодвигателя.The invention relates to gear-type multi-stage volumetric machines with rotating working bodies that are in mutual engagement, and can be used as a pump, for example, a deep-well pump for lifting liquid from oil wells, as well as a hydraulic or pneumatic motor.
Известна роторная гидромашина, которая относится к роторным шестеренным машинам объемного вытеснения (RU135021, фиг.4). Машина содержит цилиндрический корпус, четыре неподвижных эпициклических колеса внутреннего зацепления, расположенных последовательно друг за другом в параллельных плоскостях. Оси в каждой паре этих колес смещены относительно центральной оси корпуса в противоположные стороны. Солнечная шестерня с четырьмя венцами внешних зубьев связана с ведущим валом. С каждым эпициклическим колесом и венцом солнечной шестерни взаимодействуют по два плавающих сателлита. В корпусе установлены торцевые перегородки, жестко связанные с корпусом и разделяющие весь объем на ступени. В крайних торцевых перегородках выполнены впускное и выпускное окно, а в центральных перегородках - перепускные окна. Длина каждого окна в окружном направлении превышает диаметр сателлита. Эта роторная гидромашина из-за наличия эпициклических колес внутреннего зацепления сложна в изготовлении, и имеет высокие требования к точности изготовления зубчатых зацеплений.A rotary hydraulic machine is known, which belongs to the rotary gear positive displacement machines (RU135021, Fig. 4). The machine contains a cylindrical body, four fixed epicyclic wheels of internal gearing, located sequentially one after another in parallel planes. The axles in each pair of these wheels are shifted relative to the central axis of the body in opposite directions. A sun gear with four rings of external teeth is connected to the drive shaft. Two floating satellites interact with each epicyclic wheel and sun gear ring. The body has end partitions, rigidly connected to the body and dividing the entire volume into steps. In the outer end partitions there are inlet and outlet windows, and in the central partitions there are bypass windows. The length of each window in the circumferential direction exceeds the diameter of the satellite. Due to the presence of epicyclic internal gears, this rotary hydraulic machine is difficult to manufacture and has high requirements for the precision of manufacturing gears.
Известен шестеренный насос для перекачки жидкости (RU 2 563 736), который, по сути, является машиной объемного действия. Машина выполнена многоступенчатой в виде отдельных секций, расположенных последовательно друг за другом вдоль одной оси. Каждая секция содержит отдельный корпус с зонами всасывания и нагнетания. В цилиндрических пересекающихся расточках корпуса каждой ступени размещены ведущая и две ведомых прямозубых шестерни внешнего зацепления. Секции разделяются неподвижными перегородками, выполненными в виде дисков. Причем перегородка на выходе предыдущей секции служит входной перегородкой для последующей секции. Диски имеют центральное отверстие для прохождения вала ведущих шестерен. Каждая перегородка выполнена с осями для посадки ведомых шестерен последующей секции, а также с отверстиями для базирования осей предыдущей секции. Ведущие шестерни всех секций посажены на ведущий вал, а ведомые шестерни всех секций свободно вращаются на осях, которые выполнены на перегородке предыдущей секции. В результате друг относительно друга нужно базировать перегородки так, чтобы оси для ведомых шестерен в перегородке предыдущей секции совпадали с отверстиями для них в последующей. Перегородки выполнены с перепускными каналами, которые представляют собой сквозные отверстия в дисках перегородок. Шестерни смежных секций, а, следовательно, и перегородки ориентированы друг относительно друга с угловым смещением. Перепускные каналы в перегородках соседних ступеней смещены друг относительно друга по углу. Основными недостатками этого устройства, выбранного за прототип, являются повышенные требования к точности расположения осей для ведомых шестерен одной секции и отверстий для них в перегородке следующей секции. Неточности в базировке этих осей в отверстиях, могут вызвать проблемы при сборке. Кроме того, в насосе имеет место пульсация потока жидкости, вызывающая вибрацию, повышенный шум и ускоренный износ оборудования.A known gear pump for pumping liquids (RU 2 563 736), which, in fact, is a positive displacement machine. The machine is made multi-stage in the form of separate sections located sequentially one after another along one axis. Each section contains a separate housing with suction and discharge zones. The cylindrical intersecting bores of the housing of each stage house the driving and two driven spur gears of external gearing. The sections are separated by fixed partitions made in the form of disks. Moreover, the partition at the exit of the previous section serves as an input partition for the subsequent section. The discs have a central hole for the shaft of the drive gears to pass through. Each partition is made with axles for mounting the driven gears of the subsequent section, as well as with holes for basing the axes of the previous section. The driving gears of all sections are mounted on the drive shaft, and the driven gears of all sections rotate freely on axes that are made on the partition of the previous section. As a result, the partitions need to be aligned relative to each other so that the axes for the driven gears in the partition of the previous section coincide with the holes for them in the next one. The partitions are made with bypass channels, which are through holes in the partition disks. The gears of adjacent sections, and, consequently, the partitions, are oriented relative to each other with an angular displacement. The bypass channels in the partitions of adjacent stages are offset relative to each other along the angle. The main disadvantages of this device, chosen as a prototype, are the increased requirements for the accuracy of the location of the axes for the driven gears of one section and the holes for them in the partition of the next section. Inaccuracies in the alignment of these axes in the holes can cause problems during assembly. In addition, there is a pulsation of fluid flow in the pump, causing vibration, increased noise and accelerated wear of the equipment.
Техническим результатом изобретения является упрощение изготовления и сборки шестеренной машины, а также более равномерная ее работа, без высоких пульсаций давления.The technical result of the invention is the simplification of the manufacture and assembly of the gear machine, as well as its more uniform operation, without high pressure pulsations.
Для достижения указанного результата шестеренная машина, как и прототип выполнена многоступенчатой в виде отдельных, расположенных последовательно вдоль оси, секций. Каждая секция образована корпусом секции, в цилиндрических пересекающихся расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления. Ведущие шестерни всех секций сидят на ведущем валу. Секции ограничены торцевыми крышками - перегородками, которые установлены с зазорами относительно торцевых поверхностей шестерен. Перегородки выполнены с отверстиями для ведущего вала, причем перегородка на выходе одной секции, является входной для другой, для чего перегородки снабжены перепускными каналами для совмещения зоны высокого и низкого давлений соседних ступеней. В отличие от прототипа ведомые шестерни всех секций сидят на одном ведомом валу, и все шестерни выполнены косозубыми. В каждом корпусе секции на его внутренней поверхности с противоположных торцов выполнены входные и выходные каналы. Перепускные каналы в перегородках образованы канавкой на боковой поверхности перегородки, канавка с помощью отверстий на противоположных торцах перегородки совмещена с выходным каналом в корпусе предыдущей секции и с входным каналом корпуса последующей секции.To achieve the specified result, the gear machine, like the prototype, is made multi-stage in the form of separate sections located sequentially along the axis. Each section is formed by a section body, in the cylindrical intersecting bores of which external gears are located. The drive gears of all sections sit on the drive shaft. The sections are limited by end caps - partitions that are installed with gaps relative to the end surfaces of the gears. The partitions are made with holes for the drive shaft, and the partition at the output of one section is the input for another, for which the partitions are equipped with bypass channels to combine the high and low pressure zones of adjacent stages. Unlike the prototype, the driven gears of all sections sit on one driven shaft, and all gears are helical. In each section body, input and output channels are made on its inner surface at opposite ends. The bypass channels in the partitions are formed by a groove on the side surface of the partition; the groove, through holes at the opposite ends of the partition, is aligned with the output channel in the housing of the previous section and with the input channel of the housing of the subsequent section.
Для устранения осевой нагрузки углы наклона зубьев шестерен, сидящих на одном валу в смежных секциях выполнены противоположными друг другу.To eliminate axial load, the angles of inclination of the teeth of gears sitting on the same shaft in adjacent sections are made opposite to each other.
Изобретение иллюстрируется на примере одного из вариантов шестеренной машины, работающей в режиме насоса, в которой компенсированы осевые нагрузки за счет противоположного наклона зубьев в соседних секциях. На фиг. 1 дан общий вид шестеренного насоса в разрезе. На фиг.2 и 3 показаны две смежные секции в разобранном виде в разных ракурсах. На фигуре 4 представлено продольное сечение шестеренной машины на фиг.1, а на фиг.5 сечение по Б-Б фигуры 4. Фиг. 6 это сечение по АА (см. фиг.4), а фиг. 7 сечение по СС (см. фиг.5). На фиг. 8 представлен общий вид перегородки между секциями, на фиг.9 вид на корпус секции вдоль оси. На фиг. 10 приведено сечение по ВВ фиг. 9.The invention is illustrated by the example of one of the variants of a gear machine operating in pump mode, in which axial loads are compensated due to the opposite inclination of the teeth in adjacent sections. In fig. Figure 1 shows a general cross-sectional view of the gear pump. Figures 2 and 3 show two adjacent sections disassembled from different angles. Figure 4 shows a longitudinal cross-section of the gear machine in Figure 1, and Figure 5 shows a cross-section along B-B of Figure 4. FIG. 6 is a section along AA (see Fig. 4), and Fig. 7 section along SS (see Fig. 5). In fig. Figure 8 shows a general view of the partition between the sections; Figure 9 is a view of the section body along the axis. In fig. Figure 10 shows a cross-section along the explosives of Fig. 9.
Многоступенчатая шестеренная машина образована секциями 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 (см. фиг 1 и фиг.4), расположенными последовательно друг за другом вдоль одной оси. Общий корпус 2 шестеренной машины образован отдельными цилиндрическими корпусами секций 2.1, 2.2. 2.3, 2.4. Корпуса секций соединяются друг с другом с помощью шпилек 9 в отверстиях 10. В корпусе каждой секции выполнены цилиндрические пересекающиеся расточки 3 и 4 (см. фиг. 2 и 6). В расточках 3 расположены ведущие шестерни 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, сидящие на одном валу 6, который является ведущим. В расточках 4 расположены ведомые шестерни 7.1,7.2,7.3,7.4 сидящие на одном ведомом валу 8. Все шестерни всех секций выполнены косозубыми, причем соседние шестерни на одном валу имеют противоположный наклон зубьев. Такое выполнение шестерен позволяет компенсировать осевые усилия, возникающие при взаимодействии ведущих и ведомых шестерен с косыми зубьями.The multi-stage gear machine is formed by sections 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 (see Fig. 1 and Fig. 4), located sequentially one after another along one axis. The common body 2 of the gear machine is formed by separate cylindrical bodies of sections 2.1, 2.2. 2.3, 2.4. The section bodies are connected to each other using pins 9 in holes 10. In the body of each section there are cylindrical intersecting bores 3 and 4 (see Figs. 2 and 6). In the bores 3 there are drive gears 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, sitting on one shaft 6, which is the drive. In the bores 4 there are driven gears 7.1,7.2,7.3,7.4 sitting on one driven shaft 8. All gears of all sections are helical, and adjacent gears on the same shaft have opposite inclination of the teeth. This design of the gears makes it possible to compensate for the axial forces that arise during the interaction of the driving and driven gears with helical teeth.
Секции шестерен отделяются друг от друга перегородками 11 (см. фиг.8), сквозь отверстия 12 и 13 которых проходят ведущий и ведомый валы 6 и 8. Перепускными каналами в каждой перегородке 11 служит канавка 14 на ее боковой поверхности, и каналы, которые представляют собой не сквозные отверстия 15 и 16 на противоположных ее торцевых поверхностях. В каждом корпусе секции на его внутренней поверхности с противоположных торцов выполнены входные и выходные каналы 17 и 18, которые образуют полости всасывания и нагнетания в корпусах смежных секций. Отверстия 15 и 16 в перегородке 11 соединяют канавку 14 с входным и выходным каналами смежных секций. Торцы общего корпуса 2 закрыты входным 19 и выходным 20 фланцами, в которых на подшипниках установлены ведущий 6 и ведомый 8 валы. Во входном фланце 19 выполнен канал 21 подачи среды в полость всасывания 22 первой секции 1.1. В выходном фланце 20 выходной канал 23 соединен с полостью нагнетания 24 четвертой секции 1.4 (см. фиг. 5).The gear sections are separated from each other by partitions 11 (see Fig. 8), through the holes 12 and 13 of which the drive and driven shafts 6 and 8 pass. The bypass channels in each partition 11 are the groove 14 on its side surface, and the channels that represent are not through holes 15 and 16 on its opposite end surfaces. In each section body, on its inner surface at opposite ends there are inlet and outlet channels 17 and 18, which form suction and discharge cavities in the bodies of adjacent sections. Holes 15 and 16 in the partition 11 connect the groove 14 with the inlet and outlet channels of adjacent sections. The ends of the common housing 2 are closed by input 19 and output 20 flanges, in which drive 6 and driven 8 shafts are mounted on bearings. In the inlet flange 19 there is a channel 21 for supplying the medium to the suction cavity 22 of the first section 1.1. In the output flange 20, the output channel 23 is connected to the discharge cavity 24 of the fourth section 1.4 (see Fig. 5).
Работает вышеописанный шестеренный насос следующим образом. При вращении ведущего вала 6 против часовой стрелки, как показано на фиг.6 вращаются ведущие шестерни 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 всех четырех секций 1.1, 1.2, 1.3, 1.4. Благодаря взаимодействию ведущих шестерен 5 с ведомыми 7, последние также начинают вращаться в противоположном направлении. Рассмотрим процессы, протекающие отдельно в каждой секции, обращаясь к фиг. 5. Объемы между зубьями шестерен 5.1 и 7.1, первоначально открытые со стороны полости всасывания 22 начинают замыкаться стенками цилиндрических расточек 3 и 4 и линией контакта зубьев шестерен 5.1 и 7.1. Косые зубья шестерен 5.1 и 7.1 обеспечивают непрерывный процесс захвата объемов среды. Этот объем при вращении колес перемещается к полости нагнетания 18 первой секции, и выталкивается в нее, создавая повышенное давление. Затем перекачиваемая среда через отверстие 15 на торцевой поверхности перегородки 11 поступает в канавку 14 на ее боковой поверхности. Из канавки 14 через отверстие 16 на противоположном торце перегородки 11 среда поступает в полость всасывания 17 следующей секции 1.2. В этой секции, которая является второй ступенью шестеренного насоса, повторяются те же процессы, и давление в камере нагнетания 18 второй секции 2.2 еще более повышается. Аналогично работают секции 1.3 и 1.4. Из полости нагнетания 24 последней секции 1.4. перекачиваемая среда под высоким давлением выходит через канал 23 в выходном фланце 20. При работе шестеренной машины в режиме двигателя, вход и выход, как всей машины, так и каждой секции меняются местами. Рабочая среда под высоким давлением через канал 23 поступает в полость высокого давления 24 секции 1.4. Она заполняет объемы между зубьями со стороны полости высокого давления. Поскольку давление между зубьями с другой стороны шестерен минимально, то возникает избыточное давление, которое вызывает вращение шестерен 5.4 и 7.4 в противоположные стороны. Затем среда через отверстия на противоположных торцах перегородки 11 и канавку 14 на ее боковой поверхности поступает в секцию 1.3. Здесь остаточное давление среды преобразуется во вращение шестерен 5.3 и 7.3. Аналогичные процессы происходят в секциях 1.2 и 1.1. Отбор момента вращения может происходить от любого из валов 6 и 8, а также и от обоих валов одновременно.The gear pump described above operates as follows. When the drive shaft 6 rotates counterclockwise, as shown in Fig. 6, the drive gears 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 of all four sections 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 rotate. Due to the interaction of the drive gears 5 with the driven gears 7, the latter also begin to rotate in the opposite direction. Let us consider the processes occurring separately in each section, referring to Fig. 5. The volumes between the teeth of gears 5.1 and 7.1, initially open from the side of the suction cavity 22, begin to be closed by the walls of the cylindrical bores 3 and 4 and the contact line of the teeth of gears 5.1 and 7.1. The oblique teeth of gears 5.1 and 7.1 ensure a continuous process of capturing medium volumes. This volume, when the wheels rotate, moves to the injection cavity 18 of the first section and is pushed into it, creating increased pressure. Then the pumped medium through hole 15 on the end surface of the partition 11 enters the groove 14 on its side surface. From the groove 14 through the hole 16 at the opposite end of the partition 11, the medium enters the suction cavity 17 of the next section 1.2. In this section, which is the second stage of the gear pump, the same processes are repeated, and the pressure in the discharge chamber 18 of the second section 2.2 increases even more. Sections 1.3 and 1.4 work similarly. From the discharge cavity 24 of the last section 1.4. the pumped medium under high pressure exits through channel 23 in the outlet flange 20. When the gear machine operates in engine mode, the input and output of both the entire machine and each section are swapped. The high-pressure working medium enters the high-pressure cavity 24 of section 1.4 through channel 23. It fills the volumes between the teeth on the high-pressure side of the cavity. Since the pressure between the teeth on the other side of the gears is minimal, excess pressure arises, which causes gears 5.4 and 7.4 to rotate in opposite directions. Then the medium through the holes at the opposite ends of the partition 11 and the groove 14 on its side surface enters section 1.3. Here the residual pressure of the medium is converted into rotation of gears 5.3 and 7.3. Similar processes occur in sections 1.2 and 1.1. The selection of rotational torque can occur from any of the shafts 6 and 8, as well as from both shafts simultaneously.
Таким образом, предлагаемая шестеренная машина, как и прототип, является многоступенчатой, работающей при более высоких давлениях. Но при этом базировка отдельных ступеней - секций друг относительно друга, осуществляется за счет крепления и ориентации корпусов каждой секции друг относительно друга. В варианте, который изображен на прилагаемых фигурах, это шпильки 9 проходящие через отверстия 10 сквозь все корпуса отдельных секций. Базировка отдельных секций насоса возможна и с помощью установки корпусов отдельных секций в одном общем корпусе. Сборка деталей с такой базировкой значительно проще, чем в прототипе. Косые зубья шестерен в каждой секции обеспечивают равномерную подачу среды в режиме насоса и более равномерное вращение в режиме двигателя.Thus, the proposed gear machine, like the prototype, is multi-stage, operating at higher pressures. But at the same time, the basing of individual stages - sections relative to each other - is carried out due to the fastening and orientation of the bodies of each section relative to each other. In the version shown in the attached figures, these are pins 9 passing through holes 10 through all the bodies of the individual sections. Basing individual sections of the pump is also possible by installing the housings of individual sections in one common housing. The assembly of parts with such a base is much simpler than in the prototype. The oblique teeth of the gears in each section ensure a uniform supply of the medium in pump mode and more uniform rotation in engine mode.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2810851C1 true RU2810851C1 (en) | 2023-12-28 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0165218A2 (en) * | 1984-05-16 | 1985-12-18 | JOCHNICK & NORRMAN PRESS AB | A machine for processing an elastomeric product |
RU2536736C1 (en) * | 2013-11-07 | 2014-12-27 | Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь" | Gear wheel pump for fluid pumping |
JP2015063893A (en) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | 住友精密工業株式会社 | Double gear pump |
RU2562825C1 (en) * | 2014-11-25 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Liquid flow splitting method |
CN210118249U (en) * | 2019-06-11 | 2020-02-28 | 浙江大学 | Radial force balanced triple gear pump |
US10808696B2 (en) * | 2016-09-30 | 2020-10-20 | Daikin Industries, Ltd. | Gear pump or gear motor with shaft connecting member |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0165218A2 (en) * | 1984-05-16 | 1985-12-18 | JOCHNICK & NORRMAN PRESS AB | A machine for processing an elastomeric product |
JP2015063893A (en) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | 住友精密工業株式会社 | Double gear pump |
RU2536736C1 (en) * | 2013-11-07 | 2014-12-27 | Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь" | Gear wheel pump for fluid pumping |
RU2562825C1 (en) * | 2014-11-25 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Liquid flow splitting method |
US10808696B2 (en) * | 2016-09-30 | 2020-10-20 | Daikin Industries, Ltd. | Gear pump or gear motor with shaft connecting member |
CN210118249U (en) * | 2019-06-11 | 2020-02-28 | 浙江大学 | Radial force balanced triple gear pump |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3087436A (en) | Hydraulic pump | |
US6666666B1 (en) | Multi-chamber positive displacement fluid device | |
US7179070B2 (en) | Variable capacity pump/motor | |
US4639202A (en) | Gerotor device with dual valving plates | |
US20080031763A1 (en) | Variable capacity pump/motor | |
US3270681A (en) | Rotary fluid pressure device | |
US9377033B2 (en) | Gerotor pump, a gerotor motor and a gerotor transmission system | |
US3389618A (en) | Torque transmitting device | |
US9784107B2 (en) | Hydraulic motor | |
US3547565A (en) | Rotary device | |
US7618247B1 (en) | Progressive staged flow to precompress the pump internal volume/volumes to be displaced | |
RU2810851C1 (en) | Positive action gear machine | |
US3309999A (en) | Drive mechanism for gerotor gear set | |
US3234888A (en) | Rotary pump | |
US4021165A (en) | Rotative machine for fluids with spiral-like passages and vane wheels | |
US3377873A (en) | Counterweight or the like for gerotor gear set | |
KR101948228B1 (en) | Gerotor pump having separation plate integrated with housing | |
US3456559A (en) | Rotary device | |
RU55896U1 (en) | MULTI-STAGE ROTARY PUMP (OPTIONS) | |
CN100357605C (en) | Cycloidal pin gear hydraulic pump | |
RU55050U1 (en) | DEVICE FOR PUMPING GAS-LIQUID MIXTURES DURING TECHNOLOGICAL OPERATIONS IN WELLS | |
JPS6336086A (en) | Multi-stage screw type vacuum pump | |
RU2208681C2 (en) | Hydraulic and gas machine | |
RU2721994C1 (en) | Ioannesyan's drilling pump | |
GB1137575A (en) | Internally meshing gear pumps and motors |