Результат интеллектуальной деятельности: Центробежно-шестеренный насос

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к насосам, применяемым в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) для подачи и откачки масла.

Известен центробежно-шестеренный насос, содержащий шестерни, размещенные в расточках корпуса и установленные на валах, расположенных в опорных подшипниках, каналы, выполненные в ступицах шестерен с заборными отверстиями для подвода жидкости в межзубовые полости, дросселирующие иглы, установленные перед заборными отверстиями каналов с возможностью осевого перемещения и снабженные устройством для ограничения хода дросселирующей иглы, (см. патент RU 2561348, опубл. 27.08.2015, бюл. №24, F04C 2/08).

В известном насосе не обеспечивается точность и простота настройки на заданную производительность. Чтобы зафиксировать положение дросселирующей иглы 8 относительно заборных отверстий 6, необходимо выступом 10 фиксатора 11 «вслепую» попасть в паз 9 на торце хвостовика дросселирующей иглы 8. Так как выступ 10 фиксатора 11 никогда сразу в паз 9 не попадает, его вытаскивают и, поворачивая на разные углы, делают повторные попытки попасть выступом 10 фиксатора 11 в паз 9.

Однако поворот фиксатора 11 ступенчатый (через шлицы), поэтому совпадение выступа 10 фиксатора 11 с пазом 9 можно получить только дополнительным поворотом самой дросселирующей иглы 8, которая при вращении перемещается вдоль оси, смещаясь относительно заборных отверстий 6, искажая первоначальную настройку производительности насоса. Трудоемкость изготовления насоса резко возрастает, так как настройка производительности - один из важнейших этапов изготовления агрегата. Следует обратить внимание на сложность конструкции фиксирующего устройства (шлицы на фиксаторах и внутри валов, резьбы в шестернях и хвостовиках дросселирующих игл, пазы в хвостовиках дросселирующих игл и выступы в фиксаторах), и негерметичность полостей всасывания и привода насоса.

Задача изобретения - повышение надежности работы насоса и снижение трудоемкости его изготовления.

Технический результат - упрощение конструкции нагнетающего центробежно-шестеренного насоса и повышение точности настройки его производительности.

Заявленный технический результат достигается тем, что в центробежно-шестеренном насосе, содержащем шестерни, размещенные в расточках корпуса и установленные на валах, расположенных в опорных подшипниках, каналы, выполненные в ступицах шестерен с заборными отверстиями для подвода жидкости в межзубовые полости, дросселирующие иглы, установленные перед заборными отверстиями каналов с возможностью осевого перемещения и снабженные устройством для ограничения хода дросселирующей иглы, согласно изобретению центробежно-шестеренный насос снабжен стержнем, установленным соосно центральной расточки выполненной внутри каждой из шестерен, при этом дросселирующая игла установлена на стержне, подпружинена со стороны шестерни и соединена со стержнем с возможностью свободного осевого хода, причем один конец стержня пропущен через шестерню внутрь вала и зафиксирован в нем штифтом, запрессованным в совместно обработанные радиальные отверстия в стержне и валу и расположенные под ближайшим к шестерне опорным подшипником, а на противоположном конце стержня расположено устройство для ограничения хода дросселирующей иглы.

Целесообразно устройство для ограничения хода дросселирующей иглы выполнить в виде навернутой на резьбовой конец стержня гайки, контактирующей с передним торцом дросселирующей иглы.

Благодаря разъемному соединению дросселирующей иглы и стержня стало возможным установить ее на стержне со свободным осевым ходом, а устройство для фиксации взаимного расположения заборных отверстий и дросселирующей иглы установить перед шестерней на свободном конце стержня, что привело к упрощению конструкции насоса, т.е. отпала необходимость в сквозных отверстиях в валах, шлицах на фиксаторах и валах, в пазах в торцах хвостовиков дросселирующих игл и выступах на фиксаторах, резьбах в шестернях, в герметизации полостей всасывания и привода насоса и др.

Настройка насоса упрощается, а точность ее повышается, благодаря непрерывному повороту гайки и удобному контролю взаимного расположения заборных отверстий и дросселирующей иглы (с одной стороны).

На чертеже изображен продольный разрез центробежно-шестеренного насоса.

Центробежно-шестеренный насос содержит корпус 1, в расточках которого установлены находящиеся в зацеплении шестерни 2 выполненные за одно целое с валами 3, расположенными в опорных подшипниках 4. Один из валов соединен с приводной рессорой 5. В корпусе 1 закреплены тонкостенные (≈1 мм) разделители 6 полостей всасывания 7 и нагнетания 8. В ступицах шестерен 2 выполнены каналы 9 подвода жидкости в межзубовые полости 10, а внутри шестерен выполнены центральные расточки 11, соосно которым в них расположены стержни 12, круглого сечения.

На стержни 12, со свободным осевым ходом насажены дросселирующие иглы 13, поджатые со стороны шестерен 2 пружинами 14, причем периферийная часть дросселирующих игл, выполненная в форме цилиндрических поясков (буртиков) 15, размещена внутри центральной расточки 11 и расположена в зоне заборных отверстий 16 каналов 9. На резьбовые концы стержней 12 навернуты гайки 17 до упора в передние торцы дросселирующих игл 13, а противоположные концы стержней пропущены через шестерни 2 внутрь валов 3 и зафиксированы в них штифтами 18, установленными в совместно обработанные радиальные отверстия в валу и стержне 12 и расположенные под ближайшим к шестерне 2 опорным подшипником 4.

При работе насоса крутящий момент от приводной рессоры 5 через один из валов 3 передается находящимся в зацеплении шестерням 2. При вращении шестерен 2 в полости всасывания 7 образуется разряжение, под действием которого жидкость (масло) поступает на вход насоса и заполняет центральные расточки 11 в шестернях 2, откуда через открытую часть заборных отверстий 16 попадает в каналы 9.

Так как каналы 9 выполнены между зубьями шестерен 2, то их совокупность по окружности представляет собой радиальную лопаточную решетку, поэтому жидкость под действием центробежных сил из каналов 9 выталкивается в межзубовые полости 10 и переносится ими в полость нагнетания 8 и далее на выход насоса. Настройка производительности насоса производится поворотом гайки 17 на стержне 12.

При вращении гайки 17 на заворачивание она упирается в передний торец дросселирующей иглы 13 и перемещает ее вдоль стержня 12 к пружине 14, раскрывая проходное сечение заборных отверстий 16.

При отворачивании гайки 17 пружина 14 перемещает дросселирующую иглу 13 вдоль стержня 12 от пружины 14, прикрывая проходное сечение заборных отверстий 16. При полностью перекрытых заборных отверстиях 16 центробежно-шестеренный насос имеет минимальную производительность, зависящую от толщины стенок разделителей 6, которая позволяет предотвратить перегрев жидкости в полости всасывания 7.

Изобретение позволяет упростить конструкцию устройства, предназначенного для фиксации взаимного расположения заборных отверстий каналов подвода жидкости в межзубовые полости шестерен и дросселирующей иглы, повысить точность настройки насоса на заданную производительность.