Насос шестеренный реверсивный
REVERSIBLE GEAR PUMP

Предлагаемое изобретение относится к области гидромашиностроения и может быть использовано в системах жидкостной смазки возвратно-вращающихся механизмов типа редукторов и им подобных устройств.
01
В настоящее время насосы, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относится, в частности, насос, защищенный авторским свидетельством СССР №95402, Кл. 59е, 3 Он включает в себя приводной вал, который с одной стороны посредством шестерен, второго вала и первой муфты свободного хода связан с валом первой рабочей шестерни. С другой стороны приводной вал посредством второй муфты свободного хода связан с валом второй рабочей шестерни. При реверсировании вращения приводного вала насос качает жидкость в ту же сторону, что и до реверсирования, и таким образом свою функцию как реверсивный выполняет. Однако конструкция его весьма сложна, муфты свободного хода имеют возможность пробуксовывать, а потому он в работе недостаточно надежен. Наличие большого числа имеющихся в нем валов и опор (10 штук!) тоже его надежность снижают и дополнительно к этому ухудшают его долговечность и ремонтопригодность.
Отмеченные недостатки в меньшей степени присущи реверсивному шестеренному насосу, описанному на интернет-сайте MirMarine.net (Морской портал) в статье «Оборудование систем смазки судового дизеля» и являющимся другим аналогом предложения.
Реверсивный шестеренный насос-аналог второго типа содержит находящиеся в зацеплении ведущее и ведомое зубчатые колеса. Они установлены в корпусе, внутри которого имеется канал, окружающий колеса, соединенный с зоной их зацепления с обеих ее сторон, с отверстием подвода жидкости, выполненным со стороны ведомого колеса, и с отверстием отвода жидкости, выполненным со стороны ведущего колеса. В месте соединения колеса с зоной зацепления с одной стороны этой зоны в этом насосе расположена всасывающая полость, в аналогичном месте с другой стороны - нагнетательная полость (при реверсировании колес первая становится второй, вторая - первой). По краям той и другой полости на осях, закрепленных в корпусе, установлены поворотные заслонки (по две на полость). Каждая заслонка соединена с пружиной, работающей на кручение: один конец пружины опирается на поверхность заслонки, другой конец прикреплен к корпусу насоса. Пара заслонок, принадлежащих одной полости, установлена с возможностью поворота по часовой стрелке, пара заслонок, принадлежащих другой полости, установлена с возможностью поворота против часовой стрелки.
В качестве реверсивного шестеренный насос подобного типа оказывается работоспособным, однако он тоже обладает существенными недостатками: тоже невысокими надежностью, долговечностью и ремонтопригодностью. Это вызвано тем, что закреплять оси заслонок в нем и заслонки на осях требуется по посадкам, выполняемым с высокой точностью. Технологически это удается не всегда, а поэтому под воздействием пульсаций перекачиваемой жидкости заслонки «разбалтываются», их оси нужно заменять, а отверстия под оси ремонтировать. При малом диаметре последнее осуществлять чрезвычайно сложно. Сложно и ремонтировать пружины кручения, поджимающие заслонки, если эти пружины ослабнут. И снимать их сложно и для восстановления их упругости требуется специальное приспособление.
Наряду с рассмотренными насосами-аналогами, авторам предполагаемого изобретения известен еще один. Он защищен патентом РФ №195585 на полезную модель, и его описание опубликовано в Бюл. №35 от 17.12.2019 г. Именно этот реверсивный шестеренный насос принят нами за прототип.
Насос-прототип содержит находящиеся в зацеплении ведущее и ведомое зубчатые колеса, установленные в корпусе, внутри которого выполнен канал, окружающий колеса, соединенный с зоной зацепления колес с ее противоположных сторон, с отверстием подвода жидкости, выполненным со стороны ведущего колеса. В участке канала между его соединениями с зоной зацепления колес и отверстием подвода жидкости с обеих сторон этого отверстия размещены два шариковых обратных клапана, расположенных встречно, в участке канала между его соединениями с зоной зацепления и отверстием отвода жидкости, с обеих сторон этого отверстия размещены два шариковых обратных клапана, направленных относительно отверстия отвода жидкости противоположно друг другу. Отверстия подвода и отвода жидкости выполнены в плоскости геометрических осей колес, шарики клапанов закреплены через пружины сжатия пробками, установленными в стенках корпуса, а соединения канала с зоной зацепления колес выполнены в виде его ответвлений.
Насос-прототип существенно надежнее и долговечнее, чем второй аналог, однако и он имеет недостатки. Главный из них – наличие обратных клапанов. Состоящие из шариков и пружин сжатия, они все же могут срабатывать неточно. Хотя регулировать пружины в них проще, чем в указанном аналоге, они могут ослабевать, и если их не отрегулировать вовремя, то насос свои функции будет выполнять не полностью.
В соответствии с изложенным, проблемой, решаемой предполагаемым изобретением, является дальнейшее повышение надежности, долговечности и ремонтопригодности насоса-прототипа путем изменения его конструктивных элементов.
Технически эта проблема решается за счет того, что реверсивный шестеренный насос строится без использования обратных клапанов, а именно: насос, содержащий находящиеся в зацеплении ведущее и ведомое зубчатые колеса, установленные в корпусе, внутри которого выполнен первый и второй каналы, соединенные с зоной зацепления колес с ее противоположных сторон, третий и четвертый каналы, соответственно, подвода и отвода жидкости, отличается от прототипа тем, что вал одного из зубчатых колес снабжен втулкой с двумя перпендикулярными его оси лепестками, расположенными в одной плоскости напротив друг друга, в корпусе насоса выполнена кольцевая выемка с первым, вторым, третьим и четвертым отверстиями, расположенными последовательно и равномерно по окружности, в выемке размещен кольцевой распределительный элемент с двумя диаметрально расположенными утолщениями, имеющими форму секторов выемки, первый и второй каналы корпуса соединены, соответственно, с первым и третьим отверстиями выемки, третий и четвертый каналы корпуса соединены, соответственно, со вторым и четвертым отверстиями выемки, на плоскостях лепестков, обращенных в сторону выемки, с возможностью взаимодействия с распределительным элементом закреплены постоянные магниты, при этом распределительный элемент выполнен с ограничителем угла поворота.
На фиг. 1-8 показана конструкция предлагаемого реверсивного шестеренного насоса. На фиг. 1 – разрез по осям зубчатых колес (распределительный элемент условно изображен в среднем положении), на фиг. 2 – сечение А-А, на фиг. 3 – сечение Б-Б, на фиг. 4 – сечение В-В,на фиг. 5 – сечение Г-Г с видом на распределительный элемент, повернутый в крайнее положение против часовой стрелки, на фиг. 6 - сечение Г-Г с видом на распределительный элемент, повернутый в крайнее положение по часовой стрелке, на фиг. 7 – вид распределительного элемента со стороны отверстий подвода и отвода жидкости, на фиг. 8 – вид распределительного элемента со стороны магнитов.
Насос содержит находящиеся в зацеплении ведущее 1 и ведомое 2 зубчатые колеса, установленные в сборном корпусе 3, внутри которого выполнен первый 4 и второй 5 каналы, соединенные с зоной зацепления колес с ее противоположных сторон, третий 6 и четвертый 7 каналы, соответственно, подвода и отвода жидкости. Вал одного из зубчатых колес, в частностиколеса 1, снабжен втулкой 8 с двумя перпендикулярными его осилепестками 9, расположенными в одной плоскости напротив друг друга, в корпусе насоса выполнена кольцевая выемка 10 с первым 11, вторым 12, третьим 13 и четвертым 14 отверстиями, расположенными последовательно и равномерно по окружности. В выемке 10 размещен кольцевой распределительный элемент 15 с двумя диаметрально расположенными утолщениями 16, имеющими форму секторов выемки. Первый 4 и второй 5 каналы корпуса соединены, соответственно, с первым 11 и третьим 13 отверстиями выемки, третий 6 и четвертый 7 каналы корпуса соединены, соответственно, со вторым 12 и четвертым 14 отверстиями выемки, на плоскостях лепестков 9, обращенных в сторону выемки, с возможностью взаимодействия с распределительным элементом 15 с помощью эпоксидного клея закреплены постоянные магниты 17. При этом элемент 15 выполнен с ограничителем угла поворота, представляющим собой выступ 18 на элементе 15, размещаемый в дуговом пазу, имеющем угловую длину 90°, профрезерованном в перегородке 19 между элементом 15 и магнитами 17 (она прикреплена к корпусу через антифрикционную прокладку).
При использовании насоса жидкость к нему подводится через отверстие 6, и колеса 1 и 2 приводятся во вращение. Вал колеса 1 вращает втулку 8, и закрепленные на ней магниты 17 увлекают за собой распределительный элемент 15. При вращении втулки с магнитами против часовой стрелки (со стороны ее торца) элемент 15 устанавливается в крайнее положение, показанное на фиг. 5, и остается в нем, несмотря на продолжение вращения зубчатых колес 1 и 2, поскольку жесткой механической связи между ним и магнитами 17 нет. Насос нагнетает жидкость через отверстие 11 в отверстие 14, и жидкость отводится от насоса через отверстие 7. Всасывается же она насосом в данном случае из отверстия 6 через отверстие 13. Если вращение колес 1 и 2 происходит в противоположную сторону, то, вращаясь по часовой стрелке, магниты 17 увлекают за собой распределительный элемент 15, устанавливая его в положение, показанное на фиг. 6. Насос нагнетает жидкость через отверстия 13 и 7, а всасывают через отверстия 6 и 12. При дальнейшем вращении колес распределительный элемент 15 остается в указанном выше положении опять же по причине отсутствия механической связи магнитов 17 с элементом 15.
Таким образом, при реверсировании вращения колес насоса жидкость, перекачиваемая им, будет всегда подаваться от отверстия 6 к отверстию 7. Если такой насос поставить на один из валов какого-либо реверсивного редуктора и включить в систему принудительной смазки редуктора, то при любом направлении вращения редуктора, смазка в него будет подаваться всегда. Это делает предлагаемый насос подобным прототипу. Однако предполагаемое изобретение создает технический результат: повышение надежности насоса и, как следствие, повышение его долговечности и ремонтопригодности.