ДВУХСЕКЦИОННЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНО-ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС
TWO-SECTION CENTRIFUGAL AND GEAR PUMP

Изобретение относится к авиадвигателестроению и касается устройства центробежно-шестеренного насоса, используемого в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей.
Известен двухсекционный центробежно-шестеренный насос, содержащий корпус, выполненный в виде двух полуразъемов, образующих замкнутую полость, внутри которой с зазором между собой установлены крышки, состыкованные с соответствующими полуразъемами и образующие с ними изолированные друг от друга камеры, в которых попарно размещены установленные на двух общих валах находящиеся в зацеплении шестерни каждой секции с образованием полостей всасывания и нагнетания, сообщенных соответственно с каналами подвода и отвода рабочей жидкости (RU 2250393, опубл. 20.04.2005. Бюл. №11).
К недостатку известного насоса следует отнести перегрев масла в замкнутой полости корпуса между крышками. При длительной работе насоса протечки масла через зазоры в шестернях насоса скапливаются в упомянутой замкнутой полости, что приводит к переполнению ее маслом, которое начинает нагреваться вследствие тепловыделения в подшипниках. Перегрев масла приводит к появлению в нем продуктов разложения (кокса, смол, лака и др.), которые, попадая на беговые дорожки подшипников, затрудняют вращение тел качения, что приводит к их заклиниванию и, как следствие, поломке насоса.
Использование специальной дренажной емкости для слива масла из замкнутой полости корпуса между крышками усложняет конструкцию маслосистемы и увеличивает ее массу. Эксплуатация двигателя усложняется, так как дренажную емкость необходимо периодически опоражнивать, а собранное в нем масло утилизировать. Другой недостаток известного насоса - низкая надежность работы при подключении секций к масляным полостям двигателя с разным давлением суфлирования из-за перетечки части масла через полость нагнетания одной секции в полость всасывания другой секции, сообщенной с масляной полостью с более низким давлением суфлирования в ней. Также к недостатку известного насоса следует отнести и ограниченную функциональную возможность, так как он обеспечивает откачку масла только из двух точек маслосистемы, поэтому для обеспечения откачки из всех четырех точек (передняя, промежуточная и задняя опоры двигателя, а также коробка приводов агрегатов) потребуется установка дополнительного двухсекционного центробежно-шестеренного насоса, что усложняет конструкцию двигателя и увеличивает его массу.
Задача изобретения - повышение надежности работы насоса, за счет исключения застоя масла в замкнутой полости корпуса между крышками.
Указанная задача решается тем, что в двухсекционном центробежно-шестеренном насосе, содержащем корпус, выполненный в виде двух полуразъемов, образующих замкнутую полость, внутри которой с зазором между собой установлены крышки, состыкованные с соответствующими полуразъемами и образующие с ними изолированные друг от друга камеры, в которых попарно размещены установленные на двух общих валах находящиеся в зацеплении шестерни каждой секции с образованием полостей всасывания и нагнетания, сообщенных соответственно с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, согласно заявленному изобретению замкнутая полость в корпусе между крышками сообщена с полостью всасывания любой секции посредством канала, выполненного в любом из полуразъемов. Кроме того, в канале, сообщающем замкнутую полость в корпусе между крышками с полостью всасывания любой секции, установлен регулируемый жиклер; полости нагнетания секций подключены к индивидуальным каналам отвода рабочей жидкости; полость всасывания, по меньшей мере, одной секции разделена на две изолированные друг от друга части, сообщенные с входом соответствующих шестерен и подключенные индивидуальными каналами подвода рабочей жидкости.
Сообщение замкнутой полости в корпусе насоса между крышками с полостью всасывания любой секции посредством канала, выполненного в любом из полуразъемов, позволит ликвидировать застой рабочей жидкости в указанной полости, организовав его откачку из последней к полости всасывания любой секции за счет перепада давления между ними. Это также улучшит охлаждение подшипников, что позволит избежать их заклинивание. Указанные эффекты в целом повысят надежность работы насоса.
Установка в канале, сообщающем замкнутую полость в корпусе между крышками с полостью всасывания любой секции, регулируемого жиклера позволит отрегулировать оптимальную величину перепада давлений между указанными полостями, обеспечив баланс циркуляции между ними рабочей жидкости.
Подключение полостей нагнетания секций насоса к индивидуальным каналам отвода рабочей жидкости позволит исключить влияние разности давлений суфлирования в полостях всасывания секций насоса на его производительность.
Разделение полости всасывания, по меньшей мере, одной секции насоса на две изолированные друг от друга части, сообщенные с входом соответствующих шестерен, и подключение их индивидуальными каналами подвода рабочей жидкости позволит расширить функциональные возможности насоса за счет увеличения количества точек подключения к насосу.
Сущность заявленного изобретения поясняется фигурами 1,2.
На фиг. 1 изображен продольный разрез двухсекционного центробежно-шестеренного насоса.
На фиг. 2 изображено сечение А-А.
Двухсекционный центробежно-шестеренный насос содержит корпус, выполненный в виде двух полуразъемов 1, 2, образующих замкнутую полость 3, внутри которой с зазором между собой установлены крышки 4, состыкованные с соответствующими полуразъемами 1, 2 и образующие с ними изолированные друг от друга камеры 5, 6, в которых попарно размещены находящиеся в зацеплении шестерни 7 каждой секции, установленные на двух общих валах 8, 9, один из которых приводной, в описываемом варианте исполнения это общий вал 9. Шестерни 7 образуют в соответствующих камерах полости всасывания 10, 11, 12, 13 и нагнетания 14, 15, при этом в описываемом варианте исполнения полости всасывания выполнены изолированными друг от друга для каждой из шестерен и подключены к индивидуальным каналам подвода 16, выполненным соосно соответствующим шестерням. Полости нагнетания 14, 15 отделены друг от друга и подключены к индивидуальным каналам отвода 17, 18 соответственно. Относительно конструкции прототипа, разделение полостей нагнетания достигнуто установкой в их соединяющем канале 19 глухой перегородки 20. В любом из полуразъемов 1, 2 выполнен канал 21, сообщающий замкнутую полость 3 в корпусе между крышками 4 с полостью всасывания любой секции. В описываемом варианте исполнения канал 21 выполнен в полуразъеме 2 и сообщает замкнутую полость 3 в корпусе между крышками 4 с полостью всасывания 13, при этом в канале 21 установлен регулируемый жиклер 22, проходное сечение которого должно быть в два раза больше суммарного сечения торцевых и радиальных зазоров всех четырех шестерен 7. Относительно конструкции прототипа, доступ к входному отверстию канала 21 реализован через отверстие 23 в крышке 4 полуразъема 2, при этом в качестве отверстия в крышке может использоваться одно из существующих отверстий под соединительный элемент 24 при условии его соосности и соразмерности с входным отверстием канала 21.
Работа двухсекционного центробежно-шестеренного насоса согласно предлагаемому изобретению осуществляется следующим образом.
При работе насоса приводной вал 9 приводит во вращение кинематически связанные между собой шестерни 7. Масло (рабочая жидкость) по каналам подвода 16 попадает в полости всасывания 10, 11, 12, 13 двух секций насоса и поступает на вход шестерен 7, которые переправляют его в полости нагнетания 14, 15, разделенные перегородкой 20. Из полостей нагнетания 14, 15 масло по соответствующим каналам отвода 17, 18 попадает к потребителю. При вращении шестерен 7 часть масла по торцевым и радиальным зазорам между шестернями 7 и крышками 4 с полуразъемами 1, 2 через опорные подшипники 25 попадает в замкнутую полость 3, которая сообщена через канал 21 с жиклером 22 с полостью всасывания 13. Поэтому, когда при вращении шестерен 7 в полости всасывания 13 возникнет разрежение, то между ней и замкнутой полостью 3 образуется перепад давлений, под действием которого масло из замкнутой полости 3 через жиклер 22 в канале 21 будет перетекать в полость всасывания 13, что предотвратит скапливание масла в замкнутой полости 3 корпуса. При изменении оптимальной величины проходного сечения жиклера 22, например при его резком увеличении, происходит выравнивание давлений в полости всасывания 13 и замкнутой полости 3, в результате чего падает перепад давления между ними, приводя к нарушению баланса подачи и расхода масла в замкнутой полости 3, то есть скоплению в ней масла. При резком уменьшении проходного сечения жиклера 22 гидросопротивление в канале 21 становится больше гидросопротивления радиальных и торцевых зазоров в шестернях 7, что также приводит к нарушению баланса подачи и расхода масла в замкнутой полости 3.