Насос объёмного действия планетарной ролико-лопастной схемы для абразивных сред
VOLUME-ACTION PUMP OF PLANETARY ROLLER-VANE CIRCUIT FOR ABRASIVE MEDIA

Область техники
Настоящее изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при разработке или модернизации систем смазки и охлаждения трансмиссии несущих винтов и других агрегатов для винтокрылых летательных аппаратов любой схемы, а также в других отраслях.
Уровень техники
Известна конструкция насоса объемного действия аксиально-плунжерной схемы патент RU 2109167 C1 «Аксиально-поршневой регулируемый насос». В известном устройстве подача жидкости происходит при возвратно-поступательном перемещении плунжеров под воздействием косой шайбы.
Недостатком данной схемы является наличие в ней элементов, совершающих возвратно-поступательное движение (плунжеров), и связанные с этим износовые эффекты, снижающие ресурс как самой насоса, так и смежных с ним агрегатов. Износовые явления существенно усиливаются при попадании взвешенных частиц между поверхностями трения. При этом многократно повторяющиеся возвратно-поступательные движения приведут к увеличению количества образующихся при этом дефектов (например, царапин) и суммарной их площади.
Известна конструкция насоса объемного действия роликолопастной схемы по патенту RU 2205273 C2 «Роликолопастная машина». В известном устройстве подача рабочей жидкости происходит при синхронном вращении ротора с установленными на нем лопатками роликов путем вытеснения рабочей жидкости лопатками.
Недостатком данной схемы является возможность попадания абразивных частиц в микрозазоры между вращающимися элементами (ротор и ролики) и корпусными деталями насоса. То есть, возможно затягивание данных частиц в зазор, например, между лопаткой ротора и корпусом и соответствующее повреждение их поверхностей.
Наиболее близким техническим решением является принятая в качестве прототипа конструкция, описанная в патенте RU 2205273 C2.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка известных конструкций и создание надежной конструкции насоса, позволяющей при максимальной удельной мощности без потери КПД обеспечить высокую абразивную стойкость агрегата.
Технический результат заключается в повышении надежности и ресурса насоса, при работе в абразивных средах, повышение безопасности в процессе эксплуатации, повышении насосного и общего КПД.
Указанный технический результат достигается тем, что в насосе объемного действия планетарной роликолопастной схемы, содержащем корпус с установленным в нем ротором (1) с разделительными роликами (2) с ребордой (3) и разделительные лопатки (12), согласно изобретению, на каждом ролике (2) установлен синхронизатор, состоящий из эпицикла (4) и сателлитов (5), при этом ролики (2) снабжены впадинами (11), а корпус (6) снабжен разделительными лопатками (12), при этом в корпусе (6) выполнена полость (А) с отверстиями (9), соединенная с трубопроводом, подающим рабочую жидкость, также корпус (6) содержит полость (Б) с отверстиями (10) для слива рабочей жидкости и запирающую полость (В).
Запирающая полость (В) огорожена посредством роликов (2).
Привод синхронизации, представленный эпициклом (4) и сателлитами (5), дополнен солнечным колесом (7).
Корпус (6) выполнен сборным.
Реборда (3) и ротор (1) выполнены как единое целое.
Поскольку поверхности Д и ролики 2 насоса при работе испытывают трение качения, а не скольжения, как в конструкциях патента RU 2109167 C1 и патента RU 2205273 C2, при попадании абразивной частицы, в зависимости от соотношения прочности и твердости ее материала и материалов корпуса и ролика, произойдет или разрушение частицы, или ее вдавливание в корпус или ролик, что приведет к существенно меньшим повреждениям, чем ее протаскивание сквозь зазор между корпусом и лопаткой в конструкции патента RU 2205273 C2.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан продольный разрез насоса;
На фиг. 2 показан поперечный разрез насоса;
На фиг. 3 показан продольный разрез насоса с приводом синхронизации, используемым в качестве редуктора.
Осуществление изобретения
Насос представлен на фиг. 1 и фиг. 2 и содержит корпус 6 с разделительными лопатками 12 и с установленным в нем ротором 1. При этом корпус 6 может быть выполнен целым или сборным.
В корпусе 6 размещен ротор 1 с установленными на нем разделительными роликами 2 с ребордой 3 (выступающим гребнем). При этом реборда 3 может представлять единое целое с ротором 1. На каждом ролике 2 установлены эпицикл 4 (Большое центральное зубчатое колесо) и сателлиты 5 (зубчатые колеса).
Синхронизатор, представленный эпициклом 4 и сателлитами 5 может быть дополнен солнечным колесом (центральным колесом планетарной передачи) 7, что позволит использовать его в качестве интегрированного редуктора и тем самым увеличить частоту вращения приводного вала при сохранении частоты вращения ротора 1 и роликов 2.
На корпусе 6 выполнена полость А, к которой подходит трубопровод подачи рабочей жидкости к отверстиям 9.
Также на корпусе 6 имеется сливная полость рабочей жидкости Б с отверстиями 10, а также запирающая полость В, которая ограничивается роликами 2 и предназначена для разделения напорных и сливных полостей.
Ролики 2 снабжены впадинами 11, которые зацепляются за лопатки 12.
Для парирования деформаций корпуса и внутренних контактных нагрузок, возникающих при работе, могут быть применены компенсирующие устройства и элементы той или иной конструкции (на рисунках не показаны).
Работа насоса происходит следующим образом:
Рабочая жидкость по напорному трубопроводу (на рисунках не показан) поступает в полости А, расположенные симметрично относительно продольной оси вала.
Под воздействием крутящего момента на валу ротора 1 рабочая жидкость увлекается боковыми поверхностями роликов 2.
Рабочая жидкость вытесняется роликами в полости Б с отверстиями 10 до тех пор, пока эти ролики своими впадинами не попадут на лопатки 12, выполненные на корпусе 6.
В этом состоянии лопатки корпуса 6 пропускают ролики и при дальнейшем вращении ротора отделяют своей поверхностью полости Б и В, а также А и В друг от друга.
Полость В, ограничивается роликами 2 и является запирающей, предназначенной для надежного разделения напорных и сливных полостей.
Рабочий ход роликов происходит только в период их движения по поверхности Д, и при выходе ролика с этой поверхности или его открытия в действие вступает следующий. Угловая протяженность поверхности Д подобрана таким образом, что при открытии контактирующего с поверхностью Д ролика, соседний будет закрыт. Минимизация усилий трения, возникающих между соприкасающимися поверхностями ротора 1 и роликов 2 может быть обеспечена за счет создания противоположно направленного усилия тем или иным способом.
Количество роликов 2, полостей А, Б, В и поверхностей Д может быть любым, сообразно конструктивным требованиям. В представленном примере используется по 2 полости А, Б, В.