ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС
GEAR WHEEL PUMP

Настоящее изобретение относится к шестеренному насосу согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Уровень техники
К шестеренным насосам относятся помимо прочего шестеренные насосы с внутренним зацеплением, у которых ведущее зубчатое колесо при своем вращении эксцентрично зацепляется с внутренним зубчатым венцом зубчатого кольца. Шестеренные насосы с внутренним зацеплением, которые наиболее пригодны для создания высокого давления, используются для нагнетания жидкостей, например для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания.
Из уровня техники известно интегрирование шестеренных насосов с внутренним зацеплением в электродвигатель с электронной коммутацией, ротор которого при этом одновременно выполнен в виде зубчатого кольца шестеренного насоса с внутренним зацеплением.
В DE 102006007554 А1 описан подающий или перекачивающий насос, интегрированный в электродвигатель. Такой насос имеет первое зубчатое колесо и второе зубчатое колесо. Между обоими зубчатыми колесами образуется напорная полость. Второе зубчатое колесо по своему центру опирается на шип. Первое зубчатое колесо представляет собой наружное зубчатое колесо и образует ротор, а второе зубчатое колесо представляет собой внутреннее зубчатое колесо, которое приводится во вращение первым зубчатым колесом вокруг его эксцентричного центра. Первое зубчатое колесо имеет вклеенные в него постоянные магниты, распределенные по его окружности. При возбуждении вращающегося переменного магнитного поля его радиально внешними источниками оно непосредственно приводит ротор во вращательное движение.
Однако проблематичным в подобных конструкциях является крепление зубчатого кольца, которое должно воспринимать приводной вращающий момент, развиваемый электродвигателем. Одновременно с этим на статор и далее на корпус насоса должны передаваться гидравлические силы, возникающие в шестеренном насосе с внутренним зацеплением.
В ЕР 1600635 А2 описан шестеренный насос с внутренним зацеплением, который имеет насосную часть с внутренним ротором, который выполнен с зубьями на своей наружной периферии. Наружный ротор имеет выполненные на его внутренней периферии зубья. Оба ротора размещены в общем корпусе. В качестве опор для крепления наружного ротора, выполненного в виде зубчатого кольца, при этом используются дополнительные детали особой формы.
Известные из уровня техники решения по креплению зубчатого кольца в шестеренном насосе с внутренним зацеплением имеют механически сложную конструкцию и поэтому трудоемки, сложны и дороги в изготовлении.
Исходя из вышеизложенного, существует необходимость в поиске простого и недорогого в реализации решения по креплению зубчатого кольца в шестеренном насосе с внутренним зацеплением.
Краткое изложение сущности изобретения
Преимущества изобретения
Согласно изобретению в нем предлагается шестеренный насос для подачи жидкости, имеющий установленное с возможностью вращения на опорной цапфе зубчатое колесо с наружным зубчатым венцом и зубчатое кольцо с внутренним зубчатым венцом, которые для создания нагнетающего действия зацепляются между собой и которые расположены в общем корпусе совместно с электрически коммутируемым статором, который концентрично охватывает зубчатое кольцо и для создания электродвижущей силы взаимодействует с кольцевым магнитопроводом, который для создания нагнетающего действия совершает вместе с зубчатым кольцом вращательное движение, при этом зубчатое кольцо установлено в подшипнике скольжения. Установка зубчатого кольца в подшипнике скольжения позволяет найти конструктивно простое и поэтому недорогое в реализации решение по креплению зубчатого кольца.
В предпочтительном варианте кольцевой магнитопровод расположен между статором и зубчатым кольцом. Кольцевой магнитопровод при этом не выполняет функцию подшипника скольжения. Функции подшипника скольжения преимущественно выполняют другие детали шестеренного насоса с внутренним зацеплением и само зубчатое кольцо.
В еще одном предпочтительном варианте кольцевой магнитопровод и зубчатое кольцо соединены между собой без возможности вращения друг относительно друга. Таким путем приводной вращающий момент передается от вращающегося электромагнитного поля на кольцевой магнитопровод и далее на зубчатое кольцо шестеренного насоса с внутренним зацеплением. Сам кольцевой магнитопровод не выполняет функцию опоры, соответственно подшипника. Выполнение же этой функции преимущественно берут на себя другие детали шестеренного насоса, в первую очередь само зубчатое кольцо.
Помимо этого предпочтительно изготавливать зубчатое кольцо из немагнитного материала. Таким путем обеспечивается устранение магнитной связи между отдельными деталями насоса.
В следующем предпочтительном варианте для крепления зубчатого кольца предусмотрена кольцеобразная часть, которая по меньшей мере на своей обращенной к зубчатому кольцу поверхности выполнена в виде подшипника скольжения.
Между статором и кольцевым магнитопроводом предпочтительно далее предусматривать второй радиальный зазор шириной от 0,1 до 0,5 мм.
В следующем предпочтительном варианте кольцеобразная часть выполнена за одно целое с корпусом и выступает от него аксиально внутрь.
В еще одном предпочтительном варианте кольцеобразная часть запрессована или вклеена в корпус.
Для крепления зубчатого кольца предпочтительно далее предусматривать дискообразный элемент, который имеет выступающую от него опорную цапфу, которая вставлена в соответственно предусмотренную в корпусе выемку. В предпочтительном варианте поверхность такой опорной цапфы выполнена в виде подшипника скольжения. В другом варианте в виде подшипника скольжения может быть выполнена внутренняя стенка указанной выемки. В этом варианте в корпусе необходимо предусматривать присоединения для подвода жидкости, в частности топлива.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - вид в разрезе шестеренного насоса с внутренним зацеплением, известного из уровня техники,
на фиг.2 - вид в разрезе шестеренного насоса с внутренним зацеплением, выполненного по одному из вариантов,
на фиг.3 - вид в разрезе шестеренного насоса с внутренним зацеплением, выполненного по другому варианту,
на фиг.4 - вид в разрезе шестеренного насоса с внутренним зацеплением, выполненного еще по одному варианту, и
на фиг.5 - вид в плане шестеренного насоса с внутренним зацеплением, изображенного на фиг.4.
Описание вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 в разрезе показан известный из уровня техники шестеренный насос 1 с внутренним зацеплением. Такой шестеренный насос 1 имеет зубчатую пару, состоящую из зубчатого кольца 2 с внутренним зубчатым венцом и зубчатого колеса 3 с наружным зубчатым венцом. Зубчатое колесо 3 установлено с возможностью вращения на опорной цапфе 4 эксцентрично относительно зубчатого кольца 2. При приведении зубчатого кольца 2 во вращение наружные зубья зубчатого колеса 3 зацепляются с внутренними зубьями зубчатого кольца 2 и создают объемный поток подаваемой насосом жидкости, в которой работает зубчатое зацепление. Зубчатая пара, состоящая из зубчатого кольца 2 и зубчатого колеса 3, расположена в корпусе 5, за одно целое с которым при этом выполнена опорная цапфа 4. Зубчатое кольцо 2, кроме того, соединено с кольцевым магнитопроводом 6 без возможности вращения относительно него, который радиально снаружи охватывает зубчатое кольцо 2. Кольцевой магнитопровод 6 расположен с радиально внутренней стороны статора 7, имеющего электрообмотку 8. При электрической коммутации электрообмотки 8 системой управления в статоре 7 возникает вращающееся магнитное поле. Такое вращающееся магнитное поле приводит во вращение кольцевой магнитопровод 6, совместно с которым при этом благодаря соединению с ним зубчатого кольца 2 без возможности их относительного вращения в действие приводится и зубчатое зацепление, состоящее из зубчатого кольца 2 и зубчатого колеса 3. Кольцевой магнитопровод 6 установлен в статоре 7 по скользящей посадке. Для этого кольцевой магнитопровод 6 снабжен соответствующим покрытием из приемлемого антифрикционного материала. Подобная конструкция непригодна для создания высокого напора и для перекачивания обладающих плохими смазывающими свойствами жидкостей, таких, например, как бензин или дизельное топливо.
Открытую сторону корпуса 5 шестеренного насоса 1 с внутренним зацеплением закрывают крышкой 9 с электрическими выводами, для герметичного уплотнения зазоров между которой и корпусом 5 при этом предусмотрен уплотнительный элемент 10. Такой уплотнительный элемент 10 выполнен в виде уплотнительного кольца круглого сечения и расположен в соответствующей круговой канавке (не показана), выполненной в крышке 9 с ее торцевой стороны.
На фиг.2 в разрезе показан шестеренный насос 1 с внутренним зацеплением, выполненный по одному из вариантов. Такой шестеренный насос 1 с внутренним зацеплением в показанном на данном чертеже варианте его выполнения отличается от показанного на фиг.1 шестеренного насоса 1 с внутренним зацеплением в основном тем, что кольцевой магнитопровод 6 более не выполняет функцию опоры, а вместо этого наружное кольцо, соответственно зубчатое кольцо 2 установлено в подшипнике скольжения. Кольцевой магнитопровод 6 и зубчатое кольцо 2 соединены между собой с геометрическим замыканием, или же соединение в данном варианте обеспечивается, например, путем склеивания обеих этих деталей друг с другом. Таким путем приводной вращающий момент передается от вращающегося электромагнитного поля на кольцевой магнитопровод 6 и далее на зубчатое кольцо 2 шестеренного насоса 1 с внутренним зацеплением. Для устранения магнитной связи между деталями зубчатое колесо 3 изготовлено из немагнитного материала. Для реализации опоры скольжения, на которой крепится зубчатое кольцо 2, предусмотрена кольцеобразная часть 11, которая в данном случае выполнена за одно целое с корпусом 5 и радиально выступает от его внутренней стенки 14. Кольцеобразная часть 11 на своей обращенной к зубчатому кольцу 2 первой поверхности 15 выполнена в виде подшипника 25 скольжения. Между обращенной к кольцевому магнитопроводу 6 второй поверхностью 16 кольцеобразной части 11 и кольцевым магнитопроводом 6 имеется первый радиальный зазор 12. Между кольцевым магнитопроводом 6 и статором 7 предусмотрен еще один - второй - радиальный зазор 13 малой ширины, назначение которого состоит в обеспечении эффективной передачи вращающего момента и снижении гидравлического трения до малой величины. Ширина этого второго радиального зазора 13 составляет от 0,1 до 0,5 мм.
На фиг. 3 в разрезе показан шестеренный насос 1 с внутренним зацеплением, выполненный по другому варианту и отличающийся от показанного на фиг. 2 шестеренного насоса 1 с внутренним зацеплением тем, что в данном варианте кольцеобразная часть 11 выполнена не за одно целое с корпусом 5, а в виде отдельной детали. Такая кольцеобразная часть 11, выполняющая функцию опоры, запрессована или вклеена в корпус 5, соответственно в предусмотренную в его внутренней стенке 14 выемку 17.
На фиг. 4 в разрезе показан шестеренный насос 1 с внутренним зацеплением, который выполнен еще по одному варианту и в котором функцию опоры для зубчатого кольца 2 выполняет дискообразный элемент 18, который имеет аксиально выступающую от него опорную цапфу 19. Такая опорная цапфа 19, выполненная на дискообразном элементе 18, соответственно установлена в выемке 20, которая выполнена в опорной цапфе 4, предусмотренной на корпусе 5, при этом дискообразный элемент 18 прилегает снаружи к зубчатому кольцу 2. Подшипник 25 скольжения в данном случае предусмотрен между опорной цапфой 19 на дискообразном элементе 18 и опорной цапфой 4 на корпусе 5. При этом в качестве подшипника скольжения может быть выполнена либо поверхность опорной цапфы 19, либо внутренняя стенка 21 выемки 20, выполненной в опорной цапфе 4 на корпусе 5. В этом варианте в корпусе 5 необходимо предусматривать присоединения 22, 23 для подвода перекачиваемой жидкости, в частности топлива.
На фиг.5 изображенный на фиг.4 шестеренный насос 1 с внутренним зацеплением показан на виде в плане. При этом положение каждого из обоих присоединений 22, 23 для подвода топлива, выполненных в корпусе 5, еще раз обозначено двумя концентричными окружностями, изображенными на чертеже штриховыми линиями.
В соответствии со сказанным выше в предлагаемом в изобретении шестеренном насосе предусмотрена конструктивно простая и поэтому недорогая опора в виде подшипника скольжения.