НАСОС ШЕСТЕРЕННЫЙ

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, в частности к шестеренным насосам.
Известен шестеренный насос, содержащий корпус, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в подшипниках скольжения, торцовые компенсаторы, с рабочими поверхностями, сопряженными с торцами шестерен. С целью повышения надежности и долговечности за счет уменьшения материалоемкости насоса между торцовыми поверхностями компенсаторов и шестерен выполнены выборки (см. патент РФ на изобретение №1645624). Расположение выборок в зоне высокого давления уменьшает соприкосновение торцовых поверхностей
компенсаторов и шестерен, но увеличивает утечки жидкости через компенсаторы и по валу насоса, что приводит к увеличению давления на входе в насос и к преждевременному выходу из строя уплотнения входного вала. Кроме того, вследствие беззазорного зацепления, при котором происходит плотное запирание жидкости входящим в нее зубом, а также вследствие одновременного зацепления двух пар зубьев во впадинах между зубьями шестерен может возникнуть компрессия жидкости. В результате компрессии жидкости возникают большие нагрузки на шестерни, приводящие к износу зуба и перегрузке вала и подшипников.
Известен также шестеренный насос, содержащий корпус, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления, имеющие радиальные каналы в зубьях и осевые каналы вала, полости всасывания и нагнетания, уплотнение входного вала (см. Роторные насосы. Чиняев И.А., изд-во «Машиностроение», 1969, стр.52). Так как компрессия жидкости во впадинах шестерен ухудшает работу насоса, то прибегают к разгрузке защемленного объема. Устранить компрессию можно путем отвода жидкости через радиальные сверления зубьев шестерни и осевые сверления вала, что трудоемко и не технологично. При недостаточном сечении таких сверлений во впадине в
период выхода зубьев из зацепления образуется вакуум, который отрицательно сказывается на работе насоса, поскольку в этом случае происходит выделение из жидкости паров и растворенного в ней воздуха, т.е. возникает кавитация.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является шестеренный насос, содержащий корпус, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в подшипниках скольжения, торцовые компенсаторы, с рабочими поверхностями, сопряженными с торцами шестерен с образованием профилированных пазов, полости всасывания и нагнетания, уплотнение входного вала (см. патент РФ на изобретение №1430598).
Образование клинового зазора между торцами шестерен и рабочей поверхностью торцовых компенсаторов развивает гидродинамическое давление и уменьшает соприкосновение торцовых поверхностей компенсаторов и шестерен, но увеличивает утечки через компенсаторы и по валам насоса, что приводит к увеличению давления на входе в насос и к преждевременному выходу из строя уплотнения входного вала. А, согласно ГОСТ 19027-89 «Шестеренные насосы», давление на входе в насос не должно превышать 0,25 МПа. Создание дополнительных
каналов на элементах статора насоса не используется для создания противодавления, не позволяющего рабочей жидкости вытекать через зазор между валом и корпусом. Одним из путей устранения компрессии и кавитации жидкости во впадинах шестерен, а также уменьшения давления на входе в насос является создание активного гидравлического сопротивления во вспомогательном тракте насоса, например, с помощью динамических уплотнений. В динамических уплотнениях часть энергии вала или вращающейся торцевой поверхности используется для создания противодавления, не позволяющего рабочей жидкости вытекать через зазор между валом и корпусом, для чего используется осевой или радиальный импеллеры.
Полезная модель повышает надежность и долговечность насоса за счет продления срока службы уплотнения входного вала, устранения компрессии и кавитации жидкости во впадинах шестерен.
Достигается это тем, что в насосе шестеренном, содержащим корпус, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в подшипниках скольжения, торцовые компенсаторы, с рабочими поверхностями, сопряженными с торцами шестерен, полости всасывания и нагнетания, уплотнение входного вала, профилированные пазы выполнены на
наружной поверхности цапфы и на торцевой поверхности шестерни со стороны уплотнения входного вала и образуют с ответными поверхностями подшипника скольжения и компенсатора осевой и радиальный импеллеры.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлен предлагаемый шестеренный насос, продольный разрез; на фиг.2 - место А на фиг.1 с осевым и радиальным импеллером по впадине зуба; на фиг.3 - место А на фиг.1 с радиальным импеллером по вершине зуба; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1 с радиальным пазами по впадинам и вершинам зубьев ведущей шестерни.
Насос шестеренный (фиг.1-4), содержит корпус 1, в цилиндрических расточках 2 которого размещены шестерни 3 и 4 внешнего зацепления с цапфами 5, 6, 7 и 8, установленными в подшипниках скольжения 9, 10, 11 и 12, торцовые компенсаторы 13, 14, 15 и 16 с рабочими поверхностями, сопряженными с торцами шестерен 3 и 4, уплотнение входного вала 17. Полости всасывания 18 и нагнетания 19 (фиг.4). Винтовые пазы 20 выполнены на наружной поверхности цапфы 5, а радиальные пазы 21 - на торцевой поверхности шестерни 3 со стороны уплотнения входного вала 17 и образуют с ответными поверхностями подшипника скольжения 9 и компенсатора 13 осевой и радиальный импеллеры.
Насос работает следующим образом.
При вращении шестерен 3 и 4 рабочая жидкость захватывается зубьями шестерен 3 и 4 и переносится из полости 18 всасывания в полость 19 нагнетания. Одновременно рабочая жидкость поступает в полости прижима и поджимает торцовые компенсаторы 13-16 к торцам шестерен 3 и 4. Винтовые и радиальные пазы 20, 21, т.е. импеллеры, представляющие собой встроенные в узел уплотнения простейшие насосы, создают противодавление, устраняющего кавитацию, и не допускающего компрессии во впадинах шестерен 3 и 4, а также снижающего утечки через компенсатор 13 и по цапфе 5 насоса, что ведет к снижению давления на входе в насос и к продлению срока службы уплотнения входного вала. Кроме того, выполнение на торцевой поверхности шестерни 3 со стороны уплотнения входного вала 17 радиальных пазов 21 обеспечивает уменьшение поверхности трения на стороне всасывания и теплообразования в связи с уменьшением поверхности соприкосновения торцевого компенсатора 13 и шестерни 3.